一种提高抛光垫使用寿命的单晶硅晶圆片抛光方法
【专利摘要】本发明涉及一种提高抛光垫使用寿命的单晶硅晶圆片抛光方法。使用有蜡贴片机将硅片贴在陶瓷盘上进行抛光；抛光过程包括粗抛光、中抛光和精抛光；抛光机所使用的粗抛光液、中抛光液和精抛光液温度控制在20-30℃范围内，整个抛光过程中的大盘温度控制在40-60℃范围内；抛光液每使用6-8h更换一次；每抛光40min后，使用圆盘刷对抛光机大盘进行刷洗5min；定期检测和修整抛光机大盘表面平整度，最终保证大盘表面平整度≤1.5μm。采取本抛光方法，抛光垫的使用寿命从50h延长到70h左右。从而解决了抛光垫使用寿命短的问题，降低了硅片抛光的加工成本，提高了劳动生产率，一次合格率仍然可以稳定达到90％以上。
【专利说明】—种提高抛光垫使用寿命的单晶硅晶圆片抛光方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的单晶硅晶圆抛光片的抛光方法，特别涉及一种提高抛光垫使用寿命的单晶硅晶圆片抛光方法。
【背景技术】
[0002]目前，IC技术已进入线宽小于0.1 μ m的纳米电子时代，对硅单晶抛光片的各项缺陷要求更高。半导体硅片是现代超大规模集成电路的主要衬底材料，一般通过拉晶、切片、倒角、磨片、腐蚀、抛光、清洗等工艺过程制造而成。随着集成电路工艺技术的高速发展，各种新型器件和集成电路不断涌现，对抛光硅片表面质量要求越来越高。
[0003]常规的选择有蜡抛光机进行抛光。抛光过程包括粗抛、中抛和精抛，抛光液的温度一般控制在15-20 °C范围内，抛光过程中的抛光大盘温度一般控制35°C以下。抛光液一般每使用1h左右更换一次，抛光过程中每个批次运转完成后，使用高压水刀对抛光垫进行一次刷洗，对抛光机大盘表面平整度要求只通过目测无明显凹凸就行。
[0004]采取上述工艺，当抛光液和抛光大盘温度较低时，抛光过程中的化学反应弱于物理摩擦作用，会使加工后硅片表面粗糙度增加，而抛光液的使用时间过长，会使抛光垫表面抛光液结晶更多，虽然每个批次运转完成后，使用高压水刀对抛光垫进行一次刷洗，但高压水刀对抛光垫上的抛光液结晶去除能力有限，抛光液结晶直接影响到抛光垫的使用寿命。抛光机大盘表面平整度直接影响到抛光后硅片表面几何参数。当抛光机大盘表面平整度过大时，对抛光垫表面的磨损增加，这样更会降低抛光垫的使用寿命。而抛光垫的成本很高，每张抛光垫折合人民币2700多元，每次更换新抛光垫时，都要把新抛光垫紧紧的粘贴在抛光机大盘上，这样抛光机大盘表面平整度直接影响到抛光垫表面平整度，在更换完新抛光垫以后，都要对新抛光垫进行工艺前处理，直至满足工艺生产要求才能进行生产使用。每次换抛光垫要占用生产工时40分钟左右。从而可以看出抛光垫的使用寿命会极大地影响生产成本。
[0005]要想提高抛光垫使用寿命，不仅需要对单晶硅晶圆片抛光工艺进行调整，而且由于抛光工艺要求抛光垫应具有高度平面性和平滑性，必须具有均匀厚度，抛光垫的表面一般应当没有显著的缺陷和不平整。因此，抛光方法的选择直接影响到了抛光垫的使用寿命。
【发明内容】
[0006]鉴于上述现有技术存在的问题，本发明的目的是利用现有的有蜡单面抛光机，提供一种提高抛光垫使用寿命的单晶硅晶圆片抛光方法。通过大量的试验研究分析得出，抛光液的残留结晶是影响抛光垫寿命的关键，尤其是在粗抛光液需要循环使用的情况下更极易结晶。因此，在保证抛光硅片表面质量达到要求的前提下，采用该抛光方法加工硅片，能提高抛光垫的使用寿命，从而大大降低了生产成本。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种提高抛光垫使用寿命的单晶硅晶圆片抛光方法，其特征在于:使用有蜡贴片机将硅片贴在陶瓷盘上进行抛光；抛光过程包括粗抛光、中抛光和精抛光；抛光机所使用的粗抛光液、中抛光液和精抛光液的温度控制在20-30 V范围内，整个抛光过程中的大盘温度控制在40-60°C范围内；粗抛光液、中抛光液和精抛光液每使用6-8h更换一次；抛光过程中，每抛光40min后,使用圆盘刷对抛光机大盘进行刷洗5min ;定期检测和修整抛光机大盘表面平整度，最终保证大盘表面平整度^ 1.5 μ m。
[0008]本发明产生的有益效果是:采取本抛光方法，抛光垫的使用寿命从原来的50h左右已经延长到70h左右。从而解决了抛光垫使用寿命短的问题，降低了硅片抛光的加工成本，提高了劳动生产率。采取本抛光方法，一次合格率仍然可以稳定达到90%以上。
【具体实施方式】
[0009]以下结合实施例对本发明作进一步说明:
实施例:实验硅片:6英寸重掺砷硅化腐片，电阻率:0.002-0.004 Ω.cm，厚度:625 μ m，数量:2000 片。
[0010]加工设备:有蜡贴片机，单面抛光机，去蜡清洗机。
[0011]辅助材料:蜡、陶瓷盘、粗抛光液、中抛光液、精抛光液、粗抛光布、中抛光布、精抛光布、去蜡剂、氨水、双氧水、盐酸、纯水等。
[0012]工艺参数:抛光液的温度为25°C，抛光机大盘温度在45°C，冷却水温度18°C。
[0013]抛光液每使用8h左右更换一次，抛光过程中，每抛光4个批次(大约45min左右)运转完成后，对抛光机使用专用圆盘刷(圆形PVC板、尼龙材质毛刷，圆形PVC板直径与厚度同设备使用的陶瓷盘一致)进行刷洗5min，刷洗时，将专用圆盘刷放置在抛光机的抛光头下，降下抛光头运行刷洗程序，抛光机设备会自动进行刷洗。每次换抛光垫前，对大盘的表面平整度进行检测，并使用磨石修整大盘的表面平整度，最终保证大盘表面平整度< 1.5μπι。
[0014]具体加工过程如下:将干净的重掺砷硅化腐片装入贴片机内，贴片机自动为重掺砷硅化腐片贴蜡，陶瓷盘贴片结束进入待抛状态；抛光机通过上载机械手进行陶瓷盘的上载，然后进行抛光过程(粗抛光、中抛光和精抛光)。
[0015]重掺砷硅化腐片抛光后，需要手动对重掺砷硅抛光片进行剥离，硅抛光片从陶瓷盘铲下后，进行去蜡清洗。
[0016]对清洗后硅片进行检验:在强光灯下目检表面有无划道、崩边等不良；用ADE7200检测几何参数；用颗粒度检测仪检验表面洁净度；使用显微镜测量硅片。6英寸(150_)重掺砷娃抛光片技术指标见表1:
表I
厚度 TTV TIRSTIR 祖糙度 >0.3μιη
公差 C M-1n) C M-πι) (15*15) (Ra/nm)颗粒數
(Pm)(|im)(企.)
客户一般 ±15 <10 <5<3<1<10
要求
公司内控 ±10 <5<3<1.5 0.4~0.8 < 8
标准指标
本实施例根据表I中的第二列的标准对抛光片进行检验，2000片中合格1879片，合格率为93.95%，大于90%的合格率标准。同时当抛光垫使用到71个小时时，因无法满足生产需要，进行了更换，提高使用寿命约20小时。
[0017]应用本发明，没有影响现场大于90%的合格率标准；能解决抛光垫在使用50h左右满足不了生产需要的问题，使生产成本大大的降低。
[0018]单晶娃抛光片不限于4英寸(直径100mm)、5英寸(直径125mm)或6英寸(直径150mm)的单晶硅片，厚度从300 μ m至1000 μ m，掺杂剂为As，P，Sb或B，晶向为〈100〉或〈111〉，电阻率从10-4至104 Ω。
[0019]根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。
【权利要求】
1.一种提高抛光垫使用寿命的单晶硅晶圆片抛光方法，其特征在于:使用有蜡贴片机将硅片贴在陶瓷盘上进行抛光；抛光过程包括粗抛光、中抛光和精抛光；抛光机所使用的粗抛光液、中抛光液和精抛光液温度控制在20-30 V范围内，整个抛光过程中的大盘温度控制在40-60°C范围内；粗抛光液、中抛光液和精抛光液每使用6-8h更换一次；抛光过程中，每抛光40min后,使用圆盘刷对抛光机大盘进行刷洗5min ;定期检测和修整抛光机大盘表面平整度，最终保证大盘表面平整度< 1.5 μ m。
【文档编号】B24B37/10GK104191352SQ201410434688
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】孙晨光, 曲涛, 魏艳军, 王力 申请人:天津中环领先材料技术有限公司