CN207953533U

CN207953533U - 一种聚氨酯研磨垫

Info

Publication number: CN207953533U
Application number: CN201721722067.1U
Authority: CN
Inventors: 朱顺全; 吴晓茜; 张季平; 车丽媛
Original assignee: Hubei Ding Hui Microelectronic Materials Co Ltd
Current assignee: Hubei Ding Hui Microelectronic Materials Co Ltd
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2018-10-12
Anticipated expiration: 2027-12-12

Abstract

本实用新型公开了一种聚氨酯研磨垫，涉及抛光技术领域。包括表面设有沟槽的抛光层，沟槽截面的底部为弧形，弧形表面上布设有润滑涂层，润滑涂层的厚度为1～1000nm。本实用新型在弧形沟槽底部设置润滑涂层，有利于沟槽底部抛光液的流动，使废料更容易随抛光液排出，而不会残留在沟槽内，从而减少划痕的产生，使抛光效果更稳定。

Description

一种聚氨酯研磨垫

技术领域

本实用新型涉及抛光技术领域，具体是涉及一种聚氨酯研磨垫。

背景技术

化学机械抛光(Chemical mechanical polishing，CMP)提供超大规模集成电路制造过程中表面平坦化，将磨粒的机械研磨作用与氧化剂的化学作用有机地结合起来，可实现超精密无损伤表面加工。作为 CMP过程的关键组成要素的研磨垫，也称研磨垫，应具有以下作用：储存抛光液，并把它输送到的整个加工区域，使加工表面抛光均匀；从加工表面带走抛光过程中的残留物质，如抛光碎屑、研磨垫碎片等；传递和承载加工去除过程中所需的接卸载荷；维持加工过程中所需的机械和化学环境。为了使抛光液在抛光区域均匀分布，保证抛光过程更加均匀，通常会在研磨垫表面设置各种形状的沟槽，然而表面沟槽也会留存抛光碎屑、研磨垫碎片等各种废料，尤其是当沟槽设置在周向或沟槽较深时，堆积在沟槽中的废料难以及时排出，不但影响抛光效率，而且可能划伤抛光表面，难以满足集成电路集成度越来越高、特征尺寸越来越小的全局平坦化要求。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种聚氨酯研磨垫，在沟槽底部设置润滑涂层，有利于沟槽底部抛光液的流动，使废料更容易随抛光液排出，而不会残留在沟槽内，从而减少划痕的产生，使抛光效果更稳定。

本实用新型提供一种聚氨酯研磨垫，包括表面设有沟槽的抛光层，所述沟槽截面的底部为弧形，弧形表面上布设有润滑涂层，所述润滑涂层的厚度为1～1000nm；所述润滑涂层为聚四氟乙烯涂层或含氟聚氨酯涂层。

在上述技术方案的基础上，所述润滑涂层为单分子膜，其厚度为1～8nm。

在上述技术方案的基础上，所述弧形为抛物线形或半圆形。

在上述技术方案的基础上，所述沟槽的宽度为0.20～1.0mm。

在上述技术方案的基础上，所述沟槽的深度为0.50～1.5mm。

在上述技术方案的基础上，所述沟槽为以抛光层中心为圆心的同心圆形。

在上述技术方案的基础上，靠近抛光层中心的所述沟槽的宽度大于远离抛光层中心的所述沟槽的宽度。

在上述技术方案的基础上，相邻两个所述沟槽中，靠近抛光层中心的所述沟槽的宽度比远离抛光层中心的所述沟槽的宽度大 0.005～0.01mm。

在上述技术方案的基础上，所述沟槽侧壁设有至少一个凹槽，所述凹槽宽度与所述沟槽宽度的比为1:15～1:30，所述凹槽深度与所述沟槽深度的比为1:15～1:30。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

(1)在弧形沟槽底部设置润滑涂层，有利于沟槽底部抛光液的流动，使废料更容易随抛光液排出，而不会残留在沟槽内，从而减少划痕的产生，使抛光效果更稳定。

(2)含氟聚氨酯涂层以多异氰酸酯为原料，其涂布在沟槽底部，固化时形成交联结构，由于各材料基团之间的化学及物理作用，能随着研磨垫的使用在沟槽内长久地附着，使润滑涂层不易脱落，延长研磨垫的使用寿命。

(3)从抛光层外周到抛光层中心沟槽宽度逐渐增加，延长抛光液在靠近抛光层中心区域的停留时间，提高散热效率，同时也有利于抛光层中心区域的抛光液加快向外流动，排出废料。

附图说明

图1是本实用新型实施例聚氨酯研磨垫的抛光层的结构示意图；

图2是另一种沟槽底部润滑涂层的示意图。

图中：

1-抛光层，2-沟槽2，210-润滑涂层。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

参见图1所示，本实用新型实施例提供一种聚氨酯研磨垫，包括表面设有沟槽的抛光层1，沟槽2截面的底部为弧形，沟槽截面的底部为半圆形或圆弧形。弧形表面上布设有润滑涂层210，润滑涂层210 的厚度为1～1000nm。优选的，润滑涂层210为单分子膜，润滑涂层210的厚度为1～8nm。

堆积在沟槽2底部的废料难以及时排出，因此，沟槽2底部的润滑涂层210有利于沟槽2底部抛光液的流动，改善了沟槽2内部特性，减小沟槽2底部的摩擦系数，使抛光碎屑、研磨垫碎片等废料更容易在抛光过程中被抛光液带走并随之流出，而不会残留在沟槽2内，降低了废料的残留率，也降低了聚氨酯研磨垫的修整频率，避免废料对抛光表面造成划伤，减少划痕的产生，降低抛光缺陷率，使研磨垫的抛光效率更高，同时节省了抛光液。由于沟槽2用于储存抛光液，如果沟槽2侧面也涂布润滑涂层210，会导致沟槽2内抛光液的流动过快而增加抛光液的消耗量，因此，沟槽2侧面有极少量的润滑涂层 210材料，通常不会导致沟槽2内抛光液的流动过快，当沟槽2侧面具有较多的润滑涂层210材料时，可以在沟槽2内涂布润滑涂层210 后，对沟槽2侧面进行加工以去除沟槽2侧面多余的润滑涂层210。

弧形相比矩形更有利于抛光液流动，润滑涂层210的设置也可结合表面静态接触角的提高，从而起到有效的自清洁作用。在其他的实施例中，沟槽2截面的底部还可以为抛物线形(参见图2所示)。

润滑涂层210为聚四氟乙烯涂层或含氟聚氨酯涂层。优选为含氟聚氨酯涂层，在沟槽2中涂布简单，且含氟聚氨酯涂层以多异氰酸酯为原料，其涂布在PU材质的沟槽2中，固化时形成交联结构，由于各材料基团之间的化学及物理作用，能随着研磨垫的使用在沟槽内长久的附着，使润滑涂层210不易脱落，使用寿命更长。

沟槽2的宽度为0.20～1.0mm。沟槽2的深度为0.50～1.5mm。传统的具有环形沟槽2的研磨垫中，抛光层中心区域热量容易聚集和抛光废料的流出，除了在沟槽22底部增加润滑涂层210以有效地排出每个沟槽2内抛光碎屑、研磨垫碎片等废料，在抛光层中心区域采用较宽的沟槽2可以确保从抛光层中心区域快速排出废料，具体的，靠近抛光层1中心的沟槽2的宽度大于远离抛光层1中心的沟槽2的宽度。

在其他的实施例中，沟槽2为以抛光层1中心为圆心的同心圆形，在相邻两个沟槽2中，靠近研磨垫中心的沟槽2的宽度比远离研磨垫中心的沟槽2的宽度大0.005～0.01mm。通过改变环形沟槽2的宽度，在靠近研磨垫中心的热量容易聚集的区域加大沟槽2的宽度，从研磨垫的外周到中心方向形成沟槽2宽梯度增加的结构，进一步延长域抛光液在研磨垫中心区的停留时间，也有利于中心附近的抛光液加快向外流动，同时提高了热量聚集区的散热效率，从而提高抛光质量。

沟槽2侧壁设有至少一个凹槽，凹槽宽度与沟槽2宽度的比为 1:15～1:30，凹槽深度与沟槽2深度的比为1:15～1:30。在沟槽2的侧壁设置凹槽，具体可对称设置，方便加工，凹槽的设置可在沟槽2内储存更多的抛光液，延长抛光液的停留时间，提高抛光液的利用效率，凹槽设置在沟槽2侧壁，也使得两侧的抛光液在重力作用下仍落入沟槽2中，既延长了停留时间也充分发挥将废料随抛光液流出的作用。同时，凹槽的设置也能起到一定的增大散热面积，加强散热的作用。

通过在沟槽2底部的表面设置润滑涂层210，改善了沟槽2内部特性，弧形底部有利于抛光液流动，二者结合使废料更容易随抛光液流出，而不会残留在沟槽2内，同时降低了废料的残留率，也降低了聚氨酯研磨垫即研磨垫的修整频率，避免废料对抛光表面造成划伤，减少划痕的产生。润滑涂层210的设置也可结合表面静态接触角的提高，从而起到有效的自清洁作用。

实施例1：

如图2所示，提供一种聚氨酯研磨垫，其表面设有同心圆形沟槽 2，沟槽2内为抛物线形，沟槽2内设有润滑涂层210，润滑涂层210 的厚度为1nm，沟槽2的宽度为0.20mm，沟槽22的深度为0.50mm，具体可采用类似镀膜工艺，只要在沟槽2中形成有润滑涂层210即可，形式可采用连续或不连续涂布。

实施例2

如图1所示，提供一种聚氨酯研磨垫，其表面设有以研磨垫中心为圆心的同心圆形沟槽2，沟槽2的底部为半圆形，沟槽2底部的弧形表面设有润滑涂层210，润滑涂层210为聚四氟乙烯涂层，润滑涂层210的厚度为1000nm，沟槽2的宽度为1.0mm，沟槽2的深度为1.5mm。

实施例3

提供一种聚氨酯研磨垫，其表面设有以研磨垫中心为圆心的同心圆形沟槽2，沟槽2的底部为方形，沟槽2底部设有润滑涂层210，润滑涂层210为单分子膜涂层，润滑涂层210的厚度为2nm，沟槽2 的宽度为0.50mm，沟槽2的深度为0.75mm。

实施例4

提供一种聚氨酯研磨垫，除沟槽2侧壁设有凹槽外，其余条件均与实施例3中相同。凹槽的宽度与沟槽2的宽度的比为1:15，凹槽的深度与沟槽2的深度的比为1:15，其表面的沟槽2包括多个环形图案，沟槽2的多个环形图案中，相邻两环形图案的靠近研磨垫中心的环形图案的宽度比远离研磨垫中心的环形图案的宽度大0.005。

实施例5

提供一种聚氨酯研磨垫，除沟槽2侧壁设有凹槽外，其余条件均与实施例3中相同。凹槽的宽度与沟槽2的宽度的比为1:30，凹槽的深度与沟槽2的深度的比为1:30，其表面设有以研磨垫中心为圆心的同心圆形沟槽2，沟槽2的多个环形图案中，相邻两沟槽2中，靠近研磨垫中心的沟槽2的宽度比远离研磨垫中心的沟槽2的宽度大 0.01mm。

实施例6

提供一种聚氨酯研磨垫，除沟槽2内的两侧壁设有凹槽外，其余条件均与实施例3中相同。凹槽的宽度与沟槽2的宽度的比为1:20，凹槽的深度与沟槽2的深度的比为1:20，其表面设有以研磨垫中心为圆心的同心圆形沟槽2，相邻两沟槽2中，靠近研磨垫中心的沟槽2的宽度比远离研磨垫中心的沟槽2的宽度大0.008mm。

使用上述研磨垫的研磨装置包括支撑研磨垫的研磨平台、支撑被研磨对象物如晶片的支撑台和用于进行晶片的均一加压的衬板材料、研磨剂的供给机构。研磨垫例如通过用双面胶带贴附，被安装在研磨平台上。研磨平台和支撑台被按照使各自支撑的研磨垫和被研磨对象物相面对地方式配置，分别具备旋转轴。另外，在支撑台上，设有用于将被研磨对象物向研磨垫推压的加压机构。

实施例中各研磨垫与传统研磨垫使用后证明，实施例中研磨垫相比传统研磨垫能降低废料的残留率，且实施例4～6比实施例3中抛光液平均停留时间更长。

本实用新型不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims

1.一种聚氨酯研磨垫，包括表面设有沟槽的抛光层，其特征在于：所述沟槽截面的底部为弧形，弧形表面上布设有润滑涂层，所述润滑涂层的厚度为1～1000nm；所述润滑涂层为聚四氟乙烯涂层或含氟聚氨酯涂层。

2.如权利要求1所述的聚氨酯研磨垫，其特征在于：所述润滑涂层为单分子膜，其厚度为1～8nm。

3.如权利要求1所述的聚氨酯研磨垫，其特征在于：所述弧形为抛物线形或半圆形。

4.如权利要求1所述的聚氨酯研磨垫，其特征在于：所述沟槽的宽度为0.20～1.0mm。

5.如权利要求1所述的聚氨酯研磨垫，其特征在于：所述沟槽的深度为0.50～1.5mm。

6.如权利要求1至5任一项所述的聚氨酯研磨垫，其特征在于：所述沟槽为以抛光层中心为圆心的同心圆形。

7.如权利要求6所述的聚氨酯研磨垫，其特征在于：靠近抛光层中心的所述沟槽的宽度大于远离抛光层中心的所述沟槽的宽度。

8.如权利要求7所述的聚氨酯研磨垫，其特征在于：相邻两个所述沟槽中，靠近抛光层中心的所述沟槽的宽度比远离抛光层中心的所述沟槽的宽度大0.005～0.01mm。

9.如权利要求1至5任一项所述的聚氨酯研磨垫，其特征在于：所述沟槽侧壁设有至少一个凹槽，所述凹槽宽度与所述沟槽宽度的比为1:15～1:30，所述凹槽深度与所述沟槽深度的比为1:15～1:30。