化学-机械平面化垫调节器制造技术

本发明专利技术涉及一种化学

【技术实现步骤摘要】
化学
‑
机械平面化垫调节器
[0001]本申请是申请号为201780030883.2，申请日为2017年4月6日，专利技术名称为“金刚石复合物CMP垫调节器”的专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及机加工至非常高的平整度的含金刚石的盘，这些含金刚石的盘用于再调节化学机械抛光(CMP)垫，这些垫进而用于抛光半导体晶片。

技术介绍

[0003]现代电子产品依赖于在单晶硅(Si)基底中制造的微观芯片。首先，生长单晶Si晶锭。然后，使用金刚石线锯将该晶锭切成细Si晶片(现在直径为300mm，不久的将来直径为450mm)。在这个阶段，该Si晶片厚且粗糙。下一个加工步骤涉及将这些晶片抛光至非常高的平整度(nm水平的整体平整度)和光洁度；以及小厚度(<1mm)。如此生产的Si晶片用于通过使用诸如光刻、金属沉积、蚀刻、扩散、离子注入等工艺沉积微米和纳米尺寸的电路来构建微观芯片。化学机械抛光(CMP)的示例性应用是抛光未经加工的Si晶片至极高的光洁度和平整度。
[0004]现在参考图1A和图1B，它们分别是用于晶片平面化的设备的俯视图和侧视图，该设备包括用于调节CMP垫的机器。在CMP过程中，机械摩擦和化学反应两者都用于材料去除。这是使用不同的磨料/反应化合物(诸如氧化铝、二氧化铈等)的浆料103在抛光垫101(例如由多孔闭孔聚氨酯制成)上完成的。可以一次抛光多于一个硅晶片105；因此，抛光垫的直径可以超过一米。抛光垫安装在刚性基底107上，该基底在与该基底垂直的轴线109上旋转。磨料介质可以以浆料的形式提供给旋转的抛光垫。硅晶片105安装到保持器或“卡盘”111，其也在与轴线109平行的轴线113上旋转。
[0005]随着抛光继续，抛光垫中的泡孔或孔充满磨料和来自晶片的碎屑；它们形成釉并且失效。然而，抛光垫仍然具有使用寿命
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它们仅需要不时地再调节以打开聚氨酯垫中的闭孔、改善浆料到晶片的输送并在垫的整个使用寿命中提供一致的抛光表面，以达到良好的晶片抛光性能。为了再调节CMP垫，使用称为CMP垫调节器的盘，这些盘在表面上具有突出的金刚石，该表面具有凹陷的金属或有机基质以保持这些突出的金刚石。在这些盘中，典型地，使用单层粗金刚石(例如直径125微米)，并且小心地控制金刚石间距(例如0.5至1mm)和突起。这些含金刚石的调节盘被机加工至非常高的平整度。提供良好性能的关键因素包括足够的金刚石突出(良好的切割能力)、与基质的强结合(防止金刚石损失、切割能力损失并防止形成损害调节的碎屑)。
[0006]垫再调节盘115典型地特征为结构117，该结构使它们能够安装或附接到机器或固定件的臂119，使得盘115的轴线121平行于CMP垫的旋转轴线109。然后，该机器使该盘与旋转的CMP垫接触，并使其从CMP垫的周边到中心或靠近中心来回地移动，但不一定径向地。该机器还可以向再调节盘施加旋转。在调节期间将液体引入CMP垫应该有助于去除被盘驱逐的碎屑。
[0007]为了节省时间并且从而提高效率，CMP垫再调节通常与晶片抛光/平面化同时进行。然而，这种同时加工的一种风险是金刚石颗粒从其基质剥落或弹出的风险。松散的金刚石材料可能凿击并毁坏正在抛光的硅晶片。
[0008]至少那些以与金属结合的金刚石微粒为特征的CMP垫调节盘在过去遇到了问题
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尤其是金刚石颗粒的损失(例如，分离)。不希望受任何特定理论或解释的束缚，可能的是金刚石微粒的损失由于该金属的化学腐蚀导致，或者可能由于在加工期间由热膨胀失配和温度偏移引起的机械应力。因此，希望提供一种垫调节盘，其比现有设计更不易受金刚石微粒损失的影响。

技术实现思路

[0009]本
技术实现思路
被提供用于以简化形式介绍概念的选择，这些概念以下在具体实施方式中进一步描述。本
技术实现思路
不旨在鉴别要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制要求保护的主题的范围。
[0010]描述的实施例包括以金刚石颗粒增强为特征的反应烧结碳化硅(RBSC)及其制造方法，RBSC包括反应烧结碳化硅(Si/SiC)的基质相，其中嵌入了金刚石颗粒。该复合物具有非常高的机械和热稳定性，可以生产为具有450mm和更大的一个或多个尺寸，并且可通过放电机加工(EDM)(有时称为“火花放电机加工”)来机加工。
[0011]该技术的一种应用是由金刚石增强的反应烧结的Si/SiC制成的CMP垫调节器盘，其中金刚石颗粒从表面的其余部分突出或“傲立”，并均匀地分布在切割表面上。在一个实施例中，金刚石颗粒大致均匀地分布在整个复合物中，但在其他实施例中，它们优先位于调节表面处及其附近。可以将金刚石颗粒的顶部设计成处于恒定的高度(即，调节器盘非常平坦)。可替代地，盘可以给定环形形状。通过优先侵蚀Si/SiC基质，可以使金刚石颗粒从调节表面突出。该侵蚀可以通过EDM或通过使用磨料研磨/抛光来完成。
附图说明
[0012]从以下描述中可以得到对本专利技术的更详细的理解，该描述通过实例的方式给出并且结合所附的权利要求和附图来理解，其中相似的附图标记标识类似的或相同的元件。这些附图不按比例绘制。
[0013]图1A和图1B分别是硅晶片平面化操作(其中同时调节CMP垫)的俯视图和侧视图。
[0014]图2是示例性RBSC
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金刚石微结构。
[0015]图3A是经研磨的金刚石增强的RBSC复合主体的示例性轮廓仪迹线。
[0016]图3B是示出了抛光/研磨后凹陷的基质和突出的金刚石的RBSC
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金刚石。
[0017]图4A和图4B是本专利技术的盘状CMP调节器实施例的接触表面和后表面的透视图。
[0018]图4C是本专利技术的环形或环状CMP调节器实施例的接触表面的透视图。
[0019]图5A和图5B示意性地示出了用于生产根据本专利技术的垫调节器的EDM方法。
[0020]图6A和图6B示意性地示出了用于生产根据本专利技术的垫调节器的浇铸方法。
[0021]图7A和图7B示意性地示出了使用有意分离来生产根据本专利技术的垫调节器的浇铸方法。
具体实施方式
[0022]本文对“一个实施例”或“实施例”的提及是指结合该实施例描述的具体特征、结构或特性可以被包括在本专利技术的至少一个实施例中。在说明书中不同地方中出现的短语“在一个实施例中”不一定都指的是同一个实施例，也不是必定相互排除其他实施例的单独或替代实施例。这同样适用于术语“实施”。
[0023]应理解的是，本文阐述的示例性方法的步骤不一定需要按所述顺序进行，并且此类方法的步骤的顺序应该被理解为仅仅是示例性的。同样，额外的步骤可能包括在此类方法中，并且在与本专利技术的各种实施例一致的方法中，可能省略或组合某些步骤。
[0024]如在本申请中所使用的，词语“示例性”在本文中用于是指用作实例、例子或说明。本文描述为“示例性”的任何方面或设计不一定被解释为比其他方面或设计更优选或更具优势。而是，使用词语示例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化学
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机械平面化垫调节器，包括：制品，所述制品具有配置成用于在调节所述化学
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机械平面化垫期间接触所述化学
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机械平面化垫的接触表面；所述制品包括：基质，所述基质具有遍及所述基质的体积分布的多个金刚石颗粒，其中，所述基质包含碳化硅，在所述接触表面处的所述基质相对于所述金刚石颗粒是凹陷的使得一些金刚石颗粒从所述基质部分地突出，并且其中，所述基质包含不超过10体积百分比的原位形成的碳化硅。2.根据权利要求1所述的化学
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机械平面化垫调节器，其中，突出的金刚石颗粒的顶部是平面化的，并且基本上所有所述突出的金刚石颗粒上距所述基质最远的点位于50微米的平面内。3.根据权利要求1所述的化学
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机械平面化垫调节器，其中，所述金刚石颗粒的与所述接触表面处的金刚石颗粒不同的另一部分完全位于所述接触表面的下方。4.根据权利要求1所述的化学
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机械平面化垫调节器，其中，所述接触表面还包括处理区域。5.根据权利要求4所述的化学
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机械平面化垫调节器，其中，所述处理区域是平面的。6.根据权利要求4所述的化学
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机械平面化垫调节器，其中，所述处理区域是环形的。7.根据权利要求4所述的化学
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机械平面化垫调节器，其中，至少所述处理区域内的突出的金刚石颗粒是平面化的。8.根据权利要求1所述的化学
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机械平面化垫调节器，其中，所述基质中的所述金刚石颗粒具有与距所述接触表面的距离相反地变化的体积百分比浓度梯度。9.根据权利要求1所述的化学
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机械平面化垫调节器，其中，突出的金刚石颗粒从周围基质突出不超过其尺寸的50％。10.根据权利要求1所述的化学
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机械平面化垫调节器，其中，突出的金刚石颗粒展现在20微米至1000微米的范围内的尺寸。11.根据权利要求1所述的化学
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机械平面化垫调节器，其中，突出的金刚石颗粒的在所述接触表面处的至少一部分从所述基质突出至少10微米的距离。12.根据权利要求1所述的化学
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机械平面化垫调节器，其中，复合材料中的所述金刚石颗粒优先位于所述接触表面处或附近。13.根据权利要求1所述的化学
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机械平面化垫调节器，其中，所述基质包含反应烧结的碳化硅。14.根据权利要求1所述的化学
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机械平面化垫调节器，其中，复合材料中的所述金刚石颗粒具有1体积百分比至70体积百分比的体积百分比浓度。15.根据权利要求1所述的化学
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机械平面化垫调节器，其中，所述基质包含5体积百分比至40体积百分比的元素硅。16.根据权利要求1所述的化学
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机械平面化垫调节器，其中，所述金刚石颗粒均匀地遍及复合材料的体积分布。17.根据权利要求8所述的化学
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机械平面化垫调节器，其中，所述体积百分比浓度梯度根据斯托克斯定律变化。18.根据权利要求8所述的化学
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机械平面化垫调节器，其中，所述体积百分比浓度梯度
根据如下公式在所述基质形成期间根据所述金刚石颗粒在所述基质中的沉降而变化：其中，V
s
是沉降速度，ρ是密度，下标p和f分别指代金刚石颗粒和在形成期间呈流体形式的基质，g是引力常数，R是金刚石颗粒的半径，并且μ是在形成期间呈流体形式的基质的流体粘度。19.根据权利要求1所述的化学
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机械平面化垫调节器，其中，所述金刚石颗粒大致遍及复合材料的整个体积分布。20.根据权利要求1所述的化学
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机械平面化垫调节器，其中，突出的金刚石颗粒的顶部具有40微米至70微米的平面化宽度。21.一种化学
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机械平面化垫调节器，包括：制品，所述制品具有配置成用于在调节化学
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机械平面化垫期间接...

【专利技术属性】
技术研发人员：普拉桑特，
申请(专利权)人：M丘比德技术公司，
类型：发明
国别省市：