[發明專利]一種化學機械拋光方法及其專用設備以及該設備制備方法

無效

• 申請號: 200710171569.4
• 申請日: 2007-11-30
• 公開（公告）號: CN101450512A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發明（設計）人: 宋鷹;楊凱平;宋偉紅;顧元;朱杰
• 申請（專利權）人: 安集微電子（上海）有限公司
• 主分類號: B28D5/00
• 分類號: B28D5/00;B24B29/00;B24B37/04;H01L21/304
• 代理公司: 上海翰鴻律師事務所
• 代理人: 李佳銘

技術領域

本發明涉及一種化學機械拋光方法及其專用設備以及該設備制備方法。

背景技術

化學機械拋光被廣泛運用于當今的晶圓制造過程中，其中所使用的各種耗材，如拋光漿液，拋光墊等對化學機械拋光的質量和效果起著至關重要的作用。所有耗材供應廠商不斷研究開發更符合現代晶圓制造和化學機械拋光質量、產量要求的新型拋光漿液、拋光墊等新型耗材。同時，為了論證相關的產品性能、工藝參數是否設置合理和優化，都需進行大量的化學機械拋光實驗以取得數據。

在主流的化學機械拋光工藝中，所用到拋光設備以應用材料AMAT和荏原精密機械Ebara為主，他們都是6英寸以上晶圓拋光設備的主要供應商。6英寸以下晶圓的拋光設備則有許多其他的供應商，其中很多是以實驗研發為目的的。以上所有的拋光設備不論晶圓尺寸大小，其共同點是所針對的晶圓都是圓形的，并且一次拋光就要消耗一整片晶圓。

顯然，上述化學機械拋光方法，對于需要不斷調整配方，不斷優化工藝參數，不斷更換耗材或備件的化學機械拋光材料、工藝的研究和開發來說，成本很高。除了需要擁有一臺化學機械拋光設備外，日常實驗所需耗用的晶圓數量占總研發成本的絕大部分。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是為了克服現有技術的化學機械拋光方法用于產品和工藝的研究開發，成本高的缺陷，而提供一種適于產品和工藝的研究開發的化學機械拋光方法及其專用設備以及該設備制備方法。

本發明的化學機械拋光方法為將晶圓切割成小塊晶圓，進行化學機械拋光。所述的小塊晶圓較佳的為方形小塊晶圓。

其中，晶圓切割的大小可依據所用晶圓尺寸和具體使用而定，如可切割成5mm?x?5mm至212mm?x?212mm(對應12英寸圓形晶圓)大小不等的方形小塊。

晶圓切割的方法可采用帶金剛石刀片或激光裝置的專用晶圓切割機進行。如對精度要求不高，也可采用簡便的利用晶圓晶格物理特性，使用帶金剛頭、鉆石頭或其他具有切割晶圓足夠硬度的刀頭的割刀，手動對圓形晶圓進行切割。手動切割可滿足一般精度要求下的切割需求。

本發明的一較佳實例中，手動切割的具體步驟如下：

(1)如圖1所示，使用割刀在圓形晶圓的邊緣線處正對圓心切割出一小口子，稱為A點，利用晶圓襯底-硅的物理特性(晶格)，手握A點兩邊掰裂圓形晶圓成2辦半圓形晶圓，如圖2；

(2)如圖2，在半圓形晶圓邊緣線的中間處，正對圓心切割出一小口子，稱為B點，手握B點兩邊掰裂半圓形晶圓成2辦1/4圓形的晶圓，如圖3；

(3)如如圖3，從1/4圓形的晶圓的圓心起，沿半徑邊緣測量所需方形晶圓小塊一邊的長度X，以此點垂直半邊緣切一小口子，稱為C點，手握C點兩邊掰裂半圓形晶圓成2辦；以此方法將剩下的部分掰裂成一邊具有長度X的長條晶圓，如圖4；

(4)如圖4，沿長度為X的一邊的頂點測量所需方形晶圓小塊另一邊的長度Y，以此點垂直邊緣切割出一小口子，稱為D點，手握D點兩邊掰裂長條晶圓成2辦。以此方法，可將剩下的部分掰裂成邊長為X和Y的方形小塊晶圓，如圖5。

用此方法，可從一整塊圓形晶圓上切割出數個方形晶圓小塊，該方形晶圓小塊的數量取決于所需晶圓小塊的大小(X，Y)和圓形晶圓的大小。以所需晶圓小塊的大小為40mm?x?40mm和使用8英寸(200mm)圓形晶圓為例，可切出12片完整的方形晶圓小塊，和2片含晶圓邊緣(無效區域)部分的小塊。

本發明的化學機械拋光方法的通常步驟如下：

(1)將晶圓切割成小塊后，在晶圓小塊的背面(不需拋光的面)灑上去離子水。

(2)將方形晶圓小塊放置于拋光頭上的方形扣環內，背面朝向拋光頭；較佳的方式為用鑷子、真空吸筆或直接用手(佩戴相應手套)。

(3)輕按方形晶圓小塊，使方形晶圓小塊靠水的張力與拋光頭粘附，并確保方形扣環阻擋住晶圓小塊的移動。

(4)以下動作和現有的圓形晶圓化學機械拋光相同：開啟拋光液供應，開啟拋光頭和拋光盤旋轉，降下并增壓拋光頭與拋光墊接觸，進行化學機械拋光。化學機械拋光完成后，只需使用鑷子將方形晶圓小塊從方形扣環中取出即可，裝、卸都很方便。

晶圓小塊的化學機械拋光方法大部分和圓形晶圓的化學機械拋光方法類似，不同點如下：

(1)因為晶圓小塊面積小于圓形晶圓面積，例如20mm?x?20mm方形晶圓小塊，可采用鑷子、真空吸筆或直接用手(佩戴相應手套)在拋光頭上放置或取出，而無需其他裝卸設備支持。