[發明專利]用于適應性拋光的方法和設備

無效

• 申請號: 201080054039.1
• 申請日: 2010-11-22
• 公開（公告）號: CN102753307A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: G·艾森斯托克;A·賈殷
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: B24B37/07
• 分類號: B24B37/07;B24B37/20
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 丁曉峰

優先權

本申請要求2009年11月30日提交的題為“Method?and?Apparatus?For?Conformable?Polishing”的美國專利申請第12/627632的優先權。

背景技術

本發明涉及用于使用化學機械拋光（“CMP”）對平坦剛性工件進行適應性拋光、例如對半導體晶片或瓦片、絕緣基底上的半導體或玻璃基底上的半導體進行適應性CMP拋光的方法和設備。

已使用CMP處理和設備來對諸如用作固態電子裝置的基底的半導體晶片之類的基底進行拋光。已使用高電氣性能的絕緣體上半導體（SOI）技術、即經工程設計的多層半導體基底來用于CPU的高性能薄膜晶體管，并且可用于太陽能電池和平板顯示器，例如主動矩陣液晶（AMLCD）和有機發光二極管（AMOLED）顯示器。SOI結構或基底包括絕緣半導體材料上的基本上單晶半導體薄層。例如，SOI基底可包括絕緣非晶或多晶硅材料上的單晶硅薄層。較不昂貴的玻璃或玻璃陶瓷材料可用于形成絕緣或操作基底，來替代更昂貴的半導體材料，由此在適用于顯示器、傳感器、光伏應用、太陽能電池以及其它應用的玻璃“SOG”基底上產生單晶硅（或其它單晶半導體材料）。

SOG基底可被認為是SOI基底的子集。除非本文中另有陳述或描述，則本發明所包含的對SOI產品和處理的所有描述均意指包括SOG產品和處理以及其它類型的SOI產品和處理。

獲得SOI基底所需的薄半導體層的一種方式是使硅（Si）在晶格匹配基底上外延生長。一替代處理包括將單晶硅晶片粘結于其上生長有SiO2氧化層的另一硅晶片，接下來通過拋光或蝕刻，將頂部晶片減小至例如0.05微米至0.3微米的單晶硅層。又一方法包括對于諸如氫、氦或氧化離子的離子注入，從而（a）在氧化離子注入的情形下，在頂上覆有Si的硅晶片中形成隱埋氧化層，或者（b）在氫或氦離子注入的情形下，在硅施主晶片中形成弱化層，以從施主晶片中分離（剝離）出薄Si層來進行成膜。這些處理已用于從施主晶片中分離出硅或其它半導體材料的薄層或薄膜，并將該薄膜轉移至操作或絕緣基底來產生SOI基底。這些處理在本文簡稱為“離子注入薄膜轉移處理”或簡稱為“薄膜轉移處理”。

已使用若干方法來在離子注入薄膜轉移處理中從施主晶片中分離出薄層或薄膜，并將硅層粘結至絕緣基底。美國專利5,374,564和6,013,563披露了一種熱粘結和分離薄膜轉移處理來產生SOI基底，其中致使注入離子的單晶硅施主晶片與絕緣半導體基底或操作基底的表面接觸。然后，施加熱量、例如熱能，來將施主晶片熱粘結于操作晶片，并從施主晶片中分離出薄硅層，由此留下熱粘結于操作晶片的單晶硅（或其它單晶硅半導體材料）薄膜。美國專利7,176,528披露了一種陽極粘結和分離離子注入的薄膜轉移處理來產生SOG基底，其中致使注入離子的單晶硅施主晶片與絕緣玻璃或玻璃陶瓷基底的表面接觸。對晶片和玻璃基底施加熱量和電壓（還可施加壓力），來將晶片陽極地粘結于玻璃基底，并從晶片中分離出薄硅層，由此留下陽極地粘結于玻璃基底的單晶硅（或其它單晶硅半導體材料）的薄膜。

在SOG處理中，在從施主半導體晶片中移除硅（或其它半導體施主材料）的第一薄層或薄膜之后，這可僅僅移除200納米至800納米的材料層，而留下大約99％或以上的施主半導體晶片。由于單晶硅和其它半導體材料的相對較高成本，因而希望盡可能多次重復使用施主晶片的剩余部分。可通過如下方式來產生大面積的SOI結構：對單個絕緣基底（例如玻璃或玻璃陶瓷材料的顯示等級板）上多個側向設置的單個矩形施主晶片（或“瓦片”）進行陣列，從瓦片中分離出多個薄的矩形半導體層，并且將這些薄層粘結至絕緣基底（本文稱為“蓋瓦”的處理）。使用多個施主晶片或瓦片通過重復使用這些施主晶片可實現大大地節省成本。