抛光层、抛光垫及制备方法技术

抛光层以及具有该抛光层的抛光垫、抛光层的制备方法，涉及化学机械平面化处理的抛光技术领域，包括以下步骤：制备A组分的双官能或多官能异氰酸酯的预聚体、B组分的中空微球体与C组分固化剂的多元混合物；浇注成型，将上述多元混合物浇注至模腔并流平凝胶化；加热固化，将承装有凝胶化的三元混合物的模具进行加热固化得到浇注体；降温至预定温度T时进行保温切片，切片时刀具相对于浇注体的水平切割速率V应满足：8cm/s≤V≤20cm/s。

Polishing layer, polishing pad and preparation method

【技术实现步骤摘要】
抛光层、抛光垫及制备方法
本专利技术涉及化学机械平面化处理的抛光
，具体是一种化学机械抛光垫用的抛光层、抛光垫及制备方法。
技术介绍
在集成电路和其他电子设备制造中，需要将沉积在半导体晶片或(晶圆，Wafer)表面的多层导电材料、半导体材料和介电材料去除。化学机械平面抛光或化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing，CMP)是目前用于工件表面抛光最常用的技术。CMP是将化学侵蚀和机械去除结合的技术，也是对半导体晶片之类平面化(平坦化，Planarization)最常用的技术。目前，常规的CMP过程中，将抛光用的抛光垫安装在设备的支架组件上，同时设置抛光过程中与抛光垫接触的位置。晶片在抛光过程中被施加了可控压力，压向抛光垫，通过外驱力使抛光垫相对于晶片转动。转动过程中有持续性滴入的抛光液，从而通过抛光垫表面的机械作用以及抛光液的化学作用，对晶片表面进行平坦化。美国专利US5578362号揭示了一种已知技术的抛光垫，该抛光垫包含有许多分散的微球体的聚合物基质。微球体通常混入一种液体聚合物基质，然后与另外的固化原料混合，最后移入模具中固化，然后将模制的物件切割成抛光垫。可惜的是，用这种切割方法生产的抛光垫可能存在平面翘曲，导致整体抛光垫平整度降低的问题，若翘曲程度较大，会导致抛光表面均匀性差的问题。作为平面抛光的产品，随着抛光垫子的翘曲程度增大，会增加后端加工难度，甚至会影响成品抛光性能，而无疑切割后的切割片的翘曲会使得抛光垫不平整的的情况更加恶化。首先，随着抛光层翘曲程度增大，后段制程中，垫子表面图案化的精度会减小。图案化精度极大程度上决定了抛光过程中研磨液分布的均匀性，若抛光液在垫子表面分布不均，会增大抛光过程中晶元表面去除率的差异。其次，抛光垫与晶元之间的贴合程度会随着抛光层翘曲程度的增加而降低，不平的抛光表面会导致研磨过程中，晶元不同区域去除程度不一致，因而降低晶元表面的平坦化度。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述切割后的抛光垫表层会出现翘曲而影响后续抛光质量的问题而进行的，目的在于提供一种抛光层、具有该抛光层的抛光垫、抛光层或抛光垫进行晶圆平坦化上的应用及抛光层的制备方法。方案一本方案提供一种抛光层，一种抛光层，其作为抛光垫的抛光接触层，其特征在于，其为聚氨酯发泡体的切割片，切割片在室温条件下的邵氏硬度为55D-80D，密度为0.6～1.15g/cm3，厚度为0.7-2.5mm，切割片的翘曲程度为0cm-1.5cm。切割片的翘曲程度，即翘曲量最大的五个点与放置水平面的高度差的绝对值的平均值。本方案提供的抛光层，还可以具有这样的特征：其中，切割片冷却后翘曲程度为1.1cm-1.4cm，且模压后翘曲程度为0cm-1.0cm，切割片在室温条件下的邵氏硬度为55D-65D。本方案提供的抛光层，还可以具有这样的特征：其中，聚氨酯发泡体包含：A组分：异氰酸酯封端的预聚体；B组分：中空微球体；以及C组分：能与异氰酸酯封端的预聚体反应的固化剂，含有固化醇、固化胺或固化醇胺。本方案提供的抛光层，还可以具有这样的特征：其中，聚氨酯发泡体含有聚氨基甲酸酯、聚醚脲、聚异氰酸脲酯、聚脲、聚氨酯脲中的任意一种或其至少两种的共聚物或混合物。方案二本方案提供使用上述方案一的抛光层的应用，即提供一种抛光垫的结构，其特征在于，包括自上而下依次设置的：抛光层，其用于和待抛光物进行接触抛光；粘胶层；缓冲层；以及背胶层，用于粘结固定，其中，抛光层为上述方案一中的抛光层。显然，本方案中，抛光层的厚度根据使用场合以及客户的要求进行定制，粘胶层是用于粘合抛光层和缓冲层的，而背胶层为类似于双面胶的结构，一面与缓冲层粘结，另一面外露，在剥离保护层(纸)后，露出粘结面与抛光设备的固定面粘结固定。方案三本方案提供上述方案一的抛光层或上述方案二的抛光垫的应用，其特征在于，其用于对半导体基板、光学基板和磁性基板进行化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing)。半导体基板即硅单晶圆片、碳化硅晶圆片等未来的Ge锗、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)等晶圆片。光学基板主要是各种玻璃或是水晶、石英、玛瑙等光学器件的板。方案四本方案提供上述方案一的抛光层或上述方案二的抛光垫的应用，其特征在于，其用于对晶圆(Wafer)进行平坦化(Planarization)。晶圆(Wafer)一般是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能的集成电路产品。晶圆的原始材料是硅，而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由电弧炉提炼，盐酸氯化，并经蒸馏后，制成了高纯度的多晶硅，其纯度高达99.999999999％。而在本专利技术中，晶圆(Wafer)还扩展至除硅单晶圆片以外的碳化硅晶圆片和未来的Ge锗、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)。方案五本方案提供一种上述方案一中的抛光层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将聚氨酯浇注体降温至预定温度T时进行保温切片得到切割片，切割片的密度为0.6～1.15g/cm3，厚度为0.7-2.5mm，切割片的翘曲程度为0cm-1.5cm；且浇注体切片时温度T应满足：H≤T≤100；其中，H表示浇注体室温条件下的邵氏硬度，单位为D，取值范围为55D-80D，T表示切片时浇注体的温度，单位为℃。进一步的，浇注体切片时温度T应满足:L≤30，H+10≤T≤H+20≤100；30<L≤40时，H+8≤T≤H+15≤100；其中，L表示浇注体的直径，单位为英寸。本方案提供的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，浇注体的制备过程包括：制备A组分的预聚体、B组分的中空微球体与C组分的固化剂的多元混合物；浇注成型，将多元混合物浇注至模腔并流平凝胶化；加热固化，将承装有凝胶化的三元混合物的模具进行加热固化得到聚氨酯浇注体。本方案提供的制备方法，还可以具有这样的特征：切片时刀具相对于浇注体的水平切割速率V应满足：8cm/s≤V≤20cm/s。本方案提供的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，聚氨酯浇注体由C组分的固化剂与A组分的异氰酸酯封端的预聚体及B组分的中空微球体混合得到，固化剂含有能固化异氰酸酯封端的预聚体的固化胺、固化醇或固化醇胺，固化胺选自乙烯基三胺、3,3’-二氯-4,4’二氨基二苯甲烷(MOCA)、3,5-二氨基对氯苯甲酸异丁酯、二乙基甲苯二胺、3,5-二甲硫基二胺、4,4’-亚甲基-二-(2,6-二乙基苯胺)(MDEA)、4,4’-亚甲基-二-(2,3-二氯苯胺)(MDCA)中的任意一种或至少两种的混合物，固化醇选自1,4-丁二醇、乙二醇、丙二醇、1,4-环己二醇、氢醌双(β-羟乙基)醚(HQEE)、氢化双酚A、三羟基甲基丙烷(TMP)、甘油中的任意一种或至少两种的混合物，固化醇胺选自乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、N，N-双(2-羟丙基)苯胺中的任意一种或至少两种的混合物。本方案提供的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，加热固化的具体升温过程为烘箱加热，在30min内从室温升温至100℃，在100℃保持16h，然后在2h内降温至预定温度T；使用红外加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抛光层，其作为抛光垫的抛光接触层，其特征在于，其为聚氨酯发泡体的切割片，所述切割片在室温条件下的邵氏硬度为50D‑80D，密度为0.6～1.15g/cm3，厚度为0.7‑2.5mm，所述切割片的翘曲程度为0cm‑1.5cm。

【技术特征摘要】
1.一种抛光层，其作为抛光垫的抛光接触层，其特征在于，其为聚氨酯发泡体的切割片，所述切割片在室温条件下的邵氏硬度为50D-80D，密度为0.6～1.15g/cm3，厚度为0.7-2.5mm，所述切割片的翘曲程度为0cm-1.5cm。2.根据权利要求1所述的抛光层，其特征在于：其中，所述切割片冷却后翘曲程度为1.1cm-1.4cm，且模压后翘曲程度为0cm-1.0cm，所述切割片在室温条件下的邵氏硬度为55D-65D。3.根据权利要求1所述的抛光层，其特征在于：其中，所述聚氨酯发泡体包含：A组分：异氰酸酯封端的预聚体；B组分：中空微球体；以及C组分：能与异氰酸酯封端的预聚体反应的固化剂，含有固化醇、固化胺或固化醇胺；且所述聚氨酯发泡体含有聚氨基甲酸酯、聚醚脲、聚异氰酸脲酯、聚脲、聚氨酯脲中的任意一种或其至少两种的共聚物或混合物。4.一种抛光垫，其特征在于，包括自上而下依次设置的：抛光层，其用于和待抛光物进行接触抛光；粘胶层；缓冲层；以及背胶层，用于粘结固定，其中，所述抛光层为权利要求1-3中任意一项所述的抛光层。5.一种权利要求1-3中任意一项所述的抛光层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚氨酯浇注体降温至预定温度T时进行保温切片得到切割片，所述切割片的密度为0.6～1.15g/cm3，厚度为0.7-2.5mm，所述切割片的翘曲程度为0cm-1.5cm；且所述浇注体切片时温度T应满足：H≤T≤100；其中，H表示浇注体室温条件下的邵氏硬度，单位为D，取值范围为50D-80D，T表示切片时浇注体的温度，单位为℃。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述浇注体切片时温度T应满足:L≤30时，H+10≤T≤H+20≤100；30<L≤40时，H+8≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翔，刘敏，童已仁，吴晓茜，朱顺全，
申请(专利权)人：湖北鼎汇微电子材料有限公司，湖北鼎龙控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42