[发明专利]交联度可被调节的抛光垫及其制备方法

说明书

本发明提供了一种交联度可被调节的抛光垫及其制备方法。根据一个实施方案的抛光垫包含多官能团的低分子量化合物作为构成抛光层的聚氨酯类树脂的聚合单元之一，从而在生产过程中减少了未反应的二异氰酸酯单体，从而提高了可加工性和质量，并增加交联度。因此，可以将抛光垫应用于包含CMP工艺的半导体器件的制备工艺中，以提供具有优良品质的半导体器件，例如晶圆。

技术领域

实施方案涉及一种交联度可被调节的抛光垫及其制备方法。更具体地，实施方案涉及交联度被调节以具有适用于化学机械平坦化(CMP)工艺的特性和性能的抛光垫，其制备方法以及通过使用该抛光垫制备半导体器件的方法。

背景技术

制备半导体的工艺中的化学机械平坦化(CMP)工艺，是指将半导体衬底例如晶圆固定在磁头上，并与安装在压板上的抛光垫表面接触，然后在压板和磁头相对移动的同时，通过供给浆料对晶圆进行化学处理，从而对半导体衬底上的不规则部分进行机械平坦化的步骤。

抛光垫是在这种CMP工艺中起重要作用的必要部件。一般来说，抛光垫由聚氨酯类树脂构成，其通过由包含通过二异氰酸酯和多元醇反应获得的预聚物、固化剂和发泡剂等的组合物制备而成(参见韩国公开专利公开号2016-0027075)。

此外，抛光垫在其表面上设有用于使大量浆料流动的凹槽和用于支持其细微流动的孔隙。这些孔隙可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、或通过化学反应产生气体而形成。

发明内容

技术问题

众所周知，在CMP工艺中使用的抛光垫的性能受构成抛光垫的聚氨酯树脂的组成、微孔的直径以及抛光垫的硬度、拉伸强度和伸长率等物理性质的影响。特别是，在氨基甲酸酯类预聚物的制备和固化反应形成的各种化学结构中，通过交联形成的键合单元对抛光垫的物理性质有很大影响。此外，氨基甲酸酯类预聚物中残留的未反应的单体，也对抛光垫的特性和物理性质有不同的影响。这对CMP工艺的性能有很大的影响。

具体地，存在于氨基甲酸酯类预聚物中的未反应的二异氰酸酯单体不必要地缩短了用于生产抛光垫的固化步骤中的凝胶时间，从而使工艺控制变得困难，并最终导致抛光垫的质量劣化。但是，如果降低原料中二异氰酸酯的含量以减少未反应的二异氰酸酯单体，则最终抛光垫的硬度和拉伸强度等机械性能也可能因此变差，从而损害抛光垫的性能。

作为本发明人的研究结果，已经发现在抛光垫的生产过程中，原料中含有一定量的多官能团的低分子量化合物，在提高交联度的同时，还能降低氨基甲酸酯类预聚物中未反应的二异氰酸酯单体的含量，从而提高机械性能。

因此，本实施方案的目的是提供一种抛光垫，其交联度被调整为具有适用于CMP工艺的特性和性能，其制备方法以及使用该抛光垫制备半导体器件的方法。

技术问题的解决方案

根据一个实施方案，提供了一种抛光垫，其包括包含聚氨酯类树脂的抛光层，其中，所述的聚氨酯类树脂包含二异氰酸酯、多元醇和多官能团的低分子量化合物作为聚合单元，所述的多官能团的低分子量化合物的分子量为500以下，基于所述抛光层的体积或重量，所述的抛光层在二甲基亚砜中的溶胀率为100％～250％。

根据另一个实施方案，提供了一种制备抛光垫的方法，所述的方法包括将二异氰酸酯、多元醇和多官能团的低分子量化合物进行反应以制备氨基甲酸酯类预聚物；和将所述的氨基甲酸酯类预聚物与固化剂和发泡剂混合，并将混合物固化以制备抛光层，其中所述的多官能团的低分子量化合物的分子量为500以下，基于抛光层的体积或重量，所述的抛光层在二甲基亚砜中的溶胀率为100％～250％。