CN101244545B - 抛光垫、其使用和其制造方法 - Google Patents

抛光垫、其使用和其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明主要涉及一种抛光垫，其包含：基底材料，其包含纤维；具有低渗透性的薄膜；和形成在所述基底材料与所述具有低渗透性的薄膜的上表面之间的，且缓冲层嵌入到所述基底材料的所述纤维中。本发明还提供一种包含使用所述抛光垫的抛光衬底的方法以及一种用于制造如上所述的抛光垫的方法。

Description

抛光垫、其使用和其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于化学机械抛光的抛光垫。
背景技术
化学机械抛光(CMP)是使用抛光垫将衬底表面平坦化的程序。CMP一般应用于抛光透镜、镜子、液晶显示器的衬底、硅芯片以及硅芯片上的氧化和/或金属层。
以硅芯片为例，首先切割单晶硅的结晶块。通常研磨所述芯片而使其平坦以便随后进行化学蚀刻。在蚀刻过程之后需要抛光过程。在抛光过程期间，抛光垫连同浆液一起与芯片表面上的硅原子发生化学反应，以使得经反应的表面比下伏硅软。此外，不断地擦除经反应的表面，从而导致新鲜的硅暴露到浆液和抛光垫。
常规的抛光垫包含含有纤维的基底材料。还在基底材料上或基底材料中提供包含多孔弹性体(例如聚氨脂)的抛光层。通过使用压敏性粘合剂(PSA)，将常规抛光垫紧固到抛光机的抛光压板或头部。压敏性粘合剂包含含有(例如)聚酯的载体膜，且在载体膜的上侧和下侧上具有低流动性粘合剂，此类粘合剂被称为双侧粘合剂。载体膜上侧上的粘合剂经配置以耦合抛光垫的基底材料，且载体膜下侧上的粘合剂将耦合抛光机的抛光压板或头部。
因为抛光垫的基底材料包含纤维，所以基底材料的内容物并非均匀分布。可容易观察到基底材料的厚度变化。除此之外，基底材料的表面并不平坦且通常粗糙且起伏。所述特征使得基底材料难以紧密且完全地附着到压敏性粘合剂在载体膜上表面上的粘合剂。可在基底材料与压敏性粘合剂之间的接口中容易地观察到气泡和空隙。结果，浆液可经由所述气泡和空隙容易地渗透到基底材料与压敏性粘合剂之间的接口中。因此，缩短了抛光垫的寿命。另外，当更换抛光垫时，压敏性粘合剂的残留物易于遗留在抛光压板或头部上，且必需移除压敏性粘合剂的残留物，且延长了用于更换抛光垫所必需的持续时间。由此降低了化学机械抛光的效果和效率。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种抛光垫，其包含：
基底材料，其包含纤维；
具有低渗透性的薄膜，所述薄膜具有上表面；和
缓冲层，其形成在所述基底材料与所述具有低渗透性的薄膜的上表面之间，且嵌入在所述基底材料的纤维中。
本发明的另一目的在于提供一种抛光衬底的方法，所述方法包含使用如上所述的抛光垫来抛光衬底表面。
本发明的又一目的在于提供一种用于制造根据权利要求1所述的抛光垫的方法，所述方法包含以下步骤：
(a)提供所述基底材料；
(b)用缓冲层溶液来浸渍所述基底材料且形成所述缓冲层；和
(c)将所述具有低渗透性的薄膜施加到所述缓冲层。
附图说明
图1说明比较实例的糊剂层在透射电子显微镜下的视图。
图2说明实例的糊剂层在透射电子显微镜下的视图。
具体实施方式
本发明将提供一种抛光垫，其包含：
基底材料，其包含纤维；
具有低渗透性的薄膜；和
缓冲层，其形成在所述基底材料与所述具有低渗透性的薄膜的上表面之间，且嵌入到所述基底材料的纤维中。
根据本发明，任何包含纤维的基底材料可应用于本发明中。优选地，基底材料为非编织品，且更优选地，基底材料为滚轧非编织品。可以卷对卷方式使用所述滚轧非编织品，与包含模制或铸造的生产单个抛光垫的常规方法相比，此方式改进了分批均匀性。
如本文使用，“非编织品”指的是由摩擦力和/或内聚力和/或粘着力而结合的具有方向或随机定向纤维的制造片、网或垫，不包括纸张和经编织、针织、簇织、并入接结纱或细丝的缝编或通过湿磨而粘结(无论是否经额外缝制)的产品。纤维可为天然或人造来源。其可为定长或连续细丝或可当场形成。依据形成网的方法而定，非编织品通常包含复合非编织品、针扎非编织品、熔喷非编织品、纺粘非编织品、干式非编织品、湿式非编织品、缝编非编织品或水刺非编织品。与编织品相比，非编织品具有更好的材料性质。
如本文使用，术语“纤维”指的是单纤维或复合纤维，优选为复合纤维。根据待抛光的衬底来选择纤维。基底材料表面的纤维提供用于抛光的突起，且还提供允许抛光层的弹性体置放在由其界定的空间中的支架。所属领域的技术人员可根据说明书的揭示内容而选择合适种类的纤维并将弹性体聚合物与所述纤维进行协调。优选地，长纤维由从由以下各物组成的群组选择的至少一种材料制成：聚酰胺、对苯二甲酰胺、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯腈和其混合物。
如本文使用，术语“具有低渗透性的薄膜”指的是大体上防止根据本发明的具有低渗透性的薄膜的上表面上的缓冲层渗透到所述具有低渗透性的薄膜的下表面的薄膜或膜。优选地，具有低渗透性的薄膜的材料选自由以下各物组成的群组：聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)和聚乙烯(PE)。此外，聚丙烯是定向聚丙烯(OPP)。
根据本发明的缓冲层形成在基底材料与具有低渗透性的薄膜的上表面之间，且嵌入到基底材料的纤维中。因为根据本发明的缓冲层嵌入到基底材料的纤维中，所以其充当基底材料与具有低渗透性的薄膜之间的中间物。根据本发明的缓冲层经设计以改良所述基底材料的表面，且能够填充基底材料的粗糙和起伏点。因此，具有低渗透性的薄膜可放置在缓冲层的平坦表面上。在根据本发明的抛光垫中观察不到任何气泡和空隙。而且，根据本发明的抛光垫紧密且完全地附着到抛光压板或头部而不存在浆液渗透。延长了抛光垫的寿命，且可容易地更换抛光垫。此外，根据本发明的缓冲层提供缓冲作用，以消除在抛光时对抛光垫造成的损坏。由此改进了化学机械抛光的效果和效率。
在本发明的一个优选实施例中，缓冲层为糊剂。所述糊剂替代常规抛光垫中载体膜上侧上的粘合剂以直接粘合到具有低渗透性的薄膜。优选地，所述糊剂的粘度在1cps到30,000cps之间。为了填充基底材料的粗糙和起伏点，所述糊剂优选为流动糊剂。举例来说，所述糊剂可包含聚氨脂或聚醚。
在本发明的一个优选实施例中，所述糊剂为双组份糊剂。所述双组份糊剂指的是包含彼此相互作用或交联以获得粘合效果的两个组份的糊剂。优选地，所述双组份糊剂包含多元醇树脂和聚异氰酸酯。更优选地，所述多元醇树脂为聚胺酯或聚醚。
在本发明的一个优选实施例中，所述抛光垫进一步包含糊剂层，所述糊剂层形成在所述具有低渗透性的薄膜的下表面上。更优选地，所述糊剂层为压敏性粘合剂或聚胺酯。如本文使用，“压敏性粘合剂”包含载体膜和在所述载体膜的上侧和下侧上的粘合剂。优选地，载体膜的材料选自由以下各物组成的群组：聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯和聚乙烯。
在本发明的另一优选实施例中，抛光垫进一步包含抛光层，所述抛光层包含多孔弹性体。如本文使用，术语“弹性体”(也被称为“弹性聚合物”)指的是一类展现类似橡胶质量的聚合物。在抛光时，弹性体起良好缓冲作用，以避免擦伤待抛光的衬底的表面。在本发明的一个优选实施例中，所述弹性体为泡沫树脂。如本文使用，术语“泡沫树脂”指的是含有热塑树脂和热分解发泡剂的材料。优选地，所述弹性体包括从由以下各物组成的群组中选择的至少一者：聚酰胺、聚碳酸酯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸酯、环氧树脂、酚醛树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、乙烯苯聚合物、丙烯酸树脂和聚胺酯。更优选地，所述弹性体为聚胺酯。
本发明还提供一种抛光衬底的方法，所述方法包含使用如以上所提及的抛光垫来抛光所述衬底的表面。
本发明还提供一种用于制造如上所述的抛光垫的方法，所述方法包含以下步骤：
(a)提供所述基底材料；
(b)用缓冲层溶液浸渍所述基底材料且形成所述缓冲层；和
(c)将所述具有低渗透性的薄膜施加到所述缓冲层。
仅出于说明目的而给出以下实例且不希望其限制本发明的范围。
比较实例：
浸渍：将基底材料的非编织品浸渍到具有聚胺酯的弹性体溶液中。
固化：在浸渍之后，将基底材料放入包含溶于水中的25重量％的二甲基甲酰胺的固化溶液中，以模制浸渍在纤维中的弹性体。
洗涤：用挤压轮移除残留物和过量固化溶液。接着在水中洗涤基底材料且接着使其受到挤压轮挤压数次。
干燥：在洗涤之后，接着干燥所述基底材料。
抛光：在干燥之后，使基底材料受到机械抛光以获得具有合适厚度的基底材料。
糊剂层：接着将双侧压敏性粘合剂(BA313)施加到具有低渗透性的薄膜上。糊剂层在透射电子显微镜下的照片在图1中展示。
粘合强度：粘合强度在0.1kg/cm与0.3kg/cm之间。
实例：
浸渍：将基底材料的非编织品浸渍到具有聚胺酯的弹性体溶液中。
固化：在浸渍之后，将基底材料放入包含溶于水中的25重量％的二甲基甲酰胺的固化溶液中，以模制浸渍在纤维中的弹性体。
洗涤：由挤压轮移除残留物和过量固化溶液。接着在水中洗涤基底材料且接着使其受到挤压轮挤压数次。
干燥：在洗涤之后，接着干燥基底材料。
抛光：在干燥之后，使基底材料受到机械抛光以获得具有合适厚度的基底材料。
缓冲层：用双组份糊剂(BA313)浸渍抛光垫。
具有低渗透性的薄膜：将聚对苯二甲酸乙二酯膜施加在缓冲层上以形成具有低渗透性的薄膜。
糊剂层：接着将双侧压敏性粘合剂(BA313)施加在具有低渗透性的薄膜上。所述糊剂层在透射电子显微镜下的照片在图2中展示。
粘合强度：粘合强度大于0.6kg/cm。
尽管已说明和描述了本发明的实施例，但所属领域的技术人员可作出各种修改和改进。因此，在说明性而并非限制性意义上描述本发明的实施例。希望本发明不限于如所说明的特定形式，且希望不脱离本发明精神和范围的所有修改均属于如所附权利要求书界定的范围内。

Claims (19)

1.一种抛光垫，其包含：
基底材料，其包含纤维；
具有低渗透性的薄膜，所述薄膜具有上表面；
缓冲层，其形成在所述基底材料与所述具有低渗透性的薄膜的所述上表面之间，且嵌入到所述基底材料的所述纤维中，并填充所述基底材料的粗糙和起伏点；和
抛光层，所述抛光层包含多孔弹性体。
2.根据权利要求1所述的抛光垫，其中所述具有低渗透性的薄膜的材料选自由以下各物组成的群组：聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)和聚乙烯(PE)。
3.根据权利要求2所述的抛光垫，其中所述聚丙烯为定向聚丙烯(OPP)。
4.根据权利要求1所述的抛光垫，其中所述缓冲层为糊剂。
5.根据权利要求4所述的抛光垫，其中所述糊剂具有在1cps到30,000cps之间的粘度。
6.根据权利要求4所述的抛光垫，其中所述糊剂为流动糊剂。
7.根据权利要求4所述的抛光垫，其中所述糊剂为双组份糊剂。
8.根据权利要求7所述的抛光垫，其中所述双组份糊剂包含多元醇树脂和聚异氰酸酯。
9.根据权利要求8所述的抛光垫，其中所述多元醇树脂为聚胺酯或聚醚。
10.根据权利要求4所述的抛光垫，其中所述糊剂包含聚胺酯或聚醚。
11.根据权利要求1所述的抛光垫，其进一步包含糊剂层，所述糊剂层形成在所述具有低渗透性的薄膜的下表面上。
12.根据权利要求11所述的抛光垫，其中所述糊剂层为压敏性粘合剂(PSA)或聚胺酯。
13.根据权利要求12所述的抛光垫，其中所述压敏性粘合剂包含载体膜和在所述载体膜的上侧和下侧上的粘合剂。
14.根据权利要求13所述的抛光垫，其中所述载体膜的材料选自由以下各物组成的群组：聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯和聚乙烯。
15.根据权利要求1所述的抛光垫，其中所述弹性体为聚胺酯。
16.一种抛光衬底的方法，所述方法包含使用根据权利要求1所述的抛光垫来抛光所述衬底的表面。
17.一种用于制造根据权利要求1所述的抛光垫的方法，所述方法包含以下步骤：
(a)提供所述基底材料；
(b)用缓冲层溶液浸渍所述基底材料且形成所述缓冲层；和
(c)将所述具有低渗透性的薄膜施加到所述缓冲层。
18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包含在所述具有低渗透性的薄膜的下表面上形成糊剂层的步骤(d)。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述糊剂层为压敏性粘合剂(PSA)或聚胺酯。
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