[发明专利]硅片单面化学机械抛光方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于硅片化学机械抛光方法和设备技术领域，尤其是一种硅片化学机械抛光的方法和装置。

背景技术

硅片传统生产工艺通常主要由单晶生长、切片、倒角、抛光、清洗以及最终的包装等工艺过程来完成，每一道工序都是由相应的设备来支撑。

随着集成电路制造技术的快速发展，硅片直径的增大，对硅片的表面质量提出了更高的要求。200mm硅片可以通过硅片双面研磨和抛光工艺就可满足应用要求。但对300mm硅片，应用中对硅片的正面不仅要求很高的全局平整度精度，而且要求更高的局部平整度和微粗糙度精度。例如，满足65nm制造工艺要求的硅片，硅片正面要求全局平整度(GBIR)小于1微米，局部平整度(SFQR)小于0.07微米，微粗糙度小于0.2纳米。在制造工艺中，由于硅片直径的增大，机械强度降低。为了去除硅片制造工艺中产生的较差的全局平整度和硅片表面损伤层等问题，硅片的平面抛光工艺采取二步抛光工艺，首先采用双面抛光工艺，使硅片不仅产生一个较好的几何面型精度，而且消除了硅片表面大部分损伤层。硅片的双面抛光一般是多片同时抛光工艺，可提高生产效率。硅片通过双面抛光工艺后，表面质量仍然残留着部分损伤层和双面抛光工艺带来的抛光缺陷，一般称之为Haze缺陷。为了消除或者降低硅片双面抛光产生的表面haze缺陷，进一步提高硅片的表面质量，通常还需采用硅片的第二步抛光工艺，即硅片的单面抛光工艺(一般称之为硅片HazePolishing)达到应用要求。

在本发明之前的硅片单面抛光工艺中，一般采用二台抛光设备组合的抛光工艺，即硅片在其中一台抛光设备上完成硅片初抛光后，再将硅片转至第二台抛光设备上完成硅片精抛光。这一抛光工艺的缺点是：硅片在二次抛光工艺中的滞留时间增长，而且初抛光后，硅片上残留的抛光液对硅片有进一步腐蚀作用，影响硅片精抛光后的表面质量。同时二台抛光设备的采用，增加了硅片生产线对抛光设备的调整次数以及硅片转运的辅助环节。

为了消除这一工艺缺陷，硅片单面抛光工艺出现了将硅片的初抛光和精抛光工艺集成在一台设备上完成的工艺方法-即双台抛光工艺，实现双台抛光工艺方法的抛光设备具初抛光台和精抛光台。但是经过双台抛光工艺后，硅片表面仍残留抛光液，对硅片产生腐蚀作用。为了消除这一缺陷，目前也有将集成电路制造中的平坦化(CMP)工艺设备采用的后清洗系统集成在硅片单面抛光设备中应用的实例，形成所谓的“干进干出”硅片单面抛光工艺。但是，这种工艺方法中集成的后清洗系统也因硅片清洗质量不高、清洗质量不稳定或者成本过高而没有推广应用。

在化学机械抛光过程中，抛光头起着拾取硅片和带动硅片旋转在抛光垫上进行抛光的作用，硅片拾取和硅片旋转通过承载器(carrier)实现，承载器与抛光头心轴装置上的承载器法兰盘通过真空固定，硅片拾取和硅片旋转通过心轴装置提供动力。心轴装置对承载器(carrier)进行连接、升降、旋转及在抛光过程实现精确心轴力控制的机构。心轴装置与承载器组成整个抛光头系统，在功能上具有硅片夹持、下压力产生、背压产生、压力调整、旋转、工位传递等多种功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅片单面化学机械抛光方法和装置，解决的主要问题是可有效降低或消除硅片经初抛光或精抛光后抛光液在硅片表面上的残留，大大提高硅片的单面抛光质量；其方法方法合理、原理独特、工艺性好，可大大提高硅片的单面抛光质量；其装置结构简单、配置合理、单面抛光质量高且稳定，可满足对硅片抛光质量的需求；用途广，尤其是可满足300mm及其以上大直径硅片对全局及局部平整度和微粗糙度等更高的精度要求。

本发明之一是这样实现的：一种硅片单面化学机械抛光方法，包括在初抛光台和/或精抛光台进行硅片的粗抛光和/或精抛光，其特征在于根据硅片单面抛光的表面质量要求，由上述的初抛光台和/或精抛光台与漂洗台配合，由漂洗台再进行硅片的漂洗抛光，以去除在粗抛光和精抛光工艺过程中的残留抛光液，消除残留抛光液对硅片抛光质量的影响，提高硅片的单面抛光质量。

所述的漂洗抛光为用去离子水作为介质进行漂洗抛光较好。也可用纯净水等作为介质进行漂洗抛光。

本发明之二是这样实现的：一种硅片单面化学机械抛光装置，主要包括初抛光台和/或精抛光台，抛光液供给机构，电气控制部分，其特征在于设有终抛光台，即漂洗抛光台。

所述的漂洗抛光台具有去离子水供给机构较好。如用纯净水等介质供给机构也可。

所述的初抛光台和终抛光台分别独立设有2路或3路以上抛光液供给机构，具有同时、依次或者它们之间组合的方式供给抛光液的结构为佳。