CN115247032B - 一种晶圆减薄用高效研磨胶带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及C09J研磨胶带术领域，更具体地，本发明提供了一种晶圆减薄用高效研磨胶带及其制备方法。本发明以醋酸乙烯酯、N‑羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、过氧化苯甲酰、苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物、丁腈橡胶、三乙醇胺、六亚甲基四胺等物质为原料，制备得到的多功能粘结剂在涂布过程中无气泡，且胶层厚度均匀，与现有技术相比，具有优异的耐磨性能、抗压强度、拉伸强度、剥离强度，在半导体加工领域具有潜在的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及C09J研磨胶带技术领域，更具体地，本发明提供了一种晶圆减薄用高效研磨胶带及其制备方法。
背景技术
随着电子科技的飞速发展，半导体材料在集成电路、通信***、电源转化的领域有着广泛的应用。而半导体材料的综合性能直接影响着集成电路、通信***的使用效果，为了进一步提升半导体材料的综合性能，通常会对半导体芯片进行晶圆减薄加工。研磨胶带是晶圆减薄加工过程中常用的工具，如何增强研磨胶带的粘结性能、耐磨性能成为了科研工作者们的工作重心之一。
专利公开号为CN108587502A的中国发明专利公开了一种半导体晶圆加工用胶带及其制备方法，在本公开专利中制备得到胶带具有优异的水分耐受性、黏附性和耐久性，但当其方案中粘结剂的厚度为150微米时，可能在涂布过程中出现气泡、胶层厚度的均匀度不佳的问题，会影响胶带在半导体加工过程中的作用效果。
因此，开发一种在制备过程中不易气泡，同时胶层厚度具有优异均匀度的研磨胶带在晶圆减薄加工领域具有潜在的应用价值。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种晶圆减薄用高效研磨胶带，制备原料包括弹性树脂基体、多功能粘结剂和磨粒。
作为本发明一种优选的技术方案，所述弹性树脂基体包括聚乙烯弹性体、聚氨酯弹性体、聚苯乙烯弹性体、聚酰胺弹性体、聚丙烯弹性体中的至少一种。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述弹性树脂基体为聚氨酯弹性体。
作为本发明一种优选的技术方案，所述多功能粘结剂的制备原料，按重量份计，包括以下组分：丙烯酸酯类化合物60-100份，引发剂1-5份，韧性改进剂5-15份，有机胺类化合物1-3份，粘性改性剂3-10份，促进剂1-3份，硅烷偶联剂1-3份，功能助剂1-3份。
作为本发明一种优选的技术方案，所述丙烯酸酯类化合物包括丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸羟乙酯等中的至少一种。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述丙烯酸酯类化合物为醋酸乙烯酯、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯，醋酸乙烯酯、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量比为(0.5-1.5)：(0.2-0.8)：(0.6-1.2)。
作为本发明一种最优选的技术方案，所述醋酸乙烯酯、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量比为1：0.4：0.8。
作为本发明一种优选的技术方案，所述引发剂包括有机过氧化物类引发剂、无机过氧化物类引发剂、偶氮类引发剂等中的至少一种。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述引发剂为有机过氧化物类引发剂。
作为本发明一种优选的技术方案，所述有机过氧化物类引发剂包括过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯中的至少一种。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述有机过氧化物类引发剂为过氧化苯甲酰。
作为本发明一种优选的技术方案，所述韧性改进剂包括丁腈橡胶、异丁烯橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、氧化聚乙烯等中的至少一种。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述韧性改进剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁腈橡胶，苯乙烯-丁二烯共聚物、丁腈橡胶的重量比为(0.4-1.2)：(1-1.5)。
作为本发明一种最优选的技术方案，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁腈橡胶的重量比为0.6：1.2。
作为本发明一种优选的技术方案，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯的摩尔含量为25-35％。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯的摩尔含量为30％。
作为本发明一种优选的技术方案，所述丁腈橡胶为半交联型粉末丁腈橡胶。
作为本发明一种优选的技术方案，所述半交联型粉末丁腈橡胶中结合丙烯腈摩尔含量为30-35％。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述半交联型粉末丁腈橡胶中结合丙烯腈摩尔含量为33％。
作为本发明一种优选的技术方案，所述有机胺类化合物包括二乙醇胺、三乙醇胺、六亚甲基四胺中的至少一种。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述有机胺类化合物为三乙醇胺、六亚甲基四胺，三乙醇胺、六亚甲基四胺的重量比为(0.2-0.4)：(0.7-1.3)。
作为本发明一种最优选的技术方案，所述三乙醇胺、六亚甲基四胺的重量比为0.3：1.1。
作为本发明一种优选的技术方案，所述粘性改性剂包括萜烯树脂、石油树脂、聚苯乙烯、酚醛树脂等中的至少一种。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述粘性改性剂为酚醛树脂、聚苯乙烯，酚醛树脂、聚苯乙烯的重量比为(1-1.7)：(0.3-0.7)。
作为本发明一种最优选的技术方案，所述酚醛树脂、聚苯乙烯的重量比为1.5：0.5。
作为本发明一种优选的技术方案，所述酚醛树脂中羟甲基的摩尔含量为8-10％。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述酚醛树脂中羟甲基的摩尔含量为9.8％。
作为本发明一种优选的技术方案，所述聚苯乙烯在230℃的熔体流动速率为4-10g/10min。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述聚苯乙烯在230℃的熔体流动速率为7.2g/10min。
作为本发明一种优选的技术方案，所述促进剂包括硫脲、对苯二酚、对羟基苯甲醚、N,N-二甲基对苯二胺、四甲基硫脲中的至少一种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述硅烷偶联剂包括KH550、KH560、KH570、KH580、KH590、KH902、KH792中的至少一种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述功能助剂包括润湿剂、消泡剂、流平剂中的至少一种。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述功能助剂为润湿剂。
作为本发明一种优选的技术方案，所述润湿剂为有机硅类润湿剂。
作为本发明一种优选的技术方案，所述磨粒为粒径在14-18μm的无机氧化物，加入量为多功能胶粘剂重量的10-30％。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述无机氧化物包括Al2O3、Cr2O3、Fe2O3、ZrO2、CaO、SiO2中的至少一种。
本发明第二方面提供了一种晶圆减薄用高效研磨胶带的制备方法，包括以下步骤；
(1)将丙烯酸酯类化合物，韧性改进剂，有机胺类化合物，粘性改性剂，促进剂，硅烷偶联剂，功能助剂，在60-90℃搅拌均匀，得到混合物；
(2)将步骤(1)所述混合物均匀涂覆于基材表面后，再将磨粒均匀的涂覆于混合物表面，加入引发剂，在70-80℃烘烤0.5-2h，即得所述晶圆减薄用高效研磨胶带。
其中，步骤(2)所述基材的厚度为20-30μm。
步骤(2)所述研磨胶带中干胶的厚度为20-150μm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明制备得到的晶圆减薄用高效研磨胶带，采用醋酸乙烯酯、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯的合理复配，通过大量的研究意外发现，当醋酸乙烯酯、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量比为1：0.4：0.8时，与本体系中的其它组分相互作用，具有优异的浸润性、粘结性，制备得到的研磨胶带一方面可以与本体系中的聚氨酯弹性体基体具有良好的涂覆效果，另一方面与本体系中的磨料二氧化硅微粒具有良好的亲和性，将其应用于晶圆减薄加工工艺过程中，对芯片的内部应力、封装体积、散热效率等都有了明显的改善，扩大了芯片的使用寿命和应用范围。
2、本发明制备得到的晶圆减薄用高效研磨胶带，通过苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁腈橡胶和合理复配，尤其当苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁腈橡胶的重量比为0.6：1.2，且苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯的摩尔含量为30％、丁腈橡胶为结合丙烯腈摩尔含量为33％的半交联型粉末丁腈橡胶时，在提升多功能胶粘剂承载强度、耐疲劳性能的基础上，其与组分中的酚醛树脂等组分通过协同作用，有效避免了多功能胶粘剂在涂布过程中易出现气泡的问题，在干胶厚度为150μm时也不会出现气泡，制备得到的研磨胶带具有优异的综合性能，在半导体加工过程中不会出现污染芯片的现象。
3、本发明制备得到的晶圆减薄用高效研磨胶带，通过向体系中引入羟甲基的摩尔含量为9.8％和在230℃的熔体流动速率为7.2g/10min的聚苯乙烯进行合理复配，尤其当酚醛树脂、聚苯乙烯的重量比为1.5：0.5时，一方面促进了体系中各组分的充分均匀分散，提升了体系的稳定性；另一方面可以改善体系中的内部结构，增强了多功能粘结剂的粘结性能、抗压性能、耐磨性、拉伸强度、剥离强度，有效避免了研磨胶带在晶圆减薄工艺中受热易断裂的问题，同时提升了多功能胶粘剂在涂布过程中的胶层厚度的均匀性。
4、本发明制备得到的晶圆减薄用高效研磨胶带，通过同时使用KH550、有机硅类润湿剂，可以与本体系中的酚醛树脂、半交联型粉末丁腈橡胶以及重量比为0.3：1.1的三乙醇胺、六亚甲基四胺通过协同作用，有效提升了本体系中酚醛树脂、半交联型粉末丁腈橡胶的相容性，同时提升了多功能胶粘剂与聚氨酯弹性体基材间的粘结性，且促进了粒度为14μm的Al2O3在胶层表面的分散均匀度，提升了研磨胶带对芯片的减薄效果。
5、本发明制备得到的晶圆减薄用高效研磨胶带，以醋酸乙烯酯、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯为基体，向体系中加入过氧化苯甲酰、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁腈橡胶、三乙醇胺、六亚甲基四胺等物质，制备得到的研磨胶带具有优异的耐磨性能、抗压强度、拉伸强度、剥离强度，在晶圆减薄领域具有广泛的应用前景。
实施例
实施例1
实施例1提供了一种晶圆减薄用高效研磨胶带，制备原料包括以下组分：弹性树脂基体、多功能粘结剂和磨粒。
所述弹性树脂基体为聚氨酯弹性体，购自余姚市盈仓塑化有限公司，型号为巴斯夫C95A；
所述多功能粘结剂的制备原料，按重量份计，包括以下组分：丙烯酸酯类化合物80份，引发剂3份，韧性改进剂5份，有机胺类化合物2份，粘性改性剂6份，促进剂2份，硅烷偶联剂1.5份，功能助剂2份。
所述丙烯酸酯类化合物为醋酸乙烯酯、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯，醋酸乙烯酯、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量比为1：0.4：0.8；所述醋酸乙烯酯的CAS号为108-05-4，N-羟甲基丙烯酰胺的CAS号为924-42-5，甲基丙烯酸缩水甘油酯购自潍坊市鸣冉化工有限公司；
所述引发剂为过氧化苯甲酰；过氧化苯甲酰的CAS号为94-36-0；
所述所述韧性改进剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、半交联型粉末丁腈橡胶，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、半交联型粉末丁腈橡胶的重量比为0.6：1.2；所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物购自苏州戴维新材料科技有限公司，型号为KratonD1101，苯乙烯的摩尔含量为30％；半交联型粉末丁腈橡胶购自衡水溢塑新材料科技有限公司，型号为P630，结合丙烯腈摩尔含量为33％；
所述有机胺类化合物为三乙醇胺、六亚甲基四胺，三乙醇胺、六亚甲基四胺的重量比为0.3：1.1；
所述粘性改性剂为酚醛树脂、聚苯乙烯，酚醛树脂、聚苯乙烯的重量比为1.5：0.5；所述酚醛树脂购自山东金耐特环保科技有限公司，型号为2402，羟甲基的摩尔含量为9.8％；聚苯乙烯购自余姚市盈仓塑化有限公司，型号为GPPS GP33，在230℃的熔体流动速率为7.2g/10min
所述促进剂为对苯二酚；硅烷偶联剂为KH550；
所述功能助剂为有机硅类润湿剂，购自上海凯茵化工有限公司，型号为BYK-333。
所述磨粒为SiO2购自济南宏泉钛业有限公司，粒径为14μm，加入量为多功能胶粘剂重量的25％。
所述晶圆减薄用高效研磨胶带的制备方法，包括以下步骤；
(1)将丙烯酸酯类化合物，韧性改进剂，有机胺类化合物，粘性改性剂，促进剂，硅烷偶联剂，功能助剂，在70℃搅拌均匀，得到混合物；
(2)将步骤(1)所述混合物均匀涂覆于基材表面后，再将磨粒均匀的涂覆于混合物表面，加入引发剂，在75℃烘烤1h，即得所述晶圆减薄用高效研磨胶带。
其中，步骤(2)所述基材的厚度为25μm。
步骤(2)所述研磨胶带中干胶的厚度为140μm。
对比例1
对比例1的具体实施方式同实施例1，不同之处在于，没有加入韧性改进剂。
对比例2
对比例2的具体实施方式同实施例1，不同之处在于，没有加入粘性改性剂。
性能评价
(1)剥离强度测试
将实施例1、对比例1-2制备得到的研磨胶带制成120mm×30mm的样品，GB/T2791-1995《胶粘剂T剥离强度试验方法》，测试产品的剥离强度，测得数据见表1；
(2)胶层稳定性能测试
观察实施例1、对比例1-2的方案制备得到的多功能粘结剂在涂布过程中胶层的情况：若无气泡，则为A级；若出现气泡，则为B级。
表1高效研磨胶带性能测试结果
Claims (5)
1.一种晶圆减薄用高效研磨胶带，其特征在于，制备原料包括弹性树脂基体、多功能粘结剂和磨粒；
所述多功能粘结剂的制备原料，按重量份计，包括以下组分：丙烯酸酯类化合物60-100份，引发剂1-5份，韧性改进剂5-15份，有机胺类化合物1-3份，粘性改性剂3-10份，促进剂1-3份，硅烷偶联剂1-3份，功能助剂1-3份；
所述丙烯酸酯类化合物为醋酸乙烯酯、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯，醋酸乙烯酯、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量比为（0.5-1.5）：（0.2-0.8）：（0.6-1.2）；
所述韧性改进剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁腈橡胶，苯乙烯-丁二烯共聚物、丁腈橡胶的重量比为（0.4-1.2）：（1-1.5）；
所述粘性改性剂为酚醛树脂、聚苯乙烯，酚醛树脂、聚苯乙烯的重量比为（1-1.7）：（0.3-0.7）；
所述功能助剂包括润湿剂、消泡剂、流平剂中的至少一种；
所述高效研磨胶带的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丙烯酸酯类化合物，韧性改进剂，有机胺类化合物，粘性改性剂，促进剂，硅烷偶联剂，功能助剂，在60-90℃搅拌均匀，得到混合物；
（2）将步骤（1）所述混合物均匀涂覆于弹性树脂基体表面后，再将磨粒均匀的涂覆于混合物表面，加入引发剂，在70-80℃烘烤0.5-2h，即得所述晶圆减薄用高效研磨胶带。
2.根据权利要求1所述高效研磨胶带，其特征在于，所述弹性树脂基体包括聚乙烯弹性体、聚氨酯弹性体、聚苯乙烯弹性体、聚酰胺弹性体、聚丙烯弹性体中的至少一种。
3.根据权利要求1所述高效研磨胶带，其特征在于，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯的摩尔含量为25-35%；丁腈橡胶为结合丙烯腈摩尔含量为30-35%的半交联型粉末丁腈橡胶。
4.根据权利要求1所述高效研磨胶带，其特征在于，所述酚醛树脂中羟甲基的摩尔含量为8-10%；聚苯乙烯在230℃的熔体流动速率为4-10g/10min。
5.一种如权利要求1-4任一项所述高效研磨胶带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将丙烯酸酯类化合物，韧性改进剂，有机胺类化合物，粘性改性剂，促进剂，硅烷偶联剂，功能助剂，在60-90℃搅拌均匀，得到混合物；
（2）将步骤（1）所述混合物均匀涂覆于弹性树脂基体表面后，再将磨粒均匀的涂覆于混合物表面，加入引发剂，在70-80℃烘烤0.5-2h，即得所述晶圆减薄用高效研磨胶带。
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