用于晶圆研磨的多层复合膜及其制备方法与流程

本发明涉及保护膜的技术领域，特别涉及多层复合膜的技术领域，具体是指一种用于晶圆研磨的多层复合膜及其制备方法。

背景技术：

在半导体装置的制造过程中，半导体硅晶圆在研磨、减薄加工中需要使用保护膜。这种粘结性保护膜贴于硅晶圆上，硅晶圆进行研磨加工时会产生高温，会导致保护膜及其胶粘层产生热收缩，导致硅晶圆随着膜的收缩产生翘曲。本发明的粘结性保护膜需要有较高的洁净度及极低离子杂质含量，且具有优良的尺寸稳定性、适中的粘接性、热稳定性，使研磨减薄加工中能良好地与硅片粘贴，能在研磨产生的高温下不发生胶层脱离的现象。研磨加工后，胶层的粘接性不发生改变，保护膜易从硅片上剥离。且保护膜不发生收缩现象，防止硅片翘曲变形。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服上述现有技术中的缺点，提供一种挤出、流延、辐照在同一流水线成型、大大缩短工艺流程、基材通过辐照交联技术、形成三维网状结构、提高耐热性和耐老化性能、增强耐化学稳定性和耐溶剂性的用于晶圆研磨的多层复合膜及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种用于晶圆研磨的多层复合膜，所述的复合膜包括基材层和粘合剂层，所述的基材层依次包括聚乙烯层、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物层、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯层、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物层、乙烯-乙酸乙烯酯层，所述的粘合剂层涂布于聚乙烯层上，所述的基材层在共挤流延成膜后经电子辐照设备辐照交联。

较佳地，所述的聚乙烯层包括以下质量份的原料：聚乙烯20～100份、增塑剂10～30份、抗氧剂0.1～1份、紫外吸收剂0.5～1.5份；所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯层包括以下质量份的原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯40～100份、抗氧剂0.1～1份、紫外吸收剂0.5～1份；所述的乙烯-乙酸乙烯酯层包括以下质量份的原料：乙烯-乙酸乙烯酯20～100份、抗氧剂0.1～1份；所述的粘合剂层包括以下质量份的原料：丙烯酸树脂1～100份，乙酸乙酯1～100份，丙烯酸1～50份，固化剂0.01～50份，固化促进剂0.01～30份。

较佳地，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或几种；所述的抗氧剂为酚系抗氧化剂、亚磷酸酯系抗氧化剂、受阻胺系抗氧剂；所述的紫外吸收剂为对苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类、取代丙烯腈类、三嗪类紫外吸收剂中的至少一种；所述的丙烯酸树脂为均聚的丙烯酸酯或共聚的c1-c20烷基酯中的一种或多种。

较佳地，所述的均聚的丙烯酸酯包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、2-乙基己基丙烯酸酯、丙烯酸辛酯或丙烯酸辛酯甲基取代中的一种，共聚的c1-c20烷基酯包括丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯和可共聚的单体。

较佳地，所述的粘合剂层的厚度为10～50μm，所述的聚乙烯层的厚度为1～100μm，所述的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物层的厚度为1～10μm，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯层的厚度为50～100μm，所述的乙烯-乙酸乙烯酯层的厚度为1～100μm，所述的基材层的厚度为80～280μm。

较佳地，所述的辐照剂量为1～300kgy。

本发明还提供了一种用于晶圆研磨的复合膜的制备方法，其中包括下列步骤：

步骤(1)：将聚乙烯20～100份、增塑剂10～30份、抗氧剂0.1～1份、紫外吸收剂0.5～1.5份在高混机中混合均匀，进行挤出造粒，制得聚乙烯粒料；

步骤(2)：将聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯40～100份、抗氧剂0.1～1份、紫外吸收剂0.5～1份在高混机中混合均匀，进行挤出造粒，制得聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯粒料；

步骤(3)：将造好的聚乙烯粒料、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯粒料、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯树脂放入到多层共挤挤出机中，经流延、冷却、牵引、收卷，制得基材层；

步骤(4)：将所述的基材层放入电子辐照设备中进行辐照交联；

步骤(5)：将辐照后的基材层卷材放入涂布机上，在基材层的辐照交联面上涂布一层丙烯酸粘合剂层，经热烘道，复合离型膜，收卷，制得本发明的用于晶圆研磨的复合膜。

采用本发明的用于晶圆研磨的复合膜及其制备方法，基材层为透明或白色雾面的塑料薄膜，所述的基材层的结构顺序不能改变，粘合剂层应涂布于聚乙烯层上。采用本发明的复合膜及其制备方法，大大缩短了工艺流程，降低了生产成本；基材的热稳定性更好，经硅片研磨过程后具有更好的尺寸稳定性，可使得粘合剂层经高温后产生的收缩不影响基材的尺寸，同时防止硅片翘曲。基材通过辐照交联技术，利用电子加速器发出的高能量电子束流，电离和激发高分子链，使其被打断而产生自由基，因自由基不稳定，相互之间要重新组合，重新组合后的高分子链互相缠结，形成三维网状结构，提高了耐热性和耐老化性能，增强耐化学稳定性和耐溶剂性等各项性能，交联后的薄膜具有更强的机械性能和耐候阻水性，具有更高的表面能，与压敏胶的粘接力更强，减少残胶量。

附图说明

图1为本发明的用于晶圆研磨的复合膜的结构示意图。

附图标记

1粘合剂层

2聚乙烯层

3乙烯-丙烯酸甲酯共聚物层

4聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯层

5乙烯-丙烯酸甲酯共聚物层

6乙烯-乙酸乙烯酯层

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，下面对本发明的具体实施方法作进一步说明。

如图1所示，本发明提供的用于晶圆研磨的复合膜包括基材层和粘合剂层1，所述的基材层依次包括聚乙烯层2、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物层3、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯层4、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物层5、乙烯-乙酸乙烯酯层6，粘合剂层应涂布于聚乙烯层2上，所述的聚乙烯层包括以下质量份的原料：聚乙烯20～100份、增塑剂10～30份、抗氧剂0.1～1份、紫外吸收剂0.5～1.5份；所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯层包括以下质量份的原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯40～100份、抗氧剂0.1～1份、紫外吸收剂0.5～1份；所述的乙烯-乙酸乙烯酯层包括以下质量份的原料：乙烯-乙酸乙烯酯20～100份、抗氧剂0.1～1份，所述的聚乙烯层2、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物层3、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯层4、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物层5、乙烯-乙酸乙烯酯层6在共挤流延成膜后经电子辐照设备辐照交联，所述的辐照剂量为1～300kgy。

其中所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或几种，所述的抗氧剂为酚系抗氧化剂、亚磷酸酯系抗氧化剂、受阻胺系抗氧剂，所述的紫外吸收剂为对苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类、取代丙烯腈类、三嗪类紫外吸收剂中的至少一种。

其中，所述的聚乙烯层包括以下质量份的原料：聚乙烯20～100份、增塑剂10～30份、抗氧剂0.1～1份、紫外吸收剂0.5～1.5份；聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯层包括以下质量份的原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯40～100份、抗氧剂0.1～1份、紫外吸收剂0.5～1份；乙烯-乙酸乙烯酯层包括以下质量份的原料：乙烯-乙酸乙烯酯20～100份、抗氧剂0.1～1份。

其中，所述的粘合剂层包括以下质量份的原料：丙烯酸树脂1～100份，乙酸乙酯1～100份，丙烯酸1～50份，固化剂0.01～50份，固化促进剂0.01～30份；所述的粘合剂层的厚度为10～50μm，所述的聚乙烯层的厚度为1～100μm，所述的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物层的厚度为1～10μm，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯层的厚度为50～100μm，所述的乙烯-乙酸乙烯酯层的厚度为1～100μm，所述的基材层的厚度为80～280μm，所述的基材层的厚度为80～280μm；所述的丙烯酸树脂为均聚的丙烯酸酯或共聚的c1-c20烷基酯中的一种或多种，均聚的丙烯酸酯包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、2-乙基己基丙烯酸酯、丙烯酸辛酯或其甲基取代中的一种，共聚的烷基酯包括丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯和可共聚的单体。

所述的粘合剂是由包含丙烯酸单体为基础聚合物、交联剂为添加剂组成的丙烯酸胶粘剂组成的，优选为均聚的(甲基)丙烯酸酯或共聚的c1-c20烷基酯中的一种或多种，其中，均聚的(甲基)丙烯酸酯包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸辛酯中的一种；共聚的烷基酯包括(甲基)丙烯酸烷基酯和另一个可共聚的单体，且粘合剂的厚度控制在10～50μm。

实施例1

薄膜原料按重量份计，将聚乙烯(pe)树脂重量70份、抗氧剂1010重量0.1份、抗氧剂168重量0.2份、紫外吸收剂774重量1份、邻苯二甲酸二辛酯(dop)重量30份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(tmpta)重量2份在高速混合机中混合均匀后，在190℃的挤出温度下造粒；将聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(petg)树脂重量100份、抗氧剂1010重量0.1份、紫外吸收剂774重量1份在高速混合机中混合均匀后，在200℃的挤出温度下造粒；将乙烯-乙酸乙烯酯(eva)树脂重量40份、抗氧剂1010重量0.1份在高速混合机中混合均匀。

再将pe粒料、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(ema)、petg粒料、ema、乙烯-乙酸乙烯酯(eva)/抗氧剂1010共混物分别放入多层共挤挤出机中，在200℃下经挤出机流延，牵伸后制得pe/petg/eva薄膜。

将制好的pe/petg/eva薄膜放入电子束辐照交联设备中进行辐照，辐照面为pe面，辐照剂量为60kgy。

将辐照后的pe/petg/eva薄膜卷材放入刮刀式涂布机上，在外层辐照交联面上涂布一层丙烯酸压敏胶，涂层厚度20μm，经热烘道，收卷。

实施例2

薄膜原料按重量份计，将聚乙烯(pe)树脂重量50份、抗氧剂1010重量0.1份、抗氧剂168重量0.2份、紫外吸收剂774重量1份、邻苯二甲酸二辛酯(dop)重量30份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(tmpta)重量2份在高速混合机中混合均匀后，在190℃的挤出温度下造粒；将聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(petg)树脂重量80份、抗氧剂1010重量0.1份、紫外吸收剂774重量1份在高速混合机中混合均匀后，在200℃的挤出温度下造粒；将乙烯-乙酸乙烯酯(eva)树脂重量30份、抗氧剂1010重量0.1份在高速混合机中混合均匀。

再将pe粒料、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(ema)、petg粒料、ema、乙烯-乙酸乙烯酯(eva)/抗氧剂1010共混物分别放入多层共挤挤出机中，在200℃下经挤出机流延，牵伸后制得pe/petg/eva薄膜。

将制好的pe/petg/eva薄膜放入电子束辐照交联设备中进行辐照，辐照面为pe面，辐照剂量为60kgy。

将辐照后的pe/petg/eva薄膜卷材放入刮刀式涂布机上，在外层辐照交联面上涂布一层丙烯酸压敏胶，涂层厚度10μm，经热烘道，收卷。

将上述实施例1和实施例2中所得的复合膜，贴于晶圆正面，并在背面进行研磨减薄操作。研磨过程中不断用研磨液喷淋于晶圆背面，防止温度过高损坏晶圆。研磨操作中产生的最高温度为80℃(持续至少20min)。减薄后的晶圆厚度小于或等于100μm时，晶圆的翘曲变形挠度不高于2mm；减薄后的晶圆厚度大于100μm时，晶圆无翘曲变形。由此，本发明提供的复合膜远远优异于现有的复合膜，其中现有的复合膜在进行研磨减薄操作后，晶圆翘曲挠度为1cm左右。

并且，上述实施例中的复合膜具有更优的耐热性，不易变形，保证了晶圆在研磨过程中的尺寸稳定性。此外，在制备过程中需要辐照交联、涂布丙烯酸胶水、复合pet离型膜，且对成品薄膜透明度、雾度无具体的量化指标要求，工艺简单，应用范围广。

采用本发明的用于晶圆研磨的复合膜及其制备方法，基材层为透明或白色雾面的塑料薄膜，所述的基材层的结构顺序不能改变，粘合剂层应涂布于聚乙烯层上。采用本发明的复合膜及其制备方法，大大缩短了工艺流程，降低了生产成本；基材的热稳定性更好，经硅片研磨过程后具有更好的尺寸稳定性，可使得粘合剂层经高温后产生的收缩不影响基材的尺寸，同时防止硅片翘曲。基材通过辐照交联技术，利用电子加速器发出的高能量电子束流，电离和激发高分子链，使其被打断而产生自由基，因自由基不稳定，相互之间要重新组合，重新组合后的高分子链互相缠结，形成三维网状结构，提高了耐热性和耐老化性能，增强耐化学稳定性和耐溶剂性等各项性能，交联后的薄膜具有更强的机械性能和耐候阻水性，具有更高的表面能，与压敏胶的粘接力更强，减少残胶量。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。