[0001] 本发明涉及化学机械抛光领域，尤其是涉及抛光垫浇筑模具、抛光垫加工方法及抛光垫。

[0002] 半导体产业是现代电子工业的核心，而半导体产业的基础是硅材料工业。虽然有各种各样新型的半导体材料不断出现，但90％以上的半导体器件和电路，尤其是超大规模
集成电路(Very Large Scale Integration Circuit，VLSI)都是以高纯优质的硅单晶抛光
片和外延片为基础而制作在。目前，超大规模集成电路随着特征线宽的进一步微小化，对硅
片表面的平坦化程度提出了更高的要求，化学机械抛光(Chemical Mechanical 
Polishing，CMP)被公认为是VLSI阶段最好的材料全局平坦化方法，该方法既可以获得较完
美的表面，又可以得到较高的抛光速率，已经基本取代了传统的热流法、旋转式玻璃法、回
蚀法、电子环绕共振法等技术。

[0003] 抛光垫是集成电路制造化学机械抛光工艺中不可或缺的抛光耗材。抛光垫在化学机械抛光中的主要作用就是承载研磨液并使研磨液分布均匀，同时抛光垫与抛光晶圆表面
有机械摩擦力，从而去除晶圆表面多余层达到晶圆表面平坦化的目的。

[0004] CMP抛光垫，又称CMP研磨垫，英文名为CMP Pad，主要用于半导体晶圆抛光和蓝宝石等方面。CMP抛光垫由含有填充材料的聚氨酯材料组成，用来控制垫子的硬度。抛光垫的
表面微凸起直接与晶片接触产生摩擦，以机械方式去除抛光层在离心力的作用下，将抛光
液均匀地抛洒到抛光垫的表面，以化学方式去除抛光层，并将反应产物带出抛光垫。抛光垫
的性质直接影响晶片的表面质量，是关系到平坦化效果的直接因素之一。

[0005] 目前CMP垫基材为聚氨酯，生产工艺主要为聚醚多元醇(或聚酯型多元醇、聚丙烯醚二醇等)真空脱水后，加入异氰酸酯，制备预聚体。部分多元醇加入扩链剂、发泡剂、混合
搅拌发泡后加入预聚体罐中，注入模具，然后冷却、切片。

[0006] 已经证实，将聚氨酯浇注成饼并且将所述饼切割成若干薄抛光垫为用于制造具有恒定可再现抛光特性的抛光垫的有效方法。现有技术已证实采用“蛋糕”浇注的方法可以制
作出来可供切片的聚氨酯板。不利的是，由于浇注和凝胶过程中体系即浇注体整体浇筑方
式不均以及热量分布不均，导致微球膨胀程度不一致，从而引起整个体系中间至外围的密
度分布不均，导致成型后的聚氨酯蛋糕体无法做到每一处密度及微球膨胀比例均一。因此
而产生两种不良后果：一、是生产抛光垫中的良率过低，市场上现有已知浇注方法下产生的
聚氨酯蛋糕体在成型切片后可被作为合格抛光垫产品的良率不高；二、是抛光垫成品在对
晶圆抛光时，由于生产无法做到全检而漏检的轻微微球分布不均匀导致抛光下来的残留物
无法及时有效排出，对晶圆表面造成不可挽回的划伤划痕。

[0036] 除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

[0037] 本文中列举的所有的从最低值到最高值之间的数值，是指当最低值和最高值之间相差两个单位以上时，最低值与最高值之间以一个单位为增量得到的所有数值。

[0038] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本发明的限制。

[0039] 此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0040] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语
在本发明中的具体含义。

[0041] 下面将参考附图并结合具体实施例来详细说明本发明。需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式
的所有特征均作详尽的描述。

[0042] 实施例

[0043] 如图1所示，抛光垫浇筑模具包括了两个浇筑片1和一个孔盖2，其中两个浇筑片1的结构对称且相同。具体如图2～图5所示：每个浇筑片1为矩形的结构，在浇筑片1的两边和
底边上设置有贴合条11。两个浇筑片1的贴合条11相向贴合连接，由此在两个浇筑片1之间
会形成三侧包围的抛光垫生成内槽。该抛光垫生成内槽的顶部即为开口槽。在开口槽的两
端设置有第一浇筑点31和第二浇筑点32，用于浇筑抛光垫加工料。第一浇筑点31和第二浇
筑点32均是三个斜面组成的结构，这样当抛光垫加工料沿着浇筑点下滑填满抛光垫生成内
槽时，液体状加工料可以沿着倾斜面慢慢下滑至模具的侧壁，沿模具侧壁按相同速度下滑
至模具底部，直至填满抛光垫生成内槽，有效避免垂直下落过快造成底部气泡，提高微球膨
胀比例的均一性。

[0044] 如图5所示，第一浇筑点31和第二浇筑点32结构相同，均包括两个第一倾斜面41和一个第二倾斜面42。第一倾斜面41为浇筑片1顶部的倒角，第二倾斜面42为两侧贴合条11顶
部的倒角。倒角的倾斜度一般为相对竖直面5～45度，优选采用30度。

[0045] 在另一个优选的实施方式中，第一倾斜面41和一个第二倾斜面42均可采用略微外凸的圆弧面，使得液体状加工料可以在倾斜面上有一个下落前的先减速后加速，可以更方
便地进行下落控制。

[0046] 在另一个优选的实施方式中，如图2～4所示，在贴合条11上均匀分布有透气槽12，当两个浇筑片1的贴合条11相对贴合后，位置对应的透气槽12互相形成一个排气孔，用于排
出成型过程中产生的气体。在贴合条11上还设置有固定孔13，通过锁紧螺丝5穿过两个浇筑
片1的固定孔13，使两个浇筑片1互相固定。为了便于两个浇筑片1互相之间的安装，在贴合
条11上还可以设置定位孔14，在进行锁紧螺丝5固定前，先用定位销6穿过定位孔14进行浇
筑片1的相对定位。

[0047] 采用本实施例的抛光垫浇筑模具进行抛光垫加工的具体步骤如下：

[0048] 步骤S1、制作抛光垫加工料；本实施例中抛光垫加工料包含由预聚物反应形成的浇铸聚氨酯聚合材料，所述预聚物反应是指预聚物多元醇和多官能芳香族异氰酸酯反应生
成的异氰酸酯封端反应产物，其中多官能芳香族异氰酸中脂族异氰酸酯的含量应小于11重
量％，而所述异氰酸酯封端的反应产物包含4.5‑9.6重量％的未反应NCO，所述的固化剂为
多按，多元醇类或醇胺混合物的固化剂进行固化；所述抛光垫至少含0.01％的微球填料。

[0049] 步骤S2、本实施例的抛光垫浇筑模具的两个浇筑片进行组合安装，组合好后同时加热至50～70摄氏度并静置10～20分钟(加热前将上改的所有排气孔全部打开)。优选的操
作为：观察外部温度控制器，待所有温度感应器达到65度后，持续加热并放置15分钟以使模
具腔体内温度均匀分布。

[0050] 步骤S3、将抛光垫加工料沿着两个浇筑点浇入抛光垫浇筑模具的抛光垫生成内槽内，然后在开口槽上盖上孔盖。

[0051] 步骤S4、抛光垫加工料在抛光垫浇筑模具内经过65‑100度的温度硫化5‑15小时后，模具内的混合物成固化状态；移除模具上盖，再移除环形侧壁。固化成型后的圆柱形聚
合物可以取走。将固化后的圆柱形聚合物切成2厘米左右的圆形抛光垫薄片，得到的薄片表
面颜色均匀，密度均匀一致。

[0052] 持续上述步骤，得到质量稳定、颜色、密度均匀的抛光垫切片。

[0053] 在上述步骤S1中，抛光垫加工料还包括：

[0054] 步骤S11、将预聚物与微球填料混合搅拌均匀，形成中间料；

[0055] 步骤S12、将中间料置于温度在50‑110度的浇铸机罐体内匀速搅拌；

[0056] 步骤S13、将固化剂置于温度在50‑120度的浇铸机罐体内匀速搅拌；

[0057] 步骤S14、将中间料与固化剂混合，形成抛光垫加工料。

[0058] 在上述步骤S3中，抛光垫加工料的浇入具体包括：

[0059] 步骤S31、将浇筑管设置于抛光垫生成内槽的浇筑点处；

[0060] 步骤S32、通过浇注管将抛光垫加工料沿着浇筑点浇入抛光垫浇筑模具内；

[0061] 步骤S33、移走浇筑管；

[0062] 步骤S34、利用孔盖覆盖抛光垫浇筑模具的抛光垫生成内槽。

[0063] 将本实施例的抛光垫浇筑模具生成抛光垫和传统制造的抛光垫进行对比：

[0064] 如图5所示，传统制造的抛光垫在设定倍数显微镜下，具有受热不均匀发泡下的孔洞结构(可明显看出孔洞大小不一，且分布不均匀)。如图6所示，本发明制造的抛光垫在同
样倍数显微镜下具有受热均匀发泡的孔洞结构。

[0065] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术
人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的
技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。