[发明专利]聚氨酯研磨垫及其制造方法、及化学机械研磨装置

说明书

本公开提供了一种用于制造聚氨酯研磨垫的组成物。该组成物包括5～15wt％的MBCA、25～45wt％的异氰酸酯、45～55wt％的多元醇、5～35wt％的EOPO以及1～5wt％的添加剂。由本公开的组成物制成的聚氨酯研磨垫的硬度在40至70肖氏硬度D的范围内，伸长率在200％至400％的范围内，密度在0.7至0.9g/cc的范围内，模量在25000至40000kg/cm²的范围内，以及拉伸应力在120至320kg/cm²的范围内。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月14日提交的第62/779493号美国临时专利申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及一种聚氨酯研磨垫。更具体而言，本公开涉及一种延长的垫寿命且针对研磨过程去除率提高的聚氨酯研磨垫。

背景技术

化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，简称CMP)过程是通过在受控的温度、压力和化学成分条件下，将半导体晶圆抵靠在旋转研磨表面上或者将晶圆相对于研磨表面旋转来完成的。研磨表面可以是由柔软的多孔材料(例如发泡聚氨酯)形成的平面状的研磨垫。在CMP期间，研磨表面用具有化学活性和研磨性的水性浆料润湿。水性浆料可以是酸性或碱性的，通常包括磨料颗粒、反应性化学试剂(诸如过渡金属螯合盐或氧化剂)以及助剂(诸如溶剂、缓冲剂和/或钝化剂)。具体而言，化学蚀刻通过浆料中的反应性化学试剂执行，而机械研磨通过磨料颗粒与CMP垫的配合执行。

研磨垫的硬度可能对研磨过程的性能产生不同的影响。磨损率低(即，延长的垫寿命)的软研磨垫对晶圆表面的去除率低。另一方面，对晶圆表面具有高去除率的硬研磨垫可能具有较高的磨损率和缩短的垫寿命。期望有一种磨损率低且去除率高的研磨垫，以改善研磨过程的性能并且同时延长垫的寿命。

发明内容

鉴于上述内容，本公开的目的在于提供一种去除率提高且垫寿命延长的聚氨酯研磨垫。

为了实现上述目的，本公开的实施方式提供了一种用于制造聚氨酯研磨垫的组成物。该组成物包括15至25重量百分比(wt％)的4,4'-亚甲基-双(2-氯苯胺)(4,4’-Methylene-bis(2-Chloroaniline)，简称MBCA)、25～45wt％的异氰酸酯、45～55wt％的多元醇、5～35wt％的环氧乙烷环氧丙烷共聚醇(Ethylene Oxide Propylene OxideCopolyol,简称EOPO)以及1～5wt％的添加剂。

为了实现上述目的，本公开的另一种实施方式提供了一种由组成物制成的聚氨酯研磨垫。组成物包括5～15wt％的MBCA、25～45wt％的异氰酸酯、45～55wt％的多元醇、5～35wt％的EOPO以及1～5wt％的添加剂。由本公开的组成物制成的聚氨酯研磨垫的硬度在40至70肖氏硬度D(shore D)的范围内，伸长率在200％至400％的范围内，密度在0.7至0.9g/cc的范围内，模量在25000至40000kg/cm²的范围内，以及拉伸应力在120至320kg/cm²的范围内。

为了实现上述目的，本公开的另一种实施方式提供了一种制造聚氨酯研磨垫的方法。该方法包括步骤S301至S303。在步骤S301中，提供了一种制造聚氨酯研磨垫的组成物。组成物包括5～15wt％的MBCA、25～45wt％的异氰酸酯、45～55wt％的多元醇、5～35wt％的EOPO以及1～5wt％的添加剂。在步骤S302中，组成物浇注成敞模。在步骤S303中，加热组成物以固化并产生聚氨酯树脂泡沫。