一种抛光垫制造技术

本实用新型专利技术公开一种抛光垫，包括抛光层，所述抛光层包括抛光表面和位于抛光表面上的抛光单元，所述抛光单元至少为一个，抛光单元组成抛光单元群，抛光单元群的一端形成接触表面，接触表面与被研磨材料直接接触，每个抛光单元在接触表面投影为平行四边形；多个抛光单元分别组成第一部分和第二部分，第一部分沿第一方向延伸并均匀间隔，第二部分沿与第一方向平行的方向延伸并均匀间隔；并且，抛光单元的接触表面的面上具有通道，且包括第一通道和第二通道；本实用新型专利技术抛光垫的结构与限定的抛光单元面积比，有效面积比、有效通道体积比以及有效通道的宽度比等参数相结合时，具有优异的综合性能。综合性能。综合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种抛光垫


[0001]本技术涉及一种抛光垫，具有精心设计的表面沟槽结构，用于对被研磨材料(比如半导体晶片上的薄膜和器件等)进行化学机械抛光。

技术介绍

[0002]在集成电路、其他电子器件和光学材料的制造加工过程中，会涉及到很多材料的抛光、减薄或者平坦化处理，其中应用最多的就是化学机械抛光。化学机械抛光的作用原理是在固定的抛光机台上，将研磨液作用与抛光垫上，抛光垫与被研磨材料表面接触，会发生化学反应，同时，抛光垫和被研磨材料在机台上做旋转运动，产生剪切的机械作用，化学作用和机械作用一起对被研磨材料进行抛光处理，以形成期望的图案结构。
[0003]因此抛光液的流动及分布、沟槽产生的机械作用力的分布等对化学机械抛光垫的性能具有决定的作用，而且对于不同的图案和材质，对以上这些因素的作用会有不同要求，人们在抛光垫的沟槽结构上进行了很多尝试。
[0004]H
·
F
·
莱因哈特等人的EP0829328A2公开了同心圆、槽、螺旋线、射线、点阵的抛光垫的表面结构，以促使抛光液的流动，但是没有公开抛光垫的表面沟槽结构的具体参数与抛光性能的关系，或者说没有公开如何获得综合性能俱佳的抛光效果。
[0005]R
·
V
·
帕拉帕思的US20060014477A1公开了在径向上具有震荡结构的设计，已改变抛光液在不同区域的停留时间，但也没有公开具体的设计参数与抛光性能的关系。
[0006]G
·
P
·
马尔道尼公开的JP2006167907A公开了特殊具有相互隔开的凹槽结构，以期改善抛光液的流动速度，从而减少浆料的浪费。
[0007]J
·
V
·
阮等人的TW201904719A公开了非等腰梯形结构的凹槽，并说明了同心圆的沟槽结构是最流行的沟槽图案，并且认为非等腰梯形结构的抛光垫具有更佳的抛光效果。
[0008]现有技术中公开了多种形态的沟槽结构，但是对于具体的沟槽结构与抛光性能的关系以及如何优化并没有深入研究，而抛光性能的研究作为一个实验科学，具有复杂的因素之间的影响关系，在理论上的研究不是很充分，因此目前迫切希望能够得到抛光垫沟槽结构和抛光性能的关系，并因此设计出具有综合抛光性能优异的抛光垫。
[0009]本技术在抛光垫上设置排列的抛光单元，并且在抛光单元上进行小通道的设计，经过大量的实验研究，优化出具有优异综合抛光性能的抛光垫。

技术实现思路

[0010]本技术提供一种抛光垫，包括抛光层，所述抛光层包括抛光表面和位于抛光表面上的抛光单元，所述抛光单元至少为一个，抛光单元具有平均高度D1，抛光单元组成抛光单元群，抛光单元群的一端形成接触表面，接触表面与被研磨材料直接接触，每个抛光单元在接触表面的投影为平行四边形；
[0011]多个抛光单元组成第一部分，第一部分的抛光单元在第一方向上延伸并均匀间隔，多个抛光单元组成第二部分，第二部分的抛光单元与第一方向平行的方向延伸并均匀
间隔，第一部分的抛光单元的间隔与第二部分的抛光单元的间隔相等，在第一方向上的间隔距离为W1；
[0012]抛光单元由多个第一部分和第二部分组成，第一部分与第二部分的彼此之间的间隔相等，在第二方向上间隔距离为W2；抛光单元的接触表面的面上具有通道，通道为直线，包括多个第一通道和多个第二通道，第一通道与所述第一方向平行，和/或，第二通道与所述第二方向平行；
[0013]所述抛光单元的接触表面具有面积S1，抛光单元在接触表面上投影的平行四边形在第一方向和第二方向上的边长分别为L1和L2，第一方向和第二方向的夹角为θ，如下：
[0014]S1＝L1*L2*sinθ
[0015]所述通道在抛光单元接触表面的投影具有面积Sa，在每个抛光单元上，所述第一通道数量为n，平均宽度为Waa，长度为L1；所述第二通道数量为m，平均宽度为Wab，长度为L2，所述通道的平均深度为Da，其中n，m为整数，m+n≥1，交点数量Nb＝m*n,如下：
[0016]Sa＝n*Waa*L1*sinθ+m*Wab*L2*sinθ
‑
Nb*Waa*Wab*sinθ
[0017]所述抛光单元的有效接触面积Ss，如下：
[0018]Ss＝S1
‑
Sa＝sinθ*(L1*L2
‑
n*Waa*L1
‑
m*Wab*L2+Nb*Waa*Wab)
[0019]抛光层有效接触面积比RS3定义如下：
[0020]RS3＝Ss/((L1+W1)*(L2+W2)*sinθ)
[0021]＝((L1*L2
‑
n*Waa*L1
‑
m*Wab*L2+Nb*Waa*Wab))/((L1+W1)*(L2+W2))，RS3的范围是50
‑
85％；
[0022]研磨面及比RS1＝L1*L2/((L1+W1)*(L2+W2))，RS1的范围是0.60
‑
0.92；
[0023]抛光单元的有效接触面积比RS2＝Ss/S1，RS2的范围是0.5
‑
0.97；
[0024]有效通道宽度比RW4＝(n*Waa+m*Wab)/(W1+W2),RW4的范围是0.1
‑
3.75；
[0025]有效通道体积比RV5＝(Sa*Da)/(sinθ*((L1+W1)*(L2+W2)
‑
L1*L2)*D1)；RV5的范围是0.03
‑
3.4。
[0026]本技术公开的一种实施方式，所述抛光单元的L1和L2的范围为10
‑
20mm。
[0027]本技术公开的一种实施方式，有效接触面积比RS3的范围为60
‑
70％。
[0028]本技术公开的一种实施方式，所述多个第一通道间隔均匀分布，和/或，所述多个第二通道间隔均匀分布。
[0029]本技术公开的一种实施方式，所述抛光单元具有相同或大致相同的高度。
[0030]本技术公开的一种实施方式，所述通道具有相同或大致相同的深度。
[0031]本技术公开的一种实施方式，所述平均高度D1为所述抛光层厚度的0.2
‑
0.8倍。
[0032]本技术公开的一种实施方式，所述通道的平均深度Da为所述抛光单元高度D1的0.4
‑
1倍。
[0033]本技术公开的一种实施方式，所述Waa和Wab的范围为0.15
‑
0.6mm。
[0034]本技术公开的一种实施方式，所述Waa和Wab的范围为0.15
‑
0.4mm。
[0035]本技术公开的一种实施方式，所述抛光单元的W1和W2的范围为0.5
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抛光垫，其特征在于，包括抛光层，所述抛光层包括抛光表面和位于抛光表面上的抛光单元，所述抛光单元至少为一个，抛光单元具有平均高度D1，抛光单元组成抛光单元群，抛光单元群的一端形成接触表面，接触表面与被研磨材料直接接触，每个抛光单元在接触表面的投影为平行四边形；多个抛光单元组成第一部分，第一部分的抛光单元在第一方向上延伸并均匀间隔，多个抛光单元组成第二部分，第二部分的抛光单元与第一方向平行的方向延伸并均匀间隔，第一部分的抛光单元的间隔与第二部分的抛光单元的间隔相等，在第一方向上的间隔距离为W1；抛光单元由多个第一部分和第二部分组成，第一部分与第二部分的彼此之间的间隔相等，在第二方向上间隔距离为W2；抛光单元的接触表面的面上具有通道，通道为直线，包括多个第一通道和多个第二通道，第一通道与所述第一方向平行，和/或，第二通道与所述第二方向平行；所述抛光单元的接触表面具有面积S1，抛光单元在接触表面上投影的平行四边形在第一方向和第二方向上的边长分别为L1和L2，第一方向和第二方向的夹角为θ，如下：S1＝L1*L2*sinθ所述通道在抛光单元接触表面的投影具有面积Sa，在每个抛光单元上，所述第一通道数量为n，平均宽度为Waa，长度为L1；所述第二通道数量为m，平均宽度为Wab，长度为L2，所述通道的平均深度为Da，其中n，m为整数，m+n≥1，交点数量Nb＝m*n,如下：Sa＝n*Waa*L1*sinθ+m*Wab*L2*sinθ
‑
Nb*Waa*Wab*sinθ所述抛光单元的有效接触面积Ss，如下：Ss＝S1
‑
Sa＝sinθ*(L1*L2
‑
n*Waa*L1
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m*Wab*L2+Nb*Waa*Wab)抛光层有效接触面积比RS3定义如下：RS3＝Ss/((L1+W1)*(L2+W2)*sinθ)＝((L1*L2
‑
n*Waa*L1
‑
m*Wab*L2+Nb*Waa*Wab))/((L1+W1)*(L2+W2))，RS3的范围是50
‑
85...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄学良，蔡长益，罗乙杰，桂辉辉，刘敏，杨佳佳，邱瑞英，张季平，
申请(专利权)人：湖北鼎汇微电子材料有限公司，
类型：新型
国别省市：