解密CMP抛光垫：外面结构若何决定抛光效果？

抛光垫

抛光垫表面构造特性对抛光效果的影响

CMP过程中，抛光垫之以是可以在改变亚纳米级毛病性能中起主要浸染，一是它能承载化学抛光液及反应产物，二是能通报加工载荷，担保抛光过程的平稳进行，因此抛光垫的微描述变革和局部的变质会直接影响磨粒和抛光液对加人为料的效果。

抛光垫的表面构造特性包括微表面描述（孔隙率、微孔密度）、表面沟槽纹理图案、抛光垫表面微凸体高度及分布等，这些表面构造特性不仅会影响垫本身的性能，还会进一步影响CMP过程以及加工效果，因此要想提高其构造性能，首先就须要对其进行理解。

01抛光垫表面微描述

抛光垫常日表面充满微孔，可用于储存运输抛光液和磨料颗粒，并且能耐受抛光液中化学物质的侵蚀，能及时打消抛光产物，从而对材料去除产生影响。

抛光垫表面SEM 照片

基于抛光垫的构造特点，将主流的商用抛光垫分为网状型（阻尼布）、纤维型（合成革）、微孔型（聚氨酯）三类。
网状垫比较于其他两种垫具有更好的压缩性和更佳的抛光液携带能力，而硬度也比较低，因此用于在精抛过程中不易产生划痕，纤维型和聚氨酯两类由于特有的硬度和构造，多用于粗抛和非金属材料的抛光。

微孔几何形状及分布会影响抛光垫的表面强度与密度。
抛光垫的孔隙率及密度等多孔性特色紧张通过泊松比反响，研究创造抛光垫表面强度随着孔隙率的增加而减小。
孔径越大其运输能力越强，但孔径过大时又会影响抛光垫的密度和强度。

02抛光垫表面沟槽纹理

抛光垫表面开槽一方面提高抛光垫储存、运送抛光液能力，改进抛光液的流动性；另一方面可改进垫表面的摩擦系数和剪切应力。
目前常见的沟槽形式有放射型、网格型、圆环型以及螺旋对数型等，如图所示。
下图中(a)~(d)为单一型抛光垫，图(e)~ (g)为复合型抛光垫。
复合型抛光垫普遍比单一型效果更优，负螺旋对数型抛光垫可显著提升抛光速率。

抛光垫的各种沟槽形式

03抛光垫微凸体

抛光垫表面粗糙突出部分具有弹性以免导致晶片表面产生过多不可修复性划痕，抛光垫的微不雅观表面高度轮廓是高斯分布或指数分布。
研究职员针对抛光垫微凸体对CMP结果的影响展开了研究。
B.Park等人创造抛光垫突出的均匀高度(RPK)强烈影响材料去除率(MRR)的变革。
在没有进行垫修整的情形下，MRR随着抛光韶光的延长而降落，如果RPK通过垫修整规复，则MRR将规复到原始水平附近。
抛光过程中的抛光垫磨损和随后的抛光垫修整工序导致实际抛光垫的粗糙度不断变革，抛光垫粗糙度、突出直径和粗糙度分布的变革对MRR有直接影响。

总结

CMP抛光垫的表面构造特色对抛光效果有着至关主要的影响。
通过优化抛光垫的孔隙率、沟槽和表面微凸体等特色参数，半导系统编制造商可以显著提高晶圆的平坦度和质量，进而提升芯片的性能和良率。
此外，材料特性的改进也同样主要，通过选择得当的材料，可以增强抛光垫的耐用性和化学稳定性。
总之，理解和优化CMP抛光垫这些特色，不仅能提升生产效率，还对未来的半导体领域发展有着重要意义。

资料文献：

梁斌,高宝红,刘鸣瑜,等.CMP抛光垫表面及材料特性对抛光效果影响的研究进展[J].微纳电子技能,2024,61(04):44-54.DOI:10.13250/j.cnki.wndz.24040103.

苏建修,傅宇,杜家熙,等.抛光垫表面特性剖析[J].半导体技能,2007,(11):957-960.DOI:10.13290/j.cnki.bdtjs.2007.11.010.

来源： 粉体圈

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