用于高温应用的层叠抛光垫.pdf

本发明提供了一种用于化学机械抛光的抛光垫，其包括抛光层、底层及热熔性粘合剂，该热熔性粘合剂将该抛光层与该底层接合在一起。该热熔性粘合剂包含2～18重量％的EVA，且当该抛光层达到40℃的温度时，该热熔性粘合剂基本上耐分层。本发明还提供了使用上述抛光垫抛光基材的方法及该抛光垫的制备方法。

1.  一种用于化学机械抛光的抛光垫，其包括：
抛光层，
底层，其中该底层与该抛光层基本上共同延伸，
热熔性粘合剂，其中该热熔性粘合剂将该抛光层与该底层接合在一起，且该热熔性粘合剂包含2～18重量％的EVA，当该抛光层达到40℃的温度时，该热熔性粘合剂基本上耐分层。

2.  权利要求1的抛光垫，其中当该抛光层达到60℃的温度时，该热熔性粘合剂基本上耐分层。

3.  权利要求2的抛光垫，其中当该抛光层达到80℃的温度时，该热熔性粘合剂基本上耐分层。

4.  权利要求3的抛光垫，其中当该抛光层达到100℃的温度时，该热熔性粘合剂基本上耐分层。

5.  权利要求1的抛光垫，其中该热熔性粘合剂包含12至16重量％的EVA。

6.  权利要求1的抛光垫，其中该热熔性粘合剂包含5至11重量％的EVA。

7.  权利要求1的抛光垫，其中该抛光层和该底层均包括光学终点检测口，且其中所述各光学终点检测口基本对准。

8.  权利要求1的抛光垫，其中该抛光垫进一步包括设置于该抛光层与该底层之间的一个或多个中间层，且其中该抛光层、该底层以及该一个或多个中间层均基本上共同延伸且用热熔性粘合剂接合在一起。

9.  权利要求8的抛光垫，其中该抛光垫的每层均包括光学终点检测口，且其中所述各光学终点检测口基本对准。

10.  权利要求1的抛光垫，其中该热熔性粘合剂的固持力使得在1kg负载的应力下，该热熔性粘合剂在40℃下1小时后移动0.2mm或更少。

11.  权利要求10的抛光垫，其中该热熔性粘合剂的固持力使得在1kg负载的应力下，该热熔性粘合剂在40℃下24小时后移动0.5mm或更少。

12.  权利要求11的抛光垫，其中该热熔性粘合剂的固持力使得在1kg负载的应力下，该热熔性粘合剂在40℃下24小时后移动0.3mm或更少。

13.  权利要求1的抛光垫，其中该热熔性粘合剂的固持力使得在1kg负载的应力下，该热熔性粘合剂在60℃下1小时后移动0.2mm或更少。

14.  权利要求13的抛光垫，其中该热熔性粘合剂的固持力使得在1kg负载的应力下，该热熔性粘合剂在60℃下24小时后移动0.5mm或更少。

15.  权利要求1的抛光垫，其中该热熔性粘合剂的固持力使得在1kg负载的应力下，该热熔性粘合剂在80℃下1小时后移动0.5mm或更少。

16.  权利要求15的抛光垫，其中该热熔性粘合剂的固持力使得在1kg负载的应力下，该热熔性粘合剂在80℃下24小时后移动1mm或更少。

17.  权利要求16的抛光垫，其中该热熔性粘合剂的固持力使得在1kg负载的应力下，该热熔性粘合剂在80℃下24小时后移动0.8mm或更少。

18.  权利要求1的抛光垫，其中该热熔性粘合剂的固持力使得在1kg负载的应力下，该热熔性粘合剂在100℃下1小时后移动0.5mm或更少。

19.  权利要求18的抛光垫，其中该热熔性粘合剂的固持力使得在1kg负载的应力下，该热熔性粘合剂在100℃下24小时后移动1.5mm或更少。

20.  权利要求19的抛光垫，其中该热熔性粘合剂的固持力使得在1kg负载的应力下，该热熔性粘合剂在100℃下24小时后移动1.2mm或更少。

21.  权利要求1的抛光垫，其中该热熔性粘合剂的熔融指数为4g/10min～400g/10min。

22.  一种抛光基材的方法，其包括：
(i)提供用于化学机械抛光的抛光垫，该抛光垫包括：
抛光层，
底层，其中该底层与该抛光层基本上共同延伸，及
热熔性粘合剂，其中该热熔性粘合剂将该抛光层与该底层接合在一起，且该热熔性粘合剂包含2～18重量％的EVA，当该抛光层达到40℃的温度时，该热熔性粘合剂基本上耐分层，
(ii)使该基材与该抛光垫和抛光组合物接触，及
(iii)相对于该基材移动该抛光垫及该抛光组合物，以使用该抛光垫磨除该基材表面的至少一部分来抛光该基材。

23.  权利要求22的方法，其中在足以将该抛光垫的该抛光层加热至40℃～100℃的温度下进行该方法。

24.  权利要求22的方法，其中该热熔性粘合剂的固持力使得在1kg负载的应力下，该热熔性粘合剂在40℃下1小时后移动0.2mm或更少。

25.  权利要求24的方法，其中该热熔性粘合剂的固持力使得在1kg负载的应力下，该热熔性粘合剂在40℃下24小时后移动0.5mm或更少。

26.  权利要求22的方法，其中该热熔性粘合剂的固持力使得在1kg负载的应力下，该热熔性粘合剂在80℃下1小时后移动0.5mm或更少。

27.  权利要求26的方法，其中该热熔性粘合剂的固持力使得在1kg负载的应力下，该热熔性粘合剂在80℃下24小时后移动1mm或更少。

28.  权利要求22的方法，其中该热熔性粘合剂的熔融指数为4g/10min～400g/10min。

29.  权利要求22的方法，其中该抛光层和该底层均包括光学终点检测口，所述各光学终点检测口基本对准且在该基材与该抛光垫接触期间保持基本对准，且该方法进一步包括原位检测抛光终点。

30.  权利要求29的方法，其中在足以将该抛光垫的该抛光层加热至40℃～100℃的温度下进行该方法。

31.  权利要求22的方法，其中该抛光垫进一步包括设置于该抛光层与该底层之间的一个或多个中间层，该抛光层、该底层以及该一个或多个中间层均基本上共同延伸且使用该热熔性粘合剂接合在一起，该抛光垫的每层均包括光学终点检测口，所述各光学终点检测口基本对准且在该基材与该抛光垫接触期间保持基本对准，且该方法进一步包括原位检测抛光终点。

32.  权利要求31的方法，其中在足以将该抛光垫的该抛光层加热至40℃～100℃的温度下进行该方法。

33.  一种制备用于基材的化学机械抛光的抛光垫的方法，其包括：
(i)提供用于化学机械抛光的抛光垫，该抛光垫包括：
抛光层，及
底层，其中该底层与该抛光层基本上共同延伸，及
(ii)用热熔性粘合剂对该抛光层和该底层中的至少一个进行层压，其中，该热熔性粘合剂将该抛光层与该底层接合在一起，且该热熔性粘合剂包含2～18重量％的EVA，且当该抛光层达到40℃的温度时，该热熔性粘合剂基本上耐分层。

34.  权利要求33的方法，其中在足以将每个层压的层加热至温度等于或高于该热熔性粘合剂活化温度的温度下进行层压。

35.  权利要求34的方法，其中在150℃～200℃的温度下进行层压。

36.  权利要求35的方法，其中在170℃～190℃的温度下进行层压。

37.  权利要求34的方法，其中每个层压的层在层压期间达到80℃～120℃的温度。

38.  权利要求37的方法，其中每个层压的层在层压期间达到110℃～120℃的温度。

39.  权利要求33的方法，其中当该抛光层达到60℃的温度时，该热熔性粘合剂基本上耐分层。

40.  权利要求33的方法，其中当该抛光层达到80℃的温度时，该热熔性粘合剂基本上耐分层。

41.  权利要求33的方法，其中当该抛光层达到100℃的温度时，该热熔性粘合剂基本上耐分层。

42.  权利要求33的方法，其中该抛光层和该底层均包括光学终点检测口，且所述各光学终点检测口基本对准。

43.  权利要求33的方法，其中该抛光垫进一步包括设置于该抛光层和该底层之间的一个或多个中间层，该抛光层、该底层以及所述一个或多个中间层均基本上共同延伸且使用该热熔性粘合剂接合在一起，该抛光垫的每层均包括光学终点检测口，且所述各光学终点检测口基本对准。

用于高温应用的层叠抛光垫
背景技术
化学-机械抛光(“CMP”)过程用于制造微电子器件以在半导体晶片、场发射显示器及许多其他微电子工件上形成平坦表面。例如，半导体器件的制造一般包括形成各种处理层、对这些层的部分进行选择性移除或图案化、以及在半导体工件表面上方沉积额外的处理层以形成半导体晶片。举例来说，这些处理层可包括绝缘层、栅极氧化层、导电层、及金属或玻璃的层等。在该晶片制造过程的一些步骤中一般期望处理层的最上部表面为平面的(即平坦的)以用于沉积后续的层。CMP用于平面化各处理层，其中对沉积的材料(例如导电或绝缘材料)进行抛光以使晶片平面化来用于后续的工艺步骤。
在典型CMP过程中，晶片倒置安装于CMP工具的载体上。通过力，将该载体及该晶片朝着抛光垫向下推。使载体及晶片在位于该CMP工具的抛光台上的旋转抛光垫上方旋转。抛光组合物(也称作抛光浆料)一般在抛光过程期间加入至旋转晶片与旋转抛光垫之间。该抛光组合物通常含有与部分最上部晶片层相互作用或溶解部分最上部晶片层的化学物质，以及物理移除所述层的部分的研磨材料。晶片及抛光垫可以相同方向或相反方向旋转，为了进行特定抛光过程，无论哪一种旋转方式均是合意的。该载体还可在抛光台上的整个抛光垫上振荡。该过程从晶片上移除所需量的材料且理想地获得平坦表面。
CMP抛光垫通常包括两层或更多层，例如抛光层和底层(如副垫层)。多层抛光垫通常通过对两个或更多个不同材料层进行层压而形成。例如，常规的双层抛光垫包括刚性抛光层以及可压缩性更高且更软的副垫层两者以改善经抛光晶片的平坦性及均匀性。可通过以粘合剂层压抛光垫的各层来获得所述各层之间的粘结。在例如美国专利第5,257,478号中公开了这种多层抛光垫。
通常，通过压敏粘合剂(PSA)或热熔性粘合剂(HMA)将多个抛光垫层粘结在一起。压敏粘合剂具有相对差的耐化学性且在抛光期间能够容易地被高pH值的浆料弱化。粘合剂失效可引起在抛光期间各抛光垫层分离(即分层)，导致抛光垫无法用于抛光。虽然热熔性粘合剂通常具有较好的耐化学性，但热熔性粘合剂通常具有低的耐热性，导致在较高的抛光温度下分层。许多CMP抛光应用涉及高达70℃的温度，因而，对于用于抛光垫的粘合剂来说，相对高的耐热性是重要的。
热熔性粘合剂材料通常包括选自聚烯烃、乙烯-乙酸乙烯酯、聚酰胺、聚酯、聚氨酯及聚氯乙烯的热塑性或热固性材料(参见例如美国专利第6,422,921及6,905,402号)。
热熔性粘合剂的粘结强度可以术语“T-剥离”强度来表征(参见例如美国专利第4,788,798号)。可根据美国试验与材料学会(ASTM)所制定的测试(ASTM D1876(2001))来进行T-剥离测试。该测试测定该粘合剂的剥离粘附力。剥离粘附力为以规定的角度及速度从标准测试板上移除试样时每单位宽度所需的力。界面破裂为不可逆的熵产生过程，其涉及大量的能量消散。标准T-剥离测试以恒定速率增加施加在样品上的力，直至从测试板上移除样品，从而测定剥离样品所需的力。
授权给位于特拉华州威尔明顿的Rohm & Haas Electronic Materials CMPHoldings公司的美国专利7,101,275号(在下文中称为“′275专利”)要求保护一种利用在305mm/min的抛光速度下呈现至少大于40牛顿(N)的T-剥离强度的众多已知热熔性粘合剂中的任一种的抛光垫(第6栏第1-3行)。虽然′275专利宣称：由于热熔性粘合剂的性质，所公开的抛光垫为“比现有技术抛光垫更具回弹性的抛光垫”(第4栏第12-13行)，但′275专利所提及的热熔性粘合剂与现有技术中所用热熔性粘合剂属于同一大类，其并未提供优于现有技术所用热熔性粘合剂的优点，且因此未提供具有改善的耐分层性的抛光垫。例如，美国专利第6,422,921号(在下文中称为“′921专利”)公开了适合用于抛光垫的相同大类的热熔性粘合剂(比较′921专利的第3栏第22-24行和′275专利的第3栏第33-36行)。虽然当将这种热熔性粘合剂根据′275专利的公开内容施加至抛光垫且进行测试时，这种热熔性粘合剂呈现出远高于′275专利中所述最小T-剥离强度的平均T-剥离强度，但使用这种粘合剂的抛光垫在使用期间(尤其是在高温抛光应用中)可发生分层。
在抛光应用期间，存在许多导致垫分层的变量。例如，破坏粘结结合所需的力取决于粘合剂的类型、抛光程序的工艺条件以及实施抛光程序的温度。具体而言，在抛光期间施加至抛光晶片上的压力及在抛光期间所用的化学品两者均引起剪切应力及摩擦应力。剪切应力可对热熔性粘合剂的性能产生不利影响，且许多使用这样的粘合剂的抛光垫在抛光期间经历剪切变形。T-剥离测试不考虑剪切应力，且因此不能始终提供对热熔性粘合剂的粘结强度的准确预测。
发明内容
本发明提供用于化学机械抛光的抛光垫，其包括：(a)抛光层；(b)底层，其中该底层与该抛光层基本上共同延伸；及(c)热熔性粘合剂，其中该热熔性粘合剂使该抛光层与该底层接合在一起，且该热熔性粘合剂包含2～18重量％的乙烯-乙酸乙烯酯或乙烯-丙烯酸乙烯酯(ethyl vinyl acrylate)(共同称作“EVA”)，且当该抛光层达到40℃的温度时，该热熔性粘合剂基本上耐分层。
本发明还提供抛光基材的方法，其包括：(i)提供用于化学机械抛光的抛光垫；(ii)使该基材与该抛光垫及抛光组合物接触；及(iii)相对于该基材移动该抛光垫及该抛光组合物以使用该抛光垫磨除该基材表面的至少一部分来抛光该基材，其中，该抛光垫包括：(a)抛光层；(b)底层，其中该底层与该抛光层基本上共同延伸；及(c)热熔性粘合剂，其中该热熔性粘合剂使该抛光层与该底层接合在一起，该热熔性粘合剂包含2～18重量％的EVA，且当该抛光层达到40℃的温度时，该热熔性粘合剂基本上耐分层。
本发明进一步提供制备用于基材的化学机械抛光的抛光垫的方法，其包括：(i)提供用于化学机械抛光的抛光垫，该抛光垫包括(a)抛光层和(b)底层，其中该底层与该抛光层基本上共同延伸；及(ii)用热熔性粘合剂对该抛光层和该底层中的至少一个进行层压，其中，该热熔性粘合剂使该抛光层与该底层接合在一起，其中该热熔性粘合剂包含2～18重量％的EVA，且当该抛光层达到40℃的温度时，该热熔性粘合剂基本上耐分层。
附图说明
图1为基于EVA的热熔性粘合剂的EVA百分含量与该热熔性粘合剂的熔点及维卡软化温度之间的关系图。
图2为说明通过对作为对比的热熔性粘合剂与本发明的热熔性粘合剂进行固持力(holding power)测试而测定的分层时间的图。在约165℃下进行垫的层压，将上述两种粘合剂施加至EPIC^TM D100垫(Cabot Microelectronics，Aurora，Illinois)，并在80℃下进行固持力测试。
图3为通过对本发明的热熔性粘合剂进行固持力测试而测定的大致层压温度与分层时间之间的关系图。将热熔性粘合剂施加至EPIC^TM D100垫并在80℃下进行固持力测试。在约175℃的层压温度下，即使在960分钟后停止测试也未观察到分层。
具体实施方式
本发明提供一种用于抛光基材的化学-机械抛光垫。该抛光垫包括：抛光层；底层，其中该底层基本上与该抛光层共同延伸；以及热熔性粘合剂。该热熔性粘合剂使该抛光层与该底层接合在一起。该热熔性粘合剂包含2～18重量％的乙烯-乙酸乙烯酯或乙烯-丙烯酸乙烯酯(共同称作“EVA”)，且在该抛光层达到40℃的温度时，该热熔性粘合剂基本上耐分层。
该抛光垫的抛光层可为任何合适的抛光层。期望地，该抛光层与该底层基本上共同延伸。该抛光垫的抛光层任选地包括凹槽、沟道、和/或穿孔。这些特征可促进抛光组合物在整个抛光层表面上的横向输送。该凹槽、沟道和/或穿孔可为任何合适图案且可具有任何合适的深度及宽度。抛光层可具有两种或更多种不同的凹槽图案，诸如大凹槽与小凹槽的组合，如美国专利第5,489,233号中所述。凹槽的形式可为线形凹槽、倾斜凹槽、同心凹槽、螺旋形或圆形凹槽、或X-Y交叉阴影线图案(crosshatch pattern)，且就连通性来说，凹槽可为连续的或不连续的。
该抛光垫的底层(即副垫)可为任何合适的底层。期望地，该底层与该抛光层基本上共同延伸。
该抛光垫任选地进一步包括设置于抛光层和底层之间的一个或多个中间层。任选地，该抛光垫包括设置于抛光层与底层之间的三个或更多个(例如四个或更多个、六个或更多个、或八个或更多个)的层。通常，该抛光垫包括设置于抛光层与底层之间的十个或更少(例如八个或更少、或六个或更少)的层。
抛光垫的中间层可为任何合适的层。期望地，中间层中的每一个均与抛光层和底层基本上共同延伸。优选地，使用热熔性粘合剂使抛光层、底层及中间层各自接合在一起。
这样的多层抛光垫的优点在于所述层各自可具有不同的物理或化学性质。例如，在一些应用中，可能期望所述层各自具有相同的化学组成但具有不同的物理性质，例如，硬度、密度、孔隙率、可压缩性、刚性、拉伸模量、体积模量、流变性、蠕变、玻璃化转变温度、熔融温度、粘度、或透明度。在其他应用中，可能期望抛光垫的各层具有相似的物理性质但具有不同的化学性质(例如，不同的化学组成)。当然，该抛光垫的各层可既具有不同的化学性质又具有不同的物理性质。
该抛光垫的各层可为任何合适的层。该抛光垫中的每层均可具有亲水性、疏水性、或这两者的组合。该抛光垫中的每层均任选地含有颗粒(例如加入到层中的颗粒)。所述颗粒可为研磨剂颗粒、聚合物颗粒、复合颗粒(例如包封颗粒)、有机颗粒、无机颗粒、净化颗粒、水溶性颗粒、及它们的混合物。合适的颗粒描述于例如美国专利第6,884,156及7,059,936号中。
该抛光垫的每层均可具有任何适宜的硬度(例如，30-50肖氏A或25-80肖氏D)。类似地，每层均可具有任何适宜的密度和/或孔隙率。例如，每层均可为无孔的(例如，实心的)、接近实心的(例如，具有小于10％的孔隙体积)、或多孔的，和/或可具有0.3克/立方厘米或更高(例如，0.5克/立方厘米或更高、或0.7克/立方厘米或更高)或甚至0.9克/立方厘米或更高(例如，1.1克/立方厘米或更高、或高达该材料理论密度的99％)的密度。对于一些应用，可能期望抛光垫材料的一层或多层(例如，抛光层)为硬质、致密的和/或具有低孔隙率，而其它层中的一层或多层为软质、高孔隙率的和/或具有低密度。
该抛光垫的每层均可具有任何合适的厚度。优选地，每层的厚度均为抛光垫总厚度的至少10％或更大(例如，20％或更大、或30％或更大)。每层的厚度部分地取决于抛光垫层的总数。此外，抛光垫层中的两个或更多个层(例如所有的层)可具有相同的厚度，或者这些层可各自具有不同的厚度。
该抛光垫的每层均任选地进一步包括光学终点检测口。期望地，该多层抛光垫中的每层均包括光学终点检测口，且所述各光学终点检测口基本对准。所述光学终点检测口可为一个或多个孔、透明区域、或半透明区域(例如，如美国专利第5,893,796号中所述的窗口)。当将抛光垫与原位CMP过程监控技术一起使用时，期望包含所述孔或半透明区域(即光学透射区域)。通过分析自工件表面反射的光或其他辐射而检测及监控抛光过程的技术在本领域中是已知的。这样的方法描述于例如美国专利5,196,353、5,433,651、5,609,511、5,643,046、5,658,183、5,730,642、5,838,447、5,893,796、5,949,927及5,964,643中。期望地，对于正被抛光的工件的抛光过程的进展的检测或监控使得能够确定抛光终点，即，确定何时终止对特定工件的抛光过程。
所述孔可具有任何适宜的形状且可与用于使抛光表面上的过量的抛光组合物最少化或使其消除的排放沟道组合使用。所述光学透射区域或窗口可为任何合适的窗口，其中的许多是本领域已知的。例如，该光学透射区域可包括插入到该抛光垫的孔中的基于玻璃或聚合物的插入物，或者该光学透射区域可包括与抛光垫其余部分中所用材料相同的聚合物材料。通常，该光学透射区域在190nm～10,000nm(例如190nm～3500nm、200nm～1000nm、或200nm～780nm)的一个或多个波长下具有10％或更多(例如20％或更多、或30％或更多)的透光率。
该光学透射区域可具有任何合适的结构，例如结晶度、密度及孔隙率。例如，该光学透射区域可为实心的或多孔的(例如微孔性的或纳孔性的)。优选地，该光学透射区域为实心的或接近实心的(例如，具有3％或更小的空隙体积)。该光学透射区域任选地进一步包括选自聚合物颗粒、无机颗粒、及其组合的颗粒。任选地，该光学透射区域包含孔。
该光学透射区域任选地进一步包括染料，其使抛光垫的基材材料选择性地透射特定波长的光。所述染料用于滤除不期望的波长的光(例如背景光)，并从而改善检测的信噪比。该光学透射区域可包括任何适宜的染料，或可包含染料的组合。适宜的染料包括多次甲基染料、二-及三-芳基次甲基染料、二芳基次甲基染料的氮杂类似物、氮杂(18)轮烯染料、天然染料、硝基染料、亚硝基染料、偶氮染料、蒽醌染料、硫染料等。期望地，该染料的透射光谱与用于原位终点检测的光的波长相匹配或重叠。例如，当用于终点检测(EPD)系统的光源为HeNe激光时，其产生波长为633纳米的可见光，优选地，该染料为红色染料，其能够透射波长为633纳米的光。
该热熔性粘合剂可为任何合适的热熔性粘合剂。该热熔性粘合剂包含2～18重量％的乙烯-乙酸乙烯酯或乙烯-丙烯酸乙烯酯(共同称作“EVA”)。具体地说，该EVA可以18重量％或更少(例如，16重量％或更少、15重量％或更少、12重量％或更少、11重量％或更少、10重量％或更少、8重量％或更少、5重量％或更少、或3重量％或更少)的量存在于热熔性粘合剂中。可选地或者额外地，该EVA可以2重量％或更高(例如，3重量％或更高、5重量％或更高、8重量％更高、10重量％或更高、12重量％或更高、或15重量％或更高)的量存在于热熔性粘合剂中。例如，该EVA可以3-15重量％、5-11重量％、8-10重量％、或12-16重量％的量存在于热熔性粘合剂中。
已出人意料地发现：含有2～18重量％的EVA的热熔性粘合剂在CMP期间呈现出高的耐化学性和耐热性，并从而呈现出耐分层性。期望地，当抛光层达到40℃(例如45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、或100℃)的温度时，该热熔性粘合剂层基本上耐分层。
本发明热熔性粘合剂的耐热性可通过剪切粘附力或固持力测试来测定。固持力提供了在升高的温度和剪切条件下的粘合强度的精确预测。在本文中，所使用的固持力为在规定的测试条件下沿平行于标准平坦表面的方向在该表面上滑过样品的标准面积所需的时间。固持力为测定样品在规定负载下在规定量的时间后所移动的毫米数(mm)的恒定负载蠕变测试。
本发明中所用的热熔性粘合剂的相对高的固持力表明该粘合剂在高达100℃的抛光温度下具有耐热性。例如在40℃下、在1kg负载应力下达1小时时，该热熔性粘合剂移动0.2mm或更少，例如，0.15mm或更少、0.1mm或更少、0.05mm或更少、或0mm。在相同温度和相同应力下24小时后，该热熔性粘合剂移动0.5mm或更少，例如，0.4mm或更少、0.3mm或更少、0.2mm或更少、0.1mm或更少、或0mm。例如在60℃下、在1kg负载应力下达1小时时，该热熔性粘合剂移动0.2mm或更少，例如，0.15mm或更少、0.1mm或更少、0.05mm或更少、或0mm。在相同温度和相同应力下24小时后，该热熔性粘合剂移动0.5mm或更少，例如，0.4mm或更少、0.3mm或更少、0.2mm或更少、0.1mm或更少、或0mm。例如在80℃下、在1kg负载应力下达1小时时，该热熔性粘合剂移动0.5mm或更少，例如，0.4mm或更少、0.3mm或更少、0.2mm或更少、0.1mm或更少、或0mm。在相同温度和相同应力下24小时后，该热熔性粘合剂移动1.0mm或更少，例如，0.8mm或更少、0.5mm或更少、0.3mm或更少、0.1mm或更少、或0mm。例如在100℃下、在1kg负载应力下达1小时时，该热熔性粘合剂移动0.5mm或更少，例如，0.4mm或更少、0.3mm或更少、0.2mm或更少、0.1mm或更少、或0mm。在相同温度和相同应力下24小时后，该热熔性粘合剂移动1.5mm或更少，例如，1.2mm或更少、1.0mm或更少、0.8mm或更少、0.5mm或更少、0.3mm或更少、0.1mm或更少、或0mm。
可根据ASTM D1238(2004)中所述的测试来测定热熔性粘合剂的熔体流动指数。熔体流动指数是热塑性材料在规定温度和负载下通过孔口的挤出速率的度量。熔体流动指数提供了度量熔融材料的流动的方法，该方法可用于区分熔融材料的等级。具体地说，在抛光垫应用中，该熔体流动指数表征了该粘合剂填充该层上与该粘合剂接触的表面上可能存在的任何凹痕(divot)或小孔的速率。
该热熔性粘合剂的熔体流动指数可为任何合适的值。例如，该熔体流动指数可为400g/10min或更低，例如200g/10min或更低、100g/10min或更低、75g/10min或更低、65g/10min或更低、50g/10min或更低、35g/10min或更低、25g/10min或更低、15g/10min或更低、10g/10min或更低、或5g/10min或更低。可选择地或者另外地，该熔体流动指数可为4g/10min或更高，例如10g/10min或更高、25g/10min或更高、50g/10min或更高、75g/10min或更高、100g/10min或更高、200g/10min或更高、或300g/10min或更高。期望地，该热熔性粘合剂的熔体流动指数为4g/10min～400g/10min。
可根据ASTM D1525(2006)中所述的测试来测定热熔性粘合剂的维卡软化温度。维卡软化温度为这样的温度，在该温度下，1mm²的平头针在特定负载、特定加热速率下刺入样品1mm的深度。维卡软化温度可用于预测当将粘合剂施加至抛光垫或者当将粘合剂用于高温应用中时粘合剂的软化点。
本发明还提供了一种抛光基材的方法，其包括：(i)提供上述用于化学机械抛光的抛光垫；(ii)使该基材与该抛光垫及抛光组合物接触；和(iii)相对于该基材移动该抛光垫和该抛光组合物，以使用该抛光垫磨除该基材表面的至少一部分来抛光该基材。
具体地说，本发明提供一种抛光基材的方法，其包括：(i)提供用于化学机械抛光的抛光垫；(ii)使该基材与该抛光垫及抛光组合物接触；和(iii)相对于该基材移动该抛光垫和该抛光组合物以使用该抛光垫磨除该基材表面的至少一部分来抛光该基材，其中，所述抛光垫包括：(a)抛光层；(b)底层，其中该底层与该抛光层基本上共同延伸；及(c)热熔性粘合剂，其中该热熔性粘合剂使该抛光层和该底层接合在一起，且该热熔性粘合剂包含2～18重量％的EVA，当该抛光层达到40℃的温度时，该热熔性粘合剂基本上耐分层。
该抛光组合物可为任何适宜的抛光组合物。该抛光组合物通常包含含水载体、pH调节剂、及任选的研磨剂。取决于抛光工件的类型，抛光组合物任选地可进一步包含氧化剂、有机酸、络合剂、pH缓冲剂、表面活性剂、腐蚀抑制剂、消泡剂等。
本发明进一步提供一种制备用于基材的化学机械抛光的抛光垫的方法，其包括：(i)提供用于化学机械抛光的抛光垫，该抛光垫包括(a)抛光层和(b)底层，其中该底层与该抛光层基本上共同延伸；以及(ii)用热熔性粘合剂对该抛光层和该底层中的至少一个进行层压，其中，该热熔性粘合剂使该抛光层和该底层接合在一起，且该热熔性粘合剂包含2～18重量％的EVA，当该抛光层达到40℃的温度时，该热熔性粘合剂基本上耐分层。
可通过任何合适的层压方法实现层压。通常，通过使用标准层压机辊将粘合剂施加至抛光垫的一层(或多层)上来实现层压。例如，在包括抛光层和底层的抛光垫中，将热熔性粘合剂施加至该抛光层和该底层中的至少一个上，由此使该抛光层和该底层接触在一起。任选地，将该热熔性粘合剂施加至该抛光层和该底层两者上，由此使该抛光层和该底层接触在一起。在包含设置在该抛光层和该底层之间的一个或多个中间层的抛光垫中，除了将热熔性粘合剂施加至抛光层和/或底层上之外，还可将该热熔性粘合剂施加至所述中间层中的至少一个上，或者，作为将热熔性粘合剂施加至抛光层和/或底层上的替代方案，可将热熔性粘合剂施加至所述中间层中的至少一个上，由此使这些层同时或不同时地接触在一起。期望地，该热熔性粘合剂将这些层中的每一层接合，因此，将该热熔性粘合剂施加至彼此接触的每一对层中的至少一层的侧面上，从而使得在所述对层之间有粘合剂。
可在任何合适的层压温度和压力下进行层压。期望地，在这样的温度下进行层压，该温度足以将所述层加热至等于或高于热熔性粘合剂活化温度的温度。在粘合剂活化温度或高于该温度的温度下，层压的各层甚至在相对高的抛光温度下也保持固持力并耐分层。基于EVA的热熔性粘合剂的活化温度通常为80℃～120℃，例如，80℃～110℃、80℃～100℃、80℃～90℃、90℃～120℃、90℃～110℃、90℃～100℃、100℃～120℃、100℃～110℃、或110℃～120℃。期望地，在足以将所述层加热至110℃～120℃(例如112℃、115℃、或118℃)的温度下进行层压。
所述层实际达到的温度可明显低于通常的层压装置所设定的层压温度。具体而言，所述层达到的温度可以比所设定的层压温度低50℃至70℃。可将层压装置的层压温度设定为任何合适的温度以获得期望的层温度。例如，可将该层压温度设定为150℃～200℃的温度，例如，150℃～190℃、150℃～180℃、150℃～170℃、150℃～160℃、160℃～200℃、160℃～190℃、160℃～180℃、160℃～170℃、170℃～200℃、170℃～190℃、170℃～180℃、180℃～200℃、180℃～190℃、或190℃～200℃。通常，将层压温度设定为170℃～190℃的温度，例如175℃、180℃、或185℃。
可以任何适合的速度进行层压。例如，可以任何合适的速度使所述层通过层压机辊，且可使所述层遭受层压机辊的作用达任何合适的停留时间。期望地，可降低层压机辊的速度以增加层的停留时间，从而使层的表面温度更接近于所设定的层压装置的层压温度。
出人意料地发现：使用热熔性粘合剂在足以将垫表面加热至温度等于或高于热熔性粘合剂活化温度的温度下层压的抛光垫在高温抛光应用中呈现出改善的耐分层性。具体地说，使用含有2～18重量％的EVA的热熔性粘合剂在150℃～200℃的温度下层压的抛光垫在CMP期间呈现出高的耐化学性和耐热性，并从而耐分层。具体地说，当抛光层达到40℃或更高的温度(例如40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、或100℃)时，该热熔性粘合剂基本上耐分层。
实施例
以下实施例进一步说明本发明，但是，当然不能解释为以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
该实施例说明了随EVA含量而变化的基于EVA的热熔性粘合剂的热稳定性和熔体流动。
测定12种含有不同量EVA的不同热熔性粘合剂(即粘合剂1A～1L)的熔点、维卡软化点和熔体流动指数。根据ASTM D1238(2004)测定熔体流动指数以确定各种热熔性粘合剂的流动。根据ASTM D1525(2006)测定维卡软化点以确定该热熔性粘合剂的热稳定性。
表1：随EVA含量而变化的热熔性粘合剂性质