[发明专利]用于化学机械抛光垫的配制品及用其制成的CMP垫

说明书

公开了由包含以下项的反应混合物的聚氨酯反应产物制成的CMP抛光垫或层：(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，和(ii)液体多元醇组分，其包含a)一种或多种聚合物多元醇，b)基于该液体多元醇组分的总重量，12至40wt.％的具有2至9个碳原子的一种或多种小链双官能多元醇、液体芳族二胺的固化剂混合物，其中该液体多元醇、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该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。该抛光层能够在通过表面调节盘处理时形成如通过由ISO 25178标准定义的参数Sdr测量的0至0.4的总纹理深度。

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/cm³的密度。然而，所得抛光垫不能在抛光中提供可接受的去除速率。

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