一种单晶硅晶圆片边缘抛光工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明创造涉及半导体单晶硅晶圆抛光片的边缘抛光工艺技术，尤其是一种单晶 硅晶圆片边缘抛光工艺。
【背景技术】
[0002] 化学机械抛光（CMP)是目前最普遍的获得半导体材料表面平整技术。它是机械摩 擦和化学腐蚀相结合的工艺，兼顾了两者的优点，可以获得比较完美的晶体抛光表面。近年 来，半导体技术向着大尺寸硅抛光片的方向发展，同时也对表面颗粒度、几何参数、边缘及 表面的粗糙度提出了更加严格的要求。边缘抛光也是化学机械抛光，经过边缘抛光后硅片 边缘的损伤层可以像表面抛光一样被去除，得到光滑的硅片边缘，可以使硅片的以下几个 方面得到明显的改善：（1)防止边缘破裂（2)防止热应力造成的缺陷（3)增加外延层和光 刻胶在硅片边缘的平坦度。
【发明内容】
[0003] 本发明创造要解决的是传统化学机械抛光后样品边缘粗糙度高，对样品本身损伤 严重的问题。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：一种单晶硅晶圆片边缘抛 光工艺，其工艺步骤为：
[0005] (1)选择经过倒角后角度为1Γ?22°的硅晶圆片，将选取的硅晶圆片通过机 械手上载至边缘抛光设备上的定心台，所述定心台利用光信号扫描进行参考面的确定及定 心；
[0006] (2)根据步骤（1)中确定了参考面位置的硅晶圆片进行参考面抛光，抛光过程中 硅晶圆片与抛光布之间进行摩擦并施以15-50N的压力，抛光时间为tl(0〈tl彡8s);
[0007] (3)将步骤（2)中完成参考面抛光的硅晶圆片进行端面抛光，过程中硅晶圆片固 定在吸盘上，并随吸盘在500-2500r/min的转速下进行旋转，同时与吸盘对应的进行抛光 的工装上下移动，加工过程中硅晶圆片与抛光布之间进行摩擦并施以5-30N的压力，抛光 时间为t2 (0〈t2 < 25s)，倒角角度为1Γ的硅晶圆片比倒角角度22 °的硅晶圆片的加工时 间长3-8s、加工压力小5-10N ;
[0008] (4)对步骤（3)中完成端面抛光的硅晶圆片使用流动纯水进行初步清洗，清洗时 间为15-25S，清洗完毕后机械手自动收取硅晶圆片放入下载篮中；
[0009] (5)下载步骤（4)中完成初步清洗的硅晶圆片，使用传递水车将其及时传递至清 洗机，使用碱性清洗液进行清洗。
[0010] 所述参考面位置根据形状分为OF (平边参考面）、NOTCH(V型槽参考面）和边缘无 参考面。
[0011] 优选地，在对步骤（2)的参考面抛光过程进行设置时，令硅晶圆片的旋转角度随 着硅晶圆片自身倒角角度的增加而减小，每减小Γ倒角角度则增加2-3°的旋转角度。
[0012] 所述步骤（5)中清洗剂中的清洗方法为使用SC-I清洗液对硅晶圆片进行1-3次 清洗，每个清洗槽清洗时间为3-10min，清洗温度为30-70°C，之后将硅晶圆片在纯水槽中 进行漂洗，最终得到抛光完成的硅晶圆片。
[0013] 所述SC-I清洗液是由氨水、双氧水和水按照氨水：双氧水：水= (1-2) : (1-2) : (4-6)的浓度比例混合而成。
[0014] 本发明创造具有的优点和积极效果是：本发明是结合化学机械抛光的过程和硅片 边缘的特性得出的硅晶圆片的边缘抛光工艺，过程需要根据硅晶圆片的不同倒角角度、不 同参考面等参数进行不同的抛光过程，在抛光过程中机械作用强度化学作用强度应进行良 好匹配，从而得到光滑的边缘的目的。
【附图说明】
[0015] 图1为硅晶圆片的边缘轮廓示意图；
[0016] 图2为硅晶圆片的V型槽部位轮廓示意图；
[0017] 图3为硅晶圆片部分抛光后的显微镜下的对比照片；
[0018] 图4为硅晶圆片的边缘粗糙度的显微镜照片；
[0019] 图5为硅晶圆片的边缘粗糙度细节的显微镜照片。
[0020] 图中：1、端面抛光模块1，2、端面抛光模块2,3、端面下表面抛光模块，4、端面上表 面抛光模块，5、硅晶圆片。
【具体实施方式】
[0021] 实验材料：8英寸区熔硅晶圆片，电阻率为320±8% Ω · cm，厚度为740±5um，倒 角角度为22°，参考面类型为OF(平边参考面）、NOTCH(V型槽参考面）或边缘无参考面， 数量为100片。
[0022] 加工设备：边缘抛光系统，JAC清洗机一台，传递水车，基恩士激光显微镜，硅晶圆 抛光片边缘轮廓仪。
[0023] 辅助材料：抛光垫，边缘抛光液，纯水，PFA片篮。
[0024] 具体实施步骤如下：
[0025] (1)定位：选择倒角角度为Θ的硅晶圆片，将选取的硅晶圆片通过机械手上载至 边缘抛光设备上的定心台，所述定心台利用光信号扫描进行参考面的确定及定心；
[0026] (2)参考面抛光：对步骤⑴中确定了参考面位置的硅晶圆片进行参考面抛光，抛 光过程中硅晶圆片与抛光布之间进行摩擦并施以F 1的压力，抛光时间为t i，将硅晶圆片的 旋转角度设置为P ;
[0027] (3)端面抛光：将步骤（2)中完成参考面抛光的硅晶圆片进行端面抛光，过程中硅 晶圆片固定在吸盘上，并随吸盘在转速S下进行旋转，同时与吸盘对应的进行抛光的工装 上下移动，加工过程中硅晶圆片与抛光布之间进行摩擦并施以压力（其中端面抛光模块1 施力F 21，端面抛光模块2施力F22，端面下表面抛光模块施力F23，端面上表面抛光模块施力 F24),抛光时间为t2;
[0028] (4)初步清洗：对步骤（3)中完成端面抛光的硅晶圆片使用流动纯水进行初步清 洗，清洗时间为t3，清洗完毕后机械手自动收取硅晶圆片放入下载篮中；
[0029] (5)回收再清洗：下载步骤（4)中完成初步清洗的硅晶圆片，使用传递水车将其及 时传递至清洗机，放置在清洗槽中，使用温度为T1，浓度配比为Q的SC-I清洗液对硅晶圆片 进行清洗，每个清洗槽清洗时间为t4，之后将硅晶圆片在纯水槽中进行漂洗，最终得到抛光 完成的娃晶圆片。
[0030] 实施例
[0031] 采用上述实验材料进行实施例分析，参数如下表所示：
[0032]
【主权项】
1. 一种单晶硅晶圆片边缘抛光工艺，其特征在于，工艺步骤为： (1) 选择经过倒角后的硅晶圆片，将选取的硅晶圆片通过机械手上载至边缘抛光设备 上的定心台，所述定心台利用光信号扫描进行参考面的确定及定心； (2) 根据步骤（1)中确定了参考面位置的硅晶圆片进行参考面抛光，抛光过程中硅晶 圆片与抛光布之间进行摩擦并施以15-50N的压力，抛光时间为&(0〈&< 8s); (3) 将步骤（2)中完成参考面抛光的硅晶圆片进行端面抛光，过程中硅晶圆片固定在 吸盘上，并随吸盘在500-2500r/min的转速下进行旋转，同时与吸盘对应的进行抛光的工 装上下移动，加工过程中硅晶圆片与抛光布之间进行摩擦并施以5-30N的压力，抛光时间 为 t2 (0〈t2< 25s); (4) 对步骤（3)中完成端面抛光的硅晶圆片使用流动纯水进行初步清洗，清洗时间为 15-25S，清洗完毕后机械手自动收取硅晶圆片放入下载篮中； (5) 下载步骤（4)中完成初步清洗的硅晶圆片，使用传递水车将其及时传递至清洗机， 使用碱性清洗液进行清洗。
2. 根据权利要求1所述的一种单晶硅晶圆片边缘抛光工艺，其特征在于：所述参考面 位置根据形状分为平边参考面、V型槽参考面和边缘无参考面。
3. 根据权利要求1所述的一种单晶硅晶圆片边缘抛光工艺，其特征在于：在对步骤（2) 中的参考面抛光过程中，硅晶圆片的旋转角度随着硅晶圆片自身倒角角度的增加而减小， 每减小1°倒角角度则增加2-3°的旋转角度。
4. 根据权利要求1所述的一种单晶硅晶圆片边缘抛光工艺，其特征在于：所述步骤（5) 中清洗剂中的清洗方法为使用SC-1清洗液对硅晶圆片进行1-3次清洗，每个清洗槽清洗时 间为3-10min，清洗温度为30-70°C，之后将硅晶圆片在纯水槽中进行漂洗，最终得到抛光 完成的娃晶圆片。
5. 根据权利要求4所述的一种单晶硅晶圆片边缘抛光工艺，其特征在于：所述SC-1清 洗液是由氨水、双氧水和水按照氨水：双氧水：水=(1-2) : (1-2) : (4-6)的浓度比例混合 而成。
【专利摘要】本发明创造提供一种单晶硅晶圆片边缘抛光工艺。本发明是结合化学机械抛光的过程和硅片边缘的特性得出的硅晶圆片的边缘抛光工艺。过程需要根据硅晶圆片的不同倒角角度、不同参考面等参数进行不同的抛光过程，在抛光过程中机械作用强度化学作用强度应进行良好匹配，从而得到光滑的边缘的目的。
【IPC分类】B24B37-04, B24B41-06, B24B37-30, B24B9-06, H01L21-304
【公开号】CN104526493
【申请号】CN201410660052
【发明人】孙晨光, 魏艳军, 罗翀, 武卫, 吕莹
【申请人】天津中环领先材料技术有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月18日