TWI628041B - 具有寬譜終點偵測窗之多層化學機械硏磨墊 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種多層化學機械研磨墊，具有：具有研磨表面、擴孔開口及平行於研磨表面之研磨層界面區域之研磨層；具有底部表面和平行於底部表面之多孔子墊層界面區域之多孔子墊層；以及包括環狀烯烴加成聚合物之寬譜終點偵測窗塊；其中該窗塊橫跨其厚度具有一致之化學組成；其中該研磨層界面區域與該多孔子墊層界面區域形成同延區域；其中該多層化學機械研磨墊具有從研磨表面延伸至多孔子墊層之底部表面之通孔；其中該擴孔開口係在研磨表面上開口，擴大通孔並形成突部；且其中該寬譜終點偵測窗塊係設置在擴孔開口內。

Description

具有寬譜終點偵測窗之多層化學機械研磨墊
本發明大體而言係有關化學機械研磨之領域。尤其，本發明係有關具有插拔到位之寬譜終點偵測窗塊之多層化學機械研磨墊；其中該寬譜終點偵測窗塊具有40%之光譜損失。本發明亦有關一種基板之化學機械研磨方法，係使用具有插拔到位之寬譜終點偵測窗塊之多層化學機械研磨墊；其中該寬譜終點偵測窗塊具有40%之光譜損失。
化學機械平面化，或化學機械研磨(CMP)係使用於使工件如半導體晶圓平面化或將之研磨之常見技術。在常規CMP中，係將晶圓載體，或研磨頭安置在載體組裝件上。研磨頭握住晶圓且使晶圓定位成與安置在CMP裝置內之桌臺或平臺上之研磨墊的研磨層接觸。載體組裝件在晶圓與研磨墊之間提供可控制之壓力。研磨介質可視需要分注至研磨墊上並流至晶圓與研磨層間之間隙中。為了進行研磨，研磨墊與晶圓通常彼此相對地轉動。藉由研 磨層與表面上之研磨介質之化學及機械作用研磨晶圓表面且使之成平面。
使晶圓平面化之重要步驟係測定製程的終點。終點偵測之一廣用原位法係涵蓋提供具有對選擇之光波長透光之窗之研磨墊以有助於光學終點技術。原位光學終點技術可區分為兩種基本類型：(1)監測單一波長之反射光學訊號或(2)監測來自多波長之反射光學訊號。使用於光學終點之典型波長包含那些可見光譜(例如，400至700nm)，紫外光譜(315至400nm)，及紅外光譜(例如，700至1000nm)。U.S.專利第5,433,651號中，Lustig等人揭露一種使用單一波長之聚合物終點偵測法，其中使來自雷射光源的光傳輸到晶圓表面上再監測反射訊號。由於晶圓表面的組成由一種金屬改變成另一種，故反射率改變。然後使用此反射率改變偵測研磨終點。U.S.專利第6,106,662號中，Bibby等人揭露使用光譜儀取得於光學光譜之可見光範圍中之反射光的強度光譜。在金屬CMP應用中，Bibby等人教示使用整個光譜偵測研磨終點。
為了納入這些光學終點技術，已發展具有窗之化學機械研磨墊。例如，U.S.專利第5,605,760號中，Roberts揭露一種研磨墊，其中研磨墊之至少一部份在某波長範圍對雷射光透光。在某些所揭露之實例中，Roberts教示在其他不透光研磨墊中包含透光窗片之研磨墊。此窗片可為成型研磨墊中之透光聚合物的條棒或栓塞。條棒或栓塞可在研磨墊內插置成型(亦即，"整體窗")，或者可在成 型操作後安裝在研磨墊之剪切塊中(亦即，"插拔到位窗")。
脂肪族異氰酸酯型聚胺酯材料，如那些見述於U.S.專利第6,984,163號者在寬光譜上提供改良之透光率。可惜的是這些脂肪族聚胺酯窗易於缺乏高要求之研磨應用所需之必要的耐用性。
習知聚合物型終點偵測窗經常在曝露於具有330至425nm之波長之光時呈現非所欲之降解。尤其是衍生自芳香族聚胺之聚合物終點偵測窗更是如此，其在曝露於紫外光譜之光時易於分解或變黃。在歷史上，有時在使用於終點偵測目的之光的路徑上使用濾波器以在曝露於終點偵測窗前使具有該些波長之光減弱。然而，漸增地，在使用具有較短波長之光於半導體研磨應用之終點偵測目的以促進較薄之材料層及較小之裝置尺寸上有壓力。
與研磨墊中使用之插拔到位窗相關的問題涵蓋滲漏在窗周圍且進入到多孔子墊層中之研磨液滲漏，其可導致橫跨研磨墊表面及在研磨墊使用壽命期間在研磨性質上之非所欲變數。
緩解研磨墊中之窗滲漏之一方法係揭露於核發給Tolles之U.S.專利第6,524,164號。Tolles揭露一種化學機械研磨裝置之研磨墊及其製造方法，其中研磨墊具有底部層，頂部層上之研磨表面及插置在兩層間之透光材料板片。Tolles揭露透光板片可防止化學機械研磨過程中之漿料滲漏至研磨墊的底部層。
為了緩解與某些多層研磨墊相關之脫層問 題(亦即，其中在研磨期間研磨層與子墊層分離)，某些多層化學機械研磨墊係藉由使研磨層直接接合於多孔子墊層而建構之，其中多孔子墊層對研磨期間所使用之各種研磨介質(例如，漿料)為可滲透。Tolles所揭露之緩解窗滲漏之方法使其本身不能與該種研磨墊一起使用，其中該建構並無促使在研磨層與多孔子墊層間包含不可滲透層材料。
緩解研磨墊中之窗滲漏之另一方法係揭露於U.S.專利第7,163,437號(Swedek等人)。Swedek等人揭露一種研磨墊，其包含具有研磨表面之研磨層，具有孔穴和可滲透液體之第一部份之背襯層，及滲入相鄰於且圍繞著孔穴之背襯層之第二部份使得第二部份實質上不可滲透液體之密封劑。相對於背襯層之其餘部份，其中滲入有密封劑材料之第二部份係具有降低之壓縮性。鑑於窗密封區域係在研磨軌道內，故具相同厚度但降低壓縮性之第二部份在研磨操作期間的作用類似減速帶，導致增加產生研磨缺陷的潛在可能性。
因此，所需要的是能夠使用具有<400nm波長之光於基板研磨終點偵測目的之寬譜終點偵測窗塊，其中該寬譜終點偵測窗塊在曝露於該光時可耐降解且具有高要求之研磨應用所需之耐用性。對於其中緩解進入至子墊層中之窗滲漏滲漏之新的低缺陷率多層視窗研磨墊構型亦有持續的需求。
本發明係提供一種用於研磨選自磁性基板， 光學基板及半導體基板之至少一者之基板之多層化學機械研磨墊，包括：具有研磨表面，擴孔開口，外周邊，平行於研磨表面之研磨層界面區域和在垂直於研磨表面之方向從研磨表面至研磨層界面區域所測得之平均非界面區域厚度，TP-avg，之研磨層；具有底部表面，外周邊，和平行於底部表面之多孔子墊層界面區域之多孔子墊層；壓敏黏著劑層；以及具有沿著垂直於研磨表面之平面之軸之厚度，Tw，的寬譜終點偵測窗塊；其中該寬譜終點偵測窗塊包括環狀烯烴加成聚合物；其中該寬譜終點偵測窗塊橫跨其厚度，Tw，具有一致之化學組成；其中該寬譜終點偵測窗塊具有40%之光譜損失；其中該研磨層界面區域與該多孔子墊層界面區域形成同延(coextensive)區域；其中該同延區域使研磨層固定於多孔子墊層而無需使用層合黏著劑；其中該壓敏黏著劑層係塗敷於多孔子墊層之底部表面；其中該多層化學機械研磨墊具有從研磨表面延伸至多孔子墊層之底部表面之通孔；其中該擴孔開口係在研磨表面上開口，擴大通孔並形成突部；其中該擴孔開口具有在垂直於研磨表面之方向所測得之從研磨表面之平面至突部之平均深度，DO-avg；其中該平均深度，DO-avg，小於平均非界面區域厚度，TP-avg；其中該寬譜終點偵測窗塊係設置在擴孔開口內；其中該寬譜終點偵測窗塊係接合於研磨層；且其中該研磨表面係適用於研磨基板。
本發明係提供一種用於研磨選自磁性基板，光學基板及半導體基板之至少一者之基板之多層化學機械 研磨墊，包括：具有研磨表面，擴孔開口，外周邊，平行於研磨表面之研磨層界面區域和在垂直於研磨表面之方向從研磨表面至研磨層界面區域所測得之平均非界面區域厚度，TP-avg，之研磨層；具有底部表面，外周邊，和平行於底部表面之多孔子墊層界面區域之多孔子墊層；壓敏黏著劑層；以及具有沿著垂直於研磨表面之平面之軸之厚度，Tw，的寬譜終點偵測窗塊；其中該寬譜終點偵測窗塊為90wt%環狀烯烴加成聚合物；其中該環狀烯烴加成聚合物係從至少一種脂環族單體之聚合反應製造而得；其中該至少一種脂環族單體係選自由具有環內雙鍵之脂環族單體及具有環外雙鍵之脂環族單體所組成之群組；其中該具有環內雙鍵之脂環族單體係選自由原冰片烯；三環癸烯；雙環戊二烯；四環十二烯；六環十七烯；三環十一烯；五環十六烯；亞乙基原冰片烯；乙烯基原冰片烯；原冰片二烯；烷基原冰片烯；環戊烯；環丙烯；環丁烯；環己烯；環戊二烯；環己二烯；環辛三烯；及茚所組成之群組；其中該具有環外雙鍵之脂環族單體係選自由乙烯基環己烯，乙烯基環己烷，乙烯基環戊烷及乙烯基環戊烯所組成之群組；其中該寬譜終點偵測窗塊包括<1ppm鹵素；其中該寬譜終點偵測窗塊包括<1液體填充之聚合物膠囊；且其中該寬譜終點偵測窗塊具有5至75密耳(mil)之沿著垂直於研磨表面之平面之軸之平均厚度，TW-avg；其中該寬譜終點偵測窗塊具有40%之光譜損失；其中該研磨層界面區域與該多孔子墊層界面區域形成同延區域；其中該同延區域使研磨層 固定於多孔子墊層而無需使用層合黏著劑；其中該壓敏黏著劑層係塗敷於多孔子墊層之底部表面；其中該多層化學機械研磨墊具有從研磨表面延伸至多孔子墊層之底部表面之通孔；其中該擴孔開口係在研磨表面上開口，擴大通孔並形成突部；其中該擴孔開口具有在垂直於研磨表面之方向所測得之從研磨表面之平面至突部之平均深度，DO-avg；其中該平均深度，DO-avg，小於平均非界面區域厚度，TP-avg；其中該寬譜終點偵測窗塊係設置在擴孔開口內；其中該寬譜終點偵測窗塊係接合於研磨層；且其中該研磨表面係適用於研磨基板。
本發明係提供一種用於研磨選自磁性基板，光學基板及半導體基板之至少一者之基板之多層化學機械研磨墊，包括：具有研磨表面，擴孔開口，外周邊，平行於研磨表面之研磨層界面區域和在垂直於研磨表面之方向從研磨表面至研磨層界面區域所測得之平均非界面區域厚度，TP-avg，之研磨層；具有底部表面，外周邊，和平行於底部表面之多孔子墊層界面區域之多孔子墊層；壓敏黏著劑層；以及具有沿著垂直於研磨表面之平面之軸之厚度，Tw，的寬譜終點偵測窗塊；其中該寬譜終點偵測窗塊包括環狀烯烴加成聚合物；其中該環狀烯烴加成共聚物係從至少一種脂環族單體與至少一種無環烯烴單體之共聚合反應製造而得；其中該至少一種脂環族單體係選自由具有環內雙鍵之脂環族單體及具有環外雙鍵之脂環族單體所組成之群組；其中該具有環內雙鍵之脂環族單體係選自由原冰片 烯；三環癸烯；雙環戊二烯；四環十二烯；六環十七烯；三環十一烯；五環十六烯；亞乙基原冰片烯；乙烯基原冰片烯；原冰片二烯；烷基原冰片烯；環戊烯；環丙烯；環丁烯；環己烯；環戊二烯；環己二烯；環辛三烯；及茚所組成之群組；其中該具有環外雙鍵之脂環族單體係選自由乙烯基環己烯，乙烯基環己烷，乙烯基環戊烷及乙烯基環戊烯所組成之群組；以及其中該至少一種無環烯烴單體係選自由乙烯；丙烯；1-丁烯；異丁烯；2-丁烯；1-戊烯；1-己烯；1-庚烯；1-辛烯；1-壬烯；1-癸烯；2-甲基-1-丙烯；3-甲基-1-戊烯；4-甲基-1-戊烯；2-丁烯；丁二烯；異戊二烯；1,3-戊二烯；1,4-戊二烯；1,3-己二烯；1,4-己二烯；1,5-己二烯；1,5-庚二烯；1,6-庚二烯；1,6-辛二烯；1,7-辛二烯；及1,9-癸二烯所組成之群組；其中該寬譜終點偵測窗塊橫跨其厚度，Tw，具有一致(uniform)之化學組成；其中該寬譜終點偵測窗塊具有40%之光譜損失；其中該研磨層界面區域與該多孔子墊層界面區域形成同延區域；其中該同延區域使研磨層固定於多孔子墊層而無需使用層合黏著劑；其中該壓敏黏著劑層係塗敷於多孔子墊層之底部表面；其中該多層化學機械研磨墊具有從研磨表面延伸至多孔子墊層之底部表面之通孔；其中該擴孔開口係在研磨表面上開口，擴大通孔並形成突部；其中該擴孔開口具有在垂直於研磨表面之方向所測得之從研磨表面之平面至突部之平均深度，DO-avg；其中該平均深度，DO-avg，小於該平均非界面區域厚度，TP-avg；其中該寬譜終點偵測窗塊係設置在擴孔 開口內；其中該寬譜終點偵測窗塊係接合於研磨層；且其中該研磨表面係適用於研磨基板。
本發明係提供一種用於研磨選自磁性基板，光學基板及半導體基板之至少一者之基板之多層化學機械研磨墊，包括：具有研磨表面，擴孔開口，外周邊，平行於研磨表面之研磨層界面區域和在垂直於研磨表面之方向從研磨表面至研磨層界面區域所測得之平均非界面區域厚度，TP-avg，之研磨層；具有底部表面，外周邊，和平行於底部表面之多孔子墊層界面區域之多孔子墊層；壓敏黏著劑層；以及具有沿著垂直於研磨表面之平面之軸之厚度，Tw，的寬譜終點偵測窗塊；其中該寬譜終點偵測窗塊包括環狀烯烴加成聚合物；其中該環狀烯烴加成聚合物係以選自由下列式(I)至(IV)所組成之群組之式表示： [式中y為20至20,000；且式中R1及R2係各自獨立選自由H，羥基，C1-10烷基，C1-10羥基烷基，C1-10烷氧基，C1-10烷氧基烷基，C1-10羧基烷基，C1-10烷氧基羰基及C1-10烷基羰基所組成之群組]； [式中a：b之比率為0.5：99.5至30：70；式中R3係選自由H及C1-10烷基所組成之群組；且式中R4及R5係各自獨立選自由H，羥基，C1-10烷基，C1-10羥基烷基，C1-10烷氧基，C1-10烷氧基烷基，C1-10羧基烷基，C1-10烷氧基羰基及C1-10烷基羰基所組成之群組]； [式中環狀烯烴加成共聚物中之c：d之比率為0.5：99.5至50：50；式中R6係選自由H及C1-10烷基所組成之群組；且式中R7及R8係各自獨立選自由H，羥基，C1-10烷基，C1-10羥基烷基，C1-10烷氧基，C1-10烷氧基烷基，C1-10羧基烷基，C1-10烷氧基羰基及C1-10烷基羰基所組成之群組]；以及 [式中h為20至20,000；且式中R9及R10係各自獨立選自 由H，羥基，C1-10烷基，C1-10羥基烷基，C1-10烷氧基，C1-10烷氧基烷基，C1-10羧基烷基，C1-10烷氧基羰基及C1-10烷基羰基所組成之群組]；其中該寬譜終點偵測窗塊橫跨其厚度，Tw，具有一致之化學組成；其中該寬譜終點偵測窗塊具有40%之光譜損失；其中該研磨層界面區域與該多孔子墊層界面區域形成同延區域；其中該同延區域使研磨層固定於多孔子墊層而無需使用層合黏著劑；其中該壓敏黏著劑層係塗敷於多孔子墊層之底部表面；其中該多層化學機械研磨墊具有從研磨表面延伸至多孔子墊層之底部表面之通孔；其中該擴孔開口係在研磨表面上開口，擴大通孔並形成突部；其中該擴孔開口具有在垂直於研磨表面之方向所測得之從研磨表面之平面至突部之平均深度，DO-avg；其中該平均深度，DO-avg，小於該平均非界面區域厚度，TP-avg；其中該寬譜終點偵測窗塊係設置在擴孔開口內；其中該寬譜終點偵測窗塊係接合於研磨層；且其中該研磨表面係適用於研磨基板。
本發明係提供一種製造用於研磨選自磁性基板，光學基板及半導體基板之至少一者之基板之多層化學機械研磨墊之方法，包括：提供具有適用於研磨基板之研磨表面，外周邊，平行於研磨表面之研磨層界面區域和在垂直於研磨表面之方向從研磨表面至研磨層界面區域所測得之平均非界面區域厚度，TP-avg，之研磨層；提供具有底部表面，外周邊和平行於底部表面之多孔子墊層界面區域之多孔子墊層；提供壓敏黏著劑層；提供包括環狀烯烴 加成聚合物之寬譜終點偵測窗塊；使研磨層與多孔子墊層接口形成層合物，其中研磨層之外周邊與多孔子墊層之外周邊吻合且其中該研磨層界面區域與該多孔子墊層界面區域形成同延區域；提供從研磨表面延伸通過層合物而到達底部表面之通孔；提供擴孔開口，其係在研磨表面上開口，擴大通孔並形成突部；其中該擴孔開口具有在垂直於研磨表面之方向所測得之從研磨表面之平面至突部之平均深度，DO-avg；其中該平均深度，DO-avg，小於平均非界面區域厚度，TP-avg；將該寬譜終點偵測窗塊設置在擴孔開口內並使該寬譜終點偵測窗塊接合於研磨層；以及將壓敏黏著劑層塗敷於多孔子墊層之底部表面。
本發明係提供一種研磨基板之方法，包括：提供選自磁性基板，光學基板及半導體基板之至少一者之基板；提供本發明之多層化學機械研磨墊；在研磨表面與基板間之界面提供研磨介質；在研磨表面與基板間之界面產生動態接觸；其中藉由研磨層及不可逆塌陷緻密區域阻止研磨介質滲透至多孔子墊層中。
10‧‧‧多層化學機械研磨墊
12‧‧‧中心軸
14‧‧‧研磨表面
15、21、52‧‧‧外周邊
20‧‧‧研磨層
24‧‧‧研磨層界面區域
25‧‧‧同延區域
27‧‧‧多孔子墊層界面區域
28‧‧‧表面
30‧‧‧寬譜終點偵測窗塊
35‧‧‧通孔
40‧‧‧擴孔開口
45‧‧‧突部
50‧‧‧多孔子墊層
55‧‧‧底部表面
60‧‧‧不可逆塌陷緻密區域
70‧‧‧壓敏黏著劑層
A、B‧‧‧軸
DO-avg‧‧‧擴孔開口之平均深度
TP-avg‧‧‧平均非界面區域厚度
TW-avg‧‧‧窗之平均厚度
TT-avg‧‧‧平均總厚度
r‧‧‧半徑
γ‧‧‧角度
第1圖係描繪本發明之多層化學機械研磨墊之立體圖。
第2圖係描繪本發明之多層化學機械研磨墊之截面剖視圖。
第3圖為本發明之多層化學機械研磨墊之上視平面 圖。
第4圖為本發明之研磨層之側面立體圖。
第5圖為本發明之多層化學機械研磨墊之研磨層之截面的側視圖。
第6圖為寬譜終點偵測窗塊之側視圖。
關於具有研磨表面之多層化學機械研磨墊於本文及隨附之申請專利範圍所用之"平均總厚度，TT-avg"一詞係指在垂直於研磨表面之方向所測得之多層化學機械研磨墊的平均厚度。
本文及隨附之申請專利範圍所用之"研磨介質"一詞係包含含粒子之研磨溶液及不含粒子之研磨溶液，如無研磨料之反應性之液體研磨溶液。
關於多層化學機械研磨墊(10)於本文及隨附之申請專利範圍所用之"實質上圓形之截面"一詞係指從研磨層(20)中心軸(12)至研磨表面(14)之外周邊(15)之截面的最長半徑，r，與從研磨層(20)之中心軸(12)至研磨表面(14)之外周邊(15)之截面的最短半徑，r，相差20%(請參見第1圖)。
本文及隨附之申請專利範圍所用之"聚(胺酯)"一詞係包含(a)由(i)異氰酸酯與(ii)多元醇(包含二醇)之反應所形成之聚胺酯；以及(b)由(i)異氰酸酯與(ii)多元醇(包含二醇)及(iii)水，胺或者水與胺之組合的反應所形成之聚(胺酯)。
本文及隨附之申請專利範圍所用之"可壓碎之多孔材料"一詞係指當施加臨界壓縮力時塌陷而留下緻密(亦即，較不多孔)材料之多孔材料。
本文及隨附之申請專利範圍所用之"臨界壓縮力"一詞係指足以使既定之可壓碎之多孔材料塌陷之臨界壓縮力。技術領域中具有通常知識者會瞭解臨界壓縮力的大小係視各種因素，包含可壓碎之多孔材料的溫度而定。又，技術領域中具有通常知識者會瞭解臨界壓縮力的大小係視加諸在可壓碎之多孔材料上之力的種類(亦即，靜態力或動態力)而定。
關於研磨層於本文及隨附之申請專利範圍所用之"實質上不可滲透水"一詞係指在大氣條件下分注在研磨表面上之水不會經由研磨層滲透至多孔子墊層歷時至少24小時。
關於寬譜終點偵測窗塊於本文及隨附之申請專利範圍所用之"無鹵素"一詞係指寬譜終點偵測窗塊含有<100ppm鹵素濃度。
關於寬譜終點偵測窗塊於本文及隨附之申請專利範圍所用之"無液體"一詞係指寬譜終點偵測窗塊含有<0.001wt%之在大氣條件為液態之材料。
本文及隨附之申請專利範圍所用之"液體填充之聚合物膠囊"一詞係指包括圍繞著液體芯之聚合物殼之材料。
關於寬譜終點偵測窗塊於本文及隨附之申 請專利範圍所用之"無液體填充之聚合物膠囊"一詞係指含有<1液體填充之聚合物膠囊之寬譜終點偵測窗塊。
關於既定材料於本文及隨附之申請專利範圍所用之"光譜損失"一詞係使用下列方程式測定之：SL=|(TL300+TL800)/2 |式中SL為光譜損失之絕對值(以%計)；TL300為在300nm之傳輸損失；及TL800為在800nm之傳輸損失。
關於既定材料於本文及隨附之申請專利範圍所用之"在λ之傳輸損失"或"TLλ"一詞係使用下列方程式測定之：TLλ=100*((PATLλ-ITLλ)/ITLλ)式中λ為光之波長；TLλ為在λ之傳輸損失(%)；PATLλ為在依據ASTM D1044-08本文實施例所述之條件下樣品磨擦後使用光譜儀所測得之具有波長λ之光通過既定材料樣品之光傳輸；ITLλ為依據ASTM D1044-08在樣品磨擦前使用光譜儀所測得之波長λ光通過樣品之光傳輸。
關於既定材料於本文及隨附之申請專利範圍所用之"在300nm之傳輸損失"或"TL300"一詞係使用下列方程式測定之：TL300=100*((PATL300-ITL300)/ITL300)式中TL300為在300nm之傳輸損失(以%計)；PATL300為在依據ASTM D1044-08本文實施例所述之條件下樣品磨擦後使用光譜儀所測得之300nm波長之光通過既定材料樣品的光傳輸；ITL300為依據ASTM D1044-08在樣品磨擦前使 用光譜儀所測得之300nm波長之光通過樣品的光傳輸。
關於既定材料於本文及隨附之申請專利範圍所用之"在800nm之傳輸損失"或"TL800"一詞係使用下列方程式測定之：TL800=100*((PATL800-ITL800)/ITL800)式中TL800為在800nm之傳輸損失(以%計)；PATL800為在依據ASTM D1044-08本文實施例所述之條件下樣品磨擦後使用光譜儀所測得之800nm波長之光通過既定材料樣品的光傳輸；ITL800為依據ASTM D1044-08在樣品磨擦前使用光譜儀所測得之800nm波長之光通過樣品的光傳輸。
本發明之多層化學機械研磨墊(10)較佳適用於繞著中心軸(12)轉動(請參見第1圖)。研磨層(20)之研磨表面(14)較佳在垂直於中心軸(12)之表面(28)中。多層化學機械研磨墊(10)可視需要地在對中心軸(12)成85至95°，較佳為對中心軸(12)成90°之角度，γ，的平面轉動。研磨層(20)較佳具有具備垂直於中心軸(12)之實質上圓形之截面之研磨表面(14)。垂直於中心軸(12)之研磨表面(14)之截面的半徑，r，較佳於截面中有20%，更佳10%之變化。
本發明之多層化學機械研磨墊具體地設計成促進選自磁性基板，光學基板及半導體基板之至少一者之基板的研磨。
本發明之多層化學機械研磨墊(10)，較佳包括：具有研磨表面(14)，擴孔開口(40)，外周邊(21)，平行於研磨表面(14)之研磨層界面區域(24)和在垂直於研磨表 面(14)之方向從研磨表面(14)至研磨層界面區域(24)所測得之平均非界面區域厚度，TP-avg，之研磨層(20)；具有底部表面(55)，外周邊(52)，和平行於底部表面(55)之多孔子墊層界面區域(27)之多孔子墊層(50)；壓敏黏著劑層(70)；以及寬譜終點偵測窗塊(30)；其中該研磨層界面區域與該多孔子墊層界面區域形成同延區域(25)(同延區域較佳為摻和(commingled)區域)；其中該同延區域(25)使研磨層(20)固定於多孔子墊層(50)而無需使用層合黏著劑；其中該壓敏黏著劑層(70)係塗敷於多孔子墊層(50)之底部表面(55)；其中該多層化學機械研磨墊(10)具有從研磨表面(14)延伸至多孔子墊層(50)之底部表面(55)之通孔(35)；其中該擴孔開口(40)係在研磨表面(14)上開口，擴大通孔(35)並形成突部(45)(其中突部(45)較佳平行於研磨表面(14))；其中該擴孔開口(40)具有在垂直於研磨表面(14)之方向所測得之從研磨表面(14)之平面(28)至突部(45)之平均深度，DO-avg；其中該平均深度，DO-avg，小於平均非界面區域厚度，TP-avg；其中該寬譜終點偵測窗塊(30)係設置在擴孔開口(40)內；其中該寬譜終點偵測窗塊(30)係接合於研磨層(20)；且其中該研磨表面(14)係適用於研磨基板(請參見第1至5圖)。
本發明之多層化學機械研磨墊中，研磨層(20)之外周邊(21)較佳係在沿著垂直於中心軸(12)之研磨表面(14)之表面(28)的方向延伸超過多孔子墊層(50)之外周邊(52)。
研磨層(20)之外周邊(21)與多孔子墊層(50) 之外周邊(52)較佳吻合，其中研磨層(20)之外周邊(21)與多孔子墊層(50)之外周邊(52)與中心軸(12)垂直地測量從中心軸(12)延伸之距離相等。
同延區域(25)較佳包括研磨層(20)與多孔子墊層(50)間之直接接合，其中層之間實質上沒有摻和(亦即，同延區域<多層化學機械研磨墊之平均總厚度，TT-avg之0.001%)。研磨層(20)與多孔子墊層(50)間較佳有互相滲入，其中研磨層界面區域(24)與多孔子墊層界面區域(27)摻和以形成同延區域(25)。同延區域(25)較佳佔平均總厚度，TT-avg之0.001至5%(更佳為0.05至5%；最佳為0.1至5%)。
本發明之多層化學機械研磨墊較佳進一步包括：沿著多孔子墊層(50)之外周邊(52)之多孔子墊層(50)之不可逆塌陷緻密區域(60)。較佳沿著多孔子墊層(50)之外周邊(52)對多層化學機械研磨墊施加臨界壓縮力以形成不可逆塌陷緻密區域(60)(請參見第2圖)。
本發明之多層化學機械研磨墊中之擴孔開口(40)較佳界定出具有與中心軸(12)平行之軸，B之圓柱形體積(請參見第5圖)。
本發明之多層化學機械研磨墊中之擴孔開口(40)較佳界定出非圓柱形體積。
本發明之多層化學機械研磨墊中之寬譜終點偵測窗塊(30)係設置在擴孔開口(40)內。寬譜終點偵測窗塊(30)較佳係設置在擴孔開口(40)內且接合於研磨層(20)。 寬譜終點偵測窗塊(30)較佳使用熱接合，熔融接合，超音波焊接及黏著劑之至少一者接合於研磨層(20)(較佳使用熱與壓力之組合以提供熱接合而使寬譜終點偵測窗塊接合於研磨層)。沿著與軸A平行且垂直於研磨表面(14)之表面(28)之軸B之擴孔開口的平均深度，DO-avg，較佳為5至75密耳(較佳為10至60密耳；更佳為15至50密耳；最佳為20至40密耳)。擴孔開口的平均深度，DO-avg，較佳寬譜終點偵測窗塊(30)的平均厚度，TW-avg(請參見第5圖)。擴孔開口的平均深度，DO-avg，更佳滿足下式：0.90*TW-avg DO-avg TW-avg。擴孔開口的平均深度，DO-avg，最佳滿足下式：0.95*TW-avg DO-avg<TW-avg。
使用於本發明多層化學機械研磨墊之寬譜終點偵測窗塊係包括環狀烯烴加成聚合物。寬譜終點偵測窗塊較佳為90wt%環狀烯烴加成聚合物(更佳為95wt%環狀烯烴加成聚合物；最佳為98wt%環狀烯烴加成聚合物)。該寬譜終點偵測窗塊較佳無鹵素。該寬譜終點偵測窗塊更佳包括<1ppm鹵素。該寬譜終點偵測窗塊最佳包括<0.5ppm鹵素。該寬譜終點偵測窗塊較佳無液體。該寬譜終點偵測窗塊較佳無液體填充之聚合物膠囊。
環狀烯烴加成聚合物較佳選自環狀烯烴加成聚合物及環狀烯烴加成共聚物。
該環狀烯烴加成聚合物較佳係從至少一種脂環族單體之聚合反應製造而得。較佳之脂環族單體係選 自具有環內雙鍵之脂環族單體及具有環外雙鍵之脂環族單體。較佳之具有環內雙鍵之脂環族單體係選自由原冰片烯；三環癸烯；雙環戊二烯；四環十二烯；六環十七烯；三環十一烯；五環十六烯；亞乙基原冰片烯；乙烯基原冰片烯；原冰片二烯；烷基原冰片烯；環戊烯；環丙烯；環丁烯；環己烯；環戊二烯；環己二烯；環辛三烯；及茚所組成之群組。較佳之具有環外雙鍵之脂環族單體包含，例如，環狀烯烴之烷基衍生物(例如，乙烯基環己烯，乙烯基環己烷，乙烯基環戊烷，乙烯基環戊烯)。
該環狀烯烴加成共聚物較佳係從至少一種脂環族單體(如上述)與至少一種無環烯烴單體之共聚合反應製造而得。較佳之無環烯烴單體係選自由1-烯類(例如，乙烯；丙烯；1-丁烯；異丁烯；2-丁烯；1-戊烯；1-己烯；1-庚烯；1-辛烯；1-壬烯；1-癸烯；2-甲基-1-丙烯；3-甲基-1-戊烯；4-甲基-1-戊烯)；及2-丁烯所組成之群組。無環烯烴單體視需要地包含二烯。較佳之二烯係選自由丁二烯；異戊二烯；1,3-戊二烯；1,4-戊二烯；1,3-己二烯；1,4-己二烯；1,5-己二烯；1,5-庚二烯；1,6-庚二烯；1,6-辛二烯；1,7-辛二烯；及1,9-癸二烯所組成之群組。
環狀烯烴加成共聚物較佳係選自由乙烯-原冰片烯共聚物；乙烯-雙環戊二烯共聚物；乙烯-環戊烯共聚物；乙烯-茚共聚物；乙烯-四環十二烯共聚物；丙烯-原冰片烯共聚物；丙烯-雙環戊二烯共聚物；乙烯-原冰片烯-雙環戊二烯三聚物；乙烯-原冰片烯-亞乙基原冰片烯三聚 物；乙烯-原冰片烯-乙烯基原冰片烯三聚物；乙烯-原冰片烯-1,7-辛二烯三聚物；乙烯-原冰片烯-乙烯基環己烯三聚物；及乙烯-原冰片烯-7-甲基-1,6-辛二烯三聚物所組成之群組。
環狀烯烴加成聚合物較佳係以選自由下式(I)至(IV)所組成之群組之式表示： [式中y係每分子之重複單元的重量平均數且為20至20,000(較佳為50至15,000；更佳為75至10,000；最佳為200至5,000)；且式中R1及R2係各自獨立選自由H，羥基，C1-10烷基，C1-10羥基烷基，C1-10烷氧基，C1-10烷氧基烷基，C1-10羧基烷基，C1-10烷氧基羰基及C1-10烷基羰基所組成之群組(式中R1及R2較佳係各自獨立選自由H，羥基，C1-4烷基，C1-4羥基烷基，C1-4烷氧基，C1-4烷氧基烷基，C1-4羧基烷基，C1-4烷氧基羰基及C1-4烷基羰基所組成之群組；式中R1及R2更佳係各自獨立選自由H，甲基，C1-3羥基烷基，C1-3烷氧基，C1-3烷氧基烷基，C1-3羧基烷基，C1-3烷氧基羰基及C1-3烷基羰基所組成之群組；式中R1及R2最佳係各自獨立選自由H，甲基及-C(O)OCH2所組成之群組)]； [式中a：b之比率為0.5：99.5至30：70；式中R3係選自由H及C1-10烷基所組成之群組(較佳為H及C1-4烷基；更佳為H及甲基；最佳為H)；且式中R4及R5係各自獨立選自由H，羥基，C1-10烷基，C1-10羥基烷基，C1-10烷氧基，C1-10烷氧基烷基，C1-10羧基烷基，C1-10烷氧基羰基及C1-10烷基羰基所組成之群組(式中R4及R5較佳係各自獨立選自由H，羥基，C1-4烷基，C1-4羥基烷基，C1-4烷氧基，C1-4烷氧基烷基，C1-4羧基烷基，C1-4烷氧基羰基及C1-4烷基羰基所組成之群組；式中R4及R5更佳係各自獨立選自由H，甲基，C1-3羥基烷基，C1-3烷氧基，C1-3烷氧基烷基，C1-3羧基烷基，C1-3烷氧基羰基及C1-3烷基羰基所組成之群組；式中R4及R5最佳係各自獨立選自由H，甲基及-C(O)OCH2所組成之群組)]； [式中環狀烯烴加成共聚物中之c：d之比率為0.5：99.5至50：50(較佳為0.5：99.5至20：80)；式中R6係選自由H及C1-10烷基所組成之群組(較佳為H及C1-4烷基；更佳為H及甲 基；最佳為H)；且式中R7及R8係各自獨立選自由H，羥基，C1-10烷基，C1-10羥基烷基，C1-10烷氧基，C1-10烷氧基烷基，C1-10羧基烷基，C1-10烷氧基羰基及C1-10烷基羰基所組成之群組(式中R7及R8較佳係各自獨立選自由H，羥基，C1-4烷基，C1-4羥基烷基，C1-4烷氧基，C1-4烷氧基烷基，C1-4羧基烷基，C1-4烷氧基羰基及C1-4烷基羰基所組成之群組；式中R7及R8更佳係各自獨立選自由H，甲基，C1-3羥基烷基，C1-3烷氧基，C1-3烷氧基烷基，C1-3羧基烷基，C1-3烷氧基羰基及C1-3烷基羰基所組成之群組；式中R7及R8最佳係各自獨立選自由H，甲基及-C(O)OCH2所組成之群組)]；以及 [式中h為20至20,000(較佳為50至15,000；更佳為75至10,000；最佳為200至5,000)；且式中R9及R10係各自獨立選自由H，羥基，C1-10烷基，C1-10羥基烷基，C1-10烷氧基，C1-10烷氧基烷基，C1-10羧基烷基，C1-10烷氧基羰基及C1-10烷基羰基所組成之群組(式中R9及R10較佳係各自獨立選自由H，羥基，C1-4烷基，C1-4羥基烷基，C1-4烷氧基，C1-4烷氧基烷基，C1-4羧基烷基，C1-4烷氧基羰基及C1-4烷基羰基所組成之群組；式中R9及R10更佳係各自獨立選自由H，甲基，C1-3羥基烷基，C1-3烷氧基，C1-3烷氧基烷基，C1-3 羧基烷基，C1-3烷氧基羰基及C1-3烷基羰基所組成之群組；式中R9及R10最佳係各自獨立選自由H，甲基及-C(O)OCH2所組成之群組)]。
環狀烯烴加成聚合物較佳具有使用習知示差掃描量熱儀所測定之100至200℃(更佳為130至150℃)之玻璃轉移溫度。
環狀烯烴加成聚合物較佳具有1,000至1,000,000g/mol(更佳為5,000至500,000公克/莫耳(g/mol)；最佳為10,000至300,000g/mol)之數目平均分子量。
本發明之多層化學機械研磨墊較佳適用於與研磨機器之平臺接口。本發明之化學機械研磨墊較佳適用於固定於研磨機器之平臺。本發明之化學機械研磨墊可使用壓敏黏著劑及真空之至少一者固定於平臺。
多層化學機械研磨墊視需要地進一步包括至少一層額外層。該至少一層額外層較佳可選自發泡體，膜材，織布材料，及不織布材料。該至少一層額外層較佳可藉由直接接合或藉由使用黏著劑與多孔子墊層之底部表面接口。黏著劑可選自壓敏黏著劑，熱熔融黏著劑，接觸黏著劑及其組合。黏著劑較佳選自壓敏黏著劑及熱熔融黏著劑。對某些研磨操作而言，黏著劑較佳為壓敏黏著劑。對某些研磨操作而言，黏著劑較佳為熱熔融黏著劑。
本發明之多層化學機械研磨墊中，研磨層係直接結合於多孔子墊層。亦即，研磨層結合於多孔子墊層但沒有使用層合黏著劑。研磨層前軀物材料係以液體形 式直接沉積在多孔子墊層之表面上。研磨層前軀物材料接合於多孔子墊層。研磨層與多孔子墊層間之接合可為物理性，化學性或兩者之組合。研磨層前軀物材料在固化前可流入多孔子墊層中。前軀物材料滲入多孔子墊層的程度係視各種因素，包含系統溫度，在系統溫度之前軀物材料的黏度，多孔子墊層界面區域中之多孔子墊層之開孔孔隙度，迫使前軀物材料進入多孔子墊層之壓力，前軀物材料之反應的動力學(亦即，固化速率)而定。研磨層前軀物材料可化學鍵結於多孔子墊層。研磨層前軀物材料與多孔子墊層間所形成之化學鍵結的程度係視各種因素，包含各層之組成及層間之反應性而定。前軀物材料可以一次塗佈塗敷於多孔子墊層。前軀物材料可以複數次塗佈塗敷於多孔子墊層。
研磨層可包括選自聚(胺酯)，聚碸，聚醚碸，尼龍，聚醚，聚酯，聚苯乙烯，丙烯酸系聚合物，聚脲，聚醯胺，聚氯乙烯，聚氟乙烯，聚乙烯，聚丙烯，聚丁二烯，聚伸乙基亞胺，聚丙烯腈，聚環氧乙烷，聚烯烴，聚(烷基)丙烯酸酯，聚(烷基)甲基丙烯酸酯，聚醯胺，聚醚亞胺，聚酮，環氧樹脂，矽酮，EPDM，蛋白質，多醣，聚乙酸酯及前述材料之至少兩者之組合之固化/聚合材料。研磨層較佳包括聚(胺酯)。研磨層更佳包括聚胺酯。研磨層較佳實質上不滲透水。
研磨層較佳由水性流體前軀物材料製造之。適用於本發明之水性流體前軀物材料包含，例如，水 系胺酯分散液，丙烯酸系分散液及其組合。水性系流體前軀物材料較佳包括水性系胺酯分散液(例如Chemtura公司出品之Witcobond-290H，Witcobond-293，Witcobond-320及Witcobond-612)。
研磨層較佳含有複數種微元件。該複數種微元件較佳均勻地分散在相鄰於且與研磨表面吻合之研磨層之至少一部份內。該複數種微元件可選自陷入之氣泡，中中空芯聚合物材料，液體填充之中中空芯聚合物材料，水可溶之材料及不可溶相材料(例如，礦物油)。該複數種微元件可包括中中空芯聚合物材料。該複數種微元件可包括聚丙烯腈與聚偏二氯乙烯之中中空芯聚合物材料(例如，Sundsvall,Sweden之Akso Nobel出品之ExpancelTM)。
研磨表面較佳具有巨觀紋理，較佳巨觀紋理係設計成緩解至少一種水漂；影響研磨介質流動；改變研磨層之剛性；減少邊緣效應；及促進研磨碎片遠離研磨表面與基板間之區域之轉移。研磨表面較佳具有選自齒孔及溝槽之至少一者之巨觀紋理。齒孔可從研磨表面延伸而部份或全部通過多層化學機械研磨墊之總厚度，TT。溝槽可配置在研磨表面上使得研磨期間研磨墊轉動時，至少一個溝槽掃過基板。溝槽較佳選自彎曲溝槽，線型溝槽及其組合。
研磨表面較佳包括溝槽圖案。溝槽圖案可包括至少一個溝槽。該至少一個溝槽可選自彎曲溝槽，線型溝槽及其組合。溝槽圖案可選自溝槽設計，包含，例如， 同中心溝槽(其可為圓形或螺旋形)，彎曲溝槽，交叉排線溝槽(例如，配置成橫跨研磨墊表面之X-Y格柵)，其他規則性設計(例如，六角形，三角形)，輪胎胎面型圖案，不規則性設計(例如，不規則碎片形圖案)及前述之至少兩者之組合。溝槽圖案可選自無規，同中心，螺旋形，交叉排線，X-Y格柵，六角形，三角形，不規則碎片形及前述之至少兩者之組合。該至少一個溝槽可具有選自具有直側壁之矩形或溝槽截面可為"V"-形，"U"-形，三角形，鋸齒形，及前述之至少兩者之組合之溝槽輪廓。溝槽圖案可橫跨研磨表面改變之。溝槽圖案可針對特定應用予以工程化。具體溝槽圖案之溝槽尺寸可橫跨研磨表面改變之，以製造不同溝槽密度之區域。
該至少一個溝槽較佳具有20密耳之深度。
溝槽圖案較佳包括具有15密耳之深度；10密耳之寬度及50密耳之間距之至少兩個溝槽。
多孔子墊層包括可壓碎之多孔材料。多孔子墊層可包括選自開孔型發泡體，織布材料，及不織布材料(例如，氈製，紡粘型，及針軋型材料)之材料。適用於本發明多孔子墊層之不織布材料包含，例如，聚合物浸漬氈(例如，聚胺酯浸漬聚酯氈)。適用於本發明多孔子墊層之織布材料包含，例如，厚法蘭絨材料。
本發明之多層化學機械研磨墊係設計成與基板研磨期間在研磨表面與基板間之界面提供之研磨介質一起使用。在研磨期間研磨介質滲入多孔子墊層中可導致 橫跨研磨墊表面及在研磨墊使用壽命期間在研磨性質上之非所欲變數。為了緩解在研磨期間研磨介質滲入多孔子墊層中之潛在可能性，較佳藉由使多孔子墊層之一部份不可逆地塌陷之製程密封多孔子墊層之外周邊。相對於多孔子墊層之其餘部份，多孔子墊層中之不可逆塌陷緻密區域具有減少之厚度。亦即，於不可逆塌陷緻密區域之多孔子墊層具有小於多孔子墊層之其餘部份之平均厚度的厚度(亦即，減少之厚度，減少之壓縮性區域)。併入本發明之多層化學機械研磨墊之多孔子墊層之具減少之厚度且減少之壓縮性之區域提供密封而無需導入與藉由某些習知技術密封方法所產生之具相同厚度但減少壓縮性區域相關之減速帶效果。多孔子墊材料具有20至80%；較佳為50至60%之平均孔洞體積。多孔子墊層之不可逆塌陷緻密區域塌陷以使孔洞體積減少至20%，較佳為10%。邊緣密封區域之平均孔洞體積與多孔子墊層之其餘部份之平均孔洞體積的相對差異可使用比較厚度測量測定之。多孔子墊材料較佳具有50至60%之平均孔洞體積且多孔子墊層之第一和第二不可逆塌陷緻密區域具有多孔子墊層之平均厚度的75%，更佳為多孔子墊層之平均厚度的70%之厚度。
本發明之製造多層化學機械研磨墊之方法，較佳包括：提供具有適用於研磨基板之研磨表面，外周邊，平行於研磨表面之研磨層界面區域和在垂直於研磨表面之方向從研磨表面至研磨層界面區域所測得之平均非界面區域厚度，TP-avg，之研磨層；提供具有底部表面，外周邊和 平行於底部表面之多孔子墊層界面區域之多孔子墊層；提供壓敏黏著劑層；提供寬譜終點偵測窗塊；使研磨層與多孔子墊層接口形成層合物，其中研磨層之外周邊與多孔子墊層之外周邊吻合且其中該研磨層界面區域與該多孔子墊層界面區域形成同延區域；提供從研磨表面延伸通過層合物而到達底部表面之通孔；提供擴孔開口，其係在研磨表面上開口，擴大通孔並形成突部(其中該突部較佳平行於研磨表面)；其中該擴孔開口具有在垂直於研磨表面之方向所測得之從研磨表面之平面至突部之平均深度，DO-avg；其中該平均深度，DO-avg，小於平均非界面區域厚度，TP-avg；將該寬譜終點偵測窗塊設置在擴孔開口內並使該寬譜終點偵測窗塊接合於研磨層；以及將壓敏黏著劑層塗敷於多孔子墊層之底部表面。
本發明之多層化學機械研磨墊中之通孔較佳使用雷射，機械切割工具(例如，鑽機，銑削鑽頭，裁刀)及電漿之至少一者形成之。本發明之多層化學機械研磨墊中之通孔更佳使用裁刀模頭形成之。本發明之多層化學機械研磨墊中之通孔最佳藉由在研磨墊上放置遮罩，界定平行於研磨表面之通孔的截面及使用電漿以形成通孔而形成之。
本發明之多層化學機械研磨墊中之擴孔開口較佳使用雷射，機械切割工具(例如，鑽機，銑削鑽頭)之至少一者形成之。本發明之多層化學機械研磨墊中之擴孔開口更佳使用雷射形成之。本發明之多層化學機械研磨 墊中之擴孔開口最佳藉由在研磨墊上放置遮罩，界定平行於研磨表面之擴孔開口的截面及使用電漿以形成擴孔開口而形成之。
擴孔開口較佳在通孔形成之前，之後或同時形成之。擴孔開口與通孔較佳同時形成之。最佳係首先形成擴孔開口接著形成通孔。
本發明之製造多層化學機械研磨墊之方法，視需要地進一步包括：使用密封模頭提昇相對應於多孔子墊層之外周邊之層合物區域的溫度並對其施加臨界壓縮力，其中提昇之溫度及臨界壓縮力之大小共同地足以沿著多孔子墊層之外周邊在多孔子墊層中形成不可逆塌陷緻密區域。壓敏黏著劑層可在不可逆塌陷緻密區域形成之前或之後塗敷於多孔子墊層之底部表面。
本發明之製造多層化學機械研磨墊之方法，視需要地進一步包括：提供嚙合表面；提供具有相對應於不可逆塌陷緻密區域之隆起特徵之打印器；其中層合物係放置在嚙合表面與打印器之間；其中嚙合表面與打印器按壓在一起產生臨界壓縮力而在多孔子墊層中形成不可逆塌陷緻密區域。
嚙合表面可為平坦者。或者，嚙合表面可設計成包含特徵，如一個或多個隆起部份或外形(contouring)。嚙合表面上所包含之特徵可設計成促進在多孔子墊層中形成不可逆塌陷緻密區域。嚙合表面上所包含之特徵可設計成促進研磨層之操縱，使得在研磨期間使多層化學機械研 磨墊傾向於平坦地位在研磨機器之平臺。
本發明之製造多層化學機械研磨墊之方法，視需要地進一步包括：加熱多孔子墊層之至少一部份以促進在多孔子墊層中形成不可逆塌陷緻密區域(亦即，使用熱及壓力兩者形成不可逆塌陷緻密區域)。
較佳使用射頻焊接技術及設備以促進在多孔子墊層中形成不可逆塌陷緻密區域。
較佳使用超音波焊接技術及設備以促進在多孔子墊層中形成不可逆塌陷緻密區域。
本發明之基板研磨方法，包括：提供選自磁性基板，光學基板及半導體基板之至少一者之基板；提供本發明之多層化學機械研磨墊；在研磨表面與基板間之界面提供研磨介質；以及在研磨表面與基板間產生動態接觸；其中藉由研磨層及不可逆塌陷緻密區域阻止研磨介質滲透至多孔子墊層中。同延區域較佳為摻和區域。研磨介質往多孔子墊層中之任何滲透被阻止至不會負面地影響多層化學機械研磨墊之研磨性能之程度。較佳在使用於研磨基板之研磨條件下藉由研磨層及不可逆塌陷緻密區域防止研磨介質滲透至多孔子墊層中。
本發明之基板研磨方法，較佳進一步包括：提供光源；提供光偵測器；提供控制系統；其中光源導引光通過多層化學機械研磨墊中之寬譜終點偵測窗塊入射在基板上；其中光偵測器偵測從基板反射之光；其中控制系統接收來自光偵測器之輸入並測定何時到達研磨終點。
現在將在下述實施例中詳述本發明之一些實例。
比較例WBC 終點偵測窗塊之製備
聚胺酯縮合聚合物終點偵測窗塊製備如下。以105%之-NH2對-NCO之化學計量比率組合二乙基甲苯二胺"DETDA"(Ethacure® 100 LC，Albemarle出品)與異氰酸酯終端之預聚物多元醇(LW570預聚物多元醇，Chemtura出品)。然後將所得之材料導入模具中。然後使模具的內容物在烘箱中固化十八(18)小時。烘箱的設定點溫度係最早的二十(20)分鐘設定在93℃；接著的十五(15)小時又四十(40)分鐘為104℃；然後在最後兩(2)小時降至21℃。然後從固化之模具內容物切割具有10.795cm直徑及30密耳平均厚度之窗塊。
實施例WB1：終點偵測窗塊之製備
從聚雙環戊二烯環狀烯烴聚合物之20密耳厚板片(Zeon Corporation公司以Zeonor® 1420R出品)切割具有10.795cm直徑之圓形測試窗。
實施例WB2：終點偵測窗塊之製備
從使用茂金屬觸媒由原冰片烯與乙烯所製備之環狀烯烴共聚物之20密耳厚板片(Topas Advanced Polymers,Inc.公司以Topas® 6013出品)切割具有10.795cm直徑之圓形測試窗。
實施例T1：窗塊光譜損失分析
然後使用外配備有Verity FL2004閃光燈及Spectraview 1軟體版本VI 4.40的Verity SD1024D Spectrograph與配備Type H22磨擦輪，500g重量，60rpm及10轉之Taber 5150 Abraser型磨擦工具，依據ASTM D1044-08測試依據比較例WBC及實施例WB1-WB2所製備之窗塊材料。窗塊材料在各種波長所測得之傳輸損失示於表1。各窗塊材料之光譜損失亦示於表1。

Claims (10)

  1. 一種多層化學機械研磨墊，係用於研磨選自磁性基板，光學基板及半導體基板之至少一者之基板，包括：具有研磨表面，擴孔開口，外周邊，平行於該研磨表面之研磨層界面區域和在垂直於該研磨表面之方向從該研磨表面至該研磨層界面區域所測得之平均非界面區域厚度，TP-avg，之研磨層；具有底部表面，外周邊，和平行於該底部表面之多孔子墊層界面區域之多孔子墊層；壓敏黏著劑層；以及具有沿著垂直於該研磨表面之平面之軸之厚度，Tw，的寬譜終點偵測窗塊；其中該寬譜終點偵測窗塊包括環狀烯烴加成聚合物；其中該寬譜終點偵測窗塊為
    Figure TWI628041B_C0001
    90wt%環狀烯烴加成聚合物；其中該寬譜終點偵測窗塊橫跨其厚度，Tw，具有一致之化學組成；其中該寬譜終點偵測窗塊於300nm及800nm波長下具有
    Figure TWI628041B_C0002
    40%之光譜損失；其中該寬譜終點偵測窗塊係單一相；其中該研磨層界面區域與該多孔子墊層界面區域形成同延區域；其中該同延區域使該研磨層固定於該多孔子墊層而無需使用層合黏著劑；其中該壓敏黏著劑層係塗敷於該多孔子墊層之底部表面；其中該多層化學機械研磨墊具有從該研磨表面延伸至該多孔子墊層之底部表面之通孔；其中該擴孔開口係在該研磨表面上開口，擴大該通孔並形成突部；其中該突部係平行於該研磨表面；其中該擴孔開口具有在垂直於該研磨表面之方向所測得之從該研磨表面之平面至該突部之平均深度，DO-avg；其中該平均深度，DO-avg，小於該平均非界面區域厚度，TP-avg；其中該寬譜終點偵測窗塊係設置在該突部上之擴孔開口內；其中該寬譜終點偵測窗塊係接合於該研磨層；以及其中該研磨表面係適用於研磨該基板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多層化學機械研磨墊，其中該寬譜終點偵測窗塊包括<1ppm鹵素；其中該寬譜終點偵測窗塊包括<1液體填充之聚合物膠囊；且其中該寬譜終點偵測窗塊具有5至75密耳之沿著垂直於該研磨表面之平面之軸之平均厚度，TW-avg。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之多層化學機械研磨墊，其中該環狀烯烴加成聚合物係從至少一種脂環族單體之聚合反應製造而得；其中該至少一種脂環族單體係選自由具有環內雙鍵之脂環族單體及具有環外雙鍵之脂環族單體所組成之群組。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之多層化學機械研磨墊，其中該具有環內雙鍵之脂環族單體係選自由原冰片烯；三環癸烯；雙環戊二烯；四環十二烯；六環十七烯；三環十一烯；五環十六烯；亞乙基原冰片烯；乙烯基原冰片烯；原冰片二烯；烷基原冰片烯；環戊烯；環丙烯；環丁烯；環己烯；環戊二烯；環己二烯；環辛三烯；及茚所組成之群組；且其中該具有環外雙鍵之脂環族單體係選自由乙烯基環己烯，乙烯基環己烷，乙烯基環戊烷及乙烯基環戊烯所組成之群組。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之多層化學機械研磨墊，其中該環狀烯烴加成聚合物係從至少一種脂環族單體與至少一種無環烯烴單體之共聚合反應製造而得。
  6. 如申請專利範圍第5項之化學機械研磨墊，其中該至少一種脂環族單體係選自由具有環內雙鍵之脂環族單體及具有環外雙鍵之脂環族單體所組成之群組；其中該具有環內雙鍵之脂環族單體係選自由原冰片烯；三環癸烯；雙環戊二烯；四環十二烯；六環十七烯；三環十一烯；五環十六烯；亞乙基原冰片烯；乙烯基原冰片烯；原冰片二烯；烷基原冰片烯；環戊烯；環丙烯；環丁烯；環己烯；環戊二烯；環己二烯；環辛三烯；及茚所組成之群組；其中該具有環外雙鍵之脂環族單體係選自由乙烯基環己烯，乙烯基環己烷，乙烯基環戊烷及乙烯基環戊烯所組成之群組；以及其中該至少一種無環烯烴單體係選自由乙烯；丙烯；1-丁烯；異丁烯；2-丁烯；1-戊烯；1-己烯；1-庚烯；1-辛烯；1-壬烯；1-癸烯；2-甲基-1-丙烯；3-甲基-1-戊烯；4-甲基-1-戊烯；2-丁烯；丁二烯；異戊二烯；1,3-戊二烯；1,4-戊二烯；1,3-己二烯；1,4-己二烯；1,5-己二烯；1,5-庚二烯；1,6-庚二烯；1,6-辛二烯；1,7-辛二烯；及1,9-癸二烯所組成之群組。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之多層化學機械研磨墊，其中該環狀烯烴加成聚合物係以選自由下列式(I)至(IV)所組成之群組之式表示：
    Figure TWI628041B_C0003
    [式中y為20至20,000；且式中R1及R2係各自獨立選自由H，羥基，C1-10烷基，C1-10羥基烷基，C1-10烷氧基，C1-10烷氧基烷基，C1-10羧基烷基，C1-10烷氧基羰基及C1-10烷基羰基所組成之群組]；
    Figure TWI628041B_C0004
    [式中a：b之比率為0.5：99.5至30：70；式中R3係選自由H及C1-10烷基所組成之群組；且式中R4及R5係各自獨立選自由H，羥基，C1-10烷基，C1-10羥基烷基，C1-10烷氧基，C1-10烷氧基烷基，C1-10羧基烷基，C1-10烷氧基羰基及C1-10烷基羰基所組成之群組]；
    Figure TWI628041B_C0005
    [式中該環狀烯烴加成共聚物中之c：d之比率為0.5：99.5至50：50；式中R6係選自由H及C1-10烷基所組成之群組；且式中R7及R8係各自獨立選自由H，羥基，C1-10烷基，C1-10羥基烷基，C1-10烷氧基，C1-10烷氧基烷基，C1-10羧基烷基，C1-10烷氧基羰基及C1-10烷基羰基所組成之群組]；以及
    Figure TWI628041B_C0006
    [式中h為20至20,000；且式中R9及R10係各自獨立選自由H，羥基，C1-10烷基，C1-10羥基烷基，C1-10烷氧基，C1-10烷氧基烷基，C1-10羧基烷基，C1-10烷氧基羰基及C1-10烷基羰基所組成之群組]。
  8. 一種製造多層化學機械研磨墊之方法，該化學機械研磨墊係用於研磨選自磁性基板，光學基板及半導體基板之至少一者之基板，包括：提供具有適用於研磨該基板之研磨表面，外周邊，平行於該研磨表面之研磨層界面區域和在垂直於該研磨表面之方向從該研磨表面至該研磨層界面區域所測得之平均非界面區域厚度，TP-avg，之研磨層；提供具有底部表面，外周邊和平行於該底部表面之多孔子墊層界面區域之多孔子墊層；提供壓敏黏著劑層；提供包括環狀烯烴加成聚合物之寬譜終點偵測窗塊；其中該寬譜終點偵測窗塊為
    Figure TWI628041B_C0007
    90wt%環狀烯烴加成聚合物；其中該寬譜終點偵測窗塊橫跨其厚度，Tw，具有一致之化學組成；其中該寬譜終點偵測窗塊於300nm及800nm波長下具有
    Figure TWI628041B_C0008
    40%之光譜損失；其中該寬譜終點偵測窗塊係單一相；使該研磨層與該多孔子墊層接口形成層合物，其中該研磨層之外周邊與該多孔子墊層之外周邊吻合且其中該研磨層界面區域與該多孔子墊層界面區域形成同延區域；提供從該研磨表面延伸通過該層合物而到達該底部表面之通孔；提供擴孔開口，其係在該研磨表面上開口，擴大通孔並形成突部；其中該突部係平行於該研磨表面；其中該擴孔開口具有在垂直於該研磨表面之方向所測得之從該研磨表面之平面至該突部之平均深度，DO-avg；其中該平均深度，DO-avg，小於該平均非界面區域厚度，TP-avg；將該寬譜終點偵測窗塊設置在該擴孔開口內並使該寬譜終點偵測窗塊接合於該突部；以及將該壓敏黏著劑層塗敷於該多孔子墊層之底部表面。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，進一步包括：提供嚙合表面；提供具有相對應於不可逆塌陷緻密區域之隆起特徵之打印器；將該層合物放置在嚙合表面上並對著該層合物按壓該打印器而於相對應於該多孔子墊層之外周邊之層合物區域產生臨界壓縮力，其中該臨界壓縮力的大小足以沿著該多孔子墊層之外周邊在該多孔子墊層中形成不可逆塌陷緻密區域。
  10. 一種研磨基板之方法，包括：提供選自磁性基板，光學基板及半導體基板之至少一者之基板；提供如申請專利範圍第1項所述之多層化學機械研磨墊；在該研磨表面與該基板間之界面提供研磨介質；以及在該研磨表面與該基板間之界面產生動態接觸；其中藉由該研磨層及該不可逆塌陷緻密區域阻止該研磨介質滲透至該多孔子墊層中。
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