[发明专利]去除速率和平坦化改善的化学机械抛光垫

权利要求书

1.一种具有低阻尼分量的化学机械(CMP)抛光垫，其用于抛光选自存储器和半导体衬底中的至少一种的衬底，所述抛光垫包含：适于抛光所述衬底的抛光层，所述抛光层是热固性反应混合物的聚氨酯反应产物，所述热固性反应混合物包含固化剂4,4'-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(MCDEA)或MCDEA与4,4'-亚甲基-双-邻-(2-氯苯胺)(MbOCA)的混合物，MCDEA相对于MbOCA的重量比为3:7至1:0，和聚异氰酸酯预聚物，所述预聚物具有8.6至11wt.％的未反应异氰酸酯(NCO)浓度且由以下作为反应物而形成：一种或两种芳香族二异氰酸酯或芳香族二异氰酸酯与脂环族二异氰酸酯的混合物，按所述芳香族和脂环族二异氰酸酯的总重量计，所述脂环族二异氰酸酯高达67wt.％，和聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)、聚丙二醇(PPG)的多元醇，或PTMEG与PPG的多元醇掺合物，其中所述抛光层中的所述聚氨酯反应产物根据ASTM D2240-15(2015)具有50至90的肖氏D硬度，另外其中所述抛光层中的所述聚氨酯反应产物在65℃具有70至500MPa的剪切存储模量G'，且再者，其中所述抛光层在50℃具有0.06至0.13的阻尼分量G/G'，所述阻尼分量G/G'通过剪切动态力学分析(DMA)所测量，ASTM D5279-08(2008)，其中G/G'是剪切损耗模量与剪切储能模量的比率。

2.根据权利要求1所述的化学机械(CMP)抛光垫，其中所述固化剂包含MCDEA与4,4'-亚甲基-双-邻-(2-氯苯胺)(MbOCA)的混合物，MCDEA相对于MbOCA的重量比为4:6至1:0。

3.根据权利要求1所述的化学机械(CMP)抛光垫，其中所述芳香族二异氰酸酯或其与脂环族二异氰酸酯的混合物是选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、TDI与按所述芳香族二异氰酸酯的总重量计高达20wt.％二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的混合物，或TDI与按所述芳香族和脂环族二异氰酸酯的总重量计高达67wt.％H₁₂MDI的混合物。

4.根据权利要求1所述的化学机械(CMP)抛光垫，其中所述聚异氰酸酯预聚物具有占所述聚异氰酸酯预聚物8.6至10.3wt.％的未反应异氰酸酯(NCO)浓度，且其中用于形成所述聚异氰酸酯预聚物的所述多元醇选自(i)PTMEG、(ii)PPG或(iii)PTMEG与PPG的多元醇掺合物，PTMEG相对于PPG的比率为1:0至1:4或12:1至1:1。

5.根据权利要求1所述的化学机械(CMP)抛光垫，其中所述反应混合物中的胺(NH₂)基团总摩尔数和羟基(OH)基团总摩尔数的总和相对于所述反应混合物中的未反应异氰酸酯(NCO)基团总摩尔数的化学计量比在0.90:1至1.20:1范围内。

6.根据权利要求1所述的化学机械(CMP)抛光垫，其中所述化学机械(CMP)抛光垫中的所述抛光层进一步包含选自夹杂气泡、中空核心聚合物材料、液体填充的中空核心聚合物材料和填料的微元件。

7.根据权利要求1所述的化学机械(CMP)抛光垫，其中所述抛光层中的所述聚氨酯反应产物根据ASTM D2240-15(2015)具有60至90的肖氏D硬度且在65℃具有125至500MPa的剪切存储模量(G')。

8.根据权利要求1所述的化学机械(CMP)抛光垫，其中所述抛光垫或抛光层具有0.55至1.17g/cm³的密度。

9.根据权利要求1所述的化学机械(CMP)抛光垫，其中所述抛光层包含聚氨酯反应产物，所述聚氨酯反应产物具有按所述热固性反应混合物的总重量计45至70％的硬链段。

10.一种化学机械(CMP)抛光衬底的方法，包含：提供选自三维半导体或存储器衬底中的至少一种的衬底；提供根据权利要求1所述的化学机械(CMP)抛光垫；提供研磨抛光介质；和在103至550hPa(1.5至8psi)的下压力(DF)下，使所述CMP抛光垫的所述抛光层的抛光表面、所述研磨抛光介质与所述衬底之间产生动态接触以抛光所述衬底的表面；和用研磨调理机调理所述抛光垫的所述抛光表面。