一种12吋晶圆专用CMP抛光垫及其制作方法与流程

一种12吋晶圆专用cmp抛光垫及其制作方法
技术领域
1.本发明涉及cmp抛光垫技术领域，具体是一种12吋晶圆专用cmp抛光垫及其制作方法。


背景技术：

2.化学机械研磨是将晶圆表面进行全面性平坦化的一种技术手段，集成电路通常通过在硅晶片上依序沉积导体、半导体、或绝缘体层而被形成在基板上，化学机械研磨(cmp)是一种公认的平坦化方法。此平坦化方法通常需要将基板固 定在承载头上。通常对着旋转的抛光垫放置基板的暴露表面进行。现有的cmp抛光垫通常通过模制、浇铸或烧结聚合(例如聚氨酯)材料制成，而现有的cmp抛光垫因气泡大小不均匀导致抛光垫表面平坦性不高、降低了抛光垫的耐磨性，导致抛光垫的质量性能不佳。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有的cmp抛光垫存在的因气泡大小不均匀导致抛光垫表面平坦性不高、抛光垫耐磨性不高、质量性能不佳的问题，提供一种在抛光垫气泡内填充研磨剂、耐磨性能高、平坦性好、质量性能优越的12吋晶圆专用cmp抛光垫及其制作方法。
4.本发明解决的技术问题所采取的技术方案为：一种12吋晶圆专用cmp抛光垫，其特征在于：所述的cmp抛光垫由聚氨酯、研磨剂制作而成。
5.优选地，所述的聚氨酯重量比为60-80%、研磨剂重量比为20-80%，将研磨剂添加进聚氨酯内，使研磨剂填充在聚氨酯内的气泡中，使研磨剂填充在聚氨酯内的气泡中，使研磨垫更加均匀、紧密，提高研磨垫的耐磨性能。
6.优选地，所述的聚氨酯由聚合多元醇20-58%、二异氰酸脂40-72%、抗水解剂0.1-3%、扩链剂2-5%、空心填料0.1-3%、增塑剂0.1-2%、催化剂0.1-0.5%组成。
7.优选地，所述的研磨剂由70-80%的金刚石、10-20%的碳化硅、10-20%的二氧化铯组成，采用金刚石作为研磨剂之一，金刚石和其他配料填充在聚氨酯的气泡中，使研磨垫更加均匀、紧密，提高研磨垫的耐磨性能，增强研磨垫的结构强度。
8.优选地，所述的金刚石颗粒度为w0.5-7.5，所述的碳化硅颗粒度为w0.5-7.5，所述的二氧化铯颗粒度为w0.5-7.5。
9.一种12吋晶圆专用cmp抛光垫的制作工艺，其特征在于：第一步、搅拌：将聚合多元醇、二异氰酸脂、抗水解剂、扩链剂、空心填料、增塑剂、催化剂混合后进行搅拌混合，制得聚氨酯；第二步、发泡：将混合后的聚氨酯在压力为7-15mpa、温度为150-160℃的条件下进行发泡，用抽真空设备进行抽真空，使聚氨酯在真空条件下进行，在出现气泡后，将压力下降至1-2 mpa后继续进行发泡，发泡2-5小时，采用物理发泡的方法制备聚氨酯片材使其泡孔均匀，采用高低压混合发泡方法，使其具有优越的耐磨性和均匀的泡孔，保证晶圆表面轮
廓凸出部份高效平坦化并减少划伤；第三步、添加研磨剂：将混合好的研磨剂加入发泡过程中的聚氨酯内。
10.第四步、冷却：将添加研磨剂的聚氨酯自然冷却，对冷却后的产品进行检测，制得cmp抛光垫。
11.cmp抛光垫质量指标：
①
抗拉强度≥16mpa，力争达到≥18mpa；
②
耐磨率m≤0.01g/78.5m
㎡
*1000r；
③
拉断伸长率（%）≥200；
④
热空气老化试验（70℃
×
168h后）:拉伸强度变化率及拉断伸长率变化≤
±
25；
⑤
磨耗量（mm3）≤80；
⑥
硬度（邵a）：65
±
3。
12.有益效果：本发明采用物理发泡的方法制备聚氨酯片材使其泡孔均匀，采用高低压混合发泡方法，使其具有优越的耐磨性和均匀的泡孔，保证晶圆表面轮廓凸出部份高效平坦化并减少划伤，合成具有多重网络结构的聚氨酯材料设计，使其具有优异耐磨、耐腐蚀性能，在聚氨酯中加入研磨剂，使研磨剂填充在聚氨酯内的气泡中，使抛光垫更加均匀、紧密，提高抛光垫的耐磨性能。
附图说明
13.图1为本发明产品的外观图。
14.图2为现有普通产品的外观图。
15.具体实施方式以下将结合附图对本发明进行较为详细的说明。
16.实施例一：一种12吋晶圆专用cmp抛光垫，其特征在于：所述的cmp抛光垫由聚氨酯、研磨剂制作而成。
17.优选地，所述的聚氨酯重量比为78%、研磨剂重量比为22%，将研磨剂添加进聚氨酯内，使研磨剂填充在聚氨酯内的气泡中，使研磨剂填充在聚氨酯内的气泡中，使研磨垫更加均匀、紧密，提高研磨垫的耐磨性能。
18.优选地，所述的聚氨酯由聚合多元醇55%、二异氰酸脂35%、抗水解剂3%、扩链剂3%、空心填料2%、增塑剂1.5%、催化剂0.5%组成。
19.优选地，所述的研磨剂由80%的金刚石、10%的碳化硅、10%的二氧化铯组成，采用金刚石作为研磨剂之一，金刚石和其他配料填充在聚氨酯的气泡中，使研磨垫更加均匀、紧密，提高研磨垫的耐磨性能，增强研磨垫的结构强度。
20.优选地，所述的金刚石颗粒度为w1，所述的碳化硅颗粒度为w2.5，所述的二氧化铯颗粒度为w1.5。
21.一种12吋晶圆专用cmp抛光垫的制作工艺，其特征在于：第一步、搅拌：将聚合多元醇、二异氰酸脂、抗水解剂、扩链剂、空心填料、增塑剂、催化剂混合后进行搅拌混合，制得聚氨酯；第二步、发泡：将混合后的聚氨酯在压力为15mpa、温度为160℃的条件下进行发
泡，用抽真空设备进行抽真空，使聚氨酯在真空条件下进行，在出现气泡后，将压力下降至1 mpa后继续进行发泡，发泡3小时，采用物理发泡的方法制备聚氨酯片材使其泡孔均匀，采用高低压混合发泡方法，使其具有优越的耐磨性和均匀的泡孔，保证晶圆表面轮廓凸出部份高效平坦化并减少划伤；第三步、添加研磨剂：将混合好的研磨剂加入发泡过程中的聚氨酯内。
22.第四步、冷却：将添加研磨剂的聚氨酯自然冷却，对冷却后的产品进行检测，制得cmp抛光垫a。
23.实施例二：一种12吋晶圆专用cmp抛光垫，其特征在于：所述的cmp抛光垫由聚氨酯、研磨剂制作而成。
24.优选地，所述的聚氨酯重量比为82%、研磨剂重量比为18%，将研磨剂添加进聚氨酯内，使研磨剂填充在聚氨酯内的气泡中，使研磨剂填充在聚氨酯内的气泡中，使研磨垫更加均匀、紧密，提高研磨垫的耐磨性能。
25.优选地，所述的聚氨酯由聚合多元醇50%、二异氰酸脂40%、抗水解剂2%、扩链剂4%、空心填料2%、增塑剂1.9%、催化剂0.1%组成。
26.优选地，所述的研磨剂由70%的金刚石、15%的碳化硅、15%的二氧化铯组成，采用金刚石作为研磨剂之一，金刚石和其他配料填充在聚氨酯的气泡中，使研磨垫更加均匀、紧密，提高研磨垫的耐磨性能，增强研磨垫的结构强度。
27.优选地，所述的金刚石颗粒度为w0.5-7.5，所述的碳化硅颗粒度为w0.5-7.5，所述的二氧化铯颗粒度为w0.5-7.5。
28.一种12吋晶圆专用cmp抛光垫的制作工艺，其特征在于：第一步、搅拌：将聚合多元醇、二异氰酸脂、抗水解剂、扩链剂、空心填料、增塑剂、催化剂混合后进行搅拌混合，制得聚氨酯；第二步、发泡：将混合后的聚氨酯在压力为7-15mpa、温度为150-160℃的条件下进行发泡，用抽真空设备进行抽真空，使聚氨酯在真空条件下进行，在出现气泡后，将压力下降至1-2 mpa后继续进行发泡，发泡2-5小时，采用物理发泡的方法制备聚氨酯片材使其泡孔均匀，采用高低压混合发泡方法，使其具有优越的耐磨性和均匀的泡孔，保证晶圆表面轮廓凸出部份高效平坦化并减少划伤；第三步、添加研磨剂：将混合好的研磨剂加入发泡过程中的聚氨酯内。
29.第四步、冷却：将添加研磨剂的聚氨酯自然冷却，对冷却后的产品进行检测，制得cmp抛光垫b。
30.cmp抛光垫质量指标：
①
抗拉强度≥16mpa；
②
耐磨率m≤0.01g/78.5m
㎡
*1000r；
③
拉断伸长率（%）≥200；
④
热空气老化试验（70℃
×
168h后）:拉伸强度变化率及拉断伸长率变化≤
±
25；
⑤
磨耗量（mm3）≤80；
⑥
硬度（邵a）：65
±
3。
31.与普通cmp抛光垫对比实验（相同条件）
对比项目技术指标本产品a本产品b普通产品抗拉强度≥16mpa18mpa18mpa17.5mpa耐磨率≤0.01g/78.5m
㎡
*1000r0.00990.00980.012拉断伸长率（%）≥200202201199热空气老化试验（70℃
×
168h后）≤
±
252424.625磨耗量（mm3）≤8079.679.880.5硬度（邵a）65
±
367.667.565
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
32.本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。