[发明专利]用于化学机械平坦化应用的粘合剂

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求在2015年6月8日提交的美国临时专利申请号62/172,441的权益，其通过引用以其全部内容并入本文。

技术领域

本主题涉及在化学机械平坦化(chemical mechanical planarization,CMP)应用中使用的粘合剂。本主题还涉及包含这样的粘合剂的转移带和CMP抛光垫。

背景技术

用于平坦化半导体衬底和其它组件的化学机械平坦化——也称为化学机械抛光——现在广为本领域技术人员所知以及在许多专利和出版物中有所描述。关于CMP的介绍性的文献是G.B.Shinn等的“Chemical-Mechanical Polish(化学机械抛光)”，其在Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology(半导体制造技术手册)中第15章，第415-460页，编者：Y.Nishi和R.Doering，Marcel Dekker，New York City(2000)。

在典型的CMP工艺中，将衬底(例如晶片)放置与连接到压板的旋转抛光垫接触。在衬底的CMP处理期间，将CMP浆料——典型地研磨剂和化学反应混合物——提供给垫。在CMP工艺期间，旋转衬底和可固定至压板的垫，同时晶片载体系统或抛光头对衬底施加压力(例如向下的力)。CMP浆料通过与衬底层化学地和机械地相互作用实现平坦化——即抛光——工艺，所述衬底层由于相对于衬底的垫的旋转运动的作用而被抛光。以这个方式继续抛光直到移除衬底上所希望的层，并且通常的目标是有效地平坦化衬底。典型地，CMP浆料包含研磨剂材料，诸如二氧化硅或氧化铝，其悬浮在氧化的、水相介质中。

用以制造抛光垫的典型的材料包括毡纤维织物和聚氨酯泡沫以及聚乙烯泡沫。垫可以是单层的或是多层的结构以及经常被模切或穿孔。一般来说，抛光垫具有充足的刚性以提供所希望的平面度，以及具有充足的弹性以获得在抛光工艺期间随着衬底厚度降低在垫和衬底之间的所希望的持续的压力。多层垫——有时称为“层叠垫(stacked pad)”——通常是软的下部垫和硬的顶部垫的组合。层叠垫的这些部分粘附在一起。

抛光垫受到平行于和横向于垫-衬底分界面两个方向的应力。另外，由于严酷的化学环境，可能发生垫的劣化。因此，伴随抛光垫使用的粘合剂的粘合强度必须足够抵抗在抛光期间所施用的多方向的力，以及不应该发生化学劣化。

用于层叠垫中的粘合剂典型地是压敏粘合剂(PSAs)。用于顶部垫层和子垫(sub-pad)层之间的PSA的选择通常基于半导体抛光终端使用条件。选择基于在抛光工艺期间所使用的化学品、在抛光操作期间所使用的压力、由于在垫和晶片之间的摩擦在垫的表面上所达到的温度、以及用于垫中的聚合物的化学性质。在抛光期间所用的晶片和化学品上的压力所诱发的剪切应力可对PSA的性能产生有害影响。

虽然在某些方面令人满意，但是当用于CMP应用中时，典型的PSAs可能经历失败。一种失败类型涉及在抛光期间在垫的中间层之间的粘合力的丧失。这也称为分层。失败可具有各种不同的严重度，例如沿着垫的整个表面的分层或局部的分层——例如在垫的边缘。这些失败导致生产率的损失、潜在的晶片的破损、以及无法接受的生产停工。

因此，对于可用在CMP应用中的不易于失败但又对CMP工艺没有损害作用的粘合剂存在需要。

发明内容

在本主题中如下解决与前面的方法有关的难点和缺点。

在一方面中，本主题提供用于CMP层叠垫的层间粘合剂(interlayer adhesive)。粘合剂包含粘合剂组分。粘合剂显示出(i)在从约25℃至约80℃的范围内的温度下大于10⁵Pa的模量，以及(ii)在大于100℃的温度下小于10⁵Pa的模量。

在另一方面中，本主题提供转移带，其包含衬垫和载体中的至少一个，以及布置在衬垫和载体中的至少一个上的粘合剂层。粘合剂包含粘合剂组分。粘合剂显示出(i)在从约25℃至约80℃的范围内的温度下大于10⁵Pa的模量，以及(ii)在大于100℃的温度下小于10⁵Pa的模量。

在还有另一方面中，本主题提供CMP抛光垫，其包含至少一个垫层、以及布置在垫层上的粘合剂层。粘合剂包含粘合剂组分。粘合剂显示出(i)在从约25℃至约80℃的范围内的温度下大于10⁵Pa的模量，以及(ii)在大于100℃的温度下小于10⁵Pa的模量。