CN214351683U - 一种抛光垫 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种抛光垫，包括研磨层，所述研磨层包括至少两个同心圆沟槽，定义最内侧的同心圆沟槽为第一同心圆，最外侧的同心圆沟槽为第二同心圆；第一同心圆和第二同心圆界定多个研磨区域，由圆心到研磨层边缘三个研磨区的宽度依次为W1,W2,W3，W1/R的范围为0.01‑0.10，W2/R的范围为0.77‑0.96，W3/R的范围为0.03‑0.13，本实用新型通过对抛光垫的不同研磨区及其沟槽的相关参数进行综合设计，使得本实用新型的抛光垫具有优异的综合性能。

Description

一种抛光垫

技术领域

本实用新型涉及一种抛光垫，具体涉及一种具有精心设计的研磨层和缓冲层物性参数及表面沟槽结构的抛光垫，用于对被研磨材料的化学机械抛光。

背景技术

在集成电路、其他电子器件和光学材料的制造加工过程中，会涉及到很多材料的抛光、减薄或者平坦化处理，其中应用最多的就是化学机械抛光。化学机械抛光的作用原理是在固定的抛光机台上，将研磨液作用与抛光垫上，抛光垫与被研磨材料表面接触，会发生化学反应，同时，抛光垫和被研磨材料在机台上做旋转运动，产生剪切的机械作用，化学作用和机械作用一起对被研磨材料进行抛光处理，以形成期望的图案结构。

因此抛光液的流动及分布、沟槽产生的机械作用力的分布等对化学机械抛光垫的性能具有决定的作用，另一方面，不同的图案和材质的配合，对以上这些因素的作用会有不同要求，而现有技术针对其沟槽图案与抛光垫材质的结合也未进行相关研究。针对抛光垫材质及沟槽结构，人们进行了很多尝试，但在研磨速率、不均一性、缺陷率、凹陷及侵蚀等方面，还未能得到综合性能较优的抛光垫。

公开号为CN102498549A的中国专利公开了一种具有同心圆沟槽结构的抛光垫，该抛光垫针对同心圆沟槽的宽度W_G及搭接表面W_L的比例关系进行了研究，但是该抛光垫的沟槽占比过大，容易导致抛光速率的降低。

公开号为CN105793962B的中国专利公开了一种具有偏置的同心凹槽图案的抛光垫，该抛光垫包含凹槽区域及排除区域的抛光垫，排除区域不含有凹槽，但是排除区域的目的是减少抛光垫边缘的缺陷，进而改善被抛光基板的刮痕，没有公开外周表面的具体参数与抛光性能的关系，也没有公开如何解决抛光不均一性的问题。

实用新型内容

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种抛光垫，包括研磨层，所述研磨层与被研磨材料直接接触，所述研磨层包括至少两个同心圆沟槽，定义最内侧的同心圆沟槽为第一同心圆，最外侧的同心圆沟槽为第二同心圆；第一同心圆和第二同心圆界定多个研磨区域，定义在半径方向上，第一同心圆最内侧与研磨层中心的距离为W1，第二同心圆最外侧与研磨层边缘的距离为W3，研磨层的半径为R，其中：

第一研磨区，其具有第一同心圆内部区域，其宽度为W1；

第二研磨区，其具有所述第一同心圆与所述第二同心圆之间的区域，其宽度W2＝R-W1-W3；

第三研磨区；其具有所述第二同心圆与所述研磨层边缘之间的区域，其宽度为W3；

所述W1/R的范围为0.01-0.10，W2/R的范围为0.77-0.96，W3/R的范围为0.03-0.13；

所述第二研磨区同心圆沟槽的宽度为Wa，沟槽间距为P，Wa/P的范围为0.05-0.39；

所述第三研磨区还包括第三沟槽，所述第三沟槽的外侧端与研磨层边缘连接，第三沟槽的内侧端设置在第二区域内部，所述第三沟槽的个数为2*K，1≤K≤48，K为整数。

根据本实用新型的一种实施方式，所述第三沟槽的结构为直线、曲线、直线组合、曲线组合或直线与曲线的组合。

根据本实用新型的一种实施方式，所述抛光垫半径R为300-500mm，Sa＝π*Wa*(2W1+W2)*(W2/P-Wa/P+1)，所述Sa的范围为42000-300000mm²。

根据本实用新型的一种实施方式，所述第三沟槽的长度为Lb，W3≤Lb≤2.7W3，所述第三沟槽的宽度为Wb，Wb的范围为0.5-6mm。

根据本实用新型的一种实施方式，所述第三沟槽的内侧端与第二区域的由外到内第n条同心圆沟槽相连，n为1-12的整数。

根据本实用新型的一种实施方式，所述第三沟槽为直线，所述第三沟槽的长度为Lb，Lb＝W3+(n-1)*P，n为3-10的整数；所述第三沟槽的宽度为Wb，Wb的范围为2.5-4.5mm。

根据本实用新型的一种实施方式，所述第三沟槽的总面积Sb与所述第二区域同心圆沟槽的总面积Sa满足：0.01≤Sb/Sa≤0.4。

根据本实用新型的一种实施方式，W2/P的范围为70-380，W3/R的范围为0.06-0.10。

根据本实用新型的一种实施方式，所述第三沟槽的总面积Sb与所述第二区域同心圆沟槽的总面积Sa满足：0.01≤Sb/Sa≤0.2。

根据本实用新型的一种实施方式，所述第三沟槽具有深度Db，所述同心圆沟槽具有深度Da，Db/Da的范围为0.5-1.5。

根据本实用新型的一种实施方式，所述第三沟槽具有深度Db，所述同心圆沟槽具有深度Da，定义Vb/Va＝(Sb*Db)/(Sa*Da)，其中Vb/Va的范围为0.005-0.6。

根据本实用新型的一种实施方式，沟槽宽度Wa的范围为0.1-0.6mm，优选为0.2-0.55mm。

根据本实用新型的一种实施方式，所述第三沟槽为直线，所述第三沟槽的长度为Lb，W3≤Lb≤2.05W3。

根据本实用新型的一种实施方式，W2/P的范围为100-380。

根据本实用新型的一种实施方式，所述第三沟槽的深度Db与第二区域同心圆沟槽的深度Da的比值，即Db/Da的范围为0.8-1.2。

根据本实用新型的一种实施方式，定义Vb/Va＝(Sb*Db)/(Sa*Da)，其中Vb/Va的范围为0.008-0.24。

根据本实用新型公开的一种实施方式，抛光垫的抛光层还任选地包括终点检测窗口，优选检测窗口是结合至抛光层中的整体性窗口。

以上具体实施方式，只是在本实用新型的技术构思上进行的具体说明，不能理解为将本实用新型限制为这些实施方式。

本实用新型的有益效果在于：

通过对研磨层、缓冲层的物性参数的设计，并结合对研磨层的不同研磨区及其沟槽的尺寸的设计，得到一种综合性能优异的抛光垫，特别适合研磨氧化物，被抛光材料缺陷度低，兼顾良好的研磨速率及研磨均一性，且保持较低的损耗速率(cut rate)。

附图说明

本实用新型的上面所述和其它目的、特征和优点将随着如下参照附图进行的优选实施方案的详细描述而变得更加容易明白，但不代表本实用新型的比例和尺寸就限定到示意图里。

图1示出了根据本实用新型一个优选实施方案的抛光垫平面图。

图2示出了图1的优选实施方案在A-A剖线上的抛光垫截面图。

图3示出了图2的优选实施方案在B虚框内的局部放大图。

图4示出了根据本实用新型另一个优选实施方案的抛光垫平面图。

图5示出了根据本实用新型另一个优选实施方案的抛光垫平面图。

图6示出了根据本实用新型另一个优选实施方案的抛光垫平面图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本实用新型的技术方案。

实施方式一

图1是示例性显示根据本实用新型一个优选实施方案的抛光垫平面图。参照图1，本实用新型的抛光垫适用于抛光或平坦化半导体、光学和磁性衬底中的至少一种。抛光垫的包括研磨层100。研磨层100包括至少两个同心圆沟槽，本实用新型的同心圆沟槽是指，共圆心但是半径不等的圆环状沟槽。定义最内侧的同心圆沟槽为第一同心圆11，最外侧的同心圆沟槽为第二同心圆12；第一同心圆11和第二同心圆12界定多个研磨区域，定义在半径方向上，第一同心圆11最内侧与研磨层中心的距离为W1，第二同心圆12最外侧与研磨层边缘10的距离为W3，研磨层的半径为R，则三个研磨区分布如下：

第一研磨区，其具有第一同心圆11内部区域，其宽度为W1；

第二研磨区，其具有所述第一同心圆11与第二同心圆12之间的区域，其宽度W2＝R-W1-W3；

第三研磨区；其具有所述第二同心圆12与研磨层边缘10之间的区域，其宽度为W3；

研磨层的沟槽的排布及尺寸直接影响抛光垫的研磨性能，本实用新型限定了三个研磨区的宽度与抛光垫的半径R之间的比例关系，限定W2/R的范围为0.77-0.96，优选0.78-0.94；限定W1/R的范围为0.01-0.10；限定W3/R的范围为0.03-0.13，优选0.05-0.12，更优选0.06-0.10。

在上述三个区域的限定下，本实用新型对第二研磨区及第三研磨区的沟槽排布进行了研究。实施方式一的第二研磨区还包括多条同心圆沟槽，例如11a，11b，11c；第三研磨区具有第三沟槽13，第三沟槽包括一系列线状沟槽，例如13a，13b。第三沟槽的外侧端与研磨层边缘10连接，第三沟槽沿径向方向延伸，第三沟槽的内侧端设置在第二区域内部；并且第三沟槽的个数为2*K，1≤K≤48，K为整数。该沟槽设计具有良好的研磨速率及较低的缺陷度。优选第三沟槽的数量是4的倍数，更优选第三沟槽的数量为8的倍数。

作为本实用新型的另一个实施方式，第三沟槽还可以与径向方向成一定夹角，角度范围为0-90°，当角度为0°，即为图1所示的沿径向方向延伸。

继续参照图2，图2是图1沿A-A剖线的截面示意图，抛光垫1包括研磨层(Top pad)2T和缓冲层(Sub pad)3S；定义第二区域的同心圆沟槽的宽度为Wa，相邻两个沟槽的间距为P，沟槽的深度Da被定义为在垂直方向上，沟槽到研磨层的研磨表面的距离。同理，第三沟槽的深度为Db；定义第三沟槽的长度为Lb，Lb是指外侧端与内侧端之间的距离。

针对上述尺寸，本实用新型限定Wa/P的范围为0.05-0.39，优选0.05-0.35；例如可取0.07，0.10，0.12，0.13，0.15，0.17，0.20，0.22，0.25，0.26等，更优选的范围为0.1-0.3。

本实用新型进一步限定第二研磨区宽度W2与设置其中的同心圆沟槽间距P之间的比例关系，限定W2/P的范围为70-380，更优选100-380，该比值可近似表征沟槽的条数，第二研磨区的同心圆沟槽的条数可优选为112条，120条，128条，136条，144条，160条，176条，192条，200条，208条，224条等8的倍数。

本实用新型针对第二研磨区的同心圆沟槽进行了设计研究，根据半径从小到大的顺序，将同心圆沟槽计为第1条，第2条，第3条，第m条，则第1条沟槽即为同心圆沟槽11，第m条沟槽即为同心圆沟槽12。相应地，面积为S1，S2，S3，…，Sm。

计算可知，

S1＝π(W1+Wa)²-πW1²＝π(2W1*Wa+Wa²)

S2＝π[2(W1+P)*Wa+Wa²]

S3＝π[2(W1+2P)*Wa+Wa²]

…

Sm＝π[2(W1+(m-1)P)*Wa+Wa²]

沟槽总面积Sa＝π{mWa²+2Wa[m*W1+m(m-1)*P/2]}

W2＝(m-1)*P+Wa，则m＝1+(W2-Wa)/P

将沟槽条数m使用W2,Wa及P表示，换算可得沟槽总面积Sa为：

Sa＝π*Wa*(2W1+W2)*(W2/P-Wa/P+1)，在该优选实施例中，限定该面积范围为42000-300000mm²。

进一步优选地，沟槽宽度Wa为0.1-0.6mm，优选为0.2-0.55mm。沟槽间距P为1-5mm，优选为1-4mm。

由上述的沟槽面积公式可知，沟槽的面积与沟槽的宽度Wa，第一研磨区宽度W1，第二研磨区宽度W2，以及参数W2/P，参数Wa/P相关。沟槽面积是影响沟槽研磨速率的重要因素，因此本实用新型针对上述参数进行了限定，例如，Wa/P的范围为0.05-0.39，优选0.05-0.35；W2/P的范围为70-380。

定义Sa＝π*Wa*(2W1+W2)*(W2/P-Wa/P+1)，在本实用新型的实施方式中，Sa的范围优选为42000-300000mm²。

本实用新型中，第一、二、三个研磨区的参数在W1/R，W2/R，W3/R，Wa/P及W2/P限定的范围内，本实用新型优选第三研磨区的第三沟槽的内侧端设置在第二研磨区内，第三沟槽具有长度Lb，优选地，Lb与W3满足关系：W3≤Lb≤2.7W3，更优选W3≤Lb≤2.05W3。

本实用新型优选第三沟槽与第二区域的同心圆沟槽相连，定义第三沟槽的内侧端与第二区域的由外到内第n条同心圆沟槽相连，则n的范围为1-12的整数。

优选第三沟槽为直线，继续参照附图2，则Lb的长度可使用W3和P计算得出：Lb＝W3+(n-1)*P，n的范围优选为3-10的整数。

本实用新型优选第三沟槽的宽度Wb的范围为0.5-6mm，更优选为2.5-4.5mm。

附图3是图2的局部放大图，实施方式一中，第三沟槽与由外到内的第3条同心圆沟槽相连，在实际的刻槽工艺中第三沟槽定位后进行刻槽，但是下刀过程难免导致第三沟槽与同心圆沟槽相连处存在一定弧度，由图3可知，该实施方式中，Lb的长度仍满足Lb＝W3+(n-1)*P。

本实用新型进一步限定，第三沟槽的总面积Sb与所述第二区域同心圆沟槽的总面积Sa满足0.01≤Sb/Sa≤0.4，例如可为0.01，0.03，0.04，0.05，0.07，0.1，0.12，0.13，0.14，0.15，0.16，0.17，0.18，0.19，0.20，0.30，0.31，0.32，0.33，0.34，0.35，0.36，0.37，0.38，0.39，0.40。该面积的比值可影响抛光液的分布和废渣的排除效率，更优选为0.01-0.20。

在实施方式一中，第三沟槽的总面积Sb＝2*K*Lb*Wb。

第二研磨的深度Da限定为研磨层厚度的0.1-0.8倍。第三沟槽具有深度Db，实验研究发现，第三沟槽的深度Db与同心圆沟槽的深度Da具有一定相关性，本实用新型进一步限定Db/Da的范围为0.5-1.5，本实用新型进一步限定Db/Da的范围为0.8-1.2，抛光性能更佳。

定义Vb/Va＝(Sb*Db)/(Sa*Da)，该比值可近似表征第三沟槽的总体积Vb与所述第二区域同心圆沟槽的总体积Va的比值，该比值范围为0.005-0.6，更优选的范围为0.008-0.24。例如可取0.01，0.02，0.03，0.04，0.05，0.06，0.07，0.08，0.09，0.1，0.11，0.12，0.13，0.14，0.15，0.16，0.17，0.18，0.19，0.20，0.21，0.22，0.23，0.24。该体积的比值在该范围内，能够合理均衡抛光液在沟槽的整体运输能力与废液的整体排渣能力，抛光垫的研磨性能优异。

实施方式二

作为本实用新型的另一种优选实施方案，

参照图4，抛光垫的包括研磨层200，研磨层200与被研磨的材料直接接触。实施方式二的第一研磨区，第二研磨区的尺寸及参数范围与实施方式一类似，不再重复说明。

研磨层200的第三研磨区的第三沟槽还包括两种类型的沟槽，主沟槽23和副沟槽24，主副沟槽也均为一系列线状沟槽，例如主沟槽23a，23b；副沟槽24a，24b等。不同类型的第三沟槽的外侧端均与研磨层边缘连接，不同类型的第三沟槽沿径向方向延伸，第三沟槽的内侧端设置在第二区域内部；所述第三沟槽的总个数为2*K，1≤K≤48，K为整数。优选不同类型的第三沟槽的总数量是4的倍数，更优选第三沟槽的总数量为8的倍数。

定义第三沟槽的长度为Lb，不同类型的第三沟槽长度可依次标记为Lb1，Lb2，Lb3…LbN；第三沟槽的一端与研磨层边缘相连，另一端设置在第二研磨区内部。其长度LbN的范围优选为：W3≤LbN≤2.7W3，更优选为W3≤LbN≤2.05W3。也就是说，不同类型的第三沟槽的长度范围均优选为W3-2.7W3，更优选为W3-2.05W3。

本实用新型优选第三沟槽与第二区域的同心圆沟槽相连，定义第三沟槽的内侧端与第二区域的由外到内第n条同心圆沟槽相连，则n的范围为1-12的整数。如图4所示，沟槽23与第5条沟槽相连，沟槽24与第2条沟槽相连。

优选第三沟槽为直线，则LbN的长度可使用W3和P计算得出：LbN＝W3+(n-1)*P，n的范围优选为1-12的整数，优选为2-10的整数。

同理，不同类型的第三沟槽宽度可依次标记为Wb1，Wb2，Wb3…WbN；不同类型的第三沟槽的宽度范围优选为0.5-6mm；更优选为2.5-4.5mm。

所述第三沟槽还可以与径向方向成一定夹角，角度范围为0-90°。

如实施方式一所描述的，第二研磨区的同心圆沟槽的总面积为Sa，本实用新型进一步限定，第三沟槽的总面积Sb与所述第二区域同心圆沟槽的总面积Sa满足0.01≤Sb/Sa≤0.4，例如可为0.01，0.03，0.04，0.05，0.07，0.1，0.12，0.13，0.14，0.15，0.16，0.17，0.18，0.19，0.20，0.30，0.31，0.32，0.33，0.34，0.35，0.36，0.37，0.38，0.39，0.40。该面积的比值可影响抛光液的分布和废渣的排除效率，更优选为0.01-0.20。

在实施方式二中，第三沟槽的总面积为不同类型的第三沟槽的面积之和。

第三沟槽具有深度Db，沟槽深度是指沟槽到研磨层的研磨表面的距离。实验研究发现，第三沟槽的深度Db与同心圆沟槽的深度Da具有一定相关性，本实用新型进一步限定Db/Da的范围为0.5-1.5。本实用新型进一步限定Db/Da的范围为0.8-1.2，抛光性能更佳。

定义Vb/Va＝(Sb*Db)/(Sa*Da)，该比值可近似表征第三沟槽的总体积Vb与所述第二区域同心圆沟槽的总体积Va的比值，该比值范围为0.005-0.6，更优选的范围为0.008-0.24。例如可取0.01，0.02，0.03，0.04，0.05，0.06，0.07，0.08，0.09，0.1，0.11，0.12，0.13，0.14，0.15，0.16，0.17，0.18，0.19，0.20，0.21，0.22，0.23，0.24。该体积的比值在该范围内，能够合理均衡抛光液在沟槽的整体运输能力与废液的整体排渣能力，抛光垫的研磨性能优异。

实施方式三

本实用新型的第三沟槽为线状沟槽，例如实施方式一～二的第三沟槽均为直线形，作为本实用新型的另一种优选实施方案，抛光垫的第三研磨区的第三沟槽还可以为曲线。

进一步参考图5，抛光垫的包括研磨层300，研磨层300与被研磨的材料直接接触。研磨层300包括至少两个同心圆沟槽，第一同心圆和第二同心圆界定多个研磨区域；实施方式三的第一研磨区，第二研磨区的尺寸及参数范围与实施方式一类似，不再重复说明。

研磨层300的第三研磨区的第三沟槽33为一系列曲线形的线状沟槽，例如33a，33b。第三沟槽的外侧端与研磨层边缘连接，第三沟槽的内侧端设置在第二区域内部，所述第三沟槽的个数为2*K，1≤K≤48，K为整数。

优选第三沟槽的数量是4的倍数，更优选第三沟槽的数量为8的倍数。

定义第三沟槽的长度为Lb，曲线沟槽的长度，本实用新型定义为曲线外侧端与内侧端之间的距离。其长度Lb的范围与实施方式一相同，优选地，Lb与W3满足关系：W3≤Lb≤2.7W3，更优选W3≤Lb≤2.05W3。

本实用新型优选第三沟槽与第二区域的同心圆沟槽相连，定义第三沟槽的内侧端与第二区域的由外到内第n条同心圆沟槽相连，则n的范围为1-12的整数，n的范围优选为3-10的整数。

曲线沟槽的宽度类似直线的宽度，即为曲线的线宽，宽度Wb的范围为0.5-6mm；更优选2.5-4.5mm。

如实施方式一所描述的，第二研磨区的同心圆沟槽的总面积为Sa，本实用新型进一步限定，第三沟槽的总面积Sb与所述第二区域同心圆沟槽的总面积Sa满足0.01≤Sb/Sa≤0.4，例如可为0.01，0.03，0.04，0.05，0.07，0.1，0.12，0.13，0.14，0.15，0.16，0.17，0.18，0.19，0.20，0.30，0.31，0.32，0.33，0.34，0.35，0.36，0.37，0.38，0.39，0.40。该面积的比值可影响抛光液的分布和废渣的排除效率，更优选为0.01-0.20。

第三沟槽具有深度Db，沟槽深度是指沟槽到研磨层的研磨表面的距离。实验研究发现，第三沟槽的深度Db与同心圆沟槽的深度Da具有一定相关性，本实用新型进一步限定Db/Da的范围为0.5-1.5。本实用新型进一步限定Db/Da的范围为0.8-1.2，抛光性能更佳。

定义Vb/Va＝(Sb*Db)/(Sa*Da)，该比值可近似表征第三沟槽的总体积Vb与所述第二区域同心圆沟槽的总体积Va的比值，该比值范围为0.005-0.6，更优选的范围为0.008-0.24。例如可取0.01，0.02，0.03，0.04，0.05，0.06，0.07，0.08，0.09，0.1，0.11，0.12，0.13，0.14，0.15，0.16，0.17，0.18，0.19，0.20，0.21，0.22，0.23，0.24。该体积的比值在该范围内，能够合理均衡抛光液在沟槽的整体运输能力与废液的整体排渣能力，抛光垫的研磨性能优异。

实施方式四

作为本实用新型的另一种优选实施方案，抛光垫的第三研磨区的第三沟槽还可以为曲线的组合。

进一步参考图6，抛光垫的包括研磨层400，研磨层400与被研磨的材料直接接触。研磨层400包括至少两个同心圆沟槽，第一同心圆和第二同心圆界定多个研磨区域；实施方式三的第一研磨区，第二研磨区的尺寸及参数范围与实施方式一类似，不再重复说明。

研磨层400的第三研磨区的第三沟槽还包括两种类型的沟槽，主沟槽43和副沟槽44，主副沟槽也均为一系列曲线形沟槽，例如主沟槽43a，43b；副沟槽44a，44b等。不同类型的第三沟槽的外侧端均与研磨层边缘连接，不同类型的第三沟槽沿径向方向延伸，第三沟槽的内侧端设置在第二区域内部；所述第三沟槽的总个数为2*K，1≤K≤48，K为整数。优选不同类型的第三沟槽的总数量是4的倍数，更优选第三沟槽的总数量为8的倍数。

定义第三沟槽的长度为Lb，曲线沟槽的长度，本实用新型定义为曲线外侧端与内侧端之间的距离。不同类型的第三沟槽长度可依次标记为Lb1，Lb2，Lb3…LbN；第三沟槽的一端与研磨层边缘相连，另一端设置在第二研磨区内部。其长度LbN的范围优选为：W3≤LbN≤2.7W3，更优选为W3≤LbN≤2.05W3。也就是说，不同类型的第三沟槽的长度范围均优选为W3-2.7W3，更优选为W3-2.05W3。

本实用新型优选第三沟槽与第二区域的同心圆沟槽相连，定义第三沟槽的内侧端与第二区域的由外到内第n条同心圆沟槽相连，则n的范围为1-12的整数，优选为2-10的整数。如图6所示，沟槽43与第5条沟槽相连，沟槽44与第2条沟槽相连。

同理，不同类型的第三沟槽宽度可依次标记为Wb1，Wb2，Wb3…WbN；曲线沟槽的宽度，即为沟槽线条的宽度。不同类型的第三沟槽的宽度范围优选为0.5-6mm；更优选为2.5-4.5mm。

所述第三沟槽还可以与径向方向成一定夹角，角度范围为0-90°。

如实施方式一所描述的，第二研磨区的同心圆沟槽的总面积为Sa，本实用新型进一步限定，第三沟槽的总面积Sb与所述第二区域同心圆沟槽的总面积Sa满足0.01≤Sb/Sa≤0.4，例如可为0.01，0.03，0.04，0.05，0.07，0.1，0.12，0.13，0.14，0.15，0.16，0.17，0.18，0.19，0.20，0.30，0.31，0.32，0.33，0.34，0.35，0.36，0.37，0.38，0.39，0.40。该面积的比值可影响抛光液的分布和废渣的排除效率，更优选为0.01-0.20。

在实施方式二中，第三沟槽的总面积为不同类型的第三沟槽的面积之和。

第三沟槽具有深度Db，沟槽深度是指沟槽到研磨层的研磨表面的距离。实验研究发现，第三沟槽的深度Db与同心圆沟槽的深度Da具有一定相关性，本实用新型进一步限定Db/Da的范围为0.5-1.5。本实用新型进一步限定Db/Da的范围为0.8-1.2，抛光性能更佳。

定义Vb/Va＝(Sb*Db)/(Sa*Da)，该比值可近似表征第三沟槽的总体积Vb与所述第二区域同心圆沟槽的总体积Va的比值，该比值范围为0.005-0.6，更优选的范围为0.008-0.24。例如可取0.01，0.02，0.03，0.04，0.05，0.06，0.07，0.08，0.09，0.1，0.11，0.12，0.13，0.14，0.15，0.16，0.17，0.18，0.19，0.20，0.21，0.22，0.23，0.24。该体积的比值在该范围内，能够合理均衡抛光液在沟槽的整体运输能力与废液的整体排渣能力，抛光垫的研磨性能优异。

需要说明的是，第三沟槽的结构可为直线、曲线、直线组合、曲线组合或直线与曲线的组合。针对实施方式一～四的其它变形，例如不同类型的直线形与曲线形组合的沟槽等技术方案，也均为本实用新型的优选实施方式。第三沟槽的长度、宽度、Sb/Sa以及Vb/Va等参数范围在本实用新型的优选范围之内，抛光垫综合性能更优。

本实用新型通过大量实验研究发现，研磨层具有上述限定的沟槽图案，抛光垫不仅具有良好的研磨速率，缺陷率及较低的不均一性，在保持良好的研磨性能时，损耗速率cut rate均保持在较低水平。

实施例

代号解释：

W1：第一研磨区的宽度，单位：mm；

W2：第二研磨区的宽度，单位：mm；

W3：第三研磨区的宽度，单位：mm；

R：抛光垫的半径，单位：mm；

Wa：第二研磨区同心圆沟槽的宽度，单位mm；

P：第二研磨区同心圆沟槽的槽间距，单位mm；

N：第三沟槽数量；

Lb：第三沟槽长度，单位mm；

Wb：第三沟槽宽度，单位mm；

Da：同心圆沟槽深度，单位mm；

Db：第三沟槽深度，单位mm；

Sa，Sb：分别为同心圆沟槽的总面积，以及第三沟槽的总面积，单位mm²；

定义Vb/Va＝(Sb*Db)/(Sa*Da)，近似表征第三沟槽与同心圆沟槽的体积之比。

需要说明的是，本实用新型抛光垫的抛光层还任选地包括终点检测窗口，优选检测窗口是结合至抛光层中的整体性窗口。

本实用新型实施例的抛光垫包括研磨层和缓冲层，其中研磨层的硬度为59D，密度为0.70g/cm³，压缩率为0.017；缓冲层硬度72A，密度为0.33g/cm³，压缩率为0.07。

研磨参数和评价方法：

抛光晶片为TEOS 8K wafer，抛光液为氧化硅磨料的抛光液D3000，流速为200ml/min，修整器为Saeseol的AJ45的钻石盘，压力为7lbf，抛光头压力为3.5psi，台板速度为110rpm，载具速度为108rpm，抛光时间为45s。

损耗速率(cut rate)测量方法：采用钻石盘Saeseol的AJ45对抛光垫进行修整，抛光时间为60分钟，压力位7lbf，抛光液为去离子水，流速为500ml/min，台板速度为93rpm，载具速度为87rpm。通过测定抛光垫厚度随时间推移的变化测定损耗速率。

对晶片的第10片和第100片，测量研磨速率，研磨不均一性和缺陷度。

研磨速率是通过测量一定抛光时间内，晶片不同位置的研磨去除量来计算，测量工具为Nano SpecII。

研磨速率不均一性(Nu)也是由Nano SpecII计算得出。

缺陷度是测量晶片上的缺陷的计数，使用的仪器是KLA-Tencor SP2分析器。

表1抛光垫样品的沟槽几何数据

注：实施例8的第三沟槽为曲线，如图5所示；其余第三沟槽均为直线，如图1所示。

表2抛光垫样品的研磨层尺寸计算参数

示例	W1/R	W2/R	W3/R	Wa/P	W2/P	Sa	Lb/W3	Sb/Sa	Vb/Va	Db/Da
											1	0.04	0.87	0.08	0.17	111.01	66426.9	1.476	0.088	0.088	1
2	0.04	0.87	0.08	0.33	222.01	132259.9	1.430	0.043	0.043	1
											3	0.04	0.87	0.08	0.10	111.01	39906.0	1.285	0.127	0.127	1
4	0.04	0.87	0.08	0.17	111.01	66426.9	1.285	0.153	0.153	1
											5	0.10	0.85	0.05	0.17	107.50	69992.41	1.290	0.095	0.095	1
6	0.01	0.87	0.12	0.17	111.05	61788.89	1.203	0.216	0.216	1
											7	0.04	0.87	0.08	0.17	166.51	149086.5	1.445	0.057	0.057	1
8	0.04	0.87	0.08	0.17	111.01	66426.9	1.476	0.093	0.093	1
											9	0.04	0.84	0.12	0.17	106.74	61662.94	1.475	0.389	0.584	1.5
10	0.04	0.87	0.08	0.17	111.01	66426.9	1.095	0.010	0.010	1
											11	0.04	0.87	0.08	0.17	111.01	66426.9	1.000	0.059	0.059	1
12	0.04	0.87	0.08	0.17	111.01	66426.9	2.050	0.122	0.122	1
											13	0.04	0.87	0.08	0.17	111.01	66426.9	1.190	0.071	0.071	1
14	0.04	0.87	0.08	0.17	111.01	66426.9	1.860	0.110	0.110	1
											D1	0.04	0.87	0.08	0.17	111.01	66426.9	0.900	0.053	0.053	1
D2	0.11	0.76	0.14	0.17	96.24	58122.61	1.113	0.125	0.125	1
											D3	0.10	0.79	0.12	0.11	64.07	39415.57	1.422	0.200	0.200	1
D4	0.04	0.87	0.08	0.17	383.03	151470.6	1.248	0.049	0.049	1
											D5	0.04	0.87	0.08	0.04	96.67	17121.79	1.437	0.331	0.331	1
D6	0.04	0.87	0.08	0.40	222.01	158768.2	1.190	0.030	0.030	1
											D7	0.02	0.98	0	0.17	124.62	79016.4	0	0	0	0

注：实施例8的第三沟槽面积可由制图软件直接获取。

表3研磨性能评价

抛光垫的沟槽图案对本实用新型抛光垫性能有重要影响，从实施例1-14可以看出，在W1/R的范围为0.01-0.10，W2/R的范围为0.77-0.96；W3/R的范围为0.03-0.13，Wa/P的范围为0.05-0.39；并且包括内侧端设置在第二研磨区的第三沟槽时，抛光垫非常适合被研磨材料的氧化物平坦化，具有较佳的研磨速率(大于

)，缺陷度(小于90)，研磨速率不均一性(不高于6％)，在保持优异的综合性能的同时，损耗速率处于较低水平，不高于43μm/hr。

抛光垫的沟槽图案对本实用新型抛光垫性能有重要影响，由实施例和对比例可知，

对比例1的第三沟槽的长度小于W3，缺陷度上升，大于110，不均一性较差为6.6％；对比例2的W1/R,W2/R和W3/R均超范围，缺陷度上升明显，为190(10)片和204(100片)，不均一性变差为8.2％；对比例5的Wa/P为0.04，低于合适范围0.05-0.39，导致缺陷度非常高，上升至386(10片)和411(100片)；对比例6的Wa/P为0.40，高于合适范围0.05-0.39，缺陷度较高，为405(10片)和388(100片)，并且损耗速率(cut rate)也较高为47.5μm/hr；对比例7为常规的同心圆沟槽，经比较可知，本实用新型的缺陷度及研磨不均一性明显更低，并且损耗速率(cut rate)更低。

综上，本实用新型经过很多实验研究和创造性的劳动，综合考虑各种因素，得到的符合参数范围的抛光垫具有最佳的抛光性能。

Claims (10)

1.一种抛光垫，其特征在于，包括研磨层，所述研磨层与被研磨材料直接接触，所述研磨层包括至少两个同心圆沟槽，定义最内侧的同心圆沟槽为第一同心圆，最外侧的同心圆沟槽为第二同心圆；第一同心圆和第二同心圆界定多个研磨区域，定义在半径方向上，第一同心圆最内侧与研磨层中心的距离为W1，第二同心圆最外侧与研磨层边缘的距离为W3，研磨层的半径为R，其中：

第一研磨区，其具有第一同心圆内部区域，其宽度为W1；

第二研磨区，其具有所述第一同心圆与所述第二同心圆之间的区域，其宽度W2=R-W1-W3；

第三研磨区；其具有所述第二同心圆与所述研磨层边缘之间的区域，其宽度为W3；

所述W1/R的范围为0.01-0.10，W2/R的范围为0.77-0.96，W3/R的范围为0.03-0.13；

所述第二研磨区同心圆沟槽的宽度为Wa，沟槽间距为P，Wa/P的范围为0.05-0.39；

所述第三研磨区还包括第三沟槽，所述第三沟槽的外侧端与研磨层边缘连接，第三沟槽的内侧端设置在第二区域内部，所述第三沟槽的个数为2*K，1≤K≤48，K为整数。

2.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述研磨层半径R为300-500mm，Sa= π*Wa*（2W1+W2)*(W2/P-Wa/P+1)，所述Sa的范围为42000-300000mm²。

3.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述第三沟槽的长度为Lb，W3≤Lb≤2.7W3，所述第三沟槽的宽度为Wb，Wb的范围为0.5-6mm。

4.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述第三沟槽的内侧端与第二区域的由外到内第n条同心圆沟槽相连，n为1-12的整数。

5.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述第三沟槽为直线，所述第三沟槽的长度为Lb，Lb=W3+(n-1)*P，n为3-10的整数；所述第三沟槽的宽度为Wb，Wb的范围为2.5-4.5mm。

6.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述第三沟槽的总面积Sb与所述第二区域同心圆沟槽的总面积Sa满足：0.01≤Sb/Sa≤0.4。

7.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，W2/P的范围为70-380，W3/R的范围为0.06-0.10。

8.根据权利要求6所述的抛光垫，其特征在于，所述第三沟槽的总面积Sb与所述第二区域同心圆沟槽的总面积Sa满足：0.01≤Sb/Sa≤0.2。

9.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述第三沟槽具有深度Db，所述同心圆沟槽具有深度Da，Db/Da的范围为0.5-1.5。

10.根据权利要求5所述的抛光垫，其特征在于，所述第三沟槽具有深度Db，所述同心圆沟槽具有深度Da，定义Vb/Va=(Sb*Db)/ (Sa*Da)，其中Vb/Va的范围为0.005-0.6。

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