具有改进的交联密度的抛光垫及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抛光垫，其交联密度被调节以增强CMP工艺的性能，例如抛光速率和垫磨削速率。另外，在根据本实施方案的抛光垫的制备方法中，可以通过控制用于固化的模具的预热温度的简单方法来实现这种交联密度。因此，可以将所述抛光垫应用于包括CMP工艺的制备半导体器件的工艺中，以提供具有优异品质的半导体器件，例如晶圆。

【技术实现步骤摘要】
具有改进的交联密度的抛光垫及其制备方法
本专利技术涉及具有改进的交联密度的抛光垫及其制备方法。更具体地，本专利技术涉及一种抛光垫，所述抛光垫的交联密度被调节以具有适用于化学机械平坦化(CMP)工艺的特性和性能，所述抛光垫的制备方法，以及使用所述抛光垫制备半导体器件的方法。
技术介绍
半导体制备工艺中的化学机械平坦化(CMP)工艺是指将半导体衬底如晶圆固定到压头并与安装在压板上的抛光垫的表面接触，然后在所述压板和压头相对移动的同时在所述晶圆上施加浆料进行化学处理，从而机械地将使所述半导体衬底上的不规则部分平坦化的步骤。抛光垫是在这种CMP工艺中起重要作用的基本部件。通常，抛光垫由聚氨酯树脂构成，所述聚氨酯树脂由包含二异氰酸酯单体与多元醇反应得到的预聚物、固化剂、发泡剂等的组合物制成。另外，抛光垫在其表面上具有用于大浆料流的凹槽和用于支撑细浆料流的孔。所述孔可通过使用具有空隙的固相发泡剂、惰性气体、液相材料、纤维等形成，或者通过化学反应产生气体来形成。同时，已知在CMP工艺中使用的抛光垫的性能受构成抛光垫的聚氨酯树脂的组成、微孔的直径以及抛光垫的物理性质(如硬度、拉伸强度和伸长率)影响。因此，已经尝试通过调节这些原料的组成和物理性质来改善抛光垫的性能，但是未能提供能够以最直接的方式控制抛光垫的抛光速率和垫磨削速率的解决方案。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供一种抛光垫，其交联密度被调节以增强CMP工艺的性能，例如抛光速率和垫磨削速率。本专利技术的另一个目的是提供一种制备所述抛光垫的方法。本专利技术的又一个目的是提供一种使用所述抛光垫制备半导体器件的方法。技术方案本专利技术提供了一种抛光垫，其包括包含多孔聚氨酯类树脂(polyurethane-basedresin)的抛光层，其中，基于所述抛光层的体积或重量，所述抛光层在二甲基甲酰胺(DMF)中的溶胀率为100％～350％。本专利技术提供了一种抛光垫的制备方法，包括：制备包含氨基甲酸酯类预聚物(urethane-basedprepolymer)的第一原料组合物、包含固化剂的第二原料组合物和包含发泡剂的第三原料组合物；将所述第一原料组合物与所述第二原料组合物和所述第三原料组合物依次或同时混合以制备原料混合物；以及将所述原料混合物注入预热至50℃或以上温度的模具中并固化，以获得抛光层，其中，基于所述抛光层的体积或重量，所述抛光层在DMF中的溶胀率为100％～350％。本专利技术提供了一种用于制备半导体器件的方法，包括使用抛光垫抛光半导体衬底的表面，其中，所述抛光垫包括包含多孔聚氨酯类树脂的抛光层，并且基于所述抛光层的体积或重量，所述抛光层在DMF中的溶胀率为100％～350％本专利技术的有益效果在根据所述实施方案的抛光垫中，交联密度被调节以增强CMP性能，例如抛光速率和垫磨削速率。另外，在根据所述实施方案的抛光垫的制备方法中，可以通过控制用于固化的模具的预热温度的简单方法来实现这种交联密度。因此，可以将所述抛光垫应用于包括CMP工艺的半导体器件制备工艺中，以提供高质量的半导体器件。附图说明图1a和1b示出了根据一个实施方案的抛光垫的制备方法中发生的交联反应。图2a、2b和2c分别是在实施例1和2以及对比例1中获得的抛光垫中的孔的扫描电子显微镜(SEM)图像。图3a、3b和3c分别示出了实施例1和2以及对比例1的抛光垫的抛光速率(或去除速率)。具体实施方式在下文中，将详细描述本专利技术。在以下实施方案的描述中，在提到各层、垫或片在另一层、垫或片“之上”或“之下”形成的情况下，不仅可指一个元件“直接”在另一元件之上或之下形成，还可指一个元件“间接”在另一元件之上或之下形成，其他一个或多个元件介于它们之间。另外，除非另有说明，否则本文所使用的组分的物理性质、尺寸等有关的所有数值范围应理解为由术语“约”修饰。抛光垫根据一个实施方案的抛光垫包括包含多孔聚氨酯类树脂的抛光层，其中，基于所述抛光层的体积或重量，所述抛光层在二甲基甲酰胺(DMF)中的溶胀率为100％～350％在根据所述实施方案的抛光垫中，其交联密度被调节以增强CMP性能，例如抛光速率和垫磨削速率。所述交联密度可以通过调节所述抛光垫的抛光层在特定溶剂中的溶胀率来实现。在DMF中的溶胀率通过调节所述抛光层在各种有机溶剂尤其是二甲基甲酰胺(DMF)中的溶胀率，可以更有效地实现聚氨酯类树脂的交联密度，这与影响抛光垫的CMP性能的性质密切相关。基于所述抛光层的体积或重量，所述抛光层在DMF中可具有100％～350％、150％～350％、200％～350％、100％～300％、100％～250％、150％～300％或200％～300％的溶胀率。具体地，基于所述抛光层的体积，所述抛光层在DMF中可具有150％～300％、200％～300％、150％～250％、200％～250％或150％～200％的溶胀率。另外，基于所述抛光层的重量，所述抛光层在DMF中可具有200％～350％、250％～350％、200％～300％、200％～250％或250％～300％的溶胀率。更具体地，基于所述抛光层的体积，所述抛光层在DMF中的溶胀率为150％～300％，基于所述抛光层的重量，所述抛光层在DMF中的溶胀率为200％～350％。在NMP中的溶胀率通过调节所述抛光层在二甲基甲酰胺(DMF)中的溶胀率以及在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中的溶胀率，可以更有效地实现聚氨酯类树脂的交联密度，这与影响抛光垫的CMP性能的性质密切相关。另外，基于所述抛光层的体积或重量，所述抛光层在NMP中可具有150％～450％、200％～450％、250％～450％、150％～400％、150％～350％、200％～400％或250％～400％的溶胀率。具体地，基于所述抛光层的体积，所述抛光层在NMP中可具有200％～350％、250％～350％、200％～300％、300％～350％或250％～300％的溶胀率。另外，基于所述抛光层的重量，所述抛光层在NMP中可具有300％～450％、350％～450％、300％～400％、350％～400％或300％～350％的溶胀率。更具体地，基于所述抛光层的体积，所述抛光层在NMP中的溶胀率为200％～350％，基于所述抛光层的重量，所述抛光层在NMP中的溶胀率为300％～450％。第一交联单元所述多孔聚氨酯类树脂在通过氨基甲酸酯类预聚合反应和固化反应产生的各种化学结构中包括通过交联产生的结合单元，从而显著影响抛光垫的物理性能。例如，所述多孔聚氨酯类树脂可以包含第一交联单元，其中两个氨基甲酸酯基通过二异氰酸酯交联。所述氨基甲酸酯基可以是在通过异氰酸酯单体和醇单体的反应得到用于制备聚氨酯类树脂的氨基甲酸酯类预聚物的过程中或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抛光垫，其包括包含多孔聚氨酯类树脂的抛光层，其中，基于所述抛光层的体积或重量，所述抛光层在二甲基甲酰胺(DMF)中的溶胀率为100％～350％。/n

【技术特征摘要】
20190521 KR 10-2019-00596321.一种抛光垫，其包括包含多孔聚氨酯类树脂的抛光层，其中，基于所述抛光层的体积或重量，所述抛光层在二甲基甲酰胺(DMF)中的溶胀率为100％～350％。


2.如权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，基于所述抛光层的体积或重量，所述抛光层在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中的溶胀率为150％～450％。


3.如权利要求1或2所述的抛光垫，其特征在于，基于所述抛光层的体积，所述抛光层在DMF中的溶胀率为150％～300％、或所述抛光层在NMP中的溶胀率为200％～350％，基于所述抛光层的重量，所述抛光层在DMF中的溶胀率为200％～350％，或所述抛光层在NMP中的溶胀率为300％～450％。


4.如权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述多孔聚氨酯类树脂包括第一交联单元，其中两个氨基甲酸酯基通过二异氰酸酯交联。


5.如权利要求4所述的抛光垫，其特征在于，所述第一交联单元包括式1所示的结构：
[式1]





6.如权利要求1所述的抛光垫，...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹钟旭，郑恩先，许惠映，徐章源，
申请(专利权)人：SKC株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR