化学机械抛光中的抛光皮知识讲解
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目录
1.化学机械抛光简介 2.抛光皮的分类 3.抛光皮的作用 4.抛光皮的制造工艺 5.影响抛光皮性能的因素 6.化学机械抛光的发展趋势
1-1 化学机械抛光
化学机械抛光--CMP(Chemical Mechanical Polishing) CMP 是化学的和机械的综合作用,在一定压力及抛 光浆料存在下,在抛光液中的腐蚀介质作用下工件表面 形成一层软化层，抛光液中的磨粒对工件上的软化层 进行磨削， 因而在被研磨的工件表面形成光洁表面。
2.抛光皮的分类-3
无 开 槽 结 构 表 面 开 槽 结 构
依抛光皮的表 面结构分类
3.抛光皮的作用
1.把抛光液有效均匀地输送到抛光皮的不同区域； 2.从被加工表面带走抛光过程中的残留物质、碎屑 等，达到去除效果； 3.传递和承载加工去除过程中所需的机械载荷； 4.维持抛光皮表面的抛光液薄膜，以便化学反应充 分进行； 5.保持抛光过程的平稳、表面不变形，以便获得较 好的产品表面形貌。
断面 毛毡
浸过树脂后断面 浸过树脂后表面
4.抛光皮的制造工艺
❷聚氨酯硬质磨皮
聚氨酯预聚物和硬化剂（增链剂） 、发泡剂按照规定量混合后， 注入定型容器中做成块状，然后通过切片机加工成最终片状磨皮。
表面 ×50 断面 ×35
4.抛光皮的制造工艺
❸阻尼布磨皮
聚氨酯树脂和发泡添加剂颜料（炭黑）等混合后放入水中凝固，干燥成薄 膜状。然后通过抛光加工，粘上基材和双面胶得到最终产品。
1-2 化学机械抛光基本结构
1.循环泵 2.抛光液 3.过滤磁环
4.抛光机喷嘴
5.工件 6.压力钢柱 7.抛光皮 8.抛光盘 9.回收箱 lO.磁环
1-3 化学机械抛光去毛刺机理
抛光液中的腐蚀介质与被
抛光表面材料发生了化学
反应,生成很薄的剪切强度 很低的化学反应膜,反应膜 在磨粒磨削作用下被去处, 从而露出新的表面,接着又
CMP是由运动学，力学，流体力学，化学，摩擦，磨耗等 各种复杂作用来移除材料表面。 影响抛光皮性能的外部因素主要有抛光液的成份&浓度、 抛光粉的粒径、压力、速度、时间、温度等。
材料移除量（RR） RR＝ ｋ × P × V × ｔ k：比例定数 P：研磨压力 V：研磨速度（磨皮和研磨对象物的相对速度） t：研磨时间
6.化学机械抛光的发展趋势
近几年，虽然CMP技术发展迅速，但CMP仍然存在很多未解决的题： 1、CMP加工过程的控制仍停留在半经验阶段，难以保证表面的更高精度 和平整度加工要求， 2、CMP工艺的复杂性影响因素的多样性增加了问题的研究难度 3、CMP加工材料去除、抛光缺陷机理、抛光过程中纳米粒子的运动规律 及行为以及CMP工艺方面的实际问题等还没有完全弄清楚。
断面 干燥 断面 断面
表面抛光
基材 （ PET ）
基材 （ NWF ）
抛光皮性能分析
种类 特征 用途 优点 缺点 处于聚氨酯硬质磨皮（固定磨粒）和阻尼布 硅片，半导体材料， 欠陷性、平滑性和表面精 不织布 磨皮的中间位置。 蓝宝石，PDP,光学 移除率较高 度（很难加工高水准的平 磨皮 能够磨出一定程度的平坦性和平滑性。 镜片，金属 坦度） 通常被使用于粗磨或中磨。
◊ 抛光皮开槽的作用 抛光皮开槽能提高抛光皮自身的追从性，抛光皮沟槽形 状对抛光液的运送及均匀分布、化学反应速度、反应产物 及其浓度，材料去除速率会产生重要影响，是改变抛光垫 性能的最主要途径。 ◊ 抛光皮开槽的种类
4.抛光皮的制造工艺
❶不织布磨皮
薄状聚酯纤维层叠后，用针反复撞击使纤维结合在一起使其成为毛 毡ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，并把它浸在聚氨树脂或乳胶（SBR NBR等橡胶）中，然后切片， 抛光，完成最终产品。
5.影响抛光皮性能的因素 --内部因素
1.硬度—抛光皮的硬度决定保持面形精度的能力； 2.压缩比—压缩比反映抛光皮的抗变形能力； 3.涵养量—抛光皮的涵养量是单位体积的抛光皮 存储抛光液的质量； 4.粗糙度—表面粗糙度是抛光皮表面的凹凸不平 程度； 5.密度—密度是抛光皮材料的致密程度。
5.影响抛光皮性能的因素 --外部因素
电化学机械平坦化技术
无应力抛光技术 等离子辅助化学蚀刻平坦化技术等
Thank you
发泡聚 通常被使用于要求高平坦性的抛光工程。 LCD用玻璃基板， 可以加工出高 氨酯硬 根据硬度，密度，磨粒的种类，磨粒大小分 玻璃圆盘，光学镜 水准的平坦性 质磨皮 布等可以做出各种适合不同需求的磨皮。 片等
容易发生刮伤
应用于高平滑性，低欠陷性的精磨工序 半导体晶片，硬盘， 阻尼布 平滑性，欠陷 平坦性不如不织布磨皮和 没有经过抛光的阻尼布主要作为吸附垫应用 LCD玻璃主板，蓝 磨皮 性好 聚氨酯磨皮 于玻璃等的研磨。 宝石玻璃的精磨等
3.抛光皮的作用（图解）
研磨对象物
研磨压力
旋转・移动
研磨对象物 被磨液的化学成分脆化 橡胶弹性
扩大
研磨对象物在磨皮上方加压移 动产生负压从而使最初存在磨 皮开孔部位的磨液流入磨皮和 研磨对象物之间进行研磨。
发泡⇒具有磨液保持 以及缓冲效果。 对研磨对象物平坦度 有一定效果。
・刮擦作用 磨粒被压入磨皮，通过刮擦作 用移除研磨对象物。 ※易变形，较软的磨皮更容易 使磨粒压进，不容易刮伤研磨 对象物，但是磨削力有所下降。 ・冲突作用 和磨皮的实际接触面积很小， 刮擦作用以外的接触部分由磨 粒的冲突作用移除研磨对象物。
继续反应生成新的反应膜,
如此周而复始的进行,使表 面逐渐被抛光修平,实现抛 光的目的。
2.抛光皮的分类-1
无磨料的 抛光皮 抛光过程 中的光圈 稳定 含氧化铈 的抛光皮 提高抛光 速率
是否有 磨料 含氧化锆 的抛光皮
提高被抛 光工件的 光洁度
2.抛光皮的分类-2
依抛光皮的材质不同 不织布磨皮 发泡聚氨酯磨皮 阻尼布磨皮
化学机械抛光的发展趋势
随着集成电路的高密度化、微细化和高速化，CMP在集成电路中的应用，对 于45nm纳米以后的制程，传统的化学机械抛光将达到这种方法所能加工的极限，
可能被淘汰，因此需要在研究传统的CMP理论与技术、提高其加工性能的同时，加
大对新的平坦化方法的研究。 固结磨料CMP技术 无磨粒CMP技术 今后新的平坦化方法
1.化学机械抛光简介 2.抛光皮的分类 3.抛光皮的作用 4.抛光皮的制造工艺 5.影响抛光皮性能的因素 6.化学机械抛光的发展趋势
1-1 化学机械抛光
化学机械抛光--CMP(Chemical Mechanical Polishing) CMP 是化学的和机械的综合作用,在一定压力及抛 光浆料存在下,在抛光液中的腐蚀介质作用下工件表面 形成一层软化层，抛光液中的磨粒对工件上的软化层 进行磨削， 因而在被研磨的工件表面形成光洁表面。
2.抛光皮的分类-3
无 开 槽 结 构 表 面 开 槽 结 构
依抛光皮的表 面结构分类
3.抛光皮的作用
1.把抛光液有效均匀地输送到抛光皮的不同区域； 2.从被加工表面带走抛光过程中的残留物质、碎屑 等，达到去除效果； 3.传递和承载加工去除过程中所需的机械载荷； 4.维持抛光皮表面的抛光液薄膜，以便化学反应充 分进行； 5.保持抛光过程的平稳、表面不变形，以便获得较 好的产品表面形貌。
断面 毛毡
浸过树脂后断面 浸过树脂后表面
4.抛光皮的制造工艺
❷聚氨酯硬质磨皮
聚氨酯预聚物和硬化剂（增链剂） 、发泡剂按照规定量混合后， 注入定型容器中做成块状，然后通过切片机加工成最终片状磨皮。
表面 ×50 断面 ×35
4.抛光皮的制造工艺
❸阻尼布磨皮
聚氨酯树脂和发泡添加剂颜料（炭黑）等混合后放入水中凝固，干燥成薄 膜状。然后通过抛光加工，粘上基材和双面胶得到最终产品。
1-2 化学机械抛光基本结构
1.循环泵 2.抛光液 3.过滤磁环
4.抛光机喷嘴
5.工件 6.压力钢柱 7.抛光皮 8.抛光盘 9.回收箱 lO.磁环
1-3 化学机械抛光去毛刺机理
抛光液中的腐蚀介质与被
抛光表面材料发生了化学
反应,生成很薄的剪切强度 很低的化学反应膜,反应膜 在磨粒磨削作用下被去处, 从而露出新的表面,接着又
CMP是由运动学，力学，流体力学，化学，摩擦，磨耗等 各种复杂作用来移除材料表面。 影响抛光皮性能的外部因素主要有抛光液的成份&浓度、 抛光粉的粒径、压力、速度、时间、温度等。
材料移除量（RR） RR＝ ｋ × P × V × ｔ k：比例定数 P：研磨压力 V：研磨速度（磨皮和研磨对象物的相对速度） t：研磨时间
6.化学机械抛光的发展趋势
近几年，虽然CMP技术发展迅速，但CMP仍然存在很多未解决的题： 1、CMP加工过程的控制仍停留在半经验阶段，难以保证表面的更高精度 和平整度加工要求， 2、CMP工艺的复杂性影响因素的多样性增加了问题的研究难度 3、CMP加工材料去除、抛光缺陷机理、抛光过程中纳米粒子的运动规律 及行为以及CMP工艺方面的实际问题等还没有完全弄清楚。
断面 干燥 断面 断面
表面抛光
基材 （ PET ）
基材 （ NWF ）
抛光皮性能分析
种类 特征 用途 优点 缺点 处于聚氨酯硬质磨皮（固定磨粒）和阻尼布 硅片，半导体材料， 欠陷性、平滑性和表面精 不织布 磨皮的中间位置。 蓝宝石，PDP,光学 移除率较高 度（很难加工高水准的平 磨皮 能够磨出一定程度的平坦性和平滑性。 镜片，金属 坦度） 通常被使用于粗磨或中磨。
◊ 抛光皮开槽的作用 抛光皮开槽能提高抛光皮自身的追从性，抛光皮沟槽形 状对抛光液的运送及均匀分布、化学反应速度、反应产物 及其浓度，材料去除速率会产生重要影响，是改变抛光垫 性能的最主要途径。 ◊ 抛光皮开槽的种类
4.抛光皮的制造工艺
❶不织布磨皮
薄状聚酯纤维层叠后，用针反复撞击使纤维结合在一起使其成为毛 毡ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，并把它浸在聚氨树脂或乳胶（SBR NBR等橡胶）中，然后切片， 抛光，完成最终产品。
5.影响抛光皮性能的因素 --内部因素
1.硬度—抛光皮的硬度决定保持面形精度的能力； 2.压缩比—压缩比反映抛光皮的抗变形能力； 3.涵养量—抛光皮的涵养量是单位体积的抛光皮 存储抛光液的质量； 4.粗糙度—表面粗糙度是抛光皮表面的凹凸不平 程度； 5.密度—密度是抛光皮材料的致密程度。
5.影响抛光皮性能的因素 --外部因素
电化学机械平坦化技术
无应力抛光技术 等离子辅助化学蚀刻平坦化技术等
Thank you
发泡聚 通常被使用于要求高平坦性的抛光工程。 LCD用玻璃基板， 可以加工出高 氨酯硬 根据硬度，密度，磨粒的种类，磨粒大小分 玻璃圆盘，光学镜 水准的平坦性 质磨皮 布等可以做出各种适合不同需求的磨皮。 片等
容易发生刮伤
应用于高平滑性，低欠陷性的精磨工序 半导体晶片，硬盘， 阻尼布 平滑性，欠陷 平坦性不如不织布磨皮和 没有经过抛光的阻尼布主要作为吸附垫应用 LCD玻璃主板，蓝 磨皮 性好 聚氨酯磨皮 于玻璃等的研磨。 宝石玻璃的精磨等
3.抛光皮的作用（图解）
研磨对象物
研磨压力
旋转・移动
研磨对象物 被磨液的化学成分脆化 橡胶弹性
扩大
研磨对象物在磨皮上方加压移 动产生负压从而使最初存在磨 皮开孔部位的磨液流入磨皮和 研磨对象物之间进行研磨。
发泡⇒具有磨液保持 以及缓冲效果。 对研磨对象物平坦度 有一定效果。
・刮擦作用 磨粒被压入磨皮，通过刮擦作 用移除研磨对象物。 ※易变形，较软的磨皮更容易 使磨粒压进，不容易刮伤研磨 对象物，但是磨削力有所下降。 ・冲突作用 和磨皮的实际接触面积很小， 刮擦作用以外的接触部分由磨 粒的冲突作用移除研磨对象物。
继续反应生成新的反应膜,
如此周而复始的进行,使表 面逐渐被抛光修平,实现抛 光的目的。
2.抛光皮的分类-1
无磨料的 抛光皮 抛光过程 中的光圈 稳定 含氧化铈 的抛光皮 提高抛光 速率
是否有 磨料 含氧化锆 的抛光皮
提高被抛 光工件的 光洁度
2.抛光皮的分类-2
依抛光皮的材质不同 不织布磨皮 发泡聚氨酯磨皮 阻尼布磨皮
化学机械抛光的发展趋势
随着集成电路的高密度化、微细化和高速化，CMP在集成电路中的应用，对 于45nm纳米以后的制程，传统的化学机械抛光将达到这种方法所能加工的极限，
可能被淘汰，因此需要在研究传统的CMP理论与技术、提高其加工性能的同时，加
大对新的平坦化方法的研究。 固结磨料CMP技术 无磨粒CMP技术 今后新的平坦化方法