大尺寸藍寶石晶圓平坦化的方法主要包括以下幾種:
一、傳統研磨與拋光方法
粗研磨
使用研磨墊配合綠碳化硅溶液對藍寶石晶圓進行雙面粗研磨,以去除晶圓表面的大部分不平整。通過控制研磨參數,如研磨壓力、轉速和研磨時間,可以將TTV(總厚度偏差)控制在一定范圍內。
精研磨
在粗研磨的基礎上,使用更細的研磨材料(如鉆石拋光液)和更精細的研磨墊進行雙面精研磨。這一步旨在進一步減小晶圓表面的不平整度,使TTV值進一步降低。
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)對藍寶石晶圓進行拋光。拋光過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,對藍寶石晶圓進行高溫退火處理。這一步旨在消除晶圓內部的應力,減少翹曲和變形,從而進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進行,并需要控制退火時間和降溫速率以獲得良好效果。
三、平坦化技術
除了傳統的研磨、拋光和退火方法外,還有一些平坦化技術可以用于大尺寸藍寶石晶圓的平坦化。例如:
化學機械拋光(CMP)
CMP是一種結合了化學腐蝕和機械研磨的平坦化技術。通過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反應層,并通過機械研磨去除這層反應層,從而實現晶圓表面的平坦化。
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程的平坦化技術。通過調整磁場分布和強度,可以控制磁流變彈性體的硬度和拋光壓力,從而實現晶圓表面的精確平坦化。
四、工藝優化與質量控制
工藝參數優化
通過實驗和數據分析,優化研磨、拋光和退火等工藝參數,以獲得良好的平坦化效果。
質量控制
在加工過程中,采用非接觸式在線測量裝置對晶圓厚度進行實時監測,并根據測量結果對工藝參數進行反饋調整。同時,對加工后的晶圓進行嚴格的檢驗和測試,以確保其質量符合要求。
綜上所述,大尺寸藍寶石晶圓平坦化的方法包括傳統研磨與拋光方法、高溫退火處理、平坦化技術以及工藝優化與質量控制等多個方面。通過綜合運用這些方法和技術,可以獲得高平坦度、高質量的大尺寸藍寶石晶圓。
五、高通量晶圓測厚系統
高通量晶圓測厚系統以光學相干層析成像原理,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,STIR(Site Total Indicated Reading 局部總指示讀數),LTV(Local Thickness Variation 局部厚度偏差)等這類技術指標;
高通量晶圓測厚系統,全新采用的第三代可調諧掃頻激光技術,傳統上下雙探頭對射掃描方式,可兼容2英寸到12英寸方片和圓片,一次性測量所有平面度及厚度參數。
1,靈活適用更復雜的材料,從輕摻到重摻 P 型硅 (P++),碳化硅,藍寶石,玻璃,鈮酸鋰等晶圓材料。
重摻型硅(強吸收晶圓的前后表面探測)
粗糙的晶圓表面,(點掃描的第三代掃頻激光,相比靠光譜探測方案,不易受到光譜中相鄰單位的串擾噪聲影響,因而對測量粗糙表面晶圓)
低反射的碳化硅(SiC)和鈮酸鋰(LiNbO3);(通過對偏振效應的補償,加強對低反射晶圓表面測量的信噪比)
絕緣體上硅(SOI)和MEMS,可同時測量多層結構,厚度可從μm級到數百μm 級不等。
可用于測量各類薄膜厚度,厚度可低至4μm ,精度可達1nm。
1,可調諧掃頻激光的“溫漂”處理能力,體現在復雜工作環境中抗干擾能力強,一改過去傳統晶圓測量對于“主動式減震平臺”的重度依賴,成本顯著降低。
2,靈活的運動控制方式,可兼容2英寸到12英寸方片和圓片測量。
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