[发明专利]一种化学机械抛光方法及其专用设备以及该设备制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光方法及其专用设备以及该设备制备方法。

背景技术

化学机械抛光被广泛运用于当今的晶圆制造过程中，其中所使用的各种耗材，如抛光浆液，抛光垫等对化学机械抛光的质量和效果起着至关重要的作用。所有耗材供应厂商不断研究开发更符合现代晶圆制造和化学机械抛光质量、产量要求的新型抛光浆液、抛光垫等新型耗材。同时，为了论证相关的产品性能、工艺参数是否设置合理和优化，都需进行大量的化学机械抛光实验以取得数据。

在主流的化学机械抛光工艺中，所用到抛光设备以应用材料AMAT和荏原精密机械Ebara为主，他们都是6英寸以上晶圆抛光设备的主要供应商。6英寸以下晶圆的抛光设备则有许多其他的供应商，其中很多是以实验研发为目的的。以上所有的抛光设备不论晶圆尺寸大小，其共同点是所针对的晶圆都是圆形的，并且一次抛光就要消耗一整片晶圆。

显然，上述化学机械抛光方法，对于需要不断调整配方，不断优化工艺参数，不断更换耗材或备件的化学机械抛光材料、工艺的研究和开发来说，成本很高。除了需要拥有一台化学机械抛光设备外，日常实验所需耗用的晶圆数量占总研发成本的绝大部分。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的化学机械抛光方法用于产品和工艺的研究开发，成本高的缺陷，而提供一种适于产品和工艺的研究开发的化学机械抛光方法及其专用设备以及该设备制备方法。

本发明的化学机械抛光方法为将晶圆切割成小块晶圆，进行化学机械抛光。所述的小块晶圆较佳的为方形小块晶圆。

其中，晶圆切割的大小可依据所用晶圆尺寸和具体使用而定，如可切割成5mm x 5mm至212mm x 212mm(对应12英寸圆形晶圆)大小不等的方形小块。

晶圆切割的方法可采用带金刚石刀片或激光装置的专用晶圆切割机进行。如对精度要求不高，也可采用简便的利用晶圆晶格物理特性，使用带金刚头、钻石头或其他具有切割晶圆足够硬度的刀头的割刀，手动对圆形晶圆进行切割。手动切割可满足一般精度要求下的切割需求。

本发明的一较佳实例中，手动切割的具体步骤如下：

(1)如图1所示，使用割刀在圆形晶圆的边缘线处正对圆心切割出一小口子，称为A点，利用晶圆衬底-硅的物理特性(晶格)，手握A点两边掰裂圆形晶圆成2辦半圆形晶圆，如图2；

(2)如图2，在半圆形晶圆边缘线的中间处，正对圆心切割出一小口子，称为B点，手握B点两边掰裂半圆形晶圆成2辦1/4圆形的晶圆，如图3；

(3)如如图3，从1/4圆形的晶圆的圆心起，沿半径边缘测量所需方形晶圆小块一边的长度X，以此点垂直半边缘切一小口子，称为C点，手握C点两边掰裂半圆形晶圆成2辦；以此方法将剩下的部分掰裂成一边具有长度X的长条晶圆，如图4；

(4)如图4，沿长度为X的一边的顶点测量所需方形晶圆小块另一边的长度Y，以此点垂直边缘切割出一小口子，称为D点，手握D点两边掰裂长条晶圆成2辦。以此方法，可将剩下的部分掰裂成边长为X和Y的方形小块晶圆，如图5。

用此方法，可从一整块圆形晶圆上切割出数个方形晶圆小块，该方形晶圆小块的数量取决于所需晶圆小块的大小(X，Y)和圆形晶圆的大小。以所需晶圆小块的大小为40mm x 40mm和使用8英寸(200mm)圆形晶圆为例，可切出12片完整的方形晶圆小块，和2片含晶圆边缘(无效区域)部分的小块。

本发明的化学机械抛光方法的通常步骤如下：

(1)将晶圆切割成小块后，在晶圆小块的背面(不需抛光的面)洒上去离子水。

(2)将方形晶圆小块放置于抛光头上的方形扣环内，背面朝向抛光头；较佳的方式为用镊子、真空吸笔或直接用手(佩戴相应手套)。

(3)轻按方形晶圆小块，使方形晶圆小块靠水的张力与抛光头粘附，并确保方形扣环阻挡住晶圆小块的移动。

(4)以下动作和现有的圆形晶圆化学机械抛光相同：开启抛光液供应，开启抛光头和抛光盘旋转，降下并增压抛光头与抛光垫接触，进行化学机械抛光。化学机械抛光完成后，只需使用镊子将方形晶圆小块从方形扣环中取出即可，装、卸都很方便。

晶圆小块的化学机械抛光方法大部分和圆形晶圆的化学机械抛光方法类似，不同点如下：

(1)因为晶圆小块面积小于圆形晶圆面积，例如20mm x 20mm方形晶圆小块，可采用镊子、真空吸笔或直接用手(佩戴相应手套)在抛光头上放置或取出，而无需其他装卸设备支持。