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CN101722463A - 具有整体识别特征的化学机械抛光垫 - Google Patents

具有整体识别特征的化学机械抛光垫 Download PDF

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CN101722463A CN200910208016A CN200910208016A CN101722463A CN 101722463 A CN101722463 A CN 101722463A CN 200910208016 A CN200910208016 A CN 200910208016A CN 200910208016 A CN200910208016 A CN 200910208016A CN 101722463 A CN101722463 A CN 101722463A
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Abstract

本发明提供了具有抛光层的化学机械抛光垫，所述抛光层具有适合抛光基材的抛光表面，其中所述抛光层具有独特整体识别特征；所述独特整体识别特征不具抛光活性，其中独特整体识别特征包含至少两个视觉上可区分的特性，所述至少两个视觉上可区分的标记中的至少一个是并非基于颜色的标记，所述至少两个视觉上可区分的标记之一是基于颜色的标记，对所述至少两个视觉上可区分的特性进行选择，以唯一地识别出化学机械抛光垫，作为从多个类型的化学机械抛光垫中选出的化学机械抛光垫；并且，所述抛光层具有适合抛光基材的抛光表面。本发明还提供了制备这种抛光层以及用它们抛光基材的方法。

Description

具有整体识别特征的化学机械抛光垫
技术领域
本发明总体上涉及化学机械抛光领域。特别地，本发明涉及具有整体识别特征的化学机械抛光垫及其制备和使用方法。
背景技术
化学机械平坦化，即化学机械抛光(CMP)，是用来对基材如半导体晶片进行抛光的常用技术。在使用双轴旋转抛光机的常规CMP中，在载体组合件上安装晶片载体或抛光头。抛光头夹持晶片，使其处于与抛光机内抛光垫的抛光层相接触的位置。抛光垫的直径通常大于进行平坦化的晶片直径的两倍。在抛光过程中，抛光垫和晶片分别绕各自的中心轴旋转，同时晶片与抛光层接触。晶片中心轴与抛光垫中心轴之间的偏置距离大于晶片半径，因而抛光垫的旋转扫出一个环形“晶片径迹”，即抛光期间抛光表面与晶片接触的区域。当晶片只做旋转运动时，晶片径迹的宽度等于晶片直径。然而，在一些双轴抛光机中，晶片在垂直于其旋转轴的平面内振动。在此情况中，晶片径迹的宽度超出晶片直径，超出的量等于振动引起的位移量。
为了有利于更多不同的抛光方法在例如集成电路和其他电子器件的制造过程中得以实现，人们已经开发出了许多不同的化学机械抛光垫，更多的抛光垫还在积极开发中。当前可选的成套化学机械抛光垫包括含有多孔和无孔聚合物的抛光层、基于微孔性合成材料的膜和毡以及各种可选的表面改性特征(例如凹槽图案)。各种可选的抛光层可与各种可选的子垫(subpad)和中间层、不同的堆叠黏合剂、可选的窗口等组合。上述各种可选特征中，每一种都有可能用于改变所得化学机械抛光垫的抛光性质。要获得所需的抛光结果，对化学机械抛光垫的恰当选择和安装非常重要。若不慎装错化学机械抛光垫，可能损失大量时间，还可能损坏昂贵的设备，在产量上也可能造成损失。许多抛光性质显著不同的化学机械抛光垫具有相似的外观，更是加剧了这方面的问题。因此，如何让半导体生产设备的操作员有一个有效的手段，用以快速、方便地识别化学机械抛光垫，成为一个越来越受关注的问题。
Shamouillan等在美国专利第5533923号和第5584146号中披露了一种帮助识别抛光垫的方法。Shamouillan等披露了一种在化学机械抛光中可用作抛光垫的结构，它包含：(1)多根导管；(2)与所述导管接触并支承所述导管、可成形为抛光垫的材料基质；其中所述导管由第一材料制成，该材料不同于用作所述支承基质的第二材料，其中所述导管以一定方式置于所述支承基质中，使得所述导管的纵向中心线与所述抛光垫的工作表面主要成约60°至约120°的角，其中抛光垫以颜色编码，用于识别抛光垫的化学相容性，这样，使用者就容易根据其货物清单选择与所进行的抛光操作相适应的抛光垫。
尽管如此，人们仍然需要经过改进的方法，用于识别和区分各种化学机械抛光垫，减少在用于指定抛光操作的抛光器上装错化学机械抛光垫的可能性，避免因不慎装错化学机械抛光垫而发生误操作事件的可能性。
发明内容
本发明一方面提供了一种化学机械抛光垫，用于抛光选自磁性基材、光学基材和半导体基材的基材，它包含：具有适合抛光基材的抛光表面和独特整体识别特征的抛光层；其中独特整体识别特征不具抛光活性，其中独特整体识别特征包含至少两个视觉上可区分的特性，所述至少两个视觉上可区分的标记中的至少一个是并非基于颜色的标记，所述至少两个视觉上可区分的标记之一是基于颜色的标记，对所述至少两个视觉上可区分的特性进行选择，以唯一地识别出化学机械抛光垫，作为从多个类型的化学机械抛光垫中选出的化学机械抛光垫；所述抛光层具有适合抛光基材的抛光表面。
本发明另一方面提供了制备化学机械抛光垫的方法，它包括：提供一个整体塞(integral plug)；提供一个模具；提供可流动化学机械抛光层前体材料；将可流动化学机械抛光层前体材料引入模具；将整体塞引入可流动化学机械抛光层前体材料；使可流动化学机械抛光层前体材料发生反应，形成凝固的块状物；将凝固的块状物切成多个单独的化学机械抛光层，其中每个单独的化学机械抛光层具有一个抛光表面和一个独特整体识别特征，所述特征具有至少两个视觉上可区分的标记，其中所述至少两个视觉上可区分的标记对于所述多个化学机械抛光层中的每一个层来说都是基本相同的；并且，所述抛光表面适合抛光基材。
本发明另一方面提供了对选自磁性基材、光学基材和半导体基材的基材进行化学机械抛光的方法，它包括：提供具有台板的化学机械抛光装置；提供至少一个选自磁性基材、光学基材和半导体基材的基材；提供至少两个抛光操作；提供多个类型的化学机械抛光垫，其中每个类型的化学机械抛光垫具有不同的抛光性质和一个独特整体识别特征，该特征将每个类型的化学机械抛光垫与所述多个类型的化学机械抛光垫中的其他类型区别开来，其中所述独特整体识别特征不具抛光活性，该独特整体识别特征包含至少两个视觉上可区分的标记，其中所述至少两个视觉上可区分的标记中的至少一个是并非基于颜色的标记，而所述至少两个视觉上可区分的标记之一是基于颜色的标记，对所述至少两个视觉上可区分的特性进行选择，使之可观察到，并且唯一地识别出多个类型的化学机械抛光垫中的每个类型；提供至少两个抛光配置(recipe)，其中每个抛光配置与所述至少两个抛光操作之一对应，每个抛光配置包含所述至少两个视觉上可区分的标记的一个识别，用于识别所用类型的化学机械抛光垫；从所述至少两个抛光操作中选择要进行的抛光操作(“选定抛光操作”)并选择对应的抛光配置(“选定配置”)；将在选定配置中识别的那个类型的化学机械抛光垫安装到台板上；观察安装好的化学机械抛光垫的独特整体识别特征，确认其中包含的至少两个视觉上可区分的标记与在选定配置中识别的标记对应；在至少一个基材上进行选定抛光操作。
附图说明
图1是本发明的化学机械抛光层的透视俯视/侧视图，该抛光层具有基本呈圆形的截面。
具体实施方式
本说明书和所附权利要求书在述及化学机械抛光垫或抛光垫组件(例如抛光层10)时，所用术语“基本呈圆形的截面”是指抛光垫组件的这样一个截面，它从中心轴12到外周边15的最长半径r比从中心轴12到外周边15的最短半径r长不超过20％。(见图1)
本说明书和所附权利要求书所用术语“抛光介质”包括含颗粒的抛光液和不含颗粒的抛光液，如不含研磨剂的活性液体抛光液。
本说明书和所附权利要求书所用术语“基于颜色的标记”是指抛光层的独特整体识别特征的至少一部分的颜色，具有正常色觉的观察人员既能发觉该颜色，也能将其与该独特整体识别特征中其他基于颜色的标记的颜色以及抛光层的抛光表面上(不包括抛光表面上被独特整体识别特征占据的区域)显示的颜色区别开。
本说明书和所附权利要求书所用术语“基于颜色的中心标记”是指在抛光层的抛光表面上居于抛光层中心轴处的颜色标记。
本说明书和所附权利要求书在述及颜色标记时，所用术语“不褪色”是指标记的颜色在抛光过程中不会扩散，也不会消退。
本说明书和所附权利要求书在述及独特整体识别特征的指定的视觉上可区分的标记时，所用术语“可观察到”是指观察人员(包括色觉受损者)能够看见，并将该标记与该独特整体识别特征中其他视觉上可区分的标记以及抛光表面周围余下部分区别开来。
本说明书和所附权利要求书所用术语“聚(氨酯)”包括：(a)由(i)异氰酸酯跟(ii)多元醇(包括二元醇)反应形成的聚氨酯；(b)由(i)异氰酸酯跟(ii)多元醇(包括二元醇)和(iii)水、胺或水与胺的组合反应形成的聚氨酯。
本发明的化学机械抛光垫包含独特整体识别特征，用以帮助唯一地根据抛光垫类型识别化学机械抛光垫[例如，可购自罗门哈斯(Rohm and Haas)的
Figure G2009102080160D0000041
]，并将其与其他类型的化学机械抛光垫(例如，可购自罗门哈斯的
Figure G2009102080160D0000042
5000)区别开来。需要着重指出，根据一些报告，有多达8％的男性和低于1％的女性的色觉受到某种形式的损伤。色觉损伤改变了受损者感受颜色的方式。根据色觉损伤的类型和严重程度，具有正常色觉者容易分辨的颜色对于色觉受损者来说可能不可辨别。为了便于操作人员将化学机械抛光垫手工安装到化学机械抛光装置上，减少与简单的颜色识别相关的潜在问题，本发明将基于颜色和并非基于颜色的可视标记组合起来，供观察人员，包括色觉受损者，识别不同类型的化学机械抛光垫。
本发明的独特整体识别特征是不具抛光活性的特征。也就是说，该独特整体识别特征与抛光表面的余下部分不同，不具有内在的物理或化学抛光效应。较佳的是，抛光层上被该独特整体识别特征占据的部分位于晶片径迹外面。尽管如此，不排除该独特整体识别特征与基材在抛光过程中相接触的情况。
独特整体识别特征包含至少两个视觉上可区分的特性，在化学机械抛光垫的整个有效使用寿命内，都可在抛光表面上可观察到它们，其中所述至少两个视觉上可区分的特性中的至少一个是基于颜色的标记，所述至少两个视觉上可区分的特性中的至少一个是并非基于颜色的标记，对所述至少两个视觉上可区分的特性进行选择，供观察人员(包括色觉受损者)唯一地根据化学机械抛光垫的类型识别化学机械抛光垫。
非颜色标记是在化学机械抛光垫的整个使用寿命内，都可在抛光表面上观察到的二维形状。优选的二维形状选自多边形、鲁洛(reuleaux)多边形、圆形、卵形、椭圆形、透镜形(lens)、弓形、超椭圆形、方椭圆形(squoval)、方圆形(squircle)、四次平面曲线、不规则碎片形、符号形状(例如字母、字符、数字)和前述形状中至少两种的组合。二维形状可以是轮廓形式，该形状的外周边的颜色不同于抛光表面余下部分的颜色。二维形状也可以是内填充形式，其中整个二维形状内填充了不同于抛光表面余下部分的指定颜色。当采用二维形状的组合时，它们可以相邻，也可以重叠。当所述组合取重叠形式时，形状的重叠部分与非重叠部分可具有不同的颜色。
适用于本发明的非颜色标记在化学机械抛光垫的整个使用寿命内，都可在抛光表面上观察到。较佳的是，非颜色标记是选自多边形、鲁洛多边形、圆形、卵形、椭圆形、透镜形、弓形、超椭圆形、方椭圆形、方圆形、四次平面曲线和符号的二维形状。更佳的是，非颜色标记是选自鲁洛三角形、三角形、圆形、鲁洛正方形、方圆形、方椭圆形、正方形和符号的二维形状。更佳的是，非颜色标记是选自鲁洛三角形、三角形、圆形、鲁洛正方形、方圆形、方椭圆形和正方形的二维形状。最佳的是，非颜色标记是圆形。
非颜色标记可任选包含至少两个非颜色标记，它们在化学机械抛光垫的整个使用寿命内，都可在抛光表面上观察到。所述至少两个非颜色标记可以是相同或不同的形状(例如，两个相邻的圆形标记；或者一个圆形标记位于一个正方形标记内)。非颜色标记可以是轮廓形式，其中非颜色标记的边界是一种颜色，标记中心是另一种颜色。非颜色标记可以是内填充形式，整个非颜色标记只有一种颜色。所述至少两个非颜色标记可彼此重叠。较佳的是，所述至少两个非颜色标记中至少一个的非重叠部分可具有不同于重叠部分的颜色。较佳的是，所述至少两个非颜色标记选自二维形状的组合，所述形状在化学机械抛光垫的整个使用寿命内，都可在抛光表面上观察到。所述至少两个非颜色标记各自可选自多边形、鲁洛多边形、圆形、卵形、椭圆形、透镜形、弓形、超椭圆形、方椭圆形、方圆形、四次平面曲线、不规则碎片形和符号。较佳的是，所述至少两个非颜色标记包括包含在多边形、鲁洛多边形、圆形、卵形、椭圆形、透镜形、弓形、超椭圆形、方椭圆形、方圆形、四次平面曲线、不规则碎片形或符号内的多边形、鲁洛多边形、圆形、卵形、椭圆形、透镜形、弓形、超椭圆形、方椭圆形、方圆形、四次平面曲线、不规则碎片形、或者符号。更佳的是，所述至少两个非颜色标记选自包含在鲁洛三角形、三角形、圆形、鲁洛正方形、方圆形、方椭圆形、正方形或符号内的鲁洛三角形、三角形、圆形、鲁洛正方形、方圆形、方椭圆形、正方形、或者符号。最佳的是，所述至少两个非颜色标记选自包含在圆形内的鲁洛三角形、三角形、圆形、鲁洛正方形、方圆形、方椭圆形、正方形、或者符号。
基于颜色的标记是一种颜色，在化学机械抛光垫的整个使用寿命内，具有正常色觉的观察人员既能发觉该颜色，也能将其与独特整体识别特征所含其他基于颜色的标记的颜色以及抛光层的抛光表面上(不包括抛光表面上被独特整体识别特征占据的区域)显示的颜色区别开。
所述至少一个基于颜色的标记可任选包含至少两个基于颜色的标记。可对所述至少两个基于颜色的标记进行选择，使得观察人员(包括色觉受损者)可观察到两个明显不同的标记。人们已经开发出各种工具，帮助选择这种可观察到的基于颜色的标记。例如，Cynthia Brewer和Mark Harrower开发出来的“ColorBrewer”(http://www.personal.psu.edu/cab38/ColorBrewer/ColorBrewer.html)。
本发明的化学机械抛光垫包含抛光层10，该抛光层具有独特整体识别特征11、抛光表面14、中心轴12和厚度T，该厚度适合绕中心轴旋转(见图1)。较佳的是，化学机械抛光垫的抛光层10位于与中心轴12基本垂直(即与垂直方向相差±10°)的平面内。较佳的是，抛光层10适合在与中心轴12形成85°-95°角，更优选与中心轴12形成90°角γ的平面内旋转。较佳的是，抛光层10具有抛光表面14，该表面具有垂直于中心轴12的基本呈圆形的截面。抛光表面14垂直于中心轴12的截面的最长半径r优选比该截面的最短半径r长不超过20％。
任选地，化学机械抛光垫包含具有抛光表面的抛光层，其中抛光层具有基本呈圆形的截面，所述至少一个基于颜色的标记包括基于颜色的中心标记。基于颜色的中心标记包含抛光表面上自抛光层中心轴延伸≤30mm，优选1mm-30mm，更优选2mm-20mm，最优选2mm-10mm的区域。该基于颜色的中心标记包含抛光表面上填充了颜色的圆形。该独特整体识别特征优选位于自抛光层中心轴延伸≤30mm，优选1mm-30mm，更优选2mm-20mm，最优选2mm-10mm的区域，该独特整体识别特征的基于颜色的中心标记占据抛光层上自抛光层中心轴延伸≤30mm，优选1mm-30mm，更优选2mm-20mm，最优选2mm-10mm的区域。
任选地，化学机械抛光垫包含具有抛光表面的抛光层，其中抛光层具有基本呈圆形的截面，基于颜色的标记是基于颜色的中心标记，其中基于颜色的中心标记占据距离中心轴≤30mm的区域，且基于颜色的标记包含活性聚合物着色剂，该着色剂包含化学键合到多元醇上的发色团。
虽然可利用基于颜色和并非基于颜色的可视标记的组合帮助观察人员(包括色觉受损者)识别不同类型的化学机械抛光垫，但是为了机械检测的目的，优选对所述独特整体识别特征的基于颜色的中心标记加以选择，使得凭借其自身就足以唯一地识别化学机械抛光垫，作为指定类型的化学机械抛光垫。市场上有许多颜色传感器适用于本发明。市售颜色传感器的一些例子包括可购自美国纽约赛力格匹兹福得(Saelig Pittsford，NY)的PCS-II USB-ConnectedPerceptive Color Sensor(据报告，它可识别多达255种用户定义的颜色，颜色分辨率＜1ΔE)，以及可购自加拿大安大略省奥克维尔市JR技术服务有限公司(JR Technical Services Inc.，Oakville，Ontario，Canada)的X- 非接触颜色传感器(据报告，它可存储多达50种可用颜色(activecolor)的信息，颜色分辨率为0.25ΔE)。
化学机械抛光垫包含具有抛光表面的抛光层，其中抛光层优选具有基本呈圆形的截面和中心轴。独特整体识别特征任选位于距离抛光层中心轴≤30mm，优选1mm-30mm，更优选2mm-20mm，最优选2mm-10mm的区域内。该独特整体识别特征优选具有平行且重合于抛光表面的基本呈圆形的截面。基本呈圆形的截面自抛光层中心轴起算的平均半径≤30mm，优选1mm-30mm，更优选2mm-20mm，最优选2mm-10mm。
独特整体识别特征的平均密度和平均硬度与包含该独特整体识别特征的抛光层余下部分的平均密度和平均硬度相当。独特整体识别特征的平均密度任选与包含该独特整体识别特征的抛光层余下部分的平均密度相差±10％、优选±5％、更优选±2％、还优选±1％以内。独特整体识别特征优选具有：(1)与包含该独特整体识别特征的抛光层余下部分的平均密度相差±10％、优选±5％、更优选±2％、还优选±1％以内的平均密度；(2)与包含该独特整体识别特征的抛光层余下部分的平均肖氏D硬度相差±10％、优选±5％、更优选±2％、还优选±1％以内的平均肖氏D硬度。
独特整体识别特征任选具体化为引入抛光层、在抛光层整个厚度上延伸的整体塞。所述整体塞限定了一个具有高度、顶表面和底表面的空间，其中顶表面与抛光层的抛光表面重合，底表面与抛光层的平行于抛光表面的非抛光表面重合。较佳的是，整体塞具有平行于顶表面的截面，所述截面在沿着整体塞高度的所有点上都相同。该截面可选自多边形、鲁洛多边形、圆形、卵形、椭圆形、透镜形、弓形、超椭圆形、方椭圆形、方圆形、四次平面曲线和符号。较佳的是，该截面选自鲁洛三角形、三角形、圆形、鲁洛正方形、方圆形、方椭圆形、正方形和符号。较佳的是，整体塞具有选自直角圆柱体、直角非圆柱体(例如椭圆柱体)、矩形体(例如直角正四棱柱体)和多面体(例如正棱柱体)的三维形状。更佳的是，整体塞是直角圆柱体。
整体塞可以是半透明的、透明的、不透明的或其组合(例如，整体塞可包含不透明部分和半透明部分)。较佳的是，整体塞是半透明的、不透明的或其组合。最佳的是，整体塞是不透明的。
整体塞可包含聚合物，该聚合物选自聚(氨酯)、聚砜、聚醚砜、尼龙、聚醚、聚酯、聚苯乙烯、丙烯酸类聚合物、聚脲、聚酰胺、聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚乙烯亚胺、聚丙烯腈、聚环氧乙烷、聚烯烃、聚(烷基)丙烯酸酯、聚(烷基)甲基丙烯酸酯、聚醚酰亚胺、聚酮、环氧化物、硅酮、乙烯丙烯二烯单体的聚合物、蛋白质、多糖、聚乙酸酯以及至少两种前述物质的组合。较佳的是，整体塞包含聚(氨酯)、聚氯乙烯或聚(氨酯)与聚氯乙烯的组合。更佳的是，整体塞包含聚(氨酯)。还更佳的是，整体塞包含聚氨酯。
整体塞任选还包含至少一种着色添加剂。整体塞可包含至少两种着色添加剂。整体塞的不同部分可任选包含不同浓度的所述至少一种着色添加剂。
适用于本发明的着色添加剂包括这样的材料，该材料可给整体塞赋色，与制造化学机械抛光垫所用的其他材料相容，而且不会对设计用于含该材料的化学机械抛光垫的抛光操作造成负面影响。优选的着色添加剂包括活性聚合物着色剂，所述着色剂包含化学键合到多元醇上的发色团[例如，可购自密立根化学公司(Milliken Chemicals)的
Figure G2009102080160D0000091
着色剂]。
整体塞任选在表面上包含活性部分，所述部分与可流动化学机械抛光层前体材料反应，使得整体塞同时以物理和化学作用结合到引入整体塞的抛光层中。
整体塞可模塑成所需形状，以便引入化学机械抛光垫。
整体塞可通过机械加工或成形得到所需形状，以便引入化学机械抛光垫。
制备本发明的化学机械抛光垫的方法包括：提供一个整体塞；提供一个模具；提供可流动化学机械抛光层前体材料；将可流动化学机械抛光层前体材料引入模具；将整体塞引入可流动化学机械抛光层前体材料；使可流动化学机械抛光层前体材料发生反应，形成凝固的块状物；将凝固的块状物切成多个单独的化学机械抛光层，其中每个单独的化学机械抛光层具有一个抛光表面和一个独特整体识别特征，所述特征具有至少两个视觉上可区分的标记，其中所述至少两个视觉上可区分的标记对于所述多个化学机械抛光层中的每一个层来说都是基本相同的；并且，所述抛光表面适合抛光基材。较佳的是，包含在每个单独的化学机械抛光层中的整体塞部分是独特整体识别特征，该特征具有平行且重合于抛光表面的截面，其中该截面具有至少两个视觉上可区分的特性，所述至少两个视觉上可区分的特性中的至少一个是并非基于颜色的标记，所述至少两个视觉上可区分的特性中的至少一个是基于颜色的标记，对所述至少两个视觉上可区分的特性进行选择，以便观察人员(包括色觉受损者)唯一地识别出含抛光层的化学机械抛光垫，作为从多个类型的化学机械抛光垫中选出的化学机械抛光垫。任选对基于颜色的标记进行选择，使得具有正常色觉的观察人员和光电颜色传感器中的至少一个单凭基于颜色的标记就可唯一地识别出化学机械抛光垫的类别。基材可选自磁性基材、光学基材和半导体基材。较佳的是，基材是半导体基材。更佳的是，基材是半导体晶片。
可流动化学机械抛光层前体材料聚合形成一种材料，该材料选自自聚(氨酯)、聚砜、聚醚砜、尼龙、聚醚、聚酯、聚苯乙烯、丙烯酸类聚合物、聚脲、聚酰胺、聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚乙烯亚胺、聚丙烯腈、聚环氧乙烷、聚烯烃、聚(烷基)丙烯酸酯、聚(烷基)甲基丙烯酸酯、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚酮、环氧化物、硅酮、乙烯丙烯二烯单体的聚合物、蛋白质、多糖、聚乙酸酯以及至少两种前述物质的组合。较佳的是，可流动化学机械抛光层前体材料聚合形成包含聚(氨酯)的材料。更佳的是，可流动化学机械抛光层前体材料聚合形成包含聚氨酯的材料。最佳的是，可流动化学机械抛光层前体材料聚合形成聚氨酯。
可流动化学机械抛光层前体材料任选进一步包含多种微型元件。较佳的是，所述多个微型元件均匀分散在可流动化学机械抛光层前体材料中。所述多个微型元件可选自夹带的气泡、空心聚合物材料、填充液体的空心聚合物材料、水溶性材料和不溶相材料(例如矿物油)。较佳的是，所述多个微型元件包含均匀分布在整个可流动化学机械抛光层前体材料中的空心聚合物材料。更佳的是，所述多个微型元件包含丙烯腈与偏二氯乙烯的空心共聚物[例如，可购自阿克左诺贝尔公司(Akzo Nobel)的
Figure G2009102080160D0000101
]，该共聚物均匀分布在整个可流动化学机械抛光层前体材料中。将包含这种微型元件的可流动化学机械抛光层前体材料倾倒在整体塞周围的时候所遇到的一个问题是，在它填充模具时，外侧流动前沿上的材料开始反应，黏度增加，导致活塞周围材料中聚合物微型元件的浓度不均匀，并且前沿材料流过限制物件之后混和不佳。这种不均匀性导致最终形成的块状物中产生缺陷，已经观察到这些缺陷对抛光性能具有负面影响。不过，已经发现这种不均匀性可以避免，具体做法是先将可流动前体材料倒入模具，然后将整体塞插入所倾倒的材料中。
或者，本发明制备化学机械抛光垫的方法包括：提供具有孔洞的凝固块状物；提供可流动整体塞前体材料；将可流动整体塞前体材料引入孔洞；使可流动整体塞前体材料在块状物内反应，形成凝固的整体塞；将凝固块状物切成多个单独的化学机械抛光层，其中每个单独的化学机械抛光层具有抛光面和独特整体识别特征，所述特征具有至少两个视觉上可区分的标记，其中所述至少两个视觉上可区分的标记对于所述多个化学机械抛光层中的每一个层来说都是基本相同的；并且，所述抛光表面适合抛光基材。凝固块状物任选在表面上包含活性部分，所述部分与可流动整体塞前体材料反应，使得凝固的整体塞同时以物理和化学作用结合到引入凝固整体塞的抛光层中。任选地，凝固整体塞可包含两个或更多个部分，其中每个部分这样形成：在块状物中提供多个孔洞，在孔洞中填入可流动整体塞前体材料，使前体材料反应形成整体塞的凝固部分。任选地，每个凝固部分可包含与众不同的基于颜色的标记。任选地，块状物中提供的多个孔洞中的两个或更多个相交。较佳的是，每个单独的化学机械抛光层中所含整体塞部分是独特整体识别特征，该特征具有平行且重合于抛光表面的截面，其中该截面具有至少两个视觉上可区分的特性，所述至少两个视觉上可区分的特性中的至少一个是并非基于颜色的标记，所述至少两个视觉上可区分的特性中的至少一个是基于颜色的标记，对所述至少两个视觉上可区分的特性进行选择，以便观察人员(包括色觉受损者)唯一地识别出含抛光层的化学机械抛光垫，作为从多个类型的化学机械抛光垫中选出的化学机械抛光垫。任选对基于颜色的标记进行选择，使得具有正常色觉的观察人员和光电颜色传感器中的至少一个单凭基于颜色的标记就可唯一地识别出化学机械抛光垫的类型。基材可选自磁性基材、光学基材和半导体基材。较佳的是，基材是半导体基材。更佳的是，基材是半导体晶片。
在一些实施方式中，提供具有孔洞的凝固块状物的步骤包括：提供模具；提供可流动化学机械抛光层前体材料；将可流动化学机械抛光层前体材料引入模具；使可流动化学机械抛光层前体材料反应，形成凝固块状物；在凝固块状物中造孔。可采用任何常规方法在凝固块状物中造孔，只要它不削弱凝固块状物材料的抛光性质(例如钻孔、冲切、铣削、激光切割、刀切)。
在一些实施方式中，提供具有孔洞的凝固块状物的步骤包括：提供模具；提供可流动化学机械抛光层前体材料；提供模具插件；将可流动化学机械抛光层前体材料引入模具；将模具插件插入模具；使可流动化学机械抛光层前体材料反应，形成凝固块状物；将模具插件从凝固块状物中分离出来，在凝固块状物中留下孔洞。模具插件可先插入模具，然后将可流动化学机械抛光层前体材料引入模具。较佳的是，先将可流动化学机械抛光层前体材料引入模具，然后将模具插件插入模具。
对选自磁性基材、光学基材和半导体基材的基材进行化学机械抛光的方法包括：提供具有台板的化学机械抛光装置；提供至少一个选自磁性基材、光学基材和半导体基材的基材；提供至少两个抛光操作；提供多个类型的化学机械抛光垫，其中每个类型的化学机械抛光垫具有不同的抛光性质和一个独特整体识别特征，该特征将每个类型的化学机械抛光垫与所述多个类型的化学机械抛光垫中的其他类型区别开来，其中所述独特整体识别特征不具抛光活性，该独特整体识别特征包含至少两个视觉上可区分的标记，其中所述至少两个视觉上可区分的标记中的至少一个是并非基于颜色的标记，而所述至少两个视觉上可区分的标记之一是基于颜色的标记，对所述至少两个视觉上可区分的特性进行选择，使之可观察到，并且唯一地识别出多个类型的化学机械抛光垫中的每个类型；提供至少两个抛光配置，其中每个抛光配置与所述至少两个抛光操作之一对应，每个抛光配置包含所述至少两个视觉上可区分的标记的一个识别，用于识别所用类型的化学机械抛光垫；从所述至少两个抛光操作中选择要进行的抛光操作(“选定抛光操作”)并选择对应的抛光配置(“选定配置”)；将在选定配置中识别的那个类型的化学机械抛光垫安装到台板上(“第一安装抛光垫”)；观察第一安装抛光垫的独特整体识别特征，确认其中包含的至少两个视觉上可区分的标记与在选定配置中识别的标记对应；在至少一个基材上进行选定抛光操作。该方法还任选包括：从所述至少两个抛光操作中选择后续抛光操作(“后续抛光操作”)和对应的后续抛光配置(“后续配置”)；将后续配置中经识别的那个类型的化学机械抛光垫安装到台板上(“后续安装抛光垫”)；观察后续安装抛光垫的独特整体识别特征，确认其中包含的至少两个视觉上可区分的标记与后续配置中经识别的标记对应；在至少一个基材上进行后续抛光操作。多个抛光操作可只用一个化学机械抛光装置进行，其中多个抛光操作利用至少两个不同类型的化学机械抛光垫在同一基材上进行(例如，在指定半导体晶片上进行多个抛光操作)。多个抛光操作可在同一化学机械抛光装置上进行，其中多个抛光操作在不同的基材上进行，并使用至少两个不同类型的化学机械抛光垫。另外，可使用多个化学机械抛光装置。当使用多个装置时，每个独立的装置可用来进行相同类型的抛光操作，或者可将它们设置用于不同类型的抛光操作。较佳的是，基材是半导体基材。更佳的是，基材是半导体晶片。
对选自磁性基材、光学基材和半导体基材的基材进行化学机械抛光的方法包括：提供具有台板的化学机械抛光装置；提供至少一个选自磁性基材、光学基材和半导体基材的基材；提供至少两个抛光操作；提供多个类型的化学机械抛光垫，其中每个类型的化学机械抛光垫具有不同的抛光性质和一个独特整体识别特征，其中所述独特整体识别特征不具抛光活性，该独特整体识别特征包含至少两个视觉上可区分的标记，其中所述至少两个视觉上可区分的标记中的至少一个是并非基于颜色的标记，而所述至少两个视觉上可区分的标记之一是基于颜色的中心标记，对所述至少两个视觉上可区分的特性进行选择，使之可观察到，并且唯一地识别出多个类型的化学机械抛光垫中的每个类型，其中基于颜色的中心标记对应多个类型的化学机械抛光垫中的每个类型来说都具有唯一性；提供至少两个抛光配置，其中每个抛光配置与所述至少两个抛光操作之一对应，每个抛光配置包含所述至少两个视觉上可区分的标记的一个识别，包括基于颜色的中心标记的识别，用于识别所用类型的化学机械抛光垫；提供用于控制化学机械抛光装置的控制系统；提供颜色传感器，该传感器能够辨认和区分多个类型的化学机械抛光垫中每个类型的基于颜色的中心标记；选择要进行的抛光操作(“选定抛光操作”)并选择对应的抛光配置(“选定配置”)；将在选定配置中识别的那个类型的化学机械抛光垫安装到台板上(“第一安装垫”)；利用颜色传感器检测第一安装垫的基于颜色的中心标记的颜色，给控制系统提供颜色输入值；通过比较颜色输入值和在选定配置中识别的基于颜色的中心标记，自动确认第一安装垫是否为在选定配置中识别的那个类型的化学机械抛光垫；在至少一个基材上进行选定抛光操作。该方法还可任选包括：提供连锁器件，当颜色输入值与在选定配置中识别的基于颜色的中心标记不对应时，所述连锁器件阻止化学机械抛光装置进行选定抛光操作。该方法还可任选包括：从所述至少两个抛光操作中选择另一个抛光操作(“后续抛光操作”)和对应的后续抛光配置(“后续配置”)；将后续配置中经识别的那个类型的化学机械抛光垫安装到台板上(“后续安装抛光垫”)；利用传感器自动确认后续抛光操作所用后续安装垫的基于颜色的中心标记的颜色是否对应于后续配置中经识别的基于颜色的中心标记；若安装的是后续配置中经识别的那个类型的化学机械抛光垫，则在至少一个基材上进行后续抛光操作。该方法还可包括：观察安装好的化学机械抛光垫上的独特整体识别特征，确认其中包含的至少两个视觉上可区分的标记与要进行的抛光操作所用在选定配置中识别的标记是否对应；只要安装好的那个类型的化学机械抛光垫是要进行的抛光操作所用在选定配置中识别的那个类型的标记，就在至少一个基材上进行抛光操作。可利用化学机械抛光装置进行多个抛光操作，其中多个抛光操作利用至少两个不同类型的化学机械抛光垫在同一基材上进行(例如，在指定半导体晶片上进行多个抛光操作)。较佳的是，利用化学机械抛光装置进行多个抛光操作，其中多个抛光操作在不同的基材上进行，且使用至少两个不同类型的化学机械抛光垫。较佳的是，基材是半导体基材。更佳的是，基材是半导体晶片。
下面结合以下实施例详细描述本发明的一些实施方式。
实施例
通过以下方式制备基于颜色的圆柱形中心标记：混合50g加热到80℃、用甲苯二异氰酸酯封端的聚醚预聚物和1.4g空心聚合物微型元件(即
Figure G2009102080160D0000141
)。然后，向所得混合物中加入11.9g熔融的4，4′-亚甲基-二(2-氯苯胺)和0.13g
Figure G2009102080160D0000142
Violet X80LT。然后，将最终混合物倒入圆柱形模具，让其胶凝并冷却到室温。从模具中取出基于颜色的圆柱形中心标记。在包含甲苯二异氰酸酯封端的聚醚预聚物、空心聚合物微型元件和4，4′-亚甲基-二(2-氯苯胺)的混合物的块状物尚可流动时，将基于颜色的圆柱形中心标记插入块状物中。然后，让块状物固化。将固化的块状物切割成多个抛光层，每个抛光层包含基于蓝紫色的中心标记，所述标记具有圆形截面。

Claims (10)

1.一种用于抛光选自磁性基材、光学基材和半导体基材的基材的化学机械抛光垫，它包含：
具有适合抛光基材的抛光表面和独特整体识别特征的抛光层；
其中独特整体识别特征不具抛光活性，其中独特整体识别特征包含至少两个视觉上可区分的特性，所述至少两个视觉上可区分的标记中的至少一个是并非基于颜色的标记，所述至少两个视觉上可区分的标记之一是基于颜色的标记，对所述至少两个视觉上可区分的特性进行选择，以唯一地识别出化学机械抛光垫，作为从多个类型的化学机械抛光垫中选出的化学机械抛光垫；以及
其中所述抛光层具有适合抛光基材的抛光表面。
2.如权利要求1所述化学机械抛光垫，其特征在于，所述独特整体识别特征具有平行且重合于抛光表面的截面，其中所述截面选自多边形、鲁洛多边形、圆形、卵形、椭圆形、透镜形、弓形、超椭圆形、方椭圆形、方圆形、四次平面曲线、符号。
3.如权利要求1所述化学机械抛光垫，其特征在于，所述独特整体识别特征在抛光层的整个厚度上延伸。
4.如权利要求1所述化学机械抛光垫，其特征在于，所述独特整体识别特征在抛光径迹之外。
5.如权利要求1所述化学机械抛光垫，其特征在于，所述独特整体识别特征的平均密度与包含该独特整体识别特征的抛光层余下部分的平均密度相差±10％以内。
6.如权利要求1所述化学机械抛光垫，其特征在于，所述独特整体识别特征具有与抛光层余下部分的平均密度相差±10％以内的平均密度以及与抛光层余下部分的平均肖氏D硬度相差±10％以内的肖氏D硬度。
7.如权利要求1所述化学机械抛光垫，其特征在于，所述抛光层具有基本呈圆形的截面和中心轴，其中独特整体识别特征位于距离中心轴≤30mm的区域内。
8.如权利要求7所述化学机械抛光垫，其特征在于，基于颜色的标记是基于颜色的中心标记，其中基于颜色的中心标记占据距离中心轴≤30mm的区域，且基于颜色的标记包含活性聚合物着色剂，该着色剂包含化学键合到多元醇上的发色团。
9.一种制备化学机械抛光垫的方法，它包括：
提供一个整体塞；
提供一个模具；
提供可流动化学机械抛光层前体材料；将可流动化学机械抛光层前体材料引入模具；将整体塞引入可流动化学机械抛光层前体材料；
使可流动化学机械抛光层前体材料发生反应，形成凝固的块状物；
将凝固的块状物切成多个单独的化学机械抛光层，其中每个单独的化学机械抛光层具有一个抛光表面和一个独特整体识别特征，所述特征具有至少两个视觉上可区分的标记，其中所述至少两个视觉上可区分的标记对于所述多个化学机械抛光层中的每一个层来说都是基本相同的；以及
所述抛光表面适合抛光基材。
10.一种对选自磁性基材、光学基材和半导体基材的基材进行化学机械抛光的方法，它包括：
提供具有台板的化学机械抛光装置；
提供至少一个选自磁性基材、光学基材和半导体基材的基材；
提供至少两个抛光操作；
提供多个类型的化学机械抛光垫，其中每个类型的化学机械抛光垫具有不同的抛光性质和一个独特整体识别特征，该特征将每个类型的化学机械抛光垫与所述多个类型的化学机械抛光垫中的其他类型区别开来，其中所述独特整体识别特征不具抛光活性，该独特整体识别特征包含至少两个视觉上可区分的标记，其中所述至少两个视觉上可区分的标记中的至少一个是并非基于颜色的标记，而所述至少两个视觉上可区分的标记之一是基于颜色的标记，对所述至少两个视觉上可区分的特性进行选择，使之可观察到，并且唯一地识别出多个类型的化学机械抛光垫中的每个类型；
提供至少两个抛光配置，其中每个抛光配置与所述至少两个抛光操作之一对应，每个抛光配置包含所述至少两个视觉上可区分的标记的一个识别，用于识别所用类型的化学机械抛光垫；
从所述至少两个抛光操作中选择要进行的抛光操作(“选定抛光操作”)并选择对应的抛光配置(“选定配置”)；
将在选定配置中识别的那个类型的化学机械抛光垫安装到台板上；
观察安装好的化学机械抛光垫的独特整体识别特征，确认其中包含的至少两个视觉上可区分的标记与在选定配置中识别的标记对应；以及
在至少一个基材上进行选定抛光操作。
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