[發明專利]化學機械拋光墊

有效

• 申請號: 201410341023.9
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN104149023A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 朱順全;梅黎黎;李云峰
• 申請（專利權）人: 湖北鼎龍化學股份有限公司
• 主分類號: B24B37/24
• 分類號: B24B37/24;B24B37/26
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 涂潔

技術領域

本發明涉及一種化學機械平面化處理用拋光墊，具體的說是一種化學機械拋光墊。

背景技術

化學機械平面化處理，即化學機械拋光(CMP)，是用于對半導體晶片，藍寶石之類的基材進行平面化處理的常用技術。在常規的CMP中，晶片安裝在支架裝置上，并使晶片與CMP設備中的拋光盤上的拋光墊接觸。支架裝置對晶片提供可控的壓力，將晶片壓在拋光墊上。外加驅動力使拋光墊相對于晶片做旋轉運動。與此同時，在晶片和拋光墊之間提供一種化學組合物或其它拋光溶液。由此，通過拋光墊表面和漿液的化學作用和機械作用，使晶片的表面拋光變平。

在CMP系統中，拋光墊具有以下功能：1、能貯存拋光液，并把它運送到工件的加工區域，使拋光均勻。2、從工件拋光表面除去拋光過程產生的殘留物質(如拋光碎屑、拋光墊碎片等)。3、傳遞材料去除所需的機械載荷。4、維持拋光過程所需的機械和化學環境。拋光墊表面結構影響著拋光墊儲存、運送拋光液的能力和表面局部應力梯度，從而決定了材料去除率、工件間的可重復性以及拋光的非均勻性等。而在已有的常規CMP系統中，通過在拋光墊表面設置溝槽使拋光速度和拋光結果得到提高，溝槽的布置方式常見的有兩種，一種是以拋光墊的中心為圓心，設置多排圓環形溝槽，另一種是在拋光墊上均勻開孔，孔的大小一致，間距相同。上述兩種結構在初期使用時，一定程度上能夠起到貯存拋光液的作用，但是當運行一段時間后，會出現以下問題：(1)排渣不暢，不能使拋光碎屑、硅片去除后的碎片的順利排出，拋光液中的微粒子會堵塞拋光層上的溝槽或孔，導致拋光墊的使用效果下降；(2)由于排渣不暢，堵塞的溝槽和孔還會帶來擦傷，進一步影響拋光速度和去除率，甚至會影響到拋光效果。(3)拋光液不能在拋光墊上快速合理分布，因而進一步影響拋光速度。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述技術問題，提供一種結構簡單、能有效提高拋光去除效率且能抑制擦傷產生、使用壽命長的化學機械拋光墊。

本發明拋光墊至少包括有拋光層，所述拋光層的拋光面上開有多個孔以所述拋光面的中心為圓心，所述多個孔排列成多排不同徑長的同心的圓環；并且，以拋光面的中心為端點，均勻散射出多條延至拋光面邊緣的溝槽；所述拋光面的表面粗糙度處于15μm以下。

由拋光層圓心向外覆蓋半徑總長度30％-38％的區域內組成圓環的孔的孔徑和/或孔間距大于其它區域組成圓環的孔的孔徑和/或孔間距。

所述其它區域組成圓環的孔的孔徑為0.1-10mm，孔間距為1-22mm。

所述其它區域中，同一圓環中的孔間距相等，但不同圓環中的孔間距具有由內向外逐步減小的趨勢。

所述孔的深度在0.1mm以上且所述溝槽的深度不小于孔的深度。

所述溝槽的深度不小于0.5mm，寬度為0.1-5mm。

所述溝槽在拋光面中心上以均勻角度散射分布，分布數量為4×N條，且1≦N≦12。

所述拋光層含有含有聚氨酯聚合物基體以及分散在基體中的非水溶性空心微球。

所述非水溶性微球的直徑分布在10μm-100μm之間。

所述孔是由用切削法、模具成形法或針棒打孔法中的至少一種方法形成的。

還包括緩沖層，所述拋光層的底面與緩沖層連接。

所述緩沖層的底面與支撐層連接。

發明人對現有的拋光墊進行了深入研究，將現有用于貯存拋光液的溝槽結構和孔結構結合起來，一方面使多個孔排列成圓環，多排圓環的圓心位于拋光墊的中心，由于孔較溝槽而言能更好的暫時貯存拋光液，使多個孔被排列成多排圓環狀，與拋光墊相對于拋光對象做旋轉運動的軌跡相同，因而致密小孔中的拋光液被均勻分布，能很好的起到潤滑拋光的作用，但同時孔也存使拋光液流動性差的問題。另一方面將溝槽以圓心為端點向外均勻散射延伸至拋光墊的邊緣。溝槽起到類似導向的作用，在旋轉狀態下，當含渣的拋光液被離心甩至溝槽附近時，由于溝槽是以拋光面的中心為端點均向向外散射的布置，因此，含渣的拋光液更易向溝槽內集中并隨著離心力順暢的沿溝槽向外排出，從而很好的解決了排渣的問題，從而避免溝槽和孔的堵塞問題，從而解決由此帶來的一系列問題。