CN101733697B - 一种硅片抛光方法 - Google Patents

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Abstract

一种硅片抛光方法，其特征在于：它包括以下步骤：(1)将硅片放入贴在陶瓷板上的夹持垫内；(2)将硅片抛光；(3)在硅片背面和硅片夹持垫之间持续通入压缩空气，气压为：0.1～50kPa，持续吹入气压的抛光时间为0.1～600秒；(4)恢复步骤(2)进行抛光，抛光时间为0.1～600秒。通过该工艺方法制造硅片，可以获得高平整度的硅片。本发明的优点在于提出一种简易提高硅片产品表面几何参数的硅片制造方法。

Description

一种硅片抛光方法
技术领域
本发明利用改进后的硅片单面抛光工艺来加工硅抛光片，降低单面抛光过程中硅片几何参数的变化量的一种工艺方法。具体地说是抛光时在硅片背面持续通入压缩空气。通过该加工工艺后的硅片，能有效地降低硅片特别是大直径的硅片单面抛光的几何参数恶化程度，提高产品的成品率。
背景技术
半导体硅片是现代超大规模集成电路的主要衬底材料，一般通过拉晶、切片、倒角、磨片(包括磨削和研磨)、腐蚀、抛光、清洗等工艺过程制造而成的集成电路级半导体硅片。其中抛光工艺是后道加工工序中非常重要的工序，其加工的精度直接影响到产品的几何参数。
硅片的精抛一般为单面抛光，而单面抛光会破坏几何参数。为了克服这一问题，一般采用减少去除量的办法减小破坏程度，同时，很多设备厂家对固定硅片的压力头进行大量的研究，通过各种办法来降低几何参数恶化的程度，例如分段分区来控制压力头陶瓷板的温度，从而来达到控制陶瓷板的形状，改变硅片受力分布，使硅片表面的几何参数向负的变化趋向于零。但控制压力头陶瓷板的温度来达到阻止硅片几何参数的恶化要求控制精度非常难，受到诸多因素的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种硅片抛光工艺，通过该工艺方法制造硅片，可以获得高平整度的硅片。
为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
这种硅片抛光工艺包括以下的步骤：
(1)、将硅片放入贴在陶瓷板上的夹持垫内；
(2)、将硅片抛光；
(3)、在硅片背面和硅片夹持垫之间持续通入压缩空气，气压为：0.1～50kpa，持续吹入气压的抛光时间为0.1～600秒；
(4)、恢复步骤(2)进行抛光，抛光时间为0.1～600秒。
所述的硅片抛光是：硅片随着贴有抛光垫的旋转大盘旋转、抛光。
所述的压缩空气通过夹持垫中间均匀分布的小孔到达硅片背面。
在本发明的工艺方法步骤(1)中，夹持垫起到夹持硅片的作用。
在本发明的工艺方法步骤(2)中，抛光过程中硅片可以在夹持垫中自由运动。
在本发明的工艺方法步骤(3)中，利用压缩空气对硅片背面形成一定的气压层，使硅片自由悬浮在夹持垫和大盘之间，受力均匀，这样加工后的硅片表面有较高的精度；
在本发明的工艺方法步骤(3)中，使用的夹持垫中间分布有小孔，压缩空气可以通过小孔到达硅片背；
在本发明中，工艺步骤(2)～(4)可以交替重复进行。该发明利用硅片背面的气体，使气体在硅片与抛光头陶瓷盘之间的夹持垫缝隙内，形成一个压力分布均匀的气垫。这样在抛光过程中，当陶瓷板对硅片产生的压强低于气体压强的时候，气体会对硅片产生作用力，使硅片所受的压强达到气体压强。高压气体的存在，会削弱甚至消除硅片的环形压力分布状态，使之背面受力均匀，从而有力的保证了产品的加工精度。
气体的开、关可用气动阀控制。
测量表面几何参数使用ADE公司生产的ADE AFS6330。
本发明的优点是：通过改进后的制造方法，可以降低单面抛光过程中硅片表面几何参数变差的程度，提高最终产品的成品率，从而可以制造出高平整度的大直径硅片。通过该加工工艺后的硅片，能有效地降低硅片特别是大直径的硅片单面抛光的几何参数恶化程度，提高产品的成品率。
本发明在硅片加工，特别是大直径的硅片的加工非常实用。本发明可以使用于商业上的任何大直径硅片加工工艺。
附图说明
图1抛光过程中硅片背面加入压缩空气示意图。
图1中，1为压缩空气进口，2为压力头，3为中间有小孔的陶瓷板，4为夹持垫，5为硅片。
具体实施方式
实施例1
使用直拉法生产的P(100)，电阻率为1-3Ωcm的12英寸硅抛光片15片，在常规双面抛光机上进双面抛光后，使用单面抛光机进行抛光，抛光时首先使硅片处于自由状态抛90秒，去除量大约0.9微米，抛光后用清洗机进行清洗，取一片用ADE6330测出硅片中心和边缘上四点的厚度前后变化，厚度变化分别为1.1um，0.91um，0.78um，0.85um，0.96um，五点之间的去除量变化差为0.32um。再用本发明的抛光工艺进行抛光，抛光时先使硅片处于自由状态抛30秒，再通过压力头持续通入5kpa的压缩空气，抛光时间为30秒，再在自由状态抛光30秒，去除量大约为0.9微米。抛光后用清洗机进行清洗，取一片用ADE6330测出硅片中心和边缘上四点的厚度前后变化，厚度变化分别为0.75um、0.9um、89um、0.9um、0.87um，硅片表面的各点在单面抛光过程中去除量变化较小(在0.15um以内)，因此对前道工序加工完的表面破坏较小。这表明了用加背面气压的抛光方法可以满足大直径硅片制造的精度要求。
实施例2
取以上规格的15片硅片，在抛光机上进行双面抛光，然后做用本发明的方法进行单面抛光，为了放大表面几何参数的恶化程度，两步自由抛光时间为180秒，然后通入压缩空气，中心及边缘五个点的厚度变化分别为3.24um、3.5um、3.46um、3.5um、3.5um，单面抛光的时间加长去除量加大，几何参数的变坏程度会加大但不是非常明显，几点去除量变化为0.26um，加工精度较高。

Claims (3)

1.一种硅片抛光方法，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)、将硅片放入贴在陶瓷板上的夹持垫内；
(2)、将硅片抛光；
(3)、在硅片背面和硅片夹持垫之间持续通入压缩空气，气压为：0.1～50kpa，持续吹入气压的抛光时间为0.1～600秒；
(4)、恢复步骤(2)进行抛光，抛光时间为0.1～600秒。
2.根据权利要求1所述的一种硅片抛光方法，其特征在于：
所述的硅片抛光是：硅片随着贴有抛光垫的旋转大盘旋转、抛光。
3.根据权利要求1或2所述的一种硅片抛光方法，其特征在于：压缩空气通过夹持垫中间均匀分布的小孔到达硅片背面。 
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