CN107433517B - 晶圆抛光方法 - Google Patents

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    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Abstract

本发明揭示了一种晶圆抛光方法，该方法包括：膜厚测量步骤，对晶圆进行膜厚测量；移放晶圆步骤，将晶圆移放至工艺位置；预湿润及电化学抛光步骤，预湿润晶圆后对晶圆进行电化学抛光；后续处理步骤，对晶圆进行后续处理；晶圆根据其膜厚，预湿润及电化学抛光步骤被重复执行多次后才进入后续处理步骤。采用本发明的技术方案，能够大大缩短工艺时间，并保证抛光得到的晶圆表面具有良好的粗糙度。

Description

晶圆抛光方法
技术领域
本发明涉及半导体生产和加工领域，更具体地说，涉及一种晶圆抛光方法。
背景技术
传统的无应力电化学抛光(Stress Free Polish)工艺，业内简称SFP工艺。如图1所示的，一次完整的SFP工艺包括膜厚测量步骤101、移放晶圆步骤102、预湿润步骤103、抛光步骤104以及后续处理步骤105。其中的后续处理步骤105中又包括干燥步骤、清洗步骤和卸载步骤等多道步骤。由于电源、抛光液以及散热等多方面因素的限制，传统SFP工艺单次抛光的厚度一般在
Figure BDA0000999096480000011
以内，而为了使晶圆的品质达到要求，抛光
Figure BDA0000999096480000012
的厚度是远远不够的。
对于超出
Figure BDA0000999096480000013
范围内的厚度，目前的做法是根据晶圆的膜厚，重复整套SFP工艺，分多次加以去除。例如，需要抛光去除2μm的厚度时，如图2所示的，需要将整套SFP工艺重复四次，每次去除
Figure BDA0000999096480000014
的厚度来加以实现。很明显，这样的处理方式重复了太多的步骤，尤其后续处理步骤105中还包括多道步骤，全部重复花费了大量的时间。
还有一种较为省事的做法，如图3所示的，仍以抛光去除2μm的厚度为例，其在一套SFP工艺中，仅将抛光步骤104重复了四次，之后才进入后续处理步骤105，从而节约了时间。但这样做带来的后果是，每次抛光结束后，晶圆表面会残留一定抛光液，而且经过电化学抛光后，残留的抛光液中会形成大量微小气泡，如果继续进行抛光会导致抛光结束后晶圆表面的粗糙度变得非常差。
发明内容
本发明揭示了一种晶圆抛光方法，能够兼顾抛光时间和粗糙度，克服现有技术存在的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种晶圆抛光方法，包括：膜厚测量步骤，对晶圆进行膜厚测量；移放晶圆步骤，将晶圆移放至工艺位置；预湿润及电化学抛光步骤，预湿润晶圆后对晶圆进行电化学抛光；后续处理步骤，对晶圆进行后续处理；晶圆根据其膜厚，预湿润及电化学抛光步骤被重复执行多次后才进入后续处理步骤。
本发明所揭示的晶圆抛光方法，不仅节省了工艺时间，而且在每次电化学抛光之前先对晶圆进行预湿润，保证了在电化学抛光工艺前，晶圆表面的抛光液不含电化学反应产生的气泡，从而能够获得晶圆表面良好的粗糙度。
附图说明
图1揭示了现有SFP工艺单次的完整工艺流程图；
图2揭示了将现有的整套SFP工艺重复四次以抛光2μm膜厚时的工艺流程图；
图3揭示了将一套SFP工艺中的抛光步骤重复四次以抛光2μm膜厚时的工艺流程图；
图4揭示了本发明的晶圆抛光方法中使用的抛光设备的结构示意图；
图5揭示了本发明晶圆抛光方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的技术方案作进一步的揭示：
如图4所示，本发明使用与现有技术相同的设备对晶圆进行抛光。该设备包括晶圆夹具401、喷头403以及电源404。晶圆夹具401用于夹持晶圆402，并带动晶圆402旋转。晶圆夹具401可以带动晶圆做低速匀速旋转。另外，晶圆夹具401还可以水平移动，从而可以保证晶圆402表面的每个点都能够被抛光。喷头403与电源404的负极电连接，工艺过程中向晶圆402喷射抛光液405。
本发明虽然使用了与现有技术相同的设备，但在工艺方法上却有所不同。如图5所示的，本发明的晶圆抛光方法包括如下的步骤：
步骤501，膜厚测量步骤，对晶圆进行膜厚测量；
步骤502，移放晶圆步骤，将晶圆移放至工艺位置；
步骤503，预湿润及电化学抛光步骤，预湿润晶圆后对晶圆进行电化学抛光；
步骤504，后续处理步骤，对晶圆进行后续处理；
其中，晶圆根据其膜厚，预湿润及电化学抛光步骤503被重复执行多次后才进入后续处理步骤504。
上述的预湿润是将晶圆移动到喷头上方但不接触喷头，喷头喷射的抛光液接触到晶圆，晶圆保持低速旋转，一般在100-300RPM，同时平移晶圆，使喷头相对晶圆水平移动，进而使抛光液与晶圆接触点从晶圆中心移动到晶圆边缘。
在上述方法中，由于对预湿润及电化学抛光步骤503重复了多次后才进入后续处理步骤504，相比于现有技术，该方法不需要重复SFP工艺的全部工艺步骤，从而节省了大量时间；另一方面，一次电化学抛光过程结束后，若需要再次对晶圆进行电化学抛光，则需要先对晶圆进行预湿润，从而保证了SFP工艺前，晶圆表面的抛光液不含电化学反应产生的气泡，工艺结束后晶圆表面的粗糙度优良。在晶圆的膜厚大于
Figure BDA0000999096480000031
的情况下，采用该方法对晶圆进行抛光将具有明显的优势。
在其中一个实施例中，后续处理步骤504包括干燥步骤、清洗步骤和卸载步骤。干燥步骤、清洗步骤和卸载步骤进行的顺序可以不固定，视具体工艺要求而定。其中，在干燥步骤中，可以采用高速旋转晶圆的方法来甩干晶圆；在清洗步骤中，使用去离子水对晶圆进行清洗；在卸载步骤中，晶圆由工艺位置上撤下。通常地，在卸载步骤中，晶圆由机械手传递。
另外，根据本发明的其中一个实施例，在测量步骤501中，使用TM模块，即测量模块对晶圆的膜厚进行测量，以确定晶圆的膜厚是否超过
Figure BDA0000999096480000041
并根据该测量得到的膜厚来决定预湿润及电化学抛光步骤503所需要重复的次数。以测量得到的膜厚为2μm为例，可以将预湿润及电化学抛光步骤503重复四次后，再让晶圆进入后续处理步骤504，从而完成整个SFP工艺，实现抛光目的。
以上实施例旨在示例性的说明本发明的原理及功效，并非用于限制本发明的技术方案，本领域及相关领域的从业技术人员可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变，但仍然归属于本发明的发明构思之内。

Claims (8)

1.一种晶圆抛光方法，包括膜厚测量步骤、移放晶圆步骤、预湿润及电化学抛光步骤和后续处理步骤，其特征在于：
膜厚测量步骤，对晶圆进行膜厚测量；
移放晶圆步骤，将晶圆移放至工艺位置；
预湿润及电化学抛光步骤，预湿润晶圆后对晶圆进行电化学抛光；
后续处理步骤，对晶圆进行后续处理；
所述晶圆根据其膜厚，预湿润及电化学抛光步骤被重复执行多次后才进入后续处理步骤。
2.根据权利要求1所述的晶圆抛光方法，其特征在于，所述预湿润是将晶圆移动到喷头上方但不接触喷头，喷头喷射的抛光液接触到晶圆，晶圆保持低速旋转，同时平移晶圆，使喷头相对晶圆水平移动，进而使抛光液与晶圆接触点从晶圆中心移动到晶圆边缘。
3.根据权利要求1所述的晶圆抛光方法，其特征在于，每次电化学抛光过程结束后，若需要再次对晶圆进行电化学抛光，则需要先对晶圆进行预湿润。
4.根据权利要求1所述的晶圆抛光方法，其特征在于，所述后续处理步骤包括干燥步骤、清洗步骤和卸载步骤。
5.根据权利要求4所述的晶圆抛光方法，其特征在于，所述干燥步骤中，高速旋转晶圆以甩干晶圆。
6.根据权利要求4所述的晶圆抛光方法，其特征在于，所述清洗步骤中，使用去离子水对晶圆进行清洗。
7.根据权利要求4所述的晶圆抛光方法，其特征在于，所述卸载步骤中，晶圆由所述工艺位置上撤下。
8.根据权利要求1所述的晶圆抛光方法，其特征在于，所述膜厚测量步骤中，使用测量模块对晶圆的膜厚进行测量。
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