CN115709430A - 一种稳定抛光液状态的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稳定抛光液状态的方法，采用单面有蜡抛光、三粗一中一精工艺加工200mm半导体硅片。在抛光过程中，控制粗抛液流量在9～11L/min，中抛液流量在5～7L/min；精抛液流量1.8～2.2L/min；抛光液温度都稳定在15～25℃；粗抛大盘转速在20～30r/min，中心导轮转速在44～66r/min；中抛大盘转速在10～20r/min，中心导轮转速在15～20r/min；精抛大盘转速在10～15r/min，中心导轮转速在10～20r/min。本发明通过改善抛光工艺方法，可以稳定抛光液状态并降低单位时间内抛光液有效成分的消耗，进而延长抛光液的使用寿命，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，主要涉及一种稳定抛光液状态的方法，具体针对加工200mm半导体硅片。
背景技术
化学机械抛光(CMP)技术是集成电路制造中获得全局平坦化的一种重要手段，化学机械抛光液是影响抛光质量和抛光效率的关键因素之一，而抛光液中的磨粒和氧化剂决定了抛光液的各项化学机械抛光性能，一种好的抛光工艺方法对抛光液的状态影响尤为重要，影响着硅片的抛光质量、抛光效率及抛光成本以及抛光液的使用寿命。传统化学机械抛光液中的强酸、强碱、强氧化物等化学试剂对环境、设备以及操作人员都存在严重的危害。因此，发明创造出一种工艺方法，对维持抛光过程中抛光液的状态尤为重要。
发明内容
本发明提供了一种稳定抛光液状态的方法，其目的旨在稳定抛光过程中抛光液的状态，同时提高抛光质量与抛光效率，降低抛光液的损耗速率。
一种稳定抛光液状态的方法，采用单面有蜡抛光、三粗一中一精工艺加工200mm半导体硅片，其特征在于：在粗抛光过程中，控制粗抛光液流量在9～11L/min，大盘转速在20～30r/min，中心导轮转速在44～66r/min，抛光头压力在150～350kPa。
优选的，控制粗抛光液温度在15～25℃，抛光垫温度不超过50℃。
优选的，所述粗抛光液流量在10L/min，大盘转速在25r/min，中心导轮转速55r/min，抛光头压力在250kPa。
优选的，在中抛光过程中，控制中抛光液流量在5～7L/min，大盘转速在10～20r/min，中心导轮转速在15～20r/min，抛光头压力在30～250kPa。。
优选的，控制中抛光液温度在15～25℃，抛光垫温度不超过45℃。
优选的，所述中抛光液流量在6L/min，大盘转速在20r/min，中心导轮转速20r/min，抛光头压力在100kPa。
优选的，在精抛光过程中，控制精抛光液流量在1.8～2.2L/min，大盘转速在10～15r/min，中心导轮转速在10～20r/min，抛光头压力在25～150kPa。
优选的，控精抛光液温度在15～25℃，抛光垫温度不超过45℃。
优选的，所述精抛光液流量在2L/min，大盘转速在15r/min，中心导轮转速20r/min，抛光头压力在50kPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：硅片的去除速率与抛光液、抛光垫及抛光的工艺参数有关，本发明通过改善抛光的相关工艺参数如：大盘转速、中心导轮转速、抛光头压力及抛光液温度、抛光液流量等，在保证抛光质量的同时提高抛光的去除速率，并降低单位时间内抛光液内有效成分的消耗，进而延长抛光液的使用寿命，有效降低抛光液的消耗量，从而降低了生产成本。
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。
实施例1
原料：200mm的Cop-Free单晶抛光片，数量1000片；
要求：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；
加工设备：贴蜡机、有蜡抛光机、去蜡清洗机；
测量工具：千分表；
辅料：Skyliquid-KW20163抛光蜡，WP5000粗抛光液，S106-4中抛光液，8060A精抛光液，SUBA-800粗抛垫，735500FE中抛垫，735500FE精抛垫，其他相关试剂等；其中，粗抛光液:水＝1:20的比例稀释为粗抛液；中抛光液:水＝1:40的比例稀释为中抛液；精抛光液:水＝1:40的比例稀释为精抛液；
具体操作过程：采用单面有蜡抛光、三粗一中一精工艺对硅片进行抛光：贴片前先经过毛刷，保证硅片背面的情节，通过贴蜡机与甩蜡动作将抛光蜡均匀涂覆于硅片背面，烘烤增加黏度，使硅片紧密的贴于陶瓷盘上，贴完的硅片存储在陶瓷盘装载机上，接下来分别进行粗抛光、中抛光和精抛光，得到平坦度符合要求的抛光片，抛好的硅片被自动硅片铲铲入PFA片篮，进入去蜡预清洗机后进行几何参数检测。
其中，粗抛过程中，粗抛光液循环使用，控制粗抛光液流量在10L/min，抛光机主要工艺参数如下：大盘转速在25r/min，中心导轮转速在55r/min，抛光头压力在250kPa，抛光液温度在15～25℃，粗抛垫温度不超过50℃；中抛过程中，中抛光液循环使用，控制中抛光液流量在6L/min，抛光机主要工艺参数如下：大盘转速在20r/min，中心导轮转速在20r/min，抛光头压力在100kPa，抛光液温度在15～25℃，中抛垫温度不超过45℃；精抛过程中，精抛光液循环使用，控制精抛光液流量在2L/min，抛光机主要工艺参数如下：大盘转速在15r/min，中心导轮转速在20r/min，抛光头压力在50kPa，抛光液温度在15～25℃，精抛垫温度不超过45℃；
抛光液使用寿命的检测：抛光前，测量待抛光硅片厚度，根据要求去除量确定好抛光时间，经过三次粗抛光、一次中抛和一次精抛后，分别测量抛光阶段前后的厚度，由抛光前后的厚度差与时间的比值，得出抛光去除速率，在抛光去除速率降低到0.55μm/min时，说明需要更换粗抛光液，此时粗抛光液循环使用时间达到7h；在中抛去除速率降低到0.15μm/min时，说明需要更换中抛光液，此时粗抛光液循环使用时间达到6h；在精抛去除速率降低到0.03μm/min时，说明需要更换精抛光液，此时粗抛光液循环使用时间达到4h。
对比例1
原料：200mm的Cop-Free单晶抛光片，数量1000片；
要求：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；
加工设备：贴蜡机、有蜡抛光机、去蜡清洗机；
测量工具：千分表；
辅料：Skyliquid-KW20163抛光蜡，WP5000粗抛光液，S106-4中抛光液，8060A精抛光液，SUBA-800粗抛垫，735500FE中抛垫，735500FE精抛垫，其他相关试剂等；其中，粗抛光液:水＝1:20的比例稀释为粗抛液；中抛光液:水＝1:40的比例稀释为中抛液；精抛光液:水＝1:40的比例稀释为精抛液；
具体操作过程：采用单面有蜡抛光、三粗一中一精工艺对硅片进行抛光：贴片前先经过毛刷，保证硅片背面的情节，通过贴蜡机与甩蜡动作将抛光蜡均匀涂覆于硅片背面，烘烤增加黏度，使硅片紧密的贴于陶瓷盘上，贴完的硅片存储在陶瓷盘装载机上，接下来分别进行粗抛光、中抛光和精抛光，得到平坦度符合要求的抛光片，抛好的硅片被自动硅片铲铲入PFA片篮，进入去蜡预清洗机后进行几何参数检测。
其中，粗抛过程中，粗抛光液循环使用，控制粗抛光液流量在6L/min，抛光机主要工艺参数如下：大盘转速在20r/min，中心导轮转速在35r/min，抛光头压力在200kPa，抛光液温度在15～25℃，粗抛垫温度不超过50℃；中抛过程中，中抛光液循环使用，控制中抛光液流量在5L/min，抛光机主要工艺参数如下：大盘转速在15r/min，中心导轮转速在15r/min，抛光头压力在100kPa，抛光液温度在15～25℃，中抛垫温度不超过45℃；精抛过程中，精抛光液循环使用，控制精抛光液流量在1.5L/min，抛光机主要工艺参数如下：大盘转速在20r/min，中心导轮转速在20r/min，抛光头压力在35kPa，抛光液温度在15～25℃，精抛垫温度不超过45℃；
抛光液使用寿命的检测：抛光前，测量待抛光硅片厚度，根据要求去除量确定好抛光时间，经过三次粗抛光、一次中抛和一次精抛后，分别测量抛光阶段前后的厚度，由抛光前后的厚度差与时间的比值，得出抛光去除速率，在抛光去除速率降低到0.55μm/min时，说明需要更换粗抛光液，此时粗抛光液循环使用时间达到4.5～5.5h；在中抛去除速率降低到0.15μm/min时，说明需要更换中抛光液，此时粗抛光液循环使用时间达到4～5h；在精抛去除速率降低到0.03μm/min时，说明需要更换精抛光液，此时粗抛光液循环使用时间达到2.5～3.5h。
在抛光去除速率降低到0.55μm/min时，一般需要更换粗抛光液，抛光去除速率降低到0.15μm/min时，一般需要更换中抛光液；在抛光去除速率降低到0.03μm/min时，一般需要更换精抛光液，对比例1为现有技术中已知的抛光加工方法，其粗抛光液的使用寿命一般只有4.5～5.5h；中抛光液的使用寿命一般只有4～5h；精抛光液的使用寿命一般只有2.5～3.5h，而实施例1的粗抛光液的使用寿命达到9h；中抛光液的使用寿命达到6h；精抛光液的使用寿命达到4h。在保证抛光质量的同时提高抛光的去除速率，并降低单位时间内抛光液内有效成分的消耗，进而延长抛光液的使用寿命，有效降低抛光液的消耗量，从而降低了生产成本。
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 (9)
1.一种稳定抛光液状态的方法，采用单面有蜡抛光、三粗一中一精工艺加工200mm半导体硅片，其特征在于：在粗抛光过程中，控制粗抛光液流量在9～11L/min，大盘转速在20～30r/min，中心导轮转速在44～66r/min，抛光头压力在150～350kPa。
2.根据权利要求1所述的稳定抛光液状态的方法，其特征在于：控制粗抛光液温度在15～25℃，抛光垫温度不超过50℃。
3.根据权利要求1所述的稳定抛光液状态的方法，其特征在于：所述粗抛光液流量在10L/min，大盘转速在25r/min，中心导轮转速55r/min，抛光头压力在250kPa。
4.根据权利要求1所述的稳定抛光液状态的方法，其特征在于：在中抛光过程中，控制中抛光液流量在5～7L/min，大盘转速在10～20r/min，中心导轮转速在15～20r/min，抛光头压力在30～250kPa。
5.根据权利要求1所述的稳定抛光液状态的方法，其特征在于：控制中抛光液温度在15～25℃，抛光垫温度不超过45℃。
6.根据权利要求1所述的稳定抛光液状态的方法，其特征在于：所述中抛光液流量在6L/min，大盘转速在20r/min，中心导轮转速20r/min，抛光头压力在100kPa。
7.根据权利要求1所述的稳定抛光液状态的方法，其特征在于：在精抛光过程中，控制精抛光液流量在1.8～2.2L/min，大盘转速在10～15r/min，中心导轮转速在10～20r/min，抛光头压力在25～150kPa。
8.根据权利要求1所述的稳定抛光液状态的方法，其特征在于：控精抛光液温度在15～25℃，抛光垫温度不超过45℃。
9.根据权利要求1所述的稳定抛光液状态的方法，其特征在于：所述精抛光液流量在2L/min，大盘转速在15r/min，中心导轮转速20r/min，抛光头压力在50kPa。
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