一种晶圆机械化学研磨方法技术

本发明专利技术涉及一种晶圆机械化学研磨方法，所述晶圆机械化学研磨方法包括：将抛光头的底板和抛光机台转动轴进行组装，之后和晶圆配合进行研磨；所述研磨包括依次进行的第一研磨和第二研磨；所述第一研磨的时间＞所述第二研磨的时间；所述第一研磨中对研磨垫施加的压力＜第二研磨对研磨垫施加的压力；所用抛光头包括底板、背胶、顶板和支撑垫；底板与顶板通过背胶进行连接；支撑垫与背胶连接，设置于顶板的环形结构的空心结构内；顶板的厚度＞支撑垫的厚度；顶板的平面度≤0.15mm；底板与背胶相连接的表面的平面度≤0.05mm。以解决抛光头在机械化学研磨后所得晶圆平面度较低的缺陷，及抛光头进行装配时装配难度高的问题。头进行装配时装配难度高的问题。头进行装配时装配难度高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆机械化学研磨方法


[0001]本专利技术涉及晶圆机械化学研磨领域，具体涉及一种晶圆机械化学研磨方法。

技术介绍

[0002]目前，抛光头是指在机械化学研磨工艺过程中用来固定晶圆，保持晶圆与抛光材料紧密贴合，是研磨晶圆的主要部件之一。
[0003]如CN108369903A公开了一种能够提高晶圆面内的抛光量的均匀性的晶圆抛光装置。晶圆抛光装置具备贴附有抛光垫的旋转平台及按压并保持载置于抛光垫上的晶圆的抛光头。抛光头具备抵接于晶圆的上表面并赋予按压力的膜及支撑膜的支撑板。膜具有与支撑板的底面对置的主面部及与支撑板的外周端面对置的侧面部，基于膜的侧面部的纵向的张力大于基于膜的主面部的横向的张力。能够提高晶圆面内的抛光量的均匀性的晶圆抛光。
[0004]CN103192317A公开了一种抛光头，所述抛光头包括气缸、旋转基盘组件、固定盘组件、吸附盘组件和保持环组件。气缸包括：缸体，缸体内具有腔室，缸体上设有分别与腔室连通的第一和第二进气通道，第一和第二进气通道适于与气源相连；活塞，活塞设在腔室内以将腔室分隔为上子腔室和下子腔室，其中第一进气通道与上子腔室连通且第二进气通道与下子腔室连通；和活塞杆，活塞杆设在腔室内且活塞杆的下端伸出缸体，活塞杆与活塞相连以便在活塞的带动下上下移动。根据该方案得到的抛光头不仅可以带动晶圆上下移动，而且可以传递较大的扭矩。
[0005]然而，现有技术中在进行机械化学研磨后存在抛光后所得晶圆平面度较低的缺陷，及抛光头进行装配时装配难度高的问题。

技术实现思路
r/>[0006]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种晶圆机械化学研磨方法，以解决机械化学研磨后所得晶圆平面度较低的缺陷及抛光头进行装配时装配难度高的问题。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种晶圆机械化学研磨方法，所述晶圆机械化学研磨方法包括：将抛光头的底板和抛光机台转动轴进行组装，之后和晶圆配合进行研磨；所述研磨包括依次进行的第一研磨和第二研磨；
[0009]所述第一研磨的时间＞所述第二研磨的时间；
[0010]所述第一研磨中对研磨垫施加的压力＜第二研磨对研磨垫施加的压力；
[0011]所述抛光头包括底板、背胶、顶板和支撑垫；
[0012]所述底板与顶板通过背胶进行连接；
[0013]所述支撑垫与所述背胶连接，设置于所述顶板的环形结构的空心结构内；
[0014]所述顶板的厚度＞所述支撑垫的厚度；
[0015]所述顶板的平面度≤0.15mm；
[0016]所述底板与背胶相连接的表面的平面度≤0.05mm。
[0017]本专利技术提供的晶圆机械化学研磨方法，通过对抛光头进行设计并和研磨方法相适配，仅采用四个部件并控制特定位置的平面度即可得到良好使用性能的抛光头，同时配合特定的研磨过程进行机械化学研磨可以使得晶圆的平面度≤26.35μm。
[0018]本专利技术中，所述研磨中所用磨料中磨料颗粒的粒度≤30nm，磨料的固含量以质量百分含量计为0.5
‑
2％。磨料中的磨粒可以是二氧化硅、二氧化铈、氧化铝、二氧化钛、二氧化锆等，或者是表面改性磨粒，如二氧化硅包覆的二氧化钛磨粒，二氧化硅包覆的聚合物磨粒；磨料中依据需求还可以加入表面活性剂等辅助试剂，其中采用水作为溶液溶剂。
[0019]本专利技术中，底板为对称设计设置于背胶层上，或者为环形结构，或者和背胶的面积相同进行设置，即底板可以为分体的，也可以是整体的；底板与背胶层的连接方式可以采用胶粘的方式；底板上还对应设置连接结构从而用于连接抛光机台转动轴，该连接结构具体形状和机台转动轴的连接结构相关，具体依据台转动轴的连接结构进行配合设计即可。
[0020]本专利技术中，背胶的尺寸和顶板的尺寸相同，如顶板为圆形时，则背胶也未等直径的圆形，此时背胶的直径为顶板环形结构中外圆的直径，其他情况依次类推即可，如可以是正方形，长方形，五边形，六边形等。
[0021]本专利技术中，顶板环形结构的中空部分形状可以依据晶圆的形状进行选择，如晶圆为圆形时，即为圆形，如晶圆为多边形时，即为对应的多边形，具体地，如晶圆为正方形时，中空部分即为正方形即可。支撑垫的选择原则也与此相同，以确保精确的对应。
[0022]本专利技术中，所述支撑垫可以是聚氨酯抛光垫、无纺布抛光垫或复合型抛光垫等柔性材料。
[0023]本专利技术中，所述底板对应配置有抛光机台转动轴相连接的机构，用以实现抛光头和抛光机台转动轴的连接，该连接机构可以依据转动轴的配合机构进行设计，同时也可以配置有实现紧固功能的紧固件如螺栓等，能够实现机械化学研磨过程中抛光头的功能即可，如保证抛光头可以旋转及实现机械化学研磨中压力的控制即可，此结构依据现有技术设计即可，在保证可以达到本专利技术机械化学研磨过程控制参数的情况下，其具体结构对本专利技术中所得晶圆的平面度不会产生影响，即在本专利技术限定的特征的基础上即可实现晶圆对应平面度的研磨效果，与其他结构并无关联。或者也可以通过连接件将抛光头和机台转轴进行连接，但仍需保证能够实现机械化学研磨过程中抛光头的功能即可，如保证抛光头可以旋转及实现机械化学研磨中压力的控制即可。
[0024]作为本专利技术优选的技术方案，所述环形结构的空心结构的尺寸≥晶圆的尺寸。如晶圆为圆形时，此时环形结构空心结构的尺寸对应圆的直径或半径，如晶圆为其他几何形状，则环形结构空心结构的尺寸对应几何形状的几何尺寸，如边长，高，等效圆直径等。
[0025]作为本专利技术优选的技术方案，所述顶板的厚度为晶圆厚度的3
‑
5倍，例如可以是3倍、3.1倍、3.2倍、3.4倍、3.5倍、3.6倍、3.7倍、3.8倍、3.9倍、4倍、4.1倍、4.2倍、4.3倍、4.4倍、4.5倍、4.6倍、4.7倍、4.8倍、4.9倍或5倍等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值同样适用。
[0026]作为本专利技术优选的技术方案，所述支撑垫的厚度为所述顶板厚度的0.5
‑
0.6倍，例如可以是0.5倍、0.502倍、0.504倍、0.506倍、0.508倍、0.51倍、0.512倍、0.514倍、0.516倍、
0.518倍、0.520倍、0.522倍、0.524倍、0.526倍、0.528倍、0.53倍、0.532倍、0.534倍、0.536倍、0.538倍、0.54倍、0.542倍、0.544倍、0.546倍、0.548倍、0.55倍、0.552倍、0.554倍、0.556倍、0.558倍、0.56倍、0.562倍、0.564倍、0.566倍、0.568倍、0.57倍、0.572倍、0.574倍、0.576倍、0.578倍、0.58倍、0.582倍、0.584倍、0.586倍、0.588倍、0.59倍、0.592倍、0.594倍、0.596倍、0.598倍或0.6倍等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值同样适用。
[0027]作为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆机械化学研磨方法，其特征在于，所述晶圆机械化学研磨方法包括：将抛光头的底板和抛光机台转动轴进行组装，之后和晶圆配合进行研磨；所述研磨包括依次进行的第一研磨和第二研磨；所述第一研磨的时间＞所述第二研磨的时间；所述第一研磨中对研磨垫施加的压力＜第二研磨对研磨垫施加的压力；所述抛光头包括底板、背胶、顶板和支撑垫；所述底板与顶板通过背胶进行连接；所述支撑垫与所述背胶连接，设置于所述顶板的环形结构的空心结构内；所述顶板的厚度＞所述支撑垫的厚度；所述顶板的平面度≤0.15mm；所述底板与背胶相连接的表面的平面度≤0.05mm。2.如权利要求1所述晶圆机械化学研磨方法，其特征在于，所述环形结构的空心结构的尺寸≥晶圆的尺寸。3.如权利要求1或2所述晶圆机械化学研磨方法，其特征在于，所述顶板的厚度为晶圆厚度的3
‑
5倍。4.如权利要求1
‑
3任一项所述晶圆机械化学研磨方法，其特征在于，所述支撑垫的厚度为所述顶板厚度的0.5
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0.6倍。5.如权利要求1
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4任一项所述晶圆机械化学研磨方法，其特征在于，所述背胶的厚度为所述顶板厚度的0.2
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0.4倍。6.如权利要求1
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5任一项所述晶圆机械化学研磨方法，其特征在于，所述顶板的厚度为1
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1.3mm。7.如权利要求1
‑
6任一项所述晶圆机械化学研磨方法，其特征在于，所述抛光头的材质包括工程塑料。8...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，惠宏业，沈有飞，左威，赵梓聿，柏钧天，
申请(专利权)人：上海润平电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：