表面抛光的方法与元件技术

一种表面抛光的方法，其中使具有至少一个待抛光表面（１１５）的工件（１１３）旋转，并且所述的表面（１１５）压抵抛光元件（１０３），而该抛光元件以旋转或平移运动方式运动，其特征在于：在整个抛光处理期间，该工件（１１３）的所述表面（１１５）上的、处在具有一定半径且其圆心与工件（１１３）的旋转中心重合的圆周（１１４）的外部的点（Ｐ２），在所述工件旋转过程中，沿着一条路径（Ｔ↓［Ｐ２］）运行，该路径包括第一部分（Ｔ↓［Ｐ２］′）和第二部分（Ｔ↓［Ｐ２］″），在所述第二部分（Ｔ↓［Ｐ２］″）的抛光率比所述第一部分（Ｔ↓［Ｐ２］′）的低，以便至少部分地补偿在所述路径的第一部分（Ｔ↓［Ｐ２］′）产生在所述工件（１１３）边缘的过抛光作用，其中工件（１１３）的位于所述圆周（１１４）之外的区域（１１３ａ）的宽度是所述工件（１１３）直径或主尺寸的０．１－３０％，优选地约为１０％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采用化学-机械抛光(CMP)技术进行表面抛光方法的改进。更具体而非限制性地，本专利技术应用于大尺寸(大于或等于150mm×150mm)的二氧化硅、陶瓷、玻璃材料、硅等平表面—例如在用于生产电子芯片的平板印刷中的掩模表面—的化学—机械抛光，其平面度达到约100nm或100nm以下数量级。
技术介绍
化学—机械抛光(CMP)是一种熟知的方法，该方法不但用于光学中而且还用于微电子学中。其原理是用力将待抛光的表面压抵相对移动的抛光元件，该元件浸渍一种抛光剂微粒悬浮液(“浆体”)。这种抛光元件典型地是一种用聚氨酯泡沫塑料制成的衬垫，或用聚氨酯基料粘连的纺织纤维毡。抛光剂微粒悬浮液例如可以是胶体二氧化硅悬浮液、氧化铈等悬浮液。有关这种方法的更详细的信息可参见麻省理工学院的Jiun-YuLai于2001年2月发表的博士学位论文《化学机械抛光方法的力学、机制和模型化》。抛光元件最流行的形状(旋转CMP)为圆形，并且以旋转运动方式运动；“工件支架”保持待加工工件旋转，而其中一个面与抛光元件接触。还有一些线型CMP机器，其中抛光元件用环形皮带驱动并以直线运动方式运动，类似带式传送机。接着，只是详细地研究旋转CMP，但本专利技术同样可以应用于线型CMP。一个工件需要抛光两个面时，如在平板印刷掩模的情况下，最好使用双面CMP方法，其中该工件夹在两个抛光元件之间，它们施加一个压紧力。工件支架应该设计成能使两个面同时与抛光元件接触。实验表明工件边缘有非常严重的过抛光。这是由于抛光元件变平，使所述工件边缘端受到超压所致，也是抛光剂微粒积累所致。由此造成一个抛光表面的非平面性区域，这个区域可以延伸达到相当可观的工件直径分数，例如直径150mm的工件约15mm(10％)。在有锐角的非圆形工件的情况下，这种作用还要更强。从加利福利亚大学伯克利分校的生产自动化实验室的Jianfen Luo的文章“Wafer-Scale CMP Modeling of With-in Wafer Non-Uniformity”中可了解到有关这种过抛光作用的更深入的讨论。这个问题的第一个解决办法是设计一些工件，在其抛光后在周边有一个待切除的区域。还提到这个事实，即这种技术的成本很高，还涉及材料消耗、因机械缺陷还需要切削操作，这样使工件表面状态变坏。因此，这种技术因此不适合平板印刷掩模的情况，更一般地不适合紫外光的光学部件情况，这些光学部件不可能允许其尺寸有高于几十纳米的缺陷。例如在前面提到Jianfen Luo的文章中描述的第二个解决办法是，用保险环包住在其表面上受到过抛光的这个工件。这里也涉及一种高成本的技术，因为制造这种环的公差应该非常严格，并且在使用有限次数后还得更换。在双面抛光的情况下，这种缺陷更明显，这里环的厚度应该严格与工件相同，只用一次就足够使其变薄，因此就必须更换。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种单面或双面抛光方法，该方法避免了边缘过抛光作用，没有现有技术中已知方法造成的某些缺陷。本专利技术的另一个目的是提供一种适合实施这样一种方法的抛光元件。根据本专利技术，采用一种方法可以达到至少一个目的，在所述方法中，让有至少一个待抛光表面的至少一个工件旋转，并且所述的表面保持压住抛光元件，而该抛光元件以旋转或平移运动方式运动，其特征在于，优选地在整个抛光处理期间，该工件的所述表面上的、处在具有一定半径且其圆心与工件的旋转中心重合的圆周的外部的点，在所述工件旋转过程中，沿着一条路径运行，该路径包括第一部分和第二部分，在所述第二部分的抛光率比所述第一部分的低，以便至少部分补偿在所述工件边缘在所述路径第一部分产生的过抛光作用。处在这个圆外部的工件部分是一个宽度为所述工件直径(或者，在非圆工件的情况下为主要尺寸，例如最长的对角线)的0.1％-30％，典型地为约10％的圆环。在第一个实施方式中，待抛光工件超过抛光元件的至少一个边缘，结果所述路径的第二部分是在所述抛光元件外部。更特别地，在旋转机器的情况下，该抛光元件可以有一个圆形，待抛光工件可以超过其外边缘，和/或该抛光元件可以有一个由圆形内边缘限定的开口，待抛光工件可以超过所述的内边缘。在线型机器的情况下，该工件可以超过抛光元件的一个侧边缘或两个侧边缘。在第二个实施方式中，该抛光元件有至少一个不规则形状的边缘，有突起和凹口，待抛光工件超过所述的边缘，至少与某些所述的凹口对齐，结果所述路径的第二部分是在所述抛光元件外部，并且对于一定点从所述工件一次旋转到另一次旋转其长度都在不规则地改变。如在第一个实施方式中，在旋转机器的情况下，该边缘可以是外边缘和/或内边缘，而在线型机器中，可以涉及一个侧边缘或两个侧边缘。在第三个实施方式中，这种抛光元件在其中一个边缘端至少一个区域有变形的部分，以便在相应于所述区域对待抛光工件施加一个小于抛光元件其余部分压力的压力，结果所述路径第二部分是在所述的抛光元件变形区域内。如在第一个和第二个实施方式中，在旋转机器的情况下，该边缘可以是外边缘和/或内边缘，而在线型机器中，可以涉及一个侧边缘或两个侧边缘。有利地，上述的方法是双面类型的，即使用两个抛光元件在待抛光工件的两个相反面上同时进行抛光。本专利技术还涉及用于如前面定义方法中的抛光元件，其特征在于它具有至少一个不规则形状的边缘，该边缘具有突起和凹口。本专利技术还涉及用于如前面所描述方法的抛光元件，其特征在于它在其中一个边缘附近有至少一个区域，它的抛光作用不如所述抛光元件其余部分的抛光作用。更特别地，这样一种抛光元件可以有至少一个具有不规则形状的边缘，有突起和凹口，所述的边缘是在内限与外限之间，结果由所述内限与外限限定的区域的“平均”抛光作用低于所述抛光元件其余部分。或者，这样一种抛光元件可以有一个周边区域，该区域有一个变形部分，以便对待抛光工件施加一个小于抛光元件其余部分压力的压力。附图说明参照附图阅读说明书将体会到本专利技术的其它特征、细节和优点，这些附图是作为实例给出的，其中-图1A和1B分别表示从现有技术中已知的旋转CMP机器的侧视图和俯视图；-图2A和2B表示旋转CMP机器俯视图，它们说明了本专利技术方法第一种实施方式的两种实施方案；-图3，它也是俯视图，说明了第二种实施方式；-图4表示旋转CMP机器的侧视图，它说明了第三种实施方式；以及-图5能够知道使用现有技术中已知旋转CMP机器所得到的边缘过抛光作用，与实施本专利技术可降低其边缘过抛光作用。具体实施例方式图1A表示旋转CMP机器100的侧视图，它由平台101组成，该平台101以角速度ωp旋转，在其上表面有抛光元件103。工件支架110处在相对于平台中心偏移的位置，以角速度ωc旋转，它保持具有待抛光面115的工件113，以便通过力F迫使所述的面115靠着抛光元件103，其力F典型地是1-300g/cm2。将抛光剂微粒悬浮液120滴到抛光元件103的偏移中心的点上，并且通过离心作用将其悬浮液120均匀地分布在整个表面上。图1B表示同一CMP机器的俯视图，在其平台上放置了多个工件支架110、110′、110″、110和110″″。工件支架110保持单个圆形工件，工件支架110′保持多个不同形状的小工件113′；工件支架110″保持单个矩形工件113″。特别考虑到，在待抛光表面上本文档来自技高网...

【技术保护点】
表面抛光的方法，其中使具有至少一个待抛光表面（１１５）的至少一个工件（１１３）旋转，并且使所述的表面（１１５）压抵抛光元件（１０３），而该抛光元件以旋转或平移运动方式运动，其特征在于在整个抛光处理期间，该工件（１１３）的所述表面（１１５）上的、处在具有一定半径且其圆心与工件（１１３）的旋转中心重合的圆周（１１４）的外部的点（Ｐ２），在所述工件旋转过程中，沿着一条路径（Ｔ↓［Ｐ２］）运行，该路径包括第一部分（Ｔ↓［Ｐ２］′）和第二部分（Ｔ↓［Ｐ２］″），在所述第二部分（Ｔ↓［Ｐ２］″）的抛光率比所述第一部分（Ｔ↓［Ｐ２］′）的低，以便至少部分地补偿在所述路径的第一部分（Ｔ↓［Ｐ２］′）产生在所述工件（１１３）边缘的过抛光作用，其中工件（１１３）的位于所述圆周（１１４）之外的区域（１１３ａ）的宽度是所述工件（１１３）直径或主尺寸的０．１－３０％，优选地约为１０％。

【技术特征摘要】
FR 2004-5-7 04049461.表面抛光的方法，其中使具有至少一个待抛光表面(115)的至少一个工件(113)旋转，并且使所述的表面(115)压抵抛光元件(103)，而该抛光元件以旋转或平移运动方式运动，其特征在于在整个抛光处理期间，该工件(113)的所述表面(115)上的、处在具有一定半径且其圆心与工件(113)的旋转中心重合的圆周(114)的外部的点(P2)，在所述工件旋转过程中，沿着一条路径(TP2)运行，该路径包括第一部分(TP2′)和第二部分(TP2″)，在所述第二部分(TP2″)的抛光率比所述第一部分(TP2′)的低，以便至少部分地补偿在所述路径的第一部分(TP2′)产生在所述工件(113)边缘的过抛光作用，其中工件(113)的位于所述圆周(114)之外的区域(113a)的宽度是所述工件(113)直径或主尺寸的0.1-30％，优选地约为10％。2.根据权利要求1所述的方法，其中工件(113)的角速度(ωc)与抛光元件(103)的角速度(ωp)的绝对值之比是0.1-10。3.根据权利要求1所述的方法，其中工件(113)的角速度(ωc)与抛光元件(103)的角速度(ωp)的绝对值之比是0.5-2。4.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中待抛光工件(113)以这样的方式超过抛光元件(103)的至少一个边缘(104)，即所述路径的第二部分(TP2″)是在所述抛光元件(103)的外面。5.根据权利要求4所述的方法，其中抛光元件(103)是圆形的，待抛光工件(113)超过其外边缘(104)。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中抛光元件(103)有一个由圆形内边缘限定的开口，该待抛光工件(113)超过所述内边缘。7.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中抛光元件(103)具有至少一个带突起和凹口的不规则形状的边缘(104)，待抛光工件(113)超过所述的边缘(104)，至少与某些所述的凹口对齐，并且以与工件(113)...

【专利技术属性】
技术研发人员：让雅克费尔梅，
申请(专利权)人：欧洲系统光学公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]