专利名称：一种机械化学抛光方法
技术领域：
本发明属于半导体晶片抛光技术领域，特别涉及一种机械化学抛光的最后水抛阶段的工艺方法。
背景技术：
机械化学抛光作为主要的抛光方法，无论在半导体晶片制造还是后续半导体器件、电路制造的平整化中，都有着广泛的应用。随着大规模集成电路集成度的不断提高和线宽的不断降低，对机械化学抛光的抛光精度和质量要求也不断提高。机械化学抛光使用的抛光液包含精细磨料(氧化硅、氧化铝和氧化铈等)和化学品(碱、氧化剂、添加剂等)。在这些化学品的化学作用和磨料的机械作用下，可以使晶片高度抛光。但是这些磨料作为微小颗粒，若在抛光后不被清除，就成为晶片的重要沾污，给后续工艺带来不利影响。图1是传统的抛光机，它配有一个抛光液桶1和抛光液泵2，通过抛光液阀3和抛光液泵2来控制抛光液的供给，除此之外还有一个去离子水管路。抛光时，将晶片5装到抛光机上，打开抛光液泵2和抛光液阀3，将抛光液供给到抛光机上抛光。在抛光结束前，关闭抛光液泵2和抛光液阀3，打开去离子水阀4，将水供给到抛光机上，用水抛一段时间，以清除晶片5上的抛光液。但这又带来了其他问题，水抛时，由于晶片与抛光布间的摩擦力变大，使得出现晶片飞片和晶片划道的几率变大。美国专利文献6719823B2给出了一种解决该问题的方法。通过一个加气装置在纯水中加气，从而大大降低了飞片现象。这种方法虽然能起一定的作用，但是有些工艺抛出的晶片为疏水表面，抛光液沾附在晶片表面上，不能通过简单的水抛去除，并且在以后的清洗中也不易去掉。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的抛光方法。采用这种抛光方法，可以将抛光液从晶片表面去除，尽量不让抛光液颗粒沾附在晶片表面上，从而为后续清洗提供较好的基础。该方法适用于硅、砷化镓等半导体晶片的抛光以及集成电路制造过程中的平整化工艺。
本发明的抛光方法包括以下步骤(1)将晶片放在抛光机上进行常规机械化学抛光，包括初试轻压和重压阶段；
(2)在重压抛光结束后进入最终轻压阶段，停止抛光液供给，供给一定流量的清洗溶液，直到抛光结束。
本发明抛光方法所用清洗溶液为水溶液，溶剂包含表面活性剂，浓度最好控制在10ppm到20％之间。此外，清洗溶液还可包含无机碱、有机碱或碱性盐等PH值调节剂，以及双氧水、次卤酸、次卤酸盐等氧化剂，各成份的浓度都控制在10ppm到20％之间为好。碱性盐包括Na2CO3、NaHCO3等。
清洗溶液的流量，可在250毫升/分钟到5升/分钟范围内调整。
上述步骤(3)中的用清洗溶液抛光的时间，以控制在10秒到5分钟范围内为宜。
本发明方法既可用于单面抛光机，也可用于双面抛光机。本发明方法不仅适用于半导体晶片的抛光，还适用于集成电路制造过程中的平整化工艺。
清洗溶液可减小抛光布与晶片的摩擦力，从而减少晶片飞片现象，也降低了出现晶片划道的几率。将抛光液从晶片表面去掉，溶液内的各种成分可增加晶片的亲水性，从而使得在抛光布的机械作用和溶液的冲洗作用下，将晶片表面的抛光液颗粒，最大限度地从晶片表面清除，即使未去除的，和晶片的沾附也较弱，在后续清洗工艺中很容易去除。
显然，本发明方法具有如下有益效果1、可以显著降低晶片的飞片现象；2、可降低出现晶片划道的几率；3、提高晶片的亲水性，去除抛光液颗粒更有效，并有利于后续清洗效果。
图1为常规抛光工艺示意图。
图2为本发明抛光方法示意图。
图中，1为抛光液桶，2为抛光液泵，3为抛光液阀，4为去离子水阀，5为晶片，20为抛光机，21为抛光液桶，22为清洗溶液桶；23为抛光液泵，24为清洗溶液泵，25为抛光液阀，26为清洗溶液阀。
具体实施例方式
以下结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的说明。
图2为本发明抛光方法示意图。如图所示，本发明中，抛光机20除连接有一条抛光液管路外，还连接有一条清洗溶液管路。抛光液的供给由抛光液泵23和抛光液阀25控制，清洗溶液的供给由清洗溶液泵24和清洗溶液阀26控制。
首先配制抛光液和清洗溶液。抛光液与常规工艺所用相同，清洗溶液的成份包含表面活性剂，浓度最好控制在10ppm到20％之间。此外，清洗溶液还可包含无机碱、有机碱或碱性盐等PH值调节剂，以及双氧水、次卤酸、次卤酸盐等氧化剂，各成份的浓度都控制在10ppm到20％之间为好。碱性盐包括Na2CO3、NaHCO3等。将晶片5放到抛光机20上，打开抛光液泵23和抛光液阀25向抛光机20供给抛光液，进行常规抛光。当抛光要结束时，关掉抛光液泵23和抛光液阀25，打开清洗溶液泵24和清洗溶液阀26，向抛光机20供给清洗溶液，用清洗溶液将抛光片上残留的抛光液冲走，并增加晶片5的亲水性，在抛光布的摩擦作用和清洗溶液的作用下，尽可能将晶片5上残留的抛光液颗粒去掉，10秒至5分钟后停止抛光机，关闭清洗溶液泵24和清洗溶液阀26，将晶片5从抛光机20上取下放入水中，再进行后续清洗工艺。清洗溶液的引入，降低了抛光布与晶片5的摩擦力，也降低了晶片5飞片和划道的几率。
下面公开本发明的两个
具体实施例方式实施例一对4英寸硅片单面抛光，具体工艺如下1、确定清洗溶液配比采用Wako 601作为表面活性剂，浓度50ppm，氨水0.2％，双氧水0.2％；2、将晶片5装到抛光机20上，打开抛光液泵23和抛光液阀25，启动抛光机20进行抛光，抛光时间30分钟；3、关闭抛光液泵23和抛光液阀25，打开清洗溶液泵24和清洗溶液阀26，将清洗溶液以1升/分钟的流量，供给到抛光机20上；4、用清洗溶液抛光2分钟后停止抛光机20，关闭清洗溶液泵24和清洗溶液阀26；5、将晶片5取下放入水中，等待后续清洗工艺。
下表是本工艺与常规抛光工艺得到的晶片的表面质量对比，表中的概率值是在两种工艺分别抛光30次，各抛1200片4英寸硅片后统计得出的。
实施例二
对4英寸砷化镓双面抛光，具体工艺如下1、确定清洗溶液配比采用Wako 601作为表面活性剂，浓度50ppm，KOH 500ppm；2、将晶片5装到抛光机20上，打开抛光液泵23和抛光液阀25，启动抛光机20进行抛光，抛光时间30分钟；3、关闭抛光液泵23和抛光液阀25，打开清洗溶液泵24和清洗溶液阀26，将清洗溶液以1升/分钟的流量，供给到抛光机20上；4、用清洗溶液抛光2分钟后停止抛光机20，关闭清洗溶液泵24和清洗溶液阀26；5、将晶片5取下放入水中，等待后续清洗工艺。
下表是本工艺与常规抛光工艺得到的晶片的表面质量对比，表中的概率值是在两种工艺分别抛光20次，各抛400片4英寸砷化镓晶片后统计得出的。
权利要求
1.一种机械化学抛光方法，其特征在于包括以下步骤(1)将晶片放在抛光机上进行常规机械化学抛光，包括初试轻压和重压阶段；(2)在重压抛光结束后进入最终轻压阶段，停止抛光液供给，供给一定流量的清洗溶液，直到抛光结束。
2.根据权利要求1所述的机械化学抛光方法，其特征在于，所述步骤(2)中所用清洗溶液为水溶液，溶剂包含表面活性剂，浓度在10ppm到20％之间。
3.根据权利要求2所述的机械化学抛光方法，其特征在于，所述清洗溶液还包含作为PH值调节剂的无机碱、有机碱或碱性盐，浓度在10ppm到20％之间。
4.根据权利要求2或3所述的机械化学抛光方法，其特征在于，所述清洗溶液还包含作为氧化剂的双氧水、次卤酸或次卤酸盐，浓度在10ppm到20％之间。
5.根据权利要求1或2或3所述的机械化学抛光方法，其特征在于，清洗溶液的流量，可在250毫升/分钟到5升/分钟范围内调整；用清洗溶液抛光的时间，在10秒到5分钟之间。
6.根据权利要求4所述的机械化学抛光方法，其特征在于，清洗溶液的流量，可在250毫升/分钟到5升/分钟范围内调整；用清洗溶液抛光的时间，在10秒到5分钟之间。
7.根据权利要求6所述的机械化学抛光方法，其特征在于，所述抛光方法用于对4英寸硅片单面抛光清洗溶液采用Wako 601作为表面活性剂，浓度为50ppm，氨水作为PH值调节剂，浓度为0.2％，双氧水作为氧化剂，浓度为0.2％；供给清洗溶液的流量为1升/分钟；用清洗溶液抛光2分钟后停止抛光机。
8.根据权利要求5所述的机械化学抛光方法，其特征在于，所述抛光方法用于对4英寸砷化镓双面抛光清洗溶液采用Wako 601作为表面活性剂，浓度为50ppm，KOH作为PH值调节剂，浓度为500ppm；供给清洗溶液的流量为1升/分钟；用清洗溶液抛光2分钟后停止抛光机。
全文摘要
本发明公开了一种机械化学抛光方法。该方法包括以下步骤(1)将晶片放在抛光机上进行常规机械化学抛光，包括初试轻压和重压阶段；(2)在重压抛光结束后进入最终轻压阶段，停止抛光液供给，供给一定流量的清洗溶液，直到抛光结束。所用清洗溶液为水溶液，溶剂包含表面活性剂，浓度最好控制在10ppm到20％之间。清洗溶液还可包含pH值调节剂或者氧化剂，各成分的浓度都控制在10ppm到20％之间为好。清洗溶液可减小抛光布与晶片的摩擦力，从而减少晶片飞片现象，也降低了出现晶片划道的几率。本发明还提高晶片的亲水性，去除抛光液颗粒更有效，并有利于后续清洗效果。
文档编号C23F3/00GK1786275SQ20041009684
公开日2006年6月14日 申请日期2004年12月8日 优先权日2004年12月8日
发明者徐永宽, 刘春香, 杨洪星, 吕菲 申请人:中国电子科技集团公司第四十六研究所