CN101367193A

CN101367193A - 硅片研磨表面划伤控制方法

Info

Publication number: CN101367193A
Application number: CNA2007100587519A
Authority: CN
Inventors: 仲跻和
Original assignee: JIANGSU HAIXUN INDUSTRY GROUP SHARE Co Ltd
Current assignee: JIANGSU HAIXUN INDUSTRY GROUP SHARE Co Ltd
Priority date: 2007-08-15
Filing date: 2007-08-15
Publication date: 2009-02-18

Abstract

本发明提供一种硅片研磨表面划伤控制方法，包括将被研磨硅片夹持到研磨机的研磨盘上，将研磨液供给到被研硅片表面，对研磨机施加压力，并控制研磨机的研磨盘转动，而对被研磨物表面进行研磨；其使用的研磨液包括磨料、渗透剂、pH调节剂、表面活性剂、螯合剂和去离子水；研磨机上的研磨压力控制在75kPa以下，并控制上磨盘的转速为200rpm以下，下磨盘的转速为200rpm以下；能够有效减少硅片研磨表面划伤，提供较好的表面质量，并且不增加生产成本。

Description

硅片研磨表面划伤控制方法

技术领域

本发明涉及硅片加工方法，特别涉及一种集成电路衬底用单晶硅片研磨表面划伤控制方法。

背景技术

研磨是硅片切片后对其表面的第一次机械加工，也是硅片加工技术中最基本的工序。研磨的目的是为了去除硅片表面的切片刀痕和凹凸不平，使表面加工损伤层达到一致并控制表面划伤长度深浅，使其在化学腐蚀过程中，表面腐蚀速率达到均匀一致。

在硅片研磨过程中，为了提高产品合格率，控制研磨表面划伤至关重要。目前大多数硅片研磨液，为了追求研磨过程中去处速率，往往采用粒径较较大的磨料，导致了研磨损伤层的增加和表面划伤数量的增加。在特开2001-323254号公报中公开了具有特定粒径分布的二氧化硅研磨液，此研磨液选用近乎单分散的胶体二氧化硅作为磨料，研磨后硅片表面存在大量划伤。美国专利第6143662号公报公开了一种使用小研磨粒子和大研磨粒子混合浆料的研磨方法，同样研磨后硅片表面存在大量划伤。

为了提高硅片研磨质量，降低硅片表面的划伤，近年来也出现了种种不同的研磨液和研磨后表面划伤的控制方案。如在专利03155318.4中，通过控制磨料粒径达到了比上两种研磨液更小的研磨划伤，但由于磨料粒径的改变导致研磨硅片的去除速率下降。在专利200510055710.5中，提出了采用球形二氧化硅磨料的研磨方法，达到了较少的研磨划伤，但此种方法对磨料的要求高，增加了生产成本，生产中不容易实现。

因此，在保持较高的去除速率和较低生产成本的前提下，发明一种降低单晶硅片研磨划伤的方法，是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种硅片研磨表面划伤控制方法，其通过改进硅片的研磨工艺条件，以有效降低研磨硅片表面的划伤，同时保证硅片研磨具有较高的去除速率，提高硅片质量，且生产成本较低。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明硅片研磨表面划伤控制方法，包括将被研磨硅片夹持到研磨机的研磨盘上，将研磨液供给到被研硅片表面，对研磨机施加压力，并控制研磨机的研磨盘转动，而对被研磨物表面进行研磨；其特征在于：所述研磨液包括磨料、渗透剂、PH调节剂、表面活性剂、螯合剂和去离子水；所述研磨机上的研磨压力控制在75kPa以下，并控制上磨盘的转速为200rpm以下，下磨盘的转速为200rpm以下。

前述的硅片研磨表面划伤控制方法，其特征在于：所述研磨液包括磨料、渗透剂、PH调节剂、表面活性剂、螯合剂和去离子水，各种成分所占质量百分比是：磨料为15.0％至30.0％；渗透剂为3％至5％；PH调节剂为5％至15％；表面活性剂为0.1％至1.0％；螯合剂为1％至3％；去离子水为余量。

前述的硅片研磨表面划伤控制方法，其特征在于：所述磨料是粒径为100至150纳米的二氧化硅(SiO₂)、粒径为2至5微米的二氧化铈(CeO₂)、粒径为3至6微米的二氧化钛(TiO₂)或粒径为4至8微米的碳化硼；所述渗透剂为聚氧乙烯醚(JFC)或磷酸酯；所述PH调节剂为无机碱或有机碱；所述螯合剂为乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA二钠)、羟胺和胺中的一种或其组合。

前述的硅片研磨表面划伤控制方法，其特征在于：所述有机碱是胺或羟胺中的一种或它们的组合；所述的胺是乙二胺；所述羟胺是三乙醇胺、四羟基乙基乙二胺、六羟基丙基丙二胺或四甲基氢氧化铵；所述无机碱是氨水、氢氧化钠或氢氧化钾。

前述的硅片研磨表面划伤控制方法，其特征在于：所述表面活性剂是非离子型表面活性剂，该非离子型表面活性剂是脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基醇酰胺或者是二者的混合物；所述脂肪醇聚氧乙烯醚是聚合度为20的脂肪醇聚氧乙烯醚(0-20)或者聚合度为25的脂肪醇聚氧乙烯醚(0-25)；所述烷基醇酰胺是月桂酰单乙醇胺。

前述的硅片研磨表面划伤控制方法，其特征在于：所述研磨机的研磨压力优选为50kPa以下，施加过程中由0匀速加至所需压力，保持稳定，在稳定的压力下进行研磨。

前述的硅片研磨表面划伤控制方法，其特征在于：所述研磨机上研磨盘的转速优选为100至150rpm，下研磨盘的转速优选为100至150rpm。

本发明硅片研磨表面划伤的控制方法的有益效果，其通过使用配置合理的研磨液，调整研磨压力及控制上磨盘、下磨盘转速的方法，有效降低研磨硅片表面的划伤，同时保证硅片研磨具有较高的去除速率，提高硅片质量，且生产成本较低。

具体实施方式

本发明硅片研磨表面划伤控制方法，包括将被研磨硅片夹持到研磨机的研磨盘上，将研磨液供给到被研硅片表面，对研磨机施加压力，并控制研磨机的研磨盘转动，而对被研磨物表面进行研磨；其改进之处在于：所述研磨液包括磨料、渗透剂、PH调节剂、表面活性剂、螯合剂和去离子水；所述研磨机上的研磨压力控制在75kPa以下，并控制上磨盘的转速为200rpm以下，下磨盘的转速为200rpm以下。

本发明硅片研磨表面划伤控制方法，其中，研磨液包括磨料、渗透剂、PH调节剂、表面活性剂、螯合剂和去离子水，各种成分所占质量百分比是：磨料为15.0％至30.0％；渗透剂为3％至5％；PH调节剂为5％至15％；表面活性剂为0.1％至1.0％；螯合剂为1％至3％；去离子水为余量。所述磨料是粒径为100至150纳米的二氧化硅(SiO₂)、粒径为2至5微米的二氧化铈(CeO₂)、粒径为3至6微米的二氧化钛(TiO₂)或粒径为4至8微米的碳化硼；所述渗透剂为聚氧乙烯醚(JFC)或磷酸酯；所述PH调节剂为无机碱或有机碱；所述螯合剂为乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA二钠)、羟胺和胺中的一种或其组合；所述有机碱是胺或羟胺中的一种或它们的组合；所述的胺是乙二胺；羟胺是三乙醇胺、四羟基乙基乙二胺、六羟基丙基丙二胺或四甲基氢氧化铵；所述无机碱是氨水、氢氧化钠或氢氧化钾；所述表面活性剂是非离子型表面活性剂，该非离子型表面活性剂是脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基醇酰胺或者是二者的混合物；所述脂肪醇聚氧乙烯醚是聚合度为20的脂肪醇聚氧乙烯醚(0-20)或者聚合度为25的脂肪醇聚氧乙烯醚(0-25)；所述烷基醇酰胺是月桂酰单乙醇胺。

本发明硅片研磨表面划伤控制方法，其研磨机的研磨压力优选为50kPa以下，施加过程中由0匀速加至所需压力，保持稳定，在稳定的压力下进行研磨；研磨机上研磨盘的转速优选为100至150rpm，下研磨盘的转速优选为100至150rpm。

本发明的优点在于，利用所述的研磨液，在上述的研磨工艺条件下，能够有效减少硅片表面的划伤，提供较好的表面质量，并且不增加生产成本。

实施例1：

制备硅片研磨液2公斤。

硅片研磨液，由碳化硼磨料、氢氧化钠、月桂酰单乙醇胺、磷酸酯、乙二胺四乙酸二钠盐和去离子水组成，分别称取制备研磨液重量的15％的碳化硼，碳化硼的粒径为4微米，12％的氢氧化钠，0.5％的月桂酰单乙醇胺，3.5％的磷酸酯，1％的乙二胺四乙酸二钠盐，去离子水为余量。

将称取的碳化硼磨料、氢氧化钠、月桂酰单乙醇胺、磷酸酯、乙二胺四乙酸二钠盐依次加入到去离子水中，在室温下搅拌均匀备用。

研磨时采用双面研磨机，研磨盘材质为石墨铸铁，研磨压力25kPa，上研磨盘转速120rpm，下研磨盘转速120rpm。

实验效果分析：利用上述研磨液，与去离子水按1：100稀释，在上述条件下，以恒定速率研磨硅片15分钟。通过50倍显微镜检测硅片表面，测量结果无划伤，测量研磨前后的硅片厚度差，除以研磨时间，得到去除速率大小为490nm/min，表面粗糙度值为1.3nm。

实施例2：

制备硅片研磨液1公斤。

硅片研磨液，由二氧化硅磨料、四甲基氢氧化铵、聚合度为20的脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚(JFC)、乙二胺四乙酸和去离子水组成，分别称取制备研磨液重量的20％二氧化硅磨料，二氧化硅的粒径为100纳米；8％的四甲基氢氧化铵；0.3％的聚合度为20的脂肪醇聚氧乙烯醚；5％的JFC；2％乙二胺四乙酸；去离子水为余量。

将称取的二氧化硅磨料、四甲基氢氧化铵、聚合度为20的脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚(JFC)、乙二胺四乙酸依次加入到去离子水中，在室温下搅拌均匀备用。

研磨时采用双面研磨机，研磨盘材质为石墨铸铁，研磨压力20kPa，上研磨盘转速100rpm，下研磨盘转速100rpm。

实验效果分析：利用上述研磨液，与去离子水按1：100稀释，在上述条件下，以恒定速率研磨硅片15分钟。通过50倍显微镜检测硅片表面，测量结果无划伤，通过测量研磨前后的硅片厚度差，除以研磨时间，得到去除速率大小为520nm/min，表面粗糙度值为1.4nm。

本发明和实施例中涉及和使用的脂肪醇聚氧乙烯醚中脂肪醇的碳原子数为12至18；涉及的室温为20-25℃。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种硅片研磨表面划伤控制方法，包括将被研磨硅片夹持到研磨机的研磨盘上，将研磨液供给到被研硅片表面，对研磨机施加压力，并控制研磨机的研磨盘转动，而对被研磨物表面进行研磨；其特征在于：所述研磨液包括磨料、渗透剂、PH调节剂、表面活性剂、螯合剂和去离子水；所述研磨机上的研磨压力控制在75kPa以下，并控制上磨盘的转速为200rpm以下，下磨盘的转速为200rpm以下。

2.根据权利要求1所述的硅片研磨表面划伤控制方法，其特征在于：所述研磨液包括磨料、渗透剂、PH调节剂、表面活性剂、螯合剂和去离子水，各种成分所占的质量百分比是：磨料为15.0％至30.0％；渗透剂为3％至5％；PH调节剂为5％至15％；表面活性剂为0.1％至1.0％；螯合剂为1％至3％；去离子水为余量。

3.根据权利要求2所述的硅片研磨表面划伤控制方法，其特征在于：所述磨料是粒径为100至150纳米的二氧化硅(SiO₂)、粒径为2至5微米的二氧化铈(CeO₂)、粒径为3至6微米的二氧化钛(TiO₂)或粒径为4至8微米的碳化硼；所述渗透剂为聚氧乙烯醚(JFC)或磷酸酯；所述PH调节剂为无机碱或有机碱；所述螯合剂为乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA二钠)、羟胺和胺中的一种或其组合。

4.根据权利要求3所述的硅片研磨表面划伤控制方法，其特征在于：所述有机碱是胺或羟胺中的一种或它们的组合；所述胺是乙二胺；所述羟胺是三乙醇胺、四羟基乙基乙二胺、六羟基丙基丙二胺或四甲基氢氧化铵；所述无机碱是氨水、氢氧化钠或氢氧化钾。

5.根据权利要求1所述的硅片研磨表面划伤控制方法，其特征在于：所述表面活性剂是非离子型表面活性剂，该非离子型表面活性剂是脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基醇酰胺或者是二者的混合物；所述脂肪醇聚氧乙烯醚是聚合度为20的脂肪醇聚氧乙烯醚(O-20)或者聚合度为25的脂肪醇聚氧乙烯醚(O-25)；所述烷基醇酰胺是月桂酰单乙醇胺。

6.根据权利要求1所述的硅片研磨表面划伤控制方法，其特征在于：所述研磨机的研磨压力优选为50kPa以下，施加过程中由0匀速加至所需压力，保持稳定，在稳定的压力下进行研磨。

7.根据权利要求1所述的硅片研磨表面划伤控制方法，其特征在于：所述研磨机上研磨盘的转速优选为100至150rpm，下研磨盘的转速优选为100至150rpm。