一种化学机械抛光装置及高硬度半导体材料抛光方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及化学机械抛光领域，尤其涉及一种化学机械抛光装置及高硬度半导体材料抛光方法，所述装置包括抛光平台，其上表面设置有抛光盘，所述抛光平台的外侧围绕抛光盘外周部设置有围挡装置，使得围挡装置内部空间形成用于蓄积抛光液的蓄液空间，所述抛光平台上设置有用于对蓄液空间内部产生超声波的超声波发生器。本发明专利技术通过在化学机械抛光装置中引入超声波发生器，从而在化学机械抛光过程中提升了抛光液中磨料的活性，提升了其机械能，使得磨料对待抛光部件的磨削能力进一步提升。使得对于高硬度半导体材料的抛光效率大幅提升，大大缩短了加工时间。缩短了加工时间。缩短了加工时间。

【技术实现步骤摘要】
一种化学机械抛光装置及高硬度半导体材料抛光方法


[0001]本专利技术涉及化学机械抛光领域，尤其涉及一种化学机械抛光装置及高硬度半导体材料抛光方法。

技术介绍

[0002]化学机械抛光技术(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是集成电路制造中获得全局平坦化的一种手段。化学机械抛光过程中工件表面材料首先与抛光液中的氧化剂、催化剂等发生化学反应，生成一层相对容易去除的软质层，然后在抛光液中的磨料和抛光垫的机械作用下去除软质层，使工件表面重新裸露出来，然后再进行化学反应，这样在化学作用过程和机械作用过程的交替进行中完成工件表面抛光。
[0003]与此前普遍使用的机械抛光相比，化学机械抛光能使硅片表面变得更加平坦，并且还具有加工成本低及加工方法简单的优势，因而成为目前最为普遍的半导体材料表面平整技术。然而目前化学机械抛光技术对于硬材料如碳化硅、氮化镓衬底行业中，其表面缺陷去除效率仍然较低，导致高硬度半导体材料抛光加工效率较低。
[0004]例如申请号为CN202210930114.0的一种硅片抛光装置，包括：抛光盘；以及用于承载硅片的辅助盘；其中，在硅片的非抛光面上设有蜡层，硅片与所述辅助盘通过所述蜡层连接，贴附在所述辅助盘上的硅片的抛光面再在所述抛光盘上抛光。该专利技术还提出一种采用该抛光装置的抛光方法。该专利技术一种硅片抛光装置，整体结构配置合理，可对多组硅片进行抛光，尤其是可使硅片边缘完全被抛光覆盖到；并可基于不同工艺要求更换相应抛光垫和抛光液而不用改变其它结构，并可获得不同标准要求的平整度和粗糙度的硅片表面。

技术实现思路

[0005]本专利技术是为了克服现有技术中的高硬度半导体材在使用化学机械抛光技术时其表面缺陷去除效率较低的缺陷，因此提供了一种化学机械抛光装置及高硬度半导体材料抛光方法。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术通过以下技术方案实现：第一方面，本专利技术首先提供了一种化学机械抛光装置，包括抛光平台，其上表面设置有抛光盘，所述抛光平台的外侧围绕抛光盘外周部设置有围挡装置，使得围挡装置内部空间形成用于蓄积抛光液的蓄液空间，所述抛光平台上设置有用于对蓄液空间内部产生超声波的超声波发生器；抛光头组件，包括用于对待抛光工件起到固定作用的固定装置以及用于对于抛光衬底施加压力并产生旋转的下压装置；抛光液输送装置，其用于向蓄液空间内输送抛光液。
[0007]现有技术中的化学机械抛光装置，其通过对待抛光工件施加下压力以及旋转力，从而与抛光液中的磨料起到摩擦抛光，而抛光液中的磨料只是被动地与待抛光工件进行接触。对于高硬度半导体材料而言，在使用常规的化学机械抛光方法时，由于磨料与待抛光工
件之间的机械能较小，因此往往需要更长时间的研磨才能够对待抛光工件表面的缺陷部去除。
[0008]本专利技术相较于常规的化学机械抛光装置而言，其在常规的抛光平台上设置围挡装置，从而在化学机械抛光过程中抛光液能够在围挡装置所围成的蓄液空间中蓄积。并且由于抛光平台还设置有超声波发生器，因此超声波发生器能够对蓄积在蓄液空间中的抛光液发射出超声波，由于超声波能够激发抛光液中的磨料发生震动，使得从而将超声波中的能量转换成磨料的机械能，因此能够有效提升磨料对于待抛光工件的磨削能力，从而使得对于高硬度半导体材料的抛光效率大幅提升，大大缩短了对于高硬度半导体材料的加工时间。并且由于整体的抛光工序中是将待抛光工件浸没于抛光液中，因此提升了超声波的穿透能力，使得超声波对于待抛光工件的抛光效果的提升更加优异。
[0009]此外，超声波的加入，能够使得待抛光工件表面氧化层在研磨过程中更加容易破损以及掉落，这也加速了对于高硬度半导体材料的抛光工序。
[0010]作为优选，所述抛光盘的上表面可拆卸设置有用于对碳化硅衬底起到抛光作用的抛光垫。
[0011]本专利技术中在抛光工序中，可针对不同的抛光条件选择使用不同的抛光垫，使得碳化硅衬底的表面光洁度能够有效控制。
[0012]作为优选，所述围挡装置的侧壁处设置有用于流出抛光液的出液口。
[0013]本专利技术在围挡装置的侧壁处设置出液口的目的在于控制蓄液空间内部的抛光液的深度，从而防止抛光液对于待抛光工件不需要抛光的部位的腐蚀氧化。
[0014]作为优选，所述出液口其数量至少为2，其均匀分布于围挡装置的侧壁处。
[0015]作为优选，所述超声波发生器固定在蓄液空间的中心处，并与抛光盘紧密贴合。
[0016]作为优选，所述超声波发生器产生的超声波发生频率≥20KHz。
[0017]作为优选，所述抛光头组件的数量至少为一。
[0018]第二方面，本专利技术其次提供了高硬度半导体材料抛光方法，其基于如上所述化学机械抛光装置，其包括以下步骤：（S.1）将待抛光工件固定在抛光头组件的固定装置的底部；（S.2）通过抛光液输送装置向蓄液空间输送抛光液；（S.3）启动下压装置以及超声波发生器，使得待抛光工件的下表面在超声以及旋转的条件下与抛光盘摩擦，从而实现研磨抛光。
[0019]作为优选，所述待抛光工件材料为碳化硅或者氮化镓。
[0020]作为优选，所述步骤（3）中抛光温度为30
‑
40℃。
[0021]因此，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过在化学机械抛光装置中引入超声波发生器，从而在化学机械抛光过程中提升了抛光液中磨料的活性，提升了其机械能，使得磨料对待抛光部件的磨削能力进一步提升。使得对于高硬度半导体材料的抛光效率大幅提升，大大缩短了加工时间。
附图说明
[0022]图1 为本专利技术的一种结构示意图。
[0023]图2 为本专利技术的剖面结构示意图。
[0024]图3 为本专利技术图2中a处的结构放大图。
[0025]图4 为本专利技术抛光头组件的结构示意图。
[0026]图5 为本专利技术的俯视图。
[0027]其中：抛光平台100、抛光盘110、抛光垫111、围挡装置120、出液口121、蓄液空间130、超声波发生器140、抛光头组件200、固定装置210、下压装置220、抛光液输送装置300。
具体实施方式
[0028]下面结合说明书附图以及具体实施例对本专利技术做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本专利技术。此外，下述说明中涉及到的本专利技术的实施例通常仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0029]实施例1如图1~4所示，本实施例提供了一种化学机械抛光装置，其包括一个抛光平台100，其上表面设置有抛光盘110，所述抛光盘110的上表面设置有用于对待抛光工件起到抛光作用的抛光垫111。抛光垫111与抛光盘110之间可拆卸连接，因此可以在抛光工序的不同阶段选择使用不同材质不同硬度的抛光垫111，从而满足对不同需求的工件的抛光作用。在抛光过程中，抛光垫111内部可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化学机械抛光装置，其特征在于，包括抛光平台（100），其上表面设置有抛光盘（110），所述抛光平台（100）的外侧围绕抛光盘（110）外周部设置有围挡装置（120），使得围挡装置（120）内部空间形成用于蓄积抛光液的蓄液空间（130），所述抛光平台（100）上设置有用于对蓄液空间（130）内部产生超声波的超声波发生器（140）；抛光头组件（200），包括用于对待抛光工件起到固定作用的固定装置（210）以及用于对于抛光衬底施加压力并产生旋转的下压装置（220）；抛光液输送装置（300），其用于向蓄液空间（130）内输送抛光液。2.根据权利要求1所述的一种化学机械抛光装置，其特征在于，所述抛光盘（110）的上表面可拆卸设置有用于对碳化硅衬底起到抛光作用的抛光垫（111）。3.根据权利要求1所述的一种化学机械抛光装置，其特征在于，所述围挡装置（120）的侧壁处设置有用于流出抛光液的出液口（121）。4.根据权利要求3所述的一种化学机械抛光装置，其特征在于，所述出液口（121）其数量至少为2，其均匀分布于围挡装置（120）的侧壁处。5.根据权利要求1所述的一种化学机械抛光...

【专利技术属性】
技术研发人员：高冰，吴鲁，周頔，
申请(专利权)人：浙江晶越半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：