CN106373878A - 控片回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控片回收方法，包括以下步骤：对待回收控片进行酸液清洗；对待回收控片进行第一次化学机械抛光；对待回收控片进行第二次化学机械抛光。根据本发明的控片回收方法可以大大改善待回收控片的表面质量，提高了回收成功率，简化工艺步骤，降低生产制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种控片回收方法。
背景技术
现有的技术方案在对待回收晶圆进行加工时，通常采用湿法腐蚀或者清洗的方法来直接去除掉控片表面的镀膜层，但是湿法清洗或者酸液浸泡只能去掉表面薄膜，如果缺陷伤害到下面的硅片，那么这种方式就具有局限性，不能提高控片回收的成功率。
另外还有其它技术方案是在晶圆湿法清洗后表面淀积二氧化硅或者氮化硅薄膜，然后再对薄膜进行化学机械抛光。此方式，第一：淀积结果不可控，晶圆在淀积二氧化硅膜之前只经过了两次湿法清洗，如果清洗不够彻底，晶圆表面仍粘有残余的薄膜，或者晶圆表面高低不平粗糙度较大，那么就会影响淀积的结果，导致回收后的晶圆表面颗粒缺陷不达标而无法使用；第二：有的工艺制程并不需要用二氧化硅或者氮化硅控片验机，所以这种回收方法也具有局限性。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种控片回收方法，该控片回收方法可以大大改善待回收控片的表面质量，提高了回收成功率，简化工艺步骤，降低生产制造成本。
根据本发明的控片回收方法，包括以下步骤：
对待回收控片进行酸液清洗；
对待回收控片进行第一次化学机械抛光；
对待回收控片进行第二次化学机械抛光。
根据本发明的控片回收方法，通过设置第一次化学机械抛光和第二次化学机械抛光，可以大大改善待回收控片的表面质量，提高了回收成功率，简化工艺步骤，降低生产制造成本。
另外，根据本发明的控片回收方法还可以包括如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述第一次化学机械抛光为粗抛。
根据本发明的一个实施例，所述第二次化学机械抛光包括：中抛和精抛。
根据本发明的一个实施例，对待回收控片进行粗抛在一个机台上进行，对待回收控片进行中抛和精抛在另外一个机台上进行。
根据本发明的一个实施例，所述控片回收方法还包括：对待回收控片进行精抛后的清洗步骤。
根据本发明的一个实施例，所述清洗步骤包括：兆声清洗和刷洗。
根据本发明的一个实施例，对所述待回收控片进行兆声清洗和刷洗与对所述待回收控片进行中抛和精抛在同一机台上进行。
根据本发明的一个实施例，所述粗抛去除待回收控片的表层厚度为15-18微米。
根据本发明的一个实施例，所述中抛去除待回收控片的表层厚度为3-5微米。
根据本发明的一个实施例，第一次化学机械抛光对所述控片的正面和背面均进行抛光处理，所述第二次化学机械抛光仅对所述控片的正面进行抛光处理。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的控片回收方法的流程图；
图2是未使用本发明实施例的控片回收方法，晶圆表面带有损伤的图片，损伤类型为为孔洞；
图3是未使用本发明实施例的控片回收方法，晶圆表面带有损伤的图片，损伤类型为颗粒；
图4是未使用本发明实施例的控片回收方法，晶圆表面带有损伤的图片，损伤类型为划伤；
图5是使用本发明实施例的控片回收方法，晶圆particle的扫描结果；
图6是使用本发明实施例的控片回收方法，晶圆particle的扫描结果。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
目前，在集成电路制造过程中，各种制程进行前，需要使用一些控片对所用机台的当前稳定性以及洁净度进行检测，各参数符合标准后，才使用真正的晶圆进行制造加工，以确保各工序正常进行，通常这些控片为镀完膜的硅光片。
在测机过程中，这些控片会受到一定程度的损伤，晶圆表面产生大量缺陷或者污染物等，为了降低生产成本，控片可以回收加工重复使用。然而，控片的回收成功率并不能达到百分之百，有些晶圆由于在回收过程中使用的回收工艺不当，没有成功的将损伤层去除或者带来新的颗粒污染等，造成回收加工后依然不能正常使用，需要再次回收加工或者报废，这样也浪费了生产成本，影响产能。
现有的技术方案在对待回收晶圆进行加工时，通常采用湿法腐蚀或者清洗的方法来直接去除掉控片表面的镀膜层，但是湿法清洗或者酸液浸泡只能去掉表面薄膜，如果缺陷伤害到下面的硅片，例如如图2-4所示，那么这种方式就具有局限性，不能提高回收的成功率。
另外，其它的方案还有在晶圆湿法清洗后表面淀积二氧化硅或者氮化硅薄膜，然后再对薄膜进行化学机械抛光。此方式具有如下缺陷，第一：淀积结果不可控，晶圆在淀积二氧化硅膜之前只经过了两次湿法清洗，如果清洗不够彻底，晶圆表面仍粘有残余的薄膜，或者晶圆表面高低不平粗糙度较大，那么就会影响淀积的结果，导致回收后的晶圆表面颗粒缺陷不达标而无法使用；第二：有的工艺制程并不需要用二氧化硅或者氮化硅晶圆验机，所以这种回收方法也具有局限性。为此，本发明提出了一种控片回收方法，该控片回收方法可以很好地清楚控片上的伤痕的污染物，有效提高了控片的回收成功率。
下面结合图1-6对本发明实施例的控片回收方法进行详细描述。
待回收控片晶圆为使用后的控片晶圆，表面无其它镀膜，只有硅衬底，并且具有大量缺陷，孔洞、颗粒污染或者划伤等，如图2-4所示，这些缺陷是控片在对其它机台进行稳定性测试或者环境监测时所产生，缺陷的数量大多在10000颗以上，缺陷深度一般在20微米以下，缺陷直径在1微米以上。
根据本发明实施例的控片回收方法可以包括以下步骤：
首先对待回收的控片进行酸槽清洗，酸槽中的酸液可以为氢氟酸、硝酸和去离子水的混合溶液，该步骤可以将控片表面的残余薄膜以及金属离子去除掉，方便后续的加工工艺。
然后对待回收的控片进行第一次化学机械抛光，第一次化学机械抛光可以为粗抛。在该步骤中，可以使用单独的粗抛机台，对控片的正背双面进行化学机械抛光。粗抛时，抛光台上可以容纳4片控片同时进行抛光工艺，抛光液可以循环使用，这样既能节省制程时间，又降低了生产成本。
待回收的控片在抛光液、抛光垫以及压力转速的同时作用下，大量带有缺陷的控片表层被去除掉，裸露出新鲜的硅，去除厚度约15到18微米，这样待回收的控片晶圆完成了初步的缺陷修复过程，但是由于粗抛方式较为简单粗暴，所以抛光后晶圆表面形貌较粗糙，微损伤较多，例如划痕以及颗粒污染等。
然后，对待回收的控片进行第二次化学机械抛光。该抛光步骤最为关键，包括中抛和精抛，用以修复粗抛给晶圆表面带来的微损伤，它直接影响回收控片表面最终的缺陷数量。
经过粗抛后的晶圆可以在另外一个机台同时完成后续的第二次抛光及清洗步骤。该机台由两个抛光单元(可分别用作中抛和精抛)、一个兆声清洗单元、两个刷洗单元和一个干燥单元组成。该待回收控片按照顺序首先经过中抛单元，中抛可以采用SUBA400型号抛光垫，NP1550型号抛光液，抛光头压力为3.8psi，抛光盘转速59rpm，抛光头转速57rpm，抛光液流量200ml/min，在这种优化后的工艺条件下，硅片厚度被移除掉3到5微米，粗抛带来的大部分微损伤被消除掉。
然后在第二个抛光单元进行精抛，抛光垫采用Politex型号软垫，抛光液为ANJI8040型号，抛光头压力为1.5psi，抛光盘转速59rpm，抛光头转速57rpm，抛光液流量300ml/min，抛光时间与粗抛相同，硅片去除量约为零点几微米，对中抛后的硅片表面进行了最后一步修复，此时晶圆表面缺陷已基本修复完全。
精抛后的硅片随后顺序进入机台中的兆声清洗单元以及两个刷洗单元，清洗液使用去离子水，将硅片表面上附着的抛光液或抛光产物清洗干净，以达到最洁净的表面，最后经过干燥单元将硅片吹干，等待后续的加工处理(例如，在控片表面镀二氧化硅膜等)。
粗抛可以在一个机台上进行，中抛和精抛可以在另外一个机台上进行，兆声清洗和两次刷洗所在的机台与中抛和精抛所在的机台可以为同一台。也就是说，本发明实施例的控片回收方法可以在两个机台上完成，一个机台可以对待回收控片进行粗抛，另外一个机台可以对待回收控片进行中抛、精抛、兆声清洗和两次刷洗。
综上所述，本发明的控片回收方法包括：酸洗，用于清除待回收控片表面上残留的薄膜和金属离子；粗抛，初步去除待回收控片表面的较大缺陷；精抛，去除粗抛给待回收控片带来的微损伤以及粗抛未去除的缺陷；清洗，清除待回收控片表面附着的抛光液和抛光产物。
使用本发明实施例的控片回收方法对一批控片(25片)晶圆进行回收，使用SP1particle扫描机台对此晶圆进行particle测试，如图5所示，25片控片中，所有晶圆表面上直径大于0.16微米的particle数量小于80颗，单位测量面积内直径大于1微米的particle数量小于10颗；并且，如图6所示，此25片控片中所有晶圆表面上直径大于0.12微米的particle数量小于80颗，，单位测量面积内直径大于1微米的particle数量小于10颗，具体测试结果如图3所示。单批(25片)回收成功率达到96％，完全满足工业需求标准。
此批待回收的控片晶圆经过两步化学机械抛光后，晶圆表面缺陷数量已满足成功回收的标准，并且成功率非常高，后续经过相应清洗步骤后即可镀各种膜层继续作为控片使用，对各种制程机台进行环境监测以及稳定性测试。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种控片回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
对待回收控片进行酸液清洗；
对待回收控片进行第一次化学机械抛光；
对待回收控片进行第二次化学机械抛光。
2.根据权利要求1所述的控片回收方法，其特征在于，所述第一次化学机械抛光为粗抛。
3.根据权利要求1所述的控片回收方法，其特征在于，所述第二次化学机械抛光包括：中抛和精抛。
4.根据权利要求1所述的控片回收方法，其特征在于，对待回收控片进行粗抛在一个机台上进行，对待回收控片进行中抛和精抛在另外一个机台上进行。
5.根据权利要求4所述的控片回收方法，其特征在于，还包括：对待回收控片进行精抛后的清洗步骤。
6.根据权利要求5所述的控片回收方法，其特征在于，所述清洗步骤包括：兆声清洗和刷洗。
7.根据权利要求6所述的控片回收方法，其特征在于，对所述待回收控片进行兆声清洗和刷洗与对所述待回收控片进行中抛和精抛在同一机台上进行。
8.根据权利要求2所述的控片回收方法，其特征在于，所述粗抛去除待回收控片的表层厚度为15-18微米。
9.根据权利要求3所述的控片回收方法，其特征在于，所述中抛去除待回收控片的表层厚度为3-5微米。
10.根据权利要求1所述的控片回收方法，其特征在于，第一次化学机械抛光对所述控片的正面和背面均进行抛光处理，所述第二次化学机械抛光仅对所述控片的正面进行抛光处理。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170201 |