一種晶圓的研磨方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種晶圓的研磨方法，采用連續(xù)的復(fù)數(shù)的研磨步驟，從研磨開始階段到研磨結(jié)束階段，逐步降低研磨壓力的方法，包括高壓研磨階段過渡到低壓研磨階段兩個(gè)步驟；亦即首先使用高壓力研磨，在同一研磨裝置上，持續(xù)地逐步地降低研磨壓力的方法。通過這樣的設(shè)定，能夠在研磨初始階段快速地獲得光滑的研磨面，由于高壓而產(chǎn)生的劃痕，通過接下來持續(xù)階段性的低壓研磨除去，如此，可以在短時(shí)間內(nèi)獲得高鏡面、且沒有劃痕的研磨面。
【專利說明】—種晶圓的研磨方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種晶圓研磨方法，具體的說是一種提高晶圓鏡面研磨效率與研磨精度的研磨方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在以硅片、藍(lán)寶石等為代表的晶圓的鏡面研磨時(shí)，一般采用以下兩種研磨方法:
1、以調(diào)整平整度為目的的粗研磨
2、以改善表面粗糙度為目的的精研磨
粗研磨，通常稱之為一次研磨，是在研削工序后為提高晶圓平整度而進(jìn)行的研磨。粗研磨一般使用硬度在60?80的硬質(zhì)聚酯纖維類拋光布作為研磨布，研磨布貼在可以回轉(zhuǎn)的研磨盤上，使用添加了 Si02膠體的堿基拋光液，晶圓在研磨布上回轉(zhuǎn)的同時(shí)在兩者之間供給拋光液，進(jìn)行研磨。由于粗研磨使用硬質(zhì)研磨布，所以在晶圓表面會(huì)造成劃痕。
[0003]精研磨，是研磨工序的最終階段，用來除去晶圓表面的微細(xì)凹凸并除去粗研磨階段產(chǎn)生的劃痕，最終獲得鏡面。精磨一般使用發(fā)泡類氨基甲酸乙酯類軟質(zhì)拋光布，通過添加了 Si02膠體的堿基拋光液進(jìn)行拋光研磨。由于精磨使用的研磨布比粗磨使用的研磨布軟，不易發(fā)生劃痕。但是當(dāng)研磨壓力較高時(shí)，還是較易產(chǎn)生劃痕，因此，精磨時(shí)通常使用比較低的研磨壓力，需要延長研磨時(shí)間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種晶圓的研磨方法，解決了粗研磨時(shí)容易產(chǎn)生劃痕、精磨時(shí)研磨速度低下的問題；可以使晶圓在研磨過程中有效降低劃痕發(fā)生率，同時(shí)縮短研磨時(shí)間，高效獲得高平整度、高鏡面的晶圓的研磨方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，一種晶圓的研磨方法，從研磨開始階段到研磨結(jié)束階段，逐步降低研磨壓力，調(diào)整研磨時(shí)間，即:晶圓首先在高壓研磨壓力P0條件下經(jīng)過研磨時(shí)間Ttl的研磨后，再在同一裝置上，在研磨壓力P1條件下，經(jīng)過研磨時(shí)間T1的研磨過程，得到成品；具體研磨壓力與研磨時(shí)間取值如下:
第一步，高壓研磨階段:
研磨壓力為 PQ，20kPa ^ P0 ^ 50kPa ;研磨時(shí)間為 T0，5min ^ T0 ^ 30min,
第二步，低壓研磨階段:
研磨壓力為 P” 5 kPa ^ P1 ^ 15kPa ;研磨時(shí)間為 T1, Imin ^ T1 ^ 15min。
[0006]上述的晶圓的研磨方法，研磨過程中，具體研磨壓力與研磨時(shí)間取值如下:
第一步，高壓研磨階段:
研磨壓力為 PQ，20kPa ^ P0 ^ 30kPa ;研磨時(shí)間為 T0，5min ^ T0 ^ 30min,
第二步，低壓研磨階段:
研磨壓力為 P” 5 kPa ^ P1 ^ 1kPa ;研磨時(shí)間為 T1, Imin ^ T1 ^ 15min。
[0007]上述的晶圓研磨方法，研磨過程中，研磨布的使用限度H的取值范圍為H< 6000mino
[0008]上述的晶圓研磨方法，研磨過程中，使用軟絨毛表面的研磨布。
[0009]上述的晶圓研磨方法，研磨過程中，使用積層構(gòu)造研磨布，具體積層構(gòu)造為:表層為軟絨毛表面層，底層為發(fā)泡丁腈橡膠片層，表層與底層之間使用3M制造的PET基材雙面膠黏結(jié)固定。
[0010]研磨布的使用限度H是指一塊研磨布能夠連續(xù)使用的最長時(shí)間限度；研磨布的使用限度H的取值范圍為H < 6000min,即:該種研磨布在連續(xù)使用超過6000分鐘后，無法繼續(xù)使用。
[0011]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益技術(shù)效果:
本發(fā)明采用的晶圓研磨方法，采用連續(xù)的復(fù)數(shù)的研磨步驟，從研磨開始階段到研磨結(jié)束階段，逐步降低研磨壓力的方法；亦即在精磨時(shí)段，首先使用高壓力研磨，在同一研磨裝置上，持續(xù)地逐步地降低研磨壓力的方法。通過這樣的設(shè)定，可以在研磨初始階段快速地獲得光滑的研磨面，由于高壓而產(chǎn)生的劃痕，通過接下來持續(xù)階段性的低壓研磨除去，如此，可以在短時(shí)間內(nèi)獲得高鏡面、且沒有劃痕的研磨面。
[0012]在上述精研磨過程中，使用軟絨面的研磨布或者選用更為優(yōu)質(zhì)的積層構(gòu)造研磨布，研磨效果更為理想，同時(shí)延長研磨布的使用壽命，能夠在不降低生產(chǎn)效率的情況下快速獲得鏡面研磨表面，同時(shí)抑制晶圓表面劃痕的產(chǎn)生。

【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1
本例中的晶圓的研磨方法，從研磨開始階段到研磨結(jié)束階段，逐步降低研磨壓力，調(diào)整研磨時(shí)間，即:晶圓首先在高壓研磨壓力P。條件下經(jīng)過研磨時(shí)間Ttl的研磨后，再在同一裝置上，在研磨壓力P1條件下，經(jīng)過研磨時(shí)間T1的研磨過程，得到成品；具體研磨壓力與研磨時(shí)間取值如下:
第一步，高壓研磨階段:
研磨壓力為PQ=20kPa,研磨時(shí)間為TQ=30min,
第二步，低壓研磨階段:
研磨壓力為P1=S kPa ;研磨時(shí)間為T1=ISmiru
[0014]研磨過程中，使用軟絨毛表面的研磨布,研磨布的使用限度H〈3000min ;當(dāng)研磨布連續(xù)使用0-3000min時(shí)，研磨效果最佳；當(dāng)研磨布連續(xù)使用超過3000min時(shí)，無法繼續(xù)使用，需要更換新的研磨布。
[0015]研磨后各條件取200枚進(jìn)行表面狀況確認(rèn)并評(píng)價(jià):
評(píng)價(jià)內(nèi)容為，表面劃痕發(fā)生狀況及表面粗糙度狀況。
[0016]評(píng)價(jià)方法是，晶圓表面粗糙度平均值以0.35nm為基準(zhǔn)值，小于此值是認(rèn)為表面狀態(tài)良好；且當(dāng)面內(nèi)粗糙度(MAX-MIN) > 0.2nm時(shí)，亦認(rèn)定為表面狀況不良。
[0017]200枚樣品均獲得了理想的精磨平面，表面粗糙度0.26-0.30nm,面內(nèi)粗糙度(MAX-MIN) < 0.2nm,劃痕發(fā)生率均在2_4%之間，效果較好。
[0018]實(shí)施例2 本例中的晶圓的研磨方法，從研磨開始階段到研磨結(jié)束階段，逐步降低研磨壓力，調(diào)整研磨時(shí)間，即:晶圓首先在高壓研磨壓力P。條件下經(jīng)過研磨時(shí)間Ttl的研磨后，再在同一裝置上，在研磨壓力P1條件下，經(jīng)過研磨時(shí)間T1的研磨過程，得到成品；具體研磨壓力與研磨時(shí)間取值如下:
第一步，高壓研磨階段:
研磨壓力為PQ=50kPa,研磨時(shí)間為TQ=5min,
第二步，低壓研磨階段:
研磨壓力為P1=IS kPa ;研磨時(shí)間為T1=Imin15
[0019]研磨過程中，使用軟絨毛表面的研磨布,研磨布的使用限度H〈3000min ;當(dāng)研磨布連續(xù)使用0-3000min時(shí)，研磨效果最佳；當(dāng)研磨布連續(xù)使用超過3000min時(shí)，無法繼續(xù)使用，需要更換新的研磨布。
[0020]研磨后各條件取200枚進(jìn)行表面狀況確認(rèn)并評(píng)價(jià):
評(píng)價(jià)內(nèi)容為，表面劃痕發(fā)生狀況及表面粗糙度狀況。
[0021]評(píng)價(jià)方法是，晶圓表面粗糙度平均值以0.35nm為基準(zhǔn)值，小于此值是認(rèn)為表面狀態(tài)良好；且當(dāng)面內(nèi)粗糙度(MAX-MIN) > 0.2nm時(shí)，亦認(rèn)定為表面狀況不良。
[0022]200枚樣品均獲得了理想的精磨平面，表面粗糙度0.26-0.30nm,面內(nèi)粗糙度(MAX-MIN) < 0.2nm,劃痕發(fā)生率均在2_4%之間，效果較好。
[0023]實(shí)施例3
本例中的晶圓的研磨方法，從研磨開始階段到研磨結(jié)束階段，逐步降低研磨壓力，調(diào)整研磨時(shí)間，即:晶圓首先在高壓研磨壓力P。條件下經(jīng)過研磨時(shí)間Ttl的研磨后，再在同一裝置上，在研磨壓力P1條件下，經(jīng)過研磨時(shí)間T1的研磨過程，得到成品；具體研磨壓力與研磨時(shí)間取值如下:
第一步，高壓研磨階段:
研磨壓力為P(i=30kPa,研磨時(shí)間為Ttl=1min,
第二步，低壓研磨階段:
研磨壓力為P1=S kPa ;研磨時(shí)間為T1=Smin15
[0024]研磨過程中，使用積層構(gòu)造的研磨布，表層為軟絨毛表面層，底層為發(fā)泡丁腈橡膠片層，表層與底層之間使用3M制造的PET基材雙面膠黏結(jié)固定；研磨布的使用限度H〈6000min ；當(dāng)研磨布連續(xù)使用0_3000min時(shí)，研磨效果最佳；當(dāng)研磨布連續(xù)使用3000-6000min時(shí),研磨效果較好，當(dāng)研磨布連續(xù)使用超過6000min時(shí),無法繼續(xù)使用，需要更換新的研磨布。
[0025]研磨后各條件取200枚進(jìn)行表面狀況確認(rèn)并評(píng)價(jià):
評(píng)價(jià)內(nèi)容為，表面劃痕發(fā)生狀況及表面粗糙度狀況。
[0026]評(píng)價(jià)方法是，晶圓表面粗糙度平均值以0.35nm為基準(zhǔn)值，小于此值是認(rèn)為表面狀態(tài)良好；且當(dāng)面內(nèi)粗糙度(MAX-MIN) > 0.2nm時(shí)，亦認(rèn)定為表面狀況不良。
[0027]200枚樣品均獲得了理想的精磨平面，表面粗糙度均小于0.26nm，面內(nèi)粗糙度(MAX-MIN) < 0.2nm，劃痕發(fā)生率均在2_4%之間，效果較好。
[0028]由此就可知，使用積層構(gòu)造的研磨布，通過先高壓后低壓的研磨方法，可以快速獲得精研磨平面，提高了生產(chǎn)效率；通過使用積層構(gòu)造的研磨布，可以延長研磨布的使用限度，同時(shí)提高產(chǎn)品精度水平，長時(shí)間持續(xù)地維持穩(wěn)定的品質(zhì)。
[0029]實(shí)施例4
本例中的晶圓的研磨方法，從研磨開始階段到研磨結(jié)束階段，逐步降低研磨壓力，調(diào)整研磨時(shí)間，即:晶圓首先在高壓研磨壓力P。條件下經(jīng)過研磨時(shí)間Ttl的研磨后，再在同一裝置上，在研磨壓力P1條件下，經(jīng)過研磨時(shí)間T1的研磨過程，得到成品；具體研磨壓力與研磨時(shí)間取值如下:
第一步，高壓研磨階段:
研磨壓力為PQ=25kPa,研磨時(shí)間為TQ=8min,
第二步，低壓研磨階段:
研磨壓力為P1=1 kPa ;研磨時(shí)間為T1=Smin15
[0030]研磨過程中，使用積層構(gòu)造的研磨布，表層為軟絨毛表面層，底層為發(fā)泡丁腈橡膠片層，表層與底層之間使用3M制造的PET基材雙面膠黏結(jié)固定；研磨布的使用限度H〈6000min ;當(dāng)研磨布連續(xù)使用0_3000min時(shí)，研磨效果最佳；當(dāng)研磨布連續(xù)使用3000-6000min時(shí),研磨效果較好，當(dāng)研磨布連續(xù)使用超過6000min時(shí),無法繼續(xù)使用，需要更換新的研磨布。
[0031]研磨后各條件取200枚進(jìn)行表面狀況確認(rèn)并評(píng)價(jià):
評(píng)價(jià)內(nèi)容為，表面劃痕發(fā)生狀況及表面粗糙度狀況。
[0032]評(píng)價(jià)方法是，晶圓表面粗糙度平均值以0.35nm為基準(zhǔn)值，小于此值是認(rèn)為表面狀態(tài)良好；且當(dāng)面內(nèi)粗糙度(MAX-MIN) > 0.2nm時(shí)，亦認(rèn)定為表面狀況不良。
[0033]200枚樣品均獲得了理想的精磨平面，表面粗糙度均小于0.26nm，面內(nèi)粗糙度(MAX-MIN) < 0.2nm，劃痕發(fā)生率均在2_4%之間，效果較好，而且，本條件獲得精磨面的時(shí)間更短。
[0034]由此就可知，使用積層構(gòu)造的研磨布，通過先高壓后低壓的研磨方法，可以快速獲得精研磨平面，提高了生產(chǎn)效率；通過使用積層構(gòu)造的研磨布，可以相應(yīng)延長研磨布的使用壽命，提高產(chǎn)品精度水平，長時(shí)間持續(xù)地維持穩(wěn)定的品質(zhì)。
[0035]對(duì)比例I
本例中的晶圓的研磨方法，從研磨開始階段到研磨結(jié)束階段，僅在低壓狀態(tài)下研磨，研磨過程中，使用與實(shí)施例1相同的，研磨布，該研磨布的使用限度H〈3000min，為軟絨毛表面的研磨布，研磨壓力P=1kPa,研磨時(shí)間T=50min,
研磨后各條件取200枚進(jìn)行表面狀況確認(rèn)并評(píng)價(jià):
評(píng)價(jià)內(nèi)容為表面劃痕發(fā)生狀況及表面粗糙度狀況。
[0036]評(píng)價(jià)方法是，晶圓表面粗糙度平均值以0.35nm為基準(zhǔn)值，小于此值是認(rèn)為表面狀態(tài)良好；且當(dāng)面內(nèi)粗糙度(MAX-MIN) > 0.2nm時(shí)，亦認(rèn)定為表面狀況不良。
[0037]200枚樣品在研磨后的平面粗糙度值為0.38-0.52nm,面內(nèi)粗糙度(MAX-MIN) >
0.2nm，劃痕發(fā)生率均大于8%，沒有得到良好的研磨表面。
[0038]對(duì)比例2
本例中的晶圓的研磨方法，從研磨開始階段到研磨結(jié)束階段，僅在高壓狀態(tài)下研磨，研磨過程中，使用與實(shí)施例3相同的研磨布，表層為軟絨毛表面層，底層為發(fā)泡丁腈橡膠片層，表層與底層之間使用3M制造的PET基材雙面膠黏結(jié)固定，該研磨布的使用限度H〈6000min,研磨壓力 P=25kPa,研磨時(shí)間 T=35min。
[0039]研磨后各條件取200枚進(jìn)行表面狀況確認(rèn)并評(píng)價(jià):
評(píng)價(jià)內(nèi)容為表面劃痕發(fā)生狀況及表面粗糙度狀況。
[0040]評(píng)價(jià)方法是，晶圓表面粗糙度平均值以0.35nm為基準(zhǔn)值，小于此值是認(rèn)為表面狀態(tài)良好；且當(dāng)面內(nèi)粗糙度(MAX-MIN) > 0.2nm時(shí)，亦認(rèn)定為表面狀況不良。
[0041]200枚樣品在研磨后的平面粗糙度值為0.32-0.45nm,面內(nèi)粗糙度(MAX-MIN) >
0.2nm，劃痕發(fā)生率大于10%，沒有得到良好的研磨表面。
[0042]以上所述，僅是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明做其他形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是，凡是未脫離本發(fā)明方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種晶圓的研磨方法，其特征在于:從研磨開始階段到研磨結(jié)束階段，逐步降低研磨壓力，調(diào)整研磨時(shí)間，即:晶圓首先在高壓研磨壓力Ptl條件下經(jīng)過研磨時(shí)間Ttl的研磨后，再在同一裝置上，在研磨壓力P1條件下，經(jīng)過研磨時(shí)間T1的研磨過程，得到成品；具體研磨壓力與研磨時(shí)間取值如下: 第一步，高壓研磨階段: 研磨壓力為 PQ，20kPa ^ P0 ^ 50kPa ;研磨時(shí)間為 T0，5min ^ T0 ^ 30min, 第二步，低壓研磨階段: 研磨壓力為 P” 5 kPa ^ P1 ^ 15kPa ;研磨時(shí)間為 T1, Imin ^ T1 ^ 15min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓的研磨方法，其特征在于:研磨過程中，具體研磨壓力與研磨時(shí)間取值如下: 第一步，高壓研磨階段: 研磨壓力為 PQ，20kPa ^ P0 ^ 30kPa ;研磨時(shí)間為 T0，5min ^ T0 ^ 30min, 第二步，低壓研磨階段: 研磨壓力為 P” 5 kPa ^ P1 ^ 1kPa ;研磨時(shí)間為 T1, Imin ^ T1 ^ 15min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓研磨方法，其特征在于:研磨過程中，研磨布的使用限度H的取值范圍為H < 6000min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的晶圓研磨方法，其特征在于:研磨過程中，使用軟絨毛表面的研磨布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的晶圓研磨方法，其特征在于:研磨過程中，使用積層構(gòu)造研磨布，具體積層構(gòu)造為:表層為軟絨毛表面層，底層為發(fā)泡丁腈橡膠片層，表層與底層之間使用3M制造的PET基材雙面膠黏結(jié)固定。
【文檔編號(hào)】B24B37/10GK104162830SQ201310181413
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月16日
【發(fā)明者】丁建初 申請(qǐng)人:青島嘉星晶電科技股份有限公司