中國粉體網(wǎng)訊
就目前而言，“新三年舊三年，縫縫補補又三年”，對于拋光墊來說只是一句玩笑話。
但，拋光墊的修整對化學機械拋光過程是十分重要的。
化學機械拋光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）可使晶片表面粗糙度達到亞納米級別，是目前唯一可以實現(xiàn)晶片表面平坦化要求的關鍵技術。CMP的基本原理為拋光液與晶片表面發(fā)生化學反應生成軟質層后經(jīng)機械摩擦去除，實現(xiàn)晶片表面材料去除及平坦化。
拋光效果通過晶片的材料去除速率（MRR）、表面粗糙度和片內不均勻性（WIWNU）來衡量，拋光墊在決定化學機械拋光性能，如材料去除速率和表面質量方面起著重要作用。
在CMP過程中，由于拋光墊表面經(jīng)歷載荷以及剪切力作用，會誘發(fā)拋光墊表面凸起發(fā)生塑性流動并趨于平面化，即釉化現(xiàn)象。拋光墊的修整可以改善拋光墊表面釉化和多孔性，維持穩(wěn)定的拋光性能。
目前，拋光墊的常規(guī)修整技術可以分為兩類：非自修整技術和自修整技術。
非自修整技術
拋光墊非自修整技術，是指借助于某種外力使拋光墊表層磨損的磨粒、空隙內存的磨屑等雜質從拋光墊表面清除出去，使新的磨粒出露，在研磨中維持磨粒的切削能力。
以下是兩種常見的非自修整方法：
金剛石修整器修整技術
金剛石修整器修整主要由三部分組成：金剛石磨料、結合劑和基體。金剛石磨料在基體上通過電鍍、釬焊、金屬燒結和氣相沉積等方法進行固結，其修整性能的好壞與拋光墊的表面狀況密切相關，從而對工件加工質量產(chǎn)生影響。金剛石修整器修整原理是利用其表面固結的大粒徑的金剛石強制使拋光墊表面部分變鈍的金剛石磨粒從結合劑組織上脫落，同時也會對拋光墊表面的釉化層和磨屑層進行去除，從而使拋光墊表面暴露出新的切削刃，以達到修整的目的。
金剛石修整器對磨鈍的拋光墊具有一定的修整效果，但金剛石修整器不能將修整產(chǎn)生的碎屑從拋光墊表面清除，隨著加工的持續(xù)，碎屑會繼續(xù)堵塞拋光墊表面的氣孔，從而使得研拋效率下降。并且，金剛石修整器修整在修整拋光墊表面的“釉化”層的同時，也對研墊的基體部分產(chǎn)生切削和破壞，使得拋光墊的使用壽命下降。另外，修整器基體上大粒徑的金剛石磨粒也會脫落，對工件造成劃傷和損壞。
金剛石修整器修整拋光墊示意圖
高壓水射流修整技術
高壓水射流修整技術原理是利用水射流沖擊產(chǎn)生的剪切力，不僅可以使拋光墊表面松動或固結不好的磨料顆粒沖洗掉，而且會破壞拋光墊表面的“釉化”層，清除雜質，提高拋光墊的加工性能。高壓水射流修整拋光墊工作示意圖如圖所示。
高壓水射流修整拋光墊示意圖
相較于金剛石修整器修整技術，高壓水射流修整技術不僅對拋光墊表面進行了適當?shù)男拚�，而且延長了拋光墊的使用壽命。但是，由于水射流對拋光墊的修整力度有限，所以對拋光墊表面的“釉化”層的去除不充分。
自修整技術
自修整技術是指借助某種方式使拋光墊表層的基體材料適當?shù)哪p，從而使拋光墊亞表層的磨粒得以出露，在加工過程中保持磨粒的持續(xù)出露切削的能力。拋光墊的自修整的出現(xiàn)，給拋光墊的修整方式注入新的方法。
拋光墊的自修整可以省去修整工序步驟，避免了修整器磨損對拋光墊造成的影響，增加了使用壽命。比如添加各種有機堿和無機鹽等化學物質可提高自修整性能；使用帶有疏水基團的預聚物，在拋光過程中具有自調節(jié)作用，使拋光過程穩(wěn)定，不會出現(xiàn)水膨脹現(xiàn)象。
在自修整技術中，親水性固結磨料拋光墊已經(jīng)成為了研究的熱點。采用親水性固結磨料拋光墊在一定程度上可以有效減少拋光墊表面“釉化”現(xiàn)象，提高了拋光墊的加工性能。但是，隨著加工時間的持續(xù)，加工過程中產(chǎn)生的碎屑仍會堵塞拋光墊表面的氣孔，使得拋光墊的加工性能下降。因此，親水性拋光墊也不能徹底的解決拋光墊表面“釉化”的現(xiàn)象，在拋光墊使用一段時間后仍需要借助于非自修整的方法進行修整。
小結
雖然目前在研究拋光墊的修整上取得了一定的進展，但仍存在一定的不足。采用金剛石修整器進行修整存在著拋光墊壽命低、工件易報廢等缺陷；采用水射流的修整存在著修整效率低、修整質量差等問題；采用自修整固結磨料拋光墊，在研拋后期仍然存在一定的“釉化”問題。
此外，修整過程是一種動態(tài)隨機過程，如何表征修整過程中的微觀接觸特征，是導致拋光墊微觀接觸狀態(tài)研究復雜的另外一個重要因素。
因此，拋光墊的修整還需要進一步探索。
參考來源：
[1] 陳宗昱等，化學機械拋光中拋光墊的退化行為研究
[2] 霍金向等，化學機械拋光中摩擦潤滑與化學行為研究進展
[3] 梁斌等，CMP拋光墊表面及材料特性對拋光效果影響的研究進展
[4] 楊亞坤，固結磨料拋光墊磨料水射流修整工藝研究
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山林）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權告知刪除！
