CN116967849A - 一种双面抛光硅片的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及晶圆制造领域，公开了一种双面抛光硅片的加工方法包括如下步骤：将切片后的硅片进行边缘倒角加工；于倒角后，对硅片表面进行机械研磨；于机械研磨后，对硅片表面进行酸腐蚀；于酸腐蚀后，对硅片进行边缘抛光；于边缘抛光后，对硅片进行背面抛光；于背面抛光后，对硅片进行首次去蜡洗净；于去蜡洗净后，对硅片进行正面抛光；于正面抛光后，对硅片进行再次去蜡洗净；于再次去蜡洗净后，对硅片进行最终洗净。通过对工艺参数、设备及流程的调整，完成了8英寸及以下规格的硅片双面抛光的应用需求，有效降低了8英寸及以下规格双面抛光硅片的生产成本，生产工艺简单，质量稳定可靠，便于应用和推广。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆制造领域，特别涉及一种双面抛光硅片的加工方法。
背景技术
随着半导体器件不断微型化，晶圆正面和背面的高表面质量变得越来越重要。目前这些晶圆在MEMS(微机电系统)、晶圆键合等具有严格平面度要求的应用中尤为常见，尤其是在IMU(陀螺仪、加速器)产品的开发上，对于双抛片的需求尤其强劲，而且价格较高，需求稳定，其中8英寸衬底双抛片更是供不应求，但是目前稳定应用的，能够双面同时抛光的设备大都应用在12英寸的双抛片，对于8英寸及更小规格的硅片的双抛片并没有稳定高效的加工设备和工艺，导致市场上双抛片的供不应求，急需进行工艺上的创新及改善。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双面抛光硅片的加工方法，使得8英寸及以下规格的硅片双面抛光质量稳定，工艺简单，便于应用，能够更好地满足市场需求。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种技术方案，如下：
一种双面抛光硅片的加工方法，包括如下步骤：
将切片后的硅片进行边缘倒角加工，去除硅片边缘锋利的棱角、崩边裂纹；
于倒角后，对硅片表面进行机械研磨，去除切片时导致的硅片表面痕迹；
于机械研磨后，对硅片表面进行酸腐蚀，去除硅片表面的机械应力损伤层；
于酸腐蚀后，对硅片进行边缘抛光，去除边缘损伤；
于边缘抛光后，对硅片进行背面抛光，去除背面细微痕迹；
于背面抛光后，对硅片进行首次去蜡洗净，去除抛光后硅片上的蜡及颗粒污染物；
于去蜡洗净后，对硅片进行正面抛光，去除正面细微痕迹；
于正面抛光后，对硅片进行再次去蜡洗净，去除抛光后硅片上的蜡及颗粒污染物；
于再次去蜡洗净后，对硅片进行最终洗净，去除硅片表面的颗粒、金属和有机物。
进一步，于机械研磨后，对硅片边缘进行再次倒角，进行倒角定型。
进一步，于机械研磨后，在硅片背面进行标记加工，所述标记为采用激光在硅片表面凹刻制成。
进一步，于酸腐蚀前，对硅片进行碱洗净，去除硅片表面杂质及氧化膜，所述碱洗净采用的溶液为NaOH、TSC-1以及H2O的混合溶液，三者之间的体积比例为(6-7)：(0.3-0.5)：50。
进一步，于碱洗净后，对硅片进行腐蚀前洗净，去除表面有机物及颗粒残留，所述腐蚀前洗净使用的为SC1溶液。
进一步，所述于边缘抛光后，对硅片进行背面抛光，具体包括，于边缘抛光后，首先使用HF和SC1溶液，且溶液温度60-75℃的情况下对硅片整体进行清洗，然后将硅片安装在抛光设备上，对硅片进行背面抛光，所述正面抛光去除量为13μm-16μm。
进一步，所述于背面抛光后，对硅片进行首次去蜡洗净，具体包括，于背面抛光后，将硅片置于温度为60℃-75℃的NCW、O3、SC1混合溶液中，浸泡时间为250S-350S，对硅片进行首次去蜡洗净。
进一步，所述于去蜡洗净后，对硅片进行正面抛光，具体包括去蜡洗净后，再次使用HF和SC1溶液，且溶液温度60℃-75℃的情况下对硅片整体进行清洗，然后将硅片安装在抛光设备上，对硅片进行正面抛光，所述正面抛光去除量为13μm-16μm。
进一步，所述于正面抛光后，对硅片进行再次去蜡洗净，具体包括，于正面抛光后，将硅片置于温度为60℃-75℃的NCW、O3、SC1的混合溶液中，浸泡时间为250S-350S，对硅片进行再次去蜡洗净。
进一步，所述于再次去蜡洗净后，对硅片进行最终洗净，具体包括，于再次去蜡洗净后，对硅片的表面平坦度和外观进行检测，将符合标准的硅片置于温度为60℃-75℃的SC1、O3、HF的混合溶液中，浸泡时间为250S-350S，对硅片进行最终洗净。
本发明所提供的双面抛光硅片的加工方法，相对于现有技术，突破了单面抛光设备的限制，通过对工艺设备流程参数的调整，完成了8英寸及以下规格的硅片双面抛光的应用需求，有效降低了8英寸及以下规格双面抛光硅片的生产成本，生产工艺简单，质量稳定可靠，便于应用和推广。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明一个实施例中双面抛光硅片的加工方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细地阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
为了解决双面抛光硅片的生产质量及成本问题，特别是对8英寸的硅片，本发明提供了一种在现有技术中硅片单面抛光使用的设备下，进行生产制造出双面抛光硅片的加工工艺方法，包括如下步骤：
首先，将切片后的硅片进行边缘倒角加工，去除硅片边缘锋利的棱角、崩边裂纹；倒角加工时所采用的砥石规格为600目至1000目，砥石型号为R型，在倒角加工后需保证倒角面无划伤，避免在后续机械研磨时出现崩边裂片。
然后，对倒角后表面进行机械研磨，去除切片时导致的硅片表面痕迹；优选的，机械研磨后，使用800目-1500目的砥石对硅片进行再次的倒角定型，砥石型号为RK型，提高硅片边缘强度，控制边缘的直径，将倒角边缘加工成符合客户要求的形状；为了提高便于对硅片生产批次以及正面背面的识别，优选的，还可以在机械研磨后，在硅片的背面进行在硅片背面进行标记加工，所述标记为采用激光在硅片表面凹刻制成，所述标记可以是字母、数字、符号等中的一种或者多种组合。
机械研磨后，硅片表面存在应力损伤，需要对表面进一步处理，即对硅片表面进行酸腐蚀，去除硅片表面的机械应力损伤层；所采用的酸腐蚀溶液组分按照体积占比组成为：7％-9％的HF,29％-35％的HNO3，19％-23％的CH3COOH，其余为H2O，将硅片置于上述酸腐蚀溶液中，控制腐蚀速率0.55μm/s-0.65μm/s，表面去除量25μm-35μm，每批次可以同时处理50只硅片。
优选地，为了保证酸腐蚀的效果，在机械研磨后，酸腐蚀之前，对硅片进行碱洗净，去除硅片表面杂质及氧化膜，所述碱洗净采用的溶液为NaOH、TSC-1以及H2O的混合溶液，三者之间的体积比例为(6-7)：(0.3-0.5)：50，其中TSC-1是一种表面活性剂；碱洗净后，再对硅片进行腐蚀前洗净，去除表面有机物及颗粒残留，所述腐蚀前洗净使用的为SC1溶液，所述的SC1溶液是NH4OH、H2O2以及H2O的混合物，三者体积比例为1:2:50。在一个实施例中，所述碱洗净工序在再次倒角和背面标识加工之后。
酸腐蚀完成后，需要对硅片进行边缘抛光，去除边缘细微损伤，优选的，在边缘抛光之前，对硅片进行腐蚀后洗净，去除硅片表面颗粒和金属，以及酸腐蚀溶液残留；在一个实施例中，腐蚀后洗净所采用的溶液组分为：HF、TMAH、PC-DH2的混合溶液，其中TMAH为四甲基氢氧化物，是一种有机碱，具有很强的碱性，PC-DH2是一种表面活性剂，化学名为聚氧乙烯二苯醚，所述混合溶液的温度设置为60℃-75℃，每批次可以同时处理25只硅片。
边缘抛光后，对硅片进行背面抛光，去除背面细微痕迹；优选的，首先使用HF和SC1的混合溶液，且溶液温度60-75℃的情况下对硅片整体进行清洗，然后将硅片安装在抛光设备上，对硅片进行背面抛光，所述正面抛光去除量为13μm-16μm。
背面抛光后，对硅片进行首次去蜡洗净，去除抛光后硅片上的蜡及颗粒污染物；具体包括，于背面抛光后，将硅片置于温度为60℃-75℃的NCW、O3、SC1的混合溶液中，浸泡时间为250S-350S，对硅片进行首次去蜡洗净，其中NCW为一种主要成分为非离子型表面活性剂的清洗溶液。
去蜡洗净后，对硅片进行正面抛光，去除正面细微痕迹；优选的，于去蜡洗净后，再次使用HF和SC1的混合溶液，且溶液温度60℃-75℃的情况下对硅片整体进行清洗，然后将硅片安装在抛光设备上，对硅片进行正面抛光，所述正面抛光去除量为13μm-16μm。
正面抛光后，对硅片进行再次去蜡洗净，去除抛光后硅片上的蜡及颗粒污染物；优选的，于正面抛光后，将硅片置于温度为60℃-75℃的NCW、O3、SC1及水的混合溶液中，浸泡时间为250S-350S，对硅片进行再次去蜡洗净。
再次去蜡洗净后，对硅片进行最终洗净，去除硅片表面的颗粒、金属和有机物；优选地，再次去蜡洗净后，对硅片的表面平坦度和外观进行检测，将符合标准的硅片置于温度为60℃-75℃的SC1、O3、HF的混合溶液中，浸泡时间为250S-350S，对硅片进行最终洗净。所述表面平坦度检测采用ADE9600型号平坦度检测设备，平坦度测试标准为：TTV小于7.3微米，SFQR小于0.45微米，warp小于67.5微米。
最终洗净完后，采用SP1颗粒检测设备对硅片进行表面颗粒检测，检测完成后进行入库。
本发明所提供的双面抛光硅片的加工方法，相对于现有技术，突破了单面抛光设备的限制，通过对工艺设备流程参数的调整，完成了8英寸及以下规格的硅片双面抛光的应用需求，有效降低了8英寸及以下规格双面抛光硅片的生产成本，生产工艺简单，质量稳定可靠，便于应用和推广。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种双面抛光硅片的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
将切片后的硅片进行边缘倒角加工，去除硅片边缘锋利的棱角、崩边裂纹；
于倒角后，对硅片表面进行机械研磨，去除切片时导致的硅片表面痕迹；
于机械研磨后，对硅片表面进行酸腐蚀，去除硅片表面的机械应力损伤层；
于酸腐蚀后，对硅片进行边缘抛光，去除边缘损伤；
于边缘抛光后，对硅片进行背面抛光，去除背面细微痕迹；
于背面抛光后，对硅片进行首次去蜡洗净，去除抛光后硅片上的蜡及颗粒污染物；
于去蜡洗净后，对硅片进行正面抛光，去除正面细微痕迹；
于正面抛光后，对硅片进行再次去蜡洗净，去除抛光后硅片上的蜡及颗粒污染物；
于再次去蜡洗净后，对硅片进行最终洗净，去除硅片表面的颗粒、金属和有机物。
2.根据权利要求1所述的双面抛光硅片的加工方法，其特征在于，于机械研磨后，对硅片边缘进行再次倒角，进行倒角定型。
3.根据权利要求1所述的双面抛光硅片的加工方法，其特征在于，于机械研磨后，在硅片背面进行标记加工，所述标记为采用激光在硅片表面凹刻制成。
4.根据权利要求1所述的双面抛光硅片的加工方法，其特征在于，于酸腐蚀前，对硅片进行碱洗净，去除硅片表面杂质及氧化膜，所述碱洗净采用的溶液为NaOH、TSC-1以及H2O的混合溶液，三者之间的体积比例为(6-7)：(0.3-0.5)：50。
5.根据权利要求4所述的双面抛光硅片的加工方法，其特征在于，于碱洗净后，对硅片进行腐蚀前洗净，去除表面有机物及颗粒残留，所述腐蚀前洗净使用的为SC1溶液。
6.根据权利要求1所述的双面抛光硅片的加工方法，其特征在于，所述于边缘抛光后，对硅片进行背面抛光，具体包括，于边缘抛光后，首先使用HF和SC1溶液，且溶液温度60℃-75℃的情况下对硅片整体进行清洗，然后将硅片安装在抛光设备上，对硅片进行背面抛光，所述正面抛光去除量为13μm-16μm。
7.根据权利要求1所述的双面抛光硅片的加工方法，其特征在于，所述于背面抛光后，对硅片进行首次去蜡洗净，具体包括，于背面抛光后，将硅片置于温度为60℃-75℃的NCW、O3、SC1混合溶液中，浸泡时间为250S-350S，对硅片进行首次去蜡洗净。
8.根据权利要求1所述的双面抛光硅片的加工方法，其特征在于，所述于去蜡洗净后，对硅片进行正面抛光，具体包括去蜡洗净后，再次使用HF和SC1溶液，且溶液温度60℃-75℃的情况下对硅片整体进行清洗，然后将硅片安装在抛光设备上，对硅片进行正面抛光，所述正面抛光去除量为13μm-16μm。
9.根据权利要求1所述的双面抛光硅片的加工方法，其特征在于，所述于正面抛光后，对硅片进行再次去蜡洗净，具体包括，于正面抛光后，将硅片置于温度为60℃-75℃的NCW、O3、SC1的混合溶液中，浸泡时间为250S-350S，对硅片进行再次去蜡洗净。
10.根据权利要求1所述的双面抛光硅片的加工方法，其特征在于，所述于再次去蜡洗净后，对硅片进行最终洗净，具体包括，于再次去蜡洗净后，对硅片的表面平坦度和外观进行检测，将符合标准的硅片置于温度为60℃-75℃的SC1、O3、HF的混合溶液中，浸泡时间为250S-350S，对硅片进行最终洗净。
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