具有位于透明基層上方的包括孔口或開口的拋光表面層的拋光墊的制作方法
【專利摘要】描述了具有位于透明基層上方的包括孔口或開口的拋光表面層的拋光墊。在一示例中，一種用于拋光襯底的拋光墊包括具有球形頂面和透明區(qū)域的基層。拋光表面層附接到基層的球形頂面上。該拋光表面層具有拋光表面和背面。在該拋光墊中設(shè)置有從拋光表面層的背面貫穿到拋光表面的孔口，并且該孔口與基層的透明區(qū)域?qū)?zhǔn)。該基層在拋光表面層的背面為孔口提供了不能滲透的密封。還描述了制作這種拋光墊的方法。
【專利說明】具有位于透明基層上方的包括孔口或開口的拋光表面層的 拋光墊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施例屬于化學(xué)機(jī)械拋光（CMP)且特別是具有位于透明基層上方的包 括孔口或開口的拋光表面層的拋光墊的領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 化學(xué)-機(jī)械平面化或化學(xué)-機(jī)械拋光（通常簡(jiǎn)寫為CMP)是一種在半導(dǎo)體制作中 用于使半導(dǎo)體晶片或其它襯底（基底，substrate)平面化的技術(shù)。
[0003] 該過程與拋光墊和直徑通常大于晶片直徑的保持環(huán)相結(jié)合地使用研磨和腐蝕性 的化學(xué)漿體（通常稱為膠質(zhì)）。拋光墊和晶片由動(dòng)態(tài)拋光頭壓并在一起并由塑料保持環(huán)保 持就位。在拋光期間使動(dòng)態(tài)拋光頭旋轉(zhuǎn)。該方法有助于材料的去除并趨于使任何不規(guī)則的 形貌平坦，從而使晶片平直或平坦。這對(duì)于為形成另外的電路元件而設(shè)置晶片而言可能是 必需的。例如，這對(duì)于使整個(gè)表面處于影印平版印刷系統(tǒng)的景深內(nèi)或基于材料的位置而選 擇性地去除材料而言可能是必需的。對(duì)于最新的低于50納米的技術(shù)節(jié)點(diǎn)而言，通常的景深 要求低至埃級(jí)。
[0004] 材料去除的過程并非僅僅是如砂紙?jiān)谀静纳线M(jìn)行的那種研磨刮擦過程。漿體中的 化學(xué)制品還與待去除的材料反應(yīng)和/或使待去除的材料弱化。磨料加速了該弱化過程并且 拋光墊有助于從表面擦除反應(yīng)后的材料。除漿體技術(shù)的進(jìn)步外，拋光墊對(duì)日益復(fù)雜的CMP 操作起到了重要作用。
[0005] 然而，在CMP墊技術(shù)的發(fā)展中需要額外的改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的實(shí)施例包括具有位于透明基層上方的包括孔口或開口的拋光表面層的 拋光墊。
[0007] 在一實(shí)施例中，一種用于拋光襯底的拋光墊包括具有球形頂面和透明區(qū)域的基 層。拋光表面層附接到基層的球形頂面上。該拋光表面層具有拋光表面和背面。在該拋光 墊中設(shè)置有從拋光表面層的背面貫穿到該拋光表面層的拋光表面的孔口，并且該孔口與基 層的透明區(qū)域?qū)?zhǔn)。該基層在拋光表面層的背面為孔口提供不能滲透的密封。
[0008] 在另一實(shí)施例中，一種用于拋光襯底的拋光墊包括具有球形頂面和透明區(qū)域的基 層。拋光表面層附接到基層的球形頂面上。該拋光表面層具有拋光表面和背面。在拋光墊 中設(shè)置有從拋光表面層的拋光表面到該拋光表面層的背面但不穿透該背面的開口。該開口 與基層的透明區(qū)域?qū)?zhǔn)。
[0009] 在另一實(shí)施例中，一種制作用于拋光襯底的拋光墊的方法包括在成型模中提供基 層和通過使一組可聚合的材料混合而形成的混合物。該基層具有透明區(qū)域。成型模的槽圖 案/槽形式與該混合物聯(lián)接。在槽圖案與混合物聯(lián)接的情況下，所述混合物至少部分地固 化從而直接在基層上形成模制均質(zhì)拋光表面層。該模制均質(zhì)拋光表面層包括與成型模的槽 圖案對(duì)應(yīng)的突起圖案。在拋光表面層中形成有與基層的透明區(qū)域?qū)?zhǔn)的孔口或開口。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1示出其中設(shè)置有窗口的拋光墊的自頂向下的平面圖。
[0011] 圖2示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的在拋光表面層中包括孔口或開口的拋光墊的自 頂向下的視圖。
[0012] 圖3A-3C示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有透明基層和其中設(shè)置有孔口的連續(xù)拋光 表面層的拋光墊的沿圖2的a-a'軸線截取的截面圖。
[0013] 圖4示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有透明基層和其中設(shè)置有孔口的不連續(xù)拋光表 面層的拋光墊的沿圖2的a-a'軸線截取的截面圖。
[0014] 圖5示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有透明基層和其中設(shè)置有開口的連續(xù)拋光表面 層的拋光墊的沿圖2的a-a'軸線截取的截面圖。
[0015] 圖6示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有形成在透明基層中的漿體偏向系統(tǒng)和其中設(shè) 置有孔口的連續(xù)拋光表面層的拋光墊的沿圖2的a-a'軸線截取的截面圖。
[0016] 圖7示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有透明基層和其中設(shè)置有漿體偏向系統(tǒng)的連續(xù) 拋光表面層的拋光墊的沿圖2的a-a'軸線截取的截面圖。
[0017] 圖8示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有包括離散的線性段突起的拋光表面層的拋 光墊的自頂向下的視圖。
[0018] 圖9示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有包括孔口或開口和指示區(qū)域的拋光表面層 的拋光墊的自頂向下的平面圖。
[0019] 圖10A-10F示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于制作具有透明基層和其中設(shè)置有孔 口或開口的拋光表面層的拋光墊的操作的剖視圖。
[0020] 圖11示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的與具有透明基層和其中包括孔口或開口的拋光 表面層的拋光墊兼容的拋光設(shè)備的等軸側(cè)視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 本文中描述了具有位于透明基層上方的包括孔口或開口的拋光表面層的拋光墊。 在以下描述中，闡述了許多具體細(xì)節(jié)，諸如具體的拋光墊組合物和設(shè)計(jì)，以便提供對(duì)本發(fā)明 的實(shí)施例的透徹理解。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將顯而易見的是，本發(fā)明的實(shí)施例可在沒 有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在另一些情形中，未詳細(xì)描述公知的加工技術(shù)，諸如與漿體 和拋光墊組合以執(zhí)行半導(dǎo)體襯底的化學(xué)機(jī)械拋光（CMP)有關(guān)的細(xì)節(jié)，以便不會(huì)不必要地使 本發(fā)明的實(shí)施例難以理解。此外，應(yīng)理解的是，圖中所示的各種實(shí)施例是說明性的表示且不 一定按比例繪制。
[0022] 本文中描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例涉及一種包括形成在拋光墊的拋光層中的孔口 或開口的檢測(cè)系統(tǒng)。該孔口或開口可與其上設(shè)置有拋光層的無孔口透明基層相結(jié)合地使 用。本文中描述的拋光墊的實(shí)施例可用于化學(xué)機(jī)械拋光工藝中的端點(diǎn)檢測(cè)（EPD)。如本文 中所用，孔口通常指完全貫穿描述為其中具有孔口的層或墊而形成的孔。相比而言，開口通 常指形成在描述為其中具有開口的層或墊的一個(gè)表面上但不完全貫穿所述層或墊的不完 整的孔（例如，溝槽或部分孔口）。具體實(shí)施例包括但不限于具有以下特征中的一者或多 者的拋光墊：（1)設(shè)置在拋光表面層中且在光學(xué)透明基層上方的孔口，（2)設(shè)置在拋光表面 層中且在形成于透明基層中的開口或局部漿體偏向系統(tǒng)上方的孔口，（3)設(shè)置在拋光表面 層中且在光學(xué)透明基層上方的開口或漿體偏向系統(tǒng)，和（4)設(shè)置在拋光表面層中且在光學(xué) 透明基層的開口或局部漿體偏向系統(tǒng)上方的開口或漿體偏向系統(tǒng)。應(yīng)理解的是，實(shí)施例不 限于完全透明的基層。在一實(shí)施例中，對(duì)透明基層的談及是指基層的至少一部分或一個(gè)區(qū) 域是透明的。位于基層上方的拋光表面層中的開口或孔口與基層的透明部分作用類似（例 如，與該透明部分對(duì)準(zhǔn)）。
[0023] 為了更透徹地理解，在第一方面，可能需要對(duì)拋光墊引入用于高級(jí)化學(xué)機(jī)械拋光 加工的特征結(jié)構(gòu)。例如，不透明的拋光墊中可包括一個(gè)或多個(gè)"窗口"以允許用于各種監(jiān)視 應(yīng)用的可見光充分透過。一種這樣的監(jiān)視應(yīng)用可包括安裝在化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備內(nèi)或其上的 光學(xué)器件的使用。該光學(xué)器件用于通過例如施行拋光的襯底中的反射率變化來監(jiān)視化學(xué)機(jī) 械拋光過程。透過拋光墊的窗口監(jiān)視該過程，因?yàn)閽伖獍l(fā)生在拋光墊的頂部拋光表面。該 窗口通常通過將透明塞插入墊中或者通過在制作時(shí)在不透明的墊中模制透明區(qū)域（例如， 局部透明區(qū)域或LAT)而形成。在任一種情況下，該窗口由墊中所包括的不同材料構(gòu)成。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提供了適合于透過其中進(jìn)行光學(xué)監(jiān)視的"無窗口式"拋光 墊。作為示例，在拋光墊的拋光表面層中設(shè)置有允許透過拋光墊進(jìn)行光學(xué)監(jiān)視的孔口或開 口。在一個(gè)實(shí)施例中，該孔口或開口是在拋光表面層中形成的延伸穿過整個(gè)拋光表面層的 完整的或不完整的孔。因而，與包括由材料構(gòu)成的窗口的墊相反，無窗口式拋光墊的特征在 于不存在材料。
[0025] 通常，形成在拋光墊中的僅一個(gè)孔不適于監(jiān)視化學(xué)機(jī)械過程。例如，漿體將會(huì)通過 墊逸出，從而可能侵蝕下方的光學(xué)監(jiān)視裝置。在另一示例中，充填有不透明漿體的孔可能不 適于允許充分透光以進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)。然而，目前正在測(cè)試或在用的高級(jí)漿體相對(duì)透明（如 果不是全透明的話）。
[0026] 同樣地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，使孔口或開口充填有漿體不會(huì)不利地影響光學(xué) 檢測(cè)。此外，在一實(shí)施例中，在拋光表面層下方包括透明基層。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，該 透明基層提供密封以保護(hù)化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備的壓盤和例如石英激光器部位。如以下更詳細(xì) 所述，提供了多種孔口或開口設(shè)計(jì)。在一些實(shí)施例中，所述設(shè)計(jì)包括在拋光過程中使?jié){體涌 過（flushing)開口或孔口的措施。在一具體的這種實(shí)施例中，設(shè)計(jì)成用于衆(zhòng)體涌過的孔口 被用于防止拋光碎肩聚集、結(jié)塊或潛在地衰減激光或其它光學(xué)信號(hào)。
[0027] 常規(guī)的"窗口式"拋光墊通常具有其中包括適當(dāng)透明的材料的插入物或LAT區(qū)域。 例如，圖1示出了其中設(shè)置有窗口的拋光墊的自頂向下的平面圖。
[0028] 參照?qǐng)D1，拋光墊100包括具有拋光表面102和背面（未不出）的拋光主體。拋光 表面102具有同心周向槽圖案104。該槽圖案還包括從最內(nèi)部的周向槽延續(xù)到最外部的周 向槽的多個(gè)徑向槽106。在拋光墊100中包括窗口 108并且該窗口從拋光表面102可見。 該窗口由諸如塞（或插入物）的適當(dāng)透明的材料或LAT區(qū)域構(gòu)成，如上所述。應(yīng)指出的是， 盡管不一定始終如此，但常規(guī)的拋光墊通常具有如圖1所示的同心圓形槽圖案。
[0029] 在第二方面，用于CMP操作的拋光墊可具有性能權(quán)衡/折衷，例如在跨晶片 (across-wafer)拋光均勾度與模內(nèi)（within die)拋光均勾度之間的性能權(quán)衡。例如，硬的 拋光墊可呈現(xiàn)良好的模級(jí)平面化，但具有不太好的跨晶片均勻度。它們還可能劃傷正被拋 光的襯底。另一方面，軟的拋光墊可呈現(xiàn)不太好的模級(jí)平面化（例如，它們可導(dǎo)致在模內(nèi)產(chǎn) 生凹陷），但具有良好的跨晶片均勻度。一種減輕上述性能折衷的方法可以是使晶片內(nèi)拋光 作用和模內(nèi)拋光作用分離。
[0030] 用于制作和使用軟墊的常規(guī)方法可能具有局限性。例如，鑄造的軟墊可提供低缺 陷的特征但折衷的平面化性能?？赡苄枰趻伖獠僮髌陂g既提供低缺陷的特征又提供高平 面化性能的拋光墊。類似地，用于制作和使用硬墊的常規(guī)方法可能具有局限性。例如，更硬 的氨基甲酸乙醋/尿燒組分（formulation)中可能固有的更快的膠凝速度可迫使形成影響 墊均勻度且限制組分選擇的工藝折衷。可能需要一種適于制造和實(shí)施避免此類折衷的硬墊 的方法。另外，如上所述，可能希望消除墊的拋光表面的特性與其主要特性之間的相互影響 /聯(lián)系，以使得可分開優(yōu)化各特性。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，本文中描述了具有與拋光表面的材料不同的主材或基材 的拋光墊?？刹捎眠m合克服上述針對(duì)常規(guī)墊作出的折衷的方法來制作和實(shí)施此類拋光墊。 在一個(gè)實(shí)施例中，一種復(fù)合拋光墊包括由穩(wěn)定的、基本上不可壓縮的惰性材料制成的基層 或主層，在所述惰性材料上設(shè)置有拋光表面層。較硬的基層可提供用于墊完整性的支承和 強(qiáng)度，而較軟的拋光表面層可減少劃痕，從而實(shí)現(xiàn)消除拋光層的材料特性與拋光墊的剩余 部分特性之間的相互影響。
[0032] 在以下更詳細(xì)地闡述的一個(gè)具體實(shí)施例中，通過在諸如聚碳酸酯板的堅(jiān)硬的襯料 或基層上產(chǎn)生軟的拋光表面層來獲得軟墊的平面化特征。其它可能的方案包括聚對(duì)苯二甲 酸乙二醇酯（PET)材料、PETG材料、玻璃、石英、丙烯酸材料、MMA或聚苯乙烯的使用。根據(jù) 本發(fā)明的實(shí)施例，用于減輕上述性能折衷的方法包括形成具有由與硬的基層結(jié)合的離散的 突起組成的軟連續(xù)拋光表面層或軟拋光表面層的拋光墊。盡管上述方法可能是優(yōu)選的，但 應(yīng)該理解的是，本文中還能設(shè)想和描述相反的布置結(jié)構(gòu)，例如設(shè)置在下方的軟基層上的硬 拋光表面層。
[0033] 在本發(fā)明的一方面，一種適合于光學(xué)監(jiān)視的無窗式拋光墊包括具有貫穿其中的孔 口或位于其中的開口的拋光表面層。例如，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的在拋光表面 層中具有孔口或開口的拋光墊的自頂向下的平面視圖。
[0034] 參照?qǐng)D2,用于拋光襯底的拋光設(shè)備200包括拋光墊201。拋光墊201具有拋光表 面202和背面（未示出）。拋光表面202包括諸如周向槽204和徑向槽206的槽圖案。應(yīng) 理解的是，拋光表面202可具有適于化學(xué)機(jī)械拋光處理的任何槽圖案。例如，參照?qǐng)D2,拋光 表面202具有帶徑向槽的同心多邊形槽（與圖1所示的同心圓不同）圖案。亦即，周向槽 204形成具有經(jīng)過其頂點(diǎn)延伸的徑向槽206的同心多邊形。例如，在一具體實(shí)施例中，同心 多邊形的槽圖案是同心十二邊形的槽圖案，如圖2所示。
[0035] 在拋光表面202中設(shè)置有孔口或開口 208。在一實(shí)施例中，在孔口或開口 208中 未設(shè)置材料，例如，在孔口或開口 208的位置處不存在塞、插入物或LAT區(qū)域。下面結(jié)合圖 3A-3C、4、5、6A和6B描述圖2的拋光墊的可能的實(shí)施例的變型。
[0036] 拋光墊可設(shè)置有包括形成在其中的孔口的連續(xù)拋光表面層。例如，圖3A-3C示出 了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有透明基層和包括設(shè)置于其中的孔口的連續(xù)拋光表面層的拋光 墊的沿圖2的a-a'軸線截取的截面圖。
[0037] 參照?qǐng)D3A-3C，分別提供了用于拋光襯底的拋光墊300A、300B和300C的示例。拋 光墊300A、300B和300C包括具有球形頂面304和背面306的透明基層302。拋光表面層 308附接到透明基層302的球形頂面304上。拋光表面層308具有拋光表面308B和背面 308A。在拋光墊中設(shè)置有從拋光表面層308的背面308A貫穿到其拋光表面308B的孔口 310。在一實(shí)施例中，透明基層306在拋光表面層308的背面308A為孔口 310提供不能滲 透的密封。在一實(shí)施例中，拋光表面層308包括具有自其突出的多個(gè)拋光特征結(jié)構(gòu)的連續(xù) 層部分，如圖3A-3C所示。拋光表面層308的連續(xù)層部分附接到透明基層302上。
[0038] 具體參照?qǐng)D3A，在一個(gè)實(shí)施例中，孔口 310設(shè)置在透明基層302的球形頂面304上 方。具體參照?qǐng)D3B，在一個(gè)實(shí)施例中，孔口 310設(shè)置在形成于透明基層302中的開口 320上 方。開口 320的底部低于透明基層302的球形頂面304。具體參照?qǐng)D3C，在一個(gè)實(shí)施例中， 孔口 310設(shè)置在自透明基層302形成的突起340上方。突起340的頂部在透明基層302的 球形頂面304之上并位于拋光表面層308的孔口 310內(nèi)。
[0039] 在另一方面，拋光墊可設(shè)置有具有形成在其中的孔口的不連續(xù)拋光表面層。例如， 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有透明基層和包括設(shè)置于其中的孔口的不連續(xù)拋光表 面層的拋光墊的沿圖2的a-a'軸線截取的截面圖。
[0040] 參照?qǐng)D4,提供了用于拋光襯底的拋光墊400的示例。拋光墊400包括具有球形頂 面404和背面406的透明基層402。拋光表面層408附接到透明基層402的球形頂面404 上?？卓?410例如通過中斷拋光表面層408的拋光特征結(jié)構(gòu)圖案而設(shè)置在拋光墊中。在一 實(shí)施例中，透明基層402為拋光表面層408的孔口 410提供不能滲透的密封。在一實(shí)施例 中，拋光表面層408是從表面404突出的多個(gè)拋光特征結(jié)構(gòu)，如圖4所示。拋光表面層408 的不連續(xù)層部分的突起附接到透明基層402上。
[0041] 在一實(shí)施例中，上述拋光墊適合于供端點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)使用。例如，可通過透明基層結(jié) 合形成在上覆的拋光表面層中的孔口執(zhí)行端點(diǎn)檢測(cè)。因而，在一實(shí)施例中，透明基層基本透 過諸如但不限于可見光、紫外光、紅外光或它們的組合光。然而，可能的情況是基層不能或 不需要制成完全透明的，但是仍可有效透過用于端點(diǎn)檢測(cè)的光。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，透 明基層透過低至約80%的在700-710納米范圍內(nèi)的入射光，但仍適合用作拋光墊內(nèi)檢測(cè)區(qū) 域的一部分。然而，在另一實(shí)施例中，透明基層透過80%或以上的在700-710納米范圍內(nèi)的 入射光。在一實(shí)施例中，透明基層有效地透明（即，理想地完全透明）以透過用于端點(diǎn)檢測(cè) 的光。
[0042] 在另一方面，拋光墊可設(shè)置有具有形成在其中的開口的連續(xù)拋光表面層。例如，圖 5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有透明基層和包括設(shè)置于其中的開口的連續(xù)拋光表面層的 拋光墊的沿圖2的a-a'軸線截取的截面圖。
[0043] 參照?qǐng)D5,提供了用于拋光襯底的拋光墊500的示例。拋光墊500包括具有球形頂 面504和背面506的透明基層502。拋光表面層508附接到透明基層502的球形頂面504 上。拋光表面層508具有拋光表面508B和背面508A。在拋光墊中設(shè)置有從拋光表面層508 的拋光表面508B到其背面508A但不穿透到該背面508A的開口 510。
[0044] 在一實(shí)施例中，拋光表面層508包括具有自其突出的多個(gè)拋光特征結(jié)構(gòu)的連續(xù)層 部分，如圖5所示。拋光表面層508的連續(xù)層部分附接到透明基層502上。拋光表面層508 的總厚度（T3)因而比突起的高度大出量（T2)。在一個(gè)實(shí)施例中，量T2大于拋光表面層508 的保留在開口 510的底部的部分的厚度（T1)，如圖5所示。然而，在另一實(shí)施例中，量T2與 拋光表面層508的保留在開口 510的底部的部分的厚度（Tl)大致相同。在又一實(shí)施例中， 量T2小于拋光表面層508的保留在開口 510的底部的部分的厚度（Tl)。
[0045] 再參照?qǐng)D5,在一個(gè)實(shí)施例中，孔口 510設(shè)置在透明基層502的球形頂面504上方。 該布置結(jié)構(gòu)與結(jié)合圖3A所述的實(shí)施例相似，除了拋光表面層508的一部分保留在開口 510 的底部這一點(diǎn)以外。然而，在另一實(shí)施例（未示出）中，拋光表面層的開口設(shè)置在形成于透 明基層中的開口上方。透明基層的開口的底部在透明基層的球形頂面之下。該布置結(jié)構(gòu)與 結(jié)合圖3B所述的實(shí)施例相似，除了拋光表面層的一部分保留在透明基層的開口的底部這 一點(diǎn)以外（例如，對(duì)比該拋光表面層的一部分與透明基層的開口的底部一致）。在又一實(shí)施 例（未示出）中，拋光表面層的開口設(shè)置在自透明基層形成的突起上方。該突起的頂部在 透明基層的球形頂面之上。該布置結(jié)構(gòu)與結(jié)合圖3C所述的實(shí)施例相似，除了拋光表面層的 一部分保留在透明基層的突起頂部這一點(diǎn)以外（例如，對(duì)比該拋光表面層的一部分與透明 基層的突起的頂部一致）。
[0046] 如下文更詳細(xì)所述，拋光表面層508可以是不透明的。不過，厚度Tl可足夠薄以 允許至少部分透過例如用于端點(diǎn)檢測(cè)過程的光。例如，在一實(shí)施例中，透明基層502和拋 光表面層508的背面508A在開口 510下方（例如，具有厚度Tl的區(qū)域）的部分的組合基 本透過諸如但不限于可見光、紫外光、紅外光或它們的組合光。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，透 明基層502和拋光表面層508的背面508A在開口 510下方的部分透過約80%或以上的在 700-710納米范圍內(nèi)的入射光。在一實(shí)施例中，透明基層502和拋光表面層508的背面508A 在開口 510下方的部分的組合是有效透明的以透過用于端點(diǎn)檢測(cè)的光。
[0047] 在另一方面，在透明基層或設(shè)置在透明基層上的拋光表面層中包括漿體偏向系 統(tǒng)。在第一示例中，圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有形成在透明基層中的漿體偏向系 統(tǒng)和包括設(shè)置于其中的孔口的連續(xù)拋光表面層的拋光墊的沿圖2的a-a'軸線截取的截面 圖。應(yīng)理解的是，仍可通過包括此類漿體偏向系統(tǒng)的特征結(jié)構(gòu)來執(zhí)行端點(diǎn)檢測(cè)。
[0048] 參照?qǐng)D6,提供了用于拋光襯底的拋光墊600的示例。拋光墊600包括具有球形頂 面604和背面606的透明基層602。拋光表面層608附接到透明基層602的球形頂面604 上。拋光表面層608具有拋光表面608B和背面608A。在拋光墊中設(shè)置有從拋光表面層608 的背面608A貫穿到其拋光表面608B的孔口 610。在一實(shí)施例中，透明基層602在拋光表面 層608的背面608A為孔口 610提供不能滲透的密封。在一實(shí)施例中，拋光表面層608包括 具有自其突出的多個(gè)拋光特征結(jié)構(gòu)的連續(xù)層部分，如圖6所示。拋光表面層608的連續(xù)層部 分附接到透明基層602上。在一實(shí)施例中，漿體偏向特征結(jié)構(gòu)650形成在透明基層602中 且凹進(jìn)到透明基層602的球形頂面604之下。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，拋光表面層608的 孔口 610設(shè)置在透明基層602的漿體偏向特征結(jié)構(gòu)650上方（例如，與該漿體偏向特征結(jié) 構(gòu)對(duì)準(zhǔn)），如圖6所示。在一替換實(shí)施例（未示出）中，在拋光表面層608中僅形成有與孔 口 610不同的開口。在一個(gè)這樣的替換實(shí)施例中，拋光表面層608完全是連續(xù)的并且包括 與透明基層602的漿體偏向特征結(jié)構(gòu)650 -致的材料部分。
[0049] 在第二示例中，圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有透明基層和包括設(shè)置于其中 的漿體偏向系統(tǒng)的連續(xù)拋光表面層的拋光墊的沿圖2的a-a'軸線截取的截面圖。
[0050] 參照?qǐng)D7,提供了用于拋光襯底的拋光墊700的示例。拋光墊700包括具有球形頂 面704和背面706的透明基層702。拋光表面層708附接到透明基層702的球形頂面704 上。拋光表面層708具有拋光表面708B和背面708A。在拋光墊中設(shè)置有從拋光表面層708 的拋光表面708B到其背面708A但不穿透該背面的開口 710。在一實(shí)施例中，在拋光表面層 708的開口 710中形成有漿體偏向特征結(jié)構(gòu)750,如圖7所示。
[0051] 在一實(shí)施例中，漿體偏向系統(tǒng)包括在拋光表面層或透明基層或兩者中的適于允許 漿體在化學(xué)機(jī)械拋光操作期間從孔口涌出的幾何形狀的使用。雖然在圖6和7中僅示出此 類偏向系統(tǒng)的兩個(gè)示例，但適合于漿體涌出的孔口或開口的任何幾何形狀應(yīng)視為落入本發(fā) 明實(shí)施例的精神和范圍內(nèi)。作為示例，孔口或開口的一個(gè)或多個(gè)邊緣的楔形或斜坡形狀的 改型可有利于漿體從開口或孔口流出。適于與本文所述的開口和孔口 一起使用的漿體偏向 系統(tǒng)的幾何形狀的示例在轉(zhuǎn)讓給內(nèi)克斯普拉納公司的于2011年7月15日提交的美國(guó)專利 申請(qǐng)13/184, 395中被公開，該申請(qǐng)通過引用的方式并入本文。
[0052] 上述拋光墊200、300A、300B、300C、400、500、600和700的拋光表面層被描述為附 接到對(duì)應(yīng)的透明基層上。在一實(shí)施例中，拋光表面層與對(duì)應(yīng)的透明基層"結(jié)合"。在第一個(gè) 這樣的實(shí)施例中，拋光表面層直接結(jié)合到對(duì)應(yīng)的透明基層。亦即，拋光表面層與對(duì)應(yīng)的透明 基層直接接觸。因而，在一個(gè)實(shí)施例中，"直接結(jié)合到…"是指在沒有介入層（諸如壓敏粘 合劑層）或其它膠狀或粘附膜的情況下直接接觸?？赡軆?yōu)選的是，拋光表面層直接結(jié)合到 對(duì)應(yīng)的基層，使得僅拋光表面層和對(duì)應(yīng)的透明基層賦予由它們組成的墊的拋光性能。在另 一實(shí)施例中，"附接"用來指介入層（諸如壓敏粘合劑層）或其它膠狀或粘附膜的使用。還 可包括其它介入膜或?qū)印?br> [0053] 在一具體的這種實(shí)施例中，拋光表面層與對(duì)應(yīng)的透明基層共價(jià)結(jié)合。在一實(shí)施例 中，術(shù)語"共價(jià)結(jié)合"是指來自第一材料（例如，拋光表面層的材料）的原子與來自第二材 料（例如，基層的材料）的原子交聯(lián)或共享電子以實(shí)現(xiàn)有效的化學(xué)結(jié)合的布置結(jié)構(gòu)。共價(jià) 結(jié)合與機(jī)械結(jié)合（諸如通過螺釘、釘子、膠水或其它粘合劑的結(jié)合）有區(qū)別。在另一具體實(shí) 施例中，拋光表面層不與對(duì)應(yīng)的透明基層共價(jià)結(jié)合，而是僅與其靜電結(jié)合。此類靜電結(jié)合可 包括透明基層與拋光表面層之間的范德華式相互作用。
[0054] 抗剝離能力（peel resistance)可提供對(duì)拋光表面層與透明基層結(jié)合的強(qiáng)度和程 度的指示。在一實(shí)施例中，透明基層和對(duì)應(yīng)的拋光表面層具有足以耐受在拋光墊的使用壽 命期間所施加的剪切力的抗剝離能力。
[0055] 在一實(shí)施例中，在拋光表面層和透明基層的對(duì)接面處使用一定的表面粗糙度，以 提高拋光墊的這兩個(gè)部分的結(jié)合強(qiáng)度。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，在對(duì)應(yīng)的拋光表面層直接 結(jié)合到透明基層的情況下，透明基層具有大于約1微米R(shí)a(均方根）的表面粗糙度。在一 個(gè)具體的這種實(shí)施例中，該表面粗糙度大約處在5-10微米R(shí)a (均方根）的范圍內(nèi)。
[0056] 然而，在另一實(shí)施例中，不包括實(shí)質(zhì)性的表面粗糙度并且拋光表面層和透明基層 的對(duì)接面特別光滑。這種光滑對(duì)接面的強(qiáng)度可獨(dú)立于表面粗糙度或者可以不需要通過包括 這種表面粗糙度來進(jìn)一步加強(qiáng)。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，在對(duì)應(yīng)的拋光表面層直接結(jié)合到 透明基層的情況下，透明基層具有表面粗糙度小于約1微米R(shí)a(均方根）的光滑表面。決 定或需要在透明基層和拋光表面層的對(duì)接面處包括或不包括粗糙度可取決于對(duì)接面的原 始性質(zhì)（例如，不包括諸如油膜的雜質(zhì)）或?qū)用嫣幍牟牧系男再|(zhì)。例如，在一特定的這種 實(shí)施例中，光滑對(duì)接面處的拋光表面層由使用聚氨酯形成的材料組成。
[0057] 上述拋光墊200、300A、300B、300C、400、500、600和700的拋光表面層和對(duì)應(yīng)的透 明基層的材料可作為單獨(dú)的構(gòu)件或作為共同用于拋光墊的一個(gè)整體各自具有適合提供期 望的拋光特征的限定參數(shù)。例如，在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，拋光表面層和對(duì)應(yīng)的透明基層的 能量損失系數(shù)或KEL不同。KEL是用于預(yù)測(cè)拋光性能的參數(shù)。ASTM D4092-90( "與塑料的 動(dòng)態(tài)機(jī)械測(cè)量有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語"）將該參數(shù)定義為在每個(gè)變形周期中損失的每單位體積的 能量。換言之，它是應(yīng)力-應(yīng)變滯后回線內(nèi)的面積的度量。能量損失系數(shù)（KEL)是tanS和 彈性儲(chǔ)存模量（E，）兩者的函數(shù)并且可由下式定義：KEL = tan δ *l〇12/[E' *(l+tan δ 2)]， 其中Ε'的單位是帕斯卡。彈性應(yīng)力與應(yīng)變的比率為儲(chǔ)存（或彈性）模量，而粘性應(yīng)力與應(yīng) 變的比率為損耗（或粘性）模量。當(dāng)進(jìn)行拉力、撓曲或壓縮試驗(yàn)時(shí)，Ε'和Ε"分別表示儲(chǔ)存 模量和損耗模量。損耗模量與儲(chǔ)存模量的比為tanS，δ是應(yīng)力與應(yīng)變之間的相位角差。 因而，E'/E"=tanS并且Ε'/Ε"是對(duì)材料的減振能力的度量。在一實(shí)施例中，透明基層 具有在40°C時(shí)小于約100KEL(1/Pa)(例如，大約7)的能量損失系數(shù)。在一實(shí)施例中，拋光 表面層具有在40°C時(shí)大于約1000KEL(1/Pa)(例如，大約8000)的能量損失系數(shù)。在一實(shí)施 例中，透明基層具有在40°C時(shí)小于約100KEL(1/Pa)的能量損失系數(shù)，對(duì)應(yīng)的拋光表面層具 有在40°C時(shí)大于約1000KEL(1/Pa)的能量損失系數(shù)，并且透明基層和對(duì)應(yīng)的拋光表面層在 40°C時(shí)共同具有小于約100KEL(1/Pa)的能量損失系數(shù)。
[0058] 上述拋光墊200、300A、300B、300C、400、500、600和700的拋光表面層和對(duì)應(yīng)的透 明基層的材料可作為單獨(dú)的構(gòu)件或者作為共同用于拋光墊的一個(gè)整體各自具有適合提供 期望的拋光特征的限定的彈性壓縮率。在一實(shí)施例中，透明基層具有在5PSI(鎊每平方英 寸）的作用壓力下小于約1 %的壓縮率。在一實(shí)施例中，拋光表面層具有在5PSI的作用壓力 下大于約0. 1%的壓縮率。在一實(shí)施例中，例如對(duì)于硬基層上的相對(duì)較硬的拋光表面而言， 拋光表面層具有第一彈性模量，并且對(duì)應(yīng)的透明基層具有大于該第一彈性模量的約5倍且 甚至10倍的第二彈性模量。然而，在另一實(shí)施例中，例如對(duì)于硬基層上的相對(duì)較軟的拋光 表面而言，拋光表面層具有第一彈性模量，并且對(duì)應(yīng)的透明基層具有大于該第一彈性模量 的約100倍的第二彈性模量。
[0059] 在另一示例中，上述拋光墊200、30(^、30(?、300(：、400、500、600和700的拋光表面 層和對(duì)應(yīng)的透明基層的材料可作為單獨(dú)的構(gòu)件或作為共同用于拋光墊的一個(gè)整體各自具 有適合提供期望的拋光特征的限定的硬度。在一實(shí)施例中，對(duì)于聚碳酸酯透明基層而言，透 明基層具有大于約75肖氏D級(jí)硬度（例如，大約84-85肖氏D級(jí)硬度）的硬度。在一實(shí)施 例中，拋光表面層具有小于約70肖氏D級(jí)硬度且優(yōu)選地小于約60肖氏D級(jí)硬度的硬度。在 一實(shí)施例中，例如對(duì)于硬的聚氨醋拋光表面層而言，透明基層具有大約在70-90肖氏D級(jí)硬 度的范圍內(nèi)的硬度，并且對(duì)應(yīng)的拋光表面層具有大約在50-60肖氏D級(jí)硬度的范圍內(nèi)的硬 度。在另一實(shí)施例中，例如對(duì)于軟的聚氨酯拋光表面層而言，透明基層具有在大約70-90肖 氏D級(jí)硬度的范圍內(nèi)的硬度，并且對(duì)應(yīng)的拋光表面層具有大約在20-50肖氏D級(jí)硬度的范 圍內(nèi)的硬度。
[0060] 上述拋光墊200、300A、300B、300C、400、500、600和700的拋光表面層和對(duì)應(yīng)的透 明基層的材料可作為單獨(dú)的構(gòu)件或作為共同用于拋光墊的一個(gè)整體各自具有適合提供期 望的拋光特征的限定的組分。在一實(shí)施例中，透明基層由聚碳酸酯材料組成。在一個(gè)這樣 的實(shí)施例中，聚碳酸酯材料由一疊若干離散的聚碳酸酯層（子層）組成或由單個(gè)連續(xù)的聚 碳酸酯層組成。在另一實(shí)施例中，透明基層由諸如但不限于環(huán)氧板材料的材料組成。
[0061] 在一實(shí)施例中，上述拋光墊200、30(^、30(?、300(：、400、500、600和700的拋光表面 層是均質(zhì)拋光表面層。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，均質(zhì)拋光表面層由熱固性聚氨酯材料組成。 例如，在一具體實(shí)施例中，均質(zhì)主體由熱固性封閉單元聚氨酯材料組成。在一實(shí)施例中，術(shù) 語"均質(zhì)"用來指出熱固性封閉單元聚氨酯材料的組分在主體的全部組分中是一致的。例 如，在一實(shí)施例中，術(shù)語"均質(zhì)"不包括由例如浸漬氈或多層不同材料的復(fù)合物（復(fù)合材料） 組成的拋光墊主體。在一實(shí)施例中，術(shù)語"熱固性材料"用來指不可逆地固化的聚合材料， 例如材料前體通過固化不可逆地變成難熔、不溶解的聚合物網(wǎng)絡(luò)。例如，在一實(shí)施例中，術(shù) 語"熱固性材料"不包括由例如"熱塑性"材料或"熱塑性塑料" 一一這些材料由當(dāng)加熱時(shí) 變成液體而當(dāng)充分冷卻時(shí)回復(fù)為高玻璃態(tài)的聚合物組成--組成的拋光墊。應(yīng)指出的是， 由熱固性材料制成的拋光墊通常由在化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)而形成聚合物的較低分子量的前體 制成，而由熱塑性材料制成的墊通常通過加熱預(yù)先存在的聚合物以導(dǎo)致相變而使得在物理 過程中形成拋光墊而制成。聚氨酯熱固性聚合物可以基于它們穩(wěn)定的熱性能和機(jī)械性能、 耐化學(xué)環(huán)境性能和耐磨的趨勢(shì)而被選擇用于制作本文中描述的拋光墊。在一實(shí)施例中，盡 管拋光表面層由熱固性材料構(gòu)成，但對(duì)應(yīng)的透明基層由諸如聚碳酸酯的熱塑性材料構(gòu)成。
[0062] 上述拋光墊200、300A、300B、300C、400、500、600和700的拋光表面層的材料可以 是模制成形的。術(shù)語"模制"可用來表示拋光表面層在成型模中形成，如下文結(jié)合圖10A-10F 更詳細(xì)地描述。在一實(shí)施例中，模制拋光表面層在修正（調(diào)整/調(diào)節(jié)，condition)和/或拋 光時(shí)具有大約在1-5微米均方根的范圍內(nèi)的拋光表面粗糙度。在一個(gè)實(shí)施例中，模制拋光 表面層在修正和/或拋光時(shí)具有約為2. 35微米均方根的拋光表面粗糙度。在一實(shí)施例中， 模制拋光表面層在25攝氏度時(shí)具有大約在30-500兆帕（MPa)的范圍內(nèi)的儲(chǔ)存模量。在另 一實(shí)施例中，模制拋光表面層在25攝氏度時(shí)具有大約小于30兆帕（MPa)的儲(chǔ)存模量。
[0063] 上述拋光墊200、300A、300B、300C、400、500、600和700的拋光表面層的材料可 包括孔形成特征結(jié)構(gòu)。在一實(shí)施例中，拋光表面層具有大約在6% -50%總空隙容積的范 圍內(nèi)的封閉單元孔的孔密度。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)封閉單元孔為多個(gè)致孔劑/致孔物 (porogen)。例如，術(shù)語"致孔劑"可以用來指具有"中空的"中心的微米級(jí)或納米級(jí)的球形 或在一定程度上呈球形的顆粒。中空的中心未充填固體材料，而是可包括氣態(tài)或液態(tài)芯部。 在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)封閉單元孔由分布在整個(gè)拋光墊的拋光表面層（例如，作為該拋光 表面層的另一成分）的預(yù)膨脹和充氣的EXPANCEL?組成。在一具體實(shí)施例中，EXPANCEL? 充填有戊烷。在一實(shí)施例中，多個(gè)封閉單元孔中的每一個(gè)都具有大致在10-100微米范圍內(nèi) 的直徑。在一實(shí)施例中，多個(gè)封閉單元孔包括彼此離散的孔。這與可通過孔道互相連接的 開放單元孔（諸如對(duì)于同一塊海綿中的孔而言的情形）相反。在一個(gè)實(shí)施例中，各封閉單 元孔包括物理殼體，諸如如上所述的致孔劑的殼體。然而，在另一實(shí)施例中，各封閉單元孔 不包括物理殼體。在一實(shí)施例中，多個(gè)封閉單元孔基本均勻地分布在整個(gè)均質(zhì)拋光表面層 的熱固性聚氨酯材料中。在一實(shí)施例中，盡管拋光表面層包括孔形成特征結(jié)構(gòu)，但對(duì)應(yīng)的透 明基層不包括孔形成特征結(jié)構(gòu)且沒有孔。
[0064] 在一實(shí)施例中，本文中描述的拋光墊（如拋光墊200、300A、300B、300C、400、500、 600和700)包括不透明的拋光表面層。在一個(gè)實(shí)施例中，術(shù)語"不透明"用來指在其松散形 式下允許約10%或以下的可見光通過的材料。在一個(gè)實(shí)施例中，拋光表面層大部分是不透 明的，或完全由于在整個(gè)拋光表面層中包含有（例如，作為附加成分位于該拋光表面層中 的）池化（opacifying)顆粒填料（如潤(rùn)滑劑）而完全不透明。在一具體實(shí)施例中，池化顆 粒填料為諸如但不限于以下材料的材料：氮化硼、氟化鈰、石墨、氟化石墨、硫化鉬、硫化鈮、 云母、硫化鉭、二硫化鎢或特氣隆?。
[0065] 在另一示例中，上述拋光墊200、30(^、30(?、300(：、400、500、600和700的拋光表面 層和對(duì)應(yīng)的透明基層的材料可作為單獨(dú)的構(gòu)件或者作為共同用于拋光墊的一個(gè)整體各自 具有適合提供期望的拋光特征的限定的尺寸。在一實(shí)施例中，拋光表面層具有大約在2-50 密爾的范圍內(nèi)的厚度（圖3A、3B、3C、4、5、6或7中為a'），而對(duì)應(yīng)的透明基層具有大于約20 密爾的厚度（b'）。在一特定實(shí)施例中，拋光表面層具有大約在10-30密爾的范圍內(nèi)的厚度 和大約在拋光表面層的厚度的50-100%的范圍內(nèi)的槽深度，而對(duì)應(yīng)的透明基層具有大約在 40-80密爾的范圍內(nèi)的厚度。在另一特定實(shí)施例中，拋光表面層具有約15密爾的厚度和約 10密爾的槽深度，而對(duì)應(yīng)的透明基層具有約60密爾的厚度。
[0066] 在一實(shí)施例中，透明基層的厚度（b'）大于對(duì)應(yīng)的拋光表面層的厚度（a'）。在一 實(shí)施例中，透明基層具有相對(duì)于對(duì)應(yīng)的拋光表面層的厚度（a'）和硬度而言足以賦予對(duì)應(yīng) 的拋光墊的主拋光特征的厚度（b'）和硬度。在一實(shí)施例中，透明基層對(duì)于對(duì)應(yīng)的拋光墊而 言足夠厚以提供模級(jí)的拋光平面度，但對(duì)于該拋光墊而言足夠薄以提供晶片級(jí)的拋光均勻 度。
[0067] 盡管以上實(shí)施例主要聚焦在具有比對(duì)應(yīng)的、位于下方的透明基層要軟的拋光表面 層的拋光墊，但能設(shè)想在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的其它布置結(jié)構(gòu)。例如，在一實(shí)施例中，一 種用于拋光襯底的拋光墊包括具有第一硬度的透明基層。拋光表面層與透明基層結(jié)合。拋 光表面層具有等于或大于第一硬度的第二硬度。在一個(gè)實(shí)施例中，拋光表面層直接結(jié)合到 并且共價(jià)結(jié)合到透明基層。在一個(gè)實(shí)施例中，透明基層和拋光表面層具有足以耐受在拋光 墊的使用壽命期間所施加的剪切力的抗剝離能力。在一個(gè)實(shí)施例中，拋光表面層由具有多 個(gè)自其突出的拋光特征的連續(xù)層部分組成，該連續(xù)層部分直接結(jié)合到該透明基層。在一個(gè) 實(shí)施例中，拋光表面層由直接結(jié)合到透明基層的多個(gè)離散的拋光突起組成。
[0068] 在另一不例中，在一實(shí)施例中，一種用于拋光襯底的拋光墊包括具有在40°C時(shí)小 于約100KEL(1/Pa)的能量損失系數(shù)的透明基層。拋光表面層與透明基層結(jié)合。拋光表面 層具有在40°C時(shí)大于約1000KEL(1/Pa)的能量損失系數(shù)。透明基層和拋光表面層共同具有 在40°C時(shí)小于約100KEL (Ι/Pa)的能量損失系數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，拋光表面層由具有多個(gè) 自其突出的拋光特征的連續(xù)層部分組成，該連續(xù)層部分附接到透明基層上。在一個(gè)實(shí)施例 中，拋光表面層由附接到透明基層上的多個(gè)離散的拋光突起組成。在一個(gè)實(shí)施例中，拋光表 面層由熱固性聚氨酯材料組成。
[0069] 在另一示例中，在一實(shí)施例中，一種用于拋光襯底的拋光墊包括具有第一硬度的 透明基層。拋光表面層與透明基層結(jié)合。拋光表面層具有比第一硬度小的第二硬度并由熱 固性材料構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施例中，拋光表面層為均質(zhì)拋光表面層。在一個(gè)實(shí)施例中，熱固性 材料是聚氨酯。在一個(gè)實(shí)施例中，透明基層具有大約在70-90肖氏D級(jí)硬度的范圍內(nèi)的硬 度，而拋光表面層具有大約在50-60肖氏D級(jí)硬度的范圍內(nèi)的硬度。在一個(gè)實(shí)施例中，透明 基層具有大約在70-90肖氏D級(jí)硬度的范圍內(nèi)的硬度，而拋光表面層具有大約在20-50肖 氏D級(jí)硬度的范圍內(nèi)的硬度。在一個(gè)實(shí)施例中，拋光表面層由具有多個(gè)自其突出的拋光特 征的連續(xù)層部分組成，該連續(xù)層部分附接到透明基層上。在一個(gè)實(shí)施例中，拋光表面層由 附接到透明基層上的多個(gè)離散的拋光突起組成。在一個(gè)實(shí)施例中，拋光表面層具有大約在 6% -50%總空隙容積的范圍內(nèi)的封閉單元孔的孔密度。
[0070] 在另一示例中，在一實(shí)施例中，一種用于拋光襯底的拋光墊包括無孔透明基層。拋 光表面層與透明基層結(jié)合。拋光表面層具有一定的封閉單元孔的孔密度。在一個(gè)實(shí)施例 中，封閉單元孔的孔密度大約在6% -50%總空隙容積的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，拋光表 面層由具有多個(gè)自其突出的拋光特征的連續(xù)層部分組成，該連續(xù)層部分直接結(jié)合到透明基 層。在一個(gè)實(shí)施例中，拋光表面層由直接結(jié)合到透明基層的多個(gè)離散的拋光突起組成。
[0071] 上述拋光墊200、300A、300B、300C、400、500、600和700的拋光表面層可具有適于 在CMP操作期間拋光的圖案。在圖1和2中描繪了示例。進(jìn)一步參看圖2,設(shè)想用于具有作 為周向槽的同心多邊形的槽圖案的可能的實(shí)施例的基本示例包括基于形成類似的多邊形 的一系列槽的槽圖案，所有的所述多邊形具有同一個(gè)中心點(diǎn)，并且全部以角度Θ (角Θ為 零）對(duì)齊，使得它們的直線段平行并且它們的角以徑向方式對(duì)齊。嵌套的三角形、方形、五 邊形、六邊形等全部都被認(rèn)為包含在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。可能存在最大數(shù)量的直線段， 高于該數(shù)量時(shí)多邊形將變成大致圓形。優(yōu)選實(shí)施例可以包括將槽圖案限制為多邊形，該多 邊形具有的邊的數(shù)量小于上述（最大數(shù)量的）直線段數(shù)量。這種方案的一個(gè)原因可以是改 善拋光效益的均化效果，所述拋光效益否則可能隨著每個(gè)多邊形的邊數(shù)增加并接近圓形時(shí) 而減小。另一實(shí)施例包括具有同心多邊形的槽圖案，所述同心多邊形具有與拋光墊中心不 在同一個(gè)位置的中心。當(dāng)然，在另一些實(shí)施例中，在具有圓形周向槽的墊中可形成有孔口或 開口。
[0072] 在另一普通示例中，本發(fā)明的一些實(shí)施例包括具有直線特征圖案的多個(gè)突起。在 一具體的這種示例中，圖8示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有包括離散的線性段突起802的 拋光表面層的拋光墊800的自頂向下的視圖。所示的離散的線性段突起基本上與拋光表面 的半徑垂直/正交。然而，應(yīng)理解的是，本發(fā)明的實(shí)施例還可以包括不精確地垂直于拋光表 面的半徑的離散的線性段。在這樣的實(shí)施例中，離散的線性段可形成同心或近似同心的多 邊形布置結(jié)構(gòu)的一部分而非全部。與對(duì)應(yīng)的半徑的相對(duì)關(guān)聯(lián)并非精確地為90度，而是或許 與90度相差零點(diǎn)幾度到幾度。不過，這樣的接近垂直或近似垂直的離散的線性段被視為落 入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
[0073] 在另一普通示例中，本發(fā)明的一些實(shí)施例包括具有離散的彎曲特征圖案的多個(gè)突 起。在一具體的這種示例中，包括離散的弧形突起。其它這樣的具體實(shí)施例包括但不限于 設(shè)置在大致圓形的拋光墊上的多個(gè)局部周向突起。
[0074] 在另一普通示例中，本發(fā)明的一些實(shí)施例包括具有離散的拼塊式（磚塊式/瓦片 式，tile)圖案的多個(gè)突起。在一個(gè)這樣的具體實(shí)施例中，包括有離散的六邊形拼塊式突起。 其它這樣的具體實(shí)施例包括但不限于多個(gè)圓形拼塊、卵形拼塊、方形拼塊、矩形拼塊或它們 的組合。
[0075] 盡管可根據(jù)突起（例如，帶有圖案的拋光表面層的最高點(diǎn)）來限定以上的普通示 例，但還可替換地根據(jù)槽（例如，帶有圖案的拋光表面層的最低點(diǎn)）來限定該拋光表面層。 各個(gè)槽在每個(gè)槽上的任意給定點(diǎn)處可深約4至約100密爾。在一些實(shí)施例中，槽在每個(gè)槽 上的任意給定點(diǎn)處深約10至約50密爾。槽可以具有均一的深度、可變的深度或它們的任 意組合。在一些實(shí)施例中，槽全部具有均一的深度。例如，槽圖案的槽可全部具有相同的深 度。在一些實(shí)施例中，槽圖案的一部分槽可以具有一定的均一深度，而同一圖案的其它槽可 具有不同的均一深度。例如，槽深度可以隨著距拋光墊中心的距離的增大而增大。然而，在 一些實(shí)施例中，槽深度隨著距拋光墊的中心的距離的增大而減小。在一些實(shí)施例中，均一深 度的槽與可變深度的槽交替。
[0076] 各個(gè)槽在每個(gè)槽上的任意給定點(diǎn)處可寬約2至約100密爾。在一些實(shí)施例中，槽 在每個(gè)槽上的任意給定點(diǎn)處寬約15至約50密爾。槽可以具有均一的寬度、可變的寬度或 它們的任意組合。在一些實(shí)施例中，槽圖案的槽全部具有均一的寬度。然而，在一些實(shí)施例 中，槽圖案的一部分槽具有一定的均一寬度，而同一圖案的其它槽具有不同的均一寬度。在 一些實(shí)施例中，槽寬度隨著距拋光墊的中心的距離的增大而增大。在一些實(shí)施例中，槽寬度 隨著距拋光墊的中心的距離的增大而減小。在一些實(shí)施例中，均一寬度的槽與可變寬度的 槽交替。
[0077] 根據(jù)前述深度和寬度尺寸，各個(gè)槽可具有均一的體積、可變的體積或它們的任意 組合。在一些實(shí)施例中，槽全部具有均一的體積。然而，在一些實(shí)施例中，槽體積隨著距拋 光墊的中心的距離的增大而增大。在另一些實(shí)施例中，槽體積隨著距拋光墊的中心的距離 的增大而減小。在一些實(shí)施例中，均一體積的槽與可變體積的槽交替。
[0078] 本文中描述的槽圖案的槽可以具有約30至約1000密爾的節(jié)距。在一些實(shí)施例中， 槽具有約125密爾的節(jié)距。對(duì)于圓形拋光墊而言，槽節(jié)距是沿著圓形拋光墊的半徑測(cè)量得 到的。在CMP帶中，槽節(jié)距是從CMP帶的中心到CMP帶的邊緣測(cè)量得到的。槽可以具有均一 的節(jié)距、可變的節(jié)距或它們的任意組合。在一些實(shí)施例中，槽全部具有均一的節(jié)距。然而， 在一些實(shí)施例中，槽節(jié)距隨著距拋光墊的中心的距離的增大而增大。在另一些實(shí)施例中，槽 節(jié)距隨著距拋光墊的中心的距離的增大而減小。在一些實(shí)施例中，一個(gè)區(qū)段中的槽的節(jié)距 隨著距拋光墊的中心的距離的增大而變化，而在相鄰區(qū)段中的槽的節(jié)距保持均一。在一些 實(shí)施例中，一個(gè)區(qū)段中的槽的節(jié)距隨著距拋光墊的中心的距離的增大而增大，而相鄰區(qū)段 中的槽的節(jié)距以不同比率增大。在一些實(shí)施例中，一個(gè)區(qū)段中的槽的節(jié)距隨著距拋光墊的 中心的距離的增大而增大，而相鄰區(qū)段中的槽的節(jié)距隨著距拋光墊的中心的距離的增大而 減小。在一些實(shí)施例中，均一節(jié)距的槽與可變節(jié)距的槽交替。在一些實(shí)施例中，均一節(jié)距的 槽的區(qū)段與可變節(jié)距的槽的區(qū)段交替。
[0079] 在另一方面，具有拋光表面層和對(duì)應(yīng)的透明基層的拋光墊還包括供例如渦電流檢 測(cè)系統(tǒng)使用的檢測(cè)區(qū)域。例如，圖9示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有包括孔口或開口和指 示區(qū)域的拋光表面層的拋光墊的自頂向下的平面圖。
[0080] 參照?qǐng)D9,拋光墊900的拋光表面層902包括指示區(qū)域904,該指示區(qū)域指示設(shè)置 在拋光墊900的背面中（例如，對(duì)應(yīng)的基層的背面中）的檢測(cè)區(qū)域的位置。在一個(gè)實(shí)施例 中，指示區(qū)域904通過第二突起圖案或槽圖案908中斷突起圖案或槽圖案906,如圖9所示。 在轉(zhuǎn)讓給內(nèi)克斯普拉納公司的于2010年9月30日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)12/895,465中描 述了合適的檢測(cè)區(qū)域如渦電流檢測(cè)區(qū)域的示例。如在本文中描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中所 設(shè)想的，拋光表面層902中的開口或孔口 910還被描繪為形成在拋光表面層902中。
[0081] 在一實(shí)施例中，上述拋光墊還包括子墊，例如在CMP領(lǐng)域中已知的常規(guī)子墊。基層 鄰近子墊而設(shè)置。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，子墊具有比對(duì)應(yīng)的透明基層的硬度小的硬度。在 一個(gè)這樣的實(shí)施例中，子墊由諸如但不限于泡沫、橡膠、纖維、氈或高度多孔材料的材料組 成。在一實(shí)施例中，子墊具有孔口。子墊的孔口與基層的透明區(qū)域?qū)?zhǔn)。
[0082] 在另一方面，具有透明基層和包括設(shè)置在其中的孔口或開口的對(duì)應(yīng)的拋光表面層 的拋光墊可在模制過程中制得。例如，上述類型的多層（例如，表面拋光層加位于下方的透 明基層）拋光墊可使用模制過程制得，以有利于表面拋光層與位于下方的基層之間的直接 結(jié)合。圖10A-10F示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于制作具有透明基層和包括設(shè)置于其中 的孔口或開口的拋光表面層的拋光墊的操作的剖視圖。
[0083] 參照?qǐng)D10A，提供成型模1000。隨后在成型模1000中提供透明基層1001。透明基 層1001可由與上述材料相似或相同的材料組成或具有與上述特性相似或相同的特性。在 一實(shí)施例中，透明基層1001的材料在設(shè)置在成型模1000中時(shí)呈完整的形式，例如，完全固 化。例如，在一實(shí)施例中，透明基層1001從同一種材料的更大塊材料切割制得并且尺寸適 于成型模1000。在一個(gè)實(shí)施例中，透明基層1001被置于成型模1000的基部中，如圖IOB所 示。在一實(shí)施例中，在成型模1000中提供透明基層1001包括首先對(duì)透明基層1001的表面 進(jìn)行粗糙化處理，例如，對(duì)一表面一一基于該表面而最終形成拋光表面層一一進(jìn)行粗糙化 處理。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，通過諸如但不限于等離子體處理、機(jī)械處理或化學(xué)處理的技 術(shù)來進(jìn)行粗糙化處理。
[0084] 再參照?qǐng)DIOB和圖10C，在透明基層1001上使一組可聚合材料（如預(yù)聚物1002和 固化劑1004)混合以在成型模1000中形成混合物1006。在一實(shí)施例中，使預(yù)聚物1002和 固化劑1004混合包括分別使異氰酸醋（isocyanate)和芳香族二胺（aromatic diamine) 化合物混合。在一個(gè)實(shí)施例中，該混合還包括向預(yù)聚物1002和固化劑1004添加顆粒填料 如濁化潤(rùn)滑劑，以最終能提供拋光墊的不透明的模制均質(zhì)拋光表面層。在一具體實(shí)施例中， 濁化潤(rùn)滑劑是諸如但不限于以下材料的材料：氮化硼、氟化鈰、石墨、氟化石墨、硫化鉬、硫 化銀、云母、硫化鉭、二硫化鶴或特氟隆。
[0085] 在一實(shí)施例中，混合物1006用于最終形成由熱固性封閉單元聚氨酯材料構(gòu)成的 模制拋光表面層。在一個(gè)實(shí)施例中，混合物1006用于最終形成硬拋光表面層并且僅使用單 一類型的固化劑。在另一實(shí)施例中，混合物1006用來最終形成軟拋光表面層并且使用主、 次固化劑的組合。例如，在一具體實(shí)施例中，預(yù)聚物包括聚氨酯前體，主固化劑包括芳族二 胺化合物，且次固化劑包括具有醚鍵的化合物。在一特定實(shí)施例中，聚氨酯前體是異氰酸 酯，主固化劑是芳香族二胺，且次固化劑為諸如但不限于聚丁二醇、氨基-官能化乙二醇或 氨基-官能化聚氧丙烯的固化劑。在一實(shí)施例中，預(yù)聚物、主固化劑和次固化劑具有100份 預(yù)聚物、85份主固化劑和15份次固化劑的近似摩爾比率。應(yīng)理解的是，該比率的變化可用 來為模制拋光表面層提供不同的硬度值，或該比率可基于預(yù)聚物以及第一和第二固化劑的 特定性質(zhì)而變化。在一實(shí)施例中，使預(yù)聚物和任何固化劑混合形成混合物1006包括使混合 物1006脫氣。
[0086] 參照?qǐng)D10D，使成型模1000的蓋1008與混合物1006移動(dòng)到一起，例如，使蓋1008 移動(dòng)到混合物1006中。在圖IOD中，上圖示出蓋1008的自頂向下的平面圖，而下圖示出沿 a_a'軸線的剖視圖。在一實(shí)施例中，蓋1008上設(shè)置有突起圖案1010和孔口或開口形成特 征結(jié)構(gòu)1011。突起圖案1010用來在形成于成型模1000中的拋光墊的拋光表面中壓印出槽 圖案。在一實(shí)施例中，孔口或開口形成特征結(jié)構(gòu)1011也是突起。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，孔 口或開口形成特征結(jié)構(gòu)1011是高度大于突起圖案1010的突起高度的孔口或開口突起。
[0087] 應(yīng)理解的是，本文所述的描述降下/放下成型模1000的蓋1008的實(shí)施例僅需實(shí) 現(xiàn)成型模1000的蓋1008和基部的合攏/并攏。也就是說，在一些實(shí)施例中，成型模1000 的基部朝成型模的蓋1008升起，而在另一些實(shí)施例中，成型模1000的蓋1008在基部朝蓋 1008升起的同時(shí)朝成型模1000的基部降下。
[0088] 參照?qǐng)D10E，在蓋1008被置于混合物1006中的情況下，混合物1006至少部分地固 化以在成型模1000中提供模制均質(zhì)拋光表面層1012。蓋1008的突起圖案1010用來在位 于透明基層1001上方的混合物1006中壓印出槽圖案?；旌衔?006可（例如，在蓋1008就 位的情況下）在壓力下加熱，以提供模制拋光表面層1012。在一實(shí)施例中，成型模1000中 的加熱包括在存在蓋1008的情況下至少部分地固化，所述蓋1008在200-260華氏度范圍 內(nèi)的溫度下和大致在2-12鎊每平方英寸范圍內(nèi)的壓力下將混合物1006封閉在成型模1000 中。
[0089] 在一實(shí)施例中，使混合物1006至少部分地固化包括加熱成型模1000的基部。在 一實(shí)施例中，使混合物1006至少部分地固化包括加熱混合物1006和透明基層1001兩者。 該方法可減輕在不加熱透明基層1001的情況下在模制拋光表面層冷卻時(shí)可能引起的壓應(yīng) 力。在一實(shí)施例中，使混合物1006至少部分地固化形成了與基層1001共價(jià)結(jié)合的模制均 質(zhì)拋光表面層1012。
[0090] 參照?qǐng)D10F，通過從成型模1000中移除相聯(lián)接的透明基層1001和模制拋光表面 層1012來提供拋光墊1050。拋光表面層1012具有與蓋1008的突起圖案對(duì)應(yīng)的槽圖案。 圖IOF中，下圖示出了拋光墊1050的自頂向下的平面圖，而上圖示出了沿b-b'軸線截取的 剖面。在一實(shí)施例中，如圖IOF所示，拋光表面層1012由具有自其形成的突起的連續(xù)層形 成（以形成槽圖案）。然而，在另一實(shí)施例中，拋光表面層由離散的突起形成（以形成槽圖 案）。在任一種情況下，拋光表面層1012可由與上述拋光表面層的材料相似或相同的材料 構(gòu)成，或者具有與上述拋光表面層的特性相似或相同的特性。
[0091] 模制均質(zhì)拋光表面層1012包括位于其中的與蓋1008的孔口形成特征結(jié)構(gòu)1011 對(duì)應(yīng)的開口或孔口 1060(在圖IOF的情形中為孔口）。在一實(shí)施例中，開口或孔口 1060制 造成最終延伸穿過整個(gè)拋光表面層1012并且作為用于拋光表面層1012的孔口，如圖IOF 所示。在其它實(shí)施例中，開口或孔口 1060制造成延伸但不穿過整個(gè)拋光表面層1012并且作 為用于拋光表面層1012的開口。無論哪種方式，開口或孔口 1060都可以在模制期間或在 隨后的移除包含在拋光表面層1012中的材料的一部分期間形成。例如，在一個(gè)實(shí)施例中， 形成模制均質(zhì)拋光表面層1012包括在模制時(shí)形成設(shè)置在模制均質(zhì)拋光表面層1012中的孔 口，如圖IOE所不。然而，在另一實(shí)施例中，均質(zhì)拋光表面層1012的一部分在模制之后被去 除。亦即，通過去除模制材料的一部分來形成孔口。在另一實(shí)施例中，占位插入物被加入至 模制過程中并隨后被移除以形成孔口。
[0092] 通過在模制過程中加入基層，模制過程的效率根據(jù)制作好的墊從成型模中脫模的 時(shí)點(diǎn)而有所提高。例如，在一實(shí)施例中，當(dāng)固化程度足以維持模制均質(zhì)拋光表面層1012的 幾何形狀但不足以使模制均質(zhì)拋光表面層1012耐受機(jī)械應(yīng)力時(shí)，執(zhí)行從成型模1000中移 除相聯(lián)接的透明基層1001和模制拋光表面層1012(例如，移除拋光墊1050)。亦即，在去除 單獨(dú)模制均質(zhì)拋光表面層之前執(zhí)行上述移除，不然可在沒有基層的情況下執(zhí)行該移除。在 一個(gè)這樣的實(shí)施例中，在將蓋1008的成型模的槽圖案與混合物1006聯(lián)接后約不到4分鐘， 從成型模1000的基部去除具有附接到其上的模制均質(zhì)拋光表面層1012的透明基層1001。 這種時(shí)點(diǎn)可反映模制過程的時(shí)間大約減少為原來的三分之一，從而在給定的單獨(dú)模中實(shí)現(xiàn) 更大的生產(chǎn)量。在一實(shí)施例中，在模制均質(zhì)拋光表面層1012的材料膠凝之后立即執(zhí)行從成 型模1000中移除相聯(lián)接的透明基層1001和模制拋光表面層1012。
[0093] 除增加背面支承外，透明基層的尺寸還可設(shè)定為大于拋光表面層1012以進(jìn)一步 實(shí)現(xiàn)更早的脫模時(shí)間。例如，在一個(gè)實(shí)施例（未示出）中，基層延伸超出模制均質(zhì)拋光表面 層，并且從成型模的基部去除具有形成在其上的模制均質(zhì)拋光表面層的透明基層包括保持 住透明基層而不是模制均質(zhì)拋光表面層。在一實(shí)施例中，例如通過切掉（基層的）伸出部 分來去除基層的延伸超出模制均質(zhì)拋光表面層的部分。在一替換實(shí)施例中，模制均質(zhì)拋光 表面層延伸超出基層。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，拋光表面層部分地封住基層以阻止從基層 剝離/分層。
[0094] 應(yīng)注意的是，通過加熱使拋光表面層1012進(jìn)一步固化可能是期望的并且可通過 將拋光墊1050置于爐內(nèi)并加熱來進(jìn)行。因而，在一個(gè)實(shí)施例中，使混合物1006固化包括首 先在成型模1000中部分地固化且接著在爐內(nèi)進(jìn)一步固化。無論哪種方式，最終都提供了拋 光墊1050,其中在透明基層1001上形成有模制拋光表面層1012。在一實(shí)施例中，模制拋光 表面層1012由熱固性聚氨酯材料構(gòu)成，該熱固性聚氨酯材料具有設(shè)置在其中的多個(gè)封閉 單元孔。
[0095] 通過在模制過程中加入基層，可減少或消除對(duì)由其制作的墊的進(jìn)一步加工。例如， 常規(guī)模制可能需要隨后對(duì)拋光墊主體的背面進(jìn)行切割。然而，在一實(shí)施例中，包括具有形成 在其上的模制均質(zhì)拋光表面層1012的透明基層1001的拋光墊（例如，拋光墊1050)適于 通常在不對(duì)透明基層1001或拋光墊1050的背面進(jìn)行切割的情況下執(zhí)行拋光處理。
[0096] 通過在模制過程中加入透明基層，可實(shí)現(xiàn)材料的回收或重復(fù)利用。例如，在一實(shí)施 例中，從透明基層1001去除模制均質(zhì)拋光表面層1012,并且在透明基層上形成有第二均質(zhì) 拋光表面層?？稍贑MP設(shè)施中拋光表面層的壽命和因而拋光墊的壽命已確定終結(jié)后，執(zhí)行 透明基層1001的這種重復(fù)利用過程。在另一這樣的實(shí)施例中，在成型模1000中提供透明 基層1001包括首先從透明基層1001中去除先前形成的拋光表面層。
[0097] 在一實(shí)施例中，再參照?qǐng)D10B，該混合還包括向預(yù)聚物1002和固化劑1004添加大 量致孔劑1022以在最終形成的拋光墊中提供封閉單元孔。因而，在一個(gè)實(shí)施例中，每一個(gè) 封閉單元孔都具有物理外殼。在另一實(shí)施例中，再參照?qǐng)D10B，該混合還包括向預(yù)聚物1002 和固化劑1004中或向由它們形成的產(chǎn)品中注入氣體1024,以在最終形成的拋光墊中提供 封閉單元孔。因而，在一個(gè)實(shí)施例中，每一個(gè)封閉單元孔都不具有物理外殼。在一組合實(shí)施 例中，該混合還包括向預(yù)聚物1002和固化劑1004提供大量致孔劑1022,以提供第一部分 封閉單元孔，該第一部分封閉單元孔中的每一者都具有物理殼體，并且還向預(yù)聚物1002和 固化劑1004中或向由它們形成的產(chǎn)品中注入氣體1024,以提供第二部分封閉單元孔，該第 二部分封閉單元孔中的每一者都不具有物理殼體。在又一實(shí)施例中，預(yù)聚物1002是異氰酸 酯，且該混合還包括向預(yù)聚物1002和固化劑1004添加水（H 2O)以提供其中每一者都不具 有物理殼體的封閉單元孔。
[0098] 因而，本發(fā)明的實(shí)施例中所設(shè)想的槽圖案或突起圖案可就地/原位形成。此外，在 模制制造過程中還可同時(shí)形成拋光層中的開口或孔口。例如，如上所述，可使用壓縮-模制 過程來形成具有其中設(shè)置有孔口或開口的有槽拋光表面層的拋光墊。通過采用模制過程， 可以獲得墊內(nèi)高度均一的槽尺寸。此外，可以產(chǎn)生極易復(fù)制的槽尺寸以及非常光滑、清潔的 槽表面。其它優(yōu)點(diǎn)可以包括減少的缺陷和微劃痕以及更大的可用槽深度。
[0099] 此外，由于所制作的孔口或開口在模制期間形成，故可以在從模中移除墊之后確 定制得的墊在模中形成墊期間的定位。亦即，這種孔口或開口可以提供對(duì)模制過程的可追 溯性。因而，在一個(gè)實(shí)施例中，拋光墊的拋光表面層是模制拋光表面層，并且其中包括的孔 口或開口指示模中用于形成模制拋光表面層的區(qū)域的位置。
[0100] 在一實(shí)施例中，本文中描述的拋光墊如拋光墊200、300A、300B、300C、400、500、 600、700、800或900適于拋光襯底。該襯底可以是用于半導(dǎo)體制造行業(yè)中的襯底，例如具 有設(shè)置在其上的器件或其它層的硅襯底。然而，該襯底可為諸如但不限于用于MEMS器件、 分劃板或太陽能模塊的襯底。因此，對(duì)如本文中所用的"用于拋光襯底的拋光墊"的提及意 圖涵蓋上述的及相關(guān)的可能方案。在一實(shí)施例中，拋光墊具有大約在20英寸至30. 3英寸 的范圍內(nèi)（例如大約在50-77厘米的范圍內(nèi)）并且可能大約在10英寸至42英寸的范圍內(nèi) (例如大約在25-107厘米的范圍內(nèi)）的直徑。
[0101] 本文中描述的拋光墊可適合于供各種化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備使用。作為示例，圖11示 出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的與具有透明基層和其中包括孔口或開口的拋光表面層的拋光墊 兼容的拋光設(shè)備的等軸側(cè)視圖。
[0102] 參照?qǐng)D11，拋光設(shè)備1100包括壓盤1104。壓盤1104的頂面1102可用來支承具 有透明基層和其中包括孔口或開口的拋光表面層的拋光墊。壓盤1104可構(gòu)造成提供主軸 旋轉(zhuǎn)1106和滑塊振蕩1108。樣品托架1110用于在使用拋光墊對(duì)半導(dǎo)體晶片進(jìn)行拋光的 過程中使例如半導(dǎo)體晶片1111保持就位。樣品托架1110還由懸掛機(jī)構(gòu)1112支承。包括 漿體給料1114以用于在拋光半導(dǎo)體晶片前和拋光期間向拋光墊的表面提供漿體。還可包 括修正單元1190,并且在一個(gè)實(shí)施例中，該修正單元1190包括用于修正拋光墊的金剛石末 端。
[0103] 根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，拋光墊的設(shè)置在透明基層上的拋光表面中的孔口或開口 (例如結(jié)合圖2、3A-3C、4、5、6、7、8或9所述的孔口或開口）定位成與設(shè)置在拋光設(shè)備1100 的壓盤1104上或該壓盤內(nèi)的光學(xué)檢測(cè)器件1199對(duì)準(zhǔn)，如圖11所示。在一實(shí)施例中，拋光 墊的孔口或開口尺寸設(shè)定成容納光學(xué)檢測(cè)器件1199以便不會(huì)過大而明顯影響拋光墊的拋 光性能。在一實(shí)施例中，使用粘附板來將具有設(shè)置在透明基層上的拋光表面中的孔口或開 口的拋光墊聯(lián)接在壓盤1104上。
[0104] 如上所述，在一實(shí)施例中，現(xiàn)代漿體基本是透明的并且不會(huì)如早期制造的漿體可 能的那樣衰減或散射檢測(cè)光束。穿過孔口開口的恒定漿體流可使開口不存在碎肩。在一個(gè) 實(shí)施例中，模制工藝適合于在模制期間形成開口，因此不需要額外的加工操作。對(duì)于無窗口 式設(shè)計(jì)特征結(jié)構(gòu)，在一實(shí)施例中，每個(gè)特征結(jié)構(gòu)的目的是實(shí)現(xiàn)漿體在使用過程中恒定地涌 過開口。可單獨(dú)或結(jié)合地使用所述特征結(jié)構(gòu)。如上所述，并且根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施 例，一個(gè)這種特征結(jié)構(gòu)可以是開口的一個(gè)或多個(gè)邊緣內(nèi)的楔形或斜坡形。另一這種特征結(jié) 構(gòu)可包括與開口連接的一個(gè)或多個(gè)槽。徑向槽、周向槽或它們的組合可與開口連接或連續(xù)。 槽深度可等于它們連接處的開口深度，槽底傾斜上升到正常的槽深度。可使用一些槽的被 阻擋的或轉(zhuǎn)向的流使得它們不會(huì)排至開口內(nèi)。也可使用一部分或全部角部具有倒圓形狀的 開口。
[0105] 關(guān)于拋光設(shè)備1100和結(jié)合圖2、3A-3C、4、5、6、7、8或9描述的一個(gè)或多個(gè)拋光墊， 一種拋光襯底的方法包括將拋光墊設(shè)置在化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備的壓盤的上方。將化學(xué)機(jī)械拋 光漿體分配到拋光墊的拋光表面上。在拋光墊的拋光表面處使用化學(xué)機(jī)械拋光漿體拋光襯 底。使用與壓盤聯(lián)接的光學(xué)監(jiān)視器件透過孔口監(jiān)視襯底的拋光。在一實(shí)施例中，使用化學(xué) 機(jī)械拋光衆(zhòng)體拋光襯底包括分配充分透明的衆(zhòng)體以使用光學(xué)監(jiān)視器件監(jiān)視襯底的拋光。在 一具體的這種實(shí)施例中，分配充分透明的漿體包括分配使從光學(xué)監(jiān)視器件發(fā)出的光的波長(zhǎng) 傳輸80%以上的漿體。在另一具體的這種實(shí)施例中，分配充分透明的漿體包括分配具有小 于約1 %的不透明成分的漿體。
[0106] 因而，已公開了具有位于透明基層上方的包括孔口或開口的拋光表面層的拋光 墊。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，一種用于拋光襯底的拋光墊包括具有球形頂面的透明基層。拋 光表面層附接到透明基層的球形頂面上。該拋光表面層具有拋光表面和背面。在拋光墊中 設(shè)置有從拋光表面層的背面貫穿到其拋光表面的孔口。該透明基層在拋光表面層的背面為 孔口提供不能滲透的密封。在一個(gè)實(shí)施例中，孔口設(shè)置在透明基層的球形頂面上方。在一 個(gè)實(shí)施例中，孔口設(shè)置在形成于透明基層中的開口上方，并且開口的底部在透明基層的球 形頂面之下。在一個(gè)實(shí)施例中，孔口設(shè)置在自透明基層形成的突起上方，并且突起的頂部在 透明基層的球形頂面之上且位于孔口內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于拋光襯底的拋光墊，所述拋光墊包括： 基層，所述基層具有球形頂面和透明區(qū)域； 附接到所述基層的所述球形頂面的拋光表面層，所述拋光表面層具有拋光表面和背 面；和 設(shè)置在所述拋光墊中的孔口，所述孔口從所述拋光表面層的背面貫穿到其拋光表面， 其中所述基層在所述拋光表面層的背面為所述孔口提供不能滲透的密封。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，整個(gè)所述基層都是透明的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述孔口設(shè)置在所述基層的所述球形頂面上 方。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述孔口設(shè)置在形成于所述基層的所述透明 區(qū)域內(nèi)的開口上方，所述開口的底部在所述基層的所述球形頂面之下。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的拋光墊，其中，形成在所述基層中的所述開口是漿體偏向特 征結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述孔口設(shè)置在自所述基層的所述透明區(qū)域 形成的突起上方，所述突起的頂部在所述基層的所述球形頂面之上并位于所述孔口內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述基層具有第一硬度，并且所述拋光表面層 具有與所述第一硬度不同的第二硬度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層直接結(jié)合到所述基層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層與所述基層共價(jià)結(jié)合。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層包括具有自該拋光表面層突 出的多個(gè)拋光特征的連續(xù)層部分，所述連續(xù)層部分附接到所述基層。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層包括附接到所述基層的多個(gè) 離散的拋光突起。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述基層和所述拋光表面層具有足以耐受在 所述拋光墊的使用壽命期間施加的剪切力的抗剝離能力。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，在所述拋光表面層附接到所述基層的情況 下，所述基層具有表面粗糙度小于約1微米R(shí)a(均方根）的光滑表面。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，在所述拋光表面層附接到所述基層的情況 下，所述基層具有大于約1微米R(shí)a (均方根）的表面粗糙度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的拋光墊，其中，所述表面粗糙度大約處在5-10微米R(shí)a(均 方根）的范圍內(nèi)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層包括聚氨酯材料并且所述基 層包括聚碳酸酯材料或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET)材料。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述基層具有在40°C時(shí)小于約100KEL(1/Pa) 的能量損失系數(shù)、在5PSI的作用壓力下小于約1 %的壓縮率、大于約75肖氏D級(jí)硬度的硬 度，并且包括聚碳酸酯材料或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET)材料。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層具有在40°C時(shí)大于約 1000KEL(1/Pa)的能量損失系數(shù)、在5PSI的作用壓力下大于約0· 1%的壓縮率、小于約70 肖氏D級(jí)硬度的硬度，并且包括熱固性聚氨酯材料。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層是均質(zhì)拋光表面層并且具有 大約在6% -50%總空隙容積的范圍內(nèi)的封閉單元孔的孔密度。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層具有第一彈性模量，并且所 述基層的第二彈性模量大于所述第一彈性模量的約5倍。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層具有大約在2-50密爾的范圍 內(nèi)的厚度，并且所述基層具有大于約20密爾的厚度。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層具有大約在10-30密爾的范 圍內(nèi)的厚度和大約在所述拋光表面層的厚度的50-100 %的范圍內(nèi)的槽深度，并且所述基層 具有大約在40-80密爾的范圍內(nèi)的厚度。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述基層具有相對(duì)于所述拋光表面層的厚度 和硬度而言足以賦予所述拋光墊的主拋光特征的厚度和硬度。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述基層對(duì)于所述拋光墊而言足夠厚以提供 模級(jí)的拋光平面度，但對(duì)于所述拋光墊而言足夠薄以提供晶片級(jí)的拋光均勻度。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述基層包括一疊子層。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述基層的所述透明區(qū)域基本透過從由可見 光、紫外光、紅外光及它們的組合組成的組中選擇的光。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的拋光墊，其中，所述基層的所述透明區(qū)域透過約80%或以 上的在350-750納米范圍內(nèi)的入射光。
28. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述基層的所述透明區(qū)域有效地透明以透過 用于端點(diǎn)檢測(cè)的光。
29. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述基層的所述透明區(qū)域是無孔的。
30. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述基層延伸超出所述拋光表面層。
31. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層延伸超出所述基層。
32. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，還包括： 具有孔口的子墊，其中所述基層鄰近所述子墊而設(shè)置，并且其中所述子墊的所述孔口 與所述基層的所述透明區(qū)域?qū)?zhǔn)。
33. -種用于拋光襯底的拋光墊，所述拋光墊包括： 基層，所述基層具有球形頂面和透明區(qū)域； 附接到所述基層的所述球形頂面的拋光表面層，所述拋光表面層具有拋光表面和背 面；和 設(shè)置在所述拋光墊中的開口，所述開口從所述拋光表面層的所述拋光表面到所述背面 但不穿透該背面，所述開口與所述基層的所述透明區(qū)域?qū)?zhǔn)。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，整個(gè)所述基層都是透明的。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述開口設(shè)置在所述基層的球形頂面上方。
36. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述開口設(shè)置在形成于所述基層的所述透 明區(qū)域內(nèi)的開口上方，并且其中所述基層的所述開口的底部在所述基層的所述球形頂面之 下。
37. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述開口設(shè)置在自所述基層的所述透明區(qū) 域形成的突起上方，所述突起的頂部在所述基層的所述球形頂面之上。
38. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述開口是漿體偏向特征結(jié)構(gòu)。
39. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述基層具有第一硬度，并且所述拋光表面 層具有與所述第一硬度不同的第二硬度。
40. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層直接結(jié)合到所述基層。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層與所述基層共價(jià)結(jié)合。
42. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層包括具有自該拋光表面層 突出的多個(gè)拋光特征的連續(xù)層部分，所述連續(xù)層部分附接到所述基層。
43. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層包括附接到所述基層的多 個(gè)離散的拋光突起。
44. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述基層和所述拋光表面層具有足以耐受 在所述拋光墊的使用壽命期間施加的剪切力的抗剝離能力。
45. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，在所述拋光表面層附接到所述基層的情況 下，所述基層具有表面粗糙度小于約1微米R(shí)a(均方根）的光滑表面。
46. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，在所述拋光表面層附接到所述基層的情況 下，所述基層具有大于約1微米R(shí)a (均方根）的表面粗糙度。
47. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的拋光墊，其中，所述表面粗糙度大約處在5-10微米R(shí)a(均 方根）的范圍內(nèi)。
48. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層包括聚氨酯材料并且所述 基層包括聚碳酸酯材料或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET)材料。
49. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述基層具有在40°C時(shí)小于約100KEL(1/ Pa)的能量損失系數(shù)、在5PSI的作用壓力下小于約1%的壓縮率、大于約75肖氏D級(jí)硬度 的硬度，并且包括聚碳酸酯材料。
50. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層具有在40°C時(shí)大于約 1000KEL(1/Pa)的能量損失系數(shù)、在5PSI的作用壓力下大于約0· 1%的壓縮率、小于約70 肖氏D級(jí)硬度的硬度，并且包括熱固性聚氨酯材料。
51. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層是均質(zhì)拋光表面層并且具 有大約在6% -50%總空隙容積的范圍內(nèi)的封閉單元孔的孔密度。
52. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層具有第一彈性模量，并且所 述基層的第二彈性模量大于所述第一彈性模量的約5倍。
53. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層具有大約在2-50密爾的范 圍內(nèi)的厚度，并且所述基層具有大于約20密爾的厚度。
54. 根據(jù)權(quán)利要求53所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層具有大約在10-30密爾的范 圍內(nèi)的厚度和大約在所述拋光表面層的厚度的50-100 %的范圍內(nèi)的槽深度，并且所述基層 具有大約在40-80密爾的范圍內(nèi)的厚度。
55. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述基層具有相對(duì)于所述拋光表面層的厚 度和硬度而言足以賦予所述拋光墊的主拋光特征的厚度和硬度。
56. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述基層對(duì)于所述拋光墊而言足夠厚以提 供模級(jí)的拋光平面度，但對(duì)于所述拋光墊而言足夠薄以提供晶片級(jí)的拋光均勻度。
57. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述基層包括一疊子層。
58. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述基層的所述透明區(qū)域和所述拋光表面 層的所述背面的在所述開口下方的部分的組合基本透過從由可見光、紫外光、紅外光及它 們的組合組成的組中選擇的光。
59. 根據(jù)權(quán)利要求58所述的拋光墊，其中，所述基層的所述透明區(qū)域和所述拋光表面 層的所述背面的在所述開口下方的部分的組合透過約80%或以上的在350-750納米范圍 內(nèi)的入射光。
60. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述基層的所述透明區(qū)域和所述拋光表面 層的所述背面的在所述開口下方的部分的組合有效地透明以透過用于端點(diǎn)檢測(cè)的光。
61. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述基層的所述透明區(qū)域是無孔的。
62. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述基層延伸超出所述拋光表面層。
63. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，其中，所述拋光表面層延伸超出所述基層。
64. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的拋光墊，還包括： 具有孔口的子墊，其中所述基層鄰近所述子墊而設(shè)置，并且其中所述子墊的所述孔口 與所述基層的所述透明區(qū)域?qū)?zhǔn)。
65. -種制作用于拋光襯底的拋光墊的方法，所述方法包括： 在成型模中提供基層和通過混合一組可聚合的材料而形成的混合物，所述基層具有透 明區(qū)域； 將所述成型模的突起圖案與所述混合物聯(lián)接；并且，在所述突起圖案與所述混合物聯(lián) 接的情況下， 使所述混合物至少部分地固化以直接在所述基層上形成模制均質(zhì)拋光表面層，所述模 制均質(zhì)拋光表面層包括與所述成型模的突起圖案對(duì)應(yīng)的槽圖案；以及 在所述拋光表面層中形成與所述基層的所述透明區(qū)域?qū)?zhǔn)的孔口或開口。
66. 根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中，在所述拋光表面層的形成期間形成所述孔口 或開口。
67. 根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中，在形成所述拋光表面層之后緊接著形成所述 孔口或開口。
68. 根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，還包括： 當(dāng)固化程度足以維持所述模制均質(zhì)拋光表面層的幾何形狀但不足以使所述模制均質(zhì) 拋光表面層耐受機(jī)械應(yīng)力時(shí)，從所述成型模中去除具有形成在其上的所述模制均質(zhì)拋光表 面層的所述基層。
69. 根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，其中，所述基層延伸超出所述模制均質(zhì)拋光表面層。
70. 根據(jù)權(quán)利要求69所述的方法，其中，從所述成型模的基部去除具有形成在其上的 所述模制均質(zhì)拋光表面層的所述基層包括保持住所述基層而非所述模制均質(zhì)拋光表面層。
71. 根據(jù)權(quán)利要求69所述的方法，還包括： 切掉所述基層的延伸超出所述模制均質(zhì)拋光表面層的部分。
72. 根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中，所述模制均質(zhì)拋光表面層延伸超出所述基層。
73. 根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中，使所述混合物至少部分地固化包括加熱所述 混合物和所述基層兩者。
74. 根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，還包括： 從所述基層去除所述模制均質(zhì)拋光表面層；和 在所述基層上形成第二均質(zhì)拋光表面層。
75. 根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中，在所述成型模中提供所述基層包括首先從所 述基層去除先前形成的拋光表面層。
76. 根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中，在所述成型模中提供所述基層包括首先對(duì)所 述基層的表面進(jìn)行粗糙化處理。
77. 根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中，形成所述模制均質(zhì)拋光表面層包括形成熱固 性聚氨酯材料。
78. 根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中，混合一組可聚合的材料還包括向所述一組可 聚合的材料中添加大量致孔劑以在所述模制均質(zhì)拋光表面層中形成多個(gè)封閉單元孔，每個(gè) 所述封閉單元孔都具有物理外殼。
79. 根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中，混合一組可聚合的材料還包括將氣體注入到 所述一組可聚合的材料或由其形成的產(chǎn)品中，以在所述模制均質(zhì)拋光表面層中形成多個(gè)封 閉單元孔，每個(gè)所述封閉單元孔都不具有物理外殼。
80. 根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中，混合一組可聚合的材料包括混合異氰酸酯和 芳香族二胺化合物。
81. 根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中，混合一組可聚合的材料還包括向所述一組可 聚合物的材料添加濁化顆粒填料以形成不透明的模制均質(zhì)拋光表面層。
82. 根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，還包括： 通過在爐內(nèi)加熱具有形成在其上的所述模制均質(zhì)拋光表面層的所述基層以進(jìn)一步固 化所述模制均質(zhì)拋光表面層。
83. 根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中，包括具有形成在其上的所述模制均質(zhì)拋光表 面層的所述基層的拋光墊適于在不對(duì)所述基層的背面進(jìn)行切割的情況下執(zhí)行拋光處理。
84. 根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中，使所述混合物至少部分地固化形成了與所述 基層共價(jià)結(jié)合的所述模制均質(zhì)拋光表面層。
【文檔編號(hào)】B24D18/00GK104520068SQ201380041299
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月4日
【發(fā)明者】P·A·勒菲弗, W·C·阿里森, J·P·拉卡斯, D·斯科特, A·W·辛普森, 黃平, L·M·查爾恩斯 申請(qǐng)人:內(nèi)克斯普拉納公司