本发明属于半导体制备技术领域,尤其是涉及一种重掺产品抛光后厚度控制的方法。
背景技术:
对于轻掺产品可以在加工过程中使用激光照射晶片表面,在晶片的上表面和下表面都会产生反射,通过在上下两个表面的反射就可以获得反射频谱,通过数据的转换就能将不同的频谱信息转换成晶片的厚度信息,从而可以在加工的过程中获得晶片的厚度。但是对于重掺产品激光照射在晶片表面以后无法获得反射频谱,也就无法获得晶片的厚度信息不能做到对晶片的厚度进行准确控制,只能通过控制抛光时间对抛光后的厚度进行预估,这样会导致批量加工晶片时晶片的厚度不均一,几何参数也会出现较大的波动。
技术实现要素:
鉴于上述问题,本发明要解决的问题是提供一种重掺产品抛光后厚度控制的方法,用于对重掺产品在抛光过程中进行厚度控制,保证抛光后硅片厚度的均一性,保证在批量生产过程中厚度的一致性,便于控制晶片的几何参数的稳定性。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种重掺产品抛光后厚度控制的方法,包括以下步骤,
计算晶片在抛光时的去除速率;
根据晶片初始厚度,确定晶片所处抛光阶段,计算标准去除速率;
根据标准去除速率计算进入抛光阶段的来料的抛光时间,并根据抛光时间进行抛光。
进一步的,计算晶片在抛光时的去除速率的步骤中,包括以下步骤:
选取多组前值厚度一致的晶片;
设定每一组晶片的抛光时间,且每一组晶片的抛光时间不同;
依次计算相邻两组之间的去除速率的变化值;
计算多组去除速率的变化值的平均值。
进一步的,每一组晶片的抛光时间为1-10min。
进一步的,根据标准去除速率计算进入抛光阶段的来料的抛光时间,并根据抛光时间进行抛光步骤,包括以下步骤,
根据标准去除速率计算第一批来料进入抛光阶段的下一抛光阶段的来料目标厚度;
根据来料目标厚度计算第一批来料之后的每一批来料的抛光时间;优选的,来料厚度差小于1um。
进一步的,根据标准去除速率计算第一批来料进入抛光阶段的下一抛光阶段的来料目标厚度步骤中,设定第一抛光时间,来料目标厚度位来料前值厚度与去除厚度之差,去除厚度为标准去除速率乘以第一抛光时间。
进一步的,根据来料目标厚度计算第一批来料之后的每一批来料的抛光时间步骤中,每一批来料的抛光时间为来料实际厚度差除以标准去除速率,来料实际厚度差为每一批来料的前值厚度减去来料目标厚度。
进一步的,根据晶片初始厚度,确定晶片所处抛光阶段,计算标准去除速率的步骤中,根据晶片初始厚度与夹具厚度的差值与抛光阶段的标准厚度差值进行对比,确定晶片所处的抛光阶段。
进一步的,标准去除速率为去除速率乘以抛光阶段的抛光系数。
进一步的,抛光阶段包括第一阶段、第二阶段和第三阶段,其中,
晶片初始厚度与夹具厚度的差值大于第一阶段的第一标准厚度差值时,标准去除速率为去除速率乘以第一抛光系数;
晶片初始厚度与夹具厚度的差值位于第一阶段的第一标准厚度差值与第二阶段的第二标准厚度差值之间时,标准去除速率为去除速率乘以第二抛光系数;
晶片初始厚度与夹具厚度的差值位于第二阶段的第二标准厚度差值与第三阶段的第三标准厚度差值之间时,标准去除速率为去除速率乘以第三抛光系数。
进一步的,第一阶段的第一标准厚度差值为3-5um,第一抛光系数为1;
第二阶段的第二标准厚度差值为0.5-1.5um,第二抛光系数为0.75-0.85;
第三阶段的第三标准厚度差值为目标差值与偏差值之和,第三抛光系数为0.5-0.6;
目标差值为夹具厚度与目标差值之差,偏差值为0.5-1.5um。
由于采用上述技术方案,使的重掺产品在加工的过程中对晶片加工后的厚度进行控制,保证在批量生产过程中厚度的一致性;控制晶片保持均一的厚度便于控制晶片的几何参数的稳定性;避免晶片抛光后在不同的厚度条件下几何参数会表现出波动的现象,降低随着厚度变化几何参数的变化,降低出现几何参数不合格导致良率降低的现象,保证抛光后的厚度是一致的;在某个一致的厚度上几何参数会有一个最佳值,能够使晶片在最佳的几何参数对应的那个厚度上进行抛光;在提高良率的同时保证产品的均一性,为cmp加工提供一致性高的原料,提高cmp的几何参数一致性和合格率;提高产品品质和规格,提升产品竞争力。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
本发明涉及一种重掺产品抛光后厚度控制的方法,用于晶片在进行抛光过程中对晶片厚度的控制,保证在批量生产过程中厚度的一致性,控制晶片保持均一的厚度,便于控制晶片的几何参数的稳定性。
在现有技术下对轻掺晶片进行双面抛光时,可使用激光干涉仪在加工的过程中测量晶片的厚度,从而实现对轻掺晶片厚度的控制,然而在重掺晶片进行自动抛光时,由于无法在加工的过程中使用激光干涉仪测量重掺晶片的厚度,导致无法对重掺晶片抛光后的厚度进行自动控制,本实施例的重掺产品抛光后厚度控制的方法能够实现在对重掺晶片进行自动抛光时控制其抛光后的厚度,进而控制晶片的几何参数的稳定性。
在双面抛光工艺中,第一阶段时间恒定,抛光压力增加。第二阶段时间可以调节,上下盘压力恒定。第三阶段位主抛光阶段。第四阶段压力会逐渐减少。由此可以知道,若能在第二阶段中保证抛光后的晶片厚度均一,则可以保证进入后续各个阶段抛光后晶片的厚度均一,从而确保批量生产过程中晶片抛光后厚度的均一性。
一种重掺产品抛光后厚度控制的方法,应用于晶片抛光过程中各个抛光阶段。该重掺产品抛光后厚度控制的方法,包括以下步骤,
计算晶片在抛光时的去除速率:在该计算晶片在抛光时的去除速率的步骤中,包括以下步骤:
选取多组前值厚度一致的晶片:选取的晶片的组数至少为三组,减少计算误差,各个组中晶片的厚度相一致,减少计算结果的误差;
设定每一组晶片的抛光时间,且每一组晶片的抛光时间不同:每一组晶片在进行抛光时,均按照设定的抛光时间进行抛光,且不同的组别中,晶片的抛光时间不相同,以使得去除速率计算结果准确,减少误差;在本实施例中,每一组晶片的抛光时间为1-10min,根据实际需求进行选择。
依次计算相邻两组之间的去除速率的变化值:在此步骤中,首先计算第一组与第二组的去除速率的变化值,计算公式如下:
[(第一组最终厚度值-第一组初始厚度值)-(第二组最终厚度值-第二组初始厚度值)]/(第一组抛光时间-第二组抛光时间)
由于第一组初始厚度值与第二组初始厚度值相同,则可以得到:
第一去除速率的变化值=(第一组最终厚度值-第二组最终厚度值)/(第一组抛光时间-第二组抛光时间);
则,第二组与第三组的去除速率的变化值,计算公式如下:
第二去除速率的变化值=(第二组最终厚度值-第三组最终厚度值)/(第二组抛光时间-第三组抛光时间);
依次类推,依次计算相邻两组之间的去除速率的变化值;
计算多组去除速率的变化值的平均值:该平均值即为去除速率,也就是,去除速率为:
(第一去除速率的变化值+第二去除速率的变化值+……)/(n-1)。
根据晶片初始厚度,确定晶片所处抛光阶段,计算标准去除速率:去除速率计算出来后,在该根据晶片初始厚度,确定晶片所处抛光阶段,计算标准去除速率的步骤中,根据晶片初始厚度与夹具厚度的差值与抛光阶段的标准厚度差值进行对比,确定晶片所处的抛光阶段。根据晶片所处的抛光阶段,确定该抛光阶段的抛光系数,则标准去除速率为去除速率乘以抛光阶段的抛光系数。
具体的,抛光阶段包括第一阶段、第二阶段和第三阶段,其中,第一阶段设有第一标准厚度差值,第二阶段设有第二标准厚度差值,第三阶段设有第三标准厚度差值,便于对硅片进行抛光阶段的判断。
晶片初始厚度与夹具厚度的差值大于第一阶段的第一标准厚度差值时,标准去除速率为去除速率乘以第一抛光系数,这里,第一阶段的第一标准厚度差值为3-5um,根据实际需求进行选择,这里不做具体要求,该第一抛光系数为1,也即是,当晶片初始厚度与家具厚度的差值大于第一阶段的第一标准厚度差值时,晶片的厚度大于家具的厚度,此时,晶片突出夹具,晶片厚度较大,可以采用较大的去除速率进行抛光,此时,标准去除速率为去除速率,进行快速抛光。
晶片初始厚度与夹具厚度的差值位于第一阶段的第一标准厚度差值与第二阶段的第二标准厚度差值之间时,标准去除速率为去除速率乘以第二抛光系数,这里,第二阶段的第二标准厚度差值为0.5-1.5um,第二抛光系数为0.75-0.85,根据实际需求进行选择,这里不做具体要求。也就是,当晶片初始厚度与夹具厚度的差值位于第一阶段的第一标准厚度差值与第二阶段的第二标准厚度差值之间时,晶片的厚度与夹具的厚度相近,厚度差很小,此时需降低去除速率,降低抛光速度,此时,抛光系数小于1,标准去除速率小于去除速率。
晶片初始厚度与夹具厚度的差值位于第二阶段的第二标准厚度差值与第三阶段的第三标准厚度差值之间时,标准去除速率为去除速率乘以第三抛光系数。这里,第三阶段的第三标准厚度差值为目标差值与偏差值之和,第三抛光系数为0.5-0.6;目标差值为夹具厚度与目标差值之差,偏差值为0.5-1.5um,根据实际需求进行选择,这里不做具体要求。也即是,晶片的厚度与夹具的厚度相同或在夹具的厚度上下浮动,已接近目标厚度,此时,应进一步降低去除速率,慢速抛光,使得晶片的厚度接近目标厚度,保证晶片的厚度满足规格要求,此时,抛光系数小于1,标准去除速率小于去除速率。
根据标准去除速率计算进入抛光阶段的来料的抛光时间,并根据抛光时间进行抛光。这里,优选的,来料厚度差小于1um。
根据标准去除速率计算进入抛光阶段的来料的抛光时间,并根据抛光时间进行抛光步骤,具体包括以下步骤,
根据标准去除速率计算第一批来料进入抛光阶段的下一抛光阶段的来料目标厚度:在该根据标准去除速率计算第一批来料进入抛光阶段的下一抛光阶段的来料目标厚度步骤中,设定第一抛光时间,来料目标厚度为来料前值厚度与去除厚度之差,去除厚度为标准去除速率乘以第一抛光时间。
根据来料目标厚度计算第一批来料之后的每一批来料的抛光时间:在该根据来料目标厚度计算第一批来料之后的每一批来料的抛光时间步骤中,每一批来料的抛光时间为来料实际厚度差除以标准去除速率,来料实际厚度差为每一批来料的前值厚度减去来料目标厚度。
以第一批来料的目标厚度为基准,计算各个批次来料的抛光时间,保证各个批次的晶片在抛光后进入第三阶段及以后阶段时,厚度均一,从而保证抛光厚度的均一性,保证几何形貌的均一性。
下面以一具体实施例进行说明。
在本实施例中,以晶片在第二阶段抛光时进行说明,以12寸重掺产品的双面抛光在第二阶段为例进行说明。
选取3组前值厚度均相同的晶片,前值厚度均为790.2um;
设第一组第二阶段的抛光时间,该抛光时间为2min;
设第二组第二阶段的抛光时间,该抛光时间为3min;
设第三组第二阶段的抛光时间,该抛光时间为4min;
计算第一组与第二组去除速率变化值,其中,第一组的最终厚度值为775.7um,第二组的最终厚度值为775.6um,第一组与第二组去除厚度差为(775.7-790.2)-(775.6-790.2)=0.1um
第一组与第二组的抛光时间差为1min,
则第一组与第二组去除速率变化值记为v1,则v1=0.1/1=0.1um/min
计算第二组与第三组去除速率变化值,其中,第二组的最终厚度值为775.6um,第三组的最终厚度值为775.5um,第二组与第三组去除厚度差为(775.6-790.2)-(775.5-790.2)=0.1um
第二组与第三组的抛光时间差为1min,
则第二组与第三组去除速率变化值记为v2,则v2=0.1/1=0.1um/min
那么第二阶段的去除速率为v=(v1+v2)/2=(0.1+0.1)/2=0.1um/min计算得到的第二阶段的去除速率为0.1um/min
第一批来料的晶片的前值厚度为791.5um,设第一批来料在第二阶段的抛光时间为2min,则来料目标厚度为791.5-0.1*2=791.3um,则,
第二批来料的晶片的前值厚度为792.5um,那么,第二批来料在第二阶段的抛光时间为(792.5-791.3)/0.1=12min
第三批来料的晶片的前值厚度为791.7um,那么,第三批来料在第二阶段的抛光时间为(791.7-791.3)/0.1=4min
依次类推,计算各个批次的抛光时间,并按照该批次的抛光时间进行第二阶段的抛光,以此保证进入第三阶段及后续阶段的厚度相同、均一,从而保证抛光后厚度的均一性。
采用上述方法进行抛光后,得到的晶片厚度均一性好,厚度均匀性可控。
由于采用上述技术方案,使的重掺产品在加工的过程中对晶片加工后的厚度进行控制,保证在批量生产过程中厚度的一致性;控制晶片保持均一的厚度有利于控制晶片的几何参数的稳定性;避免晶片抛光后在不同的厚度条件下几何参数会表现出波动的现象,降低随着厚度变化几何参数的变化,降低出现几何参数不合格导致良率降低的现象,保证抛光后的厚度是一致性;在某个一致的厚度上几何参数会有一个最佳值,能够使晶片在最佳的几何参数对应的那个厚度上进行抛光;在提高良率的同时保证产品的均一性,为cmp加工提供一致性高的原料,提高cmp的几何参数一致性和合格率;提高产品品质和规格,提升产品竞争力。
以上对本发明的实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。