[发明专利]一种多结构体化学机械抛光垫、制造方法及其应用

说明书

本发明公开了一种多结构体化学机械抛光垫、制造方法及其应用，包括：主结构体，表面改性的次级结构体，保护结构体以及将主结构体与表面改性的次级结构体粘接起来的上连接体，和将表面改性的次级结构体与保护结构体粘接起来的下连接体。本发明表面改性的次级结构体具有优异的断裂伸长率、拉伸强度等力学性能，其厚度也更为均匀，且与连接体的粘接剥离强度更为优异，使得由所述表面改性的次级结构体制成的化学机械抛光垫的组合性能更佳。

技术领域

本发明涉及化学机械平坦化(CMP)技术领域，具体涉及到用于对磁性基材、光学基材及半导体基材中至少一种进行抛光平坦化的复合多结构体抛光垫、制造方法及其应用。

背景技术

在大规模集成电路和其他精密电子装置的制造过程中，随着半导体基材如硅片尺寸增加、集成规模增大、金属线宽进入纳米尺度以及布线层数的增加，其对半导体材料的基体平坦化以及各层布线面平坦化要求逐渐增加。通过化学机械平坦化(CMP)去除非所要表面形状和表面缺陷，例如粗糙表面、聚结材料、晶格损坏、刮痕和被污染的层或材料，从而使得同一起伏界面处于相同平面。

化学机械平坦化(CMP)技术常用于玻璃、金属、蓝宝石衬底、硅片、芯片等的平面化。将参考图1描述对单晶硅片进行化学机械平坦化的示意例。其主要构成1为抛光盘(Platen)、2为抛光垫(CMP-Pad)、3为抛光液(CMP-Slurry)、4为硅片、5为载具(Carrier)、6为修整器(Dresser)。在硅片4化学机械平坦化过程中将硅片4使用载具5夹持，并将抛光垫2贴附于抛光机的抛光盘1，并可控的将硅片压在抛光垫2上，并使硅片载具5与抛光盘1做相向或相反运动(如相向旋转)。同时，向硅片4与抛光垫2相接界面处提供抛光介质抛光液3。综上所述，通过硅片4与抛光垫2之间的机械过程(例如摩擦、剪切)以及硅片4与抛光液3之间的化学过程(如腐蚀)对其表面进行高精度化学机械抛光，并使其在相对尺寸(如微米或纳米)去除所不需要的硅片表面起伏，使其平坦化。

通常，上述化学机械平坦化过程用到的抛光垫为多层结构，例如包含抛光层、支撑层以及胶合层。JP4937538B2披露了一种在基材层的两面具有粘合层并将抛光垫固定在面板上的双面压敏胶带，其总厚度为100μm以下。上述胶带使用聚对苯二甲酸乙二醇酯作为基材，基材上侧(粘贴缓冲层结构体侧粘接层)的厚度为20μm以上且50μm以下，粘接强度为25N/25mm以上，基材下侧(粘贴涂布有离型剂的聚对苯二甲酸乙二醇酯，并在抛光垫使用时将上述薄膜剥离，并将下侧胶层粘贴于抛光盘)压敏胶粘剂层的厚度为20μm以上且50μm以下，并且粘合强度为15N/25mm以上。该专利解决了底层双面胶带过厚导致的整体抛光垫性能如厚度均匀性、硬度以及压缩率等物性发生改变的可能性。当减小双面压敏胶粘带的厚度时，由于双面压敏胶粘带的基材层的两侧上的压敏胶粘剂引起的挠性的影响减小，因此减少了对抛光垫的整体影响并且提高了抛光的平坦度。

然而，该专利描述的方法存在较大缺陷。具体来说，胶层厚度的减少导致双面胶带与缓冲层结构体粘接强度以及与抛光盘粘接强度过低，在实际抛光过程中，双面胶带在经受强酸碱性抛光液的不断渗透且存在上压力与高速剪切力的情况下，导致传统多结构体抛光垫粘合层的粘接表面出现脱层、分离等严重问题。在实际生产中出现，则会有非常巨大的损失。

鉴于上述传统多结构体抛光垫粘合层的粘接表面在长时间暴露于强酸或强碱性的抛光液的不断侵蚀且存在高转速、压力的工况下容易出现脱层、分离等严重问题。需要一种对多层结构体抛光垫进行特殊处理和改性，使得避免上述问题的出现，并提高抛光垫的整体性能以及使用寿命。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种多结构体化学机械抛光垫，通过对其中的次级结构体表面进行改性处理，提高次级结构体的表面状况，从而提高次级结构体与表面胶带粘接剥离强度，从而避免多结构体抛光垫使用过程中出现脱层、破裂、层间界面滑移等极端状况，提高抛光垫的整体性能和使用寿命。

本发明另一目的在于提供这种多结构体化学机械抛光垫的制造方法。