CMP 技術(shù)是目前國(guó)際公認(rèn)唯一可以提供全局平坦化的技術(shù)，它是半導(dǎo)體技術(shù)中的重要應(yīng)用突破，而CMP拋光墊（Chemical Mechanical Polishing Pad，CMP Pad）正是這一工藝中的重要耗材。(https://www.ab-sm.com)
1、CMP拋光墊的作用
CMP技術(shù)是使被拋光材料在化學(xué)和機(jī)械的共同作用下，材料表面達(dá)到所要求的平整度的一個(gè)工藝過程。拋光液中的化學(xué)成分與材料表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，形成易拋光的軟化層，拋光墊和拋光液中的研磨顆粒對(duì)材料表面進(jìn)行物理機(jī)械拋光將軟化層除去。
①使拋光液有效均勻分布至整個(gè)加工區(qū)域，且可提供新補(bǔ)充的拋光液進(jìn)行一個(gè)拋光液循環(huán)；
②從工件拋光表面除去拋光過程產(chǎn)生的殘留物（如拋光碎屑、拋光碎片等）；
③傳遞材料去除所需的機(jī)械載荷；
④維持拋光過程所需的機(jī)械和化學(xué)環(huán)境。除拋光墊的力學(xué)性能以外，其表面組織特征，如微孔形狀、孔隙率、溝槽形狀等，可通過影響拋光液流動(dòng)和分布，來(lái)決定拋光效率和平坦性指標(biāo)。
拋光墊必須對(duì)拋光液具有良好的保持性，在加工時(shí)可以涵養(yǎng)足夠的拋光液，使CMP中的機(jī)械和化學(xué)反應(yīng)充分作用。為了保持拋光過程的穩(wěn)定性、均勻性和可重復(fù)性，拋光墊材料的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)以及表面形貌等特性，都需要保持穩(wěn)定。
2、CMP 拋光墊的種類
拋光墊種類可按材質(zhì)結(jié)構(gòu)主要有：聚合物拋光墊、無(wú)紡布拋光墊、帶絨毛結(jié)構(gòu)的無(wú)紡布拋光墊、復(fù)合型拋光墊。
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聚合物拋光墊的主要成分是發(fā)泡體固化聚氨酯，聚氨酯拋光墊具有抗撕裂強(qiáng)度高、耐磨性強(qiáng)、耐酸堿腐蝕性優(yōu)異的特點(diǎn)，是最常用的拋光墊材料之一。
在拋光過程中，聚氨酯拋光墊表面微孔可以軟化和使拋光墊表面粗糙化，并且能夠?qū)⒛チ项w粒保持在拋光液中，可以實(shí)現(xiàn)高效的平坦化加工。聚氨酯拋光墊表面的溝槽有利于拋光殘?jiān)呐懦?。但聚氨酯拋光墊硬度過高，拋光過程中變形小，加工過程中容易劃傷芯片表面。粗拋選用發(fā)泡固化聚氨酯拋光墊。
無(wú)紡布又稱不織布，由定向的或隨機(jī)的纖維構(gòu)成，微觀組織對(duì)拋光墊性能產(chǎn)生重要影響。無(wú)紡布拋光墊的原材料聚合物棉絮類纖維滲水性能好，容納拋光液的能力強(qiáng)，但是其硬度較低、對(duì)材料去除率低，因此會(huì)降低拋光片平坦化效率。常用在細(xì)拋工藝中。
圖 無(wú)紡布拋光墊微觀結(jié)構(gòu)
③帶絨毛結(jié)構(gòu)的無(wú)紡布拋光墊
帶絨毛結(jié)構(gòu)的無(wú)紡布拋光墊是以無(wú)紡布為基體，中間一層為聚合物，表層結(jié)構(gòu)為多孔的絨毛結(jié)構(gòu)，絨毛的長(zhǎng)短和均勻性影響拋光效果。當(dāng)拋光墊受壓時(shí)，拋光液進(jìn)入空洞中，壓力釋放時(shí)恢復(fù)原來(lái)的形狀，將舊的拋光液和反應(yīng)物排出，并補(bǔ)充新的拋光液。
圖 ?帶絨毛的無(wú)紡布拋光墊微觀結(jié)構(gòu)圖
帶絨毛結(jié)構(gòu)的無(wú)紡布拋光墊硬度小、壓縮比大、彈性好，在精拋工序中常被采用。
復(fù)合型拋光墊采用“上硬下軟”的上下兩層復(fù)合結(jié)構(gòu)，兼顧平坦度和非均勻性要求。復(fù)合型拋光墊含有雙重微孔結(jié)構(gòu)，將目前拋光墊的回彈率大幅降低，減少了拋光墊的凹陷和提高了均勻性，解決了因拋光墊使用過程中易釉化的問題。
圖 ?復(fù)合型拋光墊微觀結(jié)構(gòu)
基體中加入了能溶于拋光液的高分子或無(wú)機(jī)填充物，如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等，這些填充物在拋光過程中溶于拋光液，形成二級(jí)微孔，延長(zhǎng)拋光墊的使用壽命并降低缺陷率，減少拋光液的使用量。
隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，使得 CMP 技術(shù)應(yīng)用顯著增加，對(duì) CMP 拋光墊的需求量也顯著增長(zhǎng)。然而CMP拋光墊的制備技術(shù)門檻高，涉及力學(xué)、界面化學(xué)、摩擦學(xué)、高分子材料學(xué)、固體物理和機(jī)械工程學(xué)等諸多學(xué)科領(lǐng)域。目前，全球拋光墊生產(chǎn)幾乎被美日韓企業(yè)所壟斷，國(guó)產(chǎn)替代加速推進(jìn)。
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