CN114227525A - 一种抛光改善晶圆厚度均匀性的方法 - Google Patents
一种抛光改善晶圆厚度均匀性的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114227525A CN114227525A CN202111607221.1A CN202111607221A CN114227525A CN 114227525 A CN114227525 A CN 114227525A CN 202111607221 A CN202111607221 A CN 202111607221A CN 114227525 A CN114227525 A CN 114227525A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wafer
- polishing
- polished
- thickness
- correction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 236
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 69
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 claims description 19
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 13
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 238000012797 qualification Methods 0.000 claims description 4
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 190
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 62
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 57
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 30
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 29
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 29
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 29
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 29
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 24
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 14
- 239000010408 film Substances 0.000 description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-pyrazole-3-carboxylic acid Chemical compound CC1=CC(C(O)=O)=NN1 WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N Furan Chemical compound C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 acryl Chemical group 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 229920006305 unsaturated polyester Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
- B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
- B24B37/10—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping
- B24B37/105—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping the workpieces or work carriers being actively moved by a drive, e.g. in a combined rotary and translatory movement
- B24B37/107—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping the workpieces or work carriers being actively moved by a drive, e.g. in a combined rotary and translatory movement in a rotary movement only, about an axis being stationary during lapping
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/34—Accessories
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
- B24B49/006—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the speed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
- B24B49/16—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load
- B24B49/165—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load for grinding tyres
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02002—Preparing wafers
- H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
- H01L21/02008—Multistep processes
- H01L21/0201—Specific process step
- H01L21/02013—Grinding, lapping
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
- H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
- H01L22/26—Acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection, in-situ thickness measurement
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
本发明公开了一种抛光改善晶圆厚度均匀性的方法，包括：保持抛光头不同位置的压力值相同，对待抛光晶圆表面进行第一次抛光处理，得到第一抛光晶圆；对第一抛光晶圆的表面进行厚度测量，得到第一抛光晶圆的整体厚度分布数据；通过第一抛光晶圆的整体厚度分布数据，提取第一抛光晶圆中局部厚度较大的区域作为修正区；通过第一抛光晶圆的修正区设置对应的修正垫，修正垫设置于第一抛光晶圆的修正区对应的第一抛光晶圆的背表面上，或设置于对应的所述抛光头中的气囊膜上；保持抛光头不同位置的压力值相同，对第一抛光晶圆进行第二次抛光处理，得到满足合格标准的目标晶圆。
Description
技术领域
本申请属于半导体生产加工技术领域，尤其涉及一种抛光改善晶圆厚度均匀性的方法。
背景技术
化学机械抛光(Chemical-Mechanical Pol ishing，CMP)是利用化学腐蚀和机械力对加工过程中的晶圆表面进行平滑处理的工艺。
传统的化学机械抛光是将晶圆由旋转的抛光头夹持，并将其以一定压力将晶圆压在旋转的抛光垫上，由磨粒和化学溶液组成的抛光液在晶圆和抛光垫之间流动，抛光液在抛光垫的传输和旋转离心力的作用下均匀分布，以在晶圆和抛光垫之间形成一层液体薄膜，液体中的化学成分与晶圆产生化学反应，将不溶物质转化为易溶物质，然后通过磨粒的微机械摩擦将这些化学反应物从晶圆表面去除，溶入流动的液体中带走，晶圆表面在化学和机械的共同作用下实现平坦化。
现有技术中为提高化学机械抛光后晶圆表面的平坦度，一般会对抛光设备进行改造，对抛光液、抛光垫的使用优化，以及对抛光工艺(例如抛光速度、压力等)优化、提高使用的原始晶圆片的厚度均匀性标准等。但是，随着芯片需求的微细化和互联多层化，对晶圆表面的平坦度要求也越来越高。尤其是在衬底上制备纳米级厚度薄膜产品时，由于衬底厚度较厚，抛光时衬底厚度均匀性的变化对薄膜层的厚度有着非常大的影响。
因此，如何进一步提升抛光后晶圆片的厚度均匀性，现有技术中尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请提供了一种抛光改善晶圆厚度均匀性的方法，以解决现有技术中，抛光后晶圆片的厚度不均匀的问题。
本申请提供了一种抛光改善晶圆厚度均匀性的方法，所述方法包括：保持抛光头不同位置的压力值相同，对待抛光晶圆表面进行第一次抛光处理，得到第一抛光晶圆；对所述第一抛光晶圆的表面进行厚度测量，得到所述第一抛光晶圆的整体厚度分布数据；通过所述第一抛光晶圆的整体厚度分布数据，提取所述第一抛光晶圆中局部厚度较大的区域作为修正区；通过所述第一抛光晶圆的修正区设置对应的修正垫，所述修正垫设置于所述第一抛光晶圆的修正区对应的所述第一抛光晶圆的背表面上，或设置于对应的所述抛光头中的气囊膜上；保持所述抛光头不同位置的压力值相同，对所述第一抛光晶圆进行第二次抛光处理，得到满足合格标准的目标晶圆；所述第一次抛光处理时所述抛光头的压力值与所述第二次抛光处理时所述抛光头的压力值相同。
在一种实现方式中，所述目标晶圆的合格标准具体为：获取所述第二次抛光处理后的晶圆的整体厚度分布数据，所述整体厚度分布数据的平均厚度数据在设定偏差范围内则所述晶圆为满足合格标准的所述目标晶圆。
在一种实现方式中，所述第一抛光晶圆的厚度大于所述目标晶圆的厚度。
在一种实现方式中，所述待抛光晶圆包括晶圆抛光面和与所述晶圆抛光面对应的晶圆背表面；所述晶圆抛光面与抛光垫接触，所述晶圆背表面与所述抛光头的气囊膜接触。
在一种实现方式中，所述修正垫的材质为硬质塑料，所述硬质塑料的厚度范围为：500μm-2mm。
在一种实现方式中，所述第一抛光晶圆的整体厚度分布数据的测量点大于17个，且所述测量点均匀分布在所述第一抛光晶圆的表面；所述第二次抛光处理后的晶圆的整体厚度分布数据的测量点与所述第一抛光晶圆的整体厚度分布数据的测量点数目相同。
在一种实现方式中，对待抛光晶圆表面进行第一次抛光处理以及对所述第一抛光晶圆进行第二次抛光处理时，所述抛光头的抛光压力设定为70-340g/cm2。
在一种实现方式中，对待抛光晶圆表面进行第一次抛光处理以及对所述第一抛光晶圆进行第二次抛光处理时，所述抛光头转速设定为70-100rpm/min，抛光台转速为70-100rpm/min，所述抛光头转速与所述抛光台转速之比为0.8-1。
在一种实现方式中，对待抛光晶圆表面进行第一次抛光处理以及对所述第一抛光晶圆进行第二次抛光处理时，所述待抛光晶圆或所述第一抛光晶圆的抛光去除量为10nm-3μm。
在一种实现方式中，所述修正垫的形状根据所述修正区的形状决定。
由上述方案可知，本申请提供的一种抛光改善晶圆厚度均匀性的方法，通过先对晶圆片进行第一次抛光处理，并对第一次抛光后的晶圆的表面进行厚度测量，获取第一次抛光后晶圆片整体厚度分布数据；然后通过在晶圆修正区对应的晶圆片的背表面相应区域或者对应的抛光头中气囊的相应位置增加修正垫。增加第二次抛光时晶圆片中局部厚度较大的区域处的抛光移除量，配合优化后的晶圆片抛光工艺，在常规提高抛光后晶圆厚度均匀性的基础上，进一步提高抛光后的晶圆厚度均匀性精度，提高产品质量。本申请不仅仅可针对已抛光后产品厚度均匀性的微调整，也适用于已知批量厚度均匀性差的晶圆片批量抛光，做到提前预防，节约成本，提高生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的一种抛光改善晶圆厚度均匀性的方法流程示意图；
图2为抛光装置截面示意图；
图3为抛光装置立体示意图；
图4为修正垫放置在晶圆片背表面时的位置示意图；
图5为修正垫吸附在气囊膜上时的位置示意图；
图6为一种实施例下的第一次抛光后晶圆的整体厚度分布数据图；
图7为一种实施例下的第二次抛光后晶圆的整体厚度分布数据图。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
需要说明的是，本申请中对于术语的简单说明，仅是为了方便理解接下来描述的实施方式，而不是意图限定本申请的实施方式。除非另有说明，这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。
本申请中说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似或同类的对象或实体，而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序，除非另外注明。应该理解这样使用的用语在适当情况下可以互换。术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排除其他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出所有组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其他组件。
为了解决现有技术中，化学机械抛光后晶圆表面的平坦度过低，且随着芯片需求的微细化和互联网多层化，对晶圆表面的平坦度要求越来越高的问题。
本申请公开了一种抛光改善晶圆厚度均匀性的方法，参见图1，该方法包括以下步骤：
S1，保持抛光头不同位置的压力值相同，对待抛光晶圆表面进行第一次抛光处理，得到第一抛光晶圆；S2，对所述第一抛光晶圆的表面进行厚度测量，得到所述第一抛光晶圆的整体厚度分布数据；S3，通过所述第一抛光晶圆的整体厚度分布数据，提取所述第一抛光晶圆中局部厚度较大的区域作为修正区；S4，通过所述第一抛光晶圆的修正区设置对应的修正垫，所述修正垫设置于所述第一抛光晶圆的修正区对应的所述第一抛光晶圆的背表面上，或设置于对应的所述抛光头中的气囊膜上；S5，保持所述抛光头不同位置的压力值相同，对所述第一抛光晶圆进行第二次抛光处理，得到满足合格标准的目标晶圆；所述第一次抛光处理时所述抛光头的压力值与所述第二次抛光处理时所述抛光头的压力值相同。
示例性的，先对晶圆片6进行第一次抛光处理，并对第一次抛光后的晶圆的表面进行厚度测量，获取第一次抛光后晶圆片整体厚度分布数据。然后通过在晶圆修正区8对应的晶圆背表面62相应区域(参见图4)或者对应的抛光头1中气囊膜13的相应位置(参见图5)设置修正垫7，增加第二次抛光时晶圆片6中局部厚度较大的区域处的抛光移除量，得到满足合格标准的目标晶圆。
在一些实施例中，所述目标晶圆的合格标准具体为：获取所述第二次抛光处理后的晶圆的整体厚度分布数据，所述整体厚度分布数据的平均厚度数据在设定偏差范围内则所述晶圆为满足合格标准的所述目标晶圆。
示例性的，当测量晶圆片6的平均厚度在目标范围内时，则抛光后的晶圆片6符合合格的标准。
在一些实施例中，所述第一抛光晶圆的厚度大于所述目标晶圆的厚度。
示例性的，在第一次抛光后的基础上，第二次抛光时会增加晶圆片6中局部厚度较大的区域处的抛光移除量。保证在提高抛光后晶圆厚度均匀性的基础上，进一步提高抛光后的晶圆厚度均匀性精度，提高晶圆质量。
在一些实施例中，所述待抛光晶圆包括晶圆抛光面61和与所述抛光面对应的晶圆背表面62；所述晶圆抛光面61与抛光垫2接触，所述晶圆背表面62与所述抛光头1的气囊膜13接触。
在一些实施例中，所述修正垫7的材质为硬质塑料，所述硬质塑料的厚度范围为：500μm-2mm。
示例性的，修正垫7的材质为硬质塑料，包括酚醛塑料、环氧塑料、不饱和聚酯塑料、呋喃塑料、有机硅树脂、丙烯基树脂等；所述硬质塑料的厚度可以为500μm、600μm、800μm、1000μm、1500μm、1800μm、2000μm等，具体地，可以根据待抛光晶圆的厚度或厚度偏差调整所述修正垫7的厚度。
在一些实施例中，所述第一抛光晶圆的整体厚度分布数据的测量点大于17个，且所述测量点均匀分布在所述第一抛光晶圆的表面；所述第二次抛光处理后的晶圆的整体厚度分布数据的测量点与所述第一抛光晶圆的整体厚度分布数据的测量点数目相同。
示例性的，测量点可以为17个、49个、121个或449个等。
在一些实施例中，对待抛光晶圆表面进行第一次抛光处理以及对所述第一抛光晶圆进行第二次抛光处理时，所述抛光头1的抛光压力设定为70-340g/cm2
示例性的，所述抛光头的抛光压力可设定为70、90、120、150、200、250、300、320或340g/cm2。
在一些实施例中，对待抛光晶圆表面进行第一次抛光处理以及对所述第一抛光晶圆进行第二次抛光处理时，所述抛光头1转速设定为70-100rpm/min，例如抛光头1转速可以为70、75、80、85、90、95或100rpm/min；抛光台4转速为70-100rpm/min，例如抛光台4转速可以为70、75、80、85、90、95或100rpm/min；所述抛光头1转速与所述抛光台4转速之比为0.8-1，例如抛光头1转速与所述抛光台4转速之比可以为0.82、0.85、0.88、0.9、0.93、0.95、0.98或1等。
在一些实施例中，对待抛光晶圆表面进行第一次抛光处理以及对所述第一抛光晶圆进行第二次抛光处理时，所述待抛光晶圆或所述第一抛光晶圆的抛光去除量为10nm-3μm。
在一些实施例中，所述修正垫7的形状根据所述修正区8的形状决定。
进一步地，参见图2、图3，抛光设备包括抛光头1、抛光垫2、抛光液3以及抛光台4；具体的如图2所示，抛光头1中有气囊膜13、压力系统11、真空吸附系统12、定位环14。抛光时，通过真空吸附系统12吸附晶圆背表面62，达到夹持晶圆片6的目的，通过真空压力系统11使气囊膜13与晶圆背表面62接触并向晶圆片6施加压力。
需要说明的是，本申请提供的方案可进一步提升抛光后晶圆片的厚度均匀性，在一种实施方式中，待抛光晶圆可以指多层复合晶圆中的单层结构，例如复合晶圆(LN/SiO2/Si)为依次层叠的铌酸锂、二氧化硅、硅，对复合晶圆中的铌酸锂层的表面进行抛光，此时复合晶圆中的铌酸锂层即为待抛光晶圆，裸露的铌酸锂层的表面即为抛光面，待抛光晶圆的背表面可以延伸理解为裸露的硅表面，在此种实施方式中测量的是铌酸锂层的厚度，改善的是铌酸锂层的厚度均匀性。具体实施例步骤如下：
实施例一：
在硅衬底上通过沉积法制备二氧化硅层，在二氧化硅层上通过离子注入和键合分离方式制备铌酸锂薄膜层，形成复合晶圆，对复合晶圆中铌酸锂薄膜层进行抛光处理，此时复合晶圆中铌酸锂薄膜层即为待抛光晶圆片6，具体的在本实施例中，改善的是铌酸锂薄膜层的厚度均匀性。薄膜层的材质可以为铌酸锂、钽酸锂、硅、砷化镓等，在本实施例中为示例性说明，非限定；其中硅衬底的厚度为0.525mm，二氧化硅层的厚度为2μm，抛光前薄膜层的初始厚度为800nm，薄膜层抛光后的目标厚度为600nm，薄膜层抛光后的厚度允差为30nm。
(1)将上述复合晶圆放入抛光头1中，铌酸锂薄膜层抛光面朝下，硅衬底背表面朝上与气囊膜13接触设置；采用二氧化硅抛光液3对铌酸锂薄膜层的表面进行抛光处理，设置抛光工艺参数如下：抛光压力设定140g/cm2；抛光头1转速设定84rpm/min；抛光台4转速设定89rpm/min；抛光去除速率5nm/s，抛光时间t为34s，第一次抛光去除量为170nm；
(2)采用白光干涉法对第一次抛光后的铌酸锂薄膜层进行厚度测量，获取第一次抛光后铌酸锂薄膜层厚度分布数据图，测量点数为121点；如图6所示，TTV 20.54nm，即总厚度偏差(total thickness variation，TTV)，测量点之间的最大厚度与最小厚度的差值；
(3)根据抛光后铌酸锂薄膜层的厚度分布数据图，找出铌酸锂薄膜层中局部厚度较大的区域作为修正区8(图6中曲线区域内为修正区8)；
(4)根据铌酸锂薄膜层中的修正区8的形状准备修正垫7，修正垫7采用硬质塑料，例如酚醛树脂，修正垫的形状与修正区的形状相同，将修正垫7粘贴到铌酸锂薄膜层修正区对应的晶圆背表面62；
(5)将粘贴修正垫7的复合晶圆安装到抛光头1中，对铌酸锂薄膜层表面继续进行第二次抛光处理，设置抛光工艺参数如下：抛光压力设定140g/cm2；抛光头1转速设定84rpm/min；抛光台4转速设定89rpm/min；抛光去除速率5nm/s，抛光时间t为6s，第二次抛光去除量为30nm；
(6)对第二次抛光后的铌酸锂薄膜层进行厚度测量，获取第二次抛光后铌酸锂薄膜层整体厚度分布数据，测量点数为121点，进一步获得121个测量点的铌酸锂薄膜层平均厚度数据为606nm(如图7所示)，在厚度允许偏差范围内，TTV降低至12.10nm，通过采用修正垫得到厚度均匀性更好、符合标准的铌酸锂薄膜层；
实施例二：
在硅衬底上制备二氧化硅层，形成复合晶圆，对复合晶圆中二氧化硅层进行抛光，此时复合晶圆中二氧化硅层即为待抛光晶圆片6，具体的在本实施例中，改善的是二氧化硅的厚度均匀性。进一步地，在硅衬底上通过沉积法制备二氧化硅层，形成复合晶圆，对复合晶圆中二氧化硅层进行抛光处理；其中硅衬底的厚度为0.525mm，抛光前二氧化硅层的初始厚度为3μm，二氧化硅层抛光后的目标厚度为2μm，二氧化硅层抛光后的厚度允差为50nm。
(1)将复合晶圆放入抛光头1中，二氧化硅层抛光面朝下，硅衬底背表面朝上与气囊膜13接触设置；采用二氧化硅抛光液3对二氧化硅层的表面进行抛光处理，设置抛光工艺参数如下：抛光压力设定140g/cm2；抛光头1转速设定84rpm/min；抛光台4转速设定89rpm/min；抛光去除速率6nm/s，抛光时间t为130s，第一次抛光去除量为800nm，TTV为45.11nm；
(2)采用白光干涉法对第一次抛光后的二氧化硅层进行厚度测量，获取第一次抛光后二氧化硅层厚度分布数据图，测量点数为121点；
(3)根据抛光后二氧化硅层的厚度分布数据图，找出二氧化硅层中局部厚度较大的区域作为修正区8；
(4)根据二氧化硅层中的修正区8的形状准备修正垫7，修正垫7采用硬质塑料，例如有机硅树脂，修正垫的形状与修正区的形状相同，将修正垫7粘贴到二氧化硅层修正区8对应的抛光头1中气囊膜13的相应位置；
(5)将第一次抛光后的复合晶圆安装到抛光头1中，二氧化硅层抛光面朝下，硅衬底背表面朝上与气囊膜13接触设置，并且二氧化硅层中的修正区8与气囊膜13上粘贴修正垫7的位置相对应；对二氧化硅层表面继续进行第二次抛光处理，设置抛光工艺参数如下：抛光压力设定140g/cm2；抛光头1转速设定84rpm/min；抛光台4转速设定89rpm/min；抛光去除速率6nm/s，抛光时间t为35s，第二次抛光去除量为200nm；
(6)对第二次抛光后的二氧化硅层进行厚度测量，获取第二次抛光后二氧化硅层整体厚度分布数据，测量点数为121点，进一步获得121个测量点的二氧化硅层平均厚度数据为2.51um，在厚度允许偏差范围内，获得具有符合标准的而氧化硅层；TTV为降低至26.34nm，通过采用修正垫7得到厚度均匀性更好、符合标准的二氧化硅层。
在另一种实施方式中，待抛光晶圆还可以指的是单层晶圆片(例如硅晶圆片、铌酸锂片、钽酸锂晶圆片、石英晶圆片、蓝宝石晶圆片等)，此时抛光面和背表面即为单层晶圆片的上下裸露的表面。具体实施例步骤如下：
实施例三：
在本实施例中，提供初始厚度为0.527mm的单层硅晶圆片，此时单层硅晶圆即为待抛光晶圆片6，对硅晶圆片表面进行抛光处理，抛光后硅晶圆的平均目标厚度为0.525mm，厚度允差为100nm。
(1)将上述硅晶圆片6放入抛光头中，晶圆抛光面61朝下，晶圆背表面62朝上与气囊膜13接触设置；采用二氧化硅抛光液3对晶圆片6的表面进行抛光处理，设置抛光工艺参数如下：抛光压力设定140g/cm2；抛光头1转速设定90rpm/min；抛光台4转速设定97rpm/min；抛光去除速率10nm/s，抛光时间t为150s，第一次抛光去除量为1500nm；
(2)对第一次抛光后的硅晶圆片6的表面进行厚度测量，获取第一次抛光后硅晶圆片6整体厚度分布数据图，测量点数为121点；
(3)根据抛光后硅晶圆片6的厚度分布数据图，找出硅晶圆片6中局部厚度较大的区域作为修正区8；
(4)根据硅晶圆片6中的修正区8的形状准备修正垫7，修正垫7采用硬质塑料，例如环氧树脂，修正垫7的形状与修正区8的形状相同，将修正垫7粘贴到硅晶圆片6的修正区8对应的硅晶圆背表面62；
(5)将粘贴修正垫7的硅晶圆片6安装到抛光头1中，对硅晶圆片6表面继续进行第二次抛光处理，设置抛光工艺参数如下：抛光压力设定140g/cm2；抛光头1转速设定90rpm/min；抛光台4转速设定97rpm/min；抛光去除速率10nm/s，抛光时间t为10s，第二次抛光去除量为500nm；
(6)对第二次抛光后的硅晶圆的表面进行厚度测量，获取第二次抛光后硅晶圆片6整体厚度分布数据，测量点数为121点，进一步获得121个测量点的平均厚度数据为525.063μm，在厚度允许偏差范围内，获得符合标准的晶圆抛光片。
本申请提供的一种抛光改善晶圆厚度均匀性的方法，解决了现有技术中抛光后晶圆片厚度均匀性不一致的问题。为提高化学机械抛光后晶圆表面的平坦度，通过对抛光设备进行改造，对抛光液、抛光垫以及抛光工艺(例如抛光速度、抛光压力等)进行优化，以此来提高使用原始晶圆片的厚度均匀性标准等。但是，随着芯片需求的微细化和互联网多层化，对晶圆表面的平坦度要求也越来越高，尤其是在衬底上制备纳米级厚度的薄膜产品时，由于衬底厚度较厚，抛光时衬底厚度均匀性的变化对薄膜层的厚度有着非常大的影响。本申请提供的一种抛光改善晶圆厚度均匀性的方法，通过先对待抛光晶圆片进行第一次抛光处理，并对第一次抛光后的晶圆进行厚度测量，获取第一次抛光后晶圆片整体厚度分布数据，然后通过在晶圆修正区对应的晶圆片的背表面相应区域或者对应的抛光头中气囊的相应位置增加修正垫，增加第二次抛光时晶圆片中局部厚度较大的区域处的抛光移除量，配合优化后的晶圆抛光工艺，在常规提高抛光后晶圆厚度均匀性的基础上，进一步提高抛光后的晶圆厚度均匀性精度，提高产品质量。同时不仅可针对已抛光后产品厚度均匀性的微调整，也适用于已知批量厚度均匀性差的晶圆片批量抛光，做到提前预防，节约成本，提高生产效率。
本说明书中通篇提及的“多个实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”或“实施例”等，意味着结合该实施例描述的具体特征，部件或特性包括在至少一个实施例中，因此，本说明书通篇出现的短语“在多个实施例中”、“在一些实施例中”、“在至少另一个实施例中”或“在实施例中”等，并不一定都指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，具体特征、部件或特性可以任何合适的方式进行组合。因此，在无限制的情形下，结合一个实施例示出或描述的具体特征、部件或特性可全部或部分地与一个或多个其他实施例的特征、部件或特性进行组合。这种修改和变型旨在包括在本申请的范围之内。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种抛光改善晶圆厚度均匀性的方法，其特征在于，包括：
保持抛光头不同位置的压力值相同，对待抛光晶圆表面进行第一次抛光处理，得到第一抛光晶圆；
对所述第一抛光晶圆的表面进行厚度测量，得到所述第一抛光晶圆的整体厚度分布数据；
通过所述第一抛光晶圆的整体厚度分布数据，提取所述第一抛光晶圆中局部厚度较大的区域作为修正区；
通过所述第一抛光晶圆的修正区设置对应的修正垫，所述修正垫设置于所述第一抛光晶圆的修正区对应的所述第一抛光晶圆的背表面上，或设置于对应的所述抛光头中的气囊膜上；
保持所述抛光头不同位置的压力值相同，对所述第一抛光晶圆进行第二次抛光处理，得到满足合格标准的目标晶圆；所述第一次抛光处理时所述抛光头的压力值与所述第二次抛光处理时所述抛光头的压力值相同。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标晶圆的合格标准具体为：获取所述第二次抛光处理后的晶圆的整体厚度分布数据，所述整体厚度分布数据的平均厚度数据在设定偏差范围内则所述晶圆为满足合格标准的所述目标晶圆。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一抛光晶圆的厚度大于所述目标晶圆的厚度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待抛光晶圆包括晶圆抛光面和与所述晶圆抛光面对应的晶圆背表面；所述晶圆抛光面与抛光垫接触，所述晶圆背表面与所述抛光头的气囊膜接触。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述修正垫的材质为硬质塑料，所述硬质塑料的厚度范围为：500μm-2mm。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一抛光晶圆的整体厚度分布数据的测量点大于17个，且所述测量点均匀分布在所述第一抛光晶圆的表面；所述第二次抛光处理后的晶圆的整体厚度分布数据的测量点与所述第一抛光晶圆的整体厚度分布数据的测量点数目相同。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对待抛光晶圆表面进行第一次抛光处理以及对所述第一抛光晶圆进行第二次抛光处理时，所述抛光头的抛光压力设定为70-340g/cm2。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对待抛光晶圆表面进行第一次抛光处理以及对所述第一抛光晶圆进行第二次抛光处理时，所述抛光头转速设定为70-100rpm/min，抛光台转速为70-100rpm/min，所述抛光头转速与所述抛光台转速之比为0.8-1。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对待抛光晶圆表面进行第一次抛光处理以及对所述第一抛光晶圆进行第二次抛光处理时，所述待抛光晶圆或所述第一抛光晶圆的抛光去除量为10nm-3μm。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述修正垫的形状根据所述修正区的形状决定。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111607221.1A CN114227525A (zh) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 一种抛光改善晶圆厚度均匀性的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111607221.1A CN114227525A (zh) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 一种抛光改善晶圆厚度均匀性的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114227525A true CN114227525A (zh) | 2022-03-25 |
Family
ID=80763119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111607221.1A Pending CN114227525A (zh) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 一种抛光改善晶圆厚度均匀性的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114227525A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103619538A (zh) * | 2011-06-29 | 2014-03-05 | 信越半导体株式会社 | 研磨头及研磨装置 |
| US20160303703A1 (en) * | 2015-04-14 | 2016-10-20 | Jun Yang | Scanning Chemical Mechanical Polishing |
| CN106425833A (zh) * | 2015-08-07 | 2017-02-22 | 精工半导体有限公司 | 研磨头、cmp研磨装置以及导体集成电路的制造方法 |
| CN107195547A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-09-22 | 天津华海清科机电科技有限公司 | 在线改良晶圆表面平坦度的方法 |
| CN107243826A (zh) * | 2017-07-06 | 2017-10-13 | 天津华海清科机电科技有限公司 | 调整cmp后晶圆膜厚均匀性的方法 |
| CN113290426A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-08-24 | 金华博蓝特电子材料有限公司 | 提高晶片抛光厚度均匀性的方法 |
-
2021
- 2021-12-24 CN CN202111607221.1A patent/CN114227525A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103619538A (zh) * | 2011-06-29 | 2014-03-05 | 信越半导体株式会社 | 研磨头及研磨装置 |
| US20160303703A1 (en) * | 2015-04-14 | 2016-10-20 | Jun Yang | Scanning Chemical Mechanical Polishing |
| CN106425833A (zh) * | 2015-08-07 | 2017-02-22 | 精工半导体有限公司 | 研磨头、cmp研磨装置以及导体集成电路的制造方法 |
| CN107195547A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-09-22 | 天津华海清科机电科技有限公司 | 在线改良晶圆表面平坦度的方法 |
| CN107243826A (zh) * | 2017-07-06 | 2017-10-13 | 天津华海清科机电科技有限公司 | 调整cmp后晶圆膜厚均匀性的方法 |
| CN113290426A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-08-24 | 金华博蓝特电子材料有限公司 | 提高晶片抛光厚度均匀性的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5096556B2 (ja) | 基板の薄層化方法 | |
| US7056812B2 (en) | Process for strengthening semiconductor substrates following thinning | |
| US9064686B2 (en) | Method and apparatus for temporary bonding of ultra thin wafers | |
| US11948789B2 (en) | Wafer production method | |
| JPH07153725A (ja) | トレンチ平坦化によるサブミクロン・ボンドｓｏｉ | |
| CN109712926B (zh) | 一种半导体器件的制造方法 | |
| JP6307753B2 (ja) | 半導体基板の平坦化加工方法 | |
| JPH07142432A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2015216281A5 (zh) | ||
| CN108231567A (zh) | 一种晶背减薄方法及所使用的圆形治具 | |
| JP2003245847A (ja) | サファイアウエハーの加工方法及び電子装置の製造方法 | |
| WO2018079105A1 (ja) | ウェーハの製造方法およびウェーハ | |
| CN108885981B (zh) | 晶圆的制造方法及晶圆 | |
| CN115668458A (zh) | 基板晶圆的制造方法及基板晶圆 | |
| CN114227525A (zh) | 一种抛光改善晶圆厚度均匀性的方法 | |
| JP2013507764A (ja) | ウェーハ支持部材、その製造方法及びこれを備えるウェーハ研磨ユニット | |
| US20160288291A1 (en) | Method for grinding wafers by shaping resilient chuck covering | |
| US5934981A (en) | Method for polishing thin plate and apparatus for polishing | |
| US20140057531A1 (en) | Method for grinding wafers by shaping resilient chuck covering | |
| US10749071B2 (en) | Apparatus for processing device structures | |
| US7291055B2 (en) | Wafer polishing method and apparatus | |
| JPS6442823A (en) | Flattening of semiconductor device surface | |
| JP4621481B2 (ja) | 半導体チップの製造方法 | |
| TW202422848A (zh) | 晶片轉移結構的製造方法 | |
| CN114864419A (zh) | 载体晶圆以及去除键合结构中载体晶圆的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220325 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |