化學機械拋光中的拋光皮知識

1、目錄目錄1.化學機械拋光簡介2.拋光皮的分類3.拋光皮的作用4.拋光皮的制造工藝5.影響拋光皮性能的因素6.化學機械拋光的發(fā)展趨勢1-1 1-1 化學機械拋光化學機械拋光化學機械拋光化學機械拋光-CMP(-CMP(Chemical Mechanical PolishingChemical Mechanical Polishing) ) CMP CMP 是化學的和機械的綜合作用是化學的和機械的綜合作用, ,在一定壓力及拋光漿料存在下在一定壓力及拋光漿料存在下, ,在拋光液中的腐蝕介質作用下工件在拋光液中的腐蝕介質作用下工件表面形成一層軟化層，拋光液中的磨粒對工件上的軟化層進行磨削，表面形成一層軟

2、化層，拋光液中的磨粒對工件上的軟化層進行磨削， 因而在被研磨的工件表面形成因而在被研磨的工件表面形成光潔表面。光潔表面。1-2 1-2 化學機械拋光基本結構化學機械拋光基本結構1.1.循環(huán)泵循環(huán)泵2.2.拋光液拋光液3.3.過濾磁環(huán)過濾磁環(huán)4.4.拋光機噴嘴拋光機噴嘴5.5.工件工件6.6.壓力鋼柱壓力鋼柱7.7.拋光皮拋光皮8.8.拋光盤拋光盤9.9.回收箱回收箱lO.lO.磁環(huán)磁環(huán)1-3 1-3 化學機械拋光去毛刺機理化學機械拋光去毛刺機理拋光液中的腐蝕介質與被拋光表面拋光液中的腐蝕介質與被拋光表面材料發(fā)生了化學反應材料發(fā)生了化學反應, ,生成很薄的生成很薄的剪切強度很低的化學反應膜剪切強

3、度很低的化學反應膜, ,反應反應膜在磨粒磨削作用下被去處膜在磨粒磨削作用下被去處, ,從而從而露出新的表面露出新的表面, ,接著又繼續(xù)反應生接著又繼續(xù)反應生成新的反應膜成新的反應膜, ,如此周而復始的進如此周而復始的進行行, ,使表面逐漸被拋光修平使表面逐漸被拋光修平, ,實現拋實現拋光的目的。光的目的。2.2.拋光皮的分類拋光皮的分類-1-1是否有磨是否有磨料料含氧化鈰的含氧化鈰的拋光皮拋光皮含氧化鋯的含氧化鋯的拋光皮拋光皮無磨料的拋無磨料的拋光皮光皮有磨料的拋有磨料的拋光皮光皮拋光過程中的光圈穩(wěn)定提高拋光速率提高被拋光工件的光潔度2.2.拋光皮的分類拋光皮的分類-2-2依拋光皮的材質不同依

4、拋光皮的材質不同不織布磨皮發(fā)泡聚氨酯磨皮阻尼布磨皮2.2.拋光皮的分類拋光皮的分類-3-3依拋光皮的表面結依拋光皮的表面結構分類構分類無開槽結構無開槽結構表面開槽結構表面開槽結構3.3.拋光皮的作用拋光皮的作用1.把拋光液有效均勻地輸送到拋光皮的不同區(qū)域；2.從被加工表面帶走拋光過程中的殘留物質、碎屑等，達到去除效果；從被加工表面帶走拋光過程中的殘留物質、碎屑等，達到去除效果；3.3.傳遞和承載加工去除過程中所需的機械載荷；傳遞和承載加工去除過程中所需的機械載荷；4.4.維持拋光皮表面的拋光液薄膜，以便化學反應充分進行；維持拋光皮表面的拋光液薄膜，以便化學反應充分進行；5.5.保持拋光過程的平

5、穩(wěn)、表面不變形，以便獲得較好的產品表面形貌。保持拋光過程的平穩(wěn)、表面不變形，以便獲得較好的產品表面形貌。3.3.拋光皮的作用（圖解）拋光皮的作用（圖解）刮擦作用磨粒被壓入磨皮，通過刮擦作用移除研磨對象物。易變形，較軟的磨皮更容易使磨粒壓進，不容易刮傷研磨對象物，但是磨削力有所下降。沖突作用和磨皮的實際接觸面積很小，刮擦作用以外的接觸部分由磨粒的沖突作用移除研磨對象物。研磨對象物研磨對象物被磨液的化學成分脆化被磨液的化學成分脆化研磨對象物研磨對象物研磨壓力研磨壓力旋轉旋轉 移動移動研磨對象物在磨皮上方加壓移動產生負壓從而使最初存在磨皮開孔部位的磨液流入磨皮和研磨對象物之間進行研磨。發(fā)泡具有磨液保

6、持以及緩沖效果。對研磨對象物平坦度有一定效果。擴大橡膠彈性橡膠彈性 拋光皮開槽的作用拋光皮開槽的作用 拋光皮開槽能提高拋光皮自身的追從性，拋光皮溝槽形狀對拋光液的運送及均勻分布、化學反應速度、反應產物及其濃度，材料去除速率會產生重要影響，是改變拋光墊性能的最主要途徑。 拋光皮開槽的種類拋光皮開槽的種類4.4.拋光皮的制造工藝拋光皮的制造工藝不織布磨皮 薄狀聚酯纖維層疊后，用針反復撞擊使纖維結合在一起使其成為毛氈狀，并把它浸在聚氨樹脂或乳膠（SBR NBR等橡膠）中，然后切片，拋光，完成最終產品。斷面毛氈浸過樹脂后斷面浸過樹脂后表面4.4.拋光皮的制造工藝拋光皮的制造工藝聚氨酯硬質磨皮 聚氨酯預

7、聚物和硬化劑（增鏈劑） 、發(fā)泡劑按照規(guī)定量混合后，注入定型容器中做成塊狀，然后通過切片機加工成最終片狀磨皮。表面 50斷面 354.4.拋光皮的制造工藝拋光皮的制造工藝阻尼布磨皮 聚氨酯樹脂和發(fā)泡添加劑顏料（炭黑）等混合后放入水中凝固，干燥成薄膜狀。然后通過拋光加工，粘上基材和雙面膠得到最終產品?；模?PET ）基材（ NWF ）斷面表面拋光干燥斷面斷面拋光皮性能分析拋光皮性能分析種類種類特征特征用途用途優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點不織布不織布磨皮磨皮處于聚氨酯硬質磨皮（固定磨粒）和阻尼布磨皮的中間位置。能夠磨出一定程度的平坦性和平滑性。通常被使用于粗磨或中磨。硅片，半導體材料，藍寶石，PDP,光學鏡片

8、，金屬移除率較高欠陷性、平滑性和表面精度（很難加工高水準的平坦度）發(fā)泡聚發(fā)泡聚氨酯硬氨酯硬質磨皮質磨皮通常被使用于要求高平坦性的拋光工程。根據硬度，密度，磨粒的種類，磨粒大小分布等可以做出各種適合不同需求的磨皮。LCD用玻璃基板，玻璃圓盤，光學鏡片等可以加工出高水準的平坦性容易發(fā)生刮傷阻尼布阻尼布磨皮磨皮應用于高平滑性，低欠陷性的精磨工序沒有經過拋光的阻尼布主要作為吸附墊應用于玻璃等的研磨。半導體晶片，硬盤，LCD玻璃主板，藍寶石玻璃的精磨等平滑性，欠陷性好平坦性不如不織布磨皮和聚氨酯磨皮5.5.影響拋光皮性能的因素影響拋光皮性能的因素-內部因素內部因素1.硬度拋光皮的硬度決定保持面形精度的能

9、力；2.壓縮比壓縮比反映拋光皮的抗變形能力；3.涵養(yǎng)量拋光皮的涵養(yǎng)量是單位體積的拋光皮存儲拋光液的質量；4.粗糙度表面粗糙度是拋光皮表面的凹凸不平程度；5.密度密度是拋光皮材料的致密程度。5.5.影響拋光皮性能的因素影響拋光皮性能的因素-外部因素外部因素 CMP是由運動學，力學，流體力學，化學，摩擦，磨耗等各種復雜作用來移除材料表面。 影響拋光皮性能的外部因素主要有拋光液的成份&濃度、拋光粉的粒徑、壓力、速度、時間、溫度等。材料移除量材料移除量（RR）RRPV k：比例定數比例定數P：研磨壓力研磨壓力V：研磨速度研磨速度（磨皮和研磨對象物的相對速度磨皮和研磨對象物的相對速度） t：研磨

10、時間研磨時間6.6.化學機械拋光的發(fā)展趨勢化學機械拋光的發(fā)展趨勢近幾年，雖然近幾年，雖然CMPCMP技術發(fā)展迅速，但技術發(fā)展迅速，但CMPCMP仍然存在很多未解決的題：仍然存在很多未解決的題：1 1、CMPCMP加工過程的控制仍停留在半經驗階段，難以保證表面的更高精度和平整度加工要求，加工過程的控制仍停留在半經驗階段，難以保證表面的更高精度和平整度加工要求，2 2、CMPCMP工藝的復雜性影響因素的多樣性增加了問題的研究難度工藝的復雜性影響因素的多樣性增加了問題的研究難度3 3、CMPCMP加工材料去除、拋光缺陷機理、拋光過程中納米粒子的運動規(guī)律及行為以及加工材料去除、拋光缺陷機理、拋光過程中納米粒子的運動規(guī)律及行為以及CMPCMP工藝方面的實際工藝方面的實際問題等還沒有完全弄清楚。問題等還沒有完全弄清楚?；瘜W機械拋光的發(fā)展趨勢化學機械拋光的發(fā)展趨勢 隨著集成電路的高密度化、微細化和高速化，隨著集成電路的高密度化、微細化和高速化，CMPCMP在集成電路中的應用，對于在集成電路中的應用，對于45nm45nm納米以后的制程，納米以后的制程，傳統(tǒng)的化學機械拋光將達到這種方法所能加工的極限，可能被淘汰，因此需要在研究傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的化學機械拋光將達到這種方法所能加工的極限，可能被淘汰，因此需要在研究傳統(tǒng)的CMPCMP理論與技理論與技術、提高其加工性能的