大尺寸藍(lán)寶石晶圓平坦化的方法主要包括以下幾種:
一、傳統(tǒng)研磨與拋光方法
粗研磨
使用研磨墊配合綠碳化硅溶液對(duì)藍(lán)寶石晶圓進(jìn)行雙面粗研磨,以去除晶圓表面的大部分不平整。通過(guò)控制研磨參數(shù),如研磨壓力、轉(zhuǎn)速和研磨時(shí)間,可以將TTV(總厚度偏差)控制在一定范圍內(nèi)。
精研磨
在粗研磨的基礎(chǔ)上,使用更細(xì)的研磨材料(如鉆石拋光液)和更精細(xì)的研磨墊進(jìn)行雙面精研磨。這一步旨在進(jìn)一步減小晶圓表面的不平整度,使TTV值進(jìn)一步降低。
拋光
使用拋光墊(如聚氨酯拋光墊)配合拋光液(如氧化鋁拋光液)對(duì)藍(lán)寶石晶圓進(jìn)行拋光。拋光過(guò)程可以去除晶圓表面的微小劃痕和不平整,從而獲得高平坦度的表面。
二、高溫退火處理
在完成研磨和拋光后,對(duì)藍(lán)寶石晶圓進(jìn)行高溫退火處理。這一步旨在消除晶圓內(nèi)部的應(yīng)力,減少翹曲和變形,從而進(jìn)一步提高晶圓的平坦度。高溫退火通常在特定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行,并需要控制退火時(shí)間和降溫速率以獲得最佳效果。
三、先進(jìn)平坦化技術(shù)
除了傳統(tǒng)的研磨、拋光和退火方法外,還有一些先進(jìn)的平坦化技術(shù)可以用于大尺寸藍(lán)寶石晶圓的平坦化。例如:
化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)
CMP是一種結(jié)合了化學(xué)腐蝕和機(jī)械研磨的平坦化技術(shù)。通過(guò)使用特定的拋光液和拋光墊,可以在晶圓表面形成一層化學(xué)反應(yīng)層,并通過(guò)機(jī)械研磨去除這層反應(yīng)層,從而實(shí)現(xiàn)晶圓表面的平坦化。
磁流變彈性體拋光(MRE拋光)
MRE拋光是一種利用磁流變彈性體控制拋光過(guò)程的先進(jìn)平坦化技術(shù)。通過(guò)調(diào)整磁場(chǎng)分布和強(qiáng)度,可以控制磁流變彈性體的硬度和拋光壓力,從而實(shí)現(xiàn)晶圓表面的精確平坦化。
四、工藝優(yōu)化與質(zhì)量控制
工藝參數(shù)優(yōu)化
通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析,優(yōu)化研磨、拋光和退火等工藝參數(shù),以獲得最佳的平坦化效果。
質(zhì)量控制
在加工過(guò)程中,采用非接觸式在線測(cè)量裝置對(duì)晶圓厚度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行反饋調(diào)整。同時(shí),對(duì)加工后的晶圓進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)和測(cè)試,以確保其質(zhì)量符合要求。
綜上所述,大尺寸藍(lán)寶石晶圓平坦化的方法包括傳統(tǒng)研磨與拋光方法、高溫退火處理、先進(jìn)平坦化技術(shù)以及工藝優(yōu)化與質(zhì)量控制等多個(gè)方面。通過(guò)綜合運(yùn)用這些方法和技術(shù),可以獲得高平坦度、高質(zhì)量的大尺寸藍(lán)寶石晶圓。
五、高通量晶圓測(cè)厚系統(tǒng)
高通量晶圓測(cè)厚系統(tǒng)以光學(xué)相干層析成像原理,可解決晶圓/晶片厚度TTV(Total Thickness Variation,總厚度偏差)、BOW(彎曲度)、WARP(翹曲度),TIR(Total Indicated Reading 總指示讀數(shù),STIR(Site Total Indicated Reading 局部總指示讀數(shù)),LTV(Local Thickness Variation 局部厚度偏差)等這類技術(shù)指標(biāo);
高通量晶圓測(cè)厚系統(tǒng),全新采用的第三代可調(diào)諧掃頻激光技術(shù),傳統(tǒng)上下雙探頭對(duì)射掃描方式,可兼容2英寸到12英寸方片和圓片,一次性測(cè)量所有平面度及厚度參數(shù)。
1,靈活適用更復(fù)雜的材料,從輕摻到重?fù)?P 型硅 (P++),碳化硅,藍(lán)寶石,玻璃,鈮酸鋰等晶圓材料。
重?fù)叫凸瑁◤?qiáng)吸收晶圓的前后表面探測(cè))
粗糙的晶圓表面,(點(diǎn)掃描的第三代掃頻激光,相比靠光譜探測(cè)方案,不易受到光譜中相鄰單位的串?dāng)_噪聲影響,因而對(duì)測(cè)量粗糙表面晶圓)
低反射的碳化硅(SiC)和鈮酸鋰(LiNbO3);(通過(guò)對(duì)偏振效應(yīng)的補(bǔ)償,加強(qiáng)對(duì)低反射晶圓表面測(cè)量的信噪比)
絕緣體上硅(SOI)和MEMS,可同時(shí)測(cè)量多層結(jié)構(gòu),厚度可從μm級(jí)到數(shù)百μm 級(jí)不等。
可用于測(cè)量各類薄膜厚度,厚度最薄可低至4μm ,精度可達(dá)1nm。
1,可調(diào)諧掃頻激光的“溫漂”處理能力,體現(xiàn)在極端工作環(huán)境中抗干擾能力強(qiáng),一改過(guò)去傳統(tǒng)晶圓測(cè)量對(duì)于“主動(dòng)式減震平臺(tái)”的重度依賴,成本顯著降低。
2,靈活的運(yùn)動(dòng)控制方式,可兼容2英寸到12英寸方片和圓片測(cè)量。
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