【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及化學機械平坦化領域，具體來說，涉及一種延長使用壽命的cmp拋光墊、制備方法及其應用。
技術介紹
1、近十年來，半導體工業隨摩爾定律飛速發展，集成電路特征尺寸不斷縮小。導線寬度從0.18μm到5/7nm標志著集成電路己經進入到了納米級時代。納米級芯片要求高性能、高集成度、高速度、穩定性，集成電路互連各層材料的平坦度要求也隨之進入納米級別。
2、現代集成電路晶圓中各層材料沉積的技術包含物理氣相沉積(pvd)(也被稱作濺鍍)、化學氣相沉積(cvd)、等離子體增強的化學氣相沉積(pecvd)和電化學電鍍(ecp)等。由于沉積技術本身的技術限制，后續要對沉積材料表面進行平坦化處理。平坦化技術可有效移除材料沉積過程中不符合電路需求的表面形貌和表面缺陷，例如高度不平，表面粗糙、材料聚結、晶格損壞、刮痕和污染等?；瘜W機械平坦化或化學機械拋光(cmp)是一種用以拋光或平坦化工件(例如半導體晶圓)的常見技術。在傳統化學機械拋光(cmp)中，晶圓通過固定環固定在載體或拋光頭上，共同被安裝在載體組合件上。固定好晶圓的拋光頭被安裝在化學機械拋光(cmp)設備內的支撐件上，設備內的拋光轉盤粘貼化學機械拋光墊，拋光時晶圓與拋光墊的拋光層直接接觸。載體組合件在晶片與拋光墊之間提供可控壓力，拋光墊以一定的轉速旋轉，晶片以異于拋光墊的速度通向旋轉，當拋光墊與晶圓旋轉接觸的區域通常為環形的拋光軌跡或拋光區。同時通過傳送通道將拋光介質(如拋光液)由拋光墊偏中心位置分配到拋光墊上，進入晶圓與拋光層之間的間隙中。通過拋光層和表面上的拋光介質對晶圓
3、cn1978140a提出通過測量不同使用時期研磨墊的研磨墊溝槽深度和研磨墊厚度，確定研磨墊的不同區域的切削速度，從而設定修正盤在研磨墊不同區域的停留時間，同時檢測研磨墊不同區域的研磨粒和化學機械拋光(cmp)的研磨速率并且測量使用到壽命的研磨墊的研磨墊溝槽深度和研磨墊厚度。針對上面幾步的檢測結果設定修正盤在研磨墊不同區域的壓力，通過多次實驗數據統計找到適合的壓力參數，使研磨墊各個區域的面內損耗和溝槽深度趨于一致。該專利中通過對研磨墊各個區域壓力的設置，使研磨墊的切削更均勻，可以延長研磨墊的使用壽命，降低生產成本。實際是對修整工藝參數的調整，不是對化學機械拋光墊(cmp?pad)本身的優化。
4、在化學機械拋光(cmp)的過程中，拋光墊使用壽命瀕臨終點時會導致拋光后晶片的拋光效率大幅度降低，平坦化效果大打折扣，從而嚴重影響產品的出貨率和出廠成本。因此拋光墊在化學機械拋光(cmp)工藝流程中會嚴格把控使用時長。一般采用拋光晶片總數量或拋光墊使用總時長來計算化學機械拋光墊的使用壽命。拋光墊的使用壽命與兩方面因素相關:一方面是拋光墊中的拋光表面在拋光過程被修整組件反復刮磨，導致其厚度和宏觀圖案深度的消耗，最終失去承載運輸拋光液的作用；另一方面是拋光墊中用于提升壓縮率的中間層輔墊(又叫緩沖中層)由于拋光過程中的反復重力施加，由彈性形變轉為塑性形變導致整體壓縮率大幅降低，不能滿足有效回彈的性能。拋光墊拋光頂層的消耗在拋光中難以避免，但中間層輔墊的壓縮率及回彈率可以通過優化中間層結構來實現。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種適用于拋光或平坦化半導體晶圓的延長使用壽命的cmp拋光墊，通過對拋光墊包含的拼接組合緩沖中層分區分段作用的控制來調控拋光時間，延長拋光墊壽命。
2、本專利技術的另一目的在于提供這種延長使用壽命的cmp拋光墊的制備方法。
3、本專利技術的再一目的在于提供這種延長使用壽命的cmp拋光墊的應用。
4、為實現上述專利技術目的，本專利技術采用如下的技術方案：
5、一種延長使用壽命的cmp拋光墊，包括依次貼合的拋光頂層、上粘結層、緩沖中層、下粘結層和支撐性底層，其中，所述緩沖中層的上表面包括溝槽，以及被所述溝槽均勻分割出的若干個突起區域，任一所述的突起區域由至少兩種纖絲層塊對稱組合拼接粘貼而成，且粘貼時相鄰的纖絲層塊之間有間隙。
6、在一個具體的實施方案中，所述緩沖中層的上表面包括橫向和縱向溝槽，以及被所述橫向和縱向溝槽均勻分割出的若干個正方形突起區域，任一所述的正方形突起區域包含四個相同大小的區域拼接纖絲層塊，任一區域拼接纖絲層塊由至少兩種纖絲層塊對稱組合拼接粘貼而成；優選由至少兩種等腰直角三角形纖絲層塊si和sii斜邊相對組合拼接粘貼而成，并且粘貼時相鄰的纖絲層塊之間存在間隙；優選地，所述等腰直角三角形的腰長為2-4cm，優選2.5-3.5cm，更優選3-3.5cm。
7、在一個具體的實施方案中，所述纖絲層塊si的平均厚度為0.8-1.4mm，優選0.86-1.02mm，更優選0.91-1mm；壓縮恢復率為30-80％，優選45-80％，更優選50-80％；所述纖絲層塊sii的平均厚度為0.4-0.6mm，優選0.42-0.54mm，更優選0.43-0.48mm；壓縮恢復率為50-80％，優選55-80％，更優選60-80％。
8、在一個具體的實施方案中，所述纖絲層塊si或sii選自無紡布材料浸漬聚氨酯而獲得的毛氈、通過物理及化學發泡而得到的軟質聚氨酯發泡體、聚氯乙烯發泡體中的任一種；優選為無紡布材料浸漬聚氨酯而獲得的毛氈；更優選地，無紡布材料浸漬的聚氨酯主要由異氰酸酯單體、聚合物多元醇、小分子擴鏈劑組分構成。
9、在一個具體的實施方案中，所述橫向和縱向溝槽的寬度為0.5-2.5cm，優選1-2cm；所述溝槽深度為1.2-2mm，優選為1.28-1.56mm，更優選為1.34-1.48；所述正方形突起區域的邊長為5-10cm，優選6-9cm，更優選7-8cm。
10、在一個具體的實施方案中，所述拋光頂層是由聚氨酯、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚酰胺、聚氯乙烯或聚苯乙烯中的任一種制成的具有空腔結構的聚氨酯彈性體；優選地，所述具有空腔結構的聚氨酯彈性體由至少以下三種組分混合固化而成：未反應的異氰酸酯(nco)質量濃度不少于5.4％的預聚體、空心微球、固化劑；更優選地，所述預聚體是由異氰酸酯與聚合物多元醇反應形成；所述固化劑為多元醇和/或多元胺。
11、在一個具體的實施方案中，所述上粘結層為熱敏膠粘結層；優選為含基材并在基材兩側涂布熱敏膠粘劑的雙面膠帶；優選地，所述基材的厚度為20-120μm，基材兩側膠粘劑涂布厚度為10-150μm，熱敏膠粘結層的整體厚度為40-420μm。
12、在一個具體的實施方案中，所述下粘結層為壓敏膠粘結層；優選為含基材并在基材兩側涂布壓敏膠粘劑的雙面膠帶；優選地，所述基材本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種延長使用壽命的CMP拋光墊，包括依次貼合的拋光頂層、上粘結層、緩沖中層、下粘結層和支撐性底層，其特征在于，所述緩沖中層的上表面包括溝槽，以及被所述溝槽均勻分割出的若干個突起區域，任一所述的突起區域由至少兩種纖絲層塊對稱組合拼接粘貼而成，且粘貼時相鄰的纖絲層塊之間有間隙。
2.根據權利要求1所述的延長使用壽命的CMP拋光墊，其特征在于，所述緩沖中層的上表面包括橫向和縱向溝槽，以及被所述橫向和縱向溝槽均勻分割出的若干個正方形突起區域，任一所述的正方形突起區域包含四個相同大小的區域拼接纖絲層塊，任一區域拼接纖絲層塊由至少兩種纖絲層塊對稱組合拼接粘貼而成；優選由至少兩種等腰直角三角形纖絲層塊SI和SII斜邊相對組合拼接粘貼而成，并且粘貼時相鄰的纖絲層塊之間存在間隙；優選地，所述等腰直角三角形的腰長為2-4cm，優選2.5-3.5cm，更優選3-3.5cm。
3.根據權利要求1或2所述的延長使用壽命的CMP拋光墊，其特征在于，所述纖絲層塊SI的平均厚度為0.8-1.4mm，優選0.86-1.02mm，更優選0.91-1mm；壓縮恢復率為30-80％，優選45
4.根據權利要求3所述的延長使用壽命的CMP拋光墊，其特征在于，所述纖絲層塊SI或SII選自無紡布材料浸漬聚氨酯而獲得的毛氈、通過物理及化學發泡而得到的軟質聚氨酯發泡體、聚氯乙烯發泡體中的任一種；優選為無紡布材料浸漬聚氨酯而獲得的毛氈；更優選地，無紡布材料浸漬的聚氨酯主要由異氰酸酯單體、聚合物多元醇、小分子擴鏈劑組分構成。
5.根據權利要求2所述的延長使用壽命的CMP拋光墊，其特征在于，所述橫向和縱向溝槽的寬度為0.5-2.5cm，優選1-2cm；所述溝槽深度為1.2-2mm，優選為1.28-1.56mm，更優選為1.34-1.48；所述正方形突起區域的邊長為5-10cm，優選6-9cm，更優選7-8cm。
6.根據權利要求1～5任一項所述的延長使用壽命的CMP拋光墊，其特征在于，所述拋光頂層是由聚氨酯、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚酰胺、聚氯乙烯或聚苯乙烯中的任一種制成的具有空腔結構的聚氨酯彈性體；優選地，所述具有空腔結構的聚氨酯彈性體由至少以下三種組分混合固化而成：未反應的異氰酸酯(NCO)質量濃度不少于5.4％的預聚體、空心微球、固化劑；更優選地，所述預聚體是由異氰酸酯與聚合物多元醇反應形成；所述固化劑為多元醇和/或多元胺。
7.根據權利要求1～6任一項所述的延長使用壽命的CMP拋光墊，其特征在于，所述上粘結層為熱敏膠粘結層；優選為含基材并在基材兩側涂布熱敏膠粘劑的雙面膠帶；優選地，所述基材的厚度為20-120μm，基材兩側膠粘劑涂布厚度為10-150μm，熱敏膠粘結層的整體厚度為40-420μm。
8.根據權利要求1～7任一項所述的延長使用壽命的CMP拋光墊，其特征在于，所述下粘結層為壓敏膠粘結層；優選為含基材并在基材兩側涂布壓敏膠粘劑的雙面膠帶；優選地，所述基材的厚度為20-120μm，基材上側膠粘劑涂布厚度為10-150μm，基材下側膠粘劑涂布厚度為5-50μm，壓敏膠粘結層的整體厚度為35-320μm。
9.根據權利要求1～8任一項所述的延長使用壽命的CMP拋光墊，其特征在于，所述的支撐性底層為高拉伸強度、表面光滑的保護結構體，優選為表面涂布離型劑的聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜中的任一種，更優選為表面涂布離型劑的聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜。
10.權利要求1～10任一項所述的延長使用壽命的CMP拋光墊的制備方法，其特征在于，包括將所述的拋光頂層、所述的上粘結層、所述的緩沖中層、所述的下粘結層和所述的支撐性底層依次粘結貼合的步驟。
11.權利要求1～10任一項所述的延長使用壽命的CMP拋光墊或權利要求11所述制備方法制得的延長使用壽命的CMP拋光墊在化學機械拋光中的應用，優選在銅晶圓化學機械拋光中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種延長使用壽命的cmp拋光墊，包括依次貼合的拋光頂層、上粘結層、緩沖中層、下粘結層和支撐性底層，其特征在于，所述緩沖中層的上表面包括溝槽，以及被所述溝槽均勻分割出的若干個突起區域，任一所述的突起區域由至少兩種纖絲層塊對稱組合拼接粘貼而成，且粘貼時相鄰的纖絲層塊之間有間隙。
2.根據權利要求1所述的延長使用壽命的cmp拋光墊，其特征在于，所述緩沖中層的上表面包括橫向和縱向溝槽，以及被所述橫向和縱向溝槽均勻分割出的若干個正方形突起區域，任一所述的正方形突起區域包含四個相同大小的區域拼接纖絲層塊，任一區域拼接纖絲層塊由至少兩種纖絲層塊對稱組合拼接粘貼而成；優選由至少兩種等腰直角三角形纖絲層塊si和sii斜邊相對組合拼接粘貼而成，并且粘貼時相鄰的纖絲層塊之間存在間隙；優選地，所述等腰直角三角形的腰長為2-4cm，優選2.5-3.5cm，更優選3-3.5cm。
3.根據權利要求1或2所述的延長使用壽命的cmp拋光墊，其特征在于，所述纖絲層塊si的平均厚度為0.8-1.4mm，優選0.86-1.02mm，更優選0.91-1mm；壓縮恢復率為30-80％，優選45-80％，更優選50-80％；所述纖絲層塊sii的平均厚度為0.4-0.6mm，優選0.42-0.54mm，更優選0.43-0.48mm；壓縮恢復率為50-80％，優選55-80％，更優選60-80％。
4.根據權利要求3所述的延長使用壽命的cmp拋光墊，其特征在于，所述纖絲層塊si或sii選自無紡布材料浸漬聚氨酯而獲得的毛氈、通過物理及化學發泡而得到的軟質聚氨酯發泡體、聚氯乙烯發泡體中的任一種；優選為無紡布材料浸漬聚氨酯而獲得的毛氈；更優選地，無紡布材料浸漬的聚氨酯主要由異氰酸酯單體、聚合物多元醇、小分子擴鏈劑組分構成。
5.根據權利要求2所述的延長使用壽命的cmp拋光墊，其特征在于，所述橫向和縱向溝槽的寬度為0.5-2.5cm，優選1-2cm；所述溝槽深度為1.2-2mm，優選為1.28-1.56mm，更優選為1.34-1.48；所述正方形突起區域的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：田騏源，王凱，謝毓，張焱坤，郭銘澤，
申請(專利權)人：萬華化學集團電子材料有限公司，
類型：發明
國別省市：
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