CN114310653B - 一种高品质几何参数抛光片的有蜡贴片工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高品质几何参数抛光片的有蜡贴片工艺。该工艺包括以下步骤：(1)将硅片放在一个圆形吸盘上，硅片与吸盘之间靠真空固定，吸盘与硅片的圆心重合于一点，吸盘以1000‑3000rpm的转速携带硅片旋转，此时向硅片圆心处注入0.1‑10mL液体蜡，吸盘及硅片持续旋转1‑60s，液体蜡在离心力的作用下，涂覆在硅片背表面；(2)将吸盘及硅片转速提高到3500‑5000rpm，此时向硅片圆心处注入0.1‑10mL液体蜡，吸盘及硅片持续旋转1‑60s，液体蜡在离心力的作用下，涂覆在硅片背表面；(3)经热烘箱烘烤后，粘贴在有蜡抛光专用的工装夹具上，进行有蜡抛光。本发明能够产生厚度更加均匀的蜡膜，进而制造出具有更加优异局部平整度的硅衬底抛光片，提高后道器件厂的成品率。
Description
技术领域
本发明涉及一种高品质几何参数抛光片的有蜡贴片工艺，属于半导体材料技术领域。
背景技术
当前国际上主流的硅衬底材料单面化学机械抛光方法(CMP)，均是采用有蜡贴片的方式。将液态状的蜡，均匀涂抹在硅片的背表面，然后粘贴在非常平坦的夹具上，放在单面抛光机上抛光。
硅片与夹具之间的蜡膜厚度的均匀性，决定了抛光后硅衬底材料的局部平整度(SBIR、SFQR)的数值大小。
随着全球集成电路产品的性能越来越高，其内部的物理线宽越来越小，半导体集成电路产业对硅衬底材料抛光片的局部平整度的要求也越来越高。越高要求的局部平整度，也就意味着越小数值的SBIR(Site flatness back indeal range)或SFQR(Siteflatness front least-squares range)。
因此，更高品质SBIR或SFQR的硅衬底材料抛光片，更加符合国际半导体市场的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高品质几何参数抛光片的有蜡贴片工艺，以产生更好的硅衬底抛光片局部平整度(SBIR或SFQR)。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高品质几何参数抛光片的有蜡贴片工艺，包括以下步骤：
(1)将硅片放在一个圆形吸盘上，硅片与吸盘之间靠真空固定，吸盘与硅片的圆心重合于一点，吸盘以1000-3000rpm的转速携带硅片旋转，此时向硅片圆心处注入0.1-10mL液体蜡，吸盘及硅片持续旋转1-60s，液体蜡在离心力的作用下，涂覆在硅片背表面；
(2)将吸盘及硅片转速提高到3500-5000rpm，此时向硅片圆心处注入0.1-10mL液体蜡，吸盘及硅片持续旋转1-60s，液体蜡在离心力的作用下，涂覆在硅片背表面；
(3)经热烘箱烘烤后，粘贴在有蜡抛光专用的工装夹具上，进行有蜡抛光。
本发明的有蜡贴片工艺适用于5-8英寸区熔轻掺的硅片。所述步骤(1)和所述步骤(2)中液体蜡的注入量优选为0.5-6mL。
在所述步骤(1)中，吸盘以1000-3000rpm的转速携带硅片旋转，此时向硅片圆心处注入液体蜡。此步骤的目的在于，使液体蜡在接触到硅片表面后，随即在离心力的作用下四散开来，在硅片表面形成一层微米级的蜡膜。当吸盘和硅片的转速低于1000rpm时，所形成的蜡膜厚度，肉眼即可见很不均匀。当吸盘和硅片的转速高于3000rpm时，因为液体蜡在硅片表面所承受的离心力太大，硅片部分表面尚未被蜡膜覆盖。不论是转速太低导致的蜡膜不均匀，还是转速太高导致的硅片部分表面未被覆盖，在有蜡抛光后都会在硅片的抛光面形成微米级的起伏形貌，对后道工序的器件制作形成阻碍，降低器件厂的成品率。基于此，在所述步骤(1)中，吸盘优选以1500-2600rpm的转速携带硅片旋转。
在所述步骤(2)中，吸盘以3500-5000rpm的转速携带硅片旋转，此时向硅片圆心处注入液体蜡。此步骤的目的在于，相对于液体蜡在高转速下不容易在硅表面覆盖均匀，但是在相似材质的蜡膜表面，却更容易形成均匀的第二层蜡膜，而且还会填补第一层蜡膜的凹坑处，形成更加平整的新的一层蜡膜。基于此，在所述步骤(2)中，吸盘优选以3800-4700rpm的转速携带硅片旋转。
在所述步骤(1)和(2)中，所用的液体蜡成分按质量百分比计组成为：松香含量10％-55％、异丙醇含量40％-85％、丁酮含量5％-50％。
本发明的优点在于：
本发明通过2次涂覆蜡膜的方式，得到更加均匀的蜡膜厚度分布，有蜡抛光后，硅衬底抛光片的局部平整度更优，使后道器件厂的成品率更高。
附图说明
图1为实施例1及对比例1、2的SBIR(25*25mm)箱线图。
图2为实施例1及对比例1、2的SFQR(25*25mm)箱线图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
本发明所提供的一种获得高品质几何参数抛光片的有蜡贴片工艺包括：在中高转速下一次涂蜡、在高转速下二次涂蜡、热烘箱烘烤等步骤。烘烤后贴在专用抛光夹具上，对硅片的正表面进行化学机械抛光，测定硅衬底抛光片的局部平整度。
实施例1
选择8英寸区熔轻掺的硅片，硅片在真空吸盘的带动下，以2500rpm的转速旋转，此时向硅片圆心处喷涂2mL液体蜡，硅片保持2500rpm的转速旋转8s。旋转时，硅片的圆心与真空吸盘的圆心重合，液体蜡的成分组成为：松香含量20％、异丙醇含量55％、丁酮含量25％。
硅片和真空吸盘的转速提升到4500rpm，此时第二次向硅片圆心处喷涂1.5mL液体蜡，硅片保持4500rpm的转速旋转4.5s。旋转时，硅片的圆心与真空吸盘的圆心重合，液体蜡的成分组成为：松香含量15％、异丙醇含量60％、丁酮含量25％。
硅片旋转速度降为0后，在温度为220℃的热烘箱内烘烤12s。之后将硅片粘贴在有蜡抛光专用工装夹具上，对硅片的正表面进行化学机械抛光。
对比例
另外安排两种常用贴蜡工艺作为对比例，两种对比例均采用8英寸区熔轻掺的硅片。所喷涂的液体蜡的成分组成为：松香含量20％、异丙醇含量55％、丁酮含量25％。
对比例1的喷蜡工艺选用2500rpm的转速，一次性贴蜡，喷蜡量为1.5mL，涂覆时间为6s。经220℃热烘箱烘烤10s后，粘贴在有蜡抛光专用工装夹具上，对硅片的正表面进行化学机械抛光。
对比例2的喷蜡工艺选用3500rpm的转速，一次性贴蜡，喷蜡量为1.5mL，涂覆时间为6s。经220℃热烘箱烘烤10s后，粘贴在有蜡抛光专用工装夹具上，对硅片的正表面进行化学机械抛光。
用本实施例方式和两种对比例方式，各加工8英寸区熔轻掺片300片，加工完成后用ADE平整度测试仪(ADE9600)对每片硅片的表面平整度进行检测，并用SBIR和SFQR两个评价标准来衡量每片硅抛光片的局部平整度水平。所谓的SBIR(Site Flatness Back IdealRange)和SFQR(Site Flatness Front Least-squares Range)是半导体行业评价衬底材料局部平整度的两种评价标准，均是数值越低，局部平整度越好。
图1是实施例1所述批次，与两种对比例的批次，经过相同的有蜡抛光工艺条件，在有蜡抛光后的SBIR对比数据箱线图，图2是SFQR的对比数据箱线图，数据对比如表1所示。可见，经过本发明方法加工出来的抛光片，SBIR和SFQR两种评价方法的局部平整度数据，从分布上看，不仅离散度要更集中，而且整体分布也更趋近于“0”微米。
表1
| 分类 | SBIR平均值 | SBIR离散度 | SFQR平均值 | SFQR离散度 |
| 实施例 | 0.40微米 | 0.004微米 | 0.11微米 | 0.0006微米 |
| 对比例1 | 0.46微米 | 0.006微米 | 0.13微米 | 0.0012微米 |
| 对比例2 | 0.45微米 | 0.005微米 | 0.12微米 | 0.0012微米 |
Claims (5)
1.一种高品质几何参数抛光片的有蜡贴片工艺，所述抛光片为5-8英寸区熔轻掺的硅片，该有蜡贴片工艺包括以下步骤：
(1)将硅片放在一个圆形吸盘上，硅片与吸盘之间靠真空固定，吸盘与硅片的圆心重合于一点，吸盘以1000-3000rpm的转速携带硅片旋转，此时向硅片圆心处注入0.1-10mL液体蜡，吸盘及硅片持续旋转1-60s，液体蜡在离心力的作用下，涂覆在硅片背表面，形成一层微米级的蜡膜；
(2)将吸盘及硅片转速提高到3500-5000rpm，此时向硅片圆心处注入0.1-10mL液体蜡，吸盘及硅片持续旋转1-60s，液体蜡在离心力的作用下，涂覆在硅片背表面，形成新的一层蜡膜；
(3)经热烘箱烘烤后，粘贴在有蜡抛光专用的工装夹具上，进行有蜡抛光。
2.根据权利要求1所述的抛光片的有蜡贴片工艺，其特征在于，所述步骤(1)和所述步骤(2)中液体蜡的注入量为0.5-6mL。
3.根据权利要求1所述的抛光片的有蜡贴片工艺，其特征在于，所述步骤(1)中吸盘以1500-2600rpm的转速携带硅片旋转。
4.根据权利要求1所述的抛光片的有蜡贴片工艺，其特征在于，所述步骤(2)中吸盘以3800-4700rpm的转速携带硅片旋转。
5.根据权利要求1所述的抛光片的有蜡贴片工艺，其特征在于，所述步骤(1)和(2)中所用的液体蜡成分按质量百分比计组成为：松香含量10％-55％、异丙醇含量40％-85％、丁酮含量5％-50％。
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