專利名稱：高平整度區(qū)熔硅拋光片的拋光工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有蠟拋光新工藝，特別涉及高平整度區(qū)熔硅拋光片的拋光工藝，該工 藝方法適用于生產(chǎn)大規(guī)模集成電路制造所需的硅拋光片的加工。
背景技術(shù)：
硅片拋光是利用化學(xué)和機(jī)械作用最后消除硅片表面的損傷與變形層的操作，化學(xué) 機(jī)械拋光綜合了化學(xué)拋光無損傷和機(jī)械拋光易獲平整、光亮表面的特點(diǎn)。在拋光過程中，化 學(xué)腐蝕和機(jī)械摩擦兩種作用就這樣交替、循環(huán)地進(jìn)行，達(dá)到去除硅片表面因前工序殘余的 機(jī)械損傷，從而獲得一個(gè)平整、光亮、無損傷、幾何精度高的鏡面。根據(jù)對(duì)IC工藝的要求，尤其是對(duì)直徑小于200mm的硅片的表面拋光采用有蠟貼片 或無蠟貼片的單面拋光技術(shù)。堿性二氧化硅拋光技術(shù)采用化學(xué)拋光和機(jī)械拋光，兩者作用 在拋光過程中，硅片表面與堿性拋光液的化學(xué)腐蝕反應(yīng)生成可溶性的硅酸鹽，通過細(xì)而柔 軟、帶有負(fù)電荷的SiO2膠粒的吸附作用、硅片的表面與拋光布間的機(jī)械摩擦作用，使其反應(yīng) 物硅酸鹽及時(shí)被除去。在拋光過程中，連續(xù)地對(duì)硅片表面進(jìn)行化學(xué)、機(jī)械拋光，同時(shí)靠SiO2 的吸附和堿性化學(xué)清洗作用，達(dá)到去除硅片表面應(yīng)力損傷層及雜質(zhì)沾污的拋光目的。早在50年代，就開始使用傳統(tǒng)的有蠟裝片拋光方法，采用高、中、低溫蠟，涂一層 薄的、厚的和中等厚度的蠟?zāi)ぱb片，直到今天，有蠟拋光方法仍然是一種廣泛使用的拋光工 藝，多年來廣泛使用過的最基礎(chǔ)的蠟工藝是薄膜高溫蠟，載體被加熱到高溫并涂上一層具 有一定粘度的固態(tài)蠟，在蠟?zāi)ど习惭b硅片，再用平頭棒壓下，通常伴隨著旋轉(zhuǎn)或擠壓運(yùn)動(dòng)， 這一運(yùn)動(dòng)使蠟?zāi)墓杵南路揭瞥?，并使制作的蠟?zāi)ず穸染鶆?，裝有硅片的載體可以通過 壓縮制冷系統(tǒng)在冷的板上冷卻。平整度是硅拋光片最關(guān)鍵的指標(biāo)，每一道工序都要按技術(shù)條件要求進(jìn)行，在正常 拋光條件下拋光。平整度值都可以達(dá)到小于5 μ m的水平，高平整度硅拋光片的幾何參數(shù)水 平要比上述要求高很多，所以在拋光過程中，要很好的控制化學(xué)反應(yīng)與機(jī)械磨削作用的平 衡，保證貼片質(zhì)量和拋光墊的質(zhì)量才能生產(chǎn)出高平整度的硅拋光片。因此采用不同的工藝 方法對(duì)于硅拋光片的平整度有著很大影響，所以高平整度硅拋光片的有蠟拋光工藝有著不 斷改進(jìn)和完善的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有工藝的情況，采用不同的技術(shù)對(duì)硅片的表面拋光，使 拋光片幾何參數(shù)水平高于現(xiàn)有技術(shù)的水平，獲得高平整度硅拋光片；本發(fā)明是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，高平整度區(qū)熔硅拋光片的拋光工藝，通過 對(duì)4英寸、5英寸、6英寸區(qū)熔硅片進(jìn)行有蠟拋光來生產(chǎn)高平整度硅拋光片，其特征在于，所 述工藝包括以下次序的工藝步驟(1)提高有蠟拋光系統(tǒng)中貼蠟機(jī)內(nèi)的潔凈級(jí)別，將有蠟拋光系統(tǒng)置于1000級(jí)大潔 凈室之內(nèi)后，再將蠟拋光系統(tǒng)中的貼蠟機(jī)的貼蠟操作空間單獨(dú)構(gòu)成一個(gè)封閉的1級(jí)潔凈空間，在此空間內(nèi)對(duì)拋光前的硅片進(jìn)行沖洗、貼蠟；(2)使用具有去除大于0. Ιμπι顆粒去除力的兆聲清洗機(jī)來清洗硅片，使硅片的清 潔度達(dá)到> 0. 3 μ m顆粒數(shù)< 5個(gè)；(3)將刷洗干凈的區(qū)熔硅片放置到貼蠟部，貼蠟部位的滴蠟量控制在每片貼蠟部 的滴蠟量控制在每片2-3ml范圍；(4)將貼蠟后的超薄區(qū)熔硅片放到已預(yù)熱的陶瓷板上進(jìn)行貼片，陶瓷板溫度控制 范圍為 120-150°C ；(5)使用硅片壓頭對(duì)帶有蠟?zāi)さ某^(qū)熔硅片進(jìn)行加壓，硅片壓頭的壓力在 10-15psi之間進(jìn)行調(diào)整；(6)粗拋光工藝，使用有蠟拋光系統(tǒng)進(jìn)行兩次粗拋光，粗拋光的壓力為2. 5-4bar, 每次粗拋光的時(shí)間控制在12-15min，依次用粗拋光機(jī)-1和粗拋光機(jī)-2進(jìn)行粗拋光，粗拋光 機(jī)-1和粗拋光機(jī)_2的粗拋光加工的區(qū)熔硅片去除量分別為8 μ m拋光過程中，拋光墊溫度 控制在38°C以內(nèi)；(7)中拋光工藝使用中拋機(jī)，中拋光壓力在1. 5-2. 5bar,時(shí)間8-lOmin，其加工的 區(qū)熔硅片去除量為3-4μπι;(8)最終拋光工藝使用精拋機(jī)，精拋光的壓力為0.5-1. 5bar，時(shí)間控制在 8-10min,最終拋光加工的區(qū)熔硅片去除量為1 μ m ；采用包括上述工藝步驟，使4、5、6英寸的區(qū)熔硅片經(jīng)有蠟拋光工藝獲得的高平整 度硅拋光片達(dá)到厚度公差士3μπι;TTV 彡2 μ m，TTV為總厚度偏差；STIR 15*15 彡 1 μ m，TIR 為局部平整度；TIR 彡 1 μ m，TIR 為平整度；清潔度> 0.3 μ m顆粒數(shù)彡5個(gè)。本發(fā)明的有益效果是，采用包括上述工藝步驟的方法使4英寸、5英寸、6英寸區(qū)熔 硅片經(jīng)有蠟拋光工藝獲得的區(qū)熔硅拋光片達(dá)到高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，滿足了半導(dǎo)體工業(yè)的 電路集成度高、光刻線寬度細(xì)的需求，提高了基底硅拋光片的質(zhì)量，對(duì)器件與集成電路的電 學(xué)性能和成品率有著極其重要的影響，降低了生產(chǎn)高平整度的區(qū)熔硅拋光片的難度，其技 術(shù)對(duì)滿足和適應(yīng)大規(guī)模集成電路集成度提高的要求具有重大意義和實(shí)用價(jià)值。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合6英寸525 μ m厚區(qū)熔硅拋光片的有蠟拋光工藝實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述實(shí)驗(yàn)硅片6英寸區(qū)熔硅化腐片，電阻率> 5000 Ω . cm,厚度545 μ m,數(shù)量200片。加工設(shè)備有蠟單面拋光系統(tǒng)，倒片機(jī)，理片機(jī)。輔助材料陶瓷盤，粗拋光液，精拋光液，去離子水，酒精，無塵紙；工藝參數(shù)滴蠟量2ml，拋光液溫度30-35°C。陶瓷盤貼片溫度120°C ；加工過程①將干凈的硅化腐片裝入貼片機(jī)內(nèi)，貼片機(jī)自動(dòng)為硅化腐片貼蠟，陶瓷盤貼片結(jié)束進(jìn)入待拋狀態(tài)；②對(duì)拋光機(jī)進(jìn)行陶瓷盤的上載，進(jìn)行拋光；③硅化腐片拋光后，需要手動(dòng)對(duì)硅拋光片進(jìn)行剝離，硅拋光片從陶瓷盤鏟下后進(jìn) 行去蠟清洗，再送入檢驗(yàn)。6英寸高平整度區(qū)熔硅拋光片需要達(dá)到的各種參數(shù)指標(biāo)為
\厚度公 差(μ m)TTV (μπι)STIR(15*15) (μ m)TIR ( wm)>0. 3 μ m顆粒 數(shù)(個(gè))6inch±15^lO彡2彡5^lO 采用包括上述工藝步驟的方法使6英寸的區(qū)熔硅化腐片經(jīng)有蠟拋光工藝獲得的 拋光片達(dá)到的實(shí)際數(shù)據(jù)為
\厚度公 差(U m)TTV (um)STIR(15*15) (μ m)TIR (μη)>0.3μπι 顆粒 數(shù)(個(gè))6inch±3彡2彡5貼片環(huán)境是影響平整度的重要因素之一，首先，本實(shí)施例中，將有蠟拋光系統(tǒng)中的 貼蠟機(jī)內(nèi)部與1000級(jí)大潔凈室隔離開，貼蠟機(jī)內(nèi)部單獨(dú)構(gòu)成一個(gè)封閉的1級(jí)潔凈空間；在 此空間內(nèi)對(duì)拋光前的硅片進(jìn)行沖洗、貼蠟；配備專門的兆聲清洗機(jī)，從而保證了硅片的清潔 度；其次是對(duì)陶瓷盤清潔，陶瓷盤長(zhǎng)期循環(huán)使用中由于和拋光液接觸，表面逐漸積累 一些反應(yīng)產(chǎn)物，這些產(chǎn)物是嚴(yán)重的顆粒污染源，在陶瓷盤進(jìn)入貼片機(jī)前該系統(tǒng)使用陶瓷盤 清洗機(jī)對(duì)陶瓷盤進(jìn)行清洗，從而消除了顆粒源。壓片器是在涂蠟后的硅片背面施加壓力，是硅片與陶瓷板緊密結(jié)合在一起的一種 裝置。貼片機(jī)原裝壓片器是一塊圓形中心微凸的硅橡膠，貼片質(zhì)量與硅橡膠的材料和加工 工藝密切相關(guān)，本公司拋光系統(tǒng)貼蠟機(jī)內(nèi)的壓片器硅橡膠層很薄，加壓十分均勻，從而保證 了蠟?zāi)さ木鶆蛐浴Ｍㄟ^對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)研究、試驗(yàn)、對(duì)比，最終確定了一套比較科學(xué)合理的涂蠟 工藝，使用該工藝，蠟?zāi)ず穸葹? μ m左右，均勻性非常好。拋光墊質(zhì)量，為了保證硅拋光片的技術(shù)指標(biāo)要求，在拋光墊的使用壽命已經(jīng)達(dá)到 時(shí)同行的做法是要更換拋光墊，而我們用一種特殊的高壓刷洗頭在硅片拋光完成后刷洗拋 光墊，可以使拋光墊滿足拋光的使用要求，繼續(xù)使用一段時(shí)間，節(jié)約成本；在重新拋光硅片 時(shí)，在貼蠟前先將區(qū)熔硅片使用純水進(jìn)行刷洗，以去除硅片表面的顆粒。本工藝將刷洗干凈的硅片放置到貼蠟部，貼蠟部的滴蠟量控制在每片2_3ml范圍 根據(jù)不同的硅片尺寸進(jìn)行調(diào)整，將貼蠟后的硅片置放到陶瓷盤上，控制陶瓷盤的預(yù)熱溫度， 陶瓷盤溫度范圍為120°C -150°C ；使用貼蠟壓頭對(duì)硅片進(jìn)行加壓，加壓是需要控制壓頭的壓力，保證加壓后硅片與 陶瓷板完全接觸，硅片與陶瓷板之間不能有氣泡，根據(jù)不同尺寸的硅片，壓頭的壓力需要在 10-15psi范圍進(jìn)行調(diào)整?；瘜W(xué)機(jī)械拋光是硅片加工的關(guān)鍵工序，其中拋光壓力、拋光時(shí)間、拋光溫度是主要
5影響拋光質(zhì)量的因素，都將會(huì)對(duì)硅拋光片平整度產(chǎn)生影響。粗拋光對(duì)硅片進(jìn)行粗拋光的目的是要去除硅片表面由前加工工序殘留下的表面 機(jī)械損傷應(yīng)力層和表面存在的各種金屬離子等雜質(zhì)污染，使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的幾何尺寸加 工精度。本工藝使用的粗拋光機(jī)-1和粗拋光機(jī)_2中的壓力設(shè)定為2. 5-4bar，每次粗拋光 的時(shí)間控制在12-15min，進(jìn)行粗拋光前首先用清潔刷將拋光布刷洗干凈，然后將完成貼蠟 工藝的硅片轉(zhuǎn)入到單面拋光系統(tǒng)進(jìn)行拋光，粗拋-1和粗拋_2的加工量均為7-8 μ m,拋光過 程中拋光布溫度不得高于38°C。中拋光為確保硅片表面有極低的局部平整度，需要進(jìn)行中拋光，中拋光壓力在 1. 5-2. 5bar,時(shí)間8-lOmin，其加工去除量為3_4 μ m,將完成粗拋光的硅片轉(zhuǎn)置到中拋光機(jī) 上，對(duì)其進(jìn)行加工以保證硅晶片表面具有較高的機(jī)械加工精度。最終拋光為了得到良好光潔度、表面粗糙度并有極高的表面納米形貌特征的表 面，需要對(duì)硅片進(jìn)行最終拋光。精拋光的壓力為0. 5-1. 5bar,時(shí)間控制在8-lOmin，最終拋 光幾乎不去除硅片厚度，加工去除量為1 μ m。采用包括上述工藝步驟的方法可以滿足6寸高平整度區(qū)熔硅拋光片所需的參數(shù) 要求。根據(jù)上述說明，結(jié)合本領(lǐng)域公知技術(shù)即可再現(xiàn)本發(fā)明的方案。
權(quán)利要求
高平整度區(qū)熔硅拋光片的拋光工藝，通過對(duì)4英寸、5英寸、6英寸區(qū)熔硅片進(jìn)行有蠟拋光來生產(chǎn)高平整度硅拋光片，其特征在于，所述工藝包括以下次序的工藝步驟(1)提高有蠟拋光系統(tǒng)中貼蠟機(jī)內(nèi)的潔凈級(jí)別，將有蠟拋光系統(tǒng)置于1000級(jí)大潔凈室之內(nèi)后，再將蠟拋光系統(tǒng)中的貼蠟機(jī)的貼蠟操作空間單獨(dú)構(gòu)成一個(gè)封閉的1級(jí)潔凈空間，在此空間內(nèi)對(duì)拋光前的硅片進(jìn)行沖洗、貼蠟；(2)使用具有去除大于0.1μm顆粒去除力的兆聲清洗機(jī)來清洗硅片，使硅片的清潔度達(dá)到＞0.3μm顆粒數(shù)≤5個(gè)；(3)將刷洗干凈的區(qū)熔硅片放置到貼蠟部，貼蠟部位的滴蠟量控制在每片貼蠟部的滴蠟量控制在每片2 3ml范圍；(4)將貼蠟后的超薄區(qū)熔硅片放到已預(yù)熱的陶瓷板上進(jìn)行貼片，陶瓷板溫度控制范圍為120 150℃(5)使用硅片壓頭對(duì)帶有蠟?zāi)さ某^(qū)熔硅片進(jìn)行加壓，硅片壓頭的壓力在10 15psi之間進(jìn)行調(diào)整；(6)粗拋光工藝，使用有蠟拋光系統(tǒng)進(jìn)行兩次粗拋光，粗拋光的壓力為2.5 4bar，每次粗拋光的時(shí)間控制在12 15min，依次用粗拋光機(jī) 1和粗拋光機(jī) 2進(jìn)行粗拋光，粗拋光機(jī) 1和粗拋光機(jī) 2的粗拋光加工的區(qū)熔硅片去除量分別為8μm拋光過程中，拋光墊溫度控制在38℃以內(nèi)；(7)中拋光工藝使用中拋機(jī)，中拋光壓力在1.5 2.5bar，時(shí)間8 10min，其加工的區(qū)熔硅片去除量為3 4μm；(8)最終拋光工藝使用精拋機(jī)，精拋光的壓力為0.5 1.5bar，時(shí)間控制在8 10min，最終拋光加工的區(qū)熔硅片去除量為1μm；采用包括上述工藝步驟，使4、5、6英寸的區(qū)熔硅片經(jīng)有蠟拋光工藝獲得的高平整度硅拋光片達(dá)到厚度公差±3μm；TTV≤2μm，TTV為總厚度偏差；STIR 15*15≤1μm，TIR為局部平整度；TIR≤1μm，TIR為平整度；清潔度＞0.3μm顆粒數(shù)≤5個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及高平整度區(qū)熔硅拋光片的拋光工藝，通過對(duì)4英寸、5英寸、6英寸區(qū)熔硅片進(jìn)行有蠟拋光來生產(chǎn)高平整度硅拋光片，硅片經(jīng)有蠟拋光工藝獲得的高平整度區(qū)熔硅拋光片達(dá)到厚度公差±3μm，TTV≤2μm，TIR≤1μm，STIR 15*15≤1μm，潔凈度＞0.3μm顆粒數(shù)≤5個(gè)，采用包括上述工藝步驟的方法使4英寸、5英寸、6英寸區(qū)熔硅片經(jīng)有蠟拋光工藝獲得的高平整度區(qū)熔硅拋光片高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，滿足了半導(dǎo)體工業(yè)的電路集成度高、光刻線寬度細(xì)的需求，提高了基底硅拋光片質(zhì)量，對(duì)器件與集成電路的電學(xué)性能和成品率有著極其重要的影響，降低了生產(chǎn)高平整度的區(qū)熔硅拋光片的難度，其技術(shù)對(duì)滿足和適應(yīng)大規(guī)模集成電路集成度提高的要求具有重大意義和實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)B24B29/02GK101934492SQ201010249539
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者劉振福, 孫晨光, 董建斌 申請(qǐng)人:天津中環(huán)領(lǐng)先材料技術(shù)有限公司