研磨垫及其应用与制造方法.pdf

本发明主要涉及一种研磨垫，所述研磨垫包含：包含纤维的基底材料；具有低渗透性的薄膜；二液型糊剂，其形成在所述具有低渗透性的薄膜的上表面上，用于将所述基底材料粘合到所述具有低渗透性的薄膜；以及聚氨酯糊剂，其形成在所述具有低渗透性的薄膜的下表面上。本发明还提供一种包含使用所述研磨垫研磨衬底的方法，以及一种用于制造如上文描述的研磨垫的方法。如上文提及的研磨垫可防止所述研磨垫与研磨平板或研磨头分离，并易于更换所述研磨垫而不会在所述研磨平板或研磨头上遗留残余物。

1.  一种研磨垫，其包含：
基底材料，包含纤维；
具有低渗透性的薄膜，所述薄膜具有上表面和下表面；
二液型糊剂，其形成在所述具有低渗透性的薄膜的所述上表面上，用于将所述基底材料粘合到所述具有低渗透性的薄膜；以及
聚氨酯糊剂，其形成在所述具有低渗透性的薄膜的所述下表面上。

2.  根据权利要求1所述的研磨垫，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)、聚乙烯(PE)和其混合物。

3.  根据权利要求2所述的研磨垫，其中所述聚丙烯是定向聚丙烯(OPP)。

4.  根据权利要求1所述的研磨垫，其中所述具有低渗透性的薄膜的厚度为约0.2mm到约0.3mm。

5.  根据权利要求1所述的研磨垫，其中所述二液型糊剂包含多元醇树脂和聚异氰酸酯。

6.  根据权利要求5所述的研磨垫，其中所述多元醇树脂包含聚氨酯。

7.  根据权利要求1所述的研磨垫，其中所述二液型糊剂嵌入到所述基底材料的所述纤维中。

8.  根据权利要求1所述的研磨垫，其中所述二液型糊剂具有在从约2到约13的pH范围内的耐酸碱性。

9.  根据权利要求1所述的研磨垫，其中所述二液型糊剂具有在从约10℃到约200℃的温度范围内的耐温性。

10.  根据权利要求1所述的研磨垫，其中所述基底材料与所述具有低渗透性的薄膜之间由所述二液型糊剂提供的粘合强度，比所述具有低渗透性的薄膜与研磨机的研磨平板或研磨头之间由所述聚氨酯糊剂提供的粘合强度更强。

11.  根据权利要求1所述的研磨垫，其进一步包含第二薄膜，具有低渗透性，形成在所述聚氨酯糊剂下方。

12.  根据权利要求11所述的研磨垫，其中所述具有低渗透性的第二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、聚丙烯、聚乙烯和其混合物。

13.  根据权利要求11所述的研磨垫，其进一步包含第二糊剂，形成在所述具有低渗透性的第二薄膜下方。

14.  根据权利要求13所述的研磨垫，其中所述第二糊剂包含聚氨酯。

15.  根据权利要求1所述的研磨垫，其进一步包含研磨层，其包含多孔弹性体，所述研磨层位于所述基底材料上。

16.  根据权利要求15所述的研磨垫，其中所述弹性体为聚氨酯。

17.  一种研磨衬底的方法，其包含使用根据权利要求1所述的研磨垫来研磨所述衬底的表面。

18.  一种用于制造根据权利要求1所述的研磨垫的方法，其包含以下步骤：
(a)在所述具有低渗透性的薄膜的上表面上施加所述二液型糊剂；
(b)将所述基底材料粘合到所述二液型糊剂；以及
(c)将所述聚氨酯糊剂施加到所述具有低渗透性的薄膜的所述下表面。

19.  根据权利要求18所述的方法，其中在步骤(c)之前将所述聚氨酯糊剂施加在具有低渗透性的第二薄膜上。

20.  根据权利要求19所述的方法，其中在所述具有低渗透性的第二薄膜上形成第二糊剂。

研磨垫及其应用与制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于化学机械研磨的研磨垫。
背景技术
化学机械研磨(CMP)是用于使用研磨垫平坦化衬底表面的程序。CMP一般应用于研磨透镜、镜子、液晶显示器的衬底、硅晶片以及硅晶片上的氧化和/或金属层。
以硅晶片作为实例，首先将单晶硅结晶块切片。通常对所述晶片进行磨光，以使其变平坦以随后进行化学蚀刻。在蚀刻过程之后需要研磨过程。在研磨过程期间，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下伏硅柔软。此外，不断擦去经反应的表面，从而导致新鲜硅暴露于浆液和研磨垫。
常规研磨垫包含基底材料，所述基底材料包括纤维。还在所述基底材料上或所述基底材料中提供包含多孔弹性体(例如聚氨酯)的研磨层。通过使用感压粘合剂(PSA)，将所述常规研磨垫紧固到研磨机的研磨平板或研磨头。所述感压粘合剂包含载体膜，所述载体膜包括(例如)聚酯，且在载体膜的上侧和下侧上具有具低流动性的粘合剂。此类粘合剂已知为双面粘合剂。载体膜上侧上的粘合剂经配置以耦合研磨垫的基底材料，且载体膜下侧上的粘合剂将耦合研磨机的研磨平板或研磨头。
因为研磨垫的基底材料包含纤维，所以基底材料的内含物未均匀分布，容易观测到基底材料的厚度变化。另外，基底材料的表面不是平坦的，且通常是粗糙且起伏的。此类特征使得基底材料难以牢固地并完全地附着到PSA的承载膜上。另一方面，研磨机的研磨平板或研磨头通常具有平坦表面。从而，基底材料与载体膜之间的粘合强度比载体膜与研磨机的研磨平板或研磨头之间的粘合强度弱。因此，研磨垫易于与研磨机分离。另外，当更换研磨垫时，易于将PSA的残余物遗留在研磨平板或研磨头上，且需要移除PSA的残余物并加长了更换研磨垫所需的时间。另外，约0.1mm的载体膜厚度太薄，且容易出现折叠线。另一方面，常规粘合剂的耐酸碱性不是令人满意的。因而，CMP的作用和效率均降低。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种研磨垫，所述研磨垫包含：
基底材料，包含纤维；
具有低渗透性的薄膜，所述薄膜具有上表面和下表面；
二液型糊剂，其形成在所述具有低渗透性的薄膜的上表面上，用于将基底材料粘合到所述具有低渗透性的薄膜；以及
聚氨酯糊剂，其形成在所述具有低渗透性的薄膜的下表面上。
本发明的另一目的在于提供一种研磨衬底的方法，所述方法包含使用如上文描述的研磨垫来研磨衬底表面。
本发明的又一目的在于提供一种用于制造如上文提及的研磨垫的方法，所述方法包含以下步骤：
(a)在所述具有低渗透性的薄膜的下表面上施加二液型糊剂；
(b)将基底材料粘合到所述二液型糊剂；以及
(c)将聚氨酯糊剂施加到所述具有低渗透性的薄膜的下表面。
如上文提及的研磨垫可防止研磨垫与研磨平板或研磨头分离，并易于更换所述研磨垫而不会在研磨平板或研磨头上遗留残余物。
附图说明
无
具体实施方式
本发明在于提供一种研磨垫，所述研磨垫包含：
基底材料，包含纤维；
具有低渗透性的薄膜，所述薄膜具有上表面和下表面；
二液型糊剂，其形成在所述具有低渗透性的薄膜的所述上表面上，以用于将所述基底材料粘合到所述具有低渗透性的薄膜；和
聚氨酯糊剂，其形成在所述具有低渗透性的薄膜的所述下表面上。
根据本发明，任何包含纤维的基底材料可应用于本发明。优选地，基底材料包含不织布，且更优选地，基底材料包含滚压不织布。可利用连续滚压(roll-to-roll)方式使用所述滚压不织布，与包含模制或铸造的生产单个研磨垫的常规方法相比，所述连续滚压方式改进了批次均匀性。
如本文使用，“不织布”指的是通过摩擦力、和/或内聚力和/或粘合力接合的有方向地或随机地定向纤维的制造片、网或毡，不包括纸和经编织、针织、簇生、缝编而并入有接结线或细丝或由湿式碾磨进行粘结(无论是否经额外针缝)的产品。所述纤维可具有天然或人造来源。其可为定长或连续细丝，或可原位形成。取决于形成网的方法，不织布通常包含合成不织布、针刺不织布、熔喷不织布、纺粘不织布、干式成网不织布、湿式成网不织布、缝编不织布或水刺不织布。与织布相比，不织布具有较好的材料特性。
如本文使用，术语“纤维”指的是单纤维或复合纤维，优选地指的是复合纤维。根据待研磨的衬底来选择所述纤维。基底材料的纤维提供用于研磨的突出物，且还提供支架，如果必要的话，所述支架允许研磨层的弹性体放置在由所述支架界定的空间中。所属领域的技术人员可根据本说明书的揭示内容来选择合适种类的纤维，并使弹性体与纤维协调。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”指的是一种薄膜或膜，根据本发明，其实质上防止所述具有低渗透性的薄膜的上表面上的糊剂渗透到所述具有低渗透性的薄膜的下表面。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)和聚乙烯(PE)以及其混合物。另外，所述聚丙烯是定向聚丙烯(OPP)。
在本发明的一个优选实施例中，具有低渗透性的薄膜的厚度为约0.2mm到约0.3mm。具有低渗透性的薄膜的厚度足以避免折叠线，以具有令人满意的韧性。
二液型糊剂形成在具有低渗透性的薄膜的上表面上，以将基底材料粘合到具有低渗透性的薄膜。优选地，所述二液型糊剂嵌入到基底材料的纤维中。因为根据本发明的二液型糊剂嵌入到基底材料的纤维中，所以其在基底材料与具有低渗透性的薄膜之间提供强粘合强度。
根据本发明的二液型糊剂指的是包含彼此相互作用或交联以实现粘合作用的两种成分的糊剂。优选地，所述二液型糊剂包含多元醇树脂和聚异氰酸酯。更优选地，所述多元醇树脂是聚氨酯。
在本发明的另一优选实施例中，所述二液型糊剂具有在从约2到约13的pH范围内的耐酸碱性。所述耐酸碱性的宽广范围是通过调节所述二液型糊剂中的成分来获得的。举例来说，选择耐酸或耐碱性成分。
在本发明的一个优选实施例中，所述二液型糊剂具有在从约10℃到约200℃的温度范围内的耐温性。
根据本发明，所述聚氨酯糊剂形成在具有低渗透性的薄膜的下表面上。聚氨酯糊剂用于将研磨垫附着到研磨机的研磨平板或研磨头。优选地，基底材料与具有低渗透性的薄膜之间由二液型糊剂提供的粘合强度，比具有低渗透性的薄膜与研磨机的研磨平板或研磨头之间由聚氨酯糊剂提供的粘合强度更强。此类设计防止研磨垫与研磨平板或研磨头分离。易于更换所述研磨垫而不会在研磨平板或研磨头上遗留残余物。
优选地，根据本发明的研磨垫进一步包含形成在聚氨酯糊剂下方的具有低渗透性的第二薄膜。优选地，所述具有低渗透性的第二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、聚丙烯和聚乙烯以及其混合物。
在本发明的一个更优选实施例中，所述研磨垫进一步包含第二糊剂，其形成在所述具有低渗透性的第二薄膜下方，用于将研磨垫附着到研磨机的研磨平板或研磨头。优选地，所述第二糊剂包含聚氨酯。
在本发明的另一优选实施例中，所述研磨垫进一步包含位于基底材料上的研磨层，所述研磨层包含多孔弹性体。如本文使用，术语“弹性体”(还称为“弹性聚合体”)指的是展现类似橡胶品质的一聚合物种类。当研磨时，所述弹性体充当良好的缓冲器以避免刮伤待研磨的衬底表面。在本发明的一个优选实施例中，所述弹性体包含泡沫树脂。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，所述弹性体包括选自由以下各物组成的群组的至少一者：聚酰胺、聚碳酸酯、聚氨基腈、聚甲基丙烯酸酯、环氧树脂、酚醛树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨基酯、乙烯苯聚合体、丙烯酸树脂、聚氨酯和其混合物。更优选地，所述弹性体包含聚氨酯。
本发明还提供一种研磨衬底的方法，所述方法包含使用如上文提及的研磨垫来研磨衬底表面。
本发明还提供一种用于制造如上文描述的研磨垫的方法，所述方法包含以下步骤：
(a)在具有低渗透性的薄膜的上表面上施加二液型糊剂；
(b)将基底材料粘合到所述二液型糊剂；和
(c)将聚氨酯糊剂施加到具有低渗透性的薄膜的下表面。
在本发明的一个优选实施例中，在步骤(c)之前在具有低渗透性的第二薄膜上施加聚氨酯糊剂。
在本发明的另一优选实施例中，在具有低渗透性的第二薄膜上形成第二糊剂。
兹以下列实例予以详细说明本发明，唯其并不意味本发明仅局限于此等实例所揭示之内容。
常规研磨垫1：基底材料通过具有聚对苯二甲酸乙二酯薄膜的感压粘合剂(双面粘合剂、TOYO INK、BPS-3156D)而紧固到研磨平板。
根据本发明的研磨垫2：基底材料通过二液型糊剂(HOME MAOW，5101)而粘合到第一聚对苯二甲酸乙二酯薄膜。第一聚氨酯糊剂形成在第一聚对苯二甲酸乙二酯薄膜的下表面上。另外，具有第二聚对苯二甲酸乙二酯薄膜的第二聚氨酯糊剂进一步施加在第一聚对苯二甲酸乙二酯薄膜上。所述研磨垫进一步通过第二聚氨酯糊剂而紧固到研磨平板。
湿式剥离试验：将研磨垫浸泡在水、pH 2的酸性溶液和pH 12的碱性溶液中持续24小时。通过以100mm/min的速度观测3cm到13cm之间的平均值来测量层间粘合力。
干式剥离试验：通过以100mm/min的速度观测3cm到13cm之间的平均值来测量层间粘合力。
表1中展示所述结果：
表1

上述实施例仅为说明本发明之原理及其功效，而非限制本发明。习于此技术之人士对上述实施例所做之修改及变化仍不违背本发明之精神。本发明之权利范围应如后述之申请专利范围所列。