【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化学机械抛光，具体涉及一种具有轨道支撑结构的化学机械抛光垫及其应用。
技术介绍
1、在半导体集成电路制造过程中，需要使用化学机械抛光(chemical mechanicalpolishing，cmp)将晶圆表面平坦化。在化学机械抛光过程中，晶圆载体或抛光头安装在载体组件上，抛光头固定晶圆，并将晶圆与抛光垫的表面相接触，从而将晶圆压在抛光垫上，使晶片在表面充满抛光介质的抛光垫上转动，浆料或其他抛光介质，流入抛光垫并进入晶片和抛光层之间的间隙。通过抛光层和表面上的抛光介质的化学和机械作用，对晶片表面进行抛光和平整。
2、为了优化抛光垫设计，抛光层、抛光介质和抛光片表面在cmp过程中的相互作用一直是越来越多的研究、分析、和先进的数值建模的主题。多年来大多数抛光垫的开发本质上都是经验性的。包括对许多不同的多孔和非多孔聚合物材料和这些材料的机械性能的试验，抛光垫的许多设计都集中在为抛光层提供各种空隙图案和凹槽排列，据称这些图案可以提高浆料利用率和抛光均匀性。多年来，已经实施了很多不同的凹槽和空隙图案和排列。现有技术凹槽图案包括径向、同心圆形、笛卡尔网格和螺旋形等。
3、化学机械抛光垫的凹槽及浆液在抛光垫和晶片之间的流动对抛光速率及平坦度有着较大的影响。传统同心圆沟槽形式的抛光垫存在浆料分布不均匀，无法及时排除碎屑问题，而网格形、放射线形、渐开线等传统沟槽存在浆液流动路径较平直，浆液利用率低，浆液消耗较大的问题。并且由于抛光垫相对较平坦，滴入的抛光液很难在抛光层上进行大量停留，只有较少的一部分抛光液存在
4、专利us9649762中提供了一种抛光表面具有连续凸起的抛光垫，具有由圆形、椭圆形或三角形的形状，其中抛光表面上所有凸起的尺寸都比较相似，使每个凸起都能有效的提供一致的局部抛光特性，这样可以使抛光液长时间的停留在抛光垫上。但是这种沟槽通常只能通过模制而形成，很难通过机械加工而形成，且抛光垫的硬度较低，抛光速率过慢，长时间的抛光更易增加抛光片划伤的风险。
5、专利us20210299817中提供了另一种凹槽设计抛光垫，该抛光垫包括许多抛光元件，每一个抛光元件中有三个或多个支架，抛光元件可以有规则的或不规则的形状，比如圆形、椭圆形或多边形，该抛光垫是在凸起的基础上对凸起进行了分割从而使得凸起变成分割体，增大孔隙率，与简单的凸起相比，该抛光垫可以提供相对较高的孔隙率，孔隙可以很好的运输抛光液，有效运输可以帮助控制温度，减少或降低抛光过程中由于摩擦生热而引起的温度升高，可以增加部分抛光液在沟槽内的停留时间，但是该种抛光垫的模制将更困难，并且三角支架会导致支撑力较弱，导致抛光垫硬度不够，抛光的平面性不够更易增加抛光划伤。
6、专利cn20190627407公开了一种抛光结构，该抛光结构具有凹窝部分和中空凸起，其中中空区域可以通过在抛光过程中去除凸起的顶表面而打开，从而增加抛光液的存储和停留时间。但是这两种抛光垫的空隙结构较少，只能提供有限的存储空间，因此只能对抛光液的存储空间和流动性提供较少的提升。
7、目前传统的抛光垫无论是网格状沟槽、径向沟槽或是螺旋形沟槽，在抛光时都需要消耗大量的抛光液，抛光液在抛光垫上的停留时间较少，或者仅有一小部分抛光液能够存储，并且流动性较差，不利于碎屑的排出，晶圆和抛光垫之间较少的抛光储存造成抛光过程中产生较多的热量，从而产生一些热化学反应，造成一定的划伤，具有凸起的抛光垫在一定程度上增大了抛光垫的空隙结构，提高了抛光液的流动性，但是只能通过模制，加工后的抛光垫硬度较低，并且存储空间过于开放，易造成抛光液的流失，凸起表面的不平整性更易增加抛光片的划伤。目前对于硬质抛光垫，还未有一款有效增大空隙结构的沟槽设计，目前的抛光垫要储存较多的抛光液，增加抛光寿命，就只能增加沟槽深度，但是增加深度之后导致抛光层刚性不足，支撑力减少，在一定程度上又减缓了抛光速率，影响抛光；但是较浅的沟槽又会使抛光液储存较少，抛光划伤增加，抛光垫寿命缩短。因此，在保持抛光均匀性，降低抛光划伤的条件下设计一种具有较高空隙结构的硬质抛光垫，且不会降低抛光垫的硬度，有效释放抛光片的下压力，对于提高抛光垫上抛光液的流动性，增加抛光液的存储，增加抛光垫的使用寿命，减少抛光过程中的摩擦生热及增加抛光均匀性具有重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的在于提供一种满足上述需要的化学机械抛光垫，在提高抛光垫上抛光液的流动性，增加抛光液的存储，增加抛光垫的使用寿命的同时，又能够减少抛光过程中的摩擦生热，提高抛光速率；优选进一步通过支撑构件层和顶部抛光层的硬度差有效释放抛光片与顶部抛光层的接触压力，进而增加抛光均匀性。
2、本专利技术的再一目的在于提供这种化学机械抛光垫的应用。
3、为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下的技术方案：
4、一种具有轨道支撑结构的化学机械抛光垫，所述化学机械抛光垫包括依次粘接贴合的顶部抛光层、支撑构件层和支撑层，所述支撑构件层为间隔分布的支撑构件，所述间隔分布的支撑构件作为顶部抛光层的轨道支撑结构，使得所述顶部抛光层、支撑构件层和支撑层之间形成空隙区域。
5、在一个具体的实施方案中，所述支撑构件层的间隔分布的支撑构件以抛光垫的中心为圆心呈中心对称分布；优选地，所述支撑构件层的间隔分布的支撑构件沿抛光垫径向方向分布。
6、在一个具体的实施方案中，所述支撑构件的上表面形状选自矩形、圆形、梯形、扇形、三角形中的任一种；优选地，所述支撑构件的上表面在同一水平面上，所述支撑构件层的厚度为0.5～5mm，例如0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm等。
7、在一个具体的实施方案中，所述间隔分布的支撑构件在沿抛光垫径向方向上为连续的或间断的；即间隔分布的任一个支撑构件沿抛光垫径向方向上为一个整体的支撑构件，或者将整体的支撑构件分割成若干段小的支撑构件；优选地，所述支撑构件在沿抛光垫径向方向上为直线形或曲线形，本领域技术人员可以理解的是，当一个直线形(例如矩形)的支撑构件为分割成若干段小的间断的支撑构件时，其应被视为整体结构上仍为直线形。
8、在一个具体的实施方案中，所述支撑构件层的硬度和所述支撑层的硬度相同，并高于所述顶部抛光层的硬度；优选地，所述支撑构件层和所述顶部抛光层的硬度差为1～8d，例如1d、2d、3d、4d、5d、6d、7d、8d等；更优选地，所述支撑构件层或所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有轨道支撑结构的化学机械抛光垫，其特征在于，所述化学机械抛光垫包括依次粘接贴合的顶部抛光层、支撑构件层和支撑层，所述支撑构件层为间隔分布的支撑构件，所述间隔分布的支撑构件作为顶部抛光层的轨道支撑结构，使得所述顶部抛光层、支撑构件层和支撑层之间形成空隙区域。
2.根据权利要求1所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述支撑构件层的间隔分布的支撑构件以抛光垫的中心为圆心呈中心对称分布；优选地，所述支撑构件层的间隔分布的支撑构件沿抛光垫径向方向分布。
3.根据权利要求2所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述支撑构件的上表面形状选自矩形、圆形、梯形、扇形、三角形中的任一种；优选地，所述支撑构件的上表面在同一水平面上，所述支撑构件层的厚度为0.5～5mm。
4.根据权利要求1～3任一项所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述间隔分布的支撑构件在沿抛光垫径向方向上为连续的或间断的；优选地，所述支撑构件在沿抛光垫径向方向上为直线形或曲线形。
5.根据权利要求1～4任一项所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述支撑构件层的硬度和所述支撑层的硬度相
6.根据权利要求1～5任一项所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述顶部抛光层表面具有同心圆形、螺旋形或XY形的沟槽；优选为同心圆形沟槽；优选地，所述顶部抛光层的厚度为0.1～8mm，所述沟槽贯穿顶部抛光层，沟槽宽度为0.1～2mm，沟槽间隔为0.1～15mm；更优选地，所述顶部抛光层表面是水平的。
7.根据权利要求4所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述支撑构件为间断时，所述支撑构件在长度或宽度方向上要延伸出所支撑的顶部抛光层邻近沟槽端面的边缘；优选地，所述支撑构件层最外端边缘要超出所述顶部抛光层的最外端边缘；更优选地，所述支撑构件的宽度为3～20mm。
8.根据权利要求1～7任一项所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述支撑层为无纺布层，支撑层的厚度为0.1～8mm；优选地，所述顶部抛光层、支撑构件层和支撑层在支撑层边缘处形成开口或封闭结构。
9.根据权利要求1～8任一项所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述支撑层边缘还设有围堰，围堰高度为所述化学机械抛光垫总厚度的30％～70％。
10.权利要求1～9任一项所述的化学机械抛光垫在化学机械抛光中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种具有轨道支撑结构的化学机械抛光垫，其特征在于，所述化学机械抛光垫包括依次粘接贴合的顶部抛光层、支撑构件层和支撑层，所述支撑构件层为间隔分布的支撑构件，所述间隔分布的支撑构件作为顶部抛光层的轨道支撑结构，使得所述顶部抛光层、支撑构件层和支撑层之间形成空隙区域。
2.根据权利要求1所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述支撑构件层的间隔分布的支撑构件以抛光垫的中心为圆心呈中心对称分布；优选地，所述支撑构件层的间隔分布的支撑构件沿抛光垫径向方向分布。
3.根据权利要求2所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述支撑构件的上表面形状选自矩形、圆形、梯形、扇形、三角形中的任一种；优选地，所述支撑构件的上表面在同一水平面上，所述支撑构件层的厚度为0.5～5mm。
4.根据权利要求1～3任一项所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述间隔分布的支撑构件在沿抛光垫径向方向上为连续的或间断的；优选地，所述支撑构件在沿抛光垫径向方向上为直线形或曲线形。
5.根据权利要求1～4任一项所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述支撑构件层的硬度和所述支撑层的硬度相同，并高于所述顶部抛光层的硬度；优选地，所述支撑构件层和所述顶部抛光层的硬度差为1～8d；更优选地，所述支撑构...
【专利技术属性】
技术研发人员：柴万里，王凯，刘振东，田骐源，
申请(专利权)人：万华化学集团电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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