拋光液均勻流動(dòng)的拋光墊的制作方法
【專利摘要】一種拋光液均勻流動(dòng)的拋光墊，它包括內(nèi)環(huán)面（1）和外環(huán)面（2），外環(huán)面（2）的半徑不超過(guò)內(nèi)環(huán)面（1）半徑的四倍，其特征是在內(nèi)環(huán)面（1）和外環(huán)面（2）之間的加工表面上設(shè)有凹槽區(qū)（3），凹槽區(qū)（3）上設(shè)有若干數(shù)量相等、旋向相反的凹槽（4）；所述凹槽（4）的形狀滿足一定的數(shù)學(xué)關(guān)系。本發(fā)明的拋光液能實(shí)現(xiàn)均勻流動(dòng)，明顯提高加工質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】
拋光液均勻流動(dòng)的拋光墊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種精加工技術(shù)，尤其是一種化學(xué)機(jī)械拋光用拋光墊，具體地說(shuō)是一 種拋光液均勻流動(dòng)的拋光墊。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)用于集成電路制造以及光學(xué)零件的加工過(guò)程，對(duì)工 件表面的平坦化起著重要作用。通過(guò)CMP，被加工對(duì)象能夠獲得表面質(zhì)量?jī)?yōu)。
[0003] 在CMP過(guò)程中，拋光液與拋光墊共同與被加工對(duì)象發(fā)生相互作用。其中，拋光液起 到輸運(yùn)化學(xué)物質(zhì)、軟化加工表面，帶走加工廢肩的作用;而拋光墊則對(duì)被加工對(duì)象的表面軟 化層進(jìn)行機(jī)械刻劃。通過(guò)化學(xué)作用與機(jī)械作用的交互，達(dá)到使被加工對(duì)象表面平坦化的目 標(biāo)。
[0004] 拋光墊表面開(kāi)槽能夠幫助存貯拋光液，引導(dǎo)拋光液依照既定的方向流動(dòng)，從而使 被加工對(duì)象表面的化學(xué)物質(zhì)能夠得到不斷的更新，保持化學(xué)作用的持續(xù)有效得進(jìn)行。
[0005] 當(dāng)前已經(jīng)存在的多種拋光墊中，閉合環(huán)形凹槽，發(fā)散形凹槽，螺旋形凹槽等諸多結(jié) 構(gòu)得到廣泛使用。另有一些新穎的設(shè)計(jì)出現(xiàn)，如CN101234481A中所述的用于將漿料保留在 拋光墊上的設(shè)計(jì)，具體約束了凹槽方向而謀求將拋光液留存于拋光墊表面的效果； CN101234482A中所述降低漿液消耗的拋光墊，將凹槽設(shè)計(jì)與支架環(huán)設(shè)計(jì)相結(jié)合，使兩者表 面部分凹槽具有重合特性，以獲得降低對(duì)漿料消耗的效果;CN1541807A中介紹了一種優(yōu)化 的凹槽的拋光墊，通過(guò)統(tǒng)一每個(gè)半徑上的周向開(kāi)槽率以獲得更均勻的CMP性能。這些拋光墊 的設(shè)計(jì)目標(biāo)多著重于幫助降低拋光液消耗或提高拋光液流動(dòng)性，通過(guò)對(duì)溝槽形狀的變換達(dá) 到對(duì)拋光液流動(dòng)性的改進(jìn)。例如，發(fā)散形凹槽設(shè)計(jì)有利于拋光液快速排出，封閉環(huán)形凹槽能 夠有效貯存拋光液，減少消耗等。
[0006] 在拋光加工中，拋光墊繞中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，拋光液相對(duì)于拋光墊具有離心的運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)，且這種離心運(yùn)動(dòng)并非以恒定速度進(jìn)行，而是呈現(xiàn)線性加速趨勢(shì)。這種現(xiàn)象使得拋光液 在拋光墊內(nèi)側(cè)流動(dòng)速度緩慢，容易滯留，而越接近拋光墊外側(cè)，拋光液離心運(yùn)動(dòng)速度越高， 拋光液迅速排出，甚至無(wú)法浸沒(méi)凹槽頂部而導(dǎo)致其得不到與被加工對(duì)象表面充分的化學(xué)作 用。
[0007] 于是，就需要拋光墊能夠使拋光液在凹槽中能夠以均勻一致的速度沿徑向更新， 從而保證CMP過(guò)程中，拋光墊內(nèi)外兩側(cè)獲得同等效應(yīng)的化學(xué)作用速率，提高加工表面平坦化 的一致性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的拋光墊在使用過(guò)程中拋光液存在離中心距離不同而 流速不同，易導(dǎo)致加工反應(yīng)不充分而影響加工質(zhì)量的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種拋光液均勻流動(dòng)的拋 光墊。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0010] -種拋光液均勻流動(dòng)的拋光墊，它包括內(nèi)環(huán)面1和外環(huán)面2,外環(huán)面2的半徑不超過(guò) 內(nèi)環(huán)面1半徑的四倍，其特征是在內(nèi)環(huán)面1和外環(huán)面2之間的加工表面上設(shè)有凹槽區(qū)3,凹槽 區(qū)3上設(shè)有若干數(shù)量相等、旋向相反的凹槽4;所述凹槽4的形狀滿足以下關(guān)系：
[0011]
[0012]
[0013]式中r()為凹槽4終點(diǎn)徑向位置，r為凹槽上某一點(diǎn)到拋光墊中心的距離，0康示逆時(shí) 針展成凹槽的極角，Θ 2表示順時(shí)針展成方向凹槽的極。
[0014] 所述的凹槽4的起點(diǎn)位于外環(huán)面2上，終點(diǎn)向內(nèi)環(huán)面延伸，且終點(diǎn)位置離外環(huán)面2的 距離不小于外環(huán)面2與內(nèi)環(huán)面1半徑差的60%。
[0015] 本發(fā)明的有益效果：
[0016] -、本發(fā)明通過(guò)兩種旋向相反的凹槽交錯(cuò)將拋光墊表面分割為多個(gè)類似于四邊形 的小塊，凹槽圍繞拋光墊一周以均勻的間隔展開(kāi)，保證了拋光面被分割成大小一致的區(qū)塊， 有利于在拋光過(guò)程中被加工對(duì)象表面壓力分布的一致性，進(jìn)而有益于被加工對(duì)象表面材料 去除速率均勻性。
[0017] 二、拋光墊外環(huán)半徑小于內(nèi)環(huán)半徑的4倍，保證最外側(cè)凹槽方向與拋光墊邊緣仍有 明顯夾角，不至于近乎呈現(xiàn)環(huán)形，從而有利于拋光液快速排出，防止在溝槽中滯留。
[0018] 三、依照給出的凹槽形狀，于接近內(nèi)側(cè)位置的凹槽方向與徑向夾角小，跨越一定半 徑所需要經(jīng)過(guò)的路程短，使位于內(nèi)側(cè)的低速流動(dòng)拋光液能夠以更快速更新;而于接近外側(cè) 位置的凹槽與徑向夾角較大，跨越一定的半徑所需要經(jīng)過(guò)路程更長(zhǎng)，從而減慢外側(cè)高速流 動(dòng)拋光液的更新速度。在所給定的形狀函數(shù)下，凹槽由內(nèi)而外跨越單位半徑所經(jīng)過(guò)的路程 嚴(yán)格依照線性增加，與拋光液速度分布一致，從而獲得由內(nèi)而外一致的徑向更新速度，進(jìn)而 有益于拋光墊各位置上化學(xué)作用強(qiáng)度的均勻性。
[0019] 四、采用交錯(cuò)而非單向展開(kāi)的凹槽分布，使拋光墊表面產(chǎn)生的加工碎肩沿各個(gè)方 向都能在十分有限的距離內(nèi)進(jìn)入凹槽，減小碎肩在拋光墊表面存留時(shí)間，有利于避免碎肩 劃傷工件。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的拋光墊的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2是本發(fā)明的拋光墊與傳統(tǒng)拋光墊使用效率比較示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0023] 如圖1-2所示。
[0024] -種拋光液均勻流動(dòng)的拋光墊，它包括內(nèi)環(huán)面1和外環(huán)面2,外環(huán)面2的半徑不超過(guò) 內(nèi)環(huán)面1半徑的四倍，實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)外環(huán)面2的半徑大于內(nèi)環(huán)面1半徑的四倍時(shí)，流速均勻性 下降，拋光質(zhì)量也呈下降趨勢(shì)，因此，實(shí)施制造時(shí)應(yīng)控制外環(huán)面與內(nèi)環(huán)面半徑值。在內(nèi)環(huán)面1 和外環(huán)面2之間的加工表面上設(shè)有凹槽區(qū)3,凹槽區(qū)3上設(shè)有若干數(shù)量相等、旋向相反的凹槽 4;所述凹槽4的形狀滿足以下關(guān)系：
[0025]
[0026]
[0027]式中ro為凹槽4終點(diǎn)徑向位置，r為凹槽上某一點(diǎn)到拋光墊中心的距離，01表示逆時(shí) 針展成凹槽的極角，θ2表示順時(shí)針展成方向凹槽的極角。所述的凹槽4的起點(diǎn)位于外環(huán)面2 上，終點(diǎn)向內(nèi)環(huán)面延伸，最好是落在內(nèi)環(huán)面1上，但具體實(shí)施時(shí)，終點(diǎn)也可不在內(nèi)環(huán)面1上，但 終點(diǎn)位置離外環(huán)面2的距離應(yīng)該不小于外環(huán)面2與內(nèi)環(huán)面1半徑差的60%，如圖1所示，圖中， 凹槽3的終點(diǎn)落在內(nèi)環(huán)面上，凹槽3以固定的角度和間隔圍繞拋光面中心均勻分布，凹槽3由 相反方向的兩種凹槽交錯(cuò)而成，一種以逆時(shí)針?lè)较蛘钩?，另一種以順時(shí)針?lè)较蛘钩伞?br>[0028]本發(fā)明的拋光墊與傳統(tǒng)拋光墊的加工效果對(duì)比如圖2所示，圖2中a顯示了傳統(tǒng)拋 光墊中加工碎肩無(wú)法及時(shí)排除而導(dǎo)致的嚴(yán)重劃傷；圖2中b顯示了在本發(fā)明加工中，提高了 排肩效果，劃傷數(shù)量明顯減少；圖2中c顯示了在傳統(tǒng)拋光墊邊緣應(yīng)力不均導(dǎo)致的嚴(yán)重塌邊 (在1mm范圍內(nèi)塌邊28μηι);圖2中d顯示了在本發(fā)明加工下，塌邊相對(duì)有明顯減小(在1mm范圍 內(nèi)僅為3μπι)。
[0029]本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種拋光液均勻流動(dòng)的拋光墊，它包括內(nèi)環(huán)面（1)和外環(huán)面(2)，外環(huán)面(2)的半徑不 超過(guò)內(nèi)環(huán)面（1)半徑的四倍，其特征是在內(nèi)環(huán)面（1)和外環(huán)面(2)之間的加工表面上設(shè)有凹 槽區(qū)（3)，凹槽區(qū)（3)上設(shè)有若干數(shù)量相等、旋向相反的凹槽(4);所述凹槽(4)的形狀滿足以 下關(guān)系：式中rQ為凹槽(4)終點(diǎn)徑向位置，r為凹槽上某一點(diǎn)到拋光墊中心的距離，Θ:表示逆時(shí)針 展成凹槽的極角，Θ 2表示順時(shí)針展成方向凹槽的極。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征是所述的凹槽(4)的起點(diǎn)位于外環(huán)面(2)上，終 點(diǎn)向內(nèi)環(huán)面延伸，且終點(diǎn)位置離外環(huán)面⑵的距離不小于外環(huán)面(2)與內(nèi)環(huán)面⑴半徑差的 60% 〇
【文檔編號(hào)】B24B37/26GK105856063SQ201610257309
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】李軍, 花成旭, 唐詠凱, 朱永偉, 左敦穩(wěn), 王維, 曹遠(yuǎn)遠(yuǎn)
【申請(qǐng)人】南京航空航天大學(xué)