[发明专利]一种用于化学机械研磨的研磨垫及其制备方法

说明书

本发明涉及半导体技术领域，具体来说是一种用于化学机械研磨的研磨垫及其制备方法，由如下重量份数的原料制成：聚亚安酯预聚物树脂50‑90份；多元醇30‑70份；二异氰酸酯20‑50份；填料1‑15份；固化剂5‑30份。本发明对聚氨酯进行了改性，将聚亚安酯与聚氨酯预聚体形成复合材料，通过聚亚安酯预聚物树脂的共混实现提升聚氨酯性能的目的，延长使用寿命并延缓抛光的“釉化”，増加耐磨性能；同时对研磨垫进行设计，克服被研磨面的表面不均匀和平坦性不充分问题，从而制得能够保证更均衡切除速率的改性抛光垫。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体来说是一种用于化学机械研磨的研磨垫及其制备方法。

背景技术

化学机械抛光技术是通过将磨粒的机械研磨与氧化剂的化学作用有机结合，用化学腐蚀和机械力对加工过程中的硅晶圆或其它衬底材料进行平滑处理，完成对抛光件表面化学反应物的去除，获得光洁表面来实现超精密无损伤表面加工，满足电路在0.35μm下的平整要求，主要用于超精密表面(如硅晶片、微型集成电路、存储器等)的加工。

抛光垫的使用方法为：将硅片固定在抛光头的最下面，将抛光垫放置在研磨盘上，抛光时，旋转的拋光头以一定的压力压在旋转的抛光垫上，由亚微米或纳米磨粒和化学溶液组成的研磨液在硅片表面和抛光垫之间流动，然后研磨液在抛光垫的传输和离心力的作用下，均匀分布其上，在硅片和抛光垫之间形成一层研磨液液体薄膜。此时研磨液中的化学成分与硅片表面材料产生化学反应，将不溶的物质转化为易溶物质，或者将硬度高的物质进行软化，然后通过磨粒的微机械摩擦作用将这些化学反应物从硅片表面去除，溶入流动的液体中带走，即在化学去膜和机械去膜的交替过程中实现平坦化的目的。

抛光垫是化学机械抛光系统的重要组成部分，抛光垫的材料性能和结构直接影响着抛光垫的性能，主要体现在抛光垫材料、转速、磨粒含量、密度及厚度，这些参数均影响着化学机械抛光过程及加工效果。

半导体抛光垫是集成电路和超大规模集成电路中对基体材料硅晶片的抛光原件，现阶段主要基材为聚氨酯弹性体；公知的是，使用低硬度的聚氨酯能够有效地降低拋光过程中产生的划痕等缺陷，有利于形成更好甚至无缺陷的表面，可改善晶片内非均匀性，但是与之相对应的则会降低去除速率；反之高硬度的聚氨酯虽然能够有效提高去除速率，对平整性有较好的作用，但同时抛光过程中的划痕数量也会增加。

为了得到良好的芯片非均匀性和芯片内非均匀性，现有技术常组合使用软硬垫，采用“上硬下软”的上下2层复合结构抛光垫，满足刚性及弹性的双重要求，虽然现有技术的聚氨酯“上硬下软”复合结构实现了更少的划痕数量和更好的平坦性，但是抛光垫在抛光过程中表面会逐渐变平，出现“釉化”现象，使材料去除率随时间迅速下降，出现使用寿命低、去除不均衡的技术缺陷，因此如何在划痕与去除速率之间达到一个理想的平衡，此时对聚氨酯进行改性和修饰极为重要，是拋光垫研发中需要关注的重要话题。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供了一种用于化学机械研磨的研磨垫及其制备方法，本发明对聚氨酯进行了改性，将聚亚安酯与聚氨酯预聚体形成复合材料，通过聚亚安酯预聚物树脂的共混实现提升聚氨酯性能的目的，延长使用寿命并延缓抛光的“釉化”，増加耐磨性能；同时对研磨垫进行设计，克服被研磨面的表面不均匀和平坦性不充分问题，从而制得能够保证更均衡切除速率的改性抛光垫。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于化学机械研磨的研磨垫，由如下重量份数的原料制成：聚亚安酯预聚物树脂50-90份；多元醇30-70份；二异氰酸酯20-50份；填料1-15份；固化剂5-30份。

优选的，所述聚亚安酯预聚物树脂由如下重量份数的原料制成：多亚甲基多苯基多异氰酸酯17-30份；二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯13-26份；异氰酸聚亚甲基聚亚苯基酯与α-氢-ω-羟基聚32-42份。