[实用新型]一种带有凸起垒的多层抛光垫

说明书

本实用新型提供一种带有凸起垒的多层抛光垫，所述凸起垒包括大凸起垒和小凸起垒，所述大凸起垒的下表面积为小凸起垒下表面积的2~4倍；多个大凸起垒组成的形状为垂直交叉形，将抛光垫分为四个象限；多个小凸起垒均匀分布于四个象限内，且每个小凸起垒呈对角分布；所述抛光垫包括四层，依次分别为硬质凸起垒层、亲水聚酰胺层、热塑性聚氨酯层和聚氯乙烯层；或包括五层，最后一层为背胶层；该多层抛光垫的结构能够提高抛光精度、均匀性、平整度和光滑度。

技术领域

本实用新型涉及一种化学机械抛光的多层抛光垫，更详细地，涉及柔性和硬度都较为适中的带有凸起垒的高结合力多层抛光垫。

背景技术

化学机械抛光技术是半导体晶片表面加工的关键技术之一，并用于集成电路制造过程的各阶段表面平整化，近年来得到广泛应用。作为化学机械抛光系统关键部件之一的抛光垫对抛光效率和加工质量有着重要影响。在CMP 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整个加工区域，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。抛光垫性能主要由抛光垫的材料种类、材料性能、表面结构和状态等决定。抛光垫的合理选择对于控制和优化CMP过程有着重要意义。

用于CMP 的抛光垫必须具有良好的化学稳定性（耐腐蚀性）、亲水性以及机械力学特性。抛光垫通常可分为硬质和软质（弹性、粘弹性）两种。用于CMP 过程的硬质抛光垫有各种粗布垫、纤维织物垫、聚乙烯垫等，软质抛光垫主要有聚氨酯垫、细毛毡垫、各种绒毛布垫等。即抛光垫的硬度决定了其保持形状精度的能力。采用硬质抛光垫可获得较好的工件表面平面度，软质抛光垫可获得加工变质层和表面粗糙度都很小的抛光表面。

但目前缺乏对抛光垫在CMP过程作用较完全的认识，在大多数应用场合，抛光垫结构、材料都是根据经验选择，如：如何选择抛光垫材料种类、表面结构、层数、软硬度、孔隙率、可压缩性，均是需要考虑的因素，因此获得一种柔性和硬度都较为适中的高结合力多层抛光垫，以期获得优良的抛光效果，是本领域技工的普遍追求。

这些影响因素中，抛光垫的表面凸起形状及尺寸是抛光垫性能的关键参数之一，它直接影响到抛光区域抛光液的分布和运动，影响抛光区域的温度分布。因此，抛光垫的表面突起形状及尺寸影响化学反应速率和机械去除作用，从而影响到化学机械抛光的抛光质量和抛光效率，不同的凸起表面形状对抛光垫性能及抛光效果产生不同影响。

实用新型内容

本实用新型为了获得高精度抛光效果的抛光垫，主要从抛光材料的表面凸起出发，对抛光材料、抛光垫层、软硬度、孔隙率、可压缩性等参数进行优化，从而获得了一种高抛光精度的抛光垫。

本实用新型解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种带有凸起垒的多层抛光垫，所述凸起垒为硬质聚氨酯聚合物，所述凸起垒包括大凸起垒6和小凸起垒7，所述大凸起垒6的下表面积为小凸起垒7下表面积的2~4倍；多个大凸起垒组成的形状为垂直交叉形，将抛光垫分为四个象限；多个小凸起垒均匀分布于四个象限内，且每个小凸起垒呈对角分布；所述抛光垫包括四层，依次分别为硬质凸起垒层5、亲水聚酰胺层1、热塑性聚氨酯层2和聚氯乙烯层3；所述亲水聚酰胺层1的体积孔隙率为30~35%，邵氏硬度≤70D；所述聚氯乙烯层3的体积孔隙率低于10%，体积压缩率低于5%，邵氏硬度≥100D。

进一步的，所述凸起垒的抛切面为梯形，上表面和下表面均为正方形。

进一步的，所述大凸起垒6和小凸起垒7的高度一致，均为0.05~0.5mm；所述大凸起垒上表面积为0.04~0.05mm²，下表面积0.08~0.12mm²。

进一步的，所述聚氯乙烯层3的厚度为0.5~1.2mm。

进一步的，所述热塑性聚氨酯层2的厚度为0.1~0.5mm。