一种表面异质结构的快速减薄抛光方法技术

本发明专利技术提供了一种表面异质结构的快速减薄抛光方法，减薄抛光过程中利用化学试剂改变金属材质的表面状态和性质，降低其分离时所需要的磨削力，控制金属和光刻胶的去除速率在同一水平。该工艺方法摒弃了铸铁盘的纯机械研磨，避免纯粹的物理磨削作用导致的金属结构拉伸变形，有效控制图形尺寸精度以及平面平整度，且其减薄抛光的速率可达2

【技术实现步骤摘要】
一种表面异质结构的快速减薄抛光方法


[0001]本专利技术涉及基片抛光领域，具体涉及一种表面异质结构的快速减薄抛光方法。

技术介绍

[0002]随着半导体
的飞速发展，半导体器件变得愈发复杂。为了提高集成度降低制造成本，元器件的尺寸越来越低，芯片单位面积内的原器件数量越来越多，平面内布线已经不能满足高密度的元器件分布要求，因此只能够采用多层布线结构。而金属层在晶圆基片上堆叠过多时，晶片表面起伏更加明显。表面起伏最直观的负面影响就是后续光刻工艺的匀胶过程中难以获得平整的光刻胶膜，导致曝光显影过程中难以通过调整曝光量准确控制光刻图形尺寸，而尺寸的偏差对于半导体器件的性能影响是致命的。
[0003]半导体晶圆的平坦化工艺，是对晶圆基片表面同质或异质材料进行研磨，去除一定牺牲厚度的材料，采用化学抛光的方式对表面进行平整处理，提高其表面同质或异质材料高度一致性。若晶圆表面材质单一，采用机械研磨的方法可以快速高效的去除牺牲厚度材料，将厚度差控制在很小的范围内，进而通过化学机械抛光的方法对表面高度进行修平处理，降低粗糙度。但半导体加工行业中的器件往往是表面多种材质的组合图形，其材质的硬度和韧性都有较大差别，采用机械研磨的方法会导致表面材料的去除速率不一致，导致进一步的研磨过程中较为突出的结构会在研磨硬接触过程中造成拉伸变形，因此需要降低研磨速率来控制图形的精准度。
[0004]现需一种表面异质结构的快速减薄抛光方法，可以有效解决表面多种材质的组合图形，其材质的硬度和韧性都有较大差别，采用机械研磨的方法会导致表面材料的去除速率不一致，导致进一步的研磨过程中较为突出的结构会在研磨硬接触过程中造成拉伸变形的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决现有技术中由于异质材料硬度韧性不同导致平坦化过程中不同材质切削速率不同，进而造成平坦化过程后表面异质图形厚度差较大，以及在纯机械磨削减薄过程中造成的软质金属拉伸变形或损坏，影响金属结构器件的性能的问题，提供了一种表面异质结构的快速减薄抛光方法，通过减薄抛光过程中利用化学试剂改变金属材质的表面性质，降低其分离时所需要的磨削力，控制金属和光刻胶的去除速率在同一水平，解决了上述问题。
[0006]本专利技术提供了一种表面异质结构的快速减薄抛光方法，包括以下步骤：
[0007]S1、使用测厚仪对基体的待加工晶圆表面异质图形进行厚度测量，并记录表面异质图形最高图形的高度和表面异质图形中的众数范围高度；
[0008]S2、安装聚氨酯盘在使用晶片减薄机上，通过聚氨酯盘对基体进行化学减薄和机械减薄；
[0009]S3、采用测厚仪对进行一次化学减薄和机械减薄后的基体的表面异质图形中的最
高图形高度和众数范围高度进行测量，若厚度差值超出减薄预设值，则进行步骤S2；若测量的厚度差值符合减薄预设值要求，进行步骤S4；
[0010]S4、拆除晶片减薄机上的聚氨酯盘，安装抛光用软质绒布盘在晶片减薄机上，使用抛光用软质抛光绒布盘对基体进行化学抛光和机械抛光；
[0011]S5、采用测厚仪对机械化学抛光后的半导体基片上表面的表面异质图形进行厚度测量，若表面异质图形的厚度差值超出抛光预设值，则重复进行步骤S4；若测量的厚度差值和表面异质图形的整体高度符合抛光预设值要求，则进行步骤S6；
[0012]S6、基体减薄抛光结束。
[0013]经过化学机械减薄后，半导体基片表面最高图形和众数范围图形之间的厚度差值应当控制在30μm以内。步骤S4中，经过化学机械机械抛光后，半导体基片表面最高图形和高度众数范围图形之间的厚度差值应当控制在3μm以内，半导体基片表面相邻异质图形的厚度差值控制在1μm以内；
[0014]本专利技术所述的一种表面异质结构的快速减薄抛光方法，作为优选方式，基体包括表面异质图形和半导体基片，表面异质图形设置于半导体基片上表面；表面异质图形包括表面光刻胶和表面金属表面金属为若干垂直于半导体基片柱状结构，表面光刻胶满布半导体基片上表面且填充各表面金属之间的空隙。
[0015]表面金属材质和表面光刻胶材质存在厚度差，表面金属呈现扇形天线分布的、蜂窝状分布的、无规则分布的垂直于基底的多个圆柱、长方体，且相邻金属材质之间的缝隙内均为表面光刻胶材质。
[0016]本专利技术所述的一种表面异质结构的快速减薄抛光方法，作为优选方式，步骤S3中减薄预设值为0～30μm。
[0017]本专利技术所述的一种表面异质结构的快速减薄抛光方法，作为优选方式，化学减薄和机械减薄、化学抛光和机械抛光去除速率相同。
[0018]本专利技术所述的一种表面异质结构的快速减薄抛光方法，作为优选方式，步骤S4中化学抛光和机械抛光后表面异质图形的表面粗糙度小于1nm。
[0019]本专利技术所述的一种表面异质结构的快速减薄抛光方法，作为优选方式，步骤S5中抛光预设值为0～1μm。
[0020]本专利技术所述的一种表面异质结构的快速减薄抛光方法，作为优选方式，步骤S4中的抛光过程，表面金属结构图形长度方向拉伸率控制在3％以内。
[0021]本专利技术所述的一种表面异质结构的快速减薄抛光方法，作为优选方式，化学减薄和化学抛光所用抛光液为能够对金属进行选择性腐蚀的化学试剂。
[0022]针对半导体表面异质图形的减薄抛光工艺，提供了一种半导体表面异质图形结构的快速减薄平坦化的工艺方法，本方法适用于表面图形非单一材质，特别是软质金属和光刻胶材质的组合体。该工艺方法的减薄抛光过程中利用化学试剂改变金属材质的表面状态和性质，降低其分离时所需要的磨削力，控制金属和光刻胶的去除速率在同一水平。该工艺方法摒弃了铸铁盘的纯机械研磨，避免纯粹的物理磨削作用导致的金属结构拉伸变形，有效控制图形尺寸精度以及平面平整度，且其减薄抛光的速率可达2
‑
3μm/min。
[0023]本专利技术有益效果如下：
[0024]采用的化学机械减薄和化学机械抛光组合加工方法，利用化学机械减薄对晶圆异
质图形表面进行初级的平坦处理，快速去除表面厚度差异较大的金属图形，将表面的整体图形厚度差控制在一定范围内，避免基片在软质绒布盘上抛光时出现划伤、顿挫毁坏图形结构。再利用物理和化学组合的方式进行抛光，材料去除速率大大增加，避免了铸铁盘研磨硬接触磨削时造成的图形横向拉伸变形。同时，由于表面光刻胶材质和金属材质的硬度、密度差异较大，采用铸铁盘硬接触切削时，两者的切削速度不同，其最终的厚度差取决于研磨液的粒径，而采用软质绒布盘的上的物理化学组合去除方式，可以通过改变双氧水的配比调整金属材质和光刻胶材质的去除速率，最终得到的晶圆基片表面各图形厚度差在1μm以内，表面金属材料的粗糙度(Ra)在1nm以内，表面平整度在3μm以内，其减薄速率最高可达2
‑
3μm/min，图形长度方向的变形拉伸率控制在3％以内。
附图说明
[0025]图1为一种表面异质结构的快速减薄抛光方法流程图；
[0026]图2为一种表面异质结构的快速减薄本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面异质结构的快速减薄抛光方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、使用测厚仪对基体的待加工晶圆表面异质图形(1)进行厚度测量，并记录所述表面异质图形(1)最高图形的高度和所述表面异质图形(1)中的众数范围高度；S2、安装聚氨酯盘在使用晶片减薄机上，通过所述聚氨酯盘对所述基体进行化学减薄和机械减薄；S3、采用所述测厚仪对进行一次所述化学减薄和所述机械减薄后的所述基体的所述表面异质图形(1)中的最高图形高度和众数范围高度进行测量，若所述厚度差值超出减薄预设值，则进行步骤S2；若测量的所述厚度差值符合所述减薄预设值要求，进行步骤S4；S4、拆除所述晶片减薄机上的所述聚氨酯盘，安装抛光用软质绒布盘在所述晶片减薄机上，使用所述抛光用软质抛光绒布盘对所述基体进行化学抛光和机械抛光；S5、采用所述测厚仪对机械化学抛光后的半导体基片(2)上表面的所述表面异质图形(1)进行厚度测量，若所述表面异质图形(1)的厚度差值超出抛光预设值，则重复进行步骤S4；若测量的所述厚度差值和所述表面异质图形(1)的整体高度符合所述抛光预设值要求，则进行步骤S6；S6、所述基体减薄抛光结束。2.根据权利要求1所述的一种表面异质结构的快速减薄抛光方法，其特征在于：所述基体包括表面异质图形(1)和半导体基片(2)，所述表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈春明，赵广宏，汪郁东，张姗，郭伟龙，
申请(专利权)人：航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：