研磨垫材料、研磨垫以及制备方法技术

本发明专利技术提供一种研磨垫材料，包括：以异氰酸酯、多元醇为原料制备的具有多种化学链长度的聚酯，其中所述多元醇至少部分为以具有电特性的功能材料为原料制备的多元醇。还提供一种研磨垫，包括：研磨层，采用研磨垫材料制成，所述研磨垫材料以异氰酸酯、多元醇为原料制备的具有多种化学链长度的聚酯，其中所述多元醇至少部分为以具有电特性的功能材料为原料制备的多元醇。本发明专利技术提供的技术方案能够使研磨垫具有任意电特性，从而能够适应多种材料膜层的研磨。研磨。

【技术实现步骤摘要】
研磨垫材料、研磨垫以及制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种研磨垫材料、研磨垫以及制备方法。

技术介绍

[0002]随着半导体器件集成程度的增加，平坦化工作变得非常重要，平坦化制造技术中最为常用的是化学机械平坦化。化学机械平坦化方法是将晶圆在研磨垫上与抛光液一起进行机械、化学研磨的技术。现有的研磨垫通常采用聚氨酯制成，聚氨酯因其固有的特性，同时具有疏水性和亲水性。这是由于聚氨酯在制备过程中，由具有亲水性特性的羧基(COO
‑
)和疏水性特征的甲基(CH2
‑
，CH3
‑
) 形成化学性链式结构；即预聚物。预聚物添加部分硬化剂制成聚氨酯，即研磨垫的材料。
[0003]在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下技术问题：
[0004]研磨垫的原材料中均不具备电特性，现有的半导体器件制造过程中需要去除的膜层多样化，具有电特性的研磨垫将加速化学机械平坦化过程中的相关化学反应，提高对多膜层的平坦化效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供的研磨垫材料、研磨垫以及制备方法，能够使研磨垫具有任意电特性，从而能够适应多种材料膜层的研磨。
[0006]第一方面，提供一种研磨垫材料，包括：
[0007]以异氰酸酯、多元醇为原料制备的具有多种化学链长度的聚酯，其中所述多元醇至少部分为以具有电特性的功能材料为原料制备的多元醇。
[0008]可选地，所述多元醇至少部分为以亲水性功能材料为原料制备的多元醇。
[0009]可选地，所述原料中，所述亲水性的功能材料占所述研磨垫材料的原料的 0.1wt％～10wt％。
[0010]可选地，所述具有电特性的功能材料包括内部分散有碳黑、碳纤维或球形氧化铝中的一种或几种的混合物的亲水性聚乙烯。
[0011]第二方面，提供一种研磨垫，包括：
[0012]研磨层，采用研磨垫材料制成，所述研磨垫材料以异氰酸酯、多元醇为原料制备的具有多种化学链长度的聚酯，其中所述多元醇至少部分为以具有电特性的功能材料为原料制备的多元醇。
[0013]可选地，所述具有电特性的功能材料包括内部分散有碳黑、碳纤维或球形氧化铝中的一种或几种的混合物的亲水性聚乙烯。
[0014]第三方面，提供一种研磨垫制备方法，包括：
[0015]在制备多元醇的过程中，加入具有电特性的功能材料，以制备具有电特性的多元醇；
[0016]将具有电特性的多元醇与异氰酸酯进行反应，以形成聚氨酯的预聚物；
[0017]向所述预聚物中加入硬化剂，以使所述预聚物的化学链连接，形成具有电特性的研磨垫材料；
[0018]将所述研磨垫材料加工成型，以形成具有电特性的研磨层。
[0019]可选地，制备多元醇的过程包括：
[0020]将具有电特性的功能材料加入到聚乙烯中，以形成具有电特性的聚乙烯材料；
[0021]采用具有电特性的聚乙烯材料作为原料，制备多元醇。
[0022]可选地，制备多元醇的过程包括：所述聚乙烯至少部分为亲水性的聚乙烯。
[0023]可选地，所述亲水性的聚乙烯占研磨垫的原材料的0.1wt％～10wt％。
[0024]本专利技术提供的技术方案中，向研磨垫的材料中加入具有电特性的功能材料，从而，使研磨垫的表面能够具有任意电性，在研磨过程中，可以依据其研磨的膜层特性改变研磨垫表面的电性，从而，能够适应任何一种膜层的研磨和去除。在投入具有电特性的功能材料后，该功能材料在与不同的抛光液接触时，会吸附抛光液中的离子或者形成水合物，从而使研磨垫的表面具有电性。
具体实施方式
[0025]以下，将描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
[0026]示出了根据本公开实施例的各种结构。这些并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0027]在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层 /元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/ 元件可以位于该另一层/元件“下”。
[0028]本专利技术实施例提供一种研磨垫材料，包括：
[0029]以异氰酸酯、多元醇为原料制备的具有多种化学链长度的聚酯，其中所述多元醇至少部分为以具有电特性的功能材料为原料制备的多元醇。在现有技术中制备研磨垫的预聚物为具有亲水性特性的羧基(COO
‑
)和具有疏水性特征的甲基(CH2‑
，CH3‑
)形成化学性链式结构，预聚物在添加硬化剂后形成聚氨酯。采用聚氨酯研磨垫进行研磨时，与待平坦化材料表面接触的膜质为聚氨酯。由于在上述的研磨垫表面不具有电特性，会导致研磨完成后研磨垫表面的电极性难以改变，从而，难以适应多种材料的膜层的研磨。而本实施例中，在研磨垫材料中加入电特性的功能材料，从而使研磨垫的表面电极性较为容易的发生变化，从而，能够适应多种材料的膜层的研磨。在投入具有电特性的功能材料后，该功能材料在与不同抛光液接触时，会吸附抛光液中的离子或者形成水合物，从而使研磨垫的表面具有电性。
[0030]作为一种可选的实施方式，所述多元醇至少部分为以亲水性功能材料为原料制备的多元醇。本实施方式中制备的研磨垫材料，具有良好的亲水性，在制备成研磨垫后，能够防止疏水性材料在研磨过程中吸附有机物，避免有机物在疏水性材料表面团聚成颗粒，从而大幅度降低了疏水性材料表面的颗粒缺陷。采用亲水性的聚酯组合物制备成研磨垫后，还有利于在研磨过程中对于抛光液的保持，提高研磨的效果。同时，由于本实施例的亲水性聚酯组合物制备的研磨垫能够减少疏水性材料表面有机物的吸附，可以简化后续的清洗过程。
[0031]作为一种可选的实施方式，所述原料中，所述亲水性的功能材料占所述研磨垫材料的原料的0.1wt％～10wt％。例如，亲水性功能材料的含量可以选择为 0.1％、1％、5％、8％或10％。当然，亲水性功能材料的含量也可以选择其他的含量，具体选择可以依据反应原料、目标聚合物以及反应条件等进行选择。
[0032]作为可选的实施方式，所述具有电特性的功能材料包括内部分散有碳黑、碳纤维或球形氧化铝中的一种或几种的混合物的亲水性聚乙烯。在选取电特性的功能材料时，应当考虑该材料不会在研磨过程中对被研磨的材料形成污染，因此，可以选用碳黑、碳纤维或球形氧化铝中的一种、两种的混合物或者三种的混合物。另外，采用上述固体状态的功能材料，在反应过程中不会与其他的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种研磨垫材料，其特征在于，包括：以异氰酸酯、多元醇为原料制备的具有多种化学链长度的聚酯，其中所述多元醇至少部分为以具有电特性的功能材料为原料制备的多元醇。2.如权利要求1所述研磨垫材料，其特征在于，所述多元醇至少部分为以亲水性功能材料为原料制备的多元醇。3.如权利要求2所述研磨垫材料，其特征在于，所述原料中，所述亲水性的功能材料占所述研磨垫材料的原料的0.1wt％～10wt％。4.如权利要求2所述研磨垫材料，其特征在于，所述具有电特性的功能材料包括内部分散有碳黑、碳纤维或球形氧化铝中的一种或几种的混合物的亲水性聚乙烯。5.一种研磨垫，其特征在于，包括：研磨层，采用研磨垫材料制成，所述研磨垫材料以异氰酸酯、多元醇为原料制备的具有多种化学链长度的聚酯，其中所述多元醇至少部分为以具有电特性的功能材料为原料制备的多元醇。6.如权利要求5所述研磨垫，其特征在于，所述具有电特性的功能材料包括内部分散...

【专利技术属性】
技术研发人员：李善雄，杨涛，张月，刘青，
申请(专利权)人：真芯北京半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：