CN215470444U - 用于化学机械研磨装置的研磨垫和化学机械研磨装置 - Google Patents

Abstract

该实用新型提出一种用于化学机械研磨装置的研磨垫和化学机械研磨装置，所述研磨垫包括具有第一硬度的第一研磨部和具有第二硬度的第二研磨部，所述第一硬度小于所述第二硬度，在所述研磨垫的研磨面上，所述第一研磨部的研磨面积和所述第二研磨部的研磨面积相同。根据本实用新型实施例的研磨垫，能够减少对晶圆表面形貌的损坏，且不易变形，使用寿命长。

Description

用于化学机械研磨装置的研磨垫和化学机械研磨装置

技术领域

本实用新型涉及半导体研磨技术领域，具体涉及一种用于化学机械研磨装置的研磨垫和化学机械研磨装置。

背景技术

现有技术的用于化学机械研磨(CMP)的研磨垫，大体包括两种：硬研磨垫和软研磨垫，其中硬研磨垫的硬度较大，在对晶圆表面进行研磨时，容易在晶圆的表面产生划痕，会导致晶圆的表面样貌较差，严重的话甚至会影响后续制程，造成一定的损失率，而软研磨垫由于其自身形变量较大，容易导致晶圆表面形貌变差，而且软研磨垫使用寿命较短，需要经常更换，也影响化学机械研磨机台的正常使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于化学机械研磨装置的研磨垫，能够减少对晶圆表面形貌的损坏，且不易变形，使用寿命长且不需要频繁更换。

根据本实用新型实施例的用于化学机械研磨装置的研磨垫，所述研磨垫包括具有第一硬度的第一研磨部和具有第二硬度的第二研磨部，所述第一硬度小于所述第二硬度，在所述研磨垫的研磨面上，所述第一研磨部的研磨面积和所述第二研磨部的研磨面积相同。

根据本实用新型的一些实施例，所述研磨垫的研磨面为圆形，所述第一研磨部和所述第二研磨部在所述研磨面上分别形成为半圆形。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一研磨部包括多个第一子研磨部，所述第二研磨部包括多个第二子研磨部，在所述研磨垫的研磨面上，多个所述第一子研磨部和多个所述第二子研磨部沿所述研磨面外边缘的周向交替设置。

根据本实用新型的一些实施例，在所述研磨垫的研磨面上，所述第一子研磨部和所述第二子研磨部均形成为扇形。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一子研磨部和所述第二子研磨部在所述研磨面的面积相同。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一子研磨部为2-8个。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一研磨部和所述第二研磨部分别为不同硬度的聚合物形成。

根据本实用新型的一些实施例，所述聚合物为聚氨酯。

根据本实用新型的一些实施例，在所述研磨垫的研磨面形成有沟槽，所述沟槽包括多个同心设置的圆环形槽。

本实用新型还提出了一种化学机械研磨装置。

根据本实用新型实施例的化学机械研磨装置，包括机台和研磨垫，所述研磨垫设在所述机台上，所述研磨垫为上述实施例的用于化学机械研磨装置的研磨垫。

根据本实用新型实施例的用于化学机械研磨的研磨垫，具有两种不同硬度的研磨部，从而形成不同硬度的研磨区域，采用本实用新型的研磨垫对晶圆表面进行研磨时，可通过硬度大的第二研磨部和硬度小的第一研磨部同时进行研磨，例如晶圆在研磨垫的表面进行旋转研磨时，晶圆表面能够在第一研磨部形成的软研磨区域和第二研磨部形成的硬研磨区域交替研磨，这样，相比采用硬研磨垫研磨容易在晶圆的表面形成划痕，本实用新型的研磨垫硬研磨区域减小，能够减少硬研磨时对晶圆表面形貌的破坏，而且晶圆在经过硬度大的第二研磨部研磨后，经过硬度小的第一研磨部研磨时，通过第一研磨部能够减小第二研磨部对晶圆表面造成的划痕，使得晶圆表面更加平坦化。从而降低了仅采用硬度大的硬研磨垫研磨时对晶圆表面形貌的破坏。

同时相比仅采用硬度小的软研磨垫研磨，本实用新型具有硬研磨区域，硬研磨区域的硬度大且变形量小，从而能够减少研磨垫整体的变形量，提高研磨垫的使用寿命，减少研磨垫的更换。由此根据本实用新型实施例的用于化学机械研磨装置的研磨垫集合了硬研磨垫和软研磨垫的优点，在降低研磨划痕的同时也能够提高研磨垫的修复能力，提高使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例的用于化学机械研磨装置的研磨垫的研磨面的结构示意图；

图2为本实用新型的另一个实施例的用于化学机械研磨装置的研磨垫的研磨面的结构示意图；

图3为本实用新型的又一个实施例的用于化学机械研磨装置的研磨垫的研磨面的结构示意图；

图4为本实用新型的另一个实施例的用于化学机械研磨装置的研磨垫制备方法的过程图。

附图标记：

100：用于化学机械研磨装置的研磨垫；

1：第一研磨部，11：第一子研磨部，2：第二研磨部，21：第二子研磨部，3：沟槽。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型提出的一种用于化学机械研磨装置的研磨垫100作进一步详细说明。

下面参考附图描述根据本实用新型实施例的用于化学机械研磨装置的研磨垫100，所述研磨垫100包括具有第一硬度的第一研磨部1和具有第二硬度的第二研磨部2，第一硬度小于第二硬度，在研磨垫100的研磨面上，第一研磨部1的研磨面积和第二研磨部2的研磨面积相同。

换言之，本实用新型实施例的研磨垫100具有两种不同硬度的研磨部即第一研磨部1和第二研磨部2，第一研磨部1的硬度小于第二研磨部2的硬度，在研磨垫100的研磨面上，第一研磨部1可形成软研磨区域，第二研磨部2可形成硬研磨区域，两种不同硬度的研磨面积相同，即在研磨面上，第一研磨部1形成的软研磨区域和第二研磨部2形成的硬研磨区域的研磨面积相同。

由此，根据本实用新型实施例的用于化学机械研磨的研磨垫100，具有两种不同硬度的研磨部，从而形成不同硬度的研磨区域，采用本实用新型的研磨垫100对晶圆表面进行研磨时，可通过硬度大的第二研磨部2和硬度小的第一研磨部1同时进行研磨，例如晶圆在研磨垫100的表面进行旋转研磨时，晶圆表面能够在第一研磨部1形成的软研磨区域和第二研磨部2形成的硬研磨区域交替研磨，这样，相比采用硬研磨垫研磨容易在晶圆的表面形成划痕，本实用新型的研磨垫100硬研磨区域减小，能够减少硬研磨时对晶圆表面形貌的破坏，而且晶圆在经过硬度大的第二研磨部2研磨后，经过硬度小的第一研磨部1研磨时，通过第一研磨部1能够减小第二研磨部2对晶圆表面造成的划痕，使得晶圆表面更加平坦化。从而降低了仅采用硬度大的硬研磨垫100研磨时对晶圆表面形貌的破坏。

同时相比仅采用硬度小的软研磨垫100研磨，本实用新型具有硬研磨区域，硬研磨区域的硬度大且变形量小，从而能够减少研磨垫100整体的变形量，提高研磨垫100的使用寿命，减少研磨垫100的更换。由此根据本实用新型实施例的用于化学机械研磨装置的研磨垫100集合了硬研磨垫和软研磨垫的优点，在降低研磨划痕的同时也能够提高研磨垫100的修复能力，提高使用寿命。

在本实用新型的一些实施例中，在研磨垫100的研磨面可一分为二，研磨面的一半为硬研磨区域，研磨面的另一半为软研磨区域，第一研磨部1和第二研磨部2在研磨面上均形成为完整连续的研磨区域，例如如图1所示，研磨垫100的研磨面形成为圆形，第一研磨部1和第二研磨部2在研磨面上分别均形成为半圆形。

在本实用新型的另一些实施例中，第一研磨部1可以包括多个第一子研磨部11，第二研磨部2包括多个第二子研磨部21，在研磨垫100的研磨面上，多个第一子研磨部11和多个第二子研磨部21沿研磨面外边缘的周向交替设置。由此，多个第一子研磨部11形成多个小的软研磨区域，多个第二研磨部2形成多个小的硬研磨区域，多个小的软研磨区域间隔开设置，多个小的硬研磨区域间隔开设置，所述多个小的软研磨区域和所述多个小的硬研磨区域交替设置，从而使得在研磨垫100的研磨面上，软研磨区域和硬研磨区域分布更加均匀。

这样晶圆在研磨垫100的研磨面沿周向旋转研磨时，晶圆通过交替设置的第一研磨部1和第二研磨部2交替研磨，由此晶圆通过硬度大和硬度小的研磨部交替研磨，使得软研磨和硬掩模交替进行，从而能够进一步地提高研磨效果，而且也能够进一步地减少硬研磨对晶圆表面造成的损伤，同时也能够进一步地减少第一子研磨部11的变形量，进而提高研磨垫100的使用寿命。

可选地，在研磨垫100的研磨面上，第一子研磨部11和第二子研磨部21均形成为扇形，如图2和图3所示，研磨垫100的研磨面形成为圆形，第一子研磨部11和第二子研磨部21形成为与研磨面同心的扇形结构，从而有利于第一子研磨部11和第二子研磨部21的排布，也便于第一子研磨部11和第二子研磨部21的交替设置。

进一步地，每个第一子研磨部11和第二子研磨部21在研磨面的研磨面积相同，这样相邻第一子研磨部11和第二子研磨部21的研磨区域的面积相同，从而使得晶圆表面通过相邻第一子研磨部11和第二子研磨部21的研磨时间相同，以使得软研磨和硬研磨更加均匀。

对于第一子研磨部11和第二子研磨部21的个数，第一子研磨部11和第二子研磨部21均可以为2-8个，由此不仅可提高研磨垫100的研磨效果和使用寿命，同时也避免第一子研磨部11和第二子研磨部21过多而不便于生产制备。在如图2所示的示例中，研磨垫100的研磨面等分为四个区域，第一子研磨部11和第二子研磨部21均为两个，每个第一研磨部1和第二研磨在研磨面均形成为圆心角为90度的扇形结构，两个第一研磨部1沿径向方向相对设置，两个第二研磨部2沿径向方向相对设置。

在如图3所示的示例中，研磨垫100的研磨面等分为八个区域，第一子研磨部11和第二子研磨部21均可以为四个，每个第一研磨部1和第二研磨在研磨面均形成为圆心角为45度的扇形结构，四个第一研磨部1和四个第二研磨部2沿周向交替设置。

可选地，第一研磨部1和第二研磨部2有不同硬度的聚合物形成，聚合物在形成过程中通过控制其化学组成和含量，以使得形成的聚合物的硬度大小不同。进一步地，所述聚合物可以为聚氨酯，具体地，聚氨酯可以由异氰酸酯与多元醇形成，通过调整氰酸酯与多元醇的比例含量，从而使得形成不同硬度的聚氨酯，以形成不同硬度的第一研磨部1和第二研磨部2，其中，第一研磨部1和第二研磨部2的具体硬度可根据实际情况进行设计，对此本发明不作特殊限定。

结合图1-图4所示，在研磨垫100的研磨面形成有沟槽3，沟槽3包括多个同心设置的圆环形槽，通过沟槽3一方面可以是研磨液在研磨垫100的研磨面上的分布更加均匀，进而使得研磨后的晶圆上的薄膜厚度更加均匀，另一方面在一定程度上也能够起到保留研磨液的作用，提高研磨液的利用率。

下面参考附图4描述根据本实用新型实施例的用于化学机械研磨装置的研磨垫100的制备方法。

具体地，研磨垫100的制备方法包括：提供形成研磨垫100所需的聚氨酯预聚物、固化剂和功能添加剂，预聚物中异氰酸酯与多元醇的比例可根据需要形成的研磨垫100的硬度设置，例如第一研磨部1和第二研磨部2的硬度不同，在制备本实用新型的研磨垫100时，制备第一研磨部1用的预聚物和制备第二研磨部2用的预聚物中异氰酸酯与多元醇的比例是不同的，从而能够获的不同硬度的第一研磨部1和第二研磨部2。

提供研磨垫100制备的浇注模具，可在浇注模具采用隔离件隔开形成第一研磨部1的空间，向该空间内注入形成第一研磨部1的混合物料，待成型固化后，将隔离件取出，再加入形成第二研磨部2的混合物料，并进行成型固化，使得两种不同组分的混合物料固化成型为一体结构，然后对其进行切削成片，并进行打磨减薄，之后在每片切割片的一侧切割形成沟槽3，然后在切割片的另一侧贴合缓冲垫，最后进行冲切、清洁、检测，检测合格后打包形成最终产品。

本实用新型还提出了一种化学机械研磨装置。

根据本实用新型实施例的化学机械研磨装置可以包括机台和研磨垫100，研磨垫100设在机台上，所述研磨垫100为上述实施例的用于化学机械研磨装置的研磨垫100。通过设置上述实施例的研磨垫100，能够减少研磨时对晶圆表面形貌的破坏，提高产品良率，也能够提高研磨垫100的使用时间，避免不必要的停机以更换研磨垫100。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，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，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于化学机械研磨装置的研磨垫，其特征在于，所述研磨垫包括具有第一硬度的第一研磨部和具有第二硬度的第二研磨部，所述第一硬度小于所述第二硬度，在所述研磨垫的研磨面上，所述第一研磨部的研磨面积和所述第二研磨部的研磨面积相同。

2.根据权利要求1所述的用于化学机械研磨装置的研磨垫，其特征在于，所述研磨垫的研磨面为圆形，所述第一研磨部和所述第二研磨部在所述研磨面上分别形成为半圆形。

3.根据权利要求1所述的用于化学机械研磨装置的研磨垫，其特征在于，所述第一研磨部包括多个第一子研磨部，所述第二研磨部包括多个第二子研磨部，在所述研磨垫的研磨面上，多个所述第一子研磨部和多个所述第二子研磨部沿所述研磨面外边缘的周向交替设置。

4.根据权利要求3所述的用于化学机械研磨装置的研磨垫，其特征在于，在所述研磨垫的研磨面上，所述第一子研磨部和所述第二子研磨部均形成为扇形。

5.根据权利要求3所述的用于化学机械研磨装置的研磨垫，其特征在于，所述第一子研磨部和所述第二子研磨部在所述研磨面的面积相同。

6.根据权利要求3所述的用于化学机械研磨装置的研磨垫，其特征在于，所述第一子研磨部为2-8个。

7.根据权利要求1所述的用于化学机械研磨装置的研磨垫，其特征在于，所述第一研磨部和所述第二研磨部分别为不同硬度的聚合物形成。

8.根据权利要求1所述的用于化学机械研磨装置的研磨垫，其特征在于，所述聚合物为聚氨酯。

9.根据权利要求1所述的用于化学机械研磨装置的研磨垫，其特征在于，所述研磨面形成有沟槽，所述沟槽包括多个同心设置的圆环形槽。

10.一种化学机械研磨装置，其特征在于，包括机台和研磨垫，所述研磨垫设在所述机台上，所述研磨垫为根据权利要求1-9中任一项所述的用于化学机械研磨装置的研磨垫。

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