研磨垫与其应用和其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种研磨垫，其包含用于研磨衬底的研磨层、包含多个连通性孔洞的缓冲层和用于将所述缓冲层粘合至所述研磨层的粘合层，且所述粘合层是由具有流动性的高分子聚合而成。本发明专利技术还提供一种研磨衬底的方法，其包含使用所述研磨垫，和一种制造上述研磨垫的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于化学机械研磨的。技术背景化学机械研磨(CMP)是使用研磨垫进行衬底表面平坦化的程序。CMP—般应用于 研磨透镜、镜子、液晶显示器的衬底、硅晶片和硅晶片上的氧化层和/或金属层。以硅晶片为例，首先将单晶硅的结晶块切片。通常磨光所述晶片使其变平以供随 后进行化学蚀刻。在蚀刻过程之后需要研磨工艺。在研磨工艺期间，研磨垫连同浆液一起 与晶片表面上的硅原子进行化学反应，以使得经反应的表面比底下的硅柔软。此外，持续抹 除经反应的表面，可使新鲜硅暴露于浆液和研磨垫。中国台湾专利公告第567144号揭示一种研磨垫，其中所述研磨垫包含研磨层，所 述研磨层的里面设有一层含有具橡胶弹性的化合物的缓冲层，而所述缓冲层的储能模量较 研磨层的储能模量低，然而由于所述缓冲层是形成于研磨层里，其加工较为复杂，且因需同 时考虑研磨层的性质，而限制了缓冲层的选择。美国专利第6，358，130号也揭示了一种与研磨液一起使用的习知研磨垫。所述习 知研磨垫具有研磨层和穿过所述研磨层的开口中的窗口。所述研磨层和窗口的下表面由其 下的液体不可渗透层覆盖。所述习知研磨垫进一步包含处于所述液体不可渗透层上的粘合 层，所述粘合层在研磨层和窗口与下垫层之间形成各自的接合密封。在所述习知研磨垫中， 粘合层和液体不可渗透层可防止粘合层与研磨层、窗口和液体不可渗透层中每一者之间的 界面变湿。此研磨垫虽然改善了中国台湾专利公告第567144号的缺点，而可依所需选择研 磨层和下垫层，彼此间互不干扰，再者，连续性的液体不可渗透层可避免因在日常处理期间 弯曲、使用所述研磨垫期间所施加的研磨压力或粘合层中的小孔隙或间隙所产生的泄漏路 径，亦因接合密封，故可减小粘合层与研磨层、窗口和液体不可渗透层中各界面间由研磨液 引起的湿润现象。然而，因为习知研磨垫的下垫层通常包含纤维，或因下垫层的内含物未均勻分布， 且因习知研磨垫的研磨层通常包含弹性体，所以研磨层的内含物也未均勻分布，而可容易 观测到下垫层和研磨垫的厚度变化。此外，下垫层和研磨垫的表面不平坦，且通常粗糙并起 伏。此类特征使得下垫层或研磨垫难以紧密且完全附着至所述液体不可渗透层。在下垫层 和研磨层与液体不可渗透层之间的界面中容易观测到气泡和空白空间，因此研磨液容易经 由所述气泡和空白空间而渗透至下垫层和研磨层与液体不可渗透层之间的界面中，使研 磨层与下垫层的牢度变差，因而缩短习知研磨垫的使用寿命，同时还因上述原因使研磨垫 的整体平坦性不佳，而降低化学机械研磨的效果和效率。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种研磨垫，其包含研磨层、缓冲层和粘合层。所述研 磨层包含研磨表面，可用于研磨衬底；所述缓冲层包含多个连通性孔洞，且所述缓冲层的压4缩率高于所述研磨层的压缩率；所述粘合层是由具流动性的高分子聚合而成，用于将所述 缓冲层粘合至所述研磨层。本专利技术的另一目的在于提供一种研磨衬底的方法，所述方法包含使用上述研磨垫 来研磨衬底表面。本专利技术的又一目的在于提供一种制造上述研磨垫的方法，所述方法包含以下步 骤(a)提供缓冲层和研磨层；(b)在所述缓冲层或所述研磨层的一个表面上施加所述粘合层；和(c)将所述缓冲层粘合至所述研磨层。根据本专利技术的研磨垫大幅地增强缓冲层与研磨层的粘合强度，也提升了研磨垫的 平坦度和硬度的稳定性。此外，根据本专利技术的研磨垫可于研磨时不会被研磨液渗透，研磨垫 的使用寿命得以延长，并由此改进了化学机械研磨的效果和效率。附图说明图1说明习知研磨垫在透射电子显微镜下的视图。图2说明根据本专利技术的研磨垫在透射电子显微镜下的视图。图3说明习知研磨垫的线扫描(line scan)所检测得的位置与移除率的关系图。图4说明根据本专利技术的研磨垫的线扫描所检测得的位置与移除率的关系图。具体实施方式本专利技术提供一种研磨垫，其包含研磨层、缓冲层和粘合层。所述研磨层包含研磨表 面，可用于研磨衬底；所述缓冲层包含多个连通性孔洞，且所述缓冲层的压缩率高于所述研 磨层的压缩率；所述粘合层是由具流动性的高分子聚合而成，用于将所述缓冲层粘合至所 述研磨层。在本专利技术的优选具体实施例中，所述研磨层包含纤维。所述纤维可提供用于研磨 的突起，也可作为支架，例如所述支架允许研磨层的高分子弹性体沉积在由所述支架界定 的空间中。本专利技术所属领域的技术人员可根据本说明书的揭示内容来选择适合种类的纤 维。本文中使用的“纤维”一词指单纤维或复合纤维，优选地指复合纤维。可根据待研磨 的衬底来选择所述纤维，优选地，所述纤维由选自由以下各物组成的群组的至少一种材料 制成聚酰胺、对苯二胺、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈和其 混合物。优选地，所述纤维形成无纺布，且更优选地，所述研磨层包含成卷的无纺布，其可以 连续卷的方式使用所述成卷的无纺布，可改进批次均勻性。本文中使用“无纺布” 一词指具方向性或随机定向纤维的制造片、网或毡，其由摩 擦力和/或内聚力和/或粘合力接合，并不包括纸和并入有接结纱或丝的经编织、针织、簇 生、缝编或由湿式碾磨进行粘结(无论是否经额外针缝)的产品。所述纤维可为天然或人 造。其可为定长或连续的丝或可原位形成。取决于形成网的方法，无纺布通常包含合成无 纺布、针刺无纺布、熔喷无纺布、纺粘无纺布、干式成网无纺布、湿式成网无纺布、缝编无纺 布或水刺无纺布。与织布相比，无纺布具有较好的材料特性。在本专利技术的优选具体实施例中，所述研磨层包含连通多孔性的高分子弹性体，如搭配使用纤维，则所述高分子弹性体与纤维共同形成连通多孔洞。所述连通多孔洞有利于 研磨液的流动、研磨颗粒的分布和研磨残留物的移除。在本专利技术的优选实施例中，所述连通 多孔洞具有0. Ιμπι至500μπι的孔尺寸。本文中使用的“高分子弹性体”一词指展现类似 橡胶质量的聚合物种类。当研磨时，所述高分子弹性体可充当良好的缓冲器以避免刮伤待 研磨的衬底表面。在本专利技术的一个优选实施例中，所述高分子弹性体包含泡沫树脂。本文 中使用的“泡沫树脂”一词指含有热塑树脂和热分解发泡剂的材料。所述高分子弹性体优选 地选自由聚氨酯、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、尼龙、弹性橡胶、聚苯乙烯、聚芳烃分子、含 氟聚合物、聚酰亚胺、交联聚氨酯、交联聚烯烃、聚醚、聚酯、聚丙烯酸酯、弹性聚乙烯、聚四 氟乙烯、聚(对苯二甲酸亚乙酯)、聚芳烃酰胺、聚芳烃、聚甲基丙烯酸甲酯、其共聚物、其嵌 段共聚物、其混合物和其掺合物所组成的群组；更优选地，所述高分子弹性体包含聚氨酯。根据本专利技术的缓冲层，包含多个连通性孔洞，且其压缩率高于所述研磨层的压缩 率者皆适合应用于本专利技术的缓冲层，因缓冲层的压缩率高于研磨层，因此根据本专利技术的研 磨垫具有较佳的缓冲效果，当进行研磨作用时，可减少对待研磨衬底的刮伤，优选地，所述 缓冲层的压缩率为约20%至约40%，另一方面，所述缓冲层的空孔率优选也高于所述研磨 层的空孔率，其中所述缓冲层的空孔率优选为约30%至约45%，此较高的空孔率也可使根 据本专利技术的研磨垫具有较佳的缓冲效果。另一方面，其中所述缓冲层的密度优选为约0. 1 至约1.0克/立方公分。在本专利技术的优选具体实施例中，所述缓冲层包含弹性体，所述弹性体优选即具有 多个连通性孔洞，且其压缩率高于所述研磨层的压缩率的性质，可单独或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研磨垫，其包含：研磨层，其包含研磨表面，所述研磨表面用于研磨衬底；缓冲层，其包含多个连通性孔洞，其中所述缓冲层的压缩率高于所述研磨层的压缩率；和粘合层，其是由具流动性的高分子聚合而成，用于将所述缓冲层粘合至所述研磨层。

【技术特征摘要】
1.一种研磨垫，其包含研磨层，其包含研磨表面，所述研磨表面用于研磨衬底；缓冲层，其包含多个连通性孔洞，其中所述缓冲层的压缩率高于所述研磨层的压缩率； 和粘合层，其是由具流动性的高分子聚合而成，用于将所述缓冲层粘合至所述研磨层。2.如权利要求1所述的研磨垫，其中所述研磨层包含纤维。3.如权利要求2所述的研磨垫，其中所述研磨层包含无纺布。4.如权利要求1所述的研磨垫，其中所述研磨层包含连通多孔性的高分子弹性体。5.如权利要求4所述的研磨垫，其中所述高分子弹性体包含泡沫树脂。6.如权利要求4所述的研磨垫，其中所述高分子弹性体选自由聚氨酯、聚烯烃、聚碳酸 酯、聚乙烯醇、尼龙、弹性橡胶、聚苯乙烯、聚芳烃分子、含氟聚合物、聚酰亚胺、交联聚氨酯、 交联聚烯烃、聚醚、聚酯、聚丙烯酸酯、弹性聚乙烯、聚四氟乙烯、聚(对苯二甲酸亚乙酯)、 聚芳烃酰胺、聚芳烃、聚甲基丙烯酸甲酯、其共聚物、其嵌段共聚物、其混合物和其掺合物所 组成的群组。7.如权利要求1所述的研磨垫，其中所述缓冲层的压缩率为约20%至约40%。8.如权利要求1所述的研磨垫，其中所述缓冲层的空孔率高于所述研磨层的空孔率。9.如权利要求8所述的研磨垫，其中所述缓冲层的空孔率为约30%至约45%。10.如权利要求1所述的研磨垫，其中所述缓冲层的密度为约0.1至约1. 0克/立方公分。11.如权利要求1所述的研磨垫，其中所述缓冲层包含弹性体。12.如权利要求12所述的研磨垫，其中所述弹性体选自由聚氨酯、聚氯乙烯、聚苯乙 烯、聚乙烯、聚酰胺、聚醚、聚丙烯、乙二醇二乙酸酯/醋酸乙烯酯、其共聚物、其嵌段共聚 物、其混合物和其掺合物所组成的群...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯崇智，姚伊蓬，洪永璋，王良光，吴文杰，
申请(专利权)人：贝达先进材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]