[发明专利]一种具有均匀材料去除功能的复合表面图案抛光垫

说明书

本发明公开了一种具有均匀材料去除功能的复合表面图案抛光垫，属于超精密加工领域，所述抛光垫表面存在按设计要求分布的突出块，且每个突出块上有按设计要求分布的小图案，组成复合结构表面图案；通过对抛光垫表面突出块的排布设计，使抛光垫上不同半径位置的去除效率相同，从宏观层面实现抛光垫整体的材料去除效率均等；通过对突出块表面复合小图案分布密度设计，使同一突出块上的内外侧小图案的材料接触的路程尽可能均等，从微观层面实现单个突出块上材料去除效率的均等；本发明将宏观效果与微观作用结合，使得加工过程中工件的材料去除均匀性得到了极大的改善，解决了抛光加工中工件材料去除不均匀的问题。

技术领域

本发明属于超精密加工领域，具体涉及一种具有均匀材料去除功能的复合表面图案抛光垫。

背景技术

化学机械抛光(CMP)主要用于集成电路、半导体材料及光学零件制造等加工过程，对工件表面平坦化起重要作用。在CMP过程中，抛光垫起到了承载抛光液、快速排屑、辅助抛光液流动的作用。但现有的抛光垫在加工平面时由于抛光垫内外侧线速度不同，导致材料去除速率内外侧不均，难以实现材料去除均匀、导致工件表面平面度差，特别是对于大尺寸工件，不均匀材料去除问题尤为明显。

目前现有的抛光垫表面形貌设计主要是从提高抛光液承载量、快速排屑、高效材料去除等角度出发。中国专利CN110883684B公开了一种正投影为波浪形槽的抛光垫，具有较高的抛光液承载量，提高了化学机械抛光中的化学作用，改善了抛光质量。中国专利CN107953243B公开了一种具有快速排屑功能的抛光垫，通过表面沟槽的设计，实现加工废屑的快速排出，减少废屑对加工过程的影响，降低了工件的损伤，中国专利CN101234481B公开了一种可以尽可能使抛光液保留在抛光垫上的凹槽设计，减少了抛光过程中抛光液的损耗，中国专利CN101327577B公开了一种均匀磨损抛光垫，通过在其加工面上设置三个密度不等的环形区，能够长时间保证抛光垫的面型精度，避免反复修整抛光垫的麻烦，可以大大提高生产效率和降低生产成本。以上抛光垫的形貌设计主要是为了快速排削、高效材料去除等功能的实现，没有考虑抛光垫表面形貌引起的材料去除不均问题。

发明内容

本发明提供了一种具有均匀材料去除功能的复合表面图案抛光垫，解决了在加工时难以实现工件材料去除均匀、工件表面平面度差的问题。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有均匀材料去除功能的复合表面图案抛光垫，所述抛光垫表面分布突出块，每个突出块上设置小图案，组成复合结构表面图案；

所述抛光垫表面的突出块以抛光垫圆心为辐点呈辐射状向四周发散分布，突出块在半径方向上相邻层的间隙均等，间隙在4-8mm，最外侧层突出块个数为N=2πR/(3-3.5)q，任一层的突出块个数为n=N*R/r，且同一层的突出块绕抛光垫圆心均匀分布，其中R为抛光垫半径，r为任一层的半径，N为最外侧半径突出块个数，q为突出块等效长度，等效长度的定义为直线穿过突出块的最大长度，例如圆形突出块的等效长度为突出块的直径；

所述每个突出块上存在有沿抛光垫半径切向方向密度不同的小图案，任一半径上绕抛光垫半径切向的小图案之间的间隙为[(2-2.25)(r₀/R)*e]，不同半径之间的小图案的间距相等且小图案仅在与突出块重合位置存在，其中R为抛光垫半径，e为单个小图案的等效长度，等效长度的定义为直线穿过小图案的最大长度，例如圆形小图案的等效长度为小图案的直径，r₀为任一小图案所在层的半径。

进一步的，所述抛光垫上单个突出块的面积固定为60-150 mm²，所述突出块形状可为正三角形、正方形、正五边形、正六边形、圆形等一种或多种的组合，单个突出块的高度为6-12 mm；

进一步的，所述的每个突出块上设计有小图案，图案可根据抛光工件要求可为三角形、正方形、正五边形、正六边形、圆形等一种或多种的组合。