[發(fā)明專利]拋光液均勻流動(dòng)的拋光墊

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610257309.8
• 申請(qǐng)日: 2016-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN105856063B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李軍;花成旭;唐詠凱;朱永偉;左敦穩(wěn);王維;曹遠(yuǎn)遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B37/26
• 分類號(hào): B24B37/26
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司32218
• 代理人: 瞿網(wǎng)蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種精加工技術(shù)，尤其是一種化學(xué)機(jī)械拋光用拋光墊，具體地說是一種拋光液均勻流動(dòng)的拋光墊。

背景技術(shù)

眾所周知，化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)用于集成電路制造以及光學(xué)零件的加工過程，對(duì)工件表面的平坦化起著重要作用。通過CMP，被加工對(duì)象能夠獲得表面質(zhì)量?jī)?yōu)。

在CMP過程中，拋光液與拋光墊共同與被加工對(duì)象發(fā)生相互作用。其中，拋光液起到輸運(yùn)化學(xué)物質(zhì)、軟化加工表面，帶走加工廢屑的作用；而拋光墊則對(duì)被加工對(duì)象的表面軟化層進(jìn)行機(jī)械刻劃。通過化學(xué)作用與機(jī)械作用的交互，達(dá)到使被加工對(duì)象表面平坦化的目標(biāo)。

拋光墊表面開槽能夠幫助存貯拋光液，引導(dǎo)拋光液依照既定的方向流動(dòng)，從而使被加工對(duì)象表面的化學(xué)物質(zhì)能夠得到不斷的更新，保持化學(xué)作用的持續(xù)有效得進(jìn)行。

當(dāng)前已經(jīng)存在的多種拋光墊中，閉合環(huán)形凹槽，發(fā)散形凹槽，螺旋形凹槽等諸多結(jié)構(gòu)得到廣泛使用。另有一些新穎的設(shè)計(jì)出現(xiàn)，如CN101234481A中所述的用于將漿料保留在拋光墊上的設(shè)計(jì)，具體約束了凹槽方向而謀求將拋光液留存于拋光墊表面的效果；CN101234482A中所述降低漿液消耗的拋光墊，將凹槽設(shè)計(jì)與支架環(huán)設(shè)計(jì)相結(jié)合，使兩者表面部分凹槽具有重合特性，以獲得降低對(duì)漿料消耗的效果；CN1541807A中介紹了一種優(yōu)化的凹槽的拋光墊，通過統(tǒng)一每個(gè)半徑上的周向開槽率以獲得更均勻的CMP性能。這些拋光墊的設(shè)計(jì)目標(biāo)多著重于幫助降低拋光液消耗或提高拋光液流動(dòng)性，通過對(duì)溝槽形狀的變換達(dá)到對(duì)拋光液流動(dòng)性的改進(jìn)。例如，發(fā)散形凹槽設(shè)計(jì)有利于拋光液快速排出，封閉環(huán)形凹槽能夠有效貯存拋光液，減少消耗等。

在拋光加工中，拋光墊繞中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，拋光液相對(duì)于拋光墊具有離心的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，且這種離心運(yùn)動(dòng)并非以恒定速度進(jìn)行，而是呈現(xiàn)線性加速趨勢(shì)。這種現(xiàn)象使得拋光液在拋光墊內(nèi)側(cè)流動(dòng)速度緩慢，容易滯留，而越接近拋光墊外側(cè)，拋光液離心運(yùn)動(dòng)速度越高，拋光液迅速排出，甚至無法浸沒凹槽頂部而導(dǎo)致其得不到與被加工對(duì)象表面充分的化學(xué)作用。

于是，就需要拋光墊能夠使拋光液在凹槽中能夠以均勻一致的速度沿徑向更新，從而保證CMP過程中，拋光墊內(nèi)外兩側(cè)獲得同等效應(yīng)的化學(xué)作用速率，提高加工表面平坦化的一致性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的拋光墊在使用過程中拋光液存在離中心距離不同而流速不同，易導(dǎo)致加工反應(yīng)不充分而影響加工質(zhì)量的問題，設(shè)計(jì)一種拋光液均勻流動(dòng)的拋光墊。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種拋光液均勻流動(dòng)的拋光墊，它包括內(nèi)環(huán)面1和外環(huán)面2，外環(huán)面2的半徑不超過內(nèi)環(huán)面1半徑的四倍，其特征是在內(nèi)環(huán)面1和外環(huán)面2之間的加工表面上設(shè)有凹槽區(qū)3，凹槽區(qū)3上設(shè)有若干數(shù)量相等、旋向相反的凹槽4；所述凹槽4的形狀滿足以下關(guān)系：

式中r₀為凹槽4終點(diǎn)徑向位置，r為凹槽上某一點(diǎn)到拋光墊中心的距離，θ₁表示逆時(shí)針展成凹槽的極角，θ₂表示順時(shí)針展成方向凹槽的極。

所述的凹槽4的起點(diǎn)位于外環(huán)面2上，終點(diǎn)向內(nèi)環(huán)面延伸，且終點(diǎn)位置離外環(huán)面2的距離不小于外環(huán)面2與內(nèi)環(huán)面1半徑差的60％。

本發(fā)明的有益效果：

一、本發(fā)明通過兩種旋向相反的凹槽交錯(cuò)將拋光墊表面分割為多個(gè)類似于四邊形的小塊，凹槽圍繞拋光墊一周以均勻的間隔展開，保證了拋光面被分割成大小一致的區(qū)塊，有利于在拋光過程中被加工對(duì)象表面壓力分布的一致性，進(jìn)而有益于被加工對(duì)象表面材料去除速率均勻性。

二、拋光墊外環(huán)半徑小于內(nèi)環(huán)半徑的4倍，保證最外側(cè)凹槽方向與拋光墊邊緣仍有明顯夾角，不至于近乎呈現(xiàn)環(huán)形，從而有利于拋光液快速排出，防止在溝槽中滯留。

三、依照給出的凹槽形狀，于接近內(nèi)側(cè)位置的凹槽方向與徑向夾角小，跨越一定半徑所需要經(jīng)過的路程短，使位于內(nèi)側(cè)的低速流動(dòng)拋光液能夠以更快速更新；而于接近外側(cè)位置的凹槽與徑向夾角較大，跨越一定的半徑所需要經(jīng)過路程更長(zhǎng)，從而減慢外側(cè)高速流動(dòng)拋光液的更新速度。在所給定的形狀函數(shù)下，凹槽由內(nèi)而外跨越單位半徑所經(jīng)過的路程嚴(yán)格依照線性增加，與拋光液速度分布一致，從而獲得由內(nèi)而外一致的徑向更新速度，進(jìn)而有益于拋光墊各位置上化學(xué)作用強(qiáng)度的均勻性。

四、采用交錯(cuò)而非單向展開的凹槽分布，使拋光墊表面產(chǎn)生的加工碎屑沿各個(gè)方向都能在十分有限的距離內(nèi)進(jìn)入凹槽，減小碎屑在拋光墊表面存留時(shí)間，有利于避免碎屑劃傷工件。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的拋光墊的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。