前言

       化學機械拋光(CMP)技術是(shi)半(ban)導體(ti)晶片表(biao)面(mian)加工的(de)(de)(de)關鍵技術之一,并用(yong)于(yu)集成電路制造過程的(de)(de)(de)各(ge)階段表(biao)面(mian)平(ping)整化(hua),近年(nian)來得(de)到(dao)廣泛應用(yong)。在CMP過程中,拋(pao)(pao)光(guang)墊(dian)(dian)具有(you)儲存、運輸(shu)拋(pao)(pao)光(guang)液、去(qu)除(chu)加工殘余物質、傳遞機械載荷(he)及(ji)維持(chi)拋(pao)(pao)光(guang)環境等功(gong)能(neng)。隨(sui)著CMP過程的(de)(de)(de)不斷進(jin)行,拋(pao)(pao)光(guang)墊(dian)(dian)的(de)(de)(de)物理及(ji)化(hua)學性能(neng)會發生(sheng)變化(hua),表(biao)現(xian)為拋(pao)(pao)光(guang)墊(dian)(dian)表(biao)面(mian)產生(sheng)殘余物質,微孔的(de)(de)(de)體(ti)積縮小、數量減少,表(biao)面(mian)粗糙(cao)度(du)降(jiang)低,表(biao)面(mian)發生(sheng)分子重組現(xian)象(xiang),形成一定厚度(du)的(de)(de)(de)釉化(hua)層,導致拋(pao)(pao)光(guang)效率和拋(pao)(pao)光(guang)質量的(de)(de)(de)降(jiang)低。為了消除(chu)以上現(xian)象(xiang),必須對拋(pao)(pao)光(guang)墊(dian)(dian)進(jin)行修整。合理的(de)(de)(de)修整不僅可以改(gai)善拋(pao)(pao)光(guang)效果，還可以提高其使用(yong)壽(shou)命，降(jiang)低拋(pao)(pao)光(guang)成本。

       從修整方式的角度來看，拋光墊分為自修整拋光墊和非自修整拋光墊。自修拋光墊將磨料嵌入到拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)墊(dian)(dian)(dian)(dian)內部，在(zai)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)過程(cheng)中，舊磨料借助(zhu)于(yu)(yu)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)墊(dian)(dian)(dian)(dian)于(yu)(yu)晶片之(zhi)間的(de)摩擦力，自動脫離拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)表(biao)面，使得新磨料暴(bao)露出來，所以(yi)該種拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)墊(dian)(dian)(dian)(dian)具有(you)自動修(xiu)(xiu)(xiu)復功能。這(zhe)種自修(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)墊(dian)(dian)(dian)(dian)目(mu)前還未得到廣泛(fan)應用，絕大多數(shu)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)墊(dian)(dian)(dian)(dian)均(jun)需要進行離線或者在(zai)線修(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)。但目(mu)前關于(yu)(yu)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)墊(dian)(dian)(dian)(dian)修(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)的(de)研(yan)究(jiu)很少，尚未形成(cheng)完整(zheng)的(de)理論，主要研(yan)究(jiu)者ATI(Abrasive Technology Inc)、AppliedMaterial，Inc和3M公司，修(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)器及(ji)其修(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)工藝參(can)數(shu)作為公司內部機密未作詳(xiang)細說明(ming)。本文著重介紹不同類型整(zheng)修(xiu)(xiu)(xiu)器及(ji)其相關修(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)工藝參(can)數(shu)對(dui)修(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)效(xiao)果(guo)影響規律的(de)研(yan)究(jiu)結果(guo)，從而為拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)墊(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)合理修(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)提供(gong)依據(ju)。

       1 修整器性能參數對修整效果的影響

       目前，最常用的修整器是金剛石修(xiu)整器。金剛石顆粒(li)的性能(neng)參數(shu)（包括類(lei)型(xing)。尺(chi)寸、形狀及(ji)粘結力等）、排列方(fang)式(shi)及(ji)胎體材料對修(xiu)正效果有重要(yao)影響。

       1.1 金(jin)剛(gang)石顆粒的參數(shu)對修(xiu)整效果的影響

       金(jin)剛石顆(ke)(ke)粒的(de)參(can)數包括金(jin)剛石顆(ke)(ke)粒的(de)類型、尺寸、形狀(zhuang)及粘(zhan)結力(li)等多個(ge)(ge)方面(mian)。分(fen)析和(he)評(ping)價每一個(ge)(ge)因素對拋光墊性能及拋光效果的(de)影響規律,實(shi)驗過程非常復雜,目(mu)前幾乎(hu)只有ATI等公司在進行。但(dan)考慮到商業保密,大(da)部分(fen)有關金(jin)剛石顆(ke)(ke)粒的(de)實(shi)驗參(can)數未予公開。

       在金(jin)剛(gang)石修(xiu)(xiu)整(zheng)器修(xiu)(xiu)整(zheng)效率(lv)(lv)的(de)(de)評(ping)價(jia)方(fang)面,Prabhu等提出采用RAS(relative abrasive sharpness)值作為修(xiu)(xiu)整(zheng)效率(lv)(lv)的(de)(de)評(ping)價(jia)指(zhi)(zhi)標,并指(zhi)(zhi)出RAS與修(xiu)(xiu)整(zheng)效率(lv)(lv)成線性(xing)關系。RAS與修(xiu)(xiu)整(zheng)器和拋光墊(dian)兩者之間的(de)(de)摩擦力相關,RAS與修(xiu)(xiu)整(zheng)效率(lv)(lv)之間的(de)(de)線性(xing)關系在后續很多實(shi)驗(yan)中得到驗(yan)證。但RAS的(de)(de)測量方(fang)法及裝(zhuang)置未做詳(xiang)細說明。

       不同金(jin)剛石顆粒類(lei)型(xing)對修整(zheng)效(xiao)(xiao)率產(chan)生(sheng)不同影響(xiang)。Bubnick等采(cai)用三種不同類(lei)型(xing)的顆粒進行修整(zheng)實驗發現,修整(zheng)效(xiao)(xiao)率相差2.6倍左右,RAS值(zhi)越(yue)大(da),其修整(zheng)效(xiao)(xiao)率越(yue)高。

       不同(tong)金剛石(shi)顆粒(li)(li)的(de)尺(chi)寸(cun)、形(xing)狀對修(xiu)整(zheng)(zheng)效(xiao)(xiao)果產生不同(tong)影響。隨著(zhu)金剛石(shi)顆粒(li)(li)尺(chi)寸(cun)的(de)增(zeng)大(da),修(xiu)整(zheng)(zheng)效(xiao)(xiao)率提高, 所獲得的(de)拋光墊表(biao)面粗糙度大(da),表(biao)面凹坑(keng)多(duo),容易產生劃(hua)痕等缺陷(xian),拋光效(xiao)(xiao)果不理想。但顆粒(li)(li)尺(chi)寸(cun)過小時, 難以去除(chu)拋光墊表(biao)面的(de)釉化層。Bubnick采(cai)用(yong)A、B、C和(he)D四種(zhong)不同(tong)顆粒(li)(li)形(xing)狀(具體形(xing)狀未作說明)的(de)金剛石(shi)修(xiu)整(zheng)(zheng)器進行試驗(yan)發現(xian)，RAS和(he)修(xiu)整(zheng)(zheng)效(xiao)(xiao)率出現(xian)很大(da)差別，但RAS與修(xiu)整(zheng)(zheng)效(xiao)(xiao)率之間仍存在線性關(guan)系。

       金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)顆(ke)(ke)粒(li)與(yu)胎體之間的粘(zhan)結(jie)(jie)力會對(dui)修(xiu)整(zheng)效果產生(sheng)影(ying)響。目前金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)顆(ke)(ke)粒(li)和胎體之間的粘(zhan)結(jie)(jie)主要采用(yong)電鍍(du)鎳(EP)等方法(fa)，在修(xiu)整(zheng)過程中，該(gai)方法(fa)容易造成金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)顆(ke)(ke)粒(li)的自由脫落，從而使(shi)得修(xiu)整(zheng)效率(lv)降低(di)，修(xiu)整(zheng)器的使(shi)用(yong)壽(shou)命縮短，還會影(ying)響拋(pao)光效果。ATI公司(si)采用(yong)一種P.B.S.m新技術(shu)來制(zhi)備金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)修(xiu)整(zheng)器，金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)顆(ke)(ke)粒(li)與(yu)胎體之間依靠化學(xue)。冶金(jin)(jin)的原理(li)來粘(zhan)結(jie)(jie)。將該(gai)兩種修(xiu)整(zheng)器進行修(xiu)整(zheng)實驗，通(tong)過對(dui)比單位面積(ji)金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)顆(ke)(ke)粒(li)的脫落數量發現(xian)，第二種方法(fa)的金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)顆(ke)(ke)粒(li)幾(ji)乎不存在脫落現(xian)象，說明粘(zhan)結(jie)(jie)力顯著(zhu)增強，如圖1、2所示(shi)。所以粘(zhan)結(jie)(jie)力的增大，有利(li)于提高修(xiu)整(zheng)效率(lv)和修(xiu)整(zheng)器的使(shi)用(yong)壽(shou)命。

       1.2 金剛石顆粒的排(pai)列方式對(dui)修(xiu)整效果的影響

       常見金(jin)剛石顆(ke)粒的排列(lie)(lie)方(fang)式(shi)有(you)三種(zhong):隨(sui)機排列(lie)(lie)、簇(cu)擁排列(lie)(lie)及(ji)均勻(yun)排列(lie)(lie),如圖3、4所示。不同(tong)的排列(lie)(lie)方(fang)式(shi)會對拋光墊性能及(ji)拋光效果產(chan)生不同(tong)影響(xiang)。

       簇擁排(pai)(pai)(pai)列(lie)(lie)的(de)金剛石(shi)修(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)器(qi)對拋光(guang)墊修(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)時,動靜(jing)(jing)態摩擦(ca)系(xi)數最大,修(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)效(xiao)率(lv)最高,但容易產生拋光(guang)墊的(de)過(guo)度磨(mo)損(sun),導致使用(yong)壽命的(de)降低(di)。均勻排(pai)(pai)(pai)列(lie)(lie)的(de)金剛石(shi)修(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)器(qi)對拋光(guang)墊修(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)時,動靜(jing)(jing)態摩擦(ca)系(xi)數最小,修(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)效(xiao)率(lv)最低(di)，僅為簇擁排(pai)(pai)(pai)列(lie)(lie)的(de)25%。但由于金剛石(shi)顆(ke)粒排(pai)(pai)(pai)列(lie)(lie)比(bi)較規則,易于表面(mian)溝(gou)槽的(de)形成(cheng)。隨機排(pai)(pai)(pai)列(lie)(lie)方式是由簇擁排(pai)(pai)(pai)列(lie)(lie)和均勻排(pai)(pai)(pai)列(lie)(lie)混(hun)合而成(cheng),所以該類(lei)型(xing)金剛石(shi)修(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)器(qi)的(de)修(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)性能位于前(qian)兩者之間。

       ;相(xiang)對于(yu)簇(cu)擁式排列(lie),拋(pao)光墊(dian)經過均(jun)(jun)勻排列(lie)的(de)(de)金剛石(shi)修整器的(de)(de)修整后,拋(pao)光效(xiao)率提高(gao)了(le)35%,表(biao)面不均(jun)(jun)勻性降低,表(biao)面刮痕等缺陷減少(shao),使用壽(shou)命大幅度提高(gao)。其原因是(shi)修整后的(de)(de)拋(pao)光墊(dian)表(biao)面出現了(le)一層比(bi)較均(jun)(jun)勻、堅韌、厚實的(de)(de)微凸峰(feng),能(neng)夠承受(shou)比(bi)較大的(de)(de)載荷,同時(shi)表(biao)面溝槽(cao)的(de)(de)形成有(you)利于(yu)容納、清除(chu)加工殘(can)余物質以及拋(pao)光液的(de)(de)快速(su)輸送和(he)均(jun)(jun)勻分布,從而改(gai)善(shan)了(le)拋(pao)光效(xiao)果。

       1.3 金剛石修整器的(de)(de)胎體材料(liao)對修整效(xiao)果的(de)(de)影響

       隨著CMP的應用從氧化物發展到鎢、銅等金屬材料時,拋光液的pH值呈強酸性,具有很強的腐蝕性,這就要求修整器不僅具有機械磨削功(gong)能,還必(bi)須具(ju)有很強的(de)抵抗(kang)化學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)能力(li)。尤其是(shi)對拋(pao)光墊(dian)進行在線修(xiu)(xiu)整(zheng),修(xiu)(xiu)整(zheng)器(qi)(qi)的(de)抗(kang)腐(fu)(fu)蝕(shi)性更為重要(yao)。但現有的(de)大(da)多數(shu)金剛(gang)石(shi)(shi)修(xiu)(xiu)整(zheng)器(qi)(qi)都是(shi)將(jiang)金剛(gang)石(shi)(shi)顆粒(li)通過電鍍、銅焊或燒結等辦(ban)法粘結到(dao)(dao)金屬材料胎體(ti)上(shang),并(bing)不具(ju)備(bei)抗(kang)腐(fu)(fu)蝕(shi)能力(li)。隨(sui)著胎體(ti)材料的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi),金剛(gang)石(shi)(shi)顆粒(li)脫落(luo)胎體(ti),不僅會影(ying)響(xiang)(xiang)修(xiu)(xiu)整(zheng)效果,縮短了修(xiu)(xiu)整(zheng)器(qi)(qi)的(de)使用(yong)(yong)壽命,還會給嚴重影(ying)響(xiang)(xiang)拋(pao)光效果。為了增強金剛(gang)石(shi)(shi)修(xiu)(xiu)整(zheng)器(qi)(qi)的(de)抗(kang)腐(fu)(fu)蝕(shi)能力(li),McGregor等選用(yong)(yong)陶瓷作(zuo)為胎體(ti)材料,制(zhi)成一個超平(ping)的(de)修(xiu)(xiu)整(zheng)面,并(bing)將(jiang)金剛(gang)石(shi)(shi)顆粒(li)均(jun)勻地粘結到(dao)(dao)胎體(ti)上(shang)，如(ru)圖5所示。

       經酸性(xing)溶液(硝酸鐵溶液)的(de)(de)(de)(de)浸泡(pao)實(shi)驗(yan)發(fa)現,該修(xiu)整(zheng)(zheng)器(qi)未發(fa)生(sheng)腐(fu)蝕和金(jin)(jin)剛(gang)石顆粒脫落等現象,具有非常強(qiang)的(de)(de)(de)(de)抗腐(fu)蝕能力。經修(xiu)整(zheng)(zheng)實(shi)驗(yan)發(fa)現,相(xiang)(xiang)對于(yu)(yu)傳(chuan)統的(de)(de)(de)(de)修(xiu)整(zheng)(zheng)器(qi), 該修(xiu)整(zheng)(zheng)器(qi)的(de)(de)(de)(de)修(xiu)整(zheng)(zheng)效率基(ji)本相(xiang)(xiang)同,但由于(yu)(yu)其修(xiu)整(zheng)(zheng)面更加(jia)平(ping)整(zheng)(zheng),使得(de)(de)更多的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)剛(gang)石顆粒與(yu)待(dai)修(xiu)整(zheng)(zheng)面接觸,所以能夠獲得(de)(de)比(bi)較好的(de)(de)(de)(de)平(ping)面度(du),同時降(jiang)低了金(jin)(jin)剛(gang)石顆粒的(de)(de)(de)(de)磨損量(大約為傳(chuan)統修(xiu)整(zheng)(zheng)器(qi)的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)剛(gang)石顆粒磨損量的(de)(de)(de)(de)50%),提高了修(xiu)整(zheng)(zheng)器(qi)的(de)(de)(de)(de)使用壽(shou)命。

       2 修整工藝參數對修整效果的影響

       2.1 修整(zheng)壓(ya)力(li)及轉速(su)對修整(zheng)效果的影響

       當修(xiu)(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)壓(ya)力(li)(li)較小時(shi)(shi),金剛(gang)石(shi)顆粒(li)嵌(qian)入拋(pao)(pao)光(guang)墊(dian)的(de)(de)(de)深度較小,不(bu)利(li)于拋(pao)(pao)光(guang)墊(dian)表面(mian)(mian)釉化層的(de)(de)(de)完(wan)全去(qu)(qu)除(chu),表面(mian)(mian)微(wei)孔(kong)仍有堵塞,修(xiu)(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)效(xiao)(xiao)率較低;隨著修(xiu)(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)壓(ya)力(li)(li)的(de)(de)(de)增(zeng)大(da)(da),去(qu)(qu)除(chu)厚度增(zeng)大(da)(da),修(xiu)(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)效(xiao)(xiao)率提(ti)高(gao),且表面(mian)(mian)均勻分布的(de)(de)(de)微(wei)孔(kong)數量(liang)增(zeng)大(da)(da),有利(li)于容(rong)納拋(pao)(pao)光(guang)液和加(jia)工殘余物質,從而改善拋(pao)(pao)光(guang)效(xiao)(xiao)果;但(dan)壓(ya)力(li)(li)過(guo)大(da)(da)時(shi)(shi),容(rong)易造成拋(pao)(pao)光(guang)墊(dian)嚴重(zhong)磨損,降低其使用壽命,且壓(ya)力(li)(li)過(guo)大(da)(da)也會使修(xiu)(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)器(qi)產生振動, 影(ying)響(xiang)修(xiu)(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)效(xiao)(xiao)果。當修(xiu)(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)器(qi)轉(zhuan)速(su)增(zeng)加(jia)時(shi)(shi),不(bu)僅可以提(ti)高(gao)單位(wei)時(shi)(shi)間(jian)內拋(pao)(pao)光(guang)墊(dian)與金剛(gang)石(shi)顆粒(li)之間(jian)發(fa)生機械摩擦的(de)(de)(de)次(ci)數,還(huan)可以增(zeng)大(da)(da)兩者之間(jian)的(de)(de)(de)摩擦力(li)(li),從而提(ti)高(gao)修(xiu)(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)效(xiao)(xiao)率。總的(de)(de)(de)看來,拋(pao)(pao)光(guang)墊(dian)修(xiu)(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)時(shi)(shi),修(xiu)(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)壓(ya)力(li)(li)及轉(zhuan)速(su)對修(xiu)(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)效(xiao)(xiao)果的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)基本符(fu)合Preston方(fang)程的(de)(de)(de)趨勢。

       2.2 修整溫度對修整效果的影響

       修整溫度對拋光墊的(de)溝(gou)槽(cao)、微(wei)孔及硬度會產(chan)生重(zhong)要影(ying)響,并(bing)最(zui)終(zhong)影(ying)響拋光效果。

       當(dang)拋光(guang)(guang)墊未修(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)時(shi),加工殘余(yu)(yu)物質(zhi)填滿(man)了溝槽(cao),阻礙(ai)了拋光(guang)(guang)液的(de)輸送(song),如圖(tu)6(a);對拋光(guang)(guang)墊進行(xing)修(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)時(shi),隨著(zhu)修(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)溫度(du)的(de)升(sheng)高,溝槽(cao)內部殘余(yu)(yu)物質(zhi)逐漸(jian)去除,溝槽(cao)寬(kuan)度(du)逐漸(jian)擴大,如圖(tu)6(b)和6(c);當(dang)修(xiu)整(zheng)(zheng)(zheng)溫度(du)達(da)到(dao)80e時(shi),溝槽(cao)底(di)部及兩側的(de)殘余(yu)(yu)物質(zhi)完全(quan)去除,槽(cao)壁比較平(ping)整(zheng)(zheng)(zheng),溝槽(cao)寬(kuan)度(du)達(da)到(dao)最(zui)大值,有(you)利于(yu)拋光(guang)(guang)液的(de)輸送(song),如圖(tu)6(d)。

       不同修(xiu)整(zheng)溫(wen)度(du)(du)下,拋光(guang)墊表面微(wei)孔(kong)(kong)(kong)的變化過程(cheng)與溝槽(cao)類(lei)似(si)。未修(xiu)整(zheng)時,加工殘(can)余物(wu)質和(he)廢(fei)舊(jiu)拋光(guang)液(ye)充滿了(le)微(wei)孔(kong)(kong)(kong),如圖7(a);隨著修(xiu)整(zheng)溫(wen)度(du)(du)的升高,雖然微(wei)孔(kong)(kong)(kong)尺寸增大,孔(kong)(kong)(kong)內殘(can)余物(wu)質減少(shao),容(rong)納(na)的拋光(guang)液(ye)增多,但微(wei)孔(kong)(kong)(kong)的形狀不規則,分布(bu)(bu)不均勻,如圖7(b)和(he)7(c);當溫(wen)度(du)(du)達(da)到80e時,拋光(guang)墊表面的微(wei)孔(kong)(kong)(kong)內的殘(can)余物(wu)質被全(quan)部去除,充滿了(le)新的拋光(guang)液(ye),且微(wei)孔(kong)(kong)(kong)形狀比較規則,分布(bu)(bu)均勻,如圖7(d)。所以經(jing)過高溫(wen)修(xiu)整(zheng)后的拋光(guang)墊,由(you)于溝槽(cao)和(he)微(wei)孔(kong)(kong)(kong)的存(cun)在,使得拋光(guang)液(ye)自(zi)由(you)輸送,可以提高拋光(guang)效率,同時獲得比較好的表面平整(zheng)度(du)(du)。

       修整溫度(du)(du)的(de)變化還會導致(zhi)拋光(guang)墊(dian)彈性模(mo)量(liang)(liang)的(de)改(gai)變。隨(sui)著溫度(du)(du)的(de)升高,拋光(guang)墊(dian)的(de)彈性模(mo)量(liang)(liang)大(da)幅度(du)(du)減小,硬度(du)(du)降低,經(jing)拋光(guang)實驗后發現,所獲得的(de)加工表(biao)面比較平整,未(wei)出現表(biao)面缺(que)陷及刮痕,從而有效地改(gai)善拋光(guang)質量(liang)(liang)。

       2.3 修(xiu)整密度對(dui)修(xiu)整效果的影響

       修整密(mi)度(Condition ing Density)是指拋(pao)光墊上某點在單位時間內修整的(de)次數,其定義如下:

       CD=1/VarmRpad

       其(qi)中(zhong),CD為(wei)(wei)修整密度(du),Varm為(wei)(wei)修整器(qi)的(de)徑(jing)向移動速(su)度(du),Rpad為(wei)(wei)該點到拋(pao)光(guang)墊圓心的(de)距離。從公式(shi)(shi)(shi)可(ke)以看出Varm為(wei)(wei)定(ding)值(zhi)時，修整密度(du)隨著Varm發生(sheng)變化，所以拋(pao)光(guang)墊中(zhong)間部分修整密度(du)大,邊緣部分修整密度(du)小,這種修整方式(shi)(shi)(shi)稱為(wei)(wei)過程修整;如果適當改變Varm值(zhi),就可(ke)以使(shi)得拋(pao)光(guang)墊上(shang)各部分的(de)修整密度(du)保(bao)持(chi)定(ding)值(zhi),這種修整方式(shi)(shi)(shi)稱為(wei)(wei)平坦修整。

       經修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)實驗發現,拋(pao)(pao)(pao)光墊(dian)的(de)(de)(de)磨損(sun)率與修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)密度(du)成正比,因(yin)此(ci)過(guo)程(cheng)(cheng)修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)時,拋(pao)(pao)(pao)光墊(dian)中(zhong)間(jian)部(bu)(bu)分(fen)(fen)修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)量較(jiao)大,邊緣修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)量較(jiao)小(xiao),導致表面平(ping)面度(du)不理想;而(er)采用(yong)平(ping)坦修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)時,拋(pao)(pao)(pao)光墊(dian)各部(bu)(bu)分(fen)(fen)的(de)(de)(de)修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)量大體一致。經粗(cu)糙(cao)度(du)分(fen)(fen)析發現,相對于過(guo)程(cheng)(cheng)修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng),平(ping)坦修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)拋(pao)(pao)(pao)光墊(dian)表面粗(cu)糙(cao)度(du)比較(jiao)小(xiao),各點(dian)處的(de)(de)(de)波峰(feng)、波谷(gu)值變化(hua)較(jiao)小(xiao)。經釉化(hua)層分(fen)(fen)析發現,過(guo)程(cheng)(cheng)修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)后(hou)(hou),拋(pao)(pao)(pao)光墊(dian)中(zhong)間(jian)部(bu)(bu)分(fen)(fen)修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)密度(du)大,去(qu)除(chu)的(de)(de)(de)釉化(hua)層厚(hou)度(du)較(jiao)大,外圍(wei)部(bu)(bu)分(fen)(fen)去(qu)除(chu)的(de)(de)(de)釉化(hua)層厚(hou)度(du)較(jiao)小(xiao);而(er)平(ping)坦修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)后(hou)(hou),拋(pao)(pao)(pao)光墊(dian)各釉化(hua)層去(qu)除(chu)厚(hou)度(du)基本(ben)一致。考(kao)慮到(dao)CMP過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong),作為主要加工區域(yu)的(de)(de)(de)拋(pao)(pao)(pao)光墊(dian)中(zhong)間(jian)部(bu)(bu)分(fen)(fen),發生磨損(sun)、變形(xing)及釉化(hua)層等現象比較(jiao)嚴(yan)重,是重點(dian)修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)區域(yu),因(yin)此(ci)過(guo)程(cheng)(cheng)修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)方式適合于離線修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)的(de)(de)(de)粗(cu)修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)階段(duan),平(ping)坦修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)方式適合于離線修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)的(de)(de)(de)精修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)階段(duan)。

       此外,金剛石(shi)顆粒(li)的(de)刮除速度(du)(du)、嵌(qian)入深(shen)度(du)(du)及角度(du)(du)、修(xiu)整(zheng)(zheng)時間(jian)及其間(jian)隔、修(xiu)整(zheng)(zheng)器的(de)徑向移動速度(du)(du)等工藝參數(shu)均會對修(xiu)整(zheng)(zheng)效果產生影響,但有待進一步研究。

       3 金剛石修整器的發展趨勢

       化學(xue)機(ji)械拋光(guang)技術的不斷發展,對金剛石修(xiu)整器的性能提出了更高的要求：

       1)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)顆粒(li)不(bu)能脫(tuo)落(luo)。在線(xian)修整(zheng)(zheng)過(guo)程(cheng)中,金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)顆粒(li)的(de)脫(tuo)落(luo)會(hui)導致晶片(pian)和拋光(guang)墊的(de)表面(mian)產(chan)生比較深的(de)劃痕,表面(mian)缺陷比較嚴重。怎樣增大金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)顆粒(li)與胎(tai)體之(zhi)間的(de)粘結力,是金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)修整(zheng)(zheng)器制備過(guo)程(cheng)中必須解決的(de)問題之(zhi)一。減少金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)顆粒(li)的(de)脫(tuo)落(luo),不(bu)僅可(ke)以改善拋光(guang)效果,還可(ke)以大幅度提高修整(zheng)(zheng)器的(de)使用壽命,降(jiang)低生產(chan)成本。

       (2)金(jin)剛(gang)石(shi)顆(ke)(ke)粒的(de)排列(lie)(lie)方式必須(xu)均(jun)勻且(qie)規(gui)則。金(jin)剛(gang)石(shi)顆(ke)(ke)粒均(jun)勻排列(lie)(lie)的(de)修整器能獲得比較理想(xiang)的(de)修整效(xiao)果,使得CMP過(guo)程保持穩定,從而有效(xiao)改善拋光效(xiao)果。目前經常使用的(de)均(jun)勻排列(lie)(lie)方式有矩陣式排列(lie)(lie)和同心(xin)圓排列(lie)(lie)。

        (3)修整器(qi)具有較(jiao)長的(de)使用壽(shou)(shou)命(ming)(ming)。CMP過程中使用的(de)一些拋光(guang)(guang)液酸度很高,會(hui)對(dui)修整器(qi)的(de)胎體(ti)(ti)材料產生腐蝕(shi)作(zuo)用,造(zao)成金(jin)剛石顆粒的(de)脫落。因此(ci)要(yao)提高修整器(qi)的(de)使用壽(shou)(shou)命(ming)(ming),降低拋光(guang)(guang)成本,必須改善胎體(ti)(ti)的(de)性(xing)能(neng),如選(xuan)用陶瓷作(zuo)為胎體(ti)(ti)材料,或者采用樹脂涂覆的(de)方法強化(hua)胎體(ti)(ti)性(xing)能(neng)等。

       可以看到1#結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)和主晶(jing)相(xiang)(xiang)為玻(bo)璃(li)(li)相(xiang)(xiang),有(you)(you)(you)少量(liang)的(de)(de)(de)磷(lin)石(shi)英存在,5#結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)晶(jing)相(xiang)(xiang)為純玻(bo)璃(li)(li)相(xiang)(xiang)。對(dui)于(yu)(yu)1#結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)當(dang)升溫(wen)至100e以上時結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)中(zhong)的(de)(de)(de)磷(lin)石(shi)英發生(sheng)晶(jing)型轉換,產生(sheng)0.2%的(de)(de)(de)體積膨(peng)脹(zhang)(zhang)效應(ying),因(yin)此1#結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)在140e~170e溫(wen)度區間(jian)內體積迅速增大;5#結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)為玻(bo)璃(li)(li)相(xiang)(xiang),在整個測試溫(wen)區內沒(mei)有(you)(you)(you)相(xiang)(xiang)變(bian)因(yin)此膨(peng)脹(zhang)(zhang)系(xi)數(shu)(shu)沒(mei)有(you)(you)(you)明顯變(bian)化。由實驗分析我們可以得(de)出這樣的(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)(jie)論(lun):在該實驗的(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)體系(xi)中(zhong),Na2O是從兩(liang)方(fang)面(mian)對(dui)結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)膨(peng)脹(zhang)(zhang)系(xi)數(shu)(shu)產生(sheng)影(ying)響。一方(fang)面(mian),結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)中(zhong)Na2O含(han)量(liang)的(de)(de)(de)提(ti)高(gao),增加了(le)(le)結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)體系(xi)中(zhong)自由氧的(de)(de)(de)含(han)量(liang),破壞了(le)(le)結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)中(zhong)Si、O網絡(luo)結(jie)(jie)(jie)(jie)構使(shi)膨(peng)脹(zhang)(zhang)系(xi)數(shu)(shu)增大;另一方(fang)面(mian)當(dang)結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)中(zhong)Na2O含(han)量(liang)較低時,Na2O的(de)(de)(de)加入可以抑制結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)中(zhong)析出磷(lin)石(shi)英,這有(you)(you)(you)利于(yu)(yu)結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)膨(peng)脹(zhang)(zhang)系(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)減(jian)小。兩(liang)方(fang)面(mian)共同作(zuo)用的(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)(jie)果(guo)如圖5所(suo)示(shi)的(de)(de)(de)實驗現(xian)象(xiang),當(dang)Na2O含(han)量(liang)較低時結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)(he)(he)(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)平(ping)均膨(peng)脹(zhang)(zhang)系(xi)數(shu)(shu)隨Na2O含(han)量(liang)的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)增加緩慢,當(dang)Na2O含(han)量(liang)較高(gao)(摩爾比大于(yu)(yu)0.2時)膨(peng)脹(zhang)(zhang)系(xi)數(shu)(shu)隨Na2O含(han)量(liang)的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)迅速增加。

       3 結論

       在B2O3-SIO2-AI2O3-Na2O體系的金剛石砂輪陶(tao)瓷(ci)結(jie)合(he)(he)劑(ji)中，結(jie)合(he)(he)劑(ji)的(de)耐火(huo)度(du)隨(sui)(sui)(sui)Na2O含(han)(han)(han)量(liang)(liang)的(de)增加而降低(di)；結(jie)合(he)(he)劑(ji)中Na2O含(han)(han)(han)量(liang)(liang)對(dui)由結(jie)合(he)(he)劑(ji)和金剛石磨料(liao)制得力(li)學試(shi)條的(de)強(qiang)(qiang)度(du)有很大(da)影(ying)響,當(dang)結(jie)合(he)(he)劑(ji)Na2O含(han)(han)(han)量(liang)(liang)較低(di)時(shi),隨(sui)(sui)(sui)Na2O含(han)(han)(han)量(liang)(liang)的(de)增加,力(li)學試(shi)樣抗(kang)彎(wan)強(qiang)(qiang)度(du)提(ti)高(gao)。當(dang)Na2O/(B2O3+Al2O3)的(de)摩爾比(bi)為0.5時(shi),試(shi)樣的(de)抗(kang)折強(qiang)(qiang)度(du)最高(gao)為70MPa。同(tong)時(shi)              Na2O含(han)(han)(han)量(liang)(liang)對(dui)結(jie)合(he)(he)劑(ji)20e~500e平均(jun)(jun)熱膨(peng)脹系(xi)數(shu)(shu)也有影(ying)響,當(dang)Na2O含(han)(han)(han)量(liang)(liang)較低(di)時(shi)結(jie)合(he)(he)劑(ji)的(de)平均(jun)(jun)膨(peng)脹系(xi)數(shu)(shu)隨(sui)(sui)(sui)Na2O含(han)(han)(han)量(liang)(liang)的(de)提(ti)高(gao)增加緩慢,當(dang)Na2O含(han)(han)(han)量(liang)(liang)較高(gao)(摩爾比(bi)大(da)于0.2時(shi))膨(peng)脹系(xi)數(shu)(shu)隨(sui)(sui)(sui)Na2O含(han)(han)(han)量(liang)(liang)的(de)提(ti)高(gao)迅速(su)增加