專利名稱：一種控制硅片拋光表面微粗糙度的方法及拋光裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及硅片加工方法及裝置，具體涉及一種控制硅片拋光表面微粗糙度的方法及拋光裝置。
背景技術：
單晶硅片是經過晶體生長、切片、研磨、腐蝕、拋光和清洗等過程制造出來的。拋光是硅片切片后，繼研磨工序后對其表面進行的第二次機械加工，也是硅片加工技術中必要的基本工序。化學機械拋光(CMP)被公認為是超大規模集成電路階段最好的材料全局平坦化方法，該方法既可以獲得較完美的表面，又可以得到較高的拋光速率，已經基本取代了傳統的多種技術。化學機械拋光的主要目的是為了降低硅片表面在研磨過程中出現的損傷層和表面劃傷，獲得較好的表面平坦度以及表面形貌，同時得到比較好的表面粗糙度。拋光的過程可以大概分為兩大步，即:粗拋和精拋。粗拋主要是采用高拋光速率來優化對應長波長范圍的表面形貌，也就是納米形貌和粗糙度；精拋主要是采用低拋光速率來提高對應短波長范圍的表面形貌，即光霧度、微粗糙度，以及減少剩余的表面顆粒數等。目前，超大規模集成電路制造技術已經發展到了 45nm和300mm時代，特征線寬為22nm的技術也正在走向市場。隨著特征線寬的進一步微小化，對娃片表面的質量提出了更高的要求。作為拋光的關鍵步驟，精拋對于硅片的最終表面質量有著至關重要的影響，因此，怎樣提高精拋后的硅片表面質量成為迫切需要研究的課題。對于如何提高拋光后硅片的質量，通常采用的方法包括:優化拋光參數和拋光液的成分，提高拋光液中磨料粒的穩定性，以及在硅片表面形成一層鈍化層等。在這些方法中，拋光后的硅片表面均直接采用去離子水進行清洗。

發明內容
本發明的主要目的在于提供一種控制娃片拋光表面微粗糙度的方法，對娃片拋光方法進行改進，以有效的降低硅片拋光表面的微粗糙度，并適合規模生產需要。本發明的另一目的在于提供一種上述方法中所使用的拋光裝置。為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:一種控制硅片拋光表面微粗糙度的方法，該方法包括以下步驟:(I)將娃片裝在拋光機的拋光頭上對娃片表面進行拋光；(2)用超純氮氣吹硅片表面,控制超純氮氣到達硅片表面的氣壓為0.1 50kpa，持續時間為0.1 10秒；(3)用去離子水沖洗硅片表面；以上步驟⑴ (3)可以根據需要重復一次至多次。本發明的方法在硅片拋光后，用去離子水沖洗硅片表面之前，引入了用超純氮氣吹硅片表面的步驟，能夠起到快速去掉硅片表面短波長對應的微小顆粒。另外，本發明采用相對較高的氣壓以取得最佳的清洗效果。
一種控制硅片拋光表面微粗糙度的拋光裝置，該拋光裝置包括旋轉大盤、拋光墊、拋光頭、拋光液輸送裝置及清洗槽，拋光墊貼設在旋轉大盤上，拋光頭設置在拋光墊的上方，拋光液輸送裝置設置在旋轉大盤的一側，所述清洗槽的噴水管上通過氣體閥連接有超純氮氣輸出裝置。通過該氣體閥控制超純氮氣到達硅片表面的氣壓。所述拋光頭上貼有拋光頭墊，該拋光頭墊具有較厚的邊緣，硅片設置在該拋光頭墊的內邊緣上，從而限制硅片在拋光頭墊邊緣內自由運動。所述拋光頭墊上設有小孔，能夠起到吸附硅片的作用。本發明的優點是:本發明對硅片的拋光方法進行改進來提高拋光后硅片的表面質量，可以有效地降低精拋過程中硅片的表面粗糙度即光霧度數值，從而可以制造出高潔凈度的硅片，提高產品的成品率。本發明具有硅片加工特別是大直徑硅片加工的商業價值。本發明的拋光裝置可以由現有的拋光裝置改造而成，改造成本低，使用方便。


圖1為本發明拋光裝置的結構示意圖。
具體實施例方式以下通過實施例對本發明做進一步說明，但本發明的保護范圍不受這些實施例的限制。本發明的 拋光裝置可以由現有的拋光裝置改造而成，如圖1所示，該拋光裝置的旋轉大盤2設置在拋光臺底座I上，該拋光大盤2上貼有拋光墊3，拋光頭5設置在拋光墊3的上方，該拋光頭5上貼有拋光頭墊6 ;拋光頭墊6具有稍厚的邊緣，并且該拋光頭墊6上設有小孔，硅片4設置在該拋光頭墊6的內邊緣上，限制硅片在拋光頭墊邊緣內自由運動；小孔的設置對硅片也起到一定的吸附作用；拋光液輸送裝置7設置在旋轉大盤2的一側，清洗槽的噴水管8上連接有超純氮氣輸出裝置。清洗槽的噴水口即為超純氮氣的噴氣口 ；超純氮氣的氣壓通過氣體閥來控制。本發明采用該拋光裝置對硅片表面進行拋光，控制硅片拋光表面的微粗糙度，具體方法為:(I)將硅片裝在拋光頭墊內邊緣上，隨著拋光頭在貼有拋光墊的旋轉大盤上旋轉并拋光；(2)拋光后，超純氮氣經清洗槽的噴水管吹出到達硅片表面，控制超純氮氣到達硅片表面的氣壓為0.1 50kpa，持續時間為0.1 10秒；(3)關閉超純氮氣氣體閥，用去離子水沖洗硅片表面；(4)重復步驟(I) (3)。實施例1選擇直拉法生產的P(IOO)、電阻率為1-3 Q ^cm的12英寸硅拋光片A、B兩組各5片，均在常規雙面拋光機上進行雙面拋光后，然后使用單面拋光機進行拋光。對于A組，拋光時首先使硅片處于自由狀態拋光70秒，去除量大約為0.7微米。然后用去離子水清洗，再次拋光80秒，去除量大約為0.8微米，然后用去離子水清洗。對于B組，采用前述拋光方法拋光70秒，然后先用超純氮氣吹硅片表面5秒，并控制超純氮氣氣壓為50kpa，再用去離子水沖洗。緊接著再次拋光80秒，然后先用超純氮氣吹硅片表面5秒，并控制超純氮氣氣壓為50kpa，再用去離子水沖洗。然后將A、B兩組硅片放入最終清洗機進行清洗。 將清洗后的硅片放入KLA-Tencor公司生產的SURFSCAN SPI設備檢測其粗糙度。A 組中娃片的平均光霧值 Avg.Haze:Dark Wide Oblique (DffO) = 0.117, Dark NarrowOblique(DNO) = 0.01 ；B 組中硅片的平均光霧值 Avg.Haze:DW0 = 0.052, DNO = 0.005。B組中的光霧值明顯低于A組中的光霧值。這一結果表明了采用本發明的拋光方法比現有的拋光方法明顯降低了硅片的微粗糙度。
權利要求
1.一種控制硅片拋光表面微粗糙度的方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: (1)將娃片裝在拋光機的拋光頭上對娃片表面進行拋光； (2)用超純氮氣吹硅片表面,控制超純氮氣到達硅片表面的氣壓為0.1 50kpa，持續時間為0.1 10秒； (3)用去離子水沖洗硅片表面。
2.根據權利要求1所述的控制硅片拋光表面微粗糙度的方法，其特征在于:所述步驟(I) 步驟(3)重復一次至多次。
3.一種用于權利要求1所述方法的拋光裝置，該拋光裝置包括旋轉大盤、拋光墊、拋光頭、拋光液輸送裝置及清洗槽，拋光墊貼設在旋轉大盤上，拋光頭設置在拋光墊的上方，拋光液輸送裝置設置在旋轉大盤的一側，其特征在于: 所述清洗槽的噴水管上通過氣體閥連接有超純氮氣輸出裝置。
4.根據權利要求3所述的拋光裝置，其特征在于:所述拋光頭上貼有拋光頭墊，該拋光頭墊具有較厚的邊緣，硅片設置在該拋光頭墊的內邊緣上。
5.根據權利要求4所述的拋光裝置，其特征在于:所述拋光頭墊上設有小孔。
全文摘要
一種控制硅片拋光表面微粗糙度的方法，該方法包括以下步驟(1)將硅片裝在拋光機的拋光頭上對硅片表面進行拋光；(2)用超純氮氣吹硅片表面，控制超純氮氣到達硅片表面的氣壓為0.1～50kpa，持續時間為0.1～10秒；(3)用去離子水沖洗硅片表面。一種控制硅片拋光表面微粗糙度的拋光裝置，該拋光裝置包括旋轉大盤、拋光墊、拋光頭、拋光液輸送裝置及清洗槽，拋光墊貼設在旋轉大盤上，拋光頭設置在拋光墊的上方，拋光液輸送裝置設置在旋轉大盤的一側，所述清洗槽的噴水管上連接有超純氮氣輸出裝置。本發明可以有效地降低精拋過程中硅片的表面粗糙度即光霧度數值，從而可以制造出高潔凈度的硅片，提高產品的成品率。
文檔編號B24B29/02GK103144011SQ20111040233
公開日2013年6月12日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者黨宇星, 閆志瑞, 庫黎明, 馮泉林, 索思卓, 盛方毓 申請人:有研半導體材料股份有限公司