專利名稱：一種高局部平整度重摻硅晶圓拋光片的無蠟拋光工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及硅晶圓片的加工方法，特別涉及一種高局部平整度重摻硅晶圓拋光片的無蠟拋光工藝，該工藝適用于生產大規(guī)模集成電路所需的硅晶圓拋光片中。
背景技術：
在大規(guī)模集成電路制造中，化學機械拋光技術是一種不可缺少的實用技術，不僅在材料制備階段用于超光滑無損傷單晶硅襯底的加工，而且也是多層布線金屬互聯結構工藝中實現局部和全局平坦化的理想方法。硅晶圓片拋光是利用化學和機械作用最后消除硅晶圓片表面的損傷與變形層的操作，化學機械拋光綜合了化學拋光無損傷和機械拋光易獲平整、光亮表面的特點。在拋光過程中，化學腐蝕和機械摩擦兩種作用就這樣交替、循環(huán)地進行，達到去除硅晶圓片表面因 前工序殘余的機械損傷，從而獲得一個平整、光亮、無損傷、幾何精度高的鏡面。隨著芯片特征尺寸的不斷縮小和芯片集成度的不斷提高，對化學機械拋光提出了更高的要求。硅晶圓片、拋光液及拋光墊是組成硅化學機械拋光系統的三個主要組成要素，化學機械拋光時，旋轉的工件以一定的壓力壓在旋轉的拋光墊上，而由亞微米或納米磨粒和化學溶液組成的拋光液在工件與拋光墊之間流動，并與工件表面產生化學反應，在工件表面生成一層容易去除的化學反應膜，工件表面形成的化學反應物由磨粒和拋光墊的機械摩擦作用去除，然后裸露出新的表面材料再參與化學反應。此過程循環(huán)往復，有選擇地去除硅晶圓片表面材料，實現整個表面的平坦化?；瘜W機械拋光技術就是在化學成膜和機械去膜的交替過程中實現超精密表面的加工。局部平整度是硅晶圓拋光片的關鍵參數，隨著器件集成度的提高，要求光刻機線寬越來越細，基底硅晶圓拋光片質量的優(yōu)劣對器件與集成電路的電學性能和成品率有著極其重要的影響，這主要是由于光刻機的焦深變得越來越短，硅基底或薄膜層上極其微小的高度差異都會使IC的布線圖形發(fā)生變形、扭曲、錯位，結果導致絕緣層的絕緣能力達不到要求，或金屬連線錯亂而出現廢品。而硅晶圓拋光片局部平整度不合格是導致電路失效的重要原因之一。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是在現有工藝的基礎上，研發(fā)一種高局部平整度重摻硅晶圓拋光片的無蠟拋光工藝，即采用直拉硅晶圓片拋光技術對直拉重摻硅晶圓片進行無蠟拋光，進而獲得高局部平整度硅晶圓拋光片，使硅晶圓拋光片的局部平整度達到更高的水平。本發(fā)明采取的技術方案是一種高局部平整度重摻硅晶圓拋光片的無蠟拋光工藝，其特征在于，包括以下次序的工藝步驟
(一).清潔陶瓷盤，將陶瓷盤浸泡在濃度為10%的KOH溶液中，4小時后，用純水沖洗其表面，收集沖洗純水進行液體顆粒度測試，滿足顆粒度要求即可使用；
(二) 將用于裝載重摻硅晶圓片的吸附墊粘貼在清潔干燥的陶瓷盤表面，以便在拋光過程中固定重摻娃晶圓片；
(三).刷洗吸附墊表面，去除其污染物，用純水浸濕吸附墊，使其能夠將重摻硅晶圓片牢牢吸附在內；
(四).手動將重摻硅晶圓片放入吸附墊的槽中，并旋轉擠壓重摻硅晶圓片與槽中的水分，根據擠壓出的水分量確認重摻硅晶圓片被吸附墊是否有效吸附固定在槽中；
(五).進行粗拋光，首先采用無蠟拋光粗拋系統連續(xù)進行兩次粗拋光，粗拋光壓力控制在2. 0-2. 2bar，每次拋光時間控制在14_16min，中心盤轉數22_27rpm，控制拋光溫度在33-36°C，粗拋光液流量為58-62L/h，重摻硅晶圓片的去除速率在0. 5-0. 6 u m/min ；
(六) 進行精拋光，使用無蠟拋光精拋系統進行精拋光，精拋壓力控制在1.0-1. 5bar,拋光時間控制在10-14min，控制拋光溫度在28-32°C，中心盤轉數29_32rpm，精拋光液流量為57-64L/h，重摻硅晶圓片的去除速率在0. 2-0. 4 u m/min ； (七).采用兆聲清洗機用去離子水清洗重摻硅晶圓片，使重摻硅晶圓片的清潔度達到
>0. 2iim，顆粒數彡20個。本發(fā)明的有益效果是，采用本工藝，使6英寸直拉重摻硅晶圓片達到表面局部平整度值小于1. 5 的水平，完全能夠滿足國內多數集成電路廠家的要求，由于使用的是無蠟拋光工藝，重摻硅晶圓拋光片背面也得到了較好的潔凈度，對清洗設備的沾污也得到了有效控制，降低了清洗難度和成本，其技術對滿足大規(guī)模集成電路的要求具有重大意義和實用價值。
具體實施例方式以下結合實施例對本發(fā)明作進一步說明一種高局部平整度重摻硅晶圓拋光片的無蠟拋光工藝包括以下次序的工藝步驟
(一).清潔陶瓷盤，將陶瓷盤浸泡在濃度為10%的KOH溶液中，4小時后，用純水沖洗其表面5分鐘，收集沖洗純水進行液體顆粒度測試，滿足顆粒度要求> 0. 2 y m的顆粒數彡500個；> 0. 3iim的顆粒數彡200個；> 0. 5 y m的顆粒數彡50個，即可使用。陶瓷盤表面潔凈度直接影響吸附墊的粘貼效果，如果吸附墊粘貼時陶瓷盤表面帶有顆粒沾污，會導致吸附墊表面平整度不佳，拋光過程中受力不均，局部平整度失控。(二).將用于裝載重摻硅晶圓片的吸附墊粘貼在清潔干燥的陶瓷盤表面，以便在拋光過程中固定重摻硅晶圓片。(三).使用尼龍刷刷洗吸附墊表面，去除其污染物，用純水浸濕吸附墊，使其能夠將重摻硅晶圓片牢牢吸附在內。(四).手動將重摻硅晶圓片放入吸附墊的槽中，并用力旋轉按壓，擠壓出的水分大于1ml，根據擠壓出的水分量判斷重摻硅晶圓片被吸附墊是否有效吸附固定在槽中；若吸附不牢會導致重摻硅晶圓片在槽中晃動，影響局部平整度。(五).進行粗拋光，首先采用無蠟拋光粗拋系統連續(xù)進行兩次粗拋光，粗拋光壓力控制在2. 0-2. 2bar，每次拋光時間控制在14_16min，中心盤轉數22_27rpm，控制拋光溫度在33-36°C，粗拋光液流量為58-62L/h，重摻硅晶圓片的去除速率在0. 5-0. 6 y m/min。(六).進行精拋光，使用無蠟拋光精拋系統進行精拋光，精拋壓力控制在1.0-1. 5bar，拋光時間控制在10-14min，控制拋光溫度在28_32°C，中心盤轉數29_32rpm，精拋光液流量為57-64L/h，重摻硅晶圓片的去除速率在0. 2-0. 4 u m/min。(七).采用具有去除大于0.1ym顆粒去除力的兆聲清洗機用去離子水清洗重摻硅晶圓片，使重摻硅晶圓片的清潔度達到> 0. 2iim，顆粒數< 20個。實施例
(I)實驗材料6英寸重摻硅晶圓片，電阻率0. 2-0. 4Q. cm，厚度640± 10 y m，數量240 片。(2)加工設備無臘單面拋光系統，包括兩臺粗拋機、一臺精拋機。(3)輔助材料陶瓷盤，拋光墊，吸附墊，粗拋液，精拋液，純水，異丙醇，氫氧化鉀，無塵布，PFA片籃。
(4)工藝參數見下表
粗拋工藝參數1. .精拋工藝參數
mm 壓力溫度轉數流量去除速率時間壓力溫度轉數流量去除速率
(min) (bar) OG) (rpm) CL/h) C M- m/min) (jnin) (bar〕 CC) (rpm) OL/h) m/min)
14.5 2.1 34.4 25 60 0.55 12 1.2 29.2 30 59 0.31
(5)加工過程
①陶瓷盤的清潔使用濃度為10%的KOH溶液浸泡陶瓷盤4小時以上,使用純水沖洗陶瓷盤表面5分鐘，使用小燒杯收集沖洗純水500ml，進行液體顆粒度測試，測試結果符合要
求，見下表___
>0. 2 u m > 0. 3 u m > 0. 5 u m 457個丨89個丨41個
②粘貼吸附墊，使用無塵布蘸取異丙醇擦拭陶瓷盤表面，并等待其表面干燥，將吸附墊粘貼在陶瓷盤表面，粘貼過程中要避免產生氣泡。③硅晶圓片上載使用純水將硅晶圓片浸泡5min，然后將硅晶圓片放入吸附墊的槽中，并旋轉擠壓硅晶圓片與槽中的水分，使用滴定管收集擠壓出的水分，測量為1. 1ml，確認娃晶圓片被有效吸附在槽中。④粗拋光加工按照上述設定的粗拋工藝參數連續(xù)兩次進行粗拋光加工，加工過程中注意控制溫度，若溫度過高，要加大冷卻水流量以降低拋光溫度。⑤精拋光加工按照上述設定的精拋工藝參數進行精拋光加工。⑥拋光完成后，手動卸載重摻硅晶圓片，注意佩戴一次性PE手套，并用純水沖洗手套表面后，進行卸載。卸載完成后將重摻硅晶圓片浸泡在純水中，采用具有去除大于
0.1um顆粒去除力的兆聲清洗機用去離子水來清洗重摻硅晶圓片。通過上述無蠟拋光工藝，經檢驗6英寸直拉重摻硅晶圓拋光片達到如下的質量標準
權利要求
1.一種高局部平整度重摻硅晶圓拋光片的無蠟拋光工藝，其特征在于，包括以下次序的工藝步驟 (一).清潔陶瓷盤，將陶瓷盤浸泡在濃度為10%的KOH溶液中，4小時后，用純水沖洗其表面，收集沖洗純水進行液體顆粒度測試，滿足顆粒度要求即可使用； (二)·將用于裝載重摻硅晶圓片的吸附墊粘貼在清潔干燥的陶瓷盤表面，以便在拋光過程中固定重摻娃晶圓片； (三).刷洗吸附墊表面，去除其污染物，用純水浸濕吸附墊，使其能夠將重摻硅晶圓片牢牢吸附在內； (四).手動將重摻硅晶圓片放入吸附墊的槽中，并旋轉擠壓重摻硅晶圓片與槽中的水分，根據擠壓出的水分量確認重摻硅晶圓片被吸附墊是否有效吸附固定在槽中； (五)·進行粗拋光，首先采用無蠟拋光粗拋系統連續(xù)進行兩次粗拋光，粗拋光壓力控制在2. 0-2. 2bar，每次拋光時間控制在14_16min，中心盤轉數22_27rpm，控制拋光溫度在33-36°C，粗拋光液流量為58-62L/h，重摻硅晶圓片去除速率在O. 5-0. 6 μ m/min ； (六)·進行精拋光，使用無蠟拋光精拋系統進行精拋光，精拋壓力控制在1.0-1. 5bar,拋光時間控制在10-14min，控制拋光溫度在28_32°C，中心盤轉數29_32rpm，精拋光液流量為57-64L/h，重摻硅晶圓片去除速率在O. 2-0. 4 μ m/min ； (七).采用兆聲清洗機用去離子水清洗重摻硅晶圓片，使重摻硅晶圓片的清潔度達到> O. 2 μ m，顆粒數彡20個。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高局部平整度重摻硅晶圓拋光片的無蠟拋光工藝，其步驟是1.清潔陶瓷盤，將陶瓷盤浸泡后，用純水沖洗其表面，收集沖洗純水進行液體顆粒度測試，滿足要求即可使用；2.將吸附墊粘貼在陶瓷盤表面；3.刷洗吸附墊表面并用純水浸濕；4.將重摻硅晶圓片放入吸附墊的槽中，旋轉擠壓水分，根據擠壓出的水分量確認重摻硅晶圓片被吸附墊是否有效吸附固定在槽中；5.按照設定參數進行兩次粗拋光，再進行精拋光；6.采用清洗機清洗重摻硅晶圓片。采用本工藝，使重摻硅晶圓片達到表面局部平整度值＜1.5μm的水平，其背面得到較好的潔凈度，對清洗設備的沾污得到有效控制，降低了清洗難度和成本，對滿足大規(guī)模集成電路的要求具有重大意義和實用價值。
文檔編號B24B29/02GK103009222SQ201210508288
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權日2012年12月3日
發(fā)明者劉建偉, 李滿, 垢建秋, 曲濤, 石明 申請人:天津中環(huán)領先材料技術有限公司