一種單晶硅晶圓片邊緣拋光工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明創造涉及半導體單晶硅晶圓拋光片的邊緣拋光工藝技術，尤其是一種單晶 硅晶圓片邊緣拋光工藝。
【背景技術】
[0002] 化學機械拋光（CMP)是目前最普遍的獲得半導體材料表面平整技術。它是機械摩 擦和化學腐蝕相結合的工藝，兼顧了兩者的優點，可以獲得比較完美的晶體拋光表面。近年 來，半導體技術向著大尺寸硅拋光片的方向發展，同時也對表面顆粒度、幾何參數、邊緣及 表面的粗糙度提出了更加嚴格的要求。邊緣拋光也是化學機械拋光，經過邊緣拋光后硅片 邊緣的損傷層可以像表面拋光一樣被去除，得到光滑的硅片邊緣，可以使硅片的以下幾個 方面得到明顯的改善：（1)防止邊緣破裂（2)防止熱應力造成的缺陷（3)增加外延層和光 刻膠在硅片邊緣的平坦度。
【發明內容】
[0003] 本發明創造要解決的是傳統化學機械拋光后樣品邊緣粗糙度高，對樣品本身損傷 嚴重的問題。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明創造采用的技術方案是：一種單晶硅晶圓片邊緣拋 光工藝，其工藝步驟為：
[0005] (1)選擇經過倒角后角度為1Γ?22°的硅晶圓片，將選取的硅晶圓片通過機 械手上載至邊緣拋光設備上的定心臺，所述定心臺利用光信號掃描進行參考面的確定及定 心；
[0006] (2)根據步驟（1)中確定了參考面位置的硅晶圓片進行參考面拋光，拋光過程中 硅晶圓片與拋光布之間進行摩擦并施以15-50N的壓力，拋光時間為tl(0〈tl彡8s);
[0007] (3)將步驟（2)中完成參考面拋光的硅晶圓片進行端面拋光，過程中硅晶圓片固 定在吸盤上，并隨吸盤在500-2500r/min的轉速下進行旋轉，同時與吸盤對應的進行拋光 的工裝上下移動，加工過程中硅晶圓片與拋光布之間進行摩擦并施以5-30N的壓力，拋光 時間為t2 (0〈t2 < 25s)，倒角角度為1Γ的硅晶圓片比倒角角度22 °的硅晶圓片的加工時 間長3-8s、加工壓力小5-10N ;
[0008] (4)對步驟（3)中完成端面拋光的硅晶圓片使用流動純水進行初步清洗，清洗時 間為15-25S，清洗完畢后機械手自動收取硅晶圓片放入下載籃中；
[0009] (5)下載步驟（4)中完成初步清洗的硅晶圓片，使用傳遞水車將其及時傳遞至清 洗機，使用堿性清洗液進行清洗。
[0010] 所述參考面位置根據形狀分為OF (平邊參考面）、NOTCH(V型槽參考面）和邊緣無 參考面。
[0011] 優選地，在對步驟（2)的參考面拋光過程進行設置時，令硅晶圓片的旋轉角度隨 著硅晶圓片自身倒角角度的增加而減小，每減小Γ倒角角度則增加2-3°的旋轉角度。
[0012] 所述步驟（5)中清洗劑中的清洗方法為使用SC-I清洗液對硅晶圓片進行1-3次 清洗，每個清洗槽清洗時間為3-10min，清洗溫度為30-70°C，之后將硅晶圓片在純水槽中 進行漂洗，最終得到拋光完成的硅晶圓片。
[0013] 所述SC-I清洗液是由氨水、雙氧水和水按照氨水：雙氧水：水= (1-2) : (1-2) : (4-6)的濃度比例混合而成。
[0014] 本發明創造具有的優點和積極效果是：本發明是結合化學機械拋光的過程和硅片 邊緣的特性得出的硅晶圓片的邊緣拋光工藝，過程需要根據硅晶圓片的不同倒角角度、不 同參考面等參數進行不同的拋光過程，在拋光過程中機械作用強度化學作用強度應進行良 好匹配，從而得到光滑的邊緣的目的。
【附圖說明】
[0015] 圖1為硅晶圓片的邊緣輪廓示意圖；
[0016] 圖2為硅晶圓片的V型槽部位輪廓示意圖；
[0017] 圖3為硅晶圓片部分拋光后的顯微鏡下的對比照片；
[0018] 圖4為硅晶圓片的邊緣粗糙度的顯微鏡照片；
[0019] 圖5為硅晶圓片的邊緣粗糙度細節的顯微鏡照片。
[0020] 圖中：1、端面拋光模塊1，2、端面拋光模塊2,3、端面下表面拋光模塊，4、端面上表 面拋光模塊，5、硅晶圓片。
【具體實施方式】
[0021] 實驗材料：8英寸區熔硅晶圓片，電阻率為320±8% Ω · cm，厚度為740±5um，倒 角角度為22°，參考面類型為OF(平邊參考面）、NOTCH(V型槽參考面）或邊緣無參考面， 數量為100片。
[0022] 加工設備：邊緣拋光系統，JAC清洗機一臺，傳遞水車，基恩士激光顯微鏡，硅晶圓 拋光片邊緣輪廓儀。
[0023] 輔助材料：拋光墊，邊緣拋光液，純水，PFA片籃。
[0024] 具體實施步驟如下：
[0025] (1)定位：選擇倒角角度為Θ的硅晶圓片，將選取的硅晶圓片通過機械手上載至 邊緣拋光設備上的定心臺，所述定心臺利用光信號掃描進行參考面的確定及定心；
[0026] (2)參考面拋光：對步驟⑴中確定了參考面位置的硅晶圓片進行參考面拋光，拋 光過程中硅晶圓片與拋光布之間進行摩擦并施以F 1的壓力，拋光時間為t i，將硅晶圓片的 旋轉角度設置為P ;
[0027] (3)端面拋光：將步驟（2)中完成參考面拋光的硅晶圓片進行端面拋光，過程中硅 晶圓片固定在吸盤上，并隨吸盤在轉速S下進行旋轉，同時與吸盤對應的進行拋光的工裝 上下移動，加工過程中硅晶圓片與拋光布之間進行摩擦并施以壓力（其中端面拋光模塊1 施力F 21，端面拋光模塊2施力F22，端面下表面拋光模塊施力F23，端面上表面拋光模塊施力 F24),拋光時間為t2;
[0028] (4)初步清洗：對步驟（3)中完成端面拋光的硅晶圓片使用流動純水進行初步清 洗，清洗時間為t3，清洗完畢后機械手自動收取硅晶圓片放入下載籃中；
[0029] (5)回收再清洗：下載步驟（4)中完成初步清洗的硅晶圓片，使用傳遞水車將其及 時傳遞至清洗機，放置在清洗槽中，使用溫度為T1，濃度配比為Q的SC-I清洗液對硅晶圓片 進行清洗，每個清洗槽清洗時間為t4，之后將硅晶圓片在純水槽中進行漂洗，最終得到拋光 完成的娃晶圓片。
[0030] 實施例
[0031] 采用上述實驗材料進行實施例分析，參數如下表所示：
[0032]
【主權項】
1. 一種單晶硅晶圓片邊緣拋光工藝，其特征在于，工藝步驟為： (1) 選擇經過倒角后的硅晶圓片，將選取的硅晶圓片通過機械手上載至邊緣拋光設備 上的定心臺，所述定心臺利用光信號掃描進行參考面的確定及定心； (2) 根據步驟（1)中確定了參考面位置的硅晶圓片進行參考面拋光，拋光過程中硅晶 圓片與拋光布之間進行摩擦并施以15-50N的壓力，拋光時間為&(0〈&< 8s); (3) 將步驟（2)中完成參考面拋光的硅晶圓片進行端面拋光，過程中硅晶圓片固定在 吸盤上，并隨吸盤在500-2500r/min的轉速下進行旋轉，同時與吸盤對應的進行拋光的工 裝上下移動，加工過程中硅晶圓片與拋光布之間進行摩擦并施以5-30N的壓力，拋光時間 為 t2 (0〈t2< 25s); (4) 對步驟（3)中完成端面拋光的硅晶圓片使用流動純水進行初步清洗，清洗時間為 15-25S，清洗完畢后機械手自動收取硅晶圓片放入下載籃中； (5) 下載步驟（4)中完成初步清洗的硅晶圓片，使用傳遞水車將其及時傳遞至清洗機， 使用堿性清洗液進行清洗。
2. 根據權利要求1所述的一種單晶硅晶圓片邊緣拋光工藝，其特征在于：所述參考面 位置根據形狀分為平邊參考面、V型槽參考面和邊緣無參考面。
3. 根據權利要求1所述的一種單晶硅晶圓片邊緣拋光工藝，其特征在于：在對步驟（2) 中的參考面拋光過程中，硅晶圓片的旋轉角度隨著硅晶圓片自身倒角角度的增加而減小， 每減小1°倒角角度則增加2-3°的旋轉角度。
4. 根據權利要求1所述的一種單晶硅晶圓片邊緣拋光工藝，其特征在于：所述步驟（5) 中清洗劑中的清洗方法為使用SC-1清洗液對硅晶圓片進行1-3次清洗，每個清洗槽清洗時 間為3-10min，清洗溫度為30-70°C，之后將硅晶圓片在純水槽中進行漂洗，最終得到拋光 完成的娃晶圓片。
5. 根據權利要求4所述的一種單晶硅晶圓片邊緣拋光工藝，其特征在于：所述SC-1清 洗液是由氨水、雙氧水和水按照氨水：雙氧水：水=(1-2) : (1-2) : (4-6)的濃度比例混合 而成。
【專利摘要】本發明創造提供一種單晶硅晶圓片邊緣拋光工藝。本發明是結合化學機械拋光的過程和硅片邊緣的特性得出的硅晶圓片的邊緣拋光工藝。過程需要根據硅晶圓片的不同倒角角度、不同參考面等參數進行不同的拋光過程，在拋光過程中機械作用強度化學作用強度應進行良好匹配，從而得到光滑的邊緣的目的。
【IPC分類】B24B37-04, B24B41-06, B24B37-30, B24B9-06, H01L21-304
【公開號】CN104526493
【申請號】CN201410660052
【發明人】孫晨光, 魏艷軍, 羅翀, 武衛, 呂瑩
【申請人】天津中環領先材料技術有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月18日