【技术实现步骤摘要】
中心供液化学机械抛光半导体材料的加工方法及其装置
本专利技术属于半导体制造领域，是一种基于中心供液式的化学机械磨抛方法，特别是涉及一种半导体材料减薄、抛光以获得纳米级超光滑表面的系列化的加工方法。
技术介绍
半导体材料依靠其优异的材料性能成为了高端芯片中不可或缺的一部分。其平坦度、粗糙度、金属以及颗粒等方面对半导体器件有着显著影响。随着芯片技术在生活、工业、医疗、国防科技等领域的飞速发展，半导体材料的高效、高精度制造工艺就成为了亟待突破的核心技术难题。目前，半导体晶片的主流制造工艺仍以化学机械抛光为主。作为一种典型的基板全局抛光方法，化学机械抛光通常将基板吸附于承载头下部，使其直接抵接于旋转的抛光垫上。然而，材料表面和抛光垫之间难以形成良好的液膜，研磨液供给更新不充分、不均匀，使得材料表面边缘容易形成坍塌和溃败导致材料性能恶化，甚至发生断裂现象，严重影响到半导体材料加工成品率。此外，全局抛光法虽以高效低成本著称，但难以应对大尺寸晶片加工。这些都给高性能晶片制备带来了巨大的挑战。中心供液加工方法实现了被加工材料...
【技术保护点】
1.一种中心供液化学机械抛光半导体材料的加工方法，抛光工具自转，抛光工具和半导体工件按照一定轨迹相互运动，通过控制抛光液压力和抛光工具载荷实现抛光工具与半导体工件间液膜的良好控制；从而实现半导体工件的减薄及表面的粗抛、半导体工件表面的半精抛光和半导体工件表面的超精密抛光；其特征在于：该加工方法步骤如下/n步骤一、采用固结磨料中心供液抛光实现半导体工件的减薄及表面的粗抛，在固结磨料抛光中采用固结磨料磨抛垫和由去离子水或化学溶液组成的抛光液进行抛光；/n步骤二、采用小磨头中心供液抛光实现半导体工件表面的半精抛光，在小磨头中心供液抛光中，采用不含磨料的多孔材料作为抛光垫，抛光液为...
【技术特征摘要】
1.一种中心供液化学机械抛光半导体材料的加工方法，抛光工具自转，抛光工具和半导体工件按照一定轨迹相互运动，通过控制抛光液压力和抛光工具载荷实现抛光工具与半导体工件间液膜的良好控制；从而实现半导体工件的减薄及表面的粗抛、半导体工件表面的半精抛光和半导体工件表面的超精密抛光；其特征在于：该加工方法步骤如下
步骤一、采用固结磨料中心供液抛光实现半导体工件的减薄及表面的粗抛，在固结磨料抛光中采用固结磨料磨抛垫和由去离子水或化学溶液组成的抛光液进行抛光；
步骤二、采用小磨头中心供液抛光实现半导体工件表面的半精抛光，在小磨头中心供液抛光中，采用不含磨料的多孔材料作为抛光垫，抛光液为含有微小磨粒的化学溶液；其中，抛光垫用来保持磨料和提供下压力，使得半导体工件在化学腐蚀和机械力作用下实现去除；
步骤三、采用盘式流体动压抛光实现半导体工件表面的超精密抛光，在盘式流体动压抛光中，设置在流体动压抛光盘工作表面的微流槽用来控制抛光工具和半导体工件之间流体的压力和速度分布，流体动压抛光盘和半导体工件表面之间形成具有一定速度场和压力场的微液膜，所述的微液膜由抛光液构成，所述的抛光液中包括微小颗粒和化学溶液；在微液膜流场中通过粒子撞击、划擦表面以及化学溶液的腐蚀作用实现去除材料。
2.根据权利要求1所述的中心供液化学机械抛光半导体材料的加工方法，其特征在于：抛光工具的自转转速范围为300～8000转每分钟，半导体工件的自转转速为0.1到10转每分钟；去离子水或抛光液从抛光工具的中心通孔供给。
3.根据权利要求2所述的中心供液化学机械抛光半导体材料的加工方法，其特征在于：步骤一中，所述的固结磨料磨抛垫所含的细微磨料，粒径为1到15微米，磨料浓度为3％到30％之间，固结磨料磨抛垫的直径为10mm到100mm，磨抛的下压力为10到100N；中心供液的供给压力为0.1到2MPa；磨抛后半导体工件表面平整度达5微米以下，表面粗糙度低于100纳米，亚表面损伤层深度低于5微米。
4.根据权利要求2所述的中心供液化学机械抛光半导体材料的加工方法，其特征在于：步骤二中，所采用的不含磨料的多孔材料作为抛光垫为聚氨酯抛光垫，抛光液由去离子水、微小磨粒和化学试剂构成，微小磨粒的粒径为0.1到8微米，化学试剂为过氧化氢、次氯酸盐及溴甲醇中的一种，抛光液供给压力为0.1-2Mpa；磨抛后的半导体工件表面平整度达3微米以下，表面粗糙度低于10纳米，亚表面损伤层深度低于3微米。
5.根据权利要求2所述的中心供液化学机械抛光半导体材料的加工方法，其特征在于：步骤三中，所采用的流体动压抛光盘抛设有放射状微槽；抛光液由去离子水、微小磨粒和化学试剂构成，微小磨粒的粒径为0.05到3微米，抛光液供给压力为0.1-2Mpa；磨抛后的半导体...
【专利技术属性】
技术研发人员：林彬，吕秉锐，曹中臣，姜向敏，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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