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一文了解聚合物类抛光垫

关键词 抛光垫|2023-11-15 09:37:42|涂附新闻|来源 CMP抛光资讯
摘要 聚合物类抛光垫是指以聚氨酯发泡为主要工艺制成的一类具有微孔结构的抛光垫。按应用领域不同,分为用于半导体领域的高端抛光垫和用于玻璃、陶瓷行业的中低端抛光垫。其中,半导体领域的抛光垫以...

       聚合物类抛光垫是指以聚氨酯发泡为主要工艺制成的一类具有微孔结构的抛光垫。按应用领域不同,分为用于半导体领域的高端抛光垫和用于玻璃、陶瓷行业的中低端抛光垫。其中,半导体领域的抛光垫以美国杜邦的IC1000为业界标杆,玻璃等其他领域以美国环球光学的LP66为业界标杆。国内外多数企业均以IC1000和LP66为标准开发不同的替代品。下表为IC1000与LP66的一些基础性能参数:

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       主 要 原 料

       对于半导体领域的抛光垫,多为两组分,即A料和B料,A料一般为TDI或MDI型预聚体和微球。B料为胺类扩链剂,一般为MOCA。半导体领域抛光垫,不涉及化学发泡,原料组成相对单一。

不同于半导体抛光垫,玻璃领域抛光垫多涉及化学发泡,原料组成相对复杂,主要有预聚体、填料、多元醇、胺类扩链剂、催化剂、发泡剂、开孔剂、稳泡剂以及其他各种不同类别的功能性助剂,在后续文章中会逐一讲解。

       生 产 流 程

       对于聚合物类抛光垫,其生产流程大致相同,主要将各种不同组分物料通过计量泵定量输送至混合头,混合均匀后浇注成型,再经过后续的熟化、分层(切片)、打磨、刻槽、贴合等工艺即可得到最终成品。流程简图如下:

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       生 产 中 的 常 见 问 题

       聚合物类抛光垫主要采用发泡工艺,浇注成型,对于发泡时间和凝胶时间控制不当就会产生各种问题,以下是通常会遇到的一些问题:①塌泡;②收缩;③开裂;④流纹;⑤斜孔;⑥暗泡;⑦梯度差。针对以上问题,在后续文章中会做详细讲述。

       参 数 指 标

       对于CMP抛光垫,主要参数指标包括硬度、密度、压缩比、粗糙度、表面结构、孔隙率和开孔率、弹性和剪切模量等。业内半导体领域以杜邦IC1000为标准,玻璃抛光领域以环球LP66为标准。

       其中,硬度较大的抛光垫,抛光速率高,能实现较好的平整度。但可能引起被抛工件表面损伤,尤其是抛光压力较大时。密度衡量抛光材料致密程度,与材料孔隙率相关。压缩比反应抛光垫的抗形变能力,决定抛光过程中抛光垫表面与被抛工件表面的贴合程度,会影响抛光速率及均匀性。表面粗糙度是抛光垫表面的凹凸不平程度,对去除速率有直接影响,高粗糙度的抛光垫与被抛工件表面接触面积小,且可以储存更多抛光液,去除速率快。抛光垫的表面结构主要指表面平整性和各种沟槽形状,不同的表面结构一方面影响其储存、运送抛光液的能力,一方面提供不同的切削力。孔隙率和开孔率通过影响抛光垫的涵养量(单位体积的抛光垫存储抛光液的质量)来影响抛光速率。弹性模量衡量抛光垫对所加载荷的承受能力,剪切模量衡量抛光垫抵抗旋转力的能力。

       考 量 标 准

       对于抛光垫的考量,笔者认为主要从应用端进行考量,对于CMP工艺,最主要的几个考量指标包括:①平均去除率:在标准时间内磨除材料的厚度;②TTV:最大厚度和最小厚度的差值;③表面缺陷:表面划伤、表面光洁度等;④抛光垫的使用寿命;⑤抛光垫的稳定性。

       笔者认为在半导体抛光领域IC1000长期处于市场主导地位,下游应用端已经形成了最适用于IC1000抛光垫的抛光工艺和配套抛光设备,这就致使后来者很难超越,只能以IC1000为标准。同理,玻璃抛光领域,业界长期使用LP66抛光垫,抛光机台、抛光参数都围绕LP66做相关开发,换言之,业界普遍以最适宜LP66的抛光工艺来评估其他抛光垫的使用效果,故其他企业不得不以LP66为标准进行开发。基于以上原因,目前半导体抛光仍以IC1000使用效果最佳,玻璃抛光仍以LP66使用效果最佳,抛光垫的国产替代化仍任重道远!

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