CN114591482A - 研磨垫材料、研磨垫以及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种研磨垫材料，包括：以异氰酸酯、多元醇和用于增强延展性的功能材料为原料制备的具有多种化学链长度的聚酯。还提供一种研磨垫，包括：研磨层，采用研磨垫材料制成，以异氰酸酯、多元醇和用于增强延展性的功能材料为原料制备的具有多种化学链长度的聚酯。本发明的技术方案能够提高研磨垫的寿命，使研磨垫兼具较高的材料去除效率和较长的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种研磨垫材料、研磨垫以及制备方法。
背景技术
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，为了平坦化的制造技术通常会采用化学机械平坦化。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。通常情况下，研磨垫是由聚氨酯制成的，基于聚氨酯的特性，研磨垫的硬度越高，其研磨效率就越高，而延伸率越大，其寿命就越长。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题：
由于研磨垫一般认为预聚物制造中重要的参数是NCO的指数，即NCO％，该参数是表示预聚物的化学结合程度的指数，根据NCO％，聚氨酯的硬度和延伸率会发生变化。一般制造研磨垫时，预聚物的NCO％是8.0％～9.5％的水平，此时研磨垫的硬度是45D～65D的水平，延伸率是200％～300％的水平。上述研磨垫延伸率较低，造成其使用寿命受限。
发明内容
本发明提供的研磨垫材料、研磨垫以及制备方法，能够提高研磨垫的寿命。
第一方面，提供一种研磨垫材料，包括：以异氰酸酯、多元醇和用于增强延展性的功能材料为原料制备的具有多种化学链长度的聚酯。
可选地，所述用于增强延展性的功能材料为聚环氧乙烷-环氧丙烷共聚物。
可选地，所述原料中，所述用于增强延展性的功能材料占所述研磨垫材料的原料的0.1wt％～10wt％。
可选地，所述聚酯中的预聚物的聚合程度为NCO％＝8.0％～9.5％，所述聚酯的硬度为45D～65D。
第二方面，提供一种研磨垫，包括：
研磨层，采用研磨垫材料制成，以异氰酸酯、多元醇和用于增强延展性的功能材料为原料制备的具有多种化学链长度的聚酯。
可选地，所述用于增强延展性的功能材料为聚环氧乙烷-环氧丙烷共聚物。
可选地，所述原料中，所述用于增强延展性的功能材料占所述研磨垫材料的原料的0.1wt％～10wt％。
第三方面，提供一种研磨垫制备方法，包括：
将多元醇、异氰酸酯以及用于增强延展性的功能材料进行反应，以形成聚氨酯的预聚物；
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，以形成研磨垫材料；
将所述研磨垫材料加工成型，以形成研磨层。
可选地，所述用于增强延展性的功能材料为聚环氧乙烷-环氧丙烷共聚物。
可选地，所述用于增强延展性的功能材料占所述研磨垫材料的原料的 0.1wt％～10wt％。
本发明提供的技术方案中，向研磨垫的材料中加入用于增强延展性的功能性材料，不改变原有的材料制备工艺的前提下，增强材料的延展性，从而，使材料仍然保持原有的NCO指数，也就保持的原有的硬度，原有的硬度能够为研磨垫提供较高的去除效率，而用于增量延展性的功能性材料，则能够使材料具备较长的寿命。因此，本发明提供的技术方案能够使材料兼具较高的硬度和较长的寿命。
具体实施方式
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。
示出了如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如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。
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”。
本发明实施例提供一种研磨垫材料，包括：以异氰酸酯、多元醇和用于增强延展性的功能材料为原料制备的具有多种化学链长度的聚酯。在本实施例中，在研磨垫形成材料的预聚物中加入具有增强延展性功能的多元醇材料，在不改变原有的材料制备工艺的前提下，增强材料的延展性，从而，使材料仍然保持原有的NCO指数，也就保持的原有的硬度，原有的硬度能够为研磨垫提供较高的去除效率，而用于增量延展性的功能性材料，则能够使材料具备较长的寿命。因此，本发明提供的技术方案能够使材料兼具较高的硬度和较长的寿命。
作为一种可选的实施方式，所述用于增强延展性的功能材料为聚环氧乙烷- 环氧丙烷共聚物。该共聚物具有稳定的性质，能够确保在反应过程中仍然保持原有的性质，无需针对该共聚物的加入对工艺过程进行大幅度改动。同时，由于该共聚物的制备过程较为便捷，其价格也比较便宜，能够降低研磨垫的制备成本。
作为一种可选的实施方式，所述原料中，所述用于增强延展性的功能材料占所述研磨垫材料的原料的0.1wt％～10wt％。当然，用于增强延展性的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。
作为可选的实施方式，所述聚酯中的预聚物的聚合程度为 NCO％＝8.0％～9.5％，所述聚酯的硬度为45D～65D。上述的聚合程度和硬度与现有的聚氨酯材料的聚合程度相似，采用上述的聚合程度和硬度，能够使制备过程与现有的制备过程保持高度的一致，减少了由于功能性材料的加入导致的工艺参数变化，降低了工艺改造的成本。同时，上述的硬度是保持高效率研磨的关键。
本发明实施例还提供一种研磨垫，包括：研磨层，采用研磨垫材料制成，以异氰酸酯、多元醇和用于增强延展性的功能材料为原料制备的具有多种化学链长度的聚酯。通常情况下，研磨垫会采用由下向上依次层叠的支撑层、基材层和研磨层的层叠结构，支撑层用来为研磨垫提供支撑，以及用于将研磨垫安装在指定的设备上。基材层为研磨垫提供一定的厚度以及刚度，能够避免研磨垫在研磨过程中发生褶皱。而研磨层，则用于对待移除材料进行研磨，是研磨垫最主要的一层。再研磨过程中研磨层上会不断滴入抛光液，研磨垫和抛光液一同对待移除表面材料的晶圆进行研磨，从而使晶圆表面平坦化。在本实施例中，在研磨垫材料中加入增强延展性的功能材料，不改变原有的材料制备工艺的前提下，增强材料的延展性，从而，使材料仍然保持原有的NCO指数，也就保持的原有的硬度，原有的硬度能够为研磨垫提供较高的去除效率，而用于增量延展性的功能性材料，则能够使材料具备较长的寿命。因此，本发明提供的技术方案能够使材料兼具较高的硬度和较长的寿命。
作为一种可选的实施方式，所述用于增强延展性的功能材料为聚环氧乙烷- 环氧丙烷共聚物。该共聚物具有稳定的性质，能够确保在反应过程中仍然保持原有的性质，无需针对该共聚物的加入对工艺过程进行大幅度改动。同时，由于该共聚物的制备过程较为便捷，其价格也比较便宜，能够降低研磨垫的制备成本。
作为一种可选的实施方式，所述原料中，所述用于增强延展性的功能材料占所述研磨垫材料的原料的0.1wt％～10wt％。当然，用于增强延展性的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。
本发明实施例还提供一种研磨垫制备方法，包括：将多元醇、异氰酸酯以及用于增强延展性的功能材料进行反应，以形成聚氨酯的预聚物；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，以形成研磨垫材料；将所述研磨垫材料加工成型，以形成研磨层。在本实施例中，在研磨垫材料中加入增强延展性的功能材料，不改变原有的材料制备工艺的前提下，增强材料的延展性，从而，使材料仍然保持原有的NCO指数，也就保持的原有的硬度，原有的硬度能够为研磨垫提供较高的去除效率，而用于增量延展性的功能性材料，则能够使材料具备较长的寿命。因此，本发明提供的技术方案能够使材料兼具较高的硬度和较长的寿命。
作为一种可选的实施方式，所述用于增强延展性的功能材料为聚环氧乙烷- 环氧丙烷共聚物。该共聚物具有稳定的性质，能够确保在反应过程中仍然保持原有的性质，无需针对该共聚物的加入对工艺过程进行大幅度改动。同时，由于该共聚物的制备过程较为便捷，其价格也比较便宜，能够降低研磨垫的制备成本。
作为一种可选的实施方式，所述原料中，所述用于增强延展性的功能材料占所述研磨垫材料的原料的0.1wt％～10wt％。当然，用于增强延展性的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。
上述实施例提供的技术方案中，向研磨垫的材料中加入用于增强延展性的功能性材料，不改变原有的材料制备工艺的前提下，增强材料的延展性，从而，使材料仍然保持原有的NCO指数，也就保持的原有的硬度，原有的硬度能够为研磨垫提供较高的去除效率，而用于增量延展性的功能性材料，则能够使材料具备较长的寿命。因此，本发明提供的技术方案能够使材料兼具较高的硬度和较长的寿命。
在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种研磨垫材料，其特征在于，包括：
以异氰酸酯、多元醇和用于增强延展性的功能材料为原料制备的具有多种化学链长度的聚酯。
2.如权利要求1所述研磨垫材料，其特征在于，所述用于增强延展性的功能材料为聚环氧乙烷-环氧丙烷共聚物。
3.如权利要求1所述研磨垫材料，其特征在于，所述原料中，所述用于增强延展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1所述研磨垫材料，其特征在于，所述聚酯中的预聚物的聚合程度为NCO％＝8.0％～9.5％，所述聚酯的硬度为45D～65D。
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，以异氰酸酯、多元醇和用于增强延展性的功能材料为原料制备的具有多种化学链长度的聚酯。
6.如权利要求5所述研磨垫，其特征在于，所述用于增强延展性的功能材料为聚环氧乙烷-环氧丙烷共聚物。
7.如权利要求5所述研磨垫材料，其特征在于，所述原料中，所述用于增强延展性的功能材料占所述研磨垫材料的原料的0.1wt％～10wt％。
8.一种研磨垫制备方法，其特征在于，包括：
将多元醇、异氰酸酯以及用于增强延展性的功能材料进行反应，以形成聚氨酯的预聚物；
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，以形成研磨垫材料；
将所述研磨垫材料加工成型，以形成研磨层。
9.如权利要求8所述的研磨垫制备方法，其特征在于，所述用于增强延展性的功能材料为聚环氧乙烷-环氧丙烷共聚物。
10.如权利要求8所述的研磨垫制备方法，其特征在于，所述用于增强延展性的功能材料占所述研磨垫材料的原料的0.1wt％～10wt％。
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