[发明专利]高平坦化效率化学机械抛光垫和制备方法

权利要求书

1.一种用于抛光选自磁性衬底、光学衬底和半导体衬底中的至少一种的衬底的化学机械(CMP)抛光垫，包含适宜于抛光所述衬底的抛光层，所述抛光层为包含固化剂和未反应的异氰酸酯(NCO)浓度为多异氰酸酯预聚物的8.3wt％到9.8wt％的所述多异氰酸酯预聚物的反应混合物的聚氨酯反应产物，所述多异氰酸酯预聚物由聚丙二醇(PPG)和聚四亚甲基醚乙二醇(PTMEG)以及含有聚乙二醇和二乙二醇的亲水性部分的多元醇掺合物、甲苯二异氰酸酯以及一种或多种异氰酸酯增量剂形成，所述亲水性部分来自(i)PTMEG与PPG的比率为1:1.5到1:2的PTMEG与PPG的多元醇掺合物，和以用于制备所述多异氰酸酯预聚物的反应物的总重量计，所述量为20wt％到30wt％的亲水性部分或(ii)PTMEG与PPG的比率为9:1到12:1重量比率的PTMEG与PPG的多元醇掺合物，和以用于制备所述多异氰酸酯预聚物的反应物的所述总重量计，所述量为1wt％到10wt％的亲水性部分，并且其中所述抛光垫中所述聚氨酯反应产物根据ASTM D2240-15(2015)的肖氏D硬度为65到80并且呈现出比干燥聚氨酯反应产物的所述肖氏D硬度小10％到20％的湿肖氏D硬度。

2.根据权利要求1所述的CMP抛光垫，其中所述多异氰酸酯预聚物的未反应的异氰酸酯(NCO)浓度为8.6wt％到9.3wt％。

3.根据权利要求1所述的CMP抛光垫，其中以用于制备所述多异氰酸酯预聚物的所述反应物的总wt％计，用于形成所述多异氰酸酯预聚物的甲苯二异氰酸酯(TDI)的所述量在大于35wt％到45wt％的范围内，另外其中以用于制备所述多异氰酸酯预聚物的所述反应物的总重量计，用于形成所述多异氰酸酯预聚物的所述一种或多种异氰酸酯增量剂的所述量在3wt％到11wt％的范围内，并且又另外其中以用于制备所述多异氰酸酯预聚物的所述反应物的所述总wt％计，用于形成所述多异氰酸酯预聚物的所述多元醇掺合物的所述量在44wt％到小于62wt％的范围内。

4.根据权利要求1所述的CMP抛光垫，其中所述聚氨酯反应产物由含有以下的反应混合物形成：以所述反应混合物的所述总重量计70wt％到81wt％的所述多异氰酸酯预聚物、以所述反应混合物的所述总重量计19wt％到27.5wt％的所述固化剂以及以所述反应混合物的所述总重量计0到2.5wt％的一种或多种微量元素。

5.根据权利要求1所述的CMP抛光垫，其中所述反应混合物中的所述固化剂选自二胺或二胺与多元醇固化剂的混合物，并且多元胺NH₂基团与多元醇OH基团的摩尔比在40:1到1:0的范围内。

6.根据权利要求5所述的CMP抛光垫，其中在所述反应混合物中的所述固化剂中胺(NH₂)基团的总摩尔数和羟基(OH)基团的所述总摩尔数的总和与在所述反应混合物中未反应的异氰酸酯(NCO)基团的所述总摩尔数的化学计量比在0.91:1到1.15:1的范围内。

7.根据权利要求1所述的CMP抛光垫，其中所述抛光垫或抛光层的密度为0.93g/cm³到1.1g/cm³。

8.一种用于制备化学机械(CMP)抛光垫的方法，所述化学机械(CMP)抛光垫具有适宜于抛光衬底的抛光层，所述方法包含：

在45℃到65℃的温度下提供根据权利要求1所述的一种或多种多异氰酸酯预聚物；

形成含有以反应混合物的总重量计70wt％到81wt％的所述多异氰酸酯预聚物、以所述反应混合物的所述总重量计0.0到2.5wt％的一种或多种微量元素的反应混合物，其中将所述微量元素和所述多异氰酸酯预聚物掺合在一起，将所述多异氰酸酯预聚物和微量元素混合物冷却至20℃到40℃；

提供以所述反应混合物的所述总重量计19wt％到27.5wt％的作为分离组分的固化剂；

组合所述反应混合物的所述组分，将模具预加热到60℃到100℃；

用所述反应混合物填充所述模具并且将所述反应混合物在80℃到120℃的温度下热固化4到24小时的时段以形成浇注聚氨酯；以及，

由所述浇注聚氨酯形成抛光层。