用于制备微孔聚氨酯材料的体系包括：泡沫，它例如通过在表面活性剂存在下用惰性气体将尿烷预聚物、优选脂肪族异氰酸酯聚醚预聚物发泡来制备；可溶于ＣＭＰ淤浆中的填料；和固化剂，该固化剂优选包括芳族二胺和三醇。为了生产该微孔材料，泡沫与填料例如ＰＶＰ掺混，随后固化所得混合物。该微孔材料具有低的回弹率和能够耗散不规则能量和使抛光变得稳定化以改进均匀性和有较低的碟形凹陷。使用该微孔材料所制备的ＣＭＰ垫片具有通过惰性气体发泡在整个垫片聚合物主体内产生的孔隙以及在抛光过程中由填料的溶解所产生的附加表面孔隙，从而在表面柔软度和垫片劲度上提供（可调节的）灵活性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有微填料的阻尼聚氨酯CMP垫片本专利技术的背景化学机械平面化，也已知为化学机械抛光或CMP，是在后续步骤的制备中或为了根 据其位置有选择地除去材料，用于将加工过程中的半导体晶片或其它基材的顶面进行平面 化的一种技术。该技术采用淤浆，该淤浆与抛光垫片(polishing pad)相结合具有腐蚀和 磨蚀性能。尽管许多现有的CMP垫片是无孔的，但是多孔抛光垫片一般提供改进的淤浆传输 和局部化的淤浆接触。制造高密度泡沫体抛光垫片的一种技术包括使用表面活性剂将液态聚合物树脂 在控制的温度和压力下搅拌以生产稳定的泡沫体。树脂泡沫能够在压力下计量加入到混合 头，在这里它典型地与所需量的固化剂掺混，然后被注入或倾倒在模具中。在垫片材料中引入孔隙的其它技术包括将珠粒或中空聚合物微球粒引入该材料 中。在一些情况下，用于制造垫片的聚合物基质与当接触抛光淤浆时软化或溶解的聚合物 微型元件(microelements)掺混。许多现有CMP垫片具有由用于产生微观结构的技术所造成的孔隙大小限制。气体 发泡，例如，能够产生更宽的孔隙大小分布，大于30微米(μ m)，而微球填充的垫片常常具 有大于20-30 μ m的孔隙尺寸，这取决于该微球的尺寸。一般，CMP是牵涉到抛光垫片和工件两者的周期运动的动态过程。在抛光周期中， 能量转移到该垫片。能量的一部分在该垫片内部作为热量被耗散，和剩余部分存贮在垫片 中和随后在抛光周期中作为弹性能量释放出来。后者被认为有助于金属结构特征和氧化物 侵蚀物的碟形凹陷(dishing)现象。定性描述阻尼效果的一种尝试是使用名称为能量损失因子(KEL)的参数。KEL被 定义为在各变形周期中损失的能量/每单位体积。一般，用于垫片的KEL值越高，弹性回弹 率越低和观察到的碟形凹陷越低。为了提高KEL值，该垫片被制成更软。然而，这一途径也倾向于降低垫片的劲度。 降低的劲度会导致下降的平面化效率和增加碟形凹陷，这归因于沿着设备角的垫片构型。提高垫片的KEL值的另一个途径是改变它的物理组成，以便在没有降低劲度的情 况下提高KEL。这能够通过改变在垫片中的该硬链段(或相)和柔性链段(或相)的组成 和/或在垫片中硬链段与柔性链段(相)的比率来实现。本专利技术的概述为了寻求电子组件的进步，对于用于使半导体、光学、磁性或其它类型的基材变平 面化的CMP加工和设备有越来越复杂的要求。长期以来仍然需求这样的CMP垫片，它能够 提供改进的淤浆传输和除去速率并且能够满足对于晶片内(WIW)和模内(within in die) (WID)均勻性的要求。也需要的是不易引起划痕、碟形凹陷和/或侵蚀的垫片，以及需要较 少调理的垫片。已经发现，具有低回弹率的CMP垫片倾向于在周期性变形中吸收较高能量，在抛 光过程中引起较少的碟形凹陷和得到更好的WID均勻性。劲度是WID均勻性和垫片长寿命的重要因素，同时在抛光过程中减少的上光(glazing)减少了对垫片调理的需要。本专利技术涉及生产CMP垫片材料，它具有特殊的性能，尤其高阻尼特性和/或在工作 表面上改进的孔隙结构。这些和其它性能是通过改变配方设计和生产该垫片的方法来获得 的。成分和这些材料的特定结合、以及方法如气体发泡法的选择，已经发现会影响到聚合物 材料的形态，从而得到最终产品，该最终产品的性能对于制造CMP垫片是特别理想的。在一个方面，本专利技术涉及生产微孔聚氨酯材料的体系和方法。该体系包括尿烷预聚物、固化剂和填料。当在聚合条件下掺混该尿烷预聚物、固化 剂和填料时，形成了具有低于38%的巴肖氏(Bashore)回弹率的固体产物。该方法包括将尿烷预聚物发泡形成泡沫，将填料引入在该泡沫中和在固化剂存在 下固化该泡沫，从而生产微孔聚氨酯材料，其中在固化剂存在下聚合该尿烷预聚物和填料 所形成的固体产物具有低于38%的巴肖氏回弹率。已经发现，属于含有脂肪族异氰酸酯如H12MDI或HDI的聚醚尿烷预聚物和包含芳 族二胺的固化剂两者的结合的体系倾向于形成高度阻尼聚氨酯材料。进一步发现，将例如 三醇添加到芳族二胺中将倾向于降低通过聚合该预聚物和固化剂所形成的固体材料的巴 肖氏回弹率。除由气体发泡产生的孔隙结构之外，溶于CMP淤浆中的填料能够在垫片的抛 光面或工作表面上增加第二种孔隙结构。在本专利技术的优选实施方案中，生产CMP垫片的体系包括包含惰性气体的泡沫，脂 肪族异氰酸酯聚醚预聚物，聚硅氧烷_聚氧化烯表面活性剂，淤浆可溶性填料，和固化剂 (优选包括芳族二胺)。填料的粒度能够进行选择，以使得在垫片的工作表面赋予双孔隙 度。在特定的实施方案中，该体系还包括三醇，例如作为该固化剂的一部分。三醇水平能够 为较高的阻尼特性而优化。在本专利技术的另一个优选的实施方案中，生产CMP垫片的方法包括在聚硅氧烷_聚 氧化烯表面活性剂存在下用惰性气体将脂肪族异氰酸酯聚醚预聚物发泡，形成泡沫；将淤 浆可溶性填料添加到该泡沫中；然后在固化剂(例如芳族二胺和三醇)存在下固化含填料 的泡沫。本专利技术满足了对于在传统和先进电子、光学或磁性组件的制造中使用的CMP垫片 的诸多要求和具有许多优点。本专利技术的高度阻尼聚合物材料具有高的能量耗散并且能够在 抛光界面上吸收不规则弹回和振动能量，得到更好的均勻性。从这一材料制造的CMP垫片 提供良好的WIW和WID均勻性，光滑抛光特性，低的碟形凹陷和/或侵蚀。该垫片一般具有 高的稳定硬度或劲度，提供良好的平面化特性和长的垫片寿命。在操作期间，从这里所述的 高阻尼微孔材料制造的CMP垫片能够在抛光表面上吸收不规则弹回和振动能量，赋予光滑 抛光特性和在晶片表面上低的碟形凹陷/侵蚀。根据本专利技术所使用的淤浆可溶性填料能够在CMP抛光界面上产生第二种孔隙度 (second porosity)，导致减少的上光和需要较少的调理。在垫片表面上的填料诱导的孔隙 度能够保留附加的淤浆，而在垫片体的内部的填料能够改变垫片的硬度，导致从聚合物垫 片的从顶部向下的孔隙度和硬度的梯度，因此在抛光过程中得到改进的WID均勻性。在优 选的实例中，在垫片表面上该双孔隙度分布提供了调节用于保留淤浆的表面孔隙尺寸的灵 活性。由气体发泡和可溶性填料产生的双孔隙度组合能够，根据除去速率和表面光洁度的 需要，为特定的抛光应用进行用户设计或优化。这里所述的双表面孔隙度能够要求在基体5材料内较少的微孔型孔隙度，使得垫片更硬并得到优异的抛光平面性。通过提供各种各样的颗粒尺寸，溶于CMP淤浆中的填料能够在工作界面上产生所 需的空隙尺寸，因此克服了在现有CMP垫片中的孔隙尺寸限制。试验和比较材料性能能够通过使用由尿烷预聚物与固化剂在聚合条件下掺混所 形成的固体产物，而不是使用需要附加的加工步骤例如发泡和/或成分例如表面活性剂的 微孔样品而得到简化。有利地，该材料能够通过使用商购的前体来制备，因此简化和有利于总的制造工 艺。气体发泡和浇铸的各个方面能够通过使用标准技术和/或设备来进行。在一些体系中， 发泡时间能够减少，无需牺牲发泡特性和质量。优选实施方案的详细说明包括各种的构造细节和部件的结合以及其它优点在内的本专利技术的以上和其它特 征现在参考附图来更具体地描述并且在权利要求中指出。需要理解的是，实施本专利技术的具 体方法和设备仅仅是为了举例说明而给出并且不认为是本本文档来自技高网...
【技术保护点】
生产ＣＭＰ垫片的体系，该体系包括：ａ）泡沫，它包括惰性气体、脂肪族异氰酸酯聚醚预聚物和聚硅氧烷－聚氧化烯表面活性剂；ｂ）可溶于ＣＭＰ淤浆中的填料；ｃ）包括芳族二胺的固化剂；和ｄ）三醇。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：DP黄，M周，TD莫泽，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US
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