化学机械抛光垫制造技术

本发明专利技术公开一种化学机械抛光垫，解决了现有抛光垫容易擦伤，抛光效率低的问题。技术方案至少包括有抛光层，所述抛光层的抛光面上开有多个孔，以所述抛光面的中心为圆心，所述多个孔排列成多排不同径长的同心的圆环；并且，以抛光面的中心为端点，均匀散射出多条延至抛光面边缘的沟槽；所述抛光面的表面粗糙度处于15μm以下。本发明专利技术抛光垫结构简单、能有效提高抛光去除效率且能抑制擦伤产生、使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种化学机械抛光垫，解决了现有抛光垫容易擦伤，抛光效率低的问题。技术方案至少包括有抛光层，所述抛光层的抛光面上开有多个孔，以所述抛光面的中心为圆心，所述多个孔排列成多排不同径长的同心的圆环；并且，以抛光面的中心为端点，均匀散射出多条延至抛光面边缘的沟槽；所述抛光面的表面粗糙度处于15μm以下。本专利技术抛光垫结构简单、能有效提高抛光去除效率且能抑制擦伤产生、使用寿命长。【专利说明】化学机械抛光垫
本专利技术涉及一种化学机械平面化处理用抛光垫，具体的说是一种化学机械抛光垫。
技术介绍
化学机械平面化处理，即化学机械抛光(CMP)，是用于对半导体晶片，蓝宝石之类的基材进行平面化处理的常用技术。在常规的CMP中，晶片安装在支架装置上，并使晶片与CMP设备中的抛光盘上的抛光垫接触。支架装置对晶片提供可控的压力，将晶片压在抛光垫上。外加驱动力使抛光垫相对于晶片做旋转运动。与此同时，在晶片和抛光垫之间提供一种化学组合物或其它抛光溶液。由此，通过抛光垫表面和浆液的化学作用和机械作用，使晶片的表面抛光变平。 在CMP系统中，抛光垫具有以下功能:1、能贮存抛光液，并把它运送到工件的加工区域，使抛光均匀。2、从工件抛光表面除去抛光过程产生的残留物质(如抛光碎屑、抛光垫碎片等)。3、传递材料去除所需的机械载荷。4、维持抛光过程所需的机械和化学环境。抛光垫表面结构影响着抛光垫储存、运送抛光液的能力和表面局部应力梯度，从而决定了材料去除率、工件间的可重复性以及抛光的非均匀性等。而在已有的常规CMP系统中，通过在抛光垫表面设置沟槽使抛光速度和抛光结果得到提高，沟槽的布置方式常见的有两种，一种是以抛光垫的中心为圆心，设置多排圆环形沟槽，另一种是在抛光垫上均匀开孔，孔的大小一致，间距相同。上述两种结构在初期使用时，一定程度上能够起到贮存抛光液的作用，但是当运行一段时间后，会出现以下问题:(1)排渣不畅，不能使抛光碎屑、硅片去除后的碎片的顺利排出，抛光液中的微粒子会堵塞抛光层上的沟槽或孔，导致抛光垫的使用效果下降；(2)由于排渣不畅，堵塞的沟槽和孔还会带来擦伤，进一步影响抛光速度和去除率，甚至会影响到抛光效果。(3)抛光液不能在抛光垫上快速合理分布，因而进一步影响抛光速度。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、能有效提高抛光去除效率且能抑制擦伤产生、使用寿命长的化学机械抛光垫。 本专利技术抛光垫至少包括有抛光层，所述抛光层的抛光面上开有多个孔以所述抛光面的中心为圆心，所述多个孔排列成多排不同径长的同心的圆环；并且，以抛光面的中心为端点，均匀散射出多条延至抛光面边缘的沟槽；所述抛光面的表面粗糙度处于15μπι以下。 由抛光层圆心向外覆盖半径总长度30% -38%的区域内组成圆环的孔的孔径和/或孔间距大于其它区域组成圆环的孔的孔径和/或孔间距。 所述其它区域组成圆环的孔的孔径为0.1-lOmm，孔间距为l_22mm。 所述其它区域中，同一圆环中的孔间距相等，但不同圆环中的孔间距具有由内向外逐步减小的趋势。 所述孔的深度在0.1mm以上且所述沟槽的深度不小于孔的深度。 所述沟槽的深度不小于0.5mm,宽度为0.l_5mm。 所述沟槽在抛光面中心上以均匀角度散射分布，分布数量为4XN条，且 I刍N刍12。 所述抛光层含有含有聚氨酯聚合物基体以及分散在基体中的非水溶性空心微球。 所述非水溶性微球的直径分布在10 μ m-100 μ m之间。 所述孔是由用切削法、模具成形法或针棒打孔法中的至少一种方法形成的。 还包括缓冲层，所述抛光层的底面与缓冲层连接。 所述缓冲层的底面与支撑层连接。 专利技术人对现有的抛光垫进行了深入研究，将现有用于贮存抛光液的沟槽结构和孔结构结合起来，一方面使多个孔排列成圆环，多排圆环的圆心位于抛光垫的中心，由于孔较沟槽而言能更好的暂时贮存抛光液，使多个孔被排列成多排圆环状，与抛光垫相对于抛光对象做旋转运动的轨迹相同，因而致密小孔中的抛光液被均匀分布，能很好的起到润滑抛光的作用，但同时孔也存使抛光液流动性差的问题。另一方面将沟槽以圆心为端点向外均匀散射延伸至抛光垫的边缘。沟槽起到类似导向的作用，在旋转状态下，当含渣的抛光液被离心甩至沟槽附近时，由于沟槽是以抛光面的中心为端点均向向外散射的布置，因此，含渣的抛光液更易向沟槽内集中并随着离心力顺畅的沿沟槽向外排出，从而很好的解决了排渣的问题，从而避免沟槽和孔的堵塞问题，从而解决由此带来的一系列问题。 进一步的，专利技术人进一步发现，擦伤还与粗糖度有一定的关系，粗糖度过闻，即具有大凹凸的情况下，尤其是大的凸部(如由形成沟槽时的残余毛刺形成的凸部)，在抛光过程中脱落易导致抛光对象的擦伤。此外，抛光过程中，脱落的凸部在抛光垫中的压力和摩擦热等作用下被压缩，与抛光垫屑以及抛光液中的固体物互相作用而形成的导物(文中统称渣)，这些都会导致抛光对象在抛光时被擦伤。通过控制粗糙度，能有效降低抛光时的擦伤，因此，专利技术人严格要求抛光层的抛光面的表面粗糙度处于15 μ m以下，粗糙度控制除能防止擦伤之外，还能有效地发挥作为凹槽和通孔的功能，特别是保持抛光液的功能和向外部排渣的功能。 所述沟槽沟的宽度应在0.l-5mm,小于0.1mm加工不易，大于5mm则抛光液流动速度过快导致使用效率下降；深度应在0.5mm以上，低于0.5mm导致抛光垫寿命过短，最深可贯穿整个抛光层。所述沟槽宽度方向上截面形状并无特别限制，可以制成如U字形和V字形等。 所述孔具有保持抛光时供给浆液，将此浆液更均匀地分配给抛光面的功能，而且还具有使抛光产生的抛光屑和使用过的浆液等废弃物(统称渣)暂时滞留的功能。孔的平面形状并无特别限定，例如可以制成圆形、多边形及其它不规则的图形。考虑加工因素，优选通孔的平面形状为圆形。孔的深度不小于0.1_，最深可贯穿整个抛光层形成通孔，优选孔的深度为抛光层厚度的50% -100%。 由抛光层圆心向外覆盖半径总长度30% -38%的区域(即非抛光区域)内组成圆环的孔的孔径和/或孔间距大于其它区域(即抛光区域)组成圆环的孔的孔径和/或孔间距。因为抛光液通常是滴入抛光垫上抛光面的中心位置，使靠近抛光层中心的非抛光区域(由抛光层圆心向外覆盖半径总长度30%-38%的区域)的孔径和孔间距更大，这样可以更好的快速吸收并承载大量的抛光液，由于孔径更大，对孔内的抛光液的固定效果较差，也更易使孔内的抛光液在离心作用下向外周分布，便于抛光液的均布，而除内部区域外的周部区域(即其它区域)为抛光面的抛光工作区，因而需要组成圆环的孔的孔径更小、布置更为密集，抛光液被更好均布于该区，提高抛光速度及抛光效果。 所述其它区域中组成圆环的孔的孔径为0.1-1Omm,孔间距为l_22mm。所述抛光层圆心向外覆盖半径总长度30% -38%的区域内组成圆环的孔的孔径是其它区域孔的孔径1-3倍，孔间距是其它区域孔的孔径1-3倍。 进一步优选的，所述其它区域中，同一圆环中的孔间距相等，但不同圆环中的孔间距具有由内向外逐步减小的趋势。也就是说，在其它区域中，靠抛光面中心的圆环的孔间距较靠抛光面周部的圆环的孔间距大，这样布置可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械抛光垫，至少包括有抛光层，所述抛光层的抛光面上开有多个孔，其特征在于，以所述抛光面的中心为圆心，所述多个孔排列成多排不同径长的同心的圆环；并且，以抛光面的中心为端点，均匀散射出多条延至抛光面边缘的沟槽；所述抛光面的表面粗糙度处于15μm以下。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱顺全，梅黎黎，李云峰，
申请(专利权)人：湖北鼎龙化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42