CN115502886A - 一种改善表面平整度的抛光方法 - Google Patents

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张超仁
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Abstract

本发明公开了一种改善表面平整度的抛光方法，采用SPM‑23抛光线对200mm半导体硅片进行抛光，在抛光过程中，抛光液温度可变，抛光加工路径为粗抛、粗抛、粗抛、一次精抛、精抛。抛光转速为粗抛：大盘25±2rpm，中心轮55±2rpm；一次精抛：大盘25±2rpm，中心轮25±2rpm；二次精抛：大盘20±2rpm,中心轮20±2rpm。抛光时抛光液的流量为：粗抛液10±1L/min，一次精抛液6±0.5L/min，二次精抛液4±0.2L/min，配置粗抛单位面积压力200‑290g/cm3，配置精抛单位面积压力150‑180g/cm3。贴片过程中单片滴蜡量为1.6±0.1ml/片；本发明工艺，具有硅片几何参数较好、表面粗糙度优良、便于清洗的优点，可有效提高200mm抛光片的表面平整度，提高抛光片几何参数水平。

Description

一种改善表面平整度的抛光方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，主要涉及一种改善表面平整度的抛光方法，具体针对加工200mm半导体硅片。
背景技术
化学机械平坦化技术(Chemical Mechanical Planarization，简称CMP)是目前集成电路制造中最有效的晶圆全局平坦化方法，它利用化学与机械的协同作用，实现晶圆表面的超精密抛光。化学机械平坦化后的晶圆表面平整度和均匀性是化学机械平坦化的关键评价指标。随着半导体特征尺寸的减小以及集成度的提高，对硅片表面的的平整度要求越来越高，原有的抛光工艺满足不了较高的平整度的要求。
化学机械平坦化过程参数及影响因素众多(包括抛光时间、抛光头压力、抛光头及抛光盘转速、抛光液组分流量及落点等)，相互作用机理复杂，因此，改善晶圆表面平整度和均匀性是一项系统优化工程。
现有技术多从硬件(如抛光垫等)、耗材(如抛光液等)入手，进行表面平整度的改进，此类方法都在CMP工艺系统中引入了新条件和因素，具有实施成本高、验证周期长等缺点。
发明内容
本发明提供了一种改善表面平整度的抛光方法，其产品具备几何参数较好、表面形貌优良的优点。
一种改善表面平整度的抛光方法，采用设备对半导体硅片进行单面抛光，其特征在于：工艺中使用辅料粗抛垫SUBA800、精抛垫为7355000FE，抛光液为粗抛S106、精抛3108，抛光去除量为减薄片10±1μm，抛光过程中冰机温度为20±1℃，抛光转速为三粗抛：大盘25±2rpm，中心轮55±2rpm；一次精抛：大盘25±2rpm，中心轮25±2rpm；二次精抛：大盘20±2rpm,中心轮20±2rpm；配置粗抛单位面积压力200-290g/cm3，配置精抛单位面积压力150-180g/cm3；抛光时抛光液的流量为：三粗抛液10±1L/min，一次精抛液6±0.5L/min，二次精抛液4±0.2L/min。贴片过程中单片滴蜡量为1.6±0.1ml/片；通过调整抛光过程中粗抛机的中心压力，控制抛光片的TAPER值，得到稳定的抛光片几何参数。
优选的，抛光设备为SPM-23抛光机。
优选的，半导体抛光片的TTV≤0.6μm、SBIR≤0.2μm。
优选的，抛光片TAPER值控制在0±0.5μm，调节配置粗抛单位面积压力在200-300g/cm3。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：就几何参数而言，ADE9600 SBIR、22*22、边缘开启测试模式下,产品形貌平坦无塌边，SBIR≤0.4μm良率96％以上。
附图说明
图1为单面抛光硅片的示意图。
图2实例1几何参数SBIR的箱线图。
图3实例1几何参数TTV的箱线图。
图4实例2几何参数SBIR的箱线图。
图5实例2几何参数TTV的箱线图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
一种改善表面平整度的抛光方法，具体工艺流程如下：
实例1：
(1)首先选用直径为200mm的待抛光片，用E+H自动分选仪将硅片按照1μm的厚度差进行分档，分选后装入抛光机专用PFA上料片篮，待抛面朝向片篮H面进行贴片作业，贴片过程中使用Skyliquid-KW20163抛光蜡，单片滴蜡量为1.6±0.1ml/片，贴片设备为SCMM-23系列自动贴片机；
(2)使将贴完的硅片存储在LDU-23陶瓷盘装载机上，等待抛光；
(3)调节配重块，配置粗抛单位面积压力280+280+250g/cm3，在抛光机操作屏幕上设定抛光工艺，使硅片在加工过程中，满足产品的加工规范，保证较高的抛光良率；
(4)加工过程中，用千分表测量硅片厚度，调整粗抛机的中心压力，保证TAPER值在±0.5μm的范围内；
(5)将抛光时粗抛大盘转速控制在25±2rpm，中心轮转速在55±2rpm范围，可将抛光去除速率控制在0.4-0.8μm/min；
(6)将抛光液流量调节为(粗抛10±1L/min、一次精抛6±0.5L/min、二次精抛4±0.2L/min，砂浆流量一方面会影响抛光的去除速率，另一方面会影响抛光后硅片表面的粗糙度；
(7)工艺调节完毕，再次对设备进行点检，保证无异常后开始抛光。
(8)抛光完毕后，通过DMSS-23硅片自动卸片机将抛光片从陶瓷盘上剥离，并装入专用PFA下料片篮，放入抛光传递水车中；
(9)把抛光片以片篮为单位上载到SCC预清洗设备中，清洗贴片时在硅片背面留下的抛光蜡。
(10)取硅片200片用美国产ADE进行硅片表面几何参数测试，并记录硅片品质情况；
如附图所示，采用该工艺加工200㎜的硅片产品，几何参数SBIR均值0.193μm，TTV均值:0.552μm；
实例2：
(1)首先选用直径为200mm的待抛光片，用E+H自动分选仪将硅片按照1μm的厚度差进行分档，分选后装入抛光机专用PFA上料片篮，待抛面朝向片篮H面进行贴片作业，贴片过程中使用Skyliquid-KW20163抛光蜡，单片滴蜡量为1.6±0.1ml/片，贴片设备为SCMM-23系列自动贴片机；
(2)使将贴完的硅片存储在LDU-23陶瓷盘装载机上，等待抛光；
(3)调节配重块，配置粗抛单位面积压力300+300+260g/cm3在抛光机操作屏幕上设定抛光工艺，使硅片在加工过程中，满足产品的加工规范，保证较高的抛光良率；
(4)加工过程中，用千分表测量硅片厚度，调整粗抛机的中心压力，保证TAPER值在±0.5μm的范围内；
(5)将抛光时粗抛大盘转速控制在25±2rpm，中心轮转速在55±2rpm范围，可将抛光去除速率控制在0.4-0.8μm/min；
(6)将抛光液流量调节为(粗抛10±1L/min、一次精抛6±0.5L/min、二次精抛4±0.2L/min，砂浆流量一方面会影响抛光的去除速率，另一方面会影响抛光后硅片表面的粗糙度；
(7)工艺调节完毕，再次对设备进行点检，保证无异常后开始抛光。
(8)抛光完毕后，通过DMSS-23硅片自动卸片机将抛光片从陶瓷盘上剥离，并装入专用PFA下料片篮，放入抛光传递水车中；
(9)把抛光片以片篮为单位上载到SCC预清洗设备中，清洗贴片时在硅片背面留下的抛光蜡。
(10)取硅片200片用美国产ADE进行硅片表面几何参数测试，并记录硅片品质情况；
如附图所示，采用该工艺加工200㎜的硅片产品，几何参数SBIR均值：0.254μm，TTV均值：0.809μm。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包括一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种改善表面平整度的抛光方法，采用设备对半导体硅片进行单面抛光，其特征在于：工艺中使用辅料粗抛垫SUBA800、精抛垫为7355000FE，抛光液为粗抛S106、精抛3108，抛光去除量为减薄片10±1μm，抛光过程中冰机温度为20±1℃，抛光转速为三粗抛：大盘25±2rpm，中心轮55±2rpm；一次精抛：大盘25±2rpm，中心轮25±2rpm；二次精抛：大盘20±2rpm,中心轮20±2rpm；配置粗抛单位面积压力200-290g/cm3，配置精抛单位面积压力150-180g/cm3；抛光时抛光液的流量为：三粗抛液10±1L/min，一次精抛液6±0.5L/min，二次精抛液4±0.2L/min。贴片过程中单片滴蜡量为1.6±0.1ml/片；通过调整抛光过程中粗抛机的中心压力，控制抛光片的TAPER值，得到稳定的抛光片几何参数。
2.根据权利要求1所述的改善表面平整度的抛光方法，其特征在于：抛光设备为SPM-23抛光机。
3.根据权利要求1所述的改善表面平整度的抛光方法，其特征在于：半导体抛光片的TTV≤0.6μm、SBIR≤0.2μm。
4.根据权利要求1所述的改善表面平整度的抛光方法，其特征在于：抛光片TAPER值控制在0±0.5μm，调节配置粗抛单位面积压力在200-300g/cm3。
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