CN114952609A - 一种新旧抛光液含比可控的cmp抛光垫、抛光方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新旧抛光液含比可控的CMP抛光垫、抛光方法及其应用，所述抛光垫的抛光层至少包含：1）在所述抛光垫径向以折线形式相连的径向抛光液传送沟槽，所述径向抛光液传送沟槽每间隔至少4个周向同心圆沟槽角度进行一次偏折，每次偏折后的径向抛光液传送沟槽的宽度变窄、深度变深；2）以相邻的两道径向抛光液传送沟槽为侧边的至少4个周向同心圆沟槽组成的扇形区域。本发明的抛光垫利用复合型沟槽中径向沟槽的角度偏折和宽深变化来控制新旧抛光液在周向同心圆沟槽中的含比，进而提升抛光效果。
Description
技术领域
本发明涉及化学机械平坦化领域，具体来说，涉及一种新旧抛光液含比可控的CMP抛光垫、抛光方法及其应用。
背景技术
近十年来，半导体工业随摩尔定律飞速发展，集成电路特征尺寸不断缩小。导线宽度从0.18μm到5/7nm标志着集成电路己经进入到了纳米级时代。纳米级芯片要求高性能、高集成度、高速度、稳定性，集成电路互连各层材料的平坦度要求也随之进入纳米级别。
现代集成电路晶圆中各层材料沉积的技术包含物理气相沉积(PVD)(也被称作溅镀)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)和电化学电镀(ECP)等。由于沉积技术本身的技术限制，后续要对沉积材料表面进行平坦化处理。平坦化技术可有效移除材料沉积过程中不符合电路需求的表面形貌和表面缺陷，例如高度不平，表面粗糙、材料聚结、晶格损坏、刮痕和污染等。化学机械平坦化或化学机械抛光(CMP)是一种用以抛光或平坦化工件(例如半导体晶圆)的常见技术。在传统化学机械抛光(CMP)中，晶圆通过固定环固定在载体或抛光头上，共同被安装在载体组合件上。固定好晶圆的抛光头被安装在化学机械抛光(CMP)设备内的支撑件上，设备内的抛光转盘粘贴化学机械抛光垫，抛光时晶圆与抛光垫的抛光层直接接触。载体组合件在晶片与抛光垫之间提供可控压力，抛光垫以一定的转速旋转，晶片以异于抛光垫的速度同向旋转，当抛光垫与晶圆旋转接触的区域通常为环形的抛光轨迹或抛光区。同时通过传送通道将抛光介质(如抛光液)由抛光垫偏中心位置分配到抛光垫上，进入晶圆与抛光层之间的间隙中。通过抛光层和表面上的抛光介质对晶圆的化学和机械作用，对晶圆表面材料进行抛光并且使其成平坦表面。
美国专利US5578362A提出了在化学机械抛光垫表面设置宏观纹理的方法，特别地提出了各类型沟槽图案：螺旋形，放射形，通孔点型等。在专利的具体应用实例中展示的沟槽图案为同心圆以及X-Y沟槽叠置的同心圆，但同心圆沟槽图案未提供通向抛光垫边缘的直接流径，对抛光液的有效排出产生一定影响。
美国专利US6120366A提出了周向圆形与径向直流型沟槽图案相结合的方法，有效解决抛光液排出的问题，但此类沟槽图案的缺点在于提高了抛光液的消耗并且缩短了抛光垫的寿命。
TW201905998A也采用了周向圆形与径向直流型沟槽图案相结合的方法，并对周向沟槽的形式进行了改良。在专利的具体应用实例中展示的周向沟槽为倾斜角度不同的分段槽，借此分割抛光垫的各抛光区域，延长抛光液的滞留时间降低抛光液的消耗，但没有控制停留在沟槽中的抛光液的新旧液比例及其对抛光效果的影响。
CN113910101A公开了抛光垫径向沟槽偏折一定角度的情形，有利于改善抛光液流动速度提高抛光均匀性，但此类沟槽图案的缺点在于其只包含径向沟槽没有周向沟槽的设计，提升抛光液流动速度的同时严重影响了抛光液在抛光垫上的分布均匀性和利用率。
CN109079649B公开了偏置沟槽向内偏向抛光垫的中心或向外偏向抛光垫的外边缘以便引导抛光液的设计，有效改善了抛光液的分布均匀性，但周向沟槽同时兼具抛光液存储和混合新旧抛光液的作用，周向沟槽多角度偏置优化引导抛光液的同时延长了旧液的存储时间，因此严重影响抛光液的利用率和抛光效率。
CN100343958C公开了沟槽底部包括混合结构以便更多的新鲜浆液有机会来积极参与研磨过程，但此类沟槽图案的缺点在于其只包含径向沟槽及其底部形貌没有周向沟槽的设计，虽有效提升抛光垫上参与抛光过程的抛光液新旧比但影响抛光液在抛光垫上的分布均匀性。
CN110802508B公开了改变周向沟槽和连接相邻两个周向沟槽的径向沟槽的宽度，从而控制抛光液驻留时间和新旧抛光液的混合效率，使抛光液均匀输送分布在整个抛光区域，提供稳定的抛光速率，提高硅片的平整度，但此类沟槽图案的缺点在于只优化了抛光液的流动速度，提升抛光稳定性，忽略了在旋转抛光中抛光垫径向沟槽走向对新旧抛光液在抛光垫上含比的影响，因此只能稳定抛光速率但对抛光速率没有提升。
CN108655948A也公开了线性沟槽深度随着距离最内圈圈形槽中心距离的增加而增加的设计。但此类沟槽图案的缺点在于只涉及了沟槽尺寸的设计，没有径向沟槽走向的设计，忽略了抛光过程中抛盘转速对径向槽中抛光液流速的影响。从中心到边缘的贯通型深度逐渐加深的径向沟槽会导致抛光液流出抛光盘的速度过快，进而加快抛光液的消耗，降低抛光液利用率。
在化学机械抛光(CMP)的过程中，抛光产生的废屑不断进入抛光液中，携带抛光废屑的抛光废液利用径向沟槽流出抛光垫，同时不断有新抛光液自传送系统流入抛光垫中，流入位置在抛光垫偏圆心处，随着抛盘的旋转逐渐进入研磨区域，对抛光研磨起重要作用。因此抛光垫周向沟槽中存储或运输的抛光液实际是两种类型抛光液的混合，而如何有效控制新旧抛光液在周向沟槽中的含比对提高抛光平坦化效果(如去除速率RR等)和抛光液利用率尤为关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种新旧抛光液含比可控的CMP抛光垫，其通过径向沟槽的角度偏置和宽深变化来控制新旧抛光液在周向沟槽中的含比，提高抛光平坦化效果(如去除速率RR等)和抛光液利用率。
本发明的另一目的在于提供一种采用前述新旧抛光液含比可控的CMP抛光垫的抛光方法。
本发明的再一目的在于提供这种新旧抛光液含比可控的CMP抛光垫的应用。
为实现以上发明目的，本发明采用如下的技术方案：
一种新旧抛光液含比可控的CMP抛光垫，所述抛光垫的抛光层至少包含：
1)在所述抛光垫径向以折线形式相连的径向抛光液传送沟槽，所述径向抛光液传送沟槽每间隔至少4个，优选4～10个，更优选4～8个，进一步优选4～6个周向同心圆沟槽角度进行一次偏折，每次偏折后的径向抛光液传送沟槽的宽度变窄、深度变深；
2)以相邻的两道径向抛光液传送沟槽为侧边的至少4个周向同心圆沟槽组成的扇形区域。
在一个具体的实施方案中，所述径向抛光液传送沟槽每次偏折的角度为20°～55°，优选22°～42°，更优选26°～38°，进一步优选28°～32°。
在一个具体的实施方案中，所述径向抛光液传送沟槽每偏折一次，偏折后的沟槽宽度(Wn+1)比偏折前的沟槽宽度(Wn)缩窄5‰～13‰，优选6.4‰～12.6‰，更优选7.2‰～11.4‰，进一步优选9.3‰～10.5‰。
在一个具体的实施方案中，所述径向抛光液传送沟槽每偏折一次，偏折后的沟槽深度(Ln+1)比偏折前沟槽深度(Ln)变深2‰～8‰，优选3‰～7‰，更优选4‰～5‰。
在一个具体的实施方案中，所述径向抛光液传送沟槽的数量为4～8个，优选6～8个；优选地，每条所述径向抛光液传送沟槽上的折点数量为16～31个，优选20～31个，更优选21～29个，进一步优选26～29个。
在一个具体的实施方案中，所述抛光层上周向同心圆沟槽的数量为70～130个；优选地，所述周向同心圆沟槽和/或所述径向抛光液传送沟槽为弧底方形沟槽。
在一个具体的实施方案中，所述抛光垫为两层结构，其中第一层为位于上部的抛光层，第二层为位于抛光层下方的缓冲层；优选地，所述抛光层为聚氨酯材质，所述缓冲层为纤维材质。
在一个具体的实施方案中，所述抛光层具有粗糙表面，表面粗糙度为0.95-10.47μm，优选1.50-7.50μm，更优选3.50-5.75μm，进一步优选4.75-5.05μm。
另一方面，一种适用于抛光或平坦化半导体晶圆的抛光方法，采用前述的新旧抛光液含比可控的CMP抛光垫；优选地，抛光压力为1～5psi，优选为1～2psi，抛光盘和/或抛光头转速为50～300rpm，优选为80～100rpm；优选地，新旧抛光液含比可控在80％～86％，抛光液利用率45％以上。
再一方面，前述的新旧抛光液含比可控的CMP抛光垫在化学机械抛光中的应用，优选在铜晶圆化学机械抛光中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的抛光垫在抛光过程中通过抛光层复合沟槽中径向沟槽的角度偏折和宽深变化控制新旧抛光液在周向沟槽中的含比，进而提高抛光平坦化效果(如去除速率RR等)和抛光液利用率。
附图说明
图1为本发明的抛光垫俯视结构示意图。
图2为本发明的抛光垫凸显径向拐点处周向沟槽的俯视结构示意图。
图3为本发明抛光垫扇形抛光区域的俯视结构示意图。
图4为本发明抛光垫部分切开的径向沟槽拐点前后区域的示意图。
图5为本发明抛光垫沟槽内部弧底方槽形状的截面示意图。
其中，10为抛光垫、复合沟槽20、同心圆沟槽21、径向抛光液传送沟槽22、偏折折点30、偏折前的径向抛光液传送沟槽31、偏折后的径向抛光液传送沟槽32、扇形抛光区域40、一次偏折前后局部扇形抛光区域50、偏折角51、偏折前径向沟槽宽度52、偏折后径向沟槽宽度53、偏折前径向沟槽深度54、偏折后径向沟槽深度55。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面的实施例将对本发明所提供的方法予以进一步的说明，但本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明的权利要求范围内其他任何公知的改变。
如图1～3所示，本发明的新旧抛光液含比可控的CMP抛光垫10包含粗糙抛光层，所述粗糙抛光层兼具周向和纵向的复合沟槽20，其中周向沟槽为同心圆沟槽21，其在抛光过程中起到存储和混合新旧抛光液的作用，延长抛光液在抛光层的存储时间，提升抛光液利用率，并实时将进入抛光层的新抛光液与已存储在沟槽内的旧抛光液进行混合；所述周向同心圆沟槽21被由中心圆向边缘圆延伸的至少一条径向抛光液传送沟槽32分割成各近似扇形抛光区域40。
其中，所述径向抛光液传送沟槽32每间隔至少4个，优选4～10个，更优选4～8个，进一步优选4～6个周向同心圆沟槽角度进行一次偏折，即所述径向抛光液传送沟槽32实际上从抛光垫中心到抛光垫边缘以折线形式相连的折线，例如包括多个偏折折点30，在每个偏折折点30靠近抛光垫中心的一段为偏折前的径向抛光液传送沟槽31，在每个偏折折点30靠近抛光垫边缘的一段为偏折后的径向抛光液传送沟槽32，以相邻的两条所述径向抛光液传送沟槽32为邻边将抛光层分割成多个近似扇形的扇形抛光区域40，优选至少4个周向同心圆沟槽组成的扇形区域40。
如图4所示，在一次偏折前后局部扇形抛光区域50中，偏折折点30前后分别为偏折前的径向抛光液传送沟槽31和偏折后的径向抛光液传送沟槽32，其中，偏折前的径向抛光液传送沟槽31的延长线和偏折后的径向抛光液传送沟槽32之间的夹角为偏折角51；同时，每次偏折后的径向抛光液传送沟槽的宽度变窄、深度变深，即偏折前径向沟槽宽度52大于偏折后径向沟槽宽度53。又如图5所示，偏折前径向沟槽深度54小于偏折后径向沟槽深度55。所述的粗糙抛光层兼具的周向和纵向的复合沟槽，其微观形状为弧底方形沟槽，即从横截面看，沟槽底部为圆弧形，上部为方形。
通常，所述的抛光垫有两层，为位于上方的第一层抛光层，和位于抛光层下方的第二层缓冲层，所述抛光层和缓冲层通过压敏胶等粘结；其中第一层抛光层为聚氨酯材质，第二层缓冲层为纤维材质。
所述的聚氨酯材质抛光层具有粗糙表面，其粗糙度(Ra)为0.95-10.47μm，优选1.50-7.50μm，更优选3.50-5.75μm，进一步优选4.75-5.05μm。
所述的复合沟槽中的周向同心圆沟槽的数量在70～130道之间，优选86～128，较优选100～122，最优选110～120。
所述的复合沟槽中的至少一条系列偏折径向抛光液传送沟槽在半径方向上每间隔至少4个周向同心圆沟槽角度进行一次偏折，优选4-10个周向同心圆沟槽，较优选4-8个周向同心圆沟槽，最优选4-6个周向同心圆沟槽角度进行一次偏折，偏折的径向沟槽以折线形式相连，所述的至少一条系列偏折径向抛光液传送沟槽的数量在4～8道之间，优选6～8道之间。每条径向沟槽的偏折折点数量在16～31之间，优选20～31，较优选21～29，最优选26～29。
所述的各扇形抛光区域是由两道径向抛光液传送沟槽为侧边的中间至少包含4个周向同心圆槽组成的各扇形区域。所述的各扇形区域沿半径方向从圆心到边缘的相邻抛光区域对应的径向抛光液传送沟槽的偏折角度为20°～55°之间，优选22°～42°之间，较优选26°～38°之间，最优选28°～32°之间，偏折后沟槽宽度(Wn+1)缩小的范围在偏转前沟槽宽度(Wn)的5‰-13‰，优选6.4‰-12.6‰，较优选7.2‰-11.4‰，最优选9.3‰-10.5‰，偏转后沟槽深度(Ln+1)增大的范围在偏转前沟槽宽度(Ln)的2‰～8‰，优选3‰～7‰，更优选4‰～5‰。
在一个具体的抛光方法中，所述的抛光垫在化学机械抛光过程中连续旋转；所述的半导体晶圆被压于所述旋转抛光垫上，以异于抛光垫旋转的速度与抛光垫同向旋转，所述抛光液在所述旋转抛光垫的偏圆心位置进入，参与各抛光区域(Sp)的研磨抛光，最终在抛光垫的边缘区域排出。
具体地，本发明的抛光垫可适用于本领域常用的抛光压力和转速，例如抛光压力为1～5psi，优选为1～2psi，抛光盘和/或抛光头转速为50～300rpm，优选为80～100rpm；优选地，新旧抛光液含比可控在80％～86％，抛光液利用率45％以上。采用本发明的抛光垫，可实现新旧抛光液含比可控在80％～86％，抛光液利用率45％以上。
化学机械抛光(CMP)为了实现晶圆材料的有效移除和表面平坦化，通过抛光时晶圆与抛光垫的抛光层直接接触的方式实现机械作用，抛光层表面微凸体必须直接或半直接接触衬底表面，并在晶片与抛光垫之间提供可控压力，抛光垫以一定的转速旋转，晶片以异于抛光垫的速度通向旋转，当抛光垫与晶圆旋转接触的区域通常为环形的抛光轨迹或抛光区。同时通过传送通道将抛光介质(如抛光液)由抛光垫偏中心位置分配到抛光垫上，进入晶圆与抛光层之间的间隙中实现有效的化学作用，抛光介质中通常含有纳米级磨粒，随抛光液分布在抛光垫的各个区域，在抛光过程实现更精密机械运动。通过抛光层和表面上的抛光介质对晶圆的化学和机械作用，对晶圆表面材料进行抛光并且使其成平坦表面。
抛光垫抛光顶层的宏观纹理作用主要是输运抛光液和均匀存储抛光液，以保证化学和机械作用环境以及有效排出抛光残渣。抛光垫上抛光液的运输和存储的均匀性是影响抛光后晶圆材料去除速率和表面平坦度的主要因素，而抛光液在抛光垫上的有效排出主要影响抛光后晶圆表面质量和抛光液的利用率。化学机械平坦化过程是动态过程，在抛光旧液排出的过程中不断有新的抛光液进入抛光区域，在抛光区域进行化学和机械作用的抛光介质实际是新旧液混合状态下的抛光液，因此只有在抛光垫复合沟槽中存储的新旧抛光液配比达到的动态平衡比例能满足化学机械平坦化需求是才能达到好的平坦化效果。
本发明公开的用于抛光或平坦化半导体晶圆的CMP方法采用旋转复合型沟槽化学机械抛光垫，所述抛光点的同心周向抛光液混合圆槽被由中心圆向边缘圆延伸的一系类偏置径向抛光液传送槽分割成各抛光区域，利用复合型沟槽中径向沟槽的角度偏置和宽深变化来控制新旧抛光液在周向沟槽中的含比，进而提升抛光效果。
下面用实施例和比较例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。
未特别说明，本发明实施例及比较例的抛光垫采用如下方法制得：
均匀混合预聚体(AdipreneTM LF 750D)与固化剂MOCA(崇舜)，浇注入磨具中形成聚氨酯模块，后经切片工艺得到抛光层薄片。薄片与SUBA IV(DOW)贴合得到抛光垫。将得到的直径300mm的抛光垫按照实施例、比较例的沟槽设计进行刻槽(初始槽宽为0.5mm，深度0.7mm，抛光垫间隔为均匀间隔，根据(300mm-各周向沟槽数对应槽宽累加)/周向沟槽数计算得到)得到最终表面带有复合型沟槽的抛光垫。
表1实施例与比较例的抛光垫规格
表1给出本发明适用于实现晶圆材料有效移除和表面平坦化的实施例1-2、4-5和比较例1-2、4-10，按表中所提供的表面宏观纹理类别制作对应抛光垫，并进行抛光实验，抛光条件：抛光压力均为1.5psi，抛光盘及抛光头转速87/93rpm，抛光液为Cu Slurry(11倍稀释，pH为6-7)，抛光垫修正轮为3M A165，抛光液流速250ml/min。实施例3和比较例3，按表中所提供的表面宏观纹理类别制作对应抛光垫，并进行抛光实验，抛光条件：抛光压力均为1psi，抛光盘及抛光头转速57/63rpm，抛光液为Cu Slurry(11倍稀释，pH为6-7)，抛光垫修正轮为3M A165，抛光液流速150ml/min。抛光机均为E460E/12型300mm化学机械平坦化系统。
采用马尔文激光粒径仪分析抛光垫上的新旧液比(旧液中磨粒尺寸是新液的2-3倍)，测试方法为：用滴管在抛光垫距离圆心不同的3-5个周向沟槽内取1ml抛光液，稀释后采用激光粒径仪对样品液内粒径进行检测，新旧液比计算方法为检测结果中100nm左右的粒径数量与200nm-300nm左右的粒径数量的比值。
采用梅特勒-托利多天平称量抛光前后抛光液质量分析抛光液利用率(抛光后抛光液质量增加是由于抛光液中的络合剂与晶圆上的铜材料发生反应，将固体铜材料转化为铜离子溶解在抛光液中)，测试方法为：分别取100ml未使用的抛光液和抛光后收集的抛光液进行称量，计算重量差值，采用摩尔质量公式：M＝m/n，计算铜离子摩尔质量进而可以得出参与反应的络合剂摩尔质量，再次根据摩尔质量公式可以计算参与反应的络合剂质量，抛光液利用率计算方法为参与反应的络合剂质量与未使用的抛光液中络合剂质量的比值。
Four Dimensions四点探针检测仪(333A)测量铜膜上81个测试点的厚度，并计算其平均差值确定铜抛光速率RR及表面总厚度差值TTV，实验结果如表2所示。
表2实施例和对比例抛光结果
| PAD实例 | 新旧液比 | 抛光液利用率(％) | RR(nm/min) | TTV(um) |
| 实施例1 | 80.3:19.7 | 46 | 537 | 4.94 |
| 实施例2 | 84.6:15.4 | 52 | 562 | 4.75 |
| 实施例3 | 82.2:17.8 | 51 | 550 | 4.55 |
| 实施例4 | 85.5:14.5 | 55 | 630 | 3.78 |
| 实施例5 | 82.3:17.7 | 49 | 554 | 4.32 |
| 比较例1 | 89.4:10.6 | 38 | 559 | 5.71 |
| 比较例2 | 72.3:27.7 | 64 | 436 | 4.88 |
| 比较例3 | 57.0:43.0 | 77 | 655 | 7.24 |
| 比较例4 | 90.3:19.7 | 37 | 471 | 4.82 |
| 比较例5 | 88.5:11.5 | 42 | 596 | 5.24 |
| 比较例6 | 75.9:24.1 | 59 | 619 | 6.49 |
| 比较例7 | 89.4:10.6 | 44 | 472 | 4.67 |
| 比较例8 | 74.8:25.2 | 61 | 587 | 5.49 |
| 比较例9 | 77.3:22.7 | 59 | 566 | 5.34 |
| 比较例10 | 85.4:15.6 | 42 | 432 | 4.17 |
| 比较例11 | 93.4：6.6 | 29 | 313 | 6.85 |
| 比较例12 | 88.9:11.1 | 42 | 572 | 5.67 |
为满足集成电路的高效、高速的发展以及IC制程中化学机械抛光后续沉积过程需求，在Cu CMP制程后对Cu晶圆表面的需求为铜抛光速率RR≧500nm/min，表面总厚度差值TTV≦5um，本发明所提供表面宏观纹理类别制作的化学机械抛光垫实施例经抛光实验验证完全符合或优于CMP制程后对Cu晶圆表面的需求。从抛光实验结果可以看出本发明提供的化学机械抛光垫实施例也具有符合或优于抛光需求的承载新旧液比80:20和抛光液利用率45％的结果。
比较例1与实施例1的区别在于其采用的周向沟槽数nz低于本发明周向沟槽书nz，对比抛光后结果发现抛光液利用率低于实施例，抛光后表面总厚度差值TTV较大，进一步证明周向沟槽的存储和均匀运送抛光液功能，一定数量的周向同心抛光液混合圆槽(δ)将新旧液在抛光垫上进行存储混合和均匀分散，有效提升抛光液的利用率和抛光后表面平坦度。
比较例2与实施例5的区别在于其采用的周向沟槽数nz高于本发明周向沟槽数nz，对比抛光后结果发现抛光垫上的新旧液比远低于实施例，抛光后去除效率较低，这说明同样尺寸的抛光垫周向同心圆沟槽的数量应控制在一定范围内，过多的周向沟槽会导致滞留在抛光垫上的旧液过多，因此影响了抛光效率。
比较例3与实施例3的区别在于未设置径向抛光液传送沟槽，对比抛光后结果发现抛光垫上的新旧液比远低于实施例，抛光后表面总厚度差值TTV也较低，证明抛光垫上的径向抛光液传送沟槽具有排送旧液和抛光残渣的功能，没有径向沟槽抛光旧液在抛光垫上滞留严重，抛光残渣也造成表面更多缺陷的产生，影响抛光后表面平坦度。
比较例4与实施例5的区别在于其采用的径向沟槽数nj高于本发明径向沟槽数nj，对比抛光后结果发现抛光垫上的新旧液比高于实施例，抛光液利用率也较低，证明抛光垫上的径向抛光液传送沟槽的数量要控制在一定范围内，数量过多会导致派送抛光液速度过快，新旧液比过高导致抛光液未能达到最佳利用效果，提升抛光成本。
比较例5与实施例4的区别在于径向沟槽不发生角度偏折，对比抛光后结果发现抛光垫上的新旧液比高于实施例，抛光液利用率也较低，证明径向沟槽的角度偏折增加了旧液排送路径和时间，有利于新旧液在周向同心圆沟槽中达到最佳的新旧液比，保证抛光效果的同时提升抛光液的利用率。
比较例6与实施例5的区别在于其径向沟槽偏折角度大于本发明径向沟槽偏折角度，对比抛光后结果发现抛光垫上的新旧液比远低于实施例，抛光后表面总厚度差值TTV也较低，证明系列偏折径向沟槽的角度应控制在一定范围内，过大的角度偏折造成抛光旧液和废渣不易排出抛光垫表面，影响抛光效果。
比较例7与实施例2的区别在于系列偏折径向槽的宽度未设置缩小趋势，对比抛光后结果发现抛光垫上的新旧液比高于实施例，抛光后去除效率较低，说明宽度一致的系列偏折径向槽对抛光液的排送滞留效果不佳，未能让新旧液在抛光垫周向同心抛光液混合圆槽(δ)中达到最佳的新旧液比，因此未能达到较好的抛光效率。
比较例8与实施例4的区别在于其偏转后沟槽宽度(Wn+1)缩小的范围在偏转前沟槽宽度(Wn)的占比与实施例4相比过大，对比抛光后结果发现抛光垫上的新旧液比远低于实施例，抛光后表面总厚度差值TTV也较低，沟槽宽度的大小决定旧液和废渣排出路径的宽窄和速度，过窄的排出路径造成抛光旧液和废渣不易排出抛光垫表面，影响抛光质量。
比较例9与实施例2的区别在于系列偏折径向沟槽的深度未设置加深趋势，对比抛光后结果发现其抛光垫上的新旧液比远低于实施例，抛光后表面总厚度差值TTV也较低，说明深度一致的系列偏折径向沟槽对抛光旧液和废渣的排送效果不佳，沟槽的深度决定排出液流体体积，一定的深度加深可以加快抛光液的排送效率，达到好的抛光平坦度。
比较例10与实施例4的区别在于其偏转后沟槽深度(Ln+1)增大的范围在偏转前沟槽宽度(Ln)的占比与实施例4相比过大，对比抛光后结果发现抛光垫上的新旧液比高于实施例，抛光后去除效率较低，说明偏折径向槽的深度的加深程度要控制在一定范围内，超出范围的沟槽深度使抛光液排出速率加快，新旧液比过高导致抛光液在抛光垫上未能达到最佳的利用效果就被排出抛光垫，影响抛光效率并且提升抛光成本。
比较例11与实施例5的区别在于未设置周向同心抛光液混合圆槽(δ)，但仍类比实施例5，在每条径向沟槽的偏折位置设置偏折点进行偏置，每次偏置后沟槽尺寸也与实施例5保持一致。对比抛光后结果发现抛光垫上的新旧液比高于实施例，抛光液利用率低，抛光速率和抛光后表面总厚度差值TTV也较差，证明抛光垫上的同心抛光液混合圆槽(δ)具有存储和分布抛光液并为抛光提供有效的化学环境的功能，只有径向沟槽没有周向沟槽导致抛光液在抛光垫上停留时间短，未进行充足的化学反应就快速流出抛光垫，影响了抛光效果和抛光后表面平坦度，并且提升抛光成本。
比较例12与实施例5的区别在于径向沟槽只在抛光垫半径的中点发生一次角度偏折，对比抛光后结果发现抛光垫上的新旧液比高于实施例，抛光液利用率也较低，证明径向沟槽的多次角度偏折更适用于抛光过程中的抛盘自转的抛光方式，增加了抛光垫上旧液排出的路径和时间，有利于新旧液在周向同心抛光液混合圆槽(δ)中达到最佳的新旧液比，保证抛光效果的同时提升抛光液的利用率。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。本领域技术人员可以理解，在本说明书的教导之下，可对本发明做出一些修改或调整。这些修改或调整也应当在本发明权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种新旧抛光液含比可控的CMP抛光垫，其特征在于，所述抛光垫的抛光层至少包含：
1)在所述抛光垫径向以折线形式相连的径向抛光液传送沟槽，所述径向抛光液传送沟槽每间隔至少4个，优选4～10个，更优选4～8个，进一步优选4～6个周向同心圆沟槽角度进行一次偏折，每次偏折后的径向抛光液传送沟槽的宽度变窄、深度变深；
2)以相邻的两道径向抛光液传送沟槽为侧边的至少4个周向同心圆沟槽组成的扇形区域。
2.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述径向抛光液传送沟槽每次偏折的角度为20°～55°，优选22°～42°，更优选26°～38°，进一步优选28°～32°。
3.根据权利要求1或2所述的抛光垫，其特征在于，所述径向抛光液传送沟槽每偏折一次，偏折后的沟槽宽度(Wn+1)比偏折前的沟槽宽度(Wn)缩窄5‰～13‰，优选6.4‰～12.6‰，更优选7.2‰～11.4‰，进一步优选9.3‰～10.5‰。
4.根据权利要求1-3任一项所述的抛光垫，其特征在于，所述径向抛光液传送沟槽每偏折一次，偏折后的沟槽深度(Ln+1)比偏折前沟槽深度(Ln)变深2‰～8‰，优选3‰～7‰，更优选4‰～5‰。
5.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述径向抛光液传送沟槽的数量为4～8个，优选6～8个；优选地，每条所述径向抛光液传送沟槽上的折点数量为16～31个，优选20～31个，更优选21～29个，进一步优选26～29个。
6.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述抛光层上周向同心圆沟槽的数量为70～130个；优选地，所述周向同心圆沟槽和/或所述径向抛光液传送沟槽为弧底方形沟槽。
7.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述抛光垫为两层结构，其中第一层为位于上部的抛光层，第二层为位于抛光层下方的缓冲层；优选地，所述抛光层为聚氨酯材质，所述缓冲层为纤维材质。
8.根据权利要求7所述的抛光垫，其特征在于，所述抛光层具有粗糙表面，表面粗糙度为0.95-10.47μm，优选1.50-7.50μm，更优选3.50-5.75μm，进一步优选4.75-5.05μm。
9.一种适用于抛光或平坦化半导体晶圆的抛光方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的新旧抛光液含比可控的CMP抛光垫；优选地，抛光压力为1～5psi，优选为1～2psi，抛光盘和/或抛光头转速为50～300rpm，优选为80～100rpm；更优选地，新旧抛光液含比可控在80％～86％，抛光液利用率45％以上。
10.权利要求1-8任一项所述的新旧抛光液含比可控的CMP抛光垫在化学机械抛光中的应用，优选在铜晶圆化学机械抛光中的应用。
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