【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體，具體涉及一種自降溫的晶圓拋光方法。
技術介紹
1、半導體制造生產流程中cmp(化學機械拋光)設備研磨單元中主要以研磨頭攜帶晶圓給予壓力在旋轉的研磨墊上擺動，配以研磨液。讓晶圓在化學作用和機械作用的共同影響下做研磨拋光達到全面平坦化。而碳化硅(sic)襯底晶圓因其超高硬度(莫氏硬度9.5)，拋光速率較低，往往需要較大的下壓力(5psi～8psi，而常規襯底拋光只需2psi～4psi)、較高的拋光盤(拋光墊)轉速，以及較長的作業時間(數十分鐘至數小時，而常規薄膜拋光只需幾十秒至數分鐘即可)，這無疑會導致拋光墊溫度在持續摩擦過程中不斷升高，可能導致拋光頭背膜失效、拋光墊脫膠等嚴重問題，同時也會增加晶圓表面劃傷風險，影響加工質量。對于其他硬度較高的材料(例如金剛石、gan、aln等)在cmp工藝中也存在同樣的問題。
2、現有技術中針對碳化硅襯底拋光盤面溫度高的方法，主要包括以下方案：方案一，增加拋光盤下循環冷卻水，并降低水溫，帶走拋光盤的熱量，該方案存在的問題在于效率低，因為冷卻水與拋光盤面以及拋光墊的距離較遠，為了提高效率則需不斷降低冷卻水溫度，而這無疑增加了制冷成本，且散熱效率始終無法顯著提升；方案二，降低拋光的轉速壓力，降低摩擦生熱作用，而這無疑不適用于碳化硅的高硬度特性，無法保證加工效率；方案三，加大拋光液的流量，利用多余的拋光液帶走拋光盤面及拋光墊的熱量，這種方法雖然直接有效，但無疑增加拋光液用量，提高了加工成本，這在實際的工業生產中往往也不被接受。
3、因此需要一種自降溫的晶圓拋
技術實現思路
1、因此，本專利技術提供一種自降溫的晶圓拋光方法，以解決現有技術中硬度較高的晶圓在化學機械拋光過程中由于拋光速率較低，拋光下壓力和轉速較高，拋光時間較長導致的拋光溫度過高，進而導致拋光頭背膜失效、拋光墊脫膠、晶圓表面劃傷，從而影響加工質量的問題。
2、本專利技術提供一種自降溫的晶圓拋光方法，包括：
3、提供晶圓，晶圓的莫氏硬度為8～10；
4、利用拋光頭將晶圓固定在拋光墊上，拋光墊的材料為熱塑性材料；
5、通過拋光液管路將拋光液導入拋光墊與晶圓接觸的一側；拋光液中不含研磨顆粒；
6、旋轉拋光盤和拋光頭，對晶圓進行拋光工藝。
7、可選的，在拋光工藝中，拋光液與晶圓發生化學反應；拋光墊對晶圓進行物理研磨；
8、拋光墊的溫度小于55℃。
9、可選的，晶圓的材料為sic、gan、aln或者金剛石；
10、拋光工藝的時間大于10mins。
11、可選的，在拋光工藝中，通過施壓氣路向晶圓提供拋光壓力；
12、拋光壓力為6psi～9psi。
13、可選的，晶圓的材料為sic；
14、在拋光工藝中，拋光墊的溫度小于或者等于45℃。
15、可選的，拋光墊的導熱系數大于0.045w/(m·k)。
16、可選的，拋光墊的材料為熱塑性聚氨酯。
17、可選的，拋光工藝的拋光速率大于5μm/h。
18、可選的，拋光工藝之后得到的晶圓的表面粗糙度小于0.1nm。
19、可選的，對晶圓進行拋光工藝的步驟中，還包括：
20、利用溫度測量裝置，實時測量拋光墊與晶圓之間的溫度。
21、本專利技術的技術方案，具有如下優點：
22、(1)本專利技術提供的自降溫的晶圓拋光方法，使用不含研磨顆粒的拋光液，可以減少拋光墊與晶圓之間的摩擦作用，控制拋光墊溫度不會過高；同時使用熱塑性材料的拋光墊，利用其靈活的熱形變作用和較好的熱傳導性，能在持續的摩擦中產生相對較低的熱量，使得拋光墊保持較低的溫度，在拋光工藝中實現拋光墊的自降溫。本專利技術提供的自降溫的晶圓拋光方法，可以在拋光工藝中實現自降溫，保證拋光墊溫度在較低范圍內，可以有效延長拋光墊的使用壽命，避免出現拋光頭背膜失效、拋光墊脫膠等問題，降低晶圓劃傷風險，提高晶圓拋光質量。
23、(2)本專利技術提供的自降溫的晶圓拋光方法中，拋光液與晶圓發生化學反應實現拋光目的，拋光墊對晶圓的物理研磨可以修整晶圓表面和去除多余的研磨液，有效避免了研磨顆粒與拋光墊之間的機械摩擦生熱，使拋光墊溫度小于55℃，避免出現拋光頭背膜失效、拋光墊脫膠等問題，同時拋光液不含研磨顆粒也降低了晶圓劃傷風險，提高晶圓拋光質量。
24、(3)本專利技術提供的自降溫的晶圓拋光方法中，對于sic晶圓，使用熱塑性材料的拋光墊和不含研磨顆粒的拋光液進行拋光工藝，可以實現拋光墊的自降溫，保持拋光墊的溫度小于或者等于45℃，即使拋光工藝的時間大于10mins，拋光墊的溫度也不會再升高，可以有效延長拋光墊的使用壽命，避免出現拋光頭背膜失效、拋光墊脫膠等問題，降低晶圓劃傷風險，提高晶圓拋光質量。
25、(4)本專利技術提供的自降溫的晶圓拋光方法，拋光工藝之后得到的晶圓的表面粗糙度小于0.1nmh，可以保證晶圓的拋光效果，同時可以在拋光工藝中實現拋光墊的自降溫，保持拋光墊的溫度在較低范圍內，可以有效延長拋光墊的使用壽命，避免出現拋光頭背膜失效、拋光墊脫膠等問題，降低晶圓劃傷風險，提高晶圓拋光質量。
26、(5)本專利技術提供的自降溫的晶圓拋光方法，拋光工藝之后得到的晶圓的表面粗糙度小于0.1nm，可以保證晶圓的拋光效果，同時可以在拋光工藝中實現拋光墊的自降溫，保持拋光墊的溫度在較低范圍內，可以有效延長拋光墊的使用壽命，避免出現拋光頭背膜失效、拋光墊脫膠等問題，降低晶圓劃傷風險，提高晶圓拋光質量。
27、(6)本專利技術提供的自降溫的晶圓拋光方法，與常規工藝相比，可以保證晶圓的拋光速率和晶圓拋光后的表面粗糙度在相同水平，保證晶圓的拋光效果。一方面，通過選擇熱塑性聚氨酯材料的拋光墊，利用其靈活的熱形變作用和較好的熱傳導性，能在持續的摩擦中產生相對較低的熱量，保證拋光墊在拋光工藝中實現自降溫，在相同條件下拋光墊溫度比熱固性材料的拋光墊降低7℃；另一方面，通過選擇不含研磨顆粒的拋光液可以減少拋光墊與晶圓之間的摩擦作用，防止晶圓表面劃傷，同時也進一步控制拋光墊溫度不會過高，在相同條件下拋光墊溫度比含2wt％研磨顆粒的拋光液工藝中的拋光墊溫度進一步降低3℃；最終可以實現拋光墊溫度的自降溫，相比常規拋光工藝，拋光墊溫度降低10℃，保證拋光墊溫度在較低范圍內，可以有效延長拋光墊的使用壽命，避免出現拋光頭背膜失效、拋光墊脫膠等問題，同時也降低了晶圓劃傷風險，提高了晶圓拋光質量。
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1.一種自降溫的晶圓拋光方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的自降溫的晶圓拋光方法，其特征在于，
3.根據權利要求1所述的自降溫的晶圓拋光方法，其特征在于，
4.根據權利要求3所述的自降溫的晶圓拋光方法，其特征在于，
5.根據權利要求4所述的自降溫的晶圓拋光方法，其特征在于，
6.根據權利要求1所述的自降溫的晶圓拋光方法，其特征在于，
7.根據權利要求6所述的自降溫的晶圓拋光方法，其特征在于，
8.根據權利要求1所述的自降溫的晶圓拋光方法，其特征在于，
9.根據權利要求1所述的自降溫的晶圓拋光方法，其特征在于，
10.根據權利要求1所述的自降溫的晶圓拋光方法，其特征在于，
【技術特征摘要】
1.一種自降溫的晶圓拋光方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的自降溫的晶圓拋光方法，其特征在于，
3.根據權利要求1所述的自降溫的晶圓拋光方法，其特征在于，
4.根據權利要求3所述的自降溫的晶圓拋光方法，其特征在于，
5.根據權利要求4所述的自降溫的晶圓拋光方法，其特征在于，
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【專利技術屬性】
技術研發人員：潘宏明，蔡長益，成曉暢，
申請(專利權)人：北京晶亦精微科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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