CN112338820B - 一种抛光垫及其制备方法、应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种抛光垫及其制备方法、应用。该抛光垫具有不同压缩比和回弹率的组合片共同形成的缓冲层及叠合在缓冲层上的抛光层；不同组合片形成中心圆心缓冲区、环绕中心缓冲区依次设置的一个或一个以上的中间环形缓冲区以及环绕中间缓冲区设置的外缘环形缓冲区。缓冲层的组合片沿抛光垫中心至外缘的方向压缩比和回弹率的不同设置，在机械抛光过程中，其磨损率基本维持一致，故能够使得所要抛光的晶片表面变得平坦，且平坦化效率较高。

Description

一种抛光垫及其制备方法、应用

技术领域

本发明涉及一种抛光垫及其制备方法、应用。

背景技术

半导体芯片主要由隔离结构、晶体管、金属层与介电层堆叠而成。在芯片制造过程中，在新结构堆叠之前，需要对原有结构进行平坦化处理，得到全局平坦化的平面，这个工艺被称为化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，简称CMP)。化学机械抛光垫是一种直径为50-100cm的圆形片状复合材料，它是CMP系统的重要组成部分，也是CMP的主要消耗品。化学机械抛光垫的表面结构和组织直接影响抛光垫的性能，进而影响CMP过程及加工效果。

在典型CMP法中，晶片倒转安装在CMP工具的托架(carrier)上，力量推动托架和晶片向下朝向抛光垫。托架与晶片在CMP工具抛光台上的旋转抛光垫上方旋转，晶片与抛光垫可以相同方向或相反方向旋转。因此在旋转过程中，抛光垫表面任一个点角速度相同，但不同直径位置线速度却不同，即直径越大，其线速度越大。问题在于，在抛光垫物理性质(如：硬度、密度、孔隙率或可压缩性等)相同的条件下，其线速度越大，其抛光磨损率越高。由此可见，同一抛光垫物理性质相同，其磨损率会随直径变化，不同的磨损率极易使得抛光材料平坦化效率降低，随着材料层一层层堆栈和蚀刻，晶片的表面将变得不平坦。

正如我们所知，硬度高的抛光垫可以增加晶片抛光的平坦度，而孔隙率大的抛光垫可压缩性高则可以增加晶片研磨的均匀度。因此为了兼顾上述的硬度与孔隙率的要求，现有技术中多以至少一层硬垫与至少一层软垫叠合在一起来组成所需的抛光垫，例如US5212910与US 5257478所揭露的研磨垫。然而这类由于软硬垫对于压力的传播方式不同，有时反而会让研磨的均匀度变得更差。若抛光垫所使用的叠合层数越多，则抛光层垫物理性能的变量也就越多，造成越难控制晶片研磨的平坦度与均匀度。而且这类抛光垫并没有直接解决同一抛光垫磨损率不同的问题。

抛光层的材料与研磨盘及抛光液存在一定的适配性，在研磨过程中不同的抛光层材料可能会造成研磨粒子在抛光层表面表现出不同的团聚程度，会造成晶圆表面产生缺陷；不同的抛光层材料对与研磨盘相互磨损程度不一，会造成研磨去除率波动，影响抛光垫的使用寿命。

发明内容

为解决现有的抛光技术中，延抛光垫半径方向线速度逐渐增大，研磨去除率逐步增大，进而在晶圆表面形成研磨程度不一造成的缺陷；软硬垫叠合层数越多，则抛光层垫物理性能的变量也就越多，造成越难控制晶片研磨的平坦度与均匀度；研磨盘及抛光液对不同材料的抛光层的适配性造成缺陷。相对现有技术所揭露的方法，本发明在不改变抛光层的结构及性质的情况下，在抛光垫抛光层底层贴合不同组合片组成的缓冲层，抛光垫的缓冲层沿所述中心缓冲区至所述外缘缓冲区的不同组合片的压缩比和回复率不同，在使用该缓冲垫进行机械抛光的过程中，研磨去除率基本保持一致，进而避免晶圆表面形成研磨程度不一造成的缺陷，同时避免因为研磨盘及抛光液对不同材料的抛光层的适配性造成缺陷。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

本发明提供的一种抛光垫，其特征在于：该抛光垫具有不同压缩比和回复率的组合片共同形成的缓冲层及抛光层，所述抛光层叠合在缓冲层上，所述缓冲层具有组合片形成的中心缓冲区、环绕所述中心缓冲区依次设置的一个或一个以上的中间缓冲区以及环绕所述中间缓冲区设置的外缘缓冲区，且所述中心缓冲区为圆形，所述中间缓冲区为环形，所述外缘缓冲区为环形；不同缓冲区之间密切贴合或环状缝隙的宽度不超过1mm。

上述抛光垫的缓冲层沿所述中心缓冲区至所述外缘缓冲区的方向不同组合片的压缩比和回复率不同，这种组合能够使抛光垫研磨时晶圆与抛光垫的接触更好，研磨去除率基本保持一致，进而避免晶圆表面形成研磨程度不一造成的缺陷，同时避免因为研磨盘及抛光液对不同材料的抛光层的适配性造成缺陷，不会造成基板有差异的抛光。

本发明中，所述抛光垫用于抛光晶圆。

本发明中，所述抛光垫各缓冲区的压缩比为3％—11％，较佳地为4％—9％，相邻缓冲区的压缩比变化范围为0.06％—0.7％；各缓冲区的回复率为60％—98％，较佳地为70％-98％，相邻缓冲区的回复率变化范围为1％—5％；缓冲层硬度沿中心缓冲区至外缘抛缓冲区的方向相邻两个缓冲区邵氏硬度梯度降低幅度为0-15A，较佳地为3-10A；当硬度梯度为0时，本发明不同组合片组成的缓冲层的密度沿中心缓冲区至外缘抛缓冲区的方向依次增大。具有上述特征的抛光垫，研磨时晶圆与抛光垫的接触更好，研磨去除率基本保持一致，进而避免晶圆表面形成研磨程度不一造成的缺陷，同时避免因为研磨盘及抛光液对不同材料的抛光层的适配性造成缺陷。进而获得更好的抛光效果，从而使得晶圆表面更加光滑平坦。

本发明中，各缓冲区的硬度可为本领域常规的硬度，较佳地，各缓冲区的邵氏A硬度为30-100A，较佳地为40-90A。

本发明中，较佳地，所述中心缓冲区的邵氏A硬度为50-90A。

本发明中，较佳地，所述外缘缓冲区的邵氏A硬度为40-80A，较佳地为40-70A。

本发明中，较佳地，所述中心缓冲区的邵氏A硬度为50-90A，所述外缘缓冲区的邵氏A硬度为40-70A，相邻两个缓冲区的邵氏A硬度梯度为3-10A。

本发明中，较佳地，所述中间缓冲区的数量为1-13个，较佳地为3-8个，更佳地为4-6个。具有上述数量的中间缓冲区的抛光垫，能够显著提高抛光平坦化效率。若缓冲区的数量大于10个，虽然能够提高抛光平坦化效率，但会使得抛光垫的制备工艺变得繁琐、成本较高，不具现实意义。

本发明中，所述抛光垫的直径可为本领域常规，例如可为50-100cm，较佳地为50-90cm，更佳地为70-85cm。

本发明中，所述中心缓冲区的直径较佳地为2-15cm，更佳地为10-15cm。

本发明中，除所述中心缓冲区之外的各缓冲区的宽度较佳地为2-15cm，更佳地为2.5-15cm，进一步更佳地为2.5-7.5cm，例如可为3cm或5cm，且所述宽度对于所述中间缓冲区以及所述外缘缓冲区而言为外圆半径与内圆半径之差。当所述抛光垫为下述制备方法制得的镶嵌式抛光垫，具有上述宽度范围的抛光垫，能够使得制备工艺简单，同时又可以避免抛光过程中组合片的脱胶。

本发明中，所述的缓冲层材质为本领域常规材料。例如可为热塑性聚氨酯与无纺布复合材料，一般来说，可通过改变织物的种类，织物的密度、聚氨酯的浸涂时间、聚氨酯的黏度；较佳地，通过改变织物的密度来制备不同硬度梯度的缓冲区，进而得到不同压缩比和回复率的缓冲垫。

其中所述热塑性聚氨酯，聚氨酯是指衍生自二官能或多官能异氰酸酯的产物，所述聚氨酯例如可为聚醚脲、聚异氰脲酸酯、聚氨基甲酸酯、聚脲和聚氨酯脲中的一种或多种，所述聚氨酯也可为聚醚脲、聚异氰脲酸酯、聚氨基甲酸酯、聚脲和聚氨酯脲中的两种以上的物质形成的共聚物。较佳地，所述聚氨酯由异氰酸酯和多元醇反应所得异氰酸酯封端的预聚物再与固化剂的混合物反应制得。

其中，所述异氰酸酯，如无特别限定，可以使用聚氨酯领域中公知的化合物，例如可为芳香族异氰酸酯和/或脂肪族异氰酸酯。所述异氰酸酯例如可为芳香族二异氰酸酯类化合物、脂肪族二异氰酸酯类化合物和脂环式二异氰酸酯类化合物中的一种或多种。所述芳香族二异氰酸酯类化合物较佳地为2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯和间苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。所述脂肪族二异氰酸酯类化合物较佳地为亚乙基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯和1,6-六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。所述脂环式二异氰酸酯类化合物较佳地为1,4-环己烷二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和降冰片烷二异氰酸酯中的一种或多种。

其中，所述多元醇，如无特别限定，可以使用聚氨酯领域中公知的化合物，例如可为聚醚型多元醇和/或聚酯型多元醇。较佳地，所述多元醇为聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、己二酸乙二酯和己二酸丁二酯中的一种或多种，或者，所述多元醇为上述六种物质中的两种以上的物质形成的共聚物。

其中，所述固化剂，如无特别限定，可以使用聚氨酯领域中公知的化合物，例如可为低分子二元醇。较佳为1，4-丁二醇。

其中，所述无纺布，如无特别限定，例如可以为聚酯无纺布，尼龙无纺布，丙烯酸无纺布。较佳为聚酯无纺布。

缓冲层的厚度没有特别限定，优选为300-1800μm，更优选为700-1400μm。

本发明中，较佳地，所述缓冲层的制备方法如下：采用将不同密度的聚酯无纺布，浸渍在黏度为6000-15000cP聚氨酯的DMF(二甲基甲酰胺)溶液中，其中聚氨酯的DMF溶液的不同黏度可通过聚氨酯与溶剂DMF的用量调节，浸渍一段时间后,通过低浓度的DMF的凝固槽，通过溶液交换，使TPU成型，附着与无纺布上，后放入清水的水洗槽，洗去溶剂，然后在隧道炉中150℃烘干，成型，后打磨至需要厚度即可。

本发明中，所述抛光层的材质可为本领域常规使用的材质，例如可为聚氨酯，所述聚氨酯是指衍生自二官能或多官能异氰酸酯的产物，所述聚氨酯例如可为聚醚脲、聚异氰脲酸酯、聚氨基甲酸酯、聚脲和聚氨酯脲中的一种或多种，所述聚氨酯也可为聚醚脲、聚异氰脲酸酯、聚氨基甲酸酯、聚脲和聚氨酯脲中的两种以上的物质形成的共聚物。采用上述种类的聚氨酯能够获得更好的抛光效果。较佳地，所述聚氨酯由异氰酸酯和多元醇反应所得异氰酸酯封端的预聚物再与固化剂和中空微球体的混合物反应制得。

其中，所述异氰酸酯，如无特别限定，可以使用聚氨酯领域中公知的化合物，例如可为芳香族异氰酸酯和/或脂肪族异氰酸酯。所述异氰酸酯例如可为芳香族二异氰酸酯类化合物、脂肪族二异氰酸酯类化合物和脂环式二异氰酸酯类化合物中的一种或多种。所述芳香族二异氰酸酯类化合物较佳地为2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯和间苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。所述脂肪族二异氰酸酯类化合物较佳地为亚乙基二异氰酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯和1,6-六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。所述脂环式二异氰酸酯类化合物较佳地为1,4-环己烷二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和降冰片烷二异氰酸酯中的一种或多种。

其中，所述多元醇，如无特别限定，可以使用聚氨酯领域中公知的化合物，例如可为聚醚型多元醇和/或聚酯型多元醇。较佳地，所述多元醇为聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、己二酸乙二酯和己二酸丁二酯中的一种或多种，或者，所述多元醇为上述六种物质中的两种以上的物质形成的共聚物。

其中，所述预聚物的型号较佳地为Adiprene的L325、LF750和LF700D中的一种或多种。

其中，所述固化剂，如无特别限定，可以使用聚氨酯领域中公知的化合物，例如可为多元醇、多胺和醇胺中的一种或多种，其中，所述多胺为二胺和其它的多官能胺。较佳地，所述固化剂为4,4’-亚甲基-双邻氯苯胺、4,4’-亚甲基二(3-氯-2,6-二乙基苯胺)、二甲硫基甲苯二胺、二对氨基苯甲酸-1,3-丙二酯、二乙基甲苯二胺、5-叔戊基-2,4-和3-叔戊基-2,6-甲苯二胺和氯代甲苯二胺中的一种或多种。更佳地，所述固化剂较佳地为MOCA和/或MCDEA，所述MOCA为3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷，所述MCDEA为4,4-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)。

其中，所述抛光层中含有中空微球体时，所述中空微球体均匀地分散在抛光层中，较佳地，所述中空微球体的直径小于120微米；更佳地，所述中空微球体的直径小于60微米；进一步更佳地，所述中空微球体的直径为10-50微米。

其中，较佳地，所述中空微球体具有聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物外壁的囊状结构。更佳地，所述中空微球体的型号为Expancel系列中空微球或松本微珠F系列。进一步更佳地，所述中空微球体的型号为551DE20d42。控制中空微球体以其质量份数含量均匀地分布于抛光层中。

本发明中，较佳地，抛光层的原料包括如下质量份数的各组分：100份的异氰酸酯封端的预聚物、20份的固化剂和2.0份的中空微球体；其中，所述异氰酸酯封端的预聚物由甲苯二异氰酸酯和聚四氢呋喃反应所得；所述固化剂为MOCA，且所述MOCA为3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷；所述中空微球体的型号为551DE20d42。

本发明中，所述抛光层的沟槽的宽度可为本领域常规设置，较佳0.01-0.1cm，更佳地为0.02-0.05cm。

本发明中，所述缓冲层环状缝隙的宽度可为0-0.1cm。

本发明中，较佳地，所述抛光层上还设有放射型沟槽，所述放射型沟槽用于接收抛光过程中的抛光流体。其中，所述放射型沟槽的宽度较佳地为0.1-0.6cm，更佳地为0.2-0.4cm。

本发明中，所说的“缓冲区”指的是所述中心缓冲区、所述中间缓冲区以及所述外缘缓冲区。

在不违背本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

本发明在不改变抛光层的结构与性质的情况下，通过调节缓冲层的材质得到不同硬度和密度的组合片，通过不同组合片共同形成的缓冲层改变缓冲层不同区域的压缩比和回复率，获得的抛光垫随直径变化具有不同的压缩比和回复率分布，所述抛光垫研磨去除率基本保持一致，进而避免晶圆表面形成研磨程度不一造成的缺陷，同时避免因为研磨盘及抛光液对不同材料的抛光层的适配性造成缺陷，并使得抛光平坦化效率得以提高。

附图说明

图1左图为镶嵌式缓冲层的结构示意图，右图为本发明抛光垫的截面示意图，1-5表示各缓冲区组合片，a、b、c、d表示相邻缓冲区之间的环状缝隙，图1未标识所有的区域，未标出的区域按其序号依次向外；

图2为实施例1-5和对比例1-2的带环形沟槽镶嵌式抛光垫抛光层结构示意图；

图3为实施例6-10和对比例3-4的带放射线及环形沟槽镶嵌式抛光垫抛光层结构示意图；

附图标记说明：

数字1-5依次表示区域1，区域2，区域3，区域4，区域5；11表示放射型沟槽11；12表示同心圆沟槽。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

下述实施例及比较例中的预聚体为科聚亚B8095，B8094，B8045；

下述实施例及对比例中，BDO为1,4-丁二醇；

下述实施例及对比例中，聚酯无纺布为华峰氨纶公司提供；下述实施例及比较例中的中空微球体为阿克苏诺贝尔(Akzo Nobel)的Expancel系列中空微球，具体型号为551DE20d42；

下述实施例及对比例中，MOCA为3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷。

下述实施例中，各缓冲区的硬度的测定方法如下：

根据ASTM D2240-97标准，将制得的不同缓冲区聚氨酯材料切成2cm×2cm大小，以作为硬度测定用试样。将试样放置在温度23℃±2℃、湿度50％±5％的环境中16h后再进行测定。测定时，将试样重叠以形成厚度为6mm以上的测试样品，用ASKER-A型硬度计测定硬度。

抛光层的制备：

抛光层的原料包括如下质量份数的各组分：100份的异氰酸酯封端的预聚物、20份的固化剂和2.0份的中空微球体；其中，所述异氰酸酯封端的预聚物由甲苯二异氰酸酯和聚四氢呋喃反应所得；所述固化剂为MOCA，且所述MOCA为3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷；所述中空微球体的型号为551DE20d42。

本发明中，较佳地，所述抛光层上还设有放射型沟槽，所述放射型沟槽用于接收抛光过程中的抛光流体。其中，所述放射型沟槽的宽度较佳地为0.1-0.6cm，更佳地为0.2-0.4cm。

具体步骤：

步骤(1)：异氰酸酯封端的聚氨基甲酸酯预聚物(或简称预聚物)的处理；具体操作如下：将100质量份由甲苯二异氰酸酯和聚四氢呋喃反应所得的异氰酸酯封端的预聚物(未反应NCO基团的质量百分数为8.75-9.05％)升温至80℃，真空(-0.095MPa)下脱气2小时；然后，加入2.0质量份的平均直径为20微米的中空微球体，搅拌下使中空微球体均匀地分散于预聚物中，然后分别将在真空(-0.095MPa)下再次脱气2小时，然后降温至50℃，得到含微球的预聚物。

步骤(2)：加入20质量份固化剂对含微球预聚物进行固化；具体操作如下：将预聚物与MOCA在高速剪切下混合，然后分别浇注形成厚度为12厘米的浇注块，并且使之在70℃下凝胶15分钟，然后在30分钟内将其升温至100℃，固化16小时，固化完成后使其在烘箱内自动降温至室温，得固化块体。

步骤(3)：固化块体脱模、切片、开槽、固定，制备抛光层；具体操作如下：将所得固化块体与模具分离，先切割成厚度为2毫米的薄片(总计60片)，将薄片从上至下依次编号为1-60，开槽，即为对应实施例的抛光层，将抛光层与缓冲层进行贴合，即可得抛光垫。

缓冲层制备：

实施例1-10

步骤(1)：将100份的NCO％含量为7.74％-9.45％的预聚体，16.7份BDO，50份DMF溶液，混合均匀后，80℃反应200min，得到所需的聚氨酯溶液。

步骤(2)：将密度为0.10-0.30g/cm³的聚酯无纺布浸渍黏度为6000-15000cp的聚氨酯的DMF(二甲基甲酰胺)溶液中100-300s，聚氨酯的DMF溶液的不同黏度可通过聚氨酯与溶剂DMF的用量调节，一般来说可以通过无纺布密度及聚氨酯DMF溶液黏度来调节缓冲层密度，聚氨酯DMF溶液更容易浸渍低密度的无纺布形成高密度的缓冲垫：后浸渍于5％浓度的DMF的水溶液的凝固槽300s，使TPU成型；后浸渍于水的水洗槽中200s，将大部分的DMF溶液洗除；后于150℃的隧道炉中600s，去除水分及DMF溶液。

步骤(3)：缓冲垫打磨，冲裁，固定，制备镶嵌式缓冲层如图1；具体操作如下：将所得缓冲垫卷材，打磨至50mil后，冲裁为1200mmx1200mm的薄片，即可得不同的硬度的缓冲垫，将缓冲垫如表3冲裁成相应大小的圆环，并进行组合，后与抛光层粘合，即可得镶嵌式抛光垫。

对比例1-4

步骤(1)：将聚酯无纺布，浸渍在黏度为6000-15000cP的聚氨酯的DMF(二甲基甲酰胺)溶液中，200s：后浸渍于5％浓度的DMF的水溶液的凝固槽300s，使TPU成型；后浸渍于水的水洗槽中200s，将大部分的DMF溶液洗除；后于150℃的隧道炉中600s，去除水分及DMF溶液，将所得缓冲垫卷材，打磨至50mil后，冲裁为1200mmx1200mm的薄片。即为对应实施例的缓冲层，将缓冲层与抛光层进行贴合，即可得抛光垫。

其中，实施例1-5和对比例1-2的抛光垫在成型之后，按本领域常规设有同心圆沟槽，且每一沟槽的宽度为0.02-0.05cm，相邻两个沟槽的间距(指的是中心线之间的距离)为0.1-0.5cm，最内侧的沟槽的内径为4-5cm，且沟槽的深度为0.02-0.12cm，得图2所示的抛光垫，(其中，图2未标识所有的区域，未标出的区域按其序号依次向外)；

其中，实施例6-10和对比例3-4的抛光垫在成型之后，按本领域常规设有发射线沟槽与同心圆沟槽，发射线沟槽的宽度为0.4cm，同心圆沟槽的每一沟槽的宽度为0.02-0.05cm，相邻两个沟槽的间距(指的是中心线之间的距离)为0.1-0.5cm，最内侧的沟槽的内径为4-5cm，且沟槽的深度为0.02-0.12cm，得图3所示的抛光垫(其中，图3未标识所有的区域，未标出的区域按其序号依次向外)；

本发明实施例中抛光层同心圆沟槽统一参数为：深度1mm节距3mm宽度0.5mm。

其中，实施例1-10和比较例1-4的缓冲层的结构尺寸见表1。

以下主要对实施例各工艺技术参数，效果数据进行归纳对比：

表1 实施例1-10和对比例1-4缓冲层各区域是同心结构最外侧直径如下：(尺寸单位：cm)

表2 实施例1-10和对比例1-4缓冲层的工艺

表3为实施例1-10和对比例1-4缓冲层的性能参数

表3中，硬度的单位：A；缓冲垫密度单位：g/cm³；压缩比和回复率单位：％。

实施例效果主要对不同硬度及同硬度不同密度的缓冲层对抛光层的抛光均匀性和平坦化效率进行了评价，结果详见表4和表5。

上述制备方法所得的实施例1-10和对比例1-4的抛光垫，通过上机测试，对其抛光性能做了综合评价，测试条件如下：

抛光条件：测试机台为AMAT Refelxion(Modify 5 Zone)；抛光液为Anji D2000E(1:9Dilution,H2O2％＝1％)，流速200mL/min；修整盘为Saesol Disk 6045M4，P/Cdownforce 6lbf，Head&Platen RPM:102/108；所用的晶圆(wafer)为Patten wafer:Semitech 754,Cu Blanket wafer Pre Thickness 10KA；抛光负荷为350g/cm2，抛光平台转速为35rpm，晶片转速为30rpm。

将实施例1-10和对比例1-4所得缓冲层，与抛光层贴合制备成抛光垫。在研磨中，记录其寿命周期内0-50h的抛光均匀性和平坦化效率，结果总结于表4和表5中。

表4 采用实施例1-10和对比例1-4的抛光垫抛光后的晶圆的均匀度

表5 实施例1-10和对比例1-4的抛光垫研磨去除率

从表3可以看出，实施例1-3、6-8的抛光垫的缓冲层的硬度从中心到边缘依次降低；实施例4-5、9-10的抛光垫缓冲层硬度相同，但密度从中心到边缘逐步增加。

从表4可以看出，使用时间0-50小时，实施例1-10的抛光均一性明显高于对比例1-4。

从表5还可以看出，实施例1-10的抛光垫的平均研磨去除率明显高于对比例1-4，即实施例1-10平坦化时间短于对比例1-4的抛光垫；也即，实施例的抛光垫的平坦化效率优于对比例的抛光垫。

基于表3-5的数据可知：抛光垫各缓冲区的压缩比为4％-9％，相邻缓冲区的压缩比变化范围为0.06％-0.7％；各缓冲区的回复率为70％-98％，相邻缓冲区的回复率变化范围为1％-5％；具有从中心到边缘缓冲层硬度依次降低的抛光垫，研磨去除率基本保持一致，进而避免晶圆表面形成研磨程度不一造成的缺陷，同时避免因为研磨盘及抛光液对不同材料的抛光层的适配性造成缺陷，进而会使得抛光垫的磨损率趋于一致，使得抛光的平坦化效率和均匀度得到提高。具有从中心到边缘缓冲层硬度一致，但密度依次增加的抛光垫，研磨去除率基本保持一致，进而避免晶圆表面形成研磨程度不一造成的缺陷，同时避免因为研磨盘及抛光液对不同材料的抛光层的适配性造成缺陷，进而会使得抛光垫的磨损率趋于一致，使得抛光的平坦化效率和均匀度得到提高。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种抛光垫，具有缓冲层及抛光层，其特征在于：所述抛光层底层贴合不同组合片组成的缓冲层，所述缓冲层具有组合片形成的中心缓冲区、环绕所述中心缓冲区依次设置的一个或一个以上的中间缓冲区以及环绕所述中间缓冲区设置的外缘缓冲区，且所述中心缓冲区为圆形，所述中间缓冲区为环形，所述外缘缓冲区为环形，所述缓冲层沿所述中心缓冲区至所述外缘缓冲区的不同组合片的压缩比和回复率不同；不同缓冲区之间密切贴合或环状缝隙的宽度不超过1mm。

2.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，各缓冲区的压缩比为3％-11％，相邻缓冲区的压缩比变化范围为0.06％-0.7％。

3.根据权利要求2所述的抛光垫，其特征在于，各缓冲区的压缩比为4％-9％。

4.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，各缓冲区的回复率为60％-98％，相邻缓冲区的回复率变化范围为1％-5％。

5.根据权利要求4所述的抛光垫，其特征在于，各缓冲区的回复率为70％-98％。

6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的抛光垫，其特征在于，各缓冲区的邵氏A硬度为30-100A。

7.根据权利要求6所述的抛光垫，其特征在于，各缓冲区的邵氏A硬度为40-90A。

8.根据权利要求1-5任一权利要求所述的抛光垫，其特征在于，所述中心缓冲区的邵氏A硬度为50-90A，所述外缘缓冲区的邵氏A硬度为40-70A；相邻两个缓冲区的邵氏A硬度梯度降低幅度为0-15A。

9.根据权利要求8所述的抛光垫，其特征在于，相邻两个缓冲区的邵氏A硬度梯度降低幅度为3-10A。

10.根据权利要求1-5任一项所述的抛光垫，其特征在于，所述中间缓冲区的数量为1-13个。

11.根据权利要求10所述的抛光垫，其特征在于，所述中间缓冲区的数量为3-8个。

12.根据权利要求11所述的抛光垫，其特征在于，所述中间缓冲区的数量为4-6个。

13.根据权利要求1-5任一项所述的抛光垫，其特征在于，所述中心缓冲区的直径为2-15cm；和/或，除所述中心缓冲区之外的各中间缓冲区和外缘缓冲区的宽度为2-15cm。

14.根据权利要求13所述的抛光垫，其特征在于，所述中心缓冲区的直径为10-15cm，和/或，除所述中心缓冲区之外的各中间缓冲区和外缘缓冲区的宽度为2.5-15cm。

15.根据权利要求14所述的抛光垫，其特征在于，除所述中心缓冲区之外的各中间缓冲区和外缘缓冲区的宽度为2.5-7.5cm。

16.根据权利要求1-5任一项所述的抛光垫，其特征在于，所述环状缝隙的宽度为0.01-0.1cm。

17.根据权利要求16所述的抛光垫，其特征在于，所述环状缝隙的宽度为0.02-0.05cm。

18.根据权利要求1-5任一项所述的抛光垫，其特征在于，所述抛光垫的直径为50-100cm。

19.根据权利要求18所述的抛光垫，其特征在于，所述抛光垫的直径为50-90cm。

20.根据权利要求19所述的抛光垫，其特征在于，所述抛光垫的直径为70-85cm。

21.一种如权利要求1-20任一项所述的抛光垫在抛光晶圆中的应用。

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