亲水性聚酯组合物、研磨垫及制备方法与流程

1.本发明涉及研磨技术领域，尤其涉及一种亲水性聚酯组合物、研磨垫及制备方法。


背景技术：

2.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研磨。化学机械研磨方法是将器件在研磨垫上与研磨剂一起进行机械、化学研磨的技术。现有的研磨垫通常采用聚氨酯制成，聚氨酯因其固有的特性，同时具有疏水性和亲水性。这是由于聚氨酯在制备过程中，由具有亲水性特性的羧基(coo-)和疏水性特征的甲基(ch2-，ch3-)形成化学性链式结构；即预聚物。预聚物添加部分硬化剂制成聚氨酯，即研磨垫的材料。当采用该研磨垫研磨疏水性材料制备的器件时，典型的应用场景为在对多晶硅材料进行研磨时，容易在被研磨的多晶表面产生有机物的吸附，从而容易引起研磨的缺陷并增加了后续清洗过程中的难度。


技术实现要素：

3.本发明提供的亲水性聚酯组合物、研磨垫及制备方法，能够使研磨垫的表面具有较高的亲水特性，避免研磨过程中产生有机物缺陷的问题。
4.第一方面，本发明提供一种亲水性聚酯组合物，包括：以异氰酸酯、多元醇和亲水性功能材料为原料制备的具有多种碳链长度的聚酯。
5.可选地，所述原料中，所述亲水性功能材料的含量为0.1wt％～10wt％。
6.可选地，所述亲水性功能材料为二羟甲基丙酸(dmpa)。
7.本发明提供的亲水性聚酯组合物，具有良好的亲水性，在制备成研磨垫后，能够防止疏水性材料制备的器件在研磨过程中吸附有机物，避免有机物在疏水性材料制备的器件表面团聚成颗粒，从而，能够避免由于有机物颗粒在研磨过程中对疏水性材料制备的器件造成损伤。采用亲水性的聚酯组合物制备成研磨垫后，还有利于在研磨过程中对于抛光液的保持，提高研磨的效果。同时，由于本发明的亲水性聚酯组合物制备的研磨垫能够减少研磨过程中，疏水性材料表面的有机物吸附，从而简化后续的疏水性材料制备的器件清洗过程。
8.第二方面，本发明提供一种研磨垫，包括：
9.研磨层，采用亲水性聚酯组合物制成，所述亲水性聚酯组合物包括以异氰酸酯、多元醇和亲水性功能材料为原料制备的具有多种碳链长度的聚酯。
10.可选地，所述原料中，所述亲水性功能材料的含量为0.1wt％～10wt％。
11.可选地，所述亲水性聚酯组合物对水的润湿角小于30度。
12.可选地，所述亲水性功能材料为二羟甲基丙酸(dmpa)。
13.本发明提供的研磨垫，由亲水性聚酯组合物组成，具有良好的亲水性，能够防止疏水性材料表面在研磨过程中吸附有机物，避免有机物在疏水性材料表面团聚成颗粒，从而，避免由于有机物颗粒对制备的器件造成损伤。由于本发明提供的研磨垫具有亲水的特性，
在研磨过程中还有利于对抛光液的保持，能够提高研磨的效果。由于本发明提供的研磨垫能够减少疏水性材料表面有机物的吸附，同时可以简化后续的清洗过程。
14.第三方面，本发明提供一种研磨垫制备方法，包括：
15.将异氰酸酯、多元醇和亲水性功能材料进行合成以得到预聚体；
16.将所述预聚体进行聚合，以形成亲水性聚酯组合物；
17.将所述亲水性聚酯组合物在模具中成型，以形成所述研磨垫。
18.可选地，所述亲水性功能材料为二羟甲基丙酸(dmpa)。
19.可选地，在进行合成时，所述亲水性功能材料的含量为0.1wt％～10wt％。
20.采用本发明提供的研磨垫制备方法制备的研磨垫，由亲水性聚酯组合物组成，具有良好的亲水性，能够防止疏水性材料表面在研磨过程中吸附有机物，避免有机物在疏水性材料表面团聚成颗粒，从而，避免有机物颗粒对制备器件造成的损伤。由于本发明提供的研磨垫具有亲水的特性，在研磨过程中还有利于对抛光液的保持，能够提高研磨的效果。由于本发明提供的研磨垫能够减少疏水性材料表面有机物的吸附，同时可以简化后续的清洗过程。
具体实施方式
21.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。
22.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。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根据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。
23.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”。
24.本实施例提供一种亲水性聚酯组合物，包括：以异氰酸酯、多元醇和亲水性功能材料为原料制备的具有多种碳链长度的聚酯。
25.在现有技术中制备研磨垫的预聚物为具有亲水性特性的羧基(coo-)和具有疏水性特征的甲基(ch
2-，ch
3-)形成化学性链式结构，预聚物在添加硬化剂后形成聚氨酯。采用聚氨酯研磨垫进行研磨时，与待平坦化材料表面接触的膜质为聚氨酯。在采用上述的聚氨酯的研磨垫对疏水性材料进行研磨时，疏水性材料在研磨过程中产生负电荷的有机物和疏水性材料表面很容易结合，形成有机物颗粒缺陷。为了去除这些有机物颗粒，需要在研磨完成后在进行充分的化学清洗。而本实施例中提供的亲水性聚酯组合物，具有良好的亲水性，在制备成研磨垫后，能够防止疏水性材料在研磨过程中吸附有机物，避免有机物在疏水性材料表面团聚成颗粒，从而大幅度降低了疏水性材料表面的颗粒缺陷。采用亲水性的聚酯组合物制备成研磨垫后，还有利于在研磨过程中对于抛光液的保持，提高研磨的效果。同时，由于本实施例的亲水性聚酯组合物制备的研磨垫能够减少疏水性材料表面有机物的吸
附，可以简化后续的清洗过程。
26.作为本实施例可选的实施方式，原料中，亲水性功能材料的含量为0.1wt％～ 10wt％。例如，亲水性功能材料的含量可以选择为0.1％、1％、5％、8％或10％。当然，亲水性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。作为优选的实施方式，亲水性功能材料为二羟甲基丙酸(dimethlol propionic acid，dmpa)。二羟甲基丙酸制备过程简单，成品率高，成本较低，采用二羟甲基丙酸作为亲水性功能材料能够降低整体的成本。
27.本实施例提供一种研磨垫，包括：研磨层，采用亲水性聚酯组合物制成，亲水性聚酯组合物包括以异氰酸酯、多元醇和亲水性功能材料为原料制备的具有多种碳链长度的聚酯。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，研磨垫，由亲水性聚酯组合物组成，具有良好的亲水性，能够防止疏水性材料在研磨过程中吸附有机物，避免有机物在材料表面团聚成颗粒，从而大幅度降低了疏水性材料表面的颗粒缺陷。由于本实施例提供的研磨垫具有亲水的特性，在研磨过程中还有利于对抛光液的保持，能够提高研磨的效果。同时，由于本实施例提供的研磨垫能够减少疏水性材料表面的有机物吸附，减少研磨的缺陷，同时能够简化后续的清洗过程。
28.作为本实施例可选的实施方式，原料中，亲水性功能材料的含量为0.1wt％～ 10wt％。例如，亲水性功能材料的含量可以选择为0.1％、1％、5％、8％或10％。当然，亲水性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。作为优选的实施方式，亲水性功能材料为二羟甲基丙酸(dimethlol propionic acid，dmpa)。二羟甲基丙酸制备过程简单，成品率高，成本较低，采用二羟甲基丙酸作为亲水性功能材料能够降低整体的成本。作为本实施例的优选的实施方式，亲水性聚酯组合物对水的润湿角小于30度；采用润湿角较小的亲水性聚酯组合物，润湿角越小的亲水性聚酯组合物其亲水性越好，在选择亲水性聚酯组合物的润湿角时，可以选择润湿度为5度、15度或30度的亲水性聚酯组合物。当然，也可以依据抛光液的种类、研磨条件等的具体情况选择其他润湿角的组合物。
29.本实施例提供一种研磨垫制备方法，包括：将异氰酸酯、多元醇和亲水性功能材料进行合成以得到预聚体；将预聚体进行聚合，以形成亲水性聚酯组合物；将亲水性聚酯组合物在模具中成型，以形成研磨垫。在本实施例中，采用异氰酸酯、多元醇以及亲水性功能材料进行预聚，能够使预聚物表现出亲水性，作为优选的实施方式，亲水性功能材料可以选择为二羟甲基丙酸(dimethlolpropionic acid，dmpa)，二羟甲基丙酸制备过程简单，成品率高，成本较低，采用二羟甲基丙酸作为亲水性功能材料能够降低整体的成本。在合成亲水性的预聚体之后，再经过预聚体的聚合，将预聚体聚合为更长的链，从而形成亲水性聚酯组合物，最后再将亲水性聚酯组合物进行成型，成型之后即为具有亲水性质的研磨垫。采用本实施例提供的研磨垫制备方法制备的研磨垫，由亲水性聚酯组合物组成，具有良好的亲水性，能够防止疏水性材料表面在研磨过程中吸附有机物，避免有机物在表面团聚成颗粒，从而，
能够避免有机物颗粒对器件造成的损伤。由于本实施例提供的研磨垫具有亲水的特性，在研磨过程中还有利于对抛光液的保持，能够提高研磨的效果。同时，由于本实施例提供的研磨垫能够减少晶圆表面有机物的吸附，避免由于有机物的吸附产生的颗粒缺陷，并简化后续的器件清洗过程。
30.作为本实施例可选的实施方式，原料中，亲水性功能材料的含量为0.1wt％～ 10wt％。例如，亲水性功能材料的含量可以选择为0.1％、1％、5％、8％或10％。当然，亲水性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。
31.在以上的描述中，对于各层的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。
32.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。