本发明专利技术提供一种用于抛光三维半导体或存储器衬底的化学机械(CMP)抛光垫，所述抛光垫包含热固性反应混合物的聚氨酯反应产物的抛光层，所述热固性反应混合物具有固化剂4，4′‑亚甲基双(3‑氯‑2，6‑二乙基苯胺)(MCDEA)或MCDEA与4，4′‑亚甲基‑双‑邻‑(2‑氯苯胺)(MbOCA)的混合物，和聚异氰酸酯预聚物，所述预聚物由以下形成且具有8.6至11wt.％的未反应异氰酸酯(NCO)浓度：一种或两种芳香族二异氰酸酯，如甲苯二异氰酸酯(TDI)，或芳香族二异氰酸酯与脂环族二异氰酸酯的混合物，和聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)、聚丙二醇(PPG)的多元醇，或PTMEG与PPG的多元醇掺合物。所述抛光层中的所述聚氨酯根据ASTM D2240‑15(2015)具有50至90的肖氏D硬度、在65℃具有70至500MPa的剪切存储模量(G′)，且在50℃具有0.06至0.13的阻尼分量(G″/G′，通过剪切动态力学分析(DMA)所测量，ASTM D5279‑08(2008))。
【技术实现步骤摘要】
去除速率和平坦化改善的化学机械抛光垫本专利技术涉及化学机械抛光垫和其使用方法。更具体地说，本专利技术涉及一种具有低阻尼分量的化学机械抛光垫，所述抛光垫包含热固性反应混合物的聚氨酯反应产物的抛光层或顶部抛光表面，所述热固性反应混合物包含固化剂4，4′-亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)(MCDEA)或MCDEA与4，4′-亚甲基-双-邻-(2-氯苯胺)(MbOCA)的混合物和聚异氰酸酯预聚物，所述聚异氰酸酯预聚物由以下形成：聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)、聚丙二醇(PPG)的多元醇或PTMEG与PPG的多元醇掺合物和芳香族二异氰酸酯或芳香族二异氰酸酯与脂环族二异氰酸酯的组合并且具有8.6至11wt.％的未反应异氰酸酯(NCO)含量；和使用所述垫抛光三维半导体或存储器衬底(如非易失性闪存(例如3DNAND)衬底)的方法。生产任何半导体或存储装置时，可能需要若干种化学机械抛光(CMP抛光)工艺。在每种CMP工艺中，抛光垫与抛光溶液(如含研磨剂的抛光浆料或不含研磨剂的反应性液体)的组合以使衬底平坦化或维持衬底平坦度的方式去除过量材料。半导体中的多个层以形成集成电路的方式堆叠组合。此类半导体装置的制造由于需要装置具有较高的操作速度、较低的泄漏电流以及降低的功率消耗而不断变得更复杂。三维存储器架构(例如3D-NAND)和维度上堆叠的存储器单元或阵列的出现已需要对具有宽横向尺寸的衬底进行CMP抛光。此类衬底在需要平坦化的特征之间、在横向尺寸上需要例如1-50mm的特征或裸片尺度平坦化。具体地说，具有1至5mm宽度的至少一个低区域的3DNAND存储器衬底已经产生了对于CMP抛光来说新的几何形状。此类几何结构将包括显著较厚的氧化物膜(＞1μm)和较宽的横向特征(1-10mm)，其需要特征尺度平坦化。厚氧化物膜对去除速率要求非常高；并且大的特征需要一类新的CMP抛光垫材料，其能够平坦化比此前CMP衬底大几个数量级的横向长度。Yeh等人的美国专利公开第2015/0059254A1号公开了聚氨酯抛光垫，其包含由聚丙二醇和甲苯二异氰酸酯得到的聚氨酯预聚物和作为固化剂的4，4′-亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)(MCDEA)的聚氨酯反应产物。所得CMP抛光垫能够改善含金属衬底的抛光，但不能提供有效抛光三维半导体或存储器衬底所需的去除速率，所述衬底具有至少1μm厚的氧化物膜和1至5mm宽度的至少一个低区域。本专利技术人已寻求解决的问题是提供一种有效的化学机械抛光(CMP抛光)垫，其为抛光三维半导体或存储器衬底(如非易失性闪存(3DNAND)衬底)提供所需的去除速率和宽尺度平坦化。专利技术说明1.根据本专利技术，提供具有低阻尼分量的化学机械(CMP)抛光垫，其用于抛光选自三维存储器和半导体衬底中的至少一种的衬底，所述抛光垫包含适于抛光所述衬底的抛光层，所述抛光层是热固性反应混合物的聚氨酯反应产物，所述热固性反应混合物包含：固化剂4，4′-亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)(MCDEA)或MCDEA与4，4′-亚甲基-双-邻-(2-氯苯胺)(MbOCA)的混合物，MCDEA与MbOCA的重量比是3∶7至1∶0或优选4∶6至1∶0，和具有8.6至11wt.％或优选8.6至10.3wt.％的未反应异氰酸酯(NCO)浓度的聚异氰酸酯预聚物，所述聚异氰酸酯预聚物由以下作为反应物形成：一种或两种芳香族二异氰酸酯，如选自以下之一：二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)；甲苯二异氰酸酯(TDI)；萘二异氰酸酯(NDI)；对苯二异氰酸酯(PPDI)；或邻甲苯胺二异氰酸酯(TODI)；经修饰的二苯基甲烷二异氰酸酯，如经碳化二亚胺修饰的二苯基甲烷二异氰酸酯、经脲基甲酸酯修饰的二苯基甲烷二异氰酸酯、经缩二脲修饰的二苯基甲烷二异氰酸酯；或得自二异氰酸酯的芳香族异氰尿酸酯，如MDI(优选甲苯二异氰酸酯(TDI)，或TDI与按芳香族二异氰酸酯的总重量计多达20wt.％MDI的混合物；或一种或两种芳香族二异氰酸酯，优选TDI或TDI和按芳香族二异氰酸酯总重量计多达20wt.％MDI与按芳香族和任何脂环族二异氰酸酯的总重量计多达67wt.％或优选64.5wt.％或更少的脂环族二异氰酸酯(如4，4′-亚甲基双(环己基异氰酸酯)(H12-MDI))的混合物)的异氰尿酸酯；和聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)、聚丙二醇(PPG)的多元醇，或PTMEG与PPG的多元醇掺合物；其中所述抛光层中的所述聚氨酯反应产物根据ASTMD2240-15(2015)具有50到90或优选60至90或70至80的肖氏D硬度(2秒)，且另外其中所述抛光层中的所述聚氨酯反应产物在65℃具有70至500MPa或优选125至500MPa或优选高达260MPa的剪切存储模量(G′)。2.根据上述第1项的本专利技术化学机械抛光垫，其中所述反应混合物中的胺(NH2)基团的总摩尔数与羟基(OH)基团的总摩尔数的总和相对于所述反应混合物中的未反应异氰酸酯(NCO)基团的总摩尔数的化学计量比在0.85∶1至1.20∶1或优选1.00∶1至1.10∶1范围内。3.根据上述第1项或第2项中任一项的本专利技术化学机械抛光垫，其中用于形成聚异氰酸酯预聚物的多元醇选自(i)PTMEG，(ii)PPG或(iii)PTMEG与PPG的多元醇掺合物，PTMEG与PPG的比率为1∶0至1∶4，或例如12∶1至1∶1。4.根据上述第1项、第2项或第3项中任一项的本专利技术化学机械抛光垫，其中所述多元醇或多元醇掺合物中的PTMEG的重量平均分子量(GPC)在800至1600或优选1100至1500范围内。5.根据上述第1项、第2项、第3项或第4项中任一项的本专利技术化学机械抛光垫，其中所述CMP抛光垫中的所述抛光层进一步包含选自以下的微元件：夹杂气泡；中空核心聚合物材料，如聚合物微球体；液体填充的中空核心聚合物材料，如流体填充的聚合物微球体，和填料，如氮化硼，优选膨胀流体填充的聚合物微球体。6.根据上述第5项的本专利技术化学机械抛光垫，其中所述微元件的量按所述反应混合物的总重量计，在0.4至2.5wt.％或更优选0.75至2.0wt.％的一种或多种微元件范围内。7.根据上述第5项或第6项中任一项的本专利技术化学机械抛光垫，其中所述抛光垫或抛光层具有0.55至1.17g/cm3或优选0.70至1.08g/cm3的密度。8.根据上述第5项、第6项或第7项中任一项的本专利技术化学机械抛光垫，其中所述抛光垫或抛光层具有0.01至53％或优选8至40％的孔隙率。9.根据上述第1项、第2项、第3项、第4项、第5项、第6项、第7项或第8项中任一项的本专利技术化学机械抛光垫，其中所述抛光层包含聚氨酯反应产物，所述聚氨酯反应产物具有按所述热固性反应混合物的总重量计45至70％或优选50至70％的硬链段。10.根据上述第1项、第2项、第3项、第4项、第5项、第6项、第7项、第8项或第9项中任一项的本专利技术化学机械抛光垫，其中所述抛光层在50℃具有0.06至0.13或优选0.068至0.118的阻尼分量(通过剪切动态力学分析(DMA)所测量的G″/G′，ASTMD5279-08(2008))。11.在另一个方面中，本专利技术提供抛光衬底的方法，包含：提供衬底，所述衬底选自磁性衬底、光学衬底和半导本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有低阻尼分量的化学机械(CMP)抛光垫，其用于抛光选自存储器和半导体衬底中的至少一种的衬底，所述抛光垫包含：适于抛光所述衬底的抛光层，所述抛光层是热固性反应混合物的聚氨酯反应产物，所述热固性反应混合物包含固化剂4，4′‑亚甲基双(3‑氯‑2，6‑二乙基苯胺)(MCDEA)或MCDEA与4，4′‑亚甲基‑双‑邻‑(2‑氯苯胺)(MbOCA)的混合物，MCDEA相对于MbOCA的重量比为3∶7至1∶0，和聚异氰酸酯预聚物，所述预聚物具有8.6至11wt.％的未反应异氰酸酯(NCO)浓度且由以下作为反应物而形成：一种或两种芳香族二异氰酸酯或芳香族二异氰酸酯与脂环族二异氰酸酯的混合物，按所述芳香族和脂环族二异氰酸酯的总重量计，所述脂环族二异氰酸酯高达67wt.％，和聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)、聚丙二醇(PPG)的多元醇，或PTMEG与PPG的多元醇掺合物，其中所述抛光层中的所述聚氨酯反应产物根据ASTM D2240‑15(2015)具有50至90的肖氏D硬度，另外其中所述抛光层中的所述聚氨酯反应产物在65℃具有70至500MPa的剪切存储模量(G′)，且再者，其中所述抛光层在50℃具有0.06至0.13的阻尼分量(G″/G′，通过剪切动态力学分析(DMA)所测量，ASTM D5279‑08(2008))。...
【技术特征摘要】
2017.06.06 US 15/615254;2018.03.19 US 15/9246061.一种具有低阻尼分量的化学机械(CMP)抛光垫，其用于抛光选自存储器和半导体衬底中的至少一种的衬底，所述抛光垫包含：适于抛光所述衬底的抛光层，所述抛光层是热固性反应混合物的聚氨酯反应产物，所述热固性反应混合物包含固化剂4，4′-亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)(MCDEA)或MCDEA与4，4′-亚甲基-双-邻-(2-氯苯胺)(MbOCA)的混合物，MCDEA相对于MbOCA的重量比为3∶7至1∶0，和聚异氰酸酯预聚物，所述预聚物具有8.6至11wt.％的未反应异氰酸酯(NCO)浓度且由以下作为反应物而形成：一种或两种芳香族二异氰酸酯或芳香族二异氰酸酯与脂环族二异氰酸酯的混合物，按所述芳香族和脂环族二异氰酸酯的总重量计，所述脂环族二异氰酸酯高达67wt.％，和聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)、聚丙二醇(PPG)的多元醇，或PTMEG与PPG的多元醇掺合物，其中所述抛光层中的所述聚氨酯反应产物根据ASTMD2240-15(2015)具有50至90的肖氏D硬度，另外其中所述抛光层中的所述聚氨酯反应产物在65℃具有70至500MPa的剪切存储模量(G′)，且再者，其中所述抛光层在50℃具有0.06至0.13的阻尼分量(G″/G′，通过剪切动态力学分析(DMA)所测量，ASTMD5279-08(2008))。2.根据权利要求1所述的CMP抛光垫，其中所述固化剂包含MCDEA与4，4′-亚甲基-双-邻-(2-氯苯胺)(MbOCA)的混合物，MCDEA相对于MbOCA的重量比为4∶6至1∶0。3.根据权利要求1所述的CMP抛光垫，其中所述芳香族二异氰酸酯或其与脂环族二异氰酸酯的混合物是选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、TDI与按所述芳香族二异氰酸酯的总重量计高达20wt.％...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·G·韦斯，邱南荣，G·C·雅各布，钱百年，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，罗门哈斯电子材料CMP控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。