具有清晰端点检测窗的化学机械抛光垫的制作方法_3

文档序号:9315241阅读:来源:国知局
以下中的至少一者的衬底:磁性衬底、光学衬底和半导体衬底。更优选 地,抛光表面适于抛光半导体衬底。
[0038] 本发明的化学机械抛光垫的抛光层优选地由包含选自以下的聚合物的聚合材料 制成:聚碳酸酯、聚砜、耐纶、聚醚、聚酯、聚苯乙烯、丙烯酸聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯 乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯、聚丙稀、聚丁二烯、聚乙烯亚胺、聚氨基甲酸酯、聚醚砜、聚酰胺、聚 醚酰亚胺、聚酮、环氧树脂、硅酮、EPDM和其组合。优选地,抛光层包含聚氨基甲酸酯。本领 域的普通技术人员将理解选择厚度对于既定抛光操作适用于化学机械抛光垫中的抛光层。 优选地,抛光层展现20到150密耳(更优选地30到125密耳;最优选地40到120密耳) 的平均厚度。
[0039] 优选地,抛光表面具有选自穿孔和凹槽中的至少一者的巨纹理。穿孔可以从抛光 表面延伸部分或全部通过抛光层的厚度。优选地,凹槽配置在抛光表面上,使得在抛光期间 旋转化学机械抛光垫后,至少一个凹槽向被抛光的衬底的表面扩展。优选地,抛光表面具有 包括至少一个选自由以下组成的群组的凹槽的巨纹理:曲面凹槽、线性凹槽和其组合。
[0040] 优选地,本发明的化学机械抛光垫的抛光层具有适于抛光衬底的抛光表面,其中 抛光表面具有包含凹槽图案形成于其中的巨纹理。优选地,凹槽图案包含多个凹槽。更优 选地,凹槽图案选自凹槽设计。优选地,凹槽设计选自由以下组成的群组:同心凹槽(其可 以是圆形或螺旋形的)、曲面凹槽、交叉影线凹槽(例如,配置为垫表面上的X-Y网格)、其 它规则设计(例如,六角形、三角形)、轮胎面型图案、不规则设计(例如,分形图案)和其组 合。更优选地,凹槽设计选自由以下组成的群组:随机凹槽、同心凹槽、螺旋形凹槽、交叉影 线凹槽、X-Y网格凹槽、六角形凹槽、三角形凹槽、分形凹槽和其组合。最优选地,抛光表面 具有螺旋槽图案形成于其中。凹槽型态优选地选自具有直式侧壁的矩形或凹槽截面可以是 "V"形、"U"形、锯齿和其组合。
[0041] 用于形成本发明的化学机械抛光垫的端点检测窗的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯 预聚物是具有5. 5到9. 5重量% (优选地5. 75到9. 0重量% )的未反应的NCO基团的异 氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物,其中所述异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物是包含以下 的成分的反应产物:脂肪族多官能异氰酸酯和预聚物多元醇。
[0042] 用于形成本发明的化学机械抛光垫的端点检测窗的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯 预聚物优选地每分子含有平均两个反应性异氰酸酯基(即,NC0)。
[0043] 用于形成本发明的化学机械抛光垫的端点检测窗的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯 预聚物优选地是具有小于0. 1重量%的游离二异氰酸酯单体含量的低游离异氰酸酯封端 的氨基甲酸酯预聚物。
[0044] 优选地,用于制备用于形成本发明的化学机械抛光垫的端点检测窗的异氰酸酯封 端的氨基甲酸酯预聚物的脂肪族多官能异氰酸酯是脂肪族二异氰酸酯。更优选地,脂肪族 多官能异氰酸酯选自由以下组成的群组:异佛尔酮二异氰酸酯(Iroi);六亚甲基-1,6-二 异氰酸酯(HDI) ;4, 4-亚甲基双(环己基异氰酸酯)(H12MDI) ;1,4-环己烷二异氰酸酯; 1,3-环己烷二异氰酸酯;1,2-环己烷二异氰酸酯;2, 2, 4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯; 2, 4, 4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯;1,4-双(异氰酸酯基甲基)环己烷;1,3-双(异氰酸 酯基甲基)环己烷;和其混合物。最优选地,所用脂肪族多官能异氰酸酯是4, 4-亚甲基双 (环己基异氰酸酯)(H12MDI)。
[0045] 用于制备异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物的预聚物多元醇优选地选自由以下 组成的群组:二醇、多元醇、多元醇二醇、其共聚物和其混合物。更优选地,预聚物多元醇选 自由以下组成的群组:聚醚多元醇(例如,聚(氧基四亚甲基)二醇、聚(氧丙烯)二醇、 聚(氧乙烯)二醇);聚碳酸酯多元醇;聚酯多元醇;聚己内酯多元醇;其混合物;和其与一 或多种选自由以下组成的群组的低分子量多元醇的混合物:乙二醇;1,2-丙二醇;1,3-丙 二醇;1,2_ 丁二醇;1,3_ 丁二醇;2-甲基-1,3-丙二醇;1,4_ 丁二醇;新戊二醇;1,5_ 戊二 醇;3-甲基-1,5-戊二醇;1,6-己二醇;二乙二醇;二丙二醇;和三丙二醇。更优选地,预聚 物多元醇选自由以下中的至少一者组成的群组:聚四亚甲基醚二醇(PTMEG);聚丙烯醚二 醇(PPG)和聚乙烯醚二醇(PEG);任选地与至少一种选自由以下组成的群组的低分子量多 元醇混合:乙二醇;1,2-丙二醇;1,3-丙二醇;1,2-丁二醇;1,3-丁二醇;2-甲基-1,3-丙 二醇;1,4-丁二醇;新戊二醇;1,5_戊二醇;3-甲基-1,5-戊二醇;1,6_己二醇;二乙二醇; 二丙二醇;和三丙二醇。最优选地,预聚物多元醇包括与以下中的至少一者混合的PPG :乙 二醇;1,2_ 丙二醇;1,3_ 丙二醇;1,2_ 丁二醇;1,3_ 丁二醇;2-甲基-1,3-丙二醇;1,4_ 丁 二醇;新戊二醇;1,5-戊二醇;3-甲基-1,5-戊二醇;1,6-己二醇;二乙二醇;二丙二醇;和 三丙二醇。
[0046]用于形成本发明的化学机械抛光垫的端点检测窗的固化剂系统优选地含有:0到 99重量% (优选地0到75重量% ;更优选地0到70重量% )的双官能固化剂;和1到100 重量% (优选地25到100重量% ;更优选地30到100重量% )的胺起始的多元醇固化剂, 其每分子具有至少一个氮原子(优选地一到四个氮原子;更优选地两到四个氮原子;最优 选地两个氮原子)并且每分子具有平均至少三个(优选地三到六个;更优选地三到五个; 最优选地四个)羟基。优选地,用于形成本发明的化学机械抛光垫的端点检测窗的固化剂 系统含有〈1重量% (优选地〈〇. 1重量% ;更优选地〈〇. 01重量% )的尚分子量多兀醇固 化剂,其具有2, 000到100, 000的数量平均分子量Mn并且每分子具有平均3到10个羟基。 更优选地,用于形成本发明的化学机械抛光垫的端点检测窗的固化剂系统包含:〇到99重 量% (优选地0到75重量% ;更优选地0到70重量% )的双官能固化剂;1到100重量% (优选地25到100重量% ;更优选地30到100重量% )的胺起始的多元醇固化剂,其每分 子具有至少一个氮原子(优选地一到四个氮原子;更优选地两到四个氮原子;最优选地两 个氮原子)并且每分子具有平均至少三个(优选地三到六个;更优选地三到五个;最优选 地四个)羟基;和〈〇. 001重量%的高分子量多元醇固化剂,其具有2, 000到100, 000的数 量平均分子量Mn并且每分子具有平均3到10个羟基。最优选地,用于形成本发明的化学机 械抛光垫的端点检测窗的固化剂系统包含:〇到99重量% (优选地0到75重量%;更优选 地0到70重量% )的双官能固化剂;1到100重量% (优选地25到100重量%;更优选地 30到100重量% )的胺起始的多元醇固化剂,其每分子具有至少一个氮原子(优选地一到 四个氮原子;更优选地两到四个氮原子;最优选地两个氮原子)并且每分子具有平均至少 三个(优选地三到六个;更优选地三到五个;最优选地四个)羟基;和〈可检测量的高分子 量多元醇固化剂,其具有2, 000到100, 000的数量平均分子量Mn并且每分子具有平均3到 10个羟基。
[0047]用于形成本发明的化学机械抛光垫的端点检测窗的胺起始的多元醇固化剂每分 子含有至少一个氮原子(优选地一到四个氮原子;更优选地两到四个氮原子;最优选地两 个氮原子)并且每分子含有平均至少三个(优选地三到六个;更优选地三到五个;最优选 地四个)羟基。优选地,用于形成本发明的化学机械抛光垫的端点检测窗的胺起始的多元 醇固化剂具有< 700 (更优选地150到650 ;更优选地200到500 ;最优选地250到300)的 数量平均分子量mn。
[0048] 用于形成本发明的化学机械抛光垫的端点检测窗的胺起始的多元醇固化剂优选 地具有350到1,200mg KOH/g (更优选地400到1,OOOmg KOH/g ;最优选地600到850mg KOH/g)的羟基数(如通过ASTM测试方法D4274-11测定)。
[0049] 可商购的胺起始的多元醇固化剂的实例包括Vonmol?:家族的胺起始的多元醇 (获自陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)) ;Quadrol? 专用多元醇(Ν,Ν, Ν',Ν'-四 (2-羟丙基乙二胺))(获自巴斯夫(BASF)) ;Plurac
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