一種單晶硅晶圓片邊緣拋光工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明創(chuàng)造涉及半導(dǎo)體單晶硅晶圓拋光片的邊緣拋光工藝技術(shù)，尤其是一種單晶 硅晶圓片邊緣拋光工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 化學(xué)機(jī)械拋光（CMP)是目前最普遍的獲得半導(dǎo)體材料表面平整技術(shù)。它是機(jī)械摩 擦和化學(xué)腐蝕相結(jié)合的工藝，兼顧了兩者的優(yōu)點(diǎn)，可以獲得比較完美的晶體拋光表面。近年 來，半導(dǎo)體技術(shù)向著大尺寸硅拋光片的方向發(fā)展，同時(shí)也對表面顆粒度、幾何參數(shù)、邊緣及 表面的粗糙度提出了更加嚴(yán)格的要求。邊緣拋光也是化學(xué)機(jī)械拋光，經(jīng)過邊緣拋光后硅片 邊緣的損傷層可以像表面拋光一樣被去除，得到光滑的硅片邊緣，可以使硅片的以下幾個(gè) 方面得到明顯的改善：（1)防止邊緣破裂（2)防止熱應(yīng)力造成的缺陷（3)增加外延層和光 刻膠在硅片邊緣的平坦度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明創(chuàng)造要解決的是傳統(tǒng)化學(xué)機(jī)械拋光后樣品邊緣粗糙度高，對樣品本身損傷 嚴(yán)重的問題。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明創(chuàng)造采用的技術(shù)方案是：一種單晶硅晶圓片邊緣拋 光工藝，其工藝步驟為：
[0005] (1)選擇經(jīng)過倒角后角度為1Γ?22°的硅晶圓片，將選取的硅晶圓片通過機(jī) 械手上載至邊緣拋光設(shè)備上的定心臺，所述定心臺利用光信號掃描進(jìn)行參考面的確定及定 心；
[0006] (2)根據(jù)步驟（1)中確定了參考面位置的硅晶圓片進(jìn)行參考面拋光，拋光過程中 硅晶圓片與拋光布之間進(jìn)行摩擦并施以15-50N的壓力，拋光時(shí)間為tl(0〈tl彡8s);
[0007] (3)將步驟（2)中完成參考面拋光的硅晶圓片進(jìn)行端面拋光，過程中硅晶圓片固 定在吸盤上，并隨吸盤在500-2500r/min的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)與吸盤對應(yīng)的進(jìn)行拋光 的工裝上下移動，加工過程中硅晶圓片與拋光布之間進(jìn)行摩擦并施以5-30N的壓力，拋光 時(shí)間為t2 (0〈t2 < 25s)，倒角角度為1Γ的硅晶圓片比倒角角度22 °的硅晶圓片的加工時(shí) 間長3-8s、加工壓力小5-10N ;
[0008] (4)對步驟（3)中完成端面拋光的硅晶圓片使用流動純水進(jìn)行初步清洗，清洗時(shí) 間為15-25S，清洗完畢后機(jī)械手自動收取硅晶圓片放入下載籃中；
[0009] (5)下載步驟（4)中完成初步清洗的硅晶圓片，使用傳遞水車將其及時(shí)傳遞至清 洗機(jī)，使用堿性清洗液進(jìn)行清洗。
[0010] 所述參考面位置根據(jù)形狀分為OF (平邊參考面）、NOTCH(V型槽參考面）和邊緣無 參考面。
[0011] 優(yōu)選地，在對步驟（2)的參考面拋光過程進(jìn)行設(shè)置時(shí)，令硅晶圓片的旋轉(zhuǎn)角度隨 著硅晶圓片自身倒角角度的增加而減小，每減小Γ倒角角度則增加2-3°的旋轉(zhuǎn)角度。
[0012] 所述步驟（5)中清洗劑中的清洗方法為使用SC-I清洗液對硅晶圓片進(jìn)行1-3次 清洗，每個(gè)清洗槽清洗時(shí)間為3-10min，清洗溫度為30-70°C，之后將硅晶圓片在純水槽中 進(jìn)行漂洗，最終得到拋光完成的硅晶圓片。
[0013] 所述SC-I清洗液是由氨水、雙氧水和水按照氨水：雙氧水：水= (1-2) : (1-2) : (4-6)的濃度比例混合而成。
[0014] 本發(fā)明創(chuàng)造具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本發(fā)明是結(jié)合化學(xué)機(jī)械拋光的過程和硅片 邊緣的特性得出的硅晶圓片的邊緣拋光工藝，過程需要根據(jù)硅晶圓片的不同倒角角度、不 同參考面等參數(shù)進(jìn)行不同的拋光過程，在拋光過程中機(jī)械作用強(qiáng)度化學(xué)作用強(qiáng)度應(yīng)進(jìn)行良 好匹配，從而得到光滑的邊緣的目的。
【附圖說明】
[0015] 圖1為硅晶圓片的邊緣輪廓示意圖；
[0016] 圖2為硅晶圓片的V型槽部位輪廓示意圖；
[0017] 圖3為硅晶圓片部分拋光后的顯微鏡下的對比照片；
[0018] 圖4為硅晶圓片的邊緣粗糙度的顯微鏡照片；
[0019] 圖5為硅晶圓片的邊緣粗糙度細(xì)節(jié)的顯微鏡照片。
[0020] 圖中：1、端面拋光模塊1，2、端面拋光模塊2,3、端面下表面拋光模塊，4、端面上表 面拋光模塊，5、硅晶圓片。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 實(shí)驗(yàn)材料：8英寸區(qū)熔硅晶圓片，電阻率為320±8% Ω · cm，厚度為740±5um，倒 角角度為22°，參考面類型為OF(平邊參考面）、NOTCH(V型槽參考面）或邊緣無參考面， 數(shù)量為100片。
[0022] 加工設(shè)備：邊緣拋光系統(tǒng)，JAC清洗機(jī)一臺，傳遞水車，基恩士激光顯微鏡，硅晶圓 拋光片邊緣輪廓儀。
[0023] 輔助材料：拋光墊，邊緣拋光液，純水，PFA片籃。
[0024] 具體實(shí)施步驟如下：
[0025] (1)定位：選擇倒角角度為Θ的硅晶圓片，將選取的硅晶圓片通過機(jī)械手上載至 邊緣拋光設(shè)備上的定心臺，所述定心臺利用光信號掃描進(jìn)行參考面的確定及定心；
[0026] (2)參考面拋光：對步驟⑴中確定了參考面位置的硅晶圓片進(jìn)行參考面拋光，拋 光過程中硅晶圓片與拋光布之間進(jìn)行摩擦并施以F 1的壓力，拋光時(shí)間為t i，將硅晶圓片的 旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置為P ;
[0027] (3)端面拋光：將步驟（2)中完成參考面拋光的硅晶圓片進(jìn)行端面拋光，過程中硅 晶圓片固定在吸盤上，并隨吸盤在轉(zhuǎn)速S下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)與吸盤對應(yīng)的進(jìn)行拋光的工裝 上下移動，加工過程中硅晶圓片與拋光布之間進(jìn)行摩擦并施以壓力（其中端面拋光模塊1 施力F 21，端面拋光模塊2施力F22，端面下表面拋光模塊施力F23，端面上表面拋光模塊施力 F24),拋光時(shí)間為t2;
[0028] (4)初步清洗：對步驟（3)中完成端面拋光的硅晶圓片使用流動純水進(jìn)行初步清 洗，清洗時(shí)間為t3，清洗完畢后機(jī)械手自動收取硅晶圓片放入下載籃中；
[0029] (5)回收再清洗：下載步驟（4)中完成初步清洗的硅晶圓片，使用傳遞水車將其及 時(shí)傳遞至清洗機(jī)，放置在清洗槽中，使用溫度為T1，濃度配比為Q的SC-I清洗液對硅晶圓片 進(jìn)行清洗，每個(gè)清洗槽清洗時(shí)間為t4，之后將硅晶圓片在純水槽中進(jìn)行漂洗，最終得到拋光 完成的娃晶圓片。
[0030] 實(shí)施例
[0031] 采用上述實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行實(shí)施例分析，參數(shù)如下表所示：
[0032]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種單晶硅晶圓片邊緣拋光工藝，其特征在于，工藝步驟為： (1) 選擇經(jīng)過倒角后的硅晶圓片，將選取的硅晶圓片通過機(jī)械手上載至邊緣拋光設(shè)備 上的定心臺，所述定心臺利用光信號掃描進(jìn)行參考面的確定及定心； (2) 根據(jù)步驟（1)中確定了參考面位置的硅晶圓片進(jìn)行參考面拋光，拋光過程中硅晶 圓片與拋光布之間進(jìn)行摩擦并施以15-50N的壓力，拋光時(shí)間為&(0〈&< 8s); (3) 將步驟（2)中完成參考面拋光的硅晶圓片進(jìn)行端面拋光，過程中硅晶圓片固定在 吸盤上，并隨吸盤在500-2500r/min的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)與吸盤對應(yīng)的進(jìn)行拋光的工 裝上下移動，加工過程中硅晶圓片與拋光布之間進(jìn)行摩擦并施以5-30N的壓力，拋光時(shí)間 為 t2 (0〈t2< 25s); (4) 對步驟（3)中完成端面拋光的硅晶圓片使用流動純水進(jìn)行初步清洗，清洗時(shí)間為 15-25S，清洗完畢后機(jī)械手自動收取硅晶圓片放入下載籃中； (5) 下載步驟（4)中完成初步清洗的硅晶圓片，使用傳遞水車將其及時(shí)傳遞至清洗機(jī)， 使用堿性清洗液進(jìn)行清洗。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單晶硅晶圓片邊緣拋光工藝，其特征在于：所述參考面 位置根據(jù)形狀分為平邊參考面、V型槽參考面和邊緣無參考面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單晶硅晶圓片邊緣拋光工藝，其特征在于：在對步驟（2) 中的參考面拋光過程中，硅晶圓片的旋轉(zhuǎn)角度隨著硅晶圓片自身倒角角度的增加而減小， 每減小1°倒角角度則增加2-3°的旋轉(zhuǎn)角度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單晶硅晶圓片邊緣拋光工藝，其特征在于：所述步驟（5) 中清洗劑中的清洗方法為使用SC-1清洗液對硅晶圓片進(jìn)行1-3次清洗，每個(gè)清洗槽清洗時(shí) 間為3-10min，清洗溫度為30-70°C，之后將硅晶圓片在純水槽中進(jìn)行漂洗，最終得到拋光 完成的娃晶圓片。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種單晶硅晶圓片邊緣拋光工藝，其特征在于：所述SC-1清 洗液是由氨水、雙氧水和水按照氨水：雙氧水：水=(1-2) : (1-2) : (4-6)的濃度比例混合 而成。
【專利摘要】本發(fā)明創(chuàng)造提供一種單晶硅晶圓片邊緣拋光工藝。本發(fā)明是結(jié)合化學(xué)機(jī)械拋光的過程和硅片邊緣的特性得出的硅晶圓片的邊緣拋光工藝。過程需要根據(jù)硅晶圓片的不同倒角角度、不同參考面等參數(shù)進(jìn)行不同的拋光過程，在拋光過程中機(jī)械作用強(qiáng)度化學(xué)作用強(qiáng)度應(yīng)進(jìn)行良好匹配，從而得到光滑的邊緣的目的。
【IPC分類】B24B37-04, B24B41-06, B24B37-30, B24B9-06, H01L21-304
【公開號】CN104526493
【申請?zhí)枴緾N201410660052
【發(fā)明人】孫晨光, 魏艷軍, 羅翀, 武衛(wèi), 呂瑩
【申請人】天津中環(huán)領(lǐng)先材料技術(shù)有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月18日