[發(fā)明專利]聚氨酯拋光墊

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410448504.X
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104416454B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉逢薊;M·迪格魯特;J·穆奈恩;D·B·詹姆斯;M·J·庫爾普
• 申請（專利權(quán)）人: 羅門哈斯電子材料CMP控股股份有限公司;陶氏環(huán)球技術(shù)有限公司
• 主分類號: B24B37/24
• 分類號: B24B37/24;C08G18/76;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/10
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司31100
• 代理人: 陸蔚

背景

本發(fā)明涉及用于拋光和平面化基材的拋光墊，特別涉及產(chǎn)生低缺陷率的平面化拋光墊。

聚氨酯拋光墊是用于各種精確要求的拋光應(yīng)用的主要拋光墊類型。這些聚氨酯拋光墊能有效地用于拋光硅晶片、圖案化的晶片、平板顯示器和磁盤存儲器。具體地，聚氨酯拋光墊為用于制造集成電路的大多數(shù)拋光操作提供了機(jī)械整體性和耐化學(xué)性。例如，聚氨酯拋光墊具有用以抵抗撕裂的高強(qiáng)度；避免在拋光過程中發(fā)生磨損問題的耐磨性；耐受強(qiáng)酸和強(qiáng)苛性拋光液侵蝕的穩(wěn)定性。

半導(dǎo)體生產(chǎn)通常涉及一些化學(xué)機(jī)械平面化(CMP)工藝。在各CMP工藝中，通過拋光墊與拋光液(例如包含磨料的拋光漿液或者不含磨料的活性液體)的組合，以平面化或保持平坦度，以便接納下一層的方式除去多余的材料。這些層以形成集成電路的方式組合成堆疊。由于人們需要具有更高的運(yùn)行速度、更低的漏電流和降低功率消耗的器件，所以這些半導(dǎo)體器件的制造一直在變得越來越復(fù)雜。對于器件的結(jié)構(gòu)，這意味著要求更精細(xì)的特征幾何結(jié)構(gòu)，以及更高的金屬化層次。這些越來越嚴(yán)格的器件設(shè)計(jì)要求促使人們采用與具有較低的介電常數(shù)的新介電材料聯(lián)用的銅金屬化工藝。減少的物理性質(zhì)，頻繁地與低k和超低k材料結(jié)合以及器件增加的復(fù)雜性使得人們對CMP消耗品(例如拋光墊和拋光液)的需求更大。

具體地，與常規(guī)介電材料相比，低k和超低k介電材料往往具有較低的機(jī)械強(qiáng)度和較差的粘合性，表現(xiàn)出更難的平面化。另外，隨著集成電路特征尺寸的減小，由CMP產(chǎn)生的缺陷，例如劃痕，變成了更大的問題。另外，集成電路減小的膜厚度要求在改進(jìn)缺陷度的同時為晶片基材提供可接受的形貌；這些形貌方面的要求需要基材具有更加嚴(yán)格的平面度、凹陷和腐蝕規(guī)格。

已證實(shí)將聚氨酯澆鑄成餅狀體并將該餅狀體切割成幾塊薄的拋光墊是對于制備具有一致的可重現(xiàn)的拋光性質(zhì)的拋光墊的有效方法。M.J.Kulp在美國專利第7,414,080號中公開了用基于低-無甲苯二異氰酸酯拋光墊以改善產(chǎn)品的均勻性。不幸的是，由這些配方制備的聚氨酯拋光墊缺少最高要求的低缺陷拋光應(yīng)用所必需的平面化和銅凹陷性質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一方面提供一種適用于平面化半導(dǎo)體基材、光學(xué)基材和磁性基材中至少一種基材的拋光墊，所述拋光墊含有澆鑄的聚氨酯聚合物材料，所述聚氨酯聚合物材料通過聚丙二醇和形成異氰酸酯封端的反應(yīng)產(chǎn)物的甲苯二異氰酸酯的預(yù)聚物反應(yīng)來制備，所述甲苯二異氰酸酯具有少于5重量％脂族異氰酸酯且所述異氰酸酯封端的反應(yīng)產(chǎn)物具有5.55-5.85重量％未反應(yīng)的NCO，所述異氰酸酯封端的反應(yīng)產(chǎn)物由4,4'-亞甲基-雙(3-氯-2,6-二乙基苯胺)固化劑固化，該固化的聚合物以無孔狀態(tài)測量得到：用扭力固定裝置(torsion?fixture)從20℃至100℃測得的正切Δ為0.04-0.10(ASTM?5279)，室溫下的楊氏模量為140-240MPa(ASTM-D412)，室溫下的肖氏D硬度為44-56(ASTM-D2240)。

本發(fā)明的另一方面提供一種適用于平面化半導(dǎo)體基材、光學(xué)基材和磁性基材中至少一種基材的拋光墊，所述拋光墊含有澆鑄的聚氨酯聚合物材料，所述聚氨酯聚合物材料通過聚丙二醇和形成異氰酸酯封端的反應(yīng)產(chǎn)物的甲苯二異氰酸酯的預(yù)聚物反應(yīng)來制備，所述甲苯二異氰酸酯具有少于5重量％脂族異氰酸酯且所述異氰酸酯封端的反應(yīng)產(chǎn)物具有5.55-5.85重量％未反應(yīng)的NCO，所述異氰酸酯封端的反應(yīng)產(chǎn)物由4,4'-亞甲基-雙(3-氯-2,6-二乙基苯胺)固化劑固化，該固化的聚合物以無孔狀態(tài)測量得到：用扭力固定裝置從20℃至100℃測得的正切Δ為0.04-0.10(ASTM?5279)，室溫下的楊氏模量為180-240MPa(ASTM-D412)，室溫下的肖氏D硬度為46-54(ASTM-D2240)。

附圖說明

圖1表示楊氏模量與由不同固化劑固化的拋光墊材料硬度的曲線圖。

圖2是由不同固化劑制備的拋光墊聚合物在0-100℃下的正切Δ的比較。

發(fā)明詳述