CN114762953A - 抛光垫、抛光垫的制备方法及半导体器件的制造方法 - Google Patents

抛光垫、抛光垫的制备方法及半导体器件的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114762953A
CN114762953A CN202111596533.7A CN202111596533A CN114762953A CN 114762953 A CN114762953 A CN 114762953A CN 202111596533 A CN202111596533 A CN 202111596533A CN 114762953 A CN114762953 A CN 114762953A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polishing
polishing pad
polishing layer
layer
preparing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111596533.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114762953B (zh
Inventor
尹钟旭
许惠暎
郑恩先
安宰仁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SK Enpulse Co Ltd
Original Assignee
SKC Solmics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SKC Solmics Co Ltd filed Critical SKC Solmics Co Ltd
Publication of CN114762953A publication Critical patent/CN114762953A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114762953B publication Critical patent/CN114762953B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/24—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the composition or properties of the pad materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/10—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/22—Lapping pads for working plane surfaces characterised by a multi-layered structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/26—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/34—Accessories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/3415—Heating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/3442—Mixing, kneading or conveying the foamable material
    • B29C44/3446—Feeding the blowing agent
    • B29C44/3457—Feeding the blowing agent in solid form to the plastic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/3461—Making or treating expandable particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/36—Feeding the material to be shaped
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/36—Feeding the material to be shaped
    • B29C44/38—Feeding the material to be shaped into a closed space, i.e. to make articles of definite length
    • B29C44/44—Feeding the material to be shaped into a closed space, i.e. to make articles of definite length in solid form
    • B29C44/445—Feeding the material to be shaped into a closed space, i.e. to make articles of definite length in solid form in the form of expandable granules, particles or beads
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
    • C08G18/12—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step using two or more compounds having active hydrogen in the first polymerisation step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/14—Manufacture of cellular products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/16—Catalysts
    • C08G18/18—Catalysts containing secondary or tertiary amines or salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/32—Polyhydroxy compounds; Polyamines; Hydroxyamines
    • C08G18/3203—Polyhydroxy compounds
    • C08G18/3206—Polyhydroxy compounds aliphatic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/38—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen
    • C08G18/3802—Low-molecular-weight compounds having heteroatoms other than oxygen having halogens
    • C08G18/3814—Polyamines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48—Polyethers
    • C08G18/4854—Polyethers containing oxyalkylene groups having four carbon atoms in the alkylene group
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65—Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • C08G18/66—Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
    • C08G18/6666—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52
    • C08G18/667—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38
    • C08G18/6674—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3203
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/721—Two or more polyisocyanates not provided for in one single group C08G18/73 - C08G18/80
    • C08G18/724—Combination of aromatic polyisocyanates with (cyclo)aliphatic polyisocyanates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/75—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic cycloaliphatic
    • C08G18/758—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic cycloaliphatic containing two or more cycloaliphatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7614—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring
    • C08G18/7621—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring being toluene diisocyanate including isomer mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/22—After-treatment of expandable particles; Forming foamed products
    • C08J9/228—Forming foamed products
    • C08J9/236—Forming foamed products using binding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/32—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof from compositions containing microballoons, e.g. syntactic foams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2075/00—Use of PU, i.e. polyureas or polyurethanes or derivatives thereof, as moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/04—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous
    • B29K2105/045—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous with open cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2101/00—Manufacture of cellular products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00—Foam properties
    • C08G2110/0041—Foam properties having specified density
    • C08G2110/0066—≥ 150kg/m3
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/02—Foams characterised by the foaming process characterised by mechanical pre- or post-treatments
    • C08J2201/022—Foams characterised by the foaming process characterised by mechanical pre- or post-treatments premixing or pre-blending a part of the components of a foamable composition, e.g. premixing the polyol with the blowing agent, surfactant and catalyst and only adding the isocyanate at the time of foaming
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/22—Expandable microspheres, e.g. Expancel®
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2205/00—Foams characterised by their properties
    • C08J2205/04—Foams characterised by their properties characterised by the foam pores
    • C08J2205/044—Micropores, i.e. average diameter being between 0,1 micrometer and 0,1 millimeter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04—Polyurethanes
    • C08J2375/08—Polyurethanes from polyethers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

本发明涉及一种抛光垫、抛光垫的制备方法及半导体器件的制造方法，所述抛光垫在抛光层内形成多个均匀的气孔，调节抛光层的抛光面的表面粗糙度特性，因此能够提高进行抛光工艺时与半导体基板直接接触的面积，防止半导体基板的表面出现缺陷。另外，本发明可以提供一种应用所述抛光垫的半导体器件的制造方法。

Description

抛光垫、抛光垫的制备方法及半导体器件的制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization，CMP)工艺的抛光垫、所述抛光垫的制备方法以及利用所述抛光垫的半导体器件的制造方法。
背景技术
在半导体制备工艺中，化学机械平坦化(CMP)工艺如下：在将晶片(wafer)附着在头部并使其和形成在压盘(platen)上的抛光垫的表面接触的状态下，供给浆料，使晶片表面进行化学反应，同时通过使压盘和头部相对运动来机械平坦化晶片表面的凹凸部分。
“碟形凹陷(dishing)”是指在CMP抛光中，金属层在CMP抛光后应当与衬底晶片的下层保持平行或者共面，但是在如氧化物空腔或者槽的低区域中引起金属凹陷(metalrecess)的现象。
近年来，随着半导体晶片和装置因微细的特征部和更多的金属化层而变得越来越复杂，碟形凹陷问题变得更加突出。在这种趋势下，对于在抛光工艺中用于维持平坦性并限制抛光缺陷的消耗品要求更加提升的性能。
这种晶片和装置的缺陷可能会在导线中产生电绝缘或者短路从而导致半导体装置不能工作。为了减少诸如微划痕或者颤动(chatter)擦痕的抛光缺陷，可以通过使用软抛光垫来减少抛光缺陷。
另外，对于软金属层的CMP抛光可以通过使用较软的CMP抛光垫来减少抛光缺陷。
然而，尽管使用软垫进行CMP抛光能够在被抛光的基板中改善缺陷，但由于软垫柔软的特性，这种软垫可能会增加金属化的半导体晶片表面的碟形凹陷。
因此，需要开发一种如下抛光垫：能够减少由于对半导体晶片或者装置基板中的金属表面进行CMP抛光工艺而可能在基板表面上出现的碟形凹陷，能够最小化可能在晶片中出现的抛光缺陷，并且能够呈现与工艺对应的抛光性能。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种抛光垫、抛光垫的制备方法以及利用抛光垫的半导体器件的制造方法。
本发明的另一目的在于提供一种抛光垫，其中，形成在抛光垫中的抛光层的气孔大小均匀从而调整抛光层的抛光面的表面粗糙度特性，因此提高进行抛光工艺时，与半导体基板直接接触的面积，并且降低抛光面的Spk减少率，因此能够防止半导体基板的表面出现缺陷。
本发明的另一目的在于提供一种抛光垫的制备方法，其中，当制备抛光层时，由于抛光组合物包含未膨胀的(Unexpanded)固体发泡剂和催化剂，因此进行固化工艺时，所述固体发泡剂膨胀，从而在抛光层内形成直径大小小且均匀的多个气孔。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述抛光垫的半导体器件的制造方法。
用于解决问题的手段
为了达成所述目的，本发明一实施例的抛光垫，包括抛光层，针对所述抛光层的抛光面，根据下式1的Spk减少率为5％至25％：
[式1]
Figure BDA0003431400100000021
在所述式1中，Spk为关于表面粗糙度的三维参数，是指用图表表示关于总表面粗糙度的高度后的凸峰的平均高度，
初始Spk为抛光工艺前的抛光面的Spk，
抛光后Spk为将沉积有氧化硅的直径为300mm的硅晶片附着于平板，然后在抛光荷重为4.0psi，抛光垫的旋转速度为150rpm，以250ml/min的速度投入煅烧二氧化铈浆料的条件下，进行60秒的抛光工艺后的抛光面的Spk。
本发明的另一实施例的抛光垫的制备方法，包括：步骤ⅰ，制备预聚物组合物，步骤ⅱ，制备包含所述预聚物组合物、发泡剂、固化剂以及催化剂的抛光层制备用组合物，以及步骤ⅲ，通过固化所述抛光层制备用组合物来制备抛光层；针对所述抛光层的抛光面，根据下式1的Spk减少率为5％至25％：
[式1]
Figure BDA0003431400100000031
在所述式1中，Spk为关于表面粗糙度的三维参数，是指用图表表示关于总表面粗糙度的高度后的凸峰的平均高度，
初始Spk为抛光工艺前的抛光面的Spk，
抛光后Spk为将沉积有氧化硅的直径为300mm的硅晶片附着于平板，然后在抛光荷重为4.0psi，抛光垫的旋转速度为150rpm，以250ml/min的速度投入煅烧二氧化铈浆料的条件下，进行60秒的抛光工艺后的抛光面的Spk。
本发明的另一实施例的半导体器件的制造方法，包括：步骤1，提供包括抛光层的抛光垫，以及步骤2，在所述抛光层的抛光面和半导体基板的被抛光面接触的状态下，在使所述抛光层与所述半导体基板相对旋转的同时抛光所述半导体基板；针对所述抛光层的抛光面，根据下式1的Spk减少率为5％至25％：
[式1]
Figure BDA0003431400100000041
在所述式1中，Spk为关于表面粗糙度的三维参数，是指用图表表示关于总表面粗糙度的高度后的凸峰的平均高度，
初始Spk为抛光工艺前的抛光面的Spk，
抛光后Spk为将沉积有氧化硅的直径为300mm的硅晶片附着于平板，然后在抛光荷重为4.0psi，抛光垫的旋转速度为150rpm，以250ml/min的速度投入煅烧二氧化铈浆料的条件下，进行60秒的抛光工艺后的抛光面的Spk。
发明效果
在本发明的所述抛光垫中，当制备抛光层时，由于抛光组合物包含未膨胀的固体发泡剂，因此在进行固化工艺时，所述固体发泡剂膨胀，从而在抛光层中形成直径大小小且均匀的多个气孔，并且抛光层的抛光面的表面粗糙度特性被调整，因此提高进行抛光工艺时与半导体基板直接接触的面积，降低抛光面的Spk减少率，从而能够防止半导体基板的表面出现缺陷。
另外，本发明可以提供一种应用所述抛光垫的半导体器件的制造方法。
附图说明
图1涉及一种Spk，所述Spk是本发明一实施例的三维表面粗糙度参数。
图2是有关本发明一实施例的体积累计直径的图表。
图3A和图3B是示出本发明一实施例的抛光面与半导体基板之间的接触峰的数量的图。
图4是本发明一实施例的抛光层的制备中包含的固体发泡剂的概念图。
图5是制备本发明一实施例的抛光层时，与固体发泡剂的发泡有关的概念图。
图6是本发明一实施例的半导体器件制造工艺的概略性的工艺图。
图7是有关本发明一实施例的抛光层的气孔的扫描电镜(SEM)测量结果。
图8是有关本发明一实施例的抛光层的气孔的SEM测量结果。
图9是有关本发明一实施例的抛光层的气孔的SEM测量结果。
图10是有关本发明一实施例的抛光层的气孔的SEM测量结果。
图11是本发明一实施例的抛光面的抛光工艺后的SEM测量结果。
图12是本发明一实施例的抛光面的抛光工艺后的SEM测量结果。
图13是本发明一实施例的抛光面的抛光工艺后的SEM测量结果。
图14是本发明一实施例的抛光面的抛光工艺后的SEM测量结果。
图15是本发明一实施例的抛光面的抛光工艺后的SEM测量结果。
图16是本发明一实施例的抛光面的抛光工艺后的SEM测量结果。
图17是本发明一实施例的抛光面的抛光工艺后的SEM测量结果。
图18是本发明一实施例的抛光面的抛光工艺后的SEM测量结果。
[符号说明]
10：未膨胀的粒子
11：未膨胀的粒子的外皮
12：膨胀诱发成分
20：膨胀的粒子
30：固化工艺
40：抛光层中的气孔
110：抛光垫
120：平板
130：半导体基板
140：喷嘴
150：抛光浆料
160：抛光头
170：修整器。
具体实施方式
下面，对本发明的实施例进行详细说明，以使本发明所属技术领域的普通技术人员能够容易实施。然而，本发明可以以各种形式实现，并不限于这里所说明的实施例。
应理解，本发明中用到的表示如成分、分子量等特性、反应条件等量的数在所有事例中均由术语“约”修饰。
除非在本发明中另有说明，所有百分比、份数、比率等均按重量计。
在本发明中，除非另有说明，否则“包括”是指进一步包括其他的构成要素而不是排除其他的构成要素。
在本发明中“多个”是指超过一个。
在本发明中，“Spk”为表面粗糙度的三维参数，是指图表表示如图1所示的总表面粗糙度的高度后的突出的峰的平均高度。
在本发明中，针对“10％体积累计直径”、“50％体积累计直径”以及“90％体积累计直径”，10％体积累计直径、50％体积累计直径以及90％体积累计直径是表示各个体积粒径的累计频数分布的10％、50％、90％的粒径(直径)。更详细而言，如图2所示，Y轴指体积(％)，X轴指直径(μm)，有关所述气孔的直径的所述气孔体积的累计频数分布是随着所述气孔的直径增加，到达对应的直径的各个气孔的体积之和除以所有气孔的体积之和而得的。即所述10％体积累计直径是指，从直径最小的气孔到直径逐渐增大的各个气孔的体积累计叠加，当累积叠加的体积为10％时与此对应的直径，即这时的最大直径。另外，所述50％体积累计直径是指，从直径最小的气孔到直径逐渐增大的各个气孔的体积累计叠加，当累积叠加的体积为50％时与此对应的直径，即这时的最大直径。另外，所述90％体积累计直径是指从直径最小的气孔到直径逐渐增大的各个气孔的体积累计叠加，当累积叠加的体积为90％时与此对应的直径，即这时的最大直径。
本发明一实施例的抛光垫，包括抛光层，针对所述抛光层的抛光面，根据下式1的Spk减少率可以为5％至25％，5％至20％，6％至15％，6％至12％：
[式1]
Figure BDA0003431400100000071
在所述式1中，Spk为关于表面粗糙度的三维参数，是指用图表表示关于总表面粗糙度的高度后的凸峰的平均高度，
初始Spk为抛光工艺前的抛光面的Spk，
抛光后Spk为将沉积有氧化硅的直径为300mm的硅晶片附着于平板，然后在抛光荷重为4.0psi，抛光垫的旋转速度为150rpm，以250ml/min的速度投入煅烧二氧化铈浆料的条件下，进行60秒的抛光工艺后的抛光面的Spk。
所述Spk减少率是指形成在抛光层的抛光面的凹凸不因抛光工艺塌陷而是维持原型的能力。具体而言，如图3A和图3B所示，在形成在抛光面的凹凸中，尤其是突出来的部分是指抛光工艺中与半导体基板直接接触的部分，图3A表示形成的峰的数量相对少的抛光面，图3B表示，如本发明所示，在多个峰中与半导体基板直接接触的数量多。
在图3A和图3B中，可以确认在测量中心粗糙度截面曲线中凸峰(peak)的平均高度时，显示相同的数值，Spk是通过测量凸峰(peak)的平均面积获得的从而显示有差异。
图3A和图3B示出了在抛光工艺中，与半导体基板直接接触的抛光面的峰的数量的差异，这种差异导致抛光工艺前后Spk减少率的差异。
即图3A的接触数量少于图3B，抛光面的凹凸通过抛光工艺减少，从而Spk减少率大，相反，图3B的抛光面的凹凸的一部分通过抛光工艺减少，由于接触的数量多因此Spk减少率低。
所述Spk减少率的差异可以表示抛光工艺中抛光面和半导体基板之间的应力缓和效果，通过所述效果可以防止抛光工艺后半导体基板的缺陷的发生。
如上所述，可以通过控制包括于抛光层的微细气孔的大小来降低本发明的抛光层的Spk减少率。即抛光层的特征在于形成有多个气孔，可以通过控制所述气孔的直径，使所述气孔的直径变小，控制抛光面的表面粗糙度，从而使Spk减少率变小来防止抛光工艺中缺陷的发生。
在现有的制备抛光垫内的抛光层时，通过物理方法或者化学方法来形成了大小和排列不规则的气孔。根据现有的抛光层的制备方法，具有各种形状和大小的气孔以不规则分散的形式排列在聚合物材料的抛光层的表面和内部。
在抛光层形成气孔或者孔的现有方法中，物理方法是在抛光层的形成物质中混合微小的物质。在这种情况下，应使有孔的微小物质在抛光层的制备初期与聚合物充分混合。
然而，在物理方法中，难以使微小物质在初期与聚合物充分均匀地混合，微小物质的大小也不同。
通常，通过物理方法形成的气孔的平均直径在100微米左右，各个气孔的直径从数十微米到数百微米。这是由于气孔制造技术的局限性而出现的现象。另外，在制备抛光垫时，由于重力的原因，每个位置的分布不同，因此不易制备性能均匀的抛光层。
在通过所述物理方法制备的抛光层中形成的气孔的大小或者分布不一致，从而存在超精密度抛光半导体基板时的效率随与抛光层接触的部位或者时间而不同的问题。
作为另一种方法，可以通过化学方法来在CMP抛光垫形成气孔，可以利用当水或者容易变成气态的液体被同时放入聚合物溶液后被低温加热时液体变成气体的同时产生气孔的现象。
然而，这样利用气体来在内部形成气孔的方法也存在难以保持恒定的气孔大小的问题。
抛光垫作为用于抛光半导体基板的表面的消耗品，是必不可少的重要部件。抛光工艺进行的过程中浆料存在于抛光垫和半导体基板的表面之间，半导体基板的表面被化学机械抛光，使用的浆料被排出至外部。
为了使浆料在抛光垫上保留一段时间，抛光垫需要能够储存浆料。这种抛光垫的浆料储存功能可以由形成在抛光垫的气孔或者凹槽执行。
即浆料渗入形成在抛光垫的气孔或者凹槽，从而长时间有效地抛光半导体基板的表面。为了使抛光垫最大限度地抑制浆料的流出并且呈现优异的抛光效率，需要控制好气孔或者凹槽的形状，抛光垫的诸如硬度的物质需要能够维持在最佳条件。
因此，本发明的抛光垫能够通过将形成在抛光层的多个气孔控制在适当的大小来防止在抛光工艺中发生缺陷。具体而言，本发明的抛光层包括多个气孔，所述气孔的D10可以为10μm至20μm，11μm至18μm，12μm至17μm，13μm至16μm。D50可以为15μm至30μm，16μm至28μm，17μm至26μm，18μm至24μm，18μm至22μm。D90可以为20μm至45μm，21μm至35μm，22μm至30μm，23μm至28μm。本发明的特征在于所述气孔的直径大小和分布非常小，分布窄。
即制备抛光层时，通过对包含聚氨酯基预聚物、固化剂、发泡剂以及催化剂的组合物固化而成的固化物进行成型来制备，所制备的抛光层的特征在于形成有多个气孔。
如上所述，使用物理方法或者化学方法以在抛光层内形成气孔，在最近的抛光层的制备中利用化学方法。
即通过将液体发泡剂或者气体作为发泡剂进行注入来形成气孔，但在所述方法的情况下，液体发泡剂在固化工艺中汽化从而形成气孔，因此不容易调节形成的气孔的大小，在注入气体的情况下，当气孔形成时不易控制其大小。
因此本发明的特征在于使用未膨胀的固体发泡剂。
所述发泡剂可以是如图4所示的未膨胀的粒子10，所述未膨胀的粒子10可以包含树脂材质的外皮11和被所述外皮包围的膨胀诱发成分12。
所述未膨胀的粒子10作为未预先膨胀的粒子，指在通过制备所述抛光层的过程中被施加热或者压力而膨胀且最终大小被确定的粒子。
所述未膨胀的粒子10经固化工艺发泡从而可以在抛光层内形成多个气孔。
为了制备现有的抛光层，所使用的膨胀(Expanded)粒子不在固化工艺中再次膨胀。然而，本发明的发泡剂可以包含未膨胀的粒子10作为发泡剂，通过利用所述未膨胀的粒子10使其在固化工艺中膨胀成膨胀的粒子20来形成多个气孔。
所述未膨胀的粒子10可以包含：树脂材质的外皮11；以及存在于被所述外皮包围的内部的膨胀诱发成分12。
例如，所述外皮11可以包含热塑性树脂，所述热塑性树脂可以为选自由偏二氯乙烯类共聚物、丙烯腈类共聚物、甲基丙烯腈类共聚物以及丙烯酸类共聚物组成的组中的一种以上。
所述膨胀诱发成分12可以包含选自由碳化氢化合物、氟氯化合物、四烷基硅烷化合物以及它们的组合组成的组中的一种。
具体地，所述碳化氢化合物可以包含选自由乙烷(ethane)、乙烯(ethylene)、丙烷(propane)、丙烯(propene)、正丁烷(n-butane)、异丁烷(isobutene)、正丁烯(n-butene)、异丁烯(isobutene)、正戊烷(n-pentane)、异戊烷(isopentane)、新戊烷(neopentane)、正己烷(n-hexane)、庚烷(heptane)、石油醚(petroleumether)以及它们的组合组成的组中的一种。
所述氟氯化合物可以包含选自由三氯氟甲烷(trichlorofluoromethane，CCl3F)、二氯二氟甲烷(dichlorodifluoromethane，CCl2F2)、氯三氟甲烷(chlorotrifluoromethane，CClF3)、二氯四氟乙烷(dichlorotetrafluoroethane，CClF2-CClF2)以及它们的组合组成的组中的一种。
所述四烷基硅烷化合物可以包含选自由四甲基硅烷(tetramethylsilane)、三甲基乙基硅烷(trimethylethylsilane)、三甲基异丙基硅烷(trimethylisopropylsilane)、三甲基正丙基硅烷(trimethyl-n-propylsilane)以及它们的组合组成的组中的一种。
具体地，所述未膨胀的粒子10包含热塑性树脂的外皮11和所述外皮内部的碳化氢气体。所述内部的碳化氢气体能够执行通过在固化工艺中施加的热而使热塑性壳膨胀的作用。
如上所述，当通过膨胀，高分子壳的大小扩大，内部的碳化氢气体流出到外部时，气孔形成在抛光层内，所述高分子壳可以包含在抛光层内。
以所述氨基甲酸乙酯类预聚物组合物100重量份为基准，所述固体发泡剂的含量可以为0.5重量份至10重量份，例如，1重量份至7重量份，例如，1重量份至5重量份。可以根据所期望的所述抛光层的气孔结构与物性来设计所述固体发泡剂的种类与含量。
用于制备本发明的所述抛光层的组合物，除了包含上述未膨胀的固体发泡剂，还可以包含选自由膨胀的固体发泡剂、气体发泡剂、液体发泡剂以及它们的组合组成的组中的一者。
所述气体发泡剂可以包含惰性气体。可以在所述氨基甲酸乙酯类预聚物与所述固化剂反应的过程中加入所述气体发泡剂以用作气孔形成要素。
所述惰性气体的种类没有特别的限制，只要是不参与所述氨基甲酸乙酯类预聚物与所述固化剂之间的反应的气体即可。例如，所述惰性气体可以包含选自由氮气(N2)、氩气(Ar)、氦气(He)以及它们的组合组成的组中的一种。具体地，所述惰性气体可以包含氮气(N2)或者氩气(Ar)。
可以根据所述抛光层的所期望气孔结构与物性来设计所述气体发泡剂的种类与含量。
热膨胀的所述固体发泡剂的粒子可以为具有约5μm至约200μm的平均粒径的粒子。所述热膨胀的粒子的平均粒径可以为约5μm至约100μm，例如，约10μm至约80μm，例如，约20μm至约70μm，例如，约20μm至约50μm，例如，约30μm至约70μm，例如，约25μm至45μm，例如，约40μm至约70μm，例如，约40μm至约60μm。将所述平均粒径定义为热膨胀的粒子的D50。
在一实施例中，热膨胀的粒子的密度可以为约30kg/m3至约80kg/m3，例如，约35kg/m3至约80kg/m3，例如，约35kg/m3至约75kg/m3，例如，约38kg/m3至约72kg/m3，例如，约40kg/m3至约75kg/m3，例如，约40kg/m3至约72kg/m3。
在一实施例中，所述发泡剂可以包含气体发泡剂。例如，所述发泡剂可以包含固体发泡剂与气体发泡剂。与所述固体发泡剂有关的事项如上所述。
所述气体发泡剂可以包含氮气。
可以在所述氨基甲酸乙酯类预聚物、所述固体发泡剂以及所述固化剂混合的过程中使用规定的注入线来注入所述气体发泡剂。所述气体发泡剂的注入速度可以为约0.8L/min至约2.0L/min，例如，约0.8L/min至约1.8L/min，例如，约0.8L/min至约1.7L/min，例如，约1.0L/min至约2.0L/min，例如，约1.0L/min至约1.8L/min，例如，约1.0L/min至约1.7L/min。
另外，为了控制所述气孔的大小，不只是使用未膨胀的固体发泡剂，可以通过使用催化剂来控制抛光层制备用组合物内发泡剂的膨胀性，从而控制气孔的大小，调节抛光面的表面特性。
所述催化剂可以选自由胺类催化剂、铋类金属催化剂、锡类金属催化剂以及它们的组合组成的组。
所述胺类催化剂为叔胺类催化剂，具体地，可以使用三乙胺(Triethyl amine)催化剂，但不限于所述示例，只要是能够发挥本发明的特性的催化剂，则可以没有限制地使用。
所述铋类金属催化剂，具体地，可以使用选自辛酸铋(bismuth octoate)、氧化铋(bismuth oxide)、氯氧化铋(bismuth oxychloride)、氯化铋(bismuth chloride)、次硝酸铋(bismuth subnitrate)、乙酸铋(bismuth acetate)以及它们的组合组成的组中的金属催化剂，但是只要是已知的促进聚氨酯反应的铋类金属催化剂，则可以没有限制地使用。
锡类金属催化剂，具体地，可以使用选自由四氯化锡(SnCl4)、三氯丁锡(butyltintrichloride)、二丁基氧化锡(dibutyltin oxide)、二月桂酸二丁基锡(dibutyltindilaurate)、二丁基二异辛酸锡(dibutyltin bis(2-ethylhexanoate))以及它们的组合组成的组中的金属催化剂，但是已知的促进聚氨酯反应的锡类金属催化剂可以没有限制地使用。
相对于氨基甲酸乙酯基预聚物组合物100重量份，可以包含0.001至0.01重量份的所述催化剂，在后述的抛光垫制备时，可以通过调节固化工艺中的固化时间来控制固体发泡剂的膨胀性。
即可以通过如下方式提供防止在抛光工艺中发生缺陷的抛光垫：通过固化工艺固化抛光层制备用组合物，在固化过程中通过调节固化时间和催化剂的含量来控制固体发泡剂的膨胀性从而制备抛光层，然后对于包括于抛光层的多个气孔，通过形成直径小(Small)并且大小分布窄(Narrow)的气孔来调整抛光面的表面特性。
在一实施例中，所述抛光层可以包括包含固化物的抛光层，所述固化物由包含氨基甲酸乙酯基预聚物、固化剂、发泡剂以及催化剂的组合物形成。所述发泡剂和催化剂与上面的说明相同，因此在下面的说明中将排除对其的说明。
将在下面详细说明包含于所述组合物中的各个成分。
“预聚物(prepolymer)”是指在制备固化物时，为了便于成型而在中间阶段中断聚合度的具有比较低的分子量的高分子。预聚物自身可以或者与其他聚合性化合物反应来最终成型为固化物。
在一实施例中，可以通过使异氰酸酯化合物与多元醇反应来制备所述氨基甲酸乙酯类预聚物。
制备所述氨基甲酸乙酯类预聚物时使用的异氰酸酯化合物可以为选自由芳香族二异氰酸酯、脂肪族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯以及它们的组合组成的组中的一种。
所述异氰酸酯化合物，例如，可以包含选自由2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-toluenediisocyanate，2,4-TDI)、2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-toluenediisocyanate，2,6-TDI)、萘-1,5-二异氰酸酯(naphthalene-1,5-diisocyanate)、对苯二异氰酸酯(p-phenylenediisocyanate)、二甲基联苯二异氰酸酯(tolidinediisocyanate)、4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4’-diphenylmethanediisocyanate)、六亚甲基二异氰酸酯(hexamethylenediisocyanate)、二环己基甲烷二异氰酸酯(dicyclohexylmethanediisocyanate)、异佛尔酮二异氰酸酯(isophorone diisocyanate)以及它们的组合组成的组中的一种。
“多元醇”是指每个分子至少含有2个以上羟基(-OH)的化合物。所述多元醇，例如，可以包含选自由聚醚类多元醇(polyether polyol)、聚酯类多元醇(polyester polyol)、聚碳酸酯类多元醇(polycarbonate polyol)、丙烯酸类多元醇(acryl polyol)以及它们的组合组成的组中的一种。
所述多元醇，例如，可以包含选自由聚四亚甲基醚二醇、聚丙烯醚二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、二丙二醇、三丙二醇以及它们的组合组成的组中的一种。
所述多元醇可以具有约100g/mol至约3000g/mol的重均分子量(Mw)。例如，所述多元醇可以具有约100g/mol至约3000g/mol，例如，约100g/mol至约2000g/mol，例如，约100g/mol至约1800g/mol的重均分子量(Mw)。
在一实施例中，所述多元醇可以包含重均分子量(Mw)为约100g/mol以上且小于约300g/mol的低分子量多元醇以及重均分子量(Mw)为约300g/mol以上且为约1800g/mol以下的高分子量多元醇。
所述氨基甲酸乙酯类预聚物可以具有约500g/mol至约3000g/mol的重均分子量(Mw)。所述氨基甲酸乙酯类预聚物，例如，可以具有约600g/mol至约2000g/mol，例如，约800g/mol至约1000g/mol的重均分子量(Mw)。
在一实施例中，用于制备所述氨基甲酸乙酯类预聚物的异氰酸酯化合物可以包含芳香族二异氰酸酯化合物，所述芳香族二异氰酸酯化合物例如，可以包含2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)与2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)。用于制备所述氨基甲酸乙酯类预聚物的多元醇化合物可以包含聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)与二乙二醇(DEG)。
在另一实施例中，用于制备所述氨基甲酸乙酯类预聚物的异氰酸酯化合物可以包含芳香族二异氰酸酯化合物与脂环族二异氰酸酯化合物，例如，所述芳香族二异氰酸酯化合物包含2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)与2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)，所述脂环族二异氰酸酯化合物可以包含二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)。另外，用于制备所述氨基甲酸乙酯类预聚物的多元醇化合物可以包含聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)与二乙二醇(DEG)。
所述氨基甲酸乙酯基预聚物的异氰酸酯端基含量(NCO％)可以为约5重量％至约11重量％，例如，约5重量％至约10重量％，例如，约5重量％至约8重量％，例如，约8重量％至约10重量％。在具有所述范围内的NCO％的情况下，由于表现出了抛光垫中抛光层的适当的物性，因此可以维持如抛光速率、抛光轮廓的抛光工序所需的抛光性能，并最小化抛光工序中可能发生在晶片上的缺陷。
另外，可以通过调节氧化膜和氮化膜的抛光选择比(Ox RR/Nt RR)来防止碟形凹陷(dishing)、凹进(recess)以及腐蚀(erosion)现象并且实现晶片内的表面平坦化。
所述氨基甲酸乙酯基预聚物的异氰酸酯端基含量(NCO％)，可以通过综合调节用于制备所述氨基甲酸乙酯类预聚物的异氰酸酯化合物与多元醇化合物的种类与含量，所述氨基甲酸乙酯类预聚物的制备工艺的温度、压力、时间等工艺条件，以及制备所述氨基甲酸乙酯类预聚物时使用的添加剂的种类与含量来等设计。
所述固化剂为用于与所述氨基甲酸乙酯类预聚物产生化学反应以形成所述抛光层内的最终固化结构的化合物，例如，可以包含胺化合物或者醇化合物。具体地，所述固化剂可以包含选自由芳香族胺、脂肪族胺、芳香族醇、脂肪族醇以及它们的组合组成的组中的一种。
例如，所述固化剂可以包含选自由4,4’-亚甲基双(2-氯苯胺)(4-4’-methylenebis(2-chloroaniline)，MOCA)、二乙基甲苯二胺(diethyltoluenediamine，DETDA)、二氨基二苯基甲烷(diaminodiphenylmethane)、二甲硫基甲苯二胺(dimethylthio-toluene diamine，DMTDA)、丙二醇双对氨基苯甲酸酯(propanediol bis p-aminobenzoate)、亚甲基双-邻氨基苯甲酸甲酯(Methylene bis-methylanthranilate)、二氨基二苯砜(diaminodiphenylsulfone)、间苯二甲胺(m-xylylenediamine)、异佛尔酮二胺(isophoronediamine)、乙二胺(ethylenediamine)、二亚乙基三胺(diethylenetriamine)、三亚乙基四胺(triethylenetetramine)、聚丙二胺(polypropylenediamine)、聚丙三胺(polypropylenetriamine)、双(4-氨基-3-氯苯基)甲烷(bis(4-amino-3-chlorophenyl)methane)以及它们的组合组成的组中的一种。
相对于100重量份的所述氨基甲酸乙酯类预聚物，所述固化剂的含量可以为约18重量份至约27重量份，例如，约19重量份至约26重量份，例如，约20重量份至约26重量份。在所述固化剂的含量满足所述范围的情况下，更有利于实现所期望的抛光垫的性能。
用于制备所述抛光层的组合物还可以包含如表面活性剂、反应速度调节剂等的其他添加剂。所述“表面活性剂”、“反应速度调节剂”等名称是基于相应物质的主要作用来任意命名的，并且每个相应的物质发挥的功能不限于所述物质的名称。
所述表面活性剂没有特别的限制，只要是发挥防止气孔聚集或者重叠等现象的作用的物质即可。例如，所述表面活性剂可以包含硅类表面活性剂。
以所述氨基甲酸乙酯类预聚物100重量份为基准，可以以约0.2重量份至约2重量份的含量使用所述表面活性剂。具体地，相对于所述氨基甲酸乙酯类预聚物100重量份，所述表面活性剂的含量可以为约0.2重量份至约1.9重量份，例如，约0.2重量份至约1.8重量份，例如，约0.2重量份至约1.7重量份，例如，约0.2重量份至约1.6重量份，例如，约0.2重量份至约1.5重量份，例如，约0.5重量份至1.5重量份。在表面活性剂的含量在所述范围内的情况下，气体发泡剂导致的气孔可以稳定地形成并维持在模具内。
所述反应速度调节剂作为发挥促进或者延迟反应的作用的调节剂，可以根据目的来使用反应促进剂、反应延迟剂或者两者都使用。所述反应速度调节剂可以包含反应促进剂。例如，所述反应促进剂可以为选自由叔胺类化合物和有机金属类化合物组成的组中的一种以上的反应促进剂。
具体地，所述反应速度调节剂可以包含选自由三亚乙基二胺、二甲基乙醇胺、四甲基丁二胺、2-甲基-三亚乙基二胺、二甲基环己胺、三乙基胺、三异丙醇胺，1,4-二氮杂双环(2,2,2)辛烷、双(2-甲基氨基乙基)醚、三甲基氨基乙基乙醇胺、N,N,N,N,N”-五甲基二亚乙基三胺、二甲氨基乙胺、二甲氨基丙胺、苄基二甲胺、N-乙基吗啉、N,N-二甲氨基乙基吗啉、N,N-二甲基环己胺、2-甲基-2-氮杂降莰烷、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二乙酸二丁基锡、二乙酸二辛基锡，马来酸二丁基锡、二丁基二异辛酸锡以及二硫醇二丁基锡组成的组中的一种以上。具体地，所述反应速度调节剂可以包含选自由苄基二甲胺、N,N-二甲基环己胺以及三乙基胺组成的组中的一种以上。
基于所述氨基甲酸乙酯类预聚物100重量份，所述反应速率调节剂的用量可以为约0.05重量份至约2重量份。具体地，基于所述氨基甲酸乙酯类预聚物100重量份，所述反应速率调节剂的用量可以为约0.05重量份至约1.8重量份，例如，约0.05重量份至约1.7重量份，例如，约0.05重量份至约1.6重量份，例如，约0.1重量份至约1.5重量份，例如，约0.1重量份至约0.3重量份，例如，约0.2重量份至约1.8重量份，例如，约0.2重量份至约1.7重量份，例如，约0.2重量份至约1.6重量份，例如，约0.2重量份至约1.5重量份，例如，约0.5重量份至约1重量份。在上述的含量范围内使用所述反应速率调节剂时，可以适当地调节预聚物的固化反应速度，从而可以形成具有期望的大小的气孔以及硬度的抛光层。
在所述抛光垫包括缓冲层的情况下，所述缓冲层发挥支撑所述抛光层并吸收并分散施加在所述抛光层上的外部冲击的作用，从而可以最小化在使用所述抛光垫的抛光工艺中抛光对象受损以及发生缺陷。
所述缓冲层可以包含无纺布或者绒面革，但不限于此。
在一实施例中，所述缓冲层可以是含浸有树脂的无纺布。所述无纺布可以包含选自由聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维以及它们的组合组成的组中的一种。
含浸在所述无纺布中的树脂可以包含选自由聚氨酯树脂、聚丁二烯树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、丙烯腈-丁二烯共聚物树脂、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、硅橡胶树脂、聚酯类弹性体树脂、聚酰胺类弹性体树脂以及它们的组合组成的组中的一种。
下面，详细说明所述抛光垫的制备方法。
在本发明的另一实施例中，可以提供一种抛光垫的制备方法，该方法包括如下步骤：制备预聚物组合物；制备包含所述预聚物组合物、发泡剂以及固化剂的抛光层制备用组合物；以及通过固化所述抛光层制备用组合物来制备抛光层。
制备所述预聚物组合物的步骤可以是通过使二异氰酸酯化合物与多元醇化合物反应来制备氨基甲酸乙酯类预聚物的工序。关于所述二异氰酸酯化合物和所述多元醇化合物的事项与上述的关于所述抛光垫的说明中相同。
所述预聚物组合物的异氰酸酯基(NCO基团)含量可以为约5重量％至约15重量％，例如，约5重量％至约8重量％，例如，约5重量％至约7重量％，例如，约8重量％至约15重量％，例如，约8重量％至约14重量％，例如，约8重量％至约12重量％，例如，8重量％至约10重量％。
所述预聚物组合物的异氰酸酯基含量可以源自所述氨基甲酸乙酯类预聚物的末端异氰酸酯基、所述二异氰酸酯化合物中未反应的未反应异氰酸酯基等。
所述预聚物组合物在约80℃下的粘度，可以为约100cps至约1000cps，例如，约200cps至约800cps，例如，约200cps至约600cps，例如，约200cps至约550cps，例如，约300cps至约500cps。
所述预聚物组合物从浇注设备(Casting Machine)填充到预聚物箱(PrepolymerTank)中，这时可以填充前面所说明的催化剂。
相对于预聚物100重量份，可以包含0.001至0.01重量份的所述催化剂，在所述范围内混合使用的情况下，抑制固体发泡剂的膨胀性，从而可以调节抛光层的抛光面的表面特性。
如上所述，可以包含未膨胀的固体发泡剂作为所述发泡剂，可以在未膨胀的固体发泡剂混合选自由膨胀的固体发泡剂、液体发泡剂、气体发泡剂以及它们的组合组成的组中的发泡剂使用。
例如，可以包含未膨胀的固体发泡剂和膨胀的固体发泡剂，可以包含未膨胀的固体发泡剂、膨胀的固体发泡剂以及气体发泡剂，可以包含未膨胀的固体发泡剂和液体发泡剂，可以包含未膨胀的固体发泡剂、液体发泡剂以及气体发泡剂，可以包含未膨胀的固体发泡剂、膨胀的固体发泡剂、液体发泡剂以及气体发泡剂，所述发泡剂可以通过包含未膨胀的固体发泡剂来可以根据抛光层的目的气孔结构和物性设计所述发泡剂的种类和含量。
在所述发泡剂包含固体发泡剂的情况下，制备所述抛光层制备用组合物的步骤可以包括如下步骤：通过混合所述预聚物组合物与所述固体发泡剂来制备第一预备组合物；以及通过混合所述第一预备组合物与固化剂来制备第二预备组合物。
所述第一预备组合物在约80℃下的粘度可以为约1000cps至约2000cps，例如，约1000cps至约1800cps，例如，约1000cps至约1600cps，例如，约1000cps至约1500cps。
在所述发泡剂包含气体发泡剂的情况下，制备所述抛光层制备用组合物的步骤可以包括如下步骤：制备包含所述预聚物组合物与所述固化剂的第三预备组合物；以及通过在所述第三预备组合物中注入所述气体发泡剂来制备第四预备组合物。
在一实施例中，所述第三预备组合物还可以包含固体发泡剂。
在一实施例中，制备所述抛光层的工艺可以包括如下步骤：准备被预热至第一温度的模具；向被预热的所述模具中注入所述抛光层制备用组合物并固化；以及在比所述预热温度高的第二温度条件下，后固化固化的所述抛光层制备用组合物。
在一实施例中，所述第一温度可以为约60℃至约100℃，例如，约65℃至约95℃，例如，约70℃至约90℃。
在一实施例中，所述第二温度可以为约100℃至约130℃，例如，约100℃至125℃，例如，约100℃至约120℃。
在所述第一温度下固化所述抛光层制备用组合物的步骤可以进行约5分钟至约60分钟，例如，约5分钟至约40分钟，例如，约5分钟至约30分钟，例如，约5分钟至约25分钟，然而，本发明的抛光层制备用组合物因使用催化剂而固化时间缩短，因此优选为50至100秒，更优选为70至90秒，但不限于所述示例。
在所述第二温度下后固化在所述第一温度下固化的抛光层制备用组合物的步骤可以进行约5小时至约30小时，例如，约5小时至约25小时，例如，约10小时至约30小时，例如，约10小时至约25小时，例如，约12小时至约24小时，例如，约15小时至约24小时。
本发明的所述固体发泡剂为未膨胀的粒子，包含于抛光层制备用组合物的未膨胀的粒子在固化工艺中通过加热和加压而膨胀，从而可以在抛光层内形成多个气孔。
具体地，如图5所示，当在被预热的模具注入抛光层制备用组合物后执行固化工艺30时，包含于抛光层制备用组合物的未膨胀的粒子10膨胀从而形成多个气孔40。
所述抛光垫的制备方法可以包括加工所述抛光层的至少一个表面的步骤。所述加工步骤可以是形成凹槽(groove)的步骤。
作为另一实施例，加工所述抛光层的至少一个表面的步骤可以包括以下中的至少一个步骤：在所述抛光层的至少一个表面上形成凹槽的第一步骤；对所述抛光层的至少一个表面进行车削(line turning)加工的第二步骤；以及对所述抛光层的至少一个表面进行粗糙化处理的第三步骤。
在所述第一步骤中，所述凹槽可以包括下述凹槽中的至少一种：从所述抛光层的中心以规定的间隔隔开形成的同心圆形凹槽；以及从所述抛光层的中心连续连接到所述抛光层的边缘(edge)的放射状凹槽。
在所述第二步骤中，所述车削加工可以以使用切削工具将所述抛光层切削为规定厚度的方式进行。
在所述第三步骤中所述粗糙化处理可以以使用刷辊(Sanding roller)来加工所述抛光层的表面的方式进行。
所述抛光垫的制备方法还可以包括在所述抛光层的抛光面的相反面上层叠缓冲层的步骤。
可以以热熔粘合剂为媒介层叠所述抛光层与所述缓冲层。
在所述抛光层的抛光面的相反面上涂布所述热熔粘合剂，并在所述缓冲层的与所述抛光层接触的表面上涂布所述热熔粘合剂，并且层叠所述抛光层与所述缓冲层以使各个涂布有热熔粘合剂的表面接触后，可以利用加压辊来熔接两个层。
在又另一实施例中，包括如下步骤：提供包括抛光层的抛光垫；以及在所述抛光层的抛光面和抛光对象的被抛光面接触的状态下，在使所述抛光层与所述抛光对象相对旋转的同时抛光所述抛光对象。
图6示出了一实施例的半导体器件制造工艺的概略性工艺图。参照图6，在平板120上安装所述一实施例的抛光垫110后，在所述抛光垫110上设置作为抛光对象的半导体基板130。这时，所述半导体基板130的被抛光面和所述抛光垫110的抛光面直接接触。为了进行抛光，可以通过喷嘴140来在所述抛光垫上喷洒抛光浆料150。通过所述喷嘴140供给的抛光浆料150的流量可以在约10cm3/min至约1000cm3/min的范围内根据目的选择，例如，可以为约50cm3/min至约500cm3/min，但不限于此。
此后，所述半导体基板130和所述抛光垫110相对旋转，从而能够对所述半导体基板130的表面进行抛光。这时，所述半导体基板130的旋转方向和所述抛光垫110的旋转方向可以相同或者相反。所述半导体基板130和所述抛光垫110的旋转速度分别可以在约10rpm至约500rpm范围内根据目的选择，例如，可以为约30rpm至约200rpm，但不限于此。
所述半导体基板130在以安装到抛光头160的状态下以规定的荷重加压到所述抛光垫110的抛光面来使得所述半导体基板130和所述抛光面相接后，对其表面进行抛光。所述半导体基板130的表面被所述抛光头160施加到所述抛光垫110的抛光面的荷重，可以在约1gf/cm2至约1000gf/cm2的范围内根据目的选择，例如，可以为约10gf/cm2至约800gf/cm2，但不限于此。
在一实施例中，为使所述抛光垫110的抛光面保持适合进行抛光的状态，所述半导体器件的制备方法还可以包括，在抛光所述半导体基板130的同时通过修整器170来加工抛光垫110的抛光面的步骤。
下面给出本发明的具体实施例。然而，下面所记载的实施例仅用于具体地例示或者说明本发明，而不用于限制本发明。
实施例1
抛光垫的制备
通过将TDI、H12MDI、聚四亚甲基醚二醇(Polytetramethylene ether glycol)以及二乙二醇(Diethylene glycol)投入四口烧瓶后，在80℃下反应3小时来制备了NCO％为8至12％的预聚物。
为了制备顶部垫(Top Pad)，在设置有预聚物、固化剂、惰性气体注入线和液体发泡剂注入线的浇铸设备(Casting Machine)中，向预聚物箱填充了准备好的预聚物和催化剂。
这时，以预聚物100重量份为基准，投入0.002重量份的催化剂(其为三乙胺)。在固化剂箱(Tank)中填充了双(4-氨基-3-氯苯基)甲烷(bis(4-amino-3-chlorophenyl)methane，Ishihara公司)。未膨胀的固体发泡剂(Akzonobel公司，551DU40)在填充到预聚物箱之前与预聚物混合(Mixing)。
浇铸(Casting)时，预聚物和固化剂的当量被调节为1：1，以10kg/min的速度吐出，注入惰性气体氮气(N2)并用搅拌头部(Mixing Head)混合各个注入的原料后，注入到被预热至100℃的宽度1000mm，长度1000mm，高度3mm的模具，然后进行了80秒的固化。
固化工艺后，制备了密度为0.7至0.9，并且形成有多个气孔的顶部垫用片材(Sheet)。对制备后的所述顶部垫进行了表面研磨(Milling)加工。
实施例2
通过将TDI、H12MDI、聚四亚甲基醚二醇以及二乙二醇投入四口烧瓶后，在80℃下反应3小时来制备了NCO％为8至12％的预聚物。
为了制备顶部垫，在设置有预聚物、固化剂、惰性气体注入线和液体发泡剂注入线的浇铸设备中，向预聚物箱填充了准备好的预聚物和催化剂。
这时，以预聚物100重量份为基准，投入0.001重量份的催化剂(其为三乙胺)。在固化剂箱中填充了双(4-氨基-3-氯苯基)甲烷(Ishihara公司)。未膨胀的固体发泡剂(Akzonobel公司，551DU40)在填充到预聚物箱之前与预聚物混合。
浇铸时，预聚物和固化剂的当量被调节为1：1，以10kg/min的速度吐出，注入惰性气体氮气后用搅拌头部混合各个注入的原料，然后注入到被预热至100℃的宽度1000mm，长度1000mm，高度3mm的模具，然后进行了88秒的固化。
固化工艺后，制备了密度为0.7至0.9，并且形成有多个气孔的顶部垫用片材。对制备后的所述顶部垫进行了表面研磨加工。
比较例1
通过将TDI、H12MDI、聚四亚甲基醚二醇以及二乙二醇投入四口烧瓶后，在80℃下反应3小时来制备了NCO％为8至12％的预聚物。
为了制备顶部垫，在设置有预聚物、固化剂、惰性气体注入线和液体发泡剂注入线的浇铸设备中，向预聚物箱填充了准备好的预聚物。
在固化剂箱中填充了双(4-氨基-3-氯苯基)甲烷(Ishihara公司)。未膨胀的固体发泡剂(Akzonobel公司，551DU40)在填充到预聚物箱之前与预聚物混合。
浇铸时，预聚物和固化剂的当量被调节为1：1，以10kg/min的速度吐出，注入惰性气体氮气后用搅拌头部混合各个注入的原料，然后注入到被预热至100℃的宽度1000mm，长度1000mm，高度3mm的模具，然后进行了80秒的固化。
固化工艺后，制备了密度为0.7至0.9，并且形成有多个气孔的顶部垫用薄片材。对制备后的所述顶部垫进行了表面研磨加工。
比较例2
通过将TDI、H12MDI、聚四亚甲基醚二醇以及二乙二醇投入四口烧瓶后，在80℃下反应3小时来制备了NCO％为8至12％的预聚物。
为了制备顶部垫，在设置有预聚物、固化剂、惰性气体注入线和液体发泡剂注入线的浇铸设备中，向预聚物箱填充准备好的预聚物。
在固化剂箱中填充了双(4-氨基-3-氯苯基)甲烷(Ishihara公司)。膨胀的固体发泡剂(Akzonobel公司，461DET40d25)在填充到预聚物箱之前与预聚物混合。
浇铸时，预聚物和固化剂的当量被调节为1：1，以10kg/min的速度吐出，注入惰性气体氮气并用搅拌头部混合各个注入的原料，然后注入到被预热至100℃的宽度1000mm，长度1000mm，高度3mm的模具，然后进行了103秒的固化。
固化工艺后，制备了密度为0.7至0.9，并且形成有多个气孔的顶部垫用薄片材。对制备后的所述顶部垫进行了表面研磨加工。
比较例3
如下表1所示，除了催化剂的使用量与实施例1不同之外，以与实施例1相同的方式进行了制备。
对于所述实施例和比较例的制备含量和工艺条件，具体地，如下面的表1所示。
[表1]
Figure BDA0003431400100000251
Figure BDA0003431400100000261
实验例1
抛光层的物性评价
(1)硬度
测量了根据所述实施例和比较例制备的抛光垫的邵氏D(Shore D)硬度，将抛光垫切割成2cm×2cm(厚度：2mm)大小后在25℃的温度和50±5％的湿度环境下静置了16小时。然后使用硬度计(D型硬度计)测量了抛光垫的硬度。
(2)弹性模量
对分别根据所述实施例和比较例制备的抛光垫，使用万能试验机(UTM)以500mm/min的速度进行测试，获得断裂前的最高强度值，然后通过所获得的值来计算应力-应变(Strain-Stress)曲线的20至70％区域中的斜率。
(3)延伸率
对分别根据所述实施例和比较例制备的抛光垫，使用万能试验机(UTM)以500mm/min的速度进行测试，测量断裂前的最大变形量，然后以百分比(％)表示最大变形量与初始长度的比值。
(4)拉伸
对分别根据所述实施例和比较例制备的抛光垫，使用万能试验机(UTM)以500mm/min的速度进行测试，获得断裂前的最高强度值，然后通过所获得的值来计算应力-应变(Strain-Stress)曲线的20至70％区域中的斜率。
(5)比重
测量根据所述实施例和比较例制备的窗口比重，将抛光垫切割成2cm×2cm(厚度：2mm)的尺寸后，在25℃的温度且50±5％的湿度的环境下放置16小时。之后，通过使用电子比重计来测量初始重量和浸入水中时的重量后算出密度。
[表2]
Figure BDA0003431400100000271
实验例2
抛光层的气孔大小测量
测量了所述实施例和比较例的抛光层的气孔的直径大小。具体地，使用扫描电子显微镜(SEM)从放大100倍的图像观察切割成1mm×1mm正方形(厚度：2mm)的1mm2抛光面的截面。从使用图像分析软件获得的图像测量所有气孔的直径，从而获得气孔的数均直径，每个气孔直径的截面积和的分布，气孔数量以及气孔的总面积。SEM 100倍图像的宽度/长度＝959.1μm/1279μm。
测量结果如下面的表3和图7至图10所示。
[表3]
Figure BDA0003431400100000272
所述表3是气孔大小的测量结果。可以确认，在图7和图8的SEM测量照片和实施例的抛光层中，气孔的直径分布窄，并且气孔的平均直径非常小。
相反，可以确认，在比较例中，根据所述表3和图9以及图10，气孔的大小分布不均匀。
实验例3
Spk减少率测量
使用CMP抛光装置，设置通过CVD工艺而沉积有氧化硅的直径为300㎜的硅晶片，然后将硅晶片的氧化硅层朝下布置到与所述实施例和比较例的抛光垫贴合的平板上。然后，将抛光荷重调整为4.0psi，使抛光垫以150rpm的速度旋转，同时在抛光垫上以250ml/min的速度投入煅烧二氧化铈浆料，并以150rpm的速度旋转平板60秒来抛光二氧化硅膜。完成抛光后，将硅晶片从载体上分离，安装在旋转干燥器(spin dryer)，用纯净水(DIW)洗涤，然后用氮气干燥15秒。
抛光前/后使用粗糙度测量仪(制造商：Bruker公司，型号：contour-gt)来在下面表4的条件下测量了抛光前后Spk值的变化。
[表4]
Figure BDA0003431400100000281
将测得的所述Spk值代入下面的式1来计算了Spk减少率。
[式1]
Figure BDA0003431400100000291
所述实验的抛光面的Spk减少率的测量结果如图11至18和下面的表5所示。
[表5]
Figure BDA0003431400100000292
根据所述表5，可以确认，在本发明实施例的抛光层的抛光面中，初始和完成工艺后的Spk测量值如所述表5所示，并且完成抛光工艺后抛光面的SEM照片的结果从×100倍的图11和图12，以及×300倍的图15和图16中可以确认，对表面粗糙度的影响甚小，由此Spk减少率也在本发明的范围内。
相反，在比较例的情况下，不仅从×100倍的图13和图14，从×300倍的图17和图18中可以确认表面粗糙度减少，并且确认到在Spk减少率的计算结果中呈现出大的减少率。
实验例4
抛光性能测量
抛光率(Removal Rate)测量方法
使用CMP抛光装置，设置通过CVD工艺而沉积有氧化硅的直径为300㎜的硅晶片，然后将硅晶片的氧化硅层朝下布置到与所述实施例和比较例的抛光垫贴合的平板上。然后，将抛光荷重调整为4.0psi，使抛光垫以150rpm的速度旋转，同时在抛光垫上以250ml/min的速度投入煅烧二氧化铈浆料，并以150rpm的速度旋转平板60秒来抛光了二氧化硅膜。完成抛光后，将硅晶片从载体上分离，安装在旋转干燥器，用纯净水(DIW)洗涤，然后用氮气干燥15秒。使用光干涉式厚度测量装置(制造公司：Kyence公司，型号名称：SI-F80R)来测量了完成干燥后的硅晶片抛光前后的膜厚度变化。然后使用下面的公式1计算了抛光率。
[公式1]
Figure BDA0003431400100000301
抛光垫的切削率(padcut-rate，μm/hr)
对于所述实施例和比较例的抛光垫，最初的10分钟利用去离子水进行预调整，然后通过喷射1个小时的去离子水来进行了调整。在这过程中的1个小时的调整过程中，测量了厚度变化。用于调整的装备为CTS公司的AP-300HM，调整压力为6lbf，旋转速度为100至110rpm，并且进行调整时使用的盘为Saesol公司的CI-45。
缺陷(Defect)测量方法
使用CMP抛光装置，以与抛光率测量方法相同的方法进行了抛光。完成抛光后将硅晶片移动到清洁器(Cleaner)，然后分别使用1％HF和纯净水(DIW)、以及1％H2NO3和纯净水(DIW)来分别进行了10秒洗涤。然后，将所述硅晶片移动到旋转干燥器来利用纯净水(DIW)洗涤，然后利用氮气干燥了15秒。使用缺陷检测设备(制造商：Tenkor公司，型号名称：XP+)测量了经过干燥的硅晶片抛光前后的缺陷变化。
所述实验结果如下面的表6所示。
[表6]
Figure BDA0003431400100000302
根据所述表6，确认到，本发明实施例的抛光垫呈现出Spk减少率在本发明的范围内，完后抛光工艺后没有缺陷，或者存在微细水平的缺陷。相反，在比较例的情况下，Spk减少率呈现为大的值，由此完成抛光工艺后的缺陷非常多。
以上，对本发明的优选实施例进行了详细说明，本发明的权利范围不限于此，本领域技术人员利用所附权利范围限定的本发明的基本概念而进行的各种修改和改进也属于本发明的权利范围。

Claims (10)

1.一种抛光垫，其中，
包括抛光层，
针对所述抛光层的抛光面，根据下式1的Spk减少率为5％至25％：
[式1]
Figure FDA0003431400090000011
在所述式1中，Spk为关于表面粗糙度的三维参数，是指用图表表示关于总表面粗糙度的高度后的凸峰的平均高度，
初始Spk为抛光工艺前的抛光面的Spk，
抛光后Spk为将沉积有氧化硅的直径为300mm的硅晶片附着于平板，然后在抛光荷重为4.0psi，抛光垫的旋转速度为150rpm，以250ml/min的速度投入煅烧二氧化铈浆料的条件下，进行60秒的抛光工艺后的抛光面的Spk。
2.根据权利要求1所述的抛光垫，其中，
所述抛光层包括多个气孔，
所述气孔的D10为10μm至20μm，D50为15μm至30μm，D90为20μm至45μm。
3.根据权利要求1所述的抛光垫，其中，
所述抛光层包含抛光层制备用组合物的固化物，所述抛光层制备用组合物含有预聚物组合物、发泡剂、固化剂以及催化剂。
4.根据权利要求3所述的抛光垫，其中，
所述发泡剂为未膨胀的固体发泡剂，
所述未膨胀的固体发泡剂包含树脂材质的外皮和所述外皮内部的膨胀诱发成分。
5.根据权利要求3所述的抛光垫，其中，
所述催化剂选自由胺类催化剂、铋类金属催化剂、锡类金属催化剂以及它们的组合构成的组。
6.一种抛光垫的制备方法，其中，包括：
步骤ⅰ，制备预聚物组合物，
步骤ⅱ，制备包含所述预聚物组合物、发泡剂、固化剂以及催化剂的抛光层制备用组合物，以及
步骤ⅲ，通过固化所述抛光层制备用组合物来制备抛光层；
针对所述抛光层的抛光面，根据下式1的Spk减少率为5％至25％：
[式1]
Figure FDA0003431400090000021
在所述式1中，Spk为关于表面粗糙度的三维参数，是指用图表表示关于总表面粗糙度的高度后的凸峰的平均高度，
初始Spk为抛光工艺前的抛光面的Spk，
抛光后Spk为将沉积有氧化硅的直径为300mm的硅晶片附着于平板，然后在抛光荷重为4.0psi，抛光垫的旋转速度为150rpm，以250ml/min的速度投入煅烧二氧化铈浆料的条件下，进行60秒的抛光工艺后的抛光面的Spk。
7.根据权利要求6所述的抛光垫的制备方法，其中，
所述发泡剂为未膨胀的固体发泡剂，
所述固体发泡剂通过所述步骤ⅲ的固化工艺而膨胀，从而形成大小均匀的多个气孔。
8.根据权利要求6所述的抛光垫的制备方法，其中，
所述催化剂选自由胺类催化剂、铋类金属催化剂、锡类金属催化剂以及它们的组合构成的组。
9.根据权利要求6所述的抛光垫的制备方法，其中，
相对于预聚物组合物100重量份，包含0.001重量份至0.01重量份的所述催化剂。
10.一种半导体器件的制造方法，其中，包括：
步骤1，提供包括抛光层的抛光垫，以及
步骤2，在所述抛光层的抛光面和半导体基板的被抛光面接触的状态下，在使所述抛光层与所述半导体基板相对旋转的同时抛光所述半导体基板；
针对所述抛光层的抛光面，根据下式1的Spk减少率为5％至25％：
[式1]
Figure FDA0003431400090000031
在所述式1中，Spk为关于表面粗糙度的三维参数，是指用图表表示关于总表面粗糙度的高度后的凸峰的平均高度，
初始Spk为抛光工艺前的抛光面的Spk，
抛光后Spk为将沉积有氧化硅的直径为300mm的硅晶片附着于平板，然后在抛光荷重为4.0psi，抛光垫的旋转速度为150rpm，以250ml/min的速度投入煅烧二氧化铈浆料的条件下，进行60秒的抛光工艺后的抛光面的Spk。
CN202111596533.7A 2020-12-30 2021-12-24 抛光垫、抛光垫的制备方法及半导体器件的制造方法 Active CN114762953B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0187473 2020-12-30
KR1020200187473A KR102512675B1 (ko) 2020-12-30 2020-12-30 연마 패드, 연마 패드의 제조 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114762953A true CN114762953A (zh) 2022-07-19
CN114762953B CN114762953B (zh) 2023-12-29

Family

ID=82118680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111596533.7A Active CN114762953B (zh) 2020-12-30 2021-12-24 抛光垫、抛光垫的制备方法及半导体器件的制造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220203496A1 (zh)
JP (1) JP7231704B2 (zh)
KR (1) KR102512675B1 (zh)
CN (1) CN114762953B (zh)
TW (1) TWI818400B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115070608A (zh) * 2021-03-12 2022-09-20 Skc索密思株式会社 抛光垫、抛光垫的制备方法及半导体器件的制造方法
CN115070608B (zh) * 2021-03-12 2024-06-07 Sk恩普士有限公司 抛光垫、抛光垫的制备方法及半导体器件的制造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030082997A1 (en) * 2001-10-26 2003-05-01 Jensen Alan J. Method and apparatus for controlling CMP pad surface finish
CN101972988A (zh) * 2010-06-28 2011-02-16 清华大学 一种抛光垫修整头
CN102668043A (zh) * 2009-10-30 2012-09-12 康宁股份有限公司 采用化学机械抛光的半导体晶片再利用
CN103862365A (zh) * 2014-01-21 2014-06-18 湖北鼎龙化学股份有限公司 聚氨酯材料抛光垫及其制备方法
CN103930975A (zh) * 2011-10-18 2014-07-16 富士纺控股株式会社 研磨垫及其制造方法
CN104149023A (zh) * 2014-07-17 2014-11-19 湖北鼎龙化学股份有限公司 化学机械抛光垫
CN108673332A (zh) * 2017-05-29 2018-10-19 Skc株式会社 多孔聚氨酯抛光垫及通过采用该抛光垫制备半导体器件的方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6641471B1 (en) 2000-09-19 2003-11-04 Rodel Holdings, Inc Polishing pad having an advantageous micro-texture and methods relating thereto
KR100640141B1 (ko) 2004-04-21 2006-10-31 제이에스알 가부시끼가이샤 화학 기계 연마 패드 및 그 제조 방법 및 화학 기계 연마방법
JP2005333121A (ja) 2004-04-21 2005-12-02 Jsr Corp 化学機械研磨パッド及びその製造方法並びに化学機械研磨方法
JP5893413B2 (ja) * 2012-01-17 2016-03-23 東洋ゴム工業株式会社 積層研磨パッドの製造方法
JP6004966B2 (ja) 2013-02-22 2016-10-12 株式会社クラレ 研磨パッドおよび研磨方法
US10946495B2 (en) * 2015-01-30 2021-03-16 Cmc Materials, Inc. Low density polishing pad
TWI757410B (zh) 2017-01-20 2022-03-11 美商應用材料股份有限公司 用於cmp應用的薄的塑膠拋光用具
WO2018183736A1 (en) * 2017-03-29 2018-10-04 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive article and method for forming same
KR101835087B1 (ko) 2017-05-29 2018-03-06 에스케이씨 주식회사 다공성 폴리우레탄 연마패드 및 이를 사용하여 반도체 소자를 제조하는 방법
KR101986826B1 (ko) * 2017-12-01 2019-06-07 에스케이씨 주식회사 연마패드 및 이의 제조방법
JPWO2019198675A1 (ja) * 2018-04-10 2021-05-13 株式会社トクヤマ ポリロタキンサンを用いたウレタン樹脂、および研磨用パッド
KR102058877B1 (ko) 2018-04-20 2019-12-24 에스케이씨 주식회사 다공성 폴리우레탄 연마패드 및 이의 제조방법
WO2020067401A1 (ja) * 2018-09-28 2020-04-02 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド及び研磨加工物の製造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030082997A1 (en) * 2001-10-26 2003-05-01 Jensen Alan J. Method and apparatus for controlling CMP pad surface finish
CN102668043A (zh) * 2009-10-30 2012-09-12 康宁股份有限公司 采用化学机械抛光的半导体晶片再利用
CN101972988A (zh) * 2010-06-28 2011-02-16 清华大学 一种抛光垫修整头
CN103930975A (zh) * 2011-10-18 2014-07-16 富士纺控股株式会社 研磨垫及其制造方法
CN103862365A (zh) * 2014-01-21 2014-06-18 湖北鼎龙化学股份有限公司 聚氨酯材料抛光垫及其制备方法
CN104149023A (zh) * 2014-07-17 2014-11-19 湖北鼎龙化学股份有限公司 化学机械抛光垫
CN108673332A (zh) * 2017-05-29 2018-10-19 Skc株式会社 多孔聚氨酯抛光垫及通过采用该抛光垫制备半导体器件的方法
US20180339394A1 (en) * 2017-05-29 2018-11-29 Skc Co., Ltd. Porous polyurethane polishing pad and process for preparing a semiconductor device by using the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115070608A (zh) * 2021-03-12 2022-09-20 Skc索密思株式会社 抛光垫、抛光垫的制备方法及半导体器件的制造方法
CN115070608B (zh) * 2021-03-12 2024-06-07 Sk恩普士有限公司 抛光垫、抛光垫的制备方法及半导体器件的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102512675B1 (ko) 2023-03-21
KR20220095701A (ko) 2022-07-07
CN114762953B (zh) 2023-12-29
JP2022104908A (ja) 2022-07-12
TW202224853A (zh) 2022-07-01
TWI818400B (zh) 2023-10-11
US20220203496A1 (en) 2022-06-30
JP7231704B2 (ja) 2023-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114310656B (zh) 抛光垫、抛光垫的制造方法及半导体器件的制造方法
CN114762953B (zh) 抛光垫、抛光垫的制备方法及半导体器件的制造方法
CN115070608B (zh) 抛光垫、抛光垫的制备方法及半导体器件的制造方法
KR102497825B1 (ko) 연마 패드, 연마 패드의 제조 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법
KR102421888B1 (ko) 연마 패드, 연마 패드의 제조 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법
JP7437473B2 (ja) 研磨パッドのリフレッシュ方法、これを用いた半導体素子の製造方法および半導体素子の製造装置
KR102502516B1 (ko) 연마 패드, 연마 패드의 제조 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법
KR102488115B1 (ko) 연마 패드, 연마 패드의 제조 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법
CN115302401B (zh) 抛光垫、抛光垫的制备方法以及半导体器件的制造方法
US11951591B2 (en) Polishing pad, method for producing the same and method of fabricating semiconductor device using the same
CN114161313B (zh) 抛光垫及其制备方法、半导体器件的制造方法
KR102488112B1 (ko) 연마 패드, 연마 패드의 제조 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법
US20220176514A1 (en) Polishing pad sheet, polishing pad, and method for manufacturing semiconductor device
CN115674006A (zh) 抛光垫及利用其的半导体器件的制造方法
CN115401601A (zh) 抛光系统、抛光垫以及半导体器件的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: Gyeonggi Do, South Korea

Applicant after: SK Enpus Co.,Ltd.

Address before: Gyeonggi Do, South Korea

Applicant before: SKC SOLMICS Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant