專利名稱：一種可獲得高拋光速率的單晶硅晶圓片拋光工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體單晶硅晶圓拋光片的有蠟拋光技術(shù)，尤其涉及一種可獲得高拋光速率的單晶硅晶圓片拋光工藝。
背景技術(shù)：
隨著中國經(jīng)濟(jì)的騰飛和國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對半導(dǎo)體器件的襯底材料單晶硅晶圓拋光片有著旺盛的需求。拋光產(chǎn)能是單晶硅晶圓拋光片生產(chǎn)的關(guān)鍵指標(biāo)，提高拋光產(chǎn)能可攤薄固定成本，降低生產(chǎn)成本，也有利于滿足日益 增長的市場需要。有蠟拋光較之無蠟拋光，因其在拋光表面平整度的優(yōu)勢成為國際拋光片生產(chǎn)廠商的主流技術(shù)。此類拋光機(jī)一般是貼片動作比拋光時間要快，要發(fā)揮設(shè)備的最大產(chǎn)能的關(guān)鍵就在于縮短拋光時間。拋光一般分為三步，分別為上載、拋光及下載，其中上載及下載時間基本固定，速率基本無可提升的空間；因此，只有拋光速率是提高拋光產(chǎn)能的主要因素之
一。拋光時間、去除量及拋光速率三者的關(guān)系式為拋光時間=去除量+拋光速率。此外，在拋光環(huán)節(jié)，一般包括粗拋光、中拋光、精拋光三步。粗拋主要用于去除由前道工序產(chǎn)生的損傷層，其去除速率最大；中拋光和精拋光去除速率較粗拋光低很多，而中拋光和精拋光主要用于修復(fù)粗拋光的應(yīng)力損傷，去除速率不能過高，所以中拋光和精拋光的去除速率無太大提升空間。綜上所述，提高粗拋拋光速率是提高拋光產(chǎn)能的最主要因素之一。

發(fā)明內(nèi)容
硅片的化學(xué)機(jī)械拋光是一個復(fù)雜的多項反應(yīng)過程，存在兩個動力學(xué)過程拋光首先進(jìn)行的是，使吸附在拋光布上的拋光液中的氧化劑、催化劑等與單晶片(硅片)表面的硅原子在硅片表面進(jìn)行氧化還原的動力學(xué)過程。其次，拋光表面反應(yīng)物脫離硅單晶表面的解吸過程，即使未反應(yīng)的硅單晶重新裸露出來的動力學(xué)過程。它是控制拋光速率的另一個重要過程。拋光液中二氧化硅膠體與快速轉(zhuǎn)動的軟性拋光布間的機(jī)械摩擦作用，將硅片表面已形成的可溶性硅酸鹽層擦去，進(jìn)入流動的拋光液而被排走，從而硅片露出新的表面層，繼續(xù)與NaOH反應(yīng)生成硅酸鹽。在拋光過程中，化學(xué)腐蝕與機(jī)械摩擦兩種作用就這樣交替、循環(huán)地進(jìn)行，當(dāng)化學(xué)腐蝕和機(jī)械摩擦兩種作用趨于動態(tài)平衡時、達(dá)到去除硅片表面因前工序殘余的應(yīng)力損傷，從而獲得一個平整、光亮、無損傷，幾何尺寸精度高的鏡面。影響拋光速率及拋光片表面質(zhì)量的因素眾多，如拋光液的氧化劑、PH調(diào)節(jié)劑、催化劑、拋動墊的磨料濃度與粒度、拋光機(jī)臺時的流量、壓力以及拋光溫度等。因此獲得高拋光速率的關(guān)鍵是優(yōu)化拋光工藝以獲得化學(xué)平衡。本發(fā)明就是針對影響拋光的各個因素進(jìn)行試驗分析，使拋光第二步在最短時間去除最大量，找出最佳的拋光效果。因此，特別提供一種可獲得高拋光速率的單晶硅晶圓片拋光工藝。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種可獲得高拋光速率的單晶硅晶圓片拋光工藝，其特征在于，在粗拋光工藝中采用美國杜邦SR330粗拋光液，將該粗拋光液與純水稀釋比例為1:20 1:40，稀釋后的粗拋光液流量為24. 0±0. 5L/min,并采用羅門哈斯SUBA600拋光墊，所述粗拋光工藝分成三個步驟進(jìn)行拋光，其各個步驟設(shè)定的工藝參數(shù)如下
步驟一使用粗拋光液進(jìn)行拋光，拋光時間IOs ;大盤轉(zhuǎn)速25±2rpm;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速50±2rpm ;壓力 50±3kPa ；
步驟二 使用粗拋光液進(jìn)行拋光，拋光時間10±3 min ;大盤轉(zhuǎn)速40±2rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速80±2rpm ;壓力150±50kPa ;步驟三使用純水進(jìn)行拋光，拋光時間40s ;大盤轉(zhuǎn)速25±2rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速50±2rpm ;壓力50±3kPa。在拋光過程中，通過采用在本工藝中與單晶硅晶圓片起相互配合作用的粗拋光液、拋光墊，其拋光溫度可以達(dá)到52至57°C，遠(yuǎn)高于同行業(yè)間30 35°C的拋光溫度。在這種條件下，分子熱運(yùn)動加快，化學(xué)腐蝕與機(jī)械摩擦作用都獲得加速，因此拋光速率獲得提 升。本發(fā)明有益效果是采用本工藝加工的拋光片，去除速率能夠達(dá)到I. 83
2.09 μ m/min,遠(yuǎn)高于同行業(yè)I μ m/min的平均水平，同時合格率可以穩(wěn)定達(dá)到90%以上；拋光片產(chǎn)能的提升降低了固定成本，從而滿足國內(nèi)外市場的需求。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
實(shí)施例6英寸(直徑150mm)直拉硅化腐片，電阻率15-25 Ω . cm,厚度625 μ m,數(shù)量1024 片。加工設(shè)備有蠟貼片機(jī)，單面拋光機(jī)。輔助材料拋光蠟、陶瓷盤、粗拋光液、粗拋光布。加工過程如下
①將單晶硅晶圓片送入貼片機(jī)上料臺，貼片機(jī)自動對單晶硅晶圓片進(jìn)行噴蠟，并將其貼附在陶瓷盤上，貼片結(jié)束后自動傳送到拋光機(jī)上準(zhǔn)備拋光。②拋光機(jī)進(jìn)行拋光，依次進(jìn)行粗拋光，中拋光，精拋光三個階段。在進(jìn)行粗拋光階段中，采用美國杜邦SR330粗拋光液，將該粗拋光液與純水稀釋比例為1:30，稀釋后的粗拋光液流量為24L/min，并采用羅門哈斯SUBA600拋光墊，粗拋光工藝分成三個步驟進(jìn)行拋光，其各個步驟設(shè)定的工藝參數(shù)如下
步驟一使用粗拋光液進(jìn)行拋光，拋光時間IOs ;大盤轉(zhuǎn)速25rpm;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速50rpm ;壓力 50kPa。步驟二 使用粗拋光液進(jìn)行拋光，拋光時間IOmin ;大盤轉(zhuǎn)速40rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速80rpm ;壓力 ISOkPa。步驟三使用純水進(jìn)行拋光，拋光時間40s ;大盤轉(zhuǎn)速25rpm;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速50rpm ;壓力 50kPa。采取以上工藝，在拋光過程中的拋光溫度可以達(dá)到55°C。③拋光后，在卸片臺上對硅拋光片進(jìn)行鏟片，將硅拋光片從陶瓷 板上剝離下來。④硅雙面拋光片從陶瓷盤鏟下后進(jìn)行去蠟清洗。
⑤清洗后進(jìn)行檢驗在強(qiáng)光燈下目檢表面有無劃道、崩邊等不良；
用ADE7200檢測幾何參數(shù)；用顆粒度檢測儀檢驗表面潔凈度。技術(shù)檢測 該實(shí)施例中平均去除量為16. 4 μ m/min，因此，拋光速率為1.93μπι/min (同行業(yè)平均水平為I μ m/min)。1024片中合格988片，合格率為96. 48%，大于90%的合格率標(biāo)準(zhǔn)。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
1. 一種可獲得高拋光速率的單晶硅晶圓片拋光工藝，其特征在于，在粗拋光工藝中采用美國杜邦SR330粗拋光液，將該粗拋光液與純水稀釋比例為1:20 1:40，稀釋后的粗拋光液流量為24. 0±0. 5L/min,并采用羅門哈斯SUBA600拋光墊，所述粗拋光工藝分成三個步驟進(jìn)行拋光，其各個步驟設(shè)定的工藝參數(shù)如下 步驟一使用粗拋光液進(jìn)行拋光，拋光時間IOs ;大盤轉(zhuǎn)速25±2rpm;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速50±2rpm ;壓力 50±3kPa ； 步驟二 使用粗拋光液進(jìn)行拋光，拋光時間10 ±3 min ;大盤轉(zhuǎn)速40±2rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速 80±2rpm ;壓力 150±50kPa ； 步驟三使用純水進(jìn)行拋光，拋光時間40s ;大盤轉(zhuǎn)速25±2rpm;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速50±2rpm ;壓力 50±3kPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可獲得高拋光速率的單晶硅晶圓片拋光工藝。在粗拋光工藝中采用美國杜邦SR330粗拋光液，與純水稀釋比例為1:20～1:40，流量為24.0±0.5L/min，采用羅門哈斯SUBA600拋光墊，粗拋光工藝分成三個步驟1.使用粗拋光液進(jìn)行拋光，拋光時間10s；大盤轉(zhuǎn)速25±2rpm；中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速50±2rpm；壓力50±3kPa；2.使用粗拋光液進(jìn)行拋光，拋光時間10±3min；大盤轉(zhuǎn)速40±2rpm；中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速80±2rpm；壓力150±50kPa；3.使用純水進(jìn)行拋光，拋光時間40s；大盤轉(zhuǎn)速25±2rpm；中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速50±2rpm；壓力50±3kPa。采用本工藝加工的拋光片，去除速率達(dá)到1.83～2.09μm/min，遠(yuǎn)高于同行業(yè)1μm/min的平均水平，同時合格率可以穩(wěn)定達(dá)到90％以上；拋光片產(chǎn)能的提升降低了固定成本，從而滿足國內(nèi)外市場的需求。
文檔編號B24B29/02GK102962756SQ20121053457
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者王丹, 垢建秋, 劉建偉, 孫晨光, 武衛(wèi) 申請人:天津中環(huán)領(lǐng)先材料技術(shù)有限公司