[发明专利]研磨垫用组合物、研磨垫及其制备方法

说明书

在本实施方案的组合物中，可以通过控制氨基甲酸酯类预聚物中未反应的二异氰酸酯单体的含量来控制其物理性质，例如胶凝时间。因此，通过固化本实施方案的组合物得到的研磨垫的微孔特性、研磨速率和垫切割速率是可控的，使得利用所述研磨垫有效地制造高质量半导体器件成为可能。

技术领域

实施方案涉及一种用于化学机械平坦化(CMP)工艺的多孔聚氨酯研磨垫的组合物、多孔聚氨酯研磨垫及其制备方法。

背景技术

制备半导体工艺中的化学机械平坦化(CMP)工艺是指将半导体衬底如晶片固定到压头上并与安装在压板上的研磨垫的表面接触，然后在所述压板和压头相对移动的同时在所述晶片上施加浆料进行化学处理，从而机械地将所述半导体衬底上的不规则部分平坦化。

研磨垫是在这种CMP工艺中起重要作用的基本部件。通常，研磨垫由聚氨酯树脂组成，其包含通过使二异氰酸酯单体与多元醇反应获得的预聚物、固化剂和发泡剂等。

另外，研磨垫在其表面上设有用于使浆料大量流动的凹槽和用于支撑其细微流动的孔。所述孔可以通过使用具有空隙的固相发泡剂、惰性气体、液相材料、纤维等形成，或者通过化学反应产生气体而形成(参见韩国专利公开号2016-0027075)。

发明内容

技术问题

用于制备研磨垫的氨基甲酸酯类预聚物的物理性质随单体而变化，这对化学机械平坦化(CMP)工艺的性能产生了巨大影响。因此，在控制研磨垫的性能中，控制氨基甲酸酯类预聚物的组成和物理性质非常重要。

本发明人进行研究的结果表明胶凝时间尤其会随着氨基甲酸酯类预聚物中存在的未反应的二异氰酸酯单体的含量而改变，然后改变研磨垫的伸长率和孔径，进而影响CMP性能，例如研磨速率。

因此，本实施方案旨在提供一种通过调节氨基甲酸酯类预聚物中未反应的二异氰酸酯单体的含量来控制其物理性能的组合物、由其制备研磨垫的方法、由所述组合物制备的研磨垫、以及使用所述研磨垫制备半导体的方法。

技术方案

根据一实施方案，提供了一种组合物，其包含氨基甲酸酯类预聚物、固化剂和发泡剂，其中，所述氨基甲酸酯类预聚物包含至少一种二异氰酸酯单体和至少一种多元醇的预聚合反应产物，所述至少一种二异氰酸酯单体包含至少一种芳香族二异氰酸酯单体，所述氨基甲酸酯类预聚物包含基于所述氨基甲酸酯类预聚物的重量的5wt.％～13wt.％的未反应的二异氰酸酯单体。

根据另一实施方案，提供了一种制备研磨垫的方法，其包含：制备包含氨基甲酸酯类预聚物的第一原料组合物，包含固化剂的第二原料组合物和包含发泡剂的第三原料组合物；依次或同时将所述第一原料组合物与所述第二原料组合物和所述第三原料组合物混合制备原料混合物；和将所述原料混合物注入模具中并固化；其中，所述氨基甲酸酯类预聚物包含至少一种二异氰酸酯单体和至少一种多元醇的预聚合反应产物，所述至少一种二异氰酸酯单体包含至少一种芳香族二异氰酸酯单体，所述氨基甲酸酯类预聚物包含基于所述氨基甲酸酯类预聚物的重量的5wt.％～13wt.％的未反应的二异氰酸酯单体。

根据又一实施方案，提供了一种研磨垫，其包含聚氨酯树脂以及多个分散在所述聚氨酯树脂中的微孔，其中，所述聚氨酯树脂衍生自氨基甲酸酯类预聚物，所述氨基甲酸酯类预聚物包含至少一种二异氰酸酯单体和至少一种多元醇的预聚合反应产物，所述至少一种二异氰酸酯单体包含至少一种芳香族二异氰酸酯单体，所述氨基甲酸酯类预聚物包含基于所述氨基甲酸酯类预聚物的重量的5wt.％～13wt.％的未反应的二异氰酸酯单体。

根据又一实施方案，提供了一种制备半导体器件的方法，其包含使用根据所述实施方案的研磨垫研磨半导体衬底的表面。

本发明的有益效果

在本实施方案的组合物中，可以通过控制氨基甲酸酯类预聚物中未反应的二异氰酸酯单体的含量来控制其物理性质，例如胶凝时间。