用于化学机械抛光垫的配制品及用其制成的CMP垫

本发明涉及化学机械平坦化抛光(CMP抛光)垫及其制造方法。更具体地，本发明涉及CMP抛光垫，其是包含液体芳族二异氰酸酯组分和液体多元醇组分的双组分反应混合物的聚氨酯反应产物，该液体多元醇组分包含单亚烷基二醇诸如乙二醇和液体芳族二胺固化剂。

在CMP工艺中，抛光垫与抛光溶液(诸如含磨料的抛光浆料和/或不含磨料的反应性液体)组合以使半导体、光学或磁性衬底平坦化或维持其平整度的方式去除过量材料。持续需要具有增加的层均匀性或平坦化性能与可接受的去除速率组合的CMP抛光垫。然而，在该工业中仍然存在平坦化效率(PE)与缺陷率之间的性能折衷，其中PE越大导致缺陷越多。已知的CMP抛光垫由包含芳族二胺作为固化剂的反应混合物形成。更高浓度的芳族二胺赋予更快的反应时间和更好的机械特性，像高拉伸强度、高拉伸模量。然而，虽然此类具有高拉伸模量和硬度的CMP抛光垫可以给出良好的平坦化效率，但仍存在抛光中引起的缺陷增加的折衷。

Huang等人的美国专利公开号2009/0062414 A1公开了通过在聚硅氧烷-聚环氧烷表面活性剂的存在下，用惰性气体使含有脂族异氰酸酯的氨基甲酸酯预聚物发泡并用包括芳族二胺和三醇的固化剂使泡沫固化而制造的CMP抛光垫。所得CMP抛光垫具有改善的阻尼性能和0.6至1.0g/cm

Barton等人的美国专利公开号20180148537公开了通过使用一种或多种多胺或二胺的固化剂使液体芳族异氰酸酯化合物与液体多元醇反应而制造的CMP抛光垫。然而，该参考文献未能认识到抛光垫的表面纹理的关键性。

本发明的诸位发明人已经寻求解决以下问题：提供用于制造化学机械抛光层或垫的更灵活的配制品窗口，该化学机械抛光层或垫可用于抛光介电质和氧化硅衬底并且保持良好的去除速率和平坦化效率(PE)性能，而不会不希望地增加缺陷率和硬度。

发明内容

1.根据本发明，用于抛光衬底的化学机械抛光(CMP抛光)垫，该衬底选自磁性衬底、光学衬底和半导体衬底中的至少一种，该CMP抛光垫包含适配成抛光该衬底的抛光层，该抛光层是聚氨酯，该聚氨酯是包含以下项的反应混合物的产物：(i)液体芳族异氰酸酯组分，其包含一种或多种芳族二异氰酸酯或线型芳族异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物、优选地线型亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)预聚物，基于该液体芳族异氰酸酯组分的总固体重量，具有20至40wt.％、或优选地18至34wt.％的未反应异氰酸酯(NCO)浓度，和(ii)液体多元醇组分，其包含a)一种或多种聚合物多元醇诸如聚四亚甲基二醇(PTMEG)，聚丙二醇(PPG)，具有5至7个羟基的多元醇诸如六官能多元醇，或其混合物，和b)基于该液体多元醇组分的总重量，12至40wt.％、或优选地15至25wt.％的具有2至9个碳原子的一种或多种小链双官能多元醇(诸如例如，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、三丙二醇及其混合物，或优选地乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇和三乙二醇)以及液体芳族二胺的固化剂混合物，该液体芳族二胺在环境条件下是液体的，例如选自以下项的任一种：二甲硫基甲苯二胺；二乙基甲苯二胺；叔丁基甲苯二胺，诸如5-叔丁基-2，4-甲苯二胺或3-叔丁基-2，6-甲苯二胺；氯甲苯二胺；和N，N’-二烷基氨基二苯基甲烷及其混合物，或优选地氯甲苯二胺或二甲硫基甲苯二胺、二乙基甲苯二胺(DETDA)和N，N’-二烷基氨基二苯基甲烷，其中液体芳族二胺与小链双官能多元醇和液体芳族二胺的总摩尔数的摩尔比是15∶85至50∶50、或优选地23∶77至35∶65，并且其中液体多元醇、小链双官能多元醇和液体芳族二胺中羟基和氨基部分的总摩尔数与芳族二异氰酸酯或线型芳族异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物中异氰酸酯的摩尔数的摩尔比是1.0∶1.0至1.15∶1.0，该反应混合物包含基于该反应混合物的总重量48至68wt.％、或优选地58至63wt.％的硬链段材料，该CMP抛光层具有54肖氏A(2秒)至72肖氏D(2秒)、或优选地59肖氏A(2秒)至54肖氏D(2秒)的硬度，以及0.45至0.99g/mL、或优选地0.60至0.85g/mL的密度，并且又还进一步地其中该抛光层能够在通过表面调节盘处理时形成如通过由ISO25178标准定义的参数Sdr测量的0至0.4、或优选地0至0.3、或更优选地0.1至0.3的总纹理深度，甚至进一步地其中所述CMP抛光层不含除了由气体、水或CO

2.根据本发明，如以上项目1中的用于形成化学机械抛光(CMP抛光)层的不含有机溶剂的反应混合物，其中(i)液体芳族异氰酸酯组分包含选自以下项的液体芳族异氰酸酯组分：亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)；甲苯二异氰酸酯(TDI)；萘二异氰酸酯(NDI)；对苯二异氰酸酯(PPDI)；或邻甲苯胺二异氰酸酯(TODI)；改性的二苯基甲烷二异氰酸酯，诸如碳二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯、脲基甲酸酯改性的二苯基甲烷二异氰酸酯、缩二脲改性的二苯基甲烷二异氰酸酯；具有84至100wt.％、或优选地90至100wt.％的硬链段重量分数的线型异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，或者更优选地MDI、或者MDI或MDI二聚体与选自以下项的一种或多种异氰酸酯扩展剂的线型异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物：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、三丙二醇及其混合物。

3.根据本发明，如以上项目1或2中任一项中的用于形成化学机械抛光(CMP抛光)层的不含有机溶剂的反应混合物，其中ii)b)固化剂混合物包含具有2至9个碳原子的一种或多种小链双官能多元醇和选自以下项的液体芳族二胺：二甲硫基甲苯二胺，异构体2，4-二氨基-3，5-二甲硫基甲苯和3，5-二甲硫基-2，4-甲苯二胺的混合物；二乙基甲苯二胺；叔丁基甲苯二胺，诸如5-叔丁基-2，4-甲苯二胺或3-叔丁基-2，6-甲苯二胺；氯甲苯二胺；和N，N’-二烷基氨基二苯基甲烷及其混合物，或优选地氯甲苯二胺或二甲硫基甲苯二胺，异构体2，4-二氨基-3，5-二甲硫基甲苯和3，5-二甲硫基-2，4-甲苯二胺的混合物，二乙基甲苯二胺(DETDA)和N，N’-二烷基氨基二苯基甲烷。

4.根据本发明，如以上项目1、2或3中任一项中的用于形成化学机械抛光(CMP抛光)层的不含有机溶剂的反应混合物，其中该反应混合物中胺(NH

5.根据如以上项目1、2、3或4中任一项中的本发明的化学机械抛光垫，其中该抛光垫或抛光层具有0.45至0.99g/mL、或优选地0.60至0.85g/mL的密度。

6.根据如以上项目1、2、3、4或5中任一项中的本发明的化学机械抛光垫，该抛光垫进一步包含在抛光层的底侧上的子垫或背衬层，诸如聚合物浸渍的非织造物或聚合物片材，使得该抛光层形成该抛光垫的顶部。

7.在又另一方面，本发明提供了用于制造具有适配成抛光衬底的抛光层的化学机械(CMP)抛光垫的方法，该方法包括提供如以上项目1、2、3、4、5或6中任一项中的双组分反应混合物，诸如例如在静态混合器或撞击式混合器中将(i)液体芳族异氰酸酯组分和(ii)液体多元醇组分混合，和将该反应混合物作为一种组分施用至敞开式模具表面(优选地具有在CMP抛光垫或层的顶部表面中形成阴凹槽图案的阳形貌)，在环境温度至130℃下使该反应混合物固化以形成模制的聚氨酯反应产物，例如，最初在环境温度至130℃下固化1至30分钟、或优选地30秒至5分钟的时间段，从模具移除该聚氨酯反应产物，并且然后，最后在60℃至130℃的温度下固化1分钟至18小时、或优选地5分钟至60分钟的时间段以形成该CMP抛光垫或层。

8.根据如以上项目7中的本发明的方法，其中该抛光垫的形成进一步包括将子垫层诸如聚合物浸渍的非织造物、或者多孔或无孔的聚合物片材堆叠或喷涂到抛光层的底侧上，使得该抛光层形成该抛光垫的顶部表面。

9.根据如以上项目7或8中任一项中的本发明的方法，其中该方法直接在该模具中形成该CMP抛光垫的表面。

10.根据如以上项目7、8或9中任一项中的本发明的方法，其中将该反应混合物作为一种组分施用包括将该模具过喷、随后固化以形成聚氨酯反应产物，将该聚氨酯反应产物从该模具中移除，并且然后将该聚氨酯反应产物的周边冲压或切割为该CMP抛光垫的期望直径。

11.在又还另一方面，本发明提供了抛光衬底的方法，该方法包括：提供衬底，其选自磁性衬底、光学衬底和半导体衬底中的至少一种，诸如含介电质或含氧化硅；提供根据以上项目1至6中任一项的化学机械(CMP)抛光垫；在CMP抛光垫的抛光层的抛光表面与衬底之间产生动态接触以抛光衬底的表面；和用磨料调节器调节抛光垫的抛光表面。

为清楚起见，作为单独实施例在上文和下文描述的所公开的实施例的某些特征也可以在单个实施例中以组合的方式提供。相反，在单个实施例的背景下描述的所公开的实施例的不同特征也可单独提供或以任何子组合的方式提供。

除非另外指明，否则温度和压力条件是环境温度和标准压力。所有列举的范围是包括端值的和可组合的。

除非另外指明，否则任何含有括号的术语可替代地是指如同不存在括号一样的整个术语以及没有括号的术语、以及每一可选择项的组合。因此，术语“(多)异氰酸酯”是指异氰酸酯、多异氰酸酯、或其混合物。

出于本说明书的目的，除非另外特别指出，否则反应混合物以wt.％表示。

所有范围是包括端值的和可组合的。例如，术语“50cPs至3000cPs、或100cps或更大”将包括50cPs至100cPs、50cps至3000cPs和100cPs至3000cPs中的每一个。

如本文所使用的，术语“ASTM”是指宾夕法尼亚州西康舍霍肯的ASTM国际组织(ASTM International，West Conshohocken，PA)的出版物。

如本文所使用的，术语“异氰酸酯基团的平均数目”意指芳族异氰酸酯化合物的混合物中异氰酸酯基团的数目的加权平均值。例如，MDI(2个NCO基团)和MDI的异氰脲酸酯(被认为具有3个NCO基团)的50∶50wt.％混合物具有平均2.5个异氰酸酯基团。

如本文所使用的，术语来自(ii)液体多元醇组分和(i)液体芳族异氰酸酯组分的聚氨酯反应产物或原料的“硬链段”是指包含任何二元醇、二醇、双二醇、二胺或三胺、二异氰酸酯、三异氰酸酯、或其反应产物的指定反应混合物的部分。因此，“硬链段”不包括聚醚或聚二醇诸如聚乙二醇或聚丙二醇、或具有三个或更多个醚基团的聚氧乙烯。

如本文所使用的，术语“除了由气体、水或CO

如本文所使用的，术语“多异氰酸酯”意指含两个或更多个异氰酸酯基团的任何含异氰酸酯基团的分子。

如本文所使用的，术语“聚氨酯”是指来自双官能或多官能异氰酸酯的聚合产物，例如聚醚脲、聚异氰脲酸酯、聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲、其共聚物以及其混合物。

如本文所使用的，术语“反应混合物”包括任何非反应性添加剂，诸如微量元素和降低根据ASTM D2240-15(2015)的CMP抛光垫中聚氨酯反应产物的硬度的任何添加剂。

如本文所使用的，术语反应混合物的“化学计量”是指反应混合物中(游离OH+游离NH

如本文所使用的，术语“SG”或“比重”是指从根据本发明的抛光垫或层切割下来的矩形物的重量/体积比。

如本文所使用的，术语“肖氏D硬度”是如根据ASTM D2240-15(2015)“橡胶特性的标准测试方法-硬度计硬度(Standard Test Method for Rubber Property-DurometerHardness)”测量的给定CMP抛光垫的2秒硬度。在配备有D探针的雷克斯混合硬度测试仪(Rex Hybrid hardness tester)(伊利诺伊州布法罗格罗夫的雷克斯仪表公司(Rex GaugeCompany，Inc.，Buffalo Grove，IL))上测量硬度。对于每次硬度测量，将六个样品堆叠并打乱；并且在测试并使用ASTM D2240-15(2015)中概述的方法改善硬度测试的可重复性之前，通过将所测试的每个垫在23℃下在50％相对湿度中放置五天来对其进行调节。在本发明中，抛光层或垫的聚氨酯反应产物的肖氏D硬度包括反应的肖氏D硬度，该反应包括用以增加硬度的任何添加剂。术语“肖氏A”硬度是指对于更软的材料用更大的A探针测量的相同的2秒硬度。

如本文所使用的，术语“固体”是指保留在本发明的聚氨酯反应产物中的任何材料；因此，固体包括反应性液体和非挥发性添加剂以及在固化时不挥发的液体。固体不包括水和挥发性溶剂。

如本文所使用的，除非另外指明，否则术语“基本上不含水”意指给定组合物不具有添加的水并且进入组合物的材料不具有添加的水。“基本上不含水”的反应混合物可以包含存在于原料中的50至2000ppm或优选地50至1000ppm的水，或者可以包含在缩合反应中形成的反应水或来自使用反应混合物的环境湿气的水蒸气。

如本文所使用的，除非另外指明，否则术语“不含有机溶剂”意指组合物不含任何添加的有机溶剂，并且优选地不含任何有机溶剂。

如本文所使用的，除非另外指明，否则术语“粘度”是指在给定温度下如使用流变仪测量的呈纯形式(100％)的给定材料的粘度，该流变仪设定在0.1-100弧度/秒的振荡剪切速率扫描(在具有100μm间隙的50mm平行板几何形状中)。

如本文所使用的，除非另外指明，否则术语“wt.％NCO”是指给定异氰酸酯或异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物组合物中未反应或游离异氰酸酯基团的量。

如本文所使用的，术语“wt.％”代表重量百分比。

根据本发明，本发明的诸位发明人已经发现，具有来自反应混合物(其中液体多元醇、小链双官能多元醇和液体芳族二胺中羟基和氨基部分的总摩尔数与芳族二异氰酸酯或线型芳族异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物中异氰酸酯的摩尔数的摩尔比是1.0∶1.0至1.15∶1.0)的抛光层的某些CMP抛光垫在通过表面调节盘处理时可以形成具有期望的总纹理深度的抛光表面，以提供给出吸引人的去除速率的多孔CMP抛光垫。特别地，未压缩的干燥表面纹理参数被定义为Sdr总纹理深度。Sdr对应于展开的界面面积比(ISO 25178)，其是表征表面纹理复杂性的混合参数。Sdr表示与投影面积相比的展开表面积，并且表示为超过100％的值。完全光滑的表面将具有0％的Sdr值。对于抛光垫，Sdr的期望范围是0至0.4、或0至40％。来自具有更高多元醇摩尔含量的反应混合物的聚氨酯产物通常经受降低的断裂伸长率，因此本公开的反应混合物可以提供高度期望的总纹理深度是出人意料的。

本发明的反应混合物可以包含非常快速的固化组合物，其中(i)液体芳族异氰酸酯组分和(ii)液体多元醇组分可以在65℃下在短至15秒的胶凝时间内胶凝。反应必须足够慢，使得反应混合物可以在静态或撞击式混合器中混合。胶凝时间的唯一限制是反应混合物必须足够缓慢地反应，以便不堵塞混合它的混合头，并且当将它施用至模具表面上时适当地填充模具。

反应混合物的硬链段确保良好的机械特性。硬链段可以是反应混合物的56.25至68wt.％，并且可以构成液体多元醇组分和液体芳族异氰酸酯组分两者的一部分。

作为反应混合物的硬链段的一部分，(i)液体芳族异氰酸酯组分优选地是亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)，其与甲苯二异氰酸酯(TDI)相比毒性更小。液体芳族异氰酸酯组分可以包含由短链二醇像二醇和二甘醇或者优选地单乙二醇(MEG)、二丙二醇(DPG)或三丙二醇(TPG)形成的线型异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物。

优选地，本发明的(i)液体芳族异氰酸酯组分仅含有基于液体芳族异氰酸酯的总重量至多5wt.％的脂族异氰酸酯，或更优选地至多1wt.％的脂族异氰酸酯。

反应混合物的软链段可以包含(ii)液体多元醇组分的至多88wt.％的量的一种或多种双官能聚醚多元醇作为聚合物多元醇a)。合适的软多元醇是PTMEG和PPG。含PTMEG的多元醇的可用实例如下：来自堪萨斯州威奇托市英威达公司(Invista，Wichita，KS)的Terathane

反应混合物的软链段可以包含具有聚醚骨架并且每分子具有5至7个、优选地6个羟基的一种或多种多元醇作为聚合物多元醇a)。优选地，反应混合物的软链段包含作为聚合物多元醇a)的具有聚醚骨架并且每分子具有5至7个、优选地6个羟基的一种或多种多元醇与双官能聚醚多元醇的混合物，或更优选地，其中具有聚醚骨架并且具有5至7个、优选地6个羟基的多元醇占总液体多元醇组分(ii)的至多20wt.％的混合物。

具有聚醚骨架并且每分子具有5至7个羟基的合适的多元醇作为以下可获得：具有5个羟基、590的数均分子量和475mg KOH/g的羟值的VORANOL

本发明的反应混合物的化学计量范围是(NH+OH)∶NCO 1.0∶1.0至1.15∶1.0。如果化学计量范围高于上限，则聚氨酯产物的断裂伸长率降低。出于本说明书的目的，化学计量表示胺和羟基与异氰酸酯的摩尔比。

本发明的固化剂混合物是包含一种或多种液体芳族二胺和具有2至9个碳原子的一种或多种小链双官能多元醇的液体。合适的具有2至9个碳原子的小链双官能多元醇可以是乙二醇、丁二醇(BDO)、二丙二醇(DPG)、二乙二醇(DEG)、三乙二醇(TEG)及其混合物。然而，固化剂混合物中具有2至9个碳原子的一种或多种小链双官能多元醇的量是固化剂混合物的至少15摩尔％。如果液体芳族二胺的量超过85摩尔％，则所得CMP抛光层或垫将是硬的，但不提供期望的PE和缺陷改善。

本发明的反应混合物的硬链段的范围高于总反应混合物的56.25wt.％，或优选地至少60wt.％，以保持足够的拉伸特性，诸如模量和足够的硬度，用作展现出高PE的硬顶部垫。

本发明的液体反应混合物能够从将反应混合物喷涂到敞开式模具上并使其固化的方法提供CMP抛光垫。本发明的双组分聚氨酯形成反应混合物是液体并且可以在静态混合器或撞击式混合器中混合并喷涂以形成CMP抛光垫。

本发明的化学机械抛光垫包含抛光层，其是多孔聚氨酯的均匀分散体。均匀性对于获得一致的抛光垫性能是重要的。因此，选择本发明的反应混合物使得所得垫形貌稳定且容易再现。例如，控制添加剂诸如抗氧化剂和杂质诸如水对于一致的制造通常是重要的。因为水与异氰酸酯反应形成气态二氧化碳和通常相对于氨基甲酸酯的弱反应产物，所以水浓度可以影响在聚合物基体中形成孔的二氧化碳气泡的浓度以及聚氨酯反应产物的总体一致性。与外来水的异氰酸酯反应还减少了用于与扩链剂反应的可用异氰酸酯，因此改变了化学计量以及交联水平(如果存在过量的异氰酸酯基团)并且倾向于降低所得聚合物分子量。为了降低水对聚氨酯的影响的可变性，监测原料中的水含量并将其调节至0ppm至1000ppm、优选地50ppm至500ppm的特定值。

优选地，为了维持反应混合物中和构成本发明的CMP抛光层或垫的多孔聚氨酯中的孔结构的稳定性，(ii)液体多元醇组分包含基于反应混合物的总固体重量至多2.0wt.％、或优选地0.1至1wt.％的非离子表面活性剂、优选地有机聚硅氧烷-共-聚醚表面活性剂。

优选地，为了增加(i)液体多元醇组分与液体芳族异氰酸酯组分的反应性，可以使用催化剂。合适的催化剂包括本领域技术人员已知的任何催化剂，例如油酸、壬二酸、二丁基二月桂酸锡、辛酸锡、辛酸铋、1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)、叔胺催化剂诸如Dabco

本发明的反应混合物基本上不含水并且不含添加的有机溶剂。

所得CMP抛光垫的比重优选地是0.9至0.5。随着孔隙率增加，CMP抛光垫的体特性(bulk properties)减弱，去除速率(RR)上升；然而，在硬的且多孔的CMP抛光垫中，不预期平坦化效率(PE)和缺陷特性随着硬度或硬链段材料重量分数的增加而改善。

通过喷涂将孔隙率引入垫中，并且垫的所得拉伸模量是固有聚合物拉伸模量和孔隙率两者的函数，并且增加孔隙率起到降低体积模量的作用。在双组分喷涂制造平台上获得的典型密度是0.5g/mL至0.99g/mL，并且更典型地是0.6g/mL至0.8g/mL。

抛光垫密度根据ASTM D1622-08(2008)测量。密度与比重相同。

本发明的CMP抛光垫通过喷涂施用方法形成，该方法能够获得更高的产量和更低的成本。优选地，本发明的方法中的目标或衬底是模具，其中所生产的CMP抛光垫将具有直接结合在模具中的凹槽图案。

本发明的CMP抛光垫对于层间介电质(ILD)和无机氧化物抛光是有效的。出于本说明书的目的，去除速率是指以

本发明的化学机械抛光垫可以仅包含聚氨酯反应产物的抛光层或堆叠在子垫或子层上的抛光层。抛光垫，或者在堆叠垫的情况下，本发明的抛光垫的抛光层可用于多孔和无孔(或未填充)构型中。

优选地，用于本发明的化学机械抛光垫中的CMP抛光层具有500至3750微米(20至150密耳)、或更优选地750至3150微米(30至125密耳)、或还更优选地1000至3000微米(40至120密耳)、或最优选地1250至2500微米(50至100密耳)的平均厚度。

本发明的化学机械抛光垫任选地进一步包含至少一个与抛光层交界的附加层。优选地，化学机械抛光垫任选地进一步包含粘附至抛光层的可压缩子垫或基层。可压缩基层优选地改善抛光层与被抛光的衬底的表面的一致性。

本发明的化学机械抛光垫的CMP抛光层具有适配成抛光衬底的抛光表面。优选地，抛光表面具有选自孔眼和凹槽中的至少一种的宏观纹理。孔眼可以从抛光表面部分延伸或一直延伸穿过抛光层的厚度。

优选地，凹槽被布置在抛光表面上，使得在抛光期间当化学机械抛光垫旋转时，至少一个凹槽在被抛光的衬底的表面上扫过。

优选地，本发明的化学机械抛光垫的CMP抛光层具有适配成抛光衬底的抛光表面，其中该抛光表面具有宏观纹理，该宏观纹理包含形成于其中并选自弯曲凹槽、线型凹槽、孔眼及其组合的凹槽图案。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，诸如选自由以下组成的组的凹槽设计：同心凹槽(其可以是圆形或螺旋形)，弯曲凹槽，线型凹槽，网状凹槽(例如，布置为在垫表面上的X-Y网格)，其他规则的设计(例如，六边形、三角形)，轮胎胎面类型图案，径向、不规则的设计(例如，分形图案)，以及其组合。更优选地，凹槽设计选自由以下项组成的组：随机凹槽、同心凹槽、螺旋凹槽、网状凹槽、X-Y网格凹槽、六边形凹槽、三角形凹槽、分形凹槽、以及其组合。凹槽轮廓优选地选自具有直侧壁的矩形，或凹槽截面可以是“V”型、“U”型、锯齿形、以及其组合。

根据制造根据本发明的CMP抛光垫的方法，化学机械抛光垫可以在其抛光表面中模制有宏观纹理或凹槽图案，以促进浆料流动并从垫-晶片界面去除抛光碎屑。此类凹槽可以由模具表面的形状形成在抛光垫的抛光表面中，即，其中模具具有宏观纹理的阴形貌形式。

本发明的化学机械抛光垫可以用于抛光选自磁性衬底、光学衬底和半导体衬底中的至少一种的衬底。

优选地，本发明的抛光衬底的方法包括：提供衬底，其选自磁性衬底、光学衬底和半导体衬底中的至少一种(优选地半导体衬底，诸如半导体晶片)；提供根据本发明的化学机械抛光垫；在抛光层的抛光表面与衬底之间产生动态接触以抛光衬底的表面；和用磨料调节器调节抛光表面。

调节抛光垫包括使调节盘在抛光暂停时(“非原位”)或在CMP过程进行中(“原位”)在CMP过程的间歇中断期间与抛光表面接触。调节盘具有粗糙的调节表面，该调节表面典型地包括嵌入的金刚石点，该金刚石点在垫表面中切割微小的沟纹，研磨和划出垫材料并更新抛光纹理。典型地，调节盘在相对于抛光垫的旋转轴线固定的位置中旋转，并且在抛光垫旋转时扫过环形调节区域。

现在将在以下非限制性实例中详细描述本发明。

除非另有说明，否则所有温度均为室温(21℃-23℃)并且所有压力均为大气压(约760mm Hg或101kPa)。

尽管有以下公开的其他原料，但在实例中使用以下原料：

Ethacure

MDI预聚物：来自MDI和小分子二丙二醇(DPG)和三丙二醇(TPG)的线型异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，具有约23wt.％NCO含量和182的当量重量。将100wt.％的该MDI预聚物视作硬链段。

Niax

INT1940：脂肪酸表面活性剂(艾克塞尔塑料公司(Axel Plastics)产品Mold WizINT-1940RTM)。

PTMEG 1000：聚(THF)或聚四亚甲基二醇，经由四氢呋喃(THF)的开环聚合制得，并且作为PolyTHF

BiCAT8108：新癸酸铋催化剂(Shepherd公司产品Bicat 8108)。

BiCAT8210：辛酸铋催化剂(Shepherd公司产品Bicat 8210)。

BiNDE：新癸酸铋催化剂(西格玛-奥德里奇公司(Sigma-Aldrich)544132)。

MEG：单乙二醇(陶氏公司(Dow)产品)

PG：单丙二醇(陶氏公司(Dow)产品)

UVX200：反应性羟基苯酚苯并三唑紫外线吸收剂(美利肯公司(Milliken)产品UVX200HF)。

AOX1：苯并呋喃酮化合物，抗氧化剂(美利肯公司(Milliken)产品MilliguardAOX-1)。

Isonate 181：具有23wt％NCO和182当量重量的MDI预聚物。

根据以下方法评估CMP抛光垫特性：

硬度：在带有D探针的Rex/Hybrid硬度测试仪上测量硬度。硬度值是每个垫测量的六个1.5in×1.5in样品的平均值。

密度：四个1.5平方英寸样品用于维度密度。使用费舍尔游标卡尺(Fisher Vemiercaliper)测量精确的长度和宽度来确定样品体积，而福勒(Fowler)测微计用于测量样品厚度。使用分析天平测量重量。

抛光去除速率：在来自诺发系统公司(Novellus Systems，Inc.)的200mm毯式S15KTEN TEOS薄片晶片上进行抛光去除速率实验。使用应用材料公司(AppliedMaterials)200mm

展开的界面面积比(Sdr)：使用基于旋转盘共聚焦显微镜法的NanoFocus共聚焦显微镜测量Sdr，并根据ISO 25178标准报告。在抛光实验之后在未压缩的干燥垫表面纹理上测量Sdr。Sdr对应于展开的界面面积比(ISO 25178)，其是表征表面纹理复杂性的混合参数。它表示与投影面积相比的展开表面积，并且表示为超过100％的值。

11个本发明垫和对比垫的组成总结于以下表1中。

^定义为(二胺的摩尔数)/(二胺+小链多元醇的摩尔数)；

*定义为(二胺+羟基的摩尔数)/(异氰酸酯的摩尔数)。

抛光测试(实例12-22)的结果总结在以下表2中。与对比实例12相比，实例13展示出显著改善的去除速率。与对比实例14相比，实例15和16展示出改善的去除速率。与对比实例17相比，实例18展示出显著改善的去除速率。与对比实例19相比，实例20展示出改善的去除速率。实例18和实例21使用具有相同的在固化剂中二胺mol％和摩尔比但不同量的单乙二醇和PTMEG 1000的抛光层，并且示出相当的去除速率。实例13和实例22使用具有相同的在固化剂中二胺mol％和摩尔比但不同量的PTMEG 1000和不同小链双官能多元醇的抛光层，并且示出良好的去除速率。