一種提高拋光墊使用壽命的單晶硅晶圓片拋光方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高拋光墊使用壽命的單晶硅晶圓片拋光方法。使用有蠟貼片機(jī)將硅片貼在陶瓷盤上進(jìn)行拋光；拋光過程包括粗拋光、中拋光和精拋光；拋光機(jī)所使用的粗拋光液、中拋光液和精拋光液溫度控制在20-30℃范圍內(nèi)，整個(gè)拋光過程中的大盤溫度控制在40-60℃范圍內(nèi)；拋光液每使用6-8h更換一次；每拋光40min后，使用圓盤刷對(duì)拋光機(jī)大盤進(jìn)行刷洗5min；定期檢測和修整拋光機(jī)大盤表面平整度，最終保證大盤表面平整度≤1.5μm。采取本拋光方法，拋光墊的使用壽命從50h延長到70h左右。從而解決了拋光墊使用壽命短的問題，降低了硅片拋光的加工成本，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，一次合格率仍然可以穩(wěn)定達(dá)到90％以上。
【專利說明】—種提高拋光墊使用壽命的單晶硅晶圓片拋光方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的單晶硅晶圓拋光片的拋光方法，特別涉及一種提高拋光墊使用壽命的單晶硅晶圓片拋光方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，IC技術(shù)已進(jìn)入線寬小于0.1 μ m的納米電子時(shí)代，對(duì)硅單晶拋光片的各項(xiàng)缺陷要求更高。半導(dǎo)體硅片是現(xiàn)代超大規(guī)模集成電路的主要襯底材料，一般通過拉晶、切片、倒角、磨片、腐蝕、拋光、清洗等工藝過程制造而成。隨著集成電路工藝技術(shù)的高速發(fā)展，各種新型器件和集成電路不斷涌現(xiàn)，對(duì)拋光硅片表面質(zhì)量要求越來越高。
[0003]常規(guī)的選擇有蠟拋光機(jī)進(jìn)行拋光。拋光過程包括粗拋、中拋和精拋，拋光液的溫度一般控制在15-20 °C范圍內(nèi)，拋光過程中的拋光大盤溫度一般控制35°C以下。拋光液一般每使用1h左右更換一次，拋光過程中每個(gè)批次運(yùn)轉(zhuǎn)完成后，使用高壓水刀對(duì)拋光墊進(jìn)行一次刷洗，對(duì)拋光機(jī)大盤表面平整度要求只通過目測無明顯凹凸就行。
[0004]采取上述工藝，當(dāng)拋光液和拋光大盤溫度較低時(shí)，拋光過程中的化學(xué)反應(yīng)弱于物理摩擦作用，會(huì)使加工后硅片表面粗糙度增加，而拋光液的使用時(shí)間過長，會(huì)使拋光墊表面拋光液結(jié)晶更多，雖然每個(gè)批次運(yùn)轉(zhuǎn)完成后，使用高壓水刀對(duì)拋光墊進(jìn)行一次刷洗，但高壓水刀對(duì)拋光墊上的拋光液結(jié)晶去除能力有限，拋光液結(jié)晶直接影響到拋光墊的使用壽命。拋光機(jī)大盤表面平整度直接影響到拋光后硅片表面幾何參數(shù)。當(dāng)拋光機(jī)大盤表面平整度過大時(shí)，對(duì)拋光墊表面的磨損增加，這樣更會(huì)降低拋光墊的使用壽命。而拋光墊的成本很高，每張拋光墊折合人民幣2700多元，每次更換新拋光墊時(shí)，都要把新拋光墊緊緊的粘貼在拋光機(jī)大盤上，這樣拋光機(jī)大盤表面平整度直接影響到拋光墊表面平整度，在更換完新拋光墊以后，都要對(duì)新拋光墊進(jìn)行工藝前處理，直至滿足工藝生產(chǎn)要求才能進(jìn)行生產(chǎn)使用。每次換拋光墊要占用生產(chǎn)工時(shí)40分鐘左右。從而可以看出拋光墊的使用壽命會(huì)極大地影響生產(chǎn)成本。
[0005]要想提高拋光墊使用壽命，不僅需要對(duì)單晶硅晶圓片拋光工藝進(jìn)行調(diào)整，而且由于拋光工藝要求拋光墊應(yīng)具有高度平面性和平滑性，必須具有均勻厚度，拋光墊的表面一般應(yīng)當(dāng)沒有顯著的缺陷和不平整。因此，拋光方法的選擇直接影響到了拋光墊的使用壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是利用現(xiàn)有的有蠟單面拋光機(jī)，提供一種提高拋光墊使用壽命的單晶硅晶圓片拋光方法。通過大量的試驗(yàn)研究分析得出，拋光液的殘留結(jié)晶是影響拋光墊壽命的關(guān)鍵，尤其是在粗拋光液需要循環(huán)使用的情況下更極易結(jié)晶。因此，在保證拋光硅片表面質(zhì)量達(dá)到要求的前提下，采用該拋光方法加工硅片，能提高拋光墊的使用壽命，從而大大降低了生產(chǎn)成本。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種提高拋光墊使用壽命的單晶硅晶圓片拋光方法，其特征在于:使用有蠟貼片機(jī)將硅片貼在陶瓷盤上進(jìn)行拋光；拋光過程包括粗拋光、中拋光和精拋光；拋光機(jī)所使用的粗拋光液、中拋光液和精拋光液的溫度控制在20-30 V范圍內(nèi)，整個(gè)拋光過程中的大盤溫度控制在40-60°C范圍內(nèi)；粗拋光液、中拋光液和精拋光液每使用6-8h更換一次；拋光過程中，每拋光40min后,使用圓盤刷對(duì)拋光機(jī)大盤進(jìn)行刷洗5min ;定期檢測和修整拋光機(jī)大盤表面平整度，最終保證大盤表面平整度^ 1.5 μ m。
[0008]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:采取本拋光方法，拋光墊的使用壽命從原來的50h左右已經(jīng)延長到70h左右。從而解決了拋光墊使用壽命短的問題，降低了硅片拋光的加工成本，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。采取本拋光方法，一次合格率仍然可以穩(wěn)定達(dá)到90%以上。

【具體實(shí)施方式】
[0009]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
實(shí)施例:實(shí)驗(yàn)硅片:6英寸重?fù)缴楣杌?，電阻?0.002-0.004 Ω.cm，厚度:625 μ m，數(shù)量:2000 片。
[0010]加工設(shè)備:有蠟貼片機(jī)，單面拋光機(jī)，去蠟清洗機(jī)。
[0011]輔助材料:蠟、陶瓷盤、粗拋光液、中拋光液、精拋光液、粗拋光布、中拋光布、精拋光布、去蠟劑、氨水、雙氧水、鹽酸、純水等。
[0012]工藝參數(shù):拋光液的溫度為25°C，拋光機(jī)大盤溫度在45°C，冷卻水溫度18°C。
[0013]拋光液每使用8h左右更換一次，拋光過程中，每拋光4個(gè)批次(大約45min左右)運(yùn)轉(zhuǎn)完成后，對(duì)拋光機(jī)使用專用圓盤刷(圓形PVC板、尼龍材質(zhì)毛刷，圓形PVC板直徑與厚度同設(shè)備使用的陶瓷盤一致)進(jìn)行刷洗5min，刷洗時(shí)，將專用圓盤刷放置在拋光機(jī)的拋光頭下，降下拋光頭運(yùn)行刷洗程序，拋光機(jī)設(shè)備會(huì)自動(dòng)進(jìn)行刷洗。每次換拋光墊前，對(duì)大盤的表面平整度進(jìn)行檢測，并使用磨石修整大盤的表面平整度，最終保證大盤表面平整度< 1.5μπι。
[0014]具體加工過程如下:將干凈的重?fù)缴楣杌b入貼片機(jī)內(nèi)，貼片機(jī)自動(dòng)為重?fù)缴楣杌N蠟，陶瓷盤貼片結(jié)束進(jìn)入待拋狀態(tài)；拋光機(jī)通過上載機(jī)械手進(jìn)行陶瓷盤的上載，然后進(jìn)行拋光過程(粗拋光、中拋光和精拋光)。
[0015]重?fù)缴楣杌瑨伖夂?，需要手?dòng)對(duì)重?fù)缴楣钂伖馄M(jìn)行剝離，硅拋光片從陶瓷盤鏟下后，進(jìn)行去蠟清洗。
[0016]對(duì)清洗后硅片進(jìn)行檢驗(yàn):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(yàn)表面潔凈度；使用顯微鏡測量硅片。6英寸(150_)重?fù)缴橥迴伖馄夹g(shù)指標(biāo)見表1:
表I
厚度 TTV TIRSTIR 祖糙度 >0.3μιη
公差 C M-1n) C M-πι) (15*15) (Ra/nm)顆粒數(shù)
(Pm)(|im)(企.)
客戶一般 ±15 <10 <5<3<1<10
要求
公司內(nèi)控 ±10 <5<3<1.5 0.4~0.8 < 8
標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)
本實(shí)施例根據(jù)表I中的第二列的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)拋光片進(jìn)行檢驗(yàn)，2000片中合格1879片，合格率為93.95%，大于90%的合格率標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)當(dāng)拋光墊使用到71個(gè)小時(shí)時(shí)，因無法滿足生產(chǎn)需要，進(jìn)行了更換，提高使用壽命約20小時(shí)。
[0017]應(yīng)用本發(fā)明，沒有影響現(xiàn)場大于90%的合格率標(biāo)準(zhǔn)；能解決拋光墊在使用50h左右滿足不了生產(chǎn)需要的問題，使生產(chǎn)成本大大的降低。
[0018]單晶娃拋光片不限于4英寸(直徑100mm)、5英寸(直徑125mm)或6英寸(直徑150mm)的單晶硅片，厚度從300 μ m至1000 μ m，摻雜劑為As，P，Sb或B，晶向?yàn)椤?00〉或〈111〉，電阻率從10-4至104 Ω。
[0019]根據(jù)上述說明，結(jié)合本領(lǐng)域技術(shù)可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方案。
【權(quán)利要求】
1.一種提高拋光墊使用壽命的單晶硅晶圓片拋光方法，其特征在于:使用有蠟貼片機(jī)將硅片貼在陶瓷盤上進(jìn)行拋光；拋光過程包括粗拋光、中拋光和精拋光；拋光機(jī)所使用的粗拋光液、中拋光液和精拋光液溫度控制在20-30 V范圍內(nèi)，整個(gè)拋光過程中的大盤溫度控制在40-60°C范圍內(nèi)；粗拋光液、中拋光液和精拋光液每使用6-8h更換一次；拋光過程中，每拋光40min后,使用圓盤刷對(duì)拋光機(jī)大盤進(jìn)行刷洗5min ;定期檢測和修整拋光機(jī)大盤表面平整度，最終保證大盤表面平整度< 1.5 μ m。
【文檔編號(hào)】B24B37/10GK104191352SQ201410434688
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】孫晨光, 曲濤, 魏艷軍, 王力 申請(qǐng)人:天津中環(huán)領(lǐng)先材料技術(shù)有限公司