用于化學(xué)機(jī)械拋光硅晶片的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及硅晶片的拋光。更具體來說，本發(fā)明涉及一種使用化學(xué)機(jī)械拋光墊對 硅晶片進(jìn)行拋光的方法，所述化學(xué)機(jī)械拋光墊包括拋光層，所述拋光層具有以下性質(zhì)：其 密度大于0. 4克/立方厘米；肖氏D硬度為5-40 ;斷裂伸長率為100-450% ;切割速率為 25-150微米/小時(shí)；所述拋光層具有適合用來拋光硅晶片的拋光表面。
【背景技術(shù)】
[0002] 用于半導(dǎo)體工業(yè)的娃晶片，通常需要非常高的表面光潔度（surface perfection)，才可被用于器件制造。人們通過使用化學(xué)機(jī)械拋光墊結(jié)合拋光漿液對硅晶片 的表面進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，從而制造硅晶片表面。通常將正在被拋光的硅晶片表面浸泡在 拋光漿液中，或者用拋光漿液沖淋該表面，與此同時(shí)將拋光墊的拋光表面壓在硅晶片表面 上并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由此通過拋光表面和拋光漿液的綜合作用對硅晶片的表面進(jìn)行拋光。理想 情況下，這樣的工藝選擇性去除凸出的表面形態(tài)特征，從而當(dāng)該工藝完成后，得到直至最細(xì) 小的細(xì)節(jié)都完美的平坦表面。
[0003]硅晶片通常通過包括三個拋光步驟的方法制備。首先在對圓柱形單晶硅錠鋸切、 研磨和蝕刻從而形成粗糙硅晶片之后，進(jìn)行雙面"物料去除"拋光步驟；在該步驟中，除去了 單晶中的研磨破壞，形成了兩個平坦而相互平行的表面。通常，在該物料去除拋光步驟中， 從硅晶片的每側(cè)除去大約10-20微米的材料。接下來，進(jìn)行被稱為"完成拋光"的拋光步 驟，在該步驟中，對硅晶片的前側(cè)進(jìn)行拋光，除去在物料去除拋光步驟中產(chǎn)生的劃痕和加工 痕跡。通常，在該完成拋光步驟中，從硅晶片的前側(cè)除去大約100納米至5微米的材料。第 三，進(jìn)行"無霧度"拋光步驟，在該步驟中，根據(jù)微電子芯片生產(chǎn)的要求，將硅晶片的前側(cè)拋 光至埃級的平滑度。通常，在該無霧度拋光步驟中，僅從硅晶片的前側(cè)除去10-100納米的 材料。
[0004]拋光后硅晶片表面殘留的任何表面缺陷的數(shù)量和允許尺寸在持續(xù)降低。硅晶片的 一些最關(guān)鍵的材料特性是：表面金屬含量、前表面微粗糙度和每單元面積的總顆粒數(shù)。
[0005]用來對硅晶片進(jìn)行拋光的常規(guī)拋光墊通常包含絨氈型的墊，該絨氈型的墊包含聚 氨酯浸漬的聚酯無紡織物或者多孔性的軟質(zhì)聚氨酯泡沫體。
[0006]Iwase等人在美國專利第7, 897, 250號中公開了一類多孔性軟質(zhì)的聚氨酯泡沫體 類拋光墊。Iwase等人公開了一種拋光墊，該拋光墊包括軟質(zhì)的聚氨酯泡沫體片，該泡沫體 片包括泡沫單元，所述泡沫單元在泡沫體片的表面上形成開放的孔，所述開放的孔是通過 利用摩擦或切割的方式打開所述泡沫單元而形成的，開放孔的孔徑在大約30-50微米范圍 內(nèi)的所述開放孔的百分?jǐn)?shù)至少為50 %，在所述表面上，每1平方毫米面積中此范圍內(nèi)的開 放的孔的數(shù)量約為50-100,至少一部分的所述泡沫單元的長度至少約為所述軟質(zhì)聚氨酯 片厚度方向上長度的大約70%，形成所述開放的孔的表面上泡沫單元的開放孔的直徑與 距離形成開放孔的表面至少約200微米深度處開放孔的直徑之比約為0. 65至0. 95。
[0007]用于拋光的常規(guī)多孔性軟質(zhì)聚氨酯泡沫體拋光墊具有形似淚滴的孔結(jié)構(gòu)，而隨 著拋光過程中拋光層受到磨損，所述孔在平行于拋光層的拋光表面方向上的橫截面積逐漸 增大，這可能會導(dǎo)致在拋光墊使用壽命過程中，拋光穩(wěn)定性方面存在不足。
[0008] 因此，人們一直需要對用于硅晶片拋光的拋光墊進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明提供一種拋光硅晶片的方法，該方法包括：提供硅晶片，該硅晶片具有表 面；提供化學(xué)機(jī)械拋光墊，所述化學(xué)機(jī)械拋光墊包括拋光層，所述拋光層是包含以下物質(zhì) 的原料組分的反應(yīng)產(chǎn)物：多官能異氰酸酯；以及固化劑包裝，所述固化劑包裝包括：至少 5重量％的胺引發(fā)的多元醇固化劑，所述胺引發(fā)的多元醇固化劑每分子包含至少一個氮原 子；所述胺引發(fā)的多元醇固化劑平均每分子包含至少三個羥基；25-95重量％的高分子量 多元醇固化劑，所述高分子量多元醇固化劑的數(shù)均分子量化為2, 500至100, 000 ;所述高 分子量多元醇固化劑平均每分子包含3-10個羥基；以及0-70重量％的二官能固化劑；所 述拋光層的密度大于〇. 4克/立方厘米；肖氏D硬度為5-40 ;斷裂伸長率為100-450% ;切 割速率為25-150微米/小時(shí)；所述拋光層具有合適用來拋光硅晶片的拋光表面；在所述拋 光層的拋光表面和硅晶片的表面之間建立動態(tài)接觸，對硅晶片的表面進(jìn)行拋光。
[0010] 本發(fā)明提供一種對硅晶片進(jìn)行無霧度拋光的方法，該方法包括：提供硅晶片，該硅 晶片具有前表面；提供化學(xué)機(jī)械拋光墊，所述化學(xué)機(jī)械拋光墊包括拋光層，所述拋光層是 包含以下物質(zhì)的原料組分的反應(yīng)產(chǎn)物：多官能異氰酸酯；以及固化劑包裝，所述固化劑包 裝包括：至少5重量％的胺引發(fā)的多元醇固化劑，所述胺引發(fā)的多元醇固化劑每分子包 含至少一個氮原子；所述胺引發(fā)的多元醇固化劑平均每分子包含至少三個羥基；25-95重 量％的高分子量多元醇固化劑，所述高分子量多元醇固化劑的數(shù)均分子量仏為2, 500至 100, 000 ;所述高分子量多元醇固化劑平均每分子包含3-10個羥基；以及0-70重量％的二 官能固化劑；所述拋光層的密度大于〇. 4克/立方厘米；肖氏D硬度為5-40 ;斷裂伸長率為 100-450%;切割速率為25-150微米/小時(shí)；所述拋光層具有合適用來拋光硅晶片的拋光表 面；在所述拋光層的拋光表面和硅晶片的前表面之間建立動態(tài)接觸，對硅晶片的前表面進(jìn) 行無霧度拋光，將所述硅晶片的前表面無霧度拋光至霧度〈〇. 〇75ppm。
[0011] 本發(fā)明提供一種對硅晶片進(jìn)行無霧度拋光的方法，該方法包括：提供硅晶片，該硅 晶片具有前表面；提供化學(xué)機(jī)械拋光墊，所述化學(xué)機(jī)械拋光墊包括拋光層，所述拋光層是 包含以下物質(zhì)的原料組分的反應(yīng)產(chǎn)物：多官能異氰酸酯；以及固化劑包裝，所述固化劑包 裝包括：至少5重量％的胺引發(fā)的多元醇固化劑，所述胺引發(fā)的多元醇固化劑每分子包 含至少一個氮原子；所述胺引發(fā)的多元醇固化劑平均每分子包含至少三個羥基；25-95重 量％的高分子量多元醇固化劑，所述高分子量多元醇固化劑的數(shù)均分子量仏為2, 500至 100, 000 ;所述高分子量多元醇固化劑平均每分子包含3-10個羥基；以及0-70重量％的二 官能固化劑；所述固化劑包裝中活性氫基團(tuán)與多官能異氰酸酯中未反應(yīng)的異氰酸酯基團(tuán)的 化學(xué)計(jì)量比為0. 85-1. 15 ;所述拋光層的密度大于0. 4克/立方厘米；肖氏D硬度為5-40 ; 斷裂伸長率為100-450% ;切割速率為25-150微米/小時(shí)；所述拋光層具有合適用來拋光 硅晶片的拋光表面；在所述拋光層的拋光表面和硅晶片的前表面之間建立動態(tài)接觸，對硅 晶片的前表面進(jìn)行無霧度拋光，將所述硅晶片的前表面無霧度拋光至霧度〈〇. 〇75ppm。
[0012] 本發(fā)明提供一種對硅晶片進(jìn)行無霧度拋光的方法，該方法包括：提供硅晶片，該 硅晶片具有前表面；提供化學(xué)機(jī)械拋光墊，所述化學(xué)機(jī)械拋光墊包括拋光層，所述拋光層 是包含以下物質(zhì)的原料組分的反應(yīng)產(chǎn)物：多官能異氰酸酯和固化劑包裝，所述多官能異氰 酸酯選自脂族多官能異氰酸酯、芳族多官能異氰酸酯、以及它們的混合物；所述固化劑包 裝包括：至少5重量％的胺引發(fā)的多元醇固化劑，所述胺引發(fā)的多元醇固化劑每分子包 含至少一個氮原子；所述胺引發(fā)的多元醇固化劑每分子平均包含至少三個羥基；25-95重 量％的高分子量多元醇固化劑，所述高分子量多元醇固化劑的數(shù)均分子量仏為2, 500至 100, 000 ;所述高分子量多元