CMP抛光垫有哪些重要指标？

CMP（Chemical Mechanical Polishing）即“化学机械抛光”，是为了克服化学抛光和机械抛光的缺点，而在其基础上发展起来的，是磨粒机械磨削和抛光液化学腐蚀作用组合的抛光技术。半导体器件通常要求达到纳米级的平整度，目前最好的工艺是用化学（液体）和机械（垫子）结合起来的方式。化学机械抛光最大的优点就是能使加工表面实现纳米级全局平坦化，满足集成电路特征尺寸在0.35μm以下的超精密无损伤表面加工。

我们在生产，购买，使用抛光垫时，通常需要关注的指标有7种，分别是：密度，硬度，厚度，沟槽图案，沟槽宽度，沟槽深度，外径。

 

抛光垫的密度

抛光垫的密度是质量与体积的比值。换句话说，相同体积的cmp抛光垫，密度越大，则抛光垫越重。抛光垫的密度直接由其材质，制造工艺，孔隙率，添加剂等决定。密度较高的抛光垫通常具有较低的黏弹性，也就是说在施加压力时，抛光垫更加不容易变形。

抛光垫的硬度

硬度一般用邵氏硬度来表示，而邵氏硬度又分为A、D、C等类型，每种类型用于测量不同硬度范围的材料。通常，抛光垫的硬度用邵氏A型硬度（Shore A）来表征。不同的材料具有不同的硬度，比如聚氨酯和无纺布等材料具有不同的硬度等级。硬度较高的抛光垫通常具有更高的研磨效率和较低的磨损速率，而对于需要高度平坦的应用场景，使用硬度稍软的抛光垫则更合适。

抛光垫的厚度

抛光垫的厚度指的是垫子从顶部到底部的垂直距离。适当的厚度可以确保在整个晶圆表面施加均匀的压力，从而获得均匀的研磨效果。而较厚的抛光垫在使用中更换的频率会更小，具有更久的使用寿命。不同的CMP设备对抛光垫的厚度有特定的要求。因此，抛光垫的厚度需要与所使用的设备相适应。  

抛光垫的沟槽图案

抛光垫表面并不是一个光滑的平面，而是有很多沟槽，这些沟槽不仅在整个抛光垫表面均匀分布研磨液，还能够将CMP过程中产生的废物及时排除。 抛光垫的沟槽图案多种多样。有直线型，网格型，螺旋形等图形样式。为什么要有如此多的沟槽图案类型呢？因为不同的被研磨材料，去除率，表面平整度，均匀性等都需要不同类型的沟槽图案。

抛光垫沟槽的宽度

抛光垫上的沟槽宽度直接影响到研磨效率、均匀性以及废物的排除。更宽的沟槽有更大的空间来分布研磨液，从而有助于在抛光垫的表面和被研磨的晶圆之间建立一个均匀的研磨缓冲层，影响了压力在抛光垫表面的分布。沟槽宽度的选择根据特定的CMP应用场景、所处理的材料类型、所需的抛光质量等因素来确定。  

抛光垫沟槽的深度

抛光垫的沟槽深度与宽度具有差不多的作用。较深的沟槽可以存储更多的研磨液，而且随着使用时间的增加，抛光垫表面会逐渐磨损，深沟槽能实现更长的使用寿命。

抛光垫的外径

抛光垫的外径必须与CMP设备上的抛光盘尺寸相匹配，否则抛光垫安装不上，就像鞋不合脚。随着晶圆尺寸的变化，抛光垫的外径也需要相应调整，以适应不同大小的晶圆。 这些参数共同决定了CMP抛光垫的性能，在使用前与使用时需要综合考量。

审核编辑：刘清