专利名称：一种可获得高抛光速率的单晶硅晶圆片抛光工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体单晶硅晶圆抛光片的有蜡抛光技术，尤其涉及一种可获得高抛光速率的单晶硅晶圆片抛光工艺。
背景技术：
随着中国经济的腾飞和国内IC产业的发展，对半导体器件的衬底材料单晶硅晶圆抛光片有着旺盛的需求。抛光产能是单晶硅晶圆抛光片生产的关键指标，提高抛光产能可摊薄固定成本，降低生产成本，也有利于满足日益 增长的市场需要。有蜡抛光较之无蜡抛光，因其在抛光表面平整度的优势成为国际抛光片生产厂商的主流技术。此类抛光机一般是贴片动作比抛光时间要快，要发挥设备的最大产能的关键就在于缩短抛光时间。抛光一般分为三步，分别为上载、抛光及下载，其中上载及下载时间基本固定，速率基本无可提升的空间；因此，只有抛光速率是提高抛光产能的主要因素之
一。抛光时间、去除量及抛光速率三者的关系式为抛光时间=去除量+抛光速率。此外，在抛光环节，一般包括粗抛光、中抛光、精抛光三步。粗抛主要用于去除由前道工序产生的损伤层，其去除速率最大；中抛光和精抛光去除速率较粗抛光低很多，而中抛光和精抛光主要用于修复粗抛光的应力损伤，去除速率不能过高，所以中抛光和精抛光的去除速率无太大提升空间。综上所述，提高粗抛抛光速率是提高抛光产能的最主要因素之一。
发明内容
硅片的化学机械抛光是一个复杂的多项反应过程，存在两个动力学过程抛光首先进行的是，使吸附在抛光布上的抛光液中的氧化剂、催化剂等与单晶片(硅片)表面的硅原子在硅片表面进行氧化还原的动力学过程。其次，抛光表面反应物脱离硅单晶表面的解吸过程，即使未反应的硅单晶重新裸露出来的动力学过程。它是控制抛光速率的另一个重要过程。抛光液中二氧化硅胶体与快速转动的软性抛光布间的机械摩擦作用，将硅片表面已形成的可溶性硅酸盐层擦去，进入流动的抛光液而被排走，从而硅片露出新的表面层，继续与NaOH反应生成硅酸盐。在抛光过程中，化学腐蚀与机械摩擦两种作用就这样交替、循环地进行，当化学腐蚀和机械摩擦两种作用趋于动态平衡时、达到去除硅片表面因前工序残余的应力损伤，从而获得一个平整、光亮、无损伤，几何尺寸精度高的镜面。影响抛光速率及抛光片表面质量的因素众多，如抛光液的氧化剂、PH调节剂、催化剂、抛动垫的磨料浓度与粒度、抛光机台时的流量、压力以及抛光温度等。因此获得高抛光速率的关键是优化抛光工艺以获得化学平衡。本发明就是针对影响抛光的各个因素进行试验分析，使抛光第二步在最短时间去除最大量，找出最佳的抛光效果。因此，特别提供一种可获得高抛光速率的单晶硅晶圆片抛光工艺。本发明采取的技术方案是一种可获得高抛光速率的单晶硅晶圆片抛光工艺，其特征在于，在粗抛光工艺中采用美国杜邦SR330粗抛光液，将该粗抛光液与纯水稀释比例为1:20 1:40，稀释后的粗抛光液流量为24. 0±0. 5L/min,并采用罗门哈斯SUBA600抛光垫，所述粗抛光工艺分成三个步骤进行抛光，其各个步骤设定的工艺参数如下
步骤一使用粗抛光液进行抛光，抛光时间IOs ;大盘转速25±2rpm;中心导轮转速50±2rpm ;压力 50±3kPa ；
步骤二 使用粗抛光液进行抛光，抛光时间10±3 min ;大盘转速40±2rpm ;中心导轮转速80±2rpm ;压力150±50kPa ;步骤三使用纯水进行抛光，抛光时间40s ;大盘转速25±2rpm ;中心导轮转速50±2rpm ;压力50±3kPa。在抛光过程中，通过采用在本工艺中与单晶硅晶圆片起相互配合作用的粗抛光液、抛光垫，其抛光温度可以达到52至57°C，远高于同行业间30 35°C的抛光温度。在这种条件下，分子热运动加快，化学腐蚀与机械摩擦作用都获得加速，因此抛光速率获得提 升。本发明有益效果是采用本工艺加工的抛光片，去除速率能够达到I. 83
2.09 μ m/min,远高于同行业I μ m/min的平均水平，同时合格率可以稳定达到90%以上；抛光片产能的提升降低了固定成本，从而满足国内外市场的需求。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步说明
实施例6英寸(直径150mm)直拉硅化腐片，电阻率15-25 Ω . cm,厚度625 μ m,数量1024 片。加工设备有蜡贴片机，单面抛光机。辅助材料抛光蜡、陶瓷盘、粗抛光液、粗抛光布。加工过程如下
①将单晶硅晶圆片送入贴片机上料台，贴片机自动对单晶硅晶圆片进行喷蜡，并将其贴附在陶瓷盘上，贴片结束后自动传送到抛光机上准备抛光。②抛光机进行抛光，依次进行粗抛光，中抛光，精抛光三个阶段。在进行粗抛光阶段中，采用美国杜邦SR330粗抛光液，将该粗抛光液与纯水稀释比例为1:30，稀释后的粗抛光液流量为24L/min，并采用罗门哈斯SUBA600抛光垫，粗抛光工艺分成三个步骤进行抛光，其各个步骤设定的工艺参数如下
步骤一使用粗抛光液进行抛光，抛光时间IOs ;大盘转速25rpm;中心导轮转速50rpm ;压力 50kPa。步骤二 使用粗抛光液进行抛光，抛光时间IOmin ;大盘转速40rpm ;中心导轮转速80rpm ;压力 ISOkPa。步骤三使用纯水进行抛光，抛光时间40s ;大盘转速25rpm;中心导轮转速50rpm ;压力 50kPa。采取以上工艺，在抛光过程中的抛光温度可以达到55°C。③抛光后，在卸片台上对硅抛光片进行铲片，将硅抛光片从陶瓷 板上剥离下来。④硅双面抛光片从陶瓷盘铲下后进行去蜡清洗。
⑤清洗后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。技术检测 该实施例中平均去除量为16. 4 μ m/min，因此，抛光速率为1.93μπι/min (同行业平均水平为I μ m/min)。1024片中合格988片，合格率为96. 48%，大于90%的合格率标准。根据上述说明，结合本领域公知技术即可再现本发明的方案。
权利要求
1. 一种可获得高抛光速率的单晶硅晶圆片抛光工艺，其特征在于，在粗抛光工艺中采用美国杜邦SR330粗抛光液，将该粗抛光液与纯水稀释比例为1:20 1:40，稀释后的粗抛光液流量为24. 0±0. 5L/min,并采用罗门哈斯SUBA600抛光垫，所述粗抛光工艺分成三个步骤进行抛光，其各个步骤设定的工艺参数如下 步骤一使用粗抛光液进行抛光，抛光时间IOs ;大盘转速25±2rpm;中心导轮转速50±2rpm ;压力 50±3kPa ； 步骤二 使用粗抛光液进行抛光，抛光时间10 ±3 min ;大盘转速40±2rpm ;中心导轮转速 80±2rpm ;压力 150±50kPa ； 步骤三使用纯水进行抛光，抛光时间40s ;大盘转速25±2rpm;中心导轮转速50±2rpm ;压力 50±3kPa。
全文摘要
本发明涉及一种可获得高抛光速率的单晶硅晶圆片抛光工艺。在粗抛光工艺中采用美国杜邦SR330粗抛光液，与纯水稀释比例为1:20～1:40，流量为24.0±0.5L/min，采用罗门哈斯SUBA600抛光垫，粗抛光工艺分成三个步骤1.使用粗抛光液进行抛光，抛光时间10s；大盘转速25±2rpm；中心导轮转速50±2rpm；压力50±3kPa；2.使用粗抛光液进行抛光，抛光时间10±3min；大盘转速40±2rpm；中心导轮转速80±2rpm；压力150±50kPa；3.使用纯水进行抛光，抛光时间40s；大盘转速25±2rpm；中心导轮转速50±2rpm；压力50±3kPa。采用本工艺加工的抛光片，去除速率达到1.83～2.09μm/min，远高于同行业1μm/min的平均水平，同时合格率可以稳定达到90％以上；抛光片产能的提升降低了固定成本，从而满足国内外市场的需求。
文档编号B24B29/02GK102962756SQ20121053457
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者王丹, 垢建秋, 刘建伟, 孙晨光, 武卫 申请人:天津中环领先材料技术有限公司