一种抛光垫及研磨设备制造技术

本实用新型专利技术公开了涉及半导体化学机械抛光技术领域的一种抛光垫及研磨设备。该抛光垫包括通过中间胶层贴合的抛光层和缓冲层，所述中间胶层包括高分子支撑层，高分子支撑层的上、下侧面均设置高分子弹性体层，所述高分子支撑层具有贯通上下两侧面的通孔结构，所述通孔结构的排列方式为方阵，平均孔径为10nm～20μm，孔间距为10nm～20μm，20μm＞通孔朝向抛光层一侧的开口尺寸＞背离抛光层一侧的开口尺寸＞10nm；所述通孔面积占高分子支撑层总面积的20％～60％。本实用新型专利技术提供的抛光垫适用于长时间抛光的制程，能够避免高温下溶剂气化的气泡富集引起的抛光层形变问题。的气泡富集引起的抛光层形变问题。的气泡富集引起的抛光层形变问题。

【技术实现步骤摘要】
一种抛光垫及研磨设备


[0001]本技术涉及半导体化学机械抛光
，具体地说，涉及一种抛光垫及研磨设备。

技术介绍

[0002]化学机械平面抛光或化学机械抛光(CMP)是目前用于工件表面抛光最常用的技术。 CMP是将化学侵蚀和机械去除进行结合后得到的复合技术，也是对半导体晶片之类平面化最常用的技术。
[0003]目前，常规的CMP过程中，晶片被安装在研磨设备的研磨头上，通过调节相关参数来设置抛光过程中晶片与抛光垫接触的研磨效果。在抛光过程中，晶片被施加了可控压力压向抛光垫，通过外驱力使抛光垫与晶片以相同或相反方向转动。在相对转动过程中，抛光液被持续性地滴入到抛光垫上，从而通过抛光垫表面的机械作用以及抛光液的化学作用，对晶片表面进行平坦化研磨，实现晶片的抛光。
[0004]传统的化学机械抛光制程，单次抛光时间一般小于100s，边缘压力小于10psi，但随着技术的发展，一些新的化学机械抛光制程需要对介质进行大量减薄从而需要进行长时间高压力的化学机械抛光，此时抛光过程中会在短时间内释放出大量的热。如图1所示的传统抛光垫受热形变剖面图，传统抛光垫的中间胶层会由于温度的上升导致胶层中溶剂气化形成气泡，富集后的气泡A引起抛光层形变B，进而增加形变位置处的切削量，导致抛光垫形变位置处被磨平甚至磨损，从而影响抛光效果和抛光垫的使用寿命，严重者会导致晶圆破碎等后果。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种抛光垫及研磨设备。
[0006]本技术第一方面提供一种抛光垫，包括通过中间胶层贴合的抛光层和缓冲层，所述中间胶层包括高分子支撑层，高分子支撑层的上、下侧面均设置高分子弹性体层，所述高分子支撑层的厚度为1～10mil，高分子支撑层具有贯通上下两侧面的通孔结构，所述通孔的排列方式为方阵，平均孔径为10nm～20μm，孔间距为10nm～20μm，20μm＞通孔朝向抛光层一侧的开口尺寸＞背离抛光层一侧的开口尺寸＞10nm；所述通孔面积占高分子支撑层总面积的20％～60％。
[0007]进一步地，相邻孔的孔间距均相同。
[0008]进一步地，所述孔结构的平均孔径为200nm～20μm，20μm＞通孔朝向抛光层一侧的开口尺寸＞背离抛光层一侧的开口尺寸＞200nm。
[0009]更进一步地，所述孔结构的平均孔径为400nm～10μm，10μm＞通孔朝向抛光层一侧的开口尺寸＞背离抛光层一侧的开口尺寸＞400nm。
[0010]进一步地，所述通孔面积占高分子支撑层总面积的20％～30％。
[0011]进一步地，所述通孔的相邻孔间距为孔径的2～10倍。
[0012]更进一步地，每平方厘米高分子支撑层上通孔的个数为1
×
104个～2
×
109个。
[0013]在本技术一些实施方式中，所述通孔相互不连通。
[0014]在本技术中，所述缓冲层厚度为30mil～50mil；抛光层厚度为50mil～80mil。
[0015]在本技术中，所述抛光垫还包括与缓冲层贴合的背胶层。
[0016]本技术第二方面提供一种研磨设备，具有与被研磨工件接触的抛光垫，所述抛光垫为本技术第一方面提供的抛光垫。
[0017]与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：本技术提供的抛光垫及研磨设备适用于长时间抛光的制程，由于长时间抛光温度上升导致中间胶层中溶剂气化形成的气泡，通过高分子支撑层上的通孔由缓冲层排出，避免了气泡富集引起的抛光层形变问题。
附图说明
[0018]图1为传统抛光垫受热形变剖面图；
[0019]标号说明：A
‑
富集后的气泡；B
‑
抛光层形变。
[0020]图2为本技术提供的抛光垫。
[0021]标号说明：1
‑
抛光层；2
‑
中间胶层；21
‑
第一高分子弹性体层；22
‑
高分子支撑层；23
‑ꢀ
第二高分子弹性体层；3
‑
缓冲层；4
‑
背胶层。
[0022]图3为对比例1抛光后抛光垫局部的外观。
[0023]图4为对比例1抛光后抛光垫磨平位置处剖面的SEM图。
具体实施方式
[0024]本技术提供一种抛光垫及研磨设备，以下将结合具体实施方案来说明本技术。需要说明的是，本技术使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，只是用来区分不同的组成部分。
[0025]<抛光垫>
[0026]本技术第一方面提供一种抛光垫，如图2所示，抛光垫包括抛光层1、中间胶层2和缓冲层3，其中抛光层1和缓冲层3通过中间胶层2贴合即得到抛光垫。
[0027]进一步地，抛光层1的厚度为50mil～80mil，抛光层1材质不限，为本领域常规使用的材质例如聚氨酯；抛光层用于接触晶圆的抛光面通常设置沟槽，用于容纳抛光液，以实现化学机械综合作用的抛光。缓冲层3的厚度为30mil～50mil，缓冲层3材质不限，可列举聚酯无纺布、尼龙无纺布、及丙烯酸无纺布等纤维无纺布，浸渍聚氨酯的聚酯无纺布之类的树脂浸渍无纺布，聚氨酯泡沫及聚乙烯泡沫等高分子树脂发泡体，丁二烯橡胶及异戊二烯橡胶等橡胶性树脂，以及感光性树脂等。
[0028]进一步地，中间胶层2包括第一高分子弹性体层21、高分子支撑层22，第二高分子弹性体层23，第一高分子弹性体层21、第二高分子弹性体层23设置在高分子支撑层22 的上、下表面。所述第一高分子弹性体层21、第二高分子弹性体层23的材质相同，可以列举出橡胶类粘合剂和丙烯酸类粘合剂等。
[0029]进一步地，所述高分子支撑层22的厚度为1～10mil，太薄不能加工，也不能起到支撑作用；过厚会影响抛光垫的抛光性能。所述高分子支撑层22的材质不限，可以举出聚乙
烯、聚丙烯、聚丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚酯如PET、无纺布等。
[0030]所述高分子支撑层22具有贯通上下两侧面的通孔结构，所述通孔的排列方式为方阵，平均孔径为10nm～20μm，孔间距为10nm～20μm。所述高分子支撑层22上的通孔尺寸和间距设计，一方面使得溶剂气化的蒸气可以穿透进入缓冲层后排出，避免出现气泡富集；且液滴如抛光液不能进入所述通孔；另一方面，可以保证中间胶层2的粘结性满足使用要求。
[0031]进一步地，相邻孔的孔间距均相同，目的是均匀排出富集的气体且便于加工。
[0032]进一步地，20μm＞通孔朝向抛光层一侧的开口尺寸＞背离抛光层一侧的开口尺寸＞ 10nm，所述通孔朝向抛光层一侧的开口尺寸是指高分子支撑层22上表面侧的开口孔径，背离抛光层一侧的开口尺寸是指高分子支撑层22下表面侧的开口孔径。高分子支撑层22 上表面侧的开口尺寸＞高分子支撑层22下表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抛光垫，其特征在于，包括通过中间胶层贴合的抛光层和缓冲层，所述中间胶层包括高分子支撑层，高分子支撑层的上、下侧面均设置高分子弹性体层，所述高分子支撑层的厚度为1～10mil，高分子支撑层具有贯通上下两侧面的通孔结构，所述通孔的排列方式为方阵，平均孔径为10nm～20μm，孔间距为10nm～20μm，20μm＞通孔朝向抛光层一侧的开口尺寸＞背离抛光层一侧的开口尺寸＞10nm；所述通孔面积占高分子支撑层总面积的20％～60％。2.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，相邻孔的孔间距均相同。3.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述孔结构的平均孔径为200nm～20μm，20μm＞通孔朝向抛光层一侧的开口尺寸＞背离抛光层一侧的开口尺寸＞200nm。4.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述孔结构的平均孔径为400nm～10μm，10μm...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚东，王淑芹，张季平，罗乙杰，
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：