[发明专利]用于修整抛光垫的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于修整抛光垫(布)、尤其是在对半导体圆晶进行抛 光中使用的抛光垫的方法。

背景技术

对于电子器件、微电子器件和微机电器件而言，需要半导体圆晶作为 原材料，这些半导体圆晶必须满足针对整体和局部平面度、一个侧面上的 平面度(纳米布局)、粗糙度和洁净度的极端要求。半导体圆晶为诸如单一 元素半导体(硅、锗)、化合物半导体(例如，包括来自元素周期表的第三 主族的一种元素，例如铝、镓或铟，以及来自元素周期表的第五主族的一 种元素，例如氮、磷或砷)或其化合物(例如Sil-xGex，0<x<1)之类的 半导体材料的薄片。

半导体圆晶通过许多连续的工艺步骤生产出，这些工艺步骤通常可以 被分成下列组：

(a)生产通常为单晶的半导体晶锭；

(b)将该晶锭分成各个圆晶；

(c)机械加工；

(d)化学加工；

(e)化学机械加工；

(f)任选地，对于层结构的附加生产。

这里，在生产用于具有特殊要求的应用的半导体圆晶中有利的是下列 过程，这些过程包括至少一种加工方法，在该至少一种加工方法中，借助 于两个加工表面在一个加工步骤中同时将半导体圆晶的两个侧面以材料去 除的方式加工成是精确的，以致于在材料的去除期间从正面和背面作用在 该半导体圆晶上的加工力被基本上抵消掉，并且并未通过引导装置在该半 导体圆晶上施加任何约束力，换句话说，以“自由漂浮”的方式加工该半 导体圆晶。

这里在现有技术中优选的是下列过程，在这些过程中，在两个环形工 作盘之间同时以材料去除的方式加工至少三个半导体圆晶的两个侧面，半 导体晶圆被松散地放置到至少三个带有外齿的引导盒(通称为承载板)的 接收开口中，这些引导盒在摆线路径上在压力下借助于滚动装置和外部啮 合而被引导穿过形成在工作盘之间的工作间隙，使得它们可由此完全围绕 双面加工装置的中心点行进。在使承载板循环运动的情况下，以材料去除 的方式同时在整个表面区域上加工多个半导体圆晶的两个侧面的这种方法 是双面研磨(“研磨”)、双面抛光(DSP)和用行星运动进行的双面磨削(“行 星垫磨削”，PPG)。在这些方法中，DSP和PPG尤其具有特殊的重要性。 与研磨不同，在DSP和PPG的情况中，工作盘在所有情况下都另外包括工 作层，该工作层的彼此面对的侧面表示工作面。PPG和DSP在现有技术中 都是已知的并且在下文中对其进行简要说明。

“行星垫磨削”(PPG)为源自这组机械加工步骤的方法，该方法通过 磨削来去除材料。在PPG中，每个工作盘均包括工作层，该工作层包含边 界磨料。工作层呈被粘性地、磁性地、通过互锁接合(例如借助于钩环紧 固)或借助于真空附接在工作盘上的结构化的磨削布的形式。工作层在工 作盘上具有足够的粘性，以便并不在加工期间移位、变形(形成卷边)或 变得脱离。但是，它们是可以很容易地借助于剥离运动而被从工作盘上移 除的，并且因此是可迅速更换的，使得针对不同的应用在不同类型的磨削 布之间进行快速改变而无需花费较长的准备时间是可能的。磨削布中所使 用的研磨材料(磨料)优选地为金刚石。

双面抛光(DSP)是一种源自这组化学机械加工步骤的方法。例如在 US2003/054650A1中描述了硅晶圆的DSP加工，并且在DE10007390A1 中描述了一种适用于该方法的装置。在该说明书中，“化学机械抛光”被专 门理解为意指借助于混合动作来去除材料，该混合动作包括通过碱性溶液 进行化学蚀刻以及通过分散在水性介质中的松散颗粒进行机械冲蚀，该松 散颗粒通过抛光布与半导体圆晶相接触，该抛光布并不包含与半导体圆晶 相接触的任何坚硬物质，并且因此在压力下并且通过相对运动来实现从半 导体圆晶中去除材料。在DSP的情况下，工作层呈抛光垫的形式，并且这 些抛光垫被粘性地、磁性地、通过互锁接合(例如借助于钩环紧固)或者 通过真空附接在工作盘上，并且在DSP的情况下，工作层也被称之为抛光 板。在化学机械抛光的情况下，碱性溶液的PH值优选地介于9至12之间， 并且分散在其中的颗粒优选地为分散有胶体的硅溶胶，其溶胶颗粒的粒径 介于5nm至若干微米之间。