硅片单面化学机械抛光方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种硅片单面化学机械抛光方法和装置，属于硅片化学机械抛光方法和设备技术领域。其方法是根据硅片单面抛光的表面质量要求，在进行了初抛光和／或精抛光之后，再与进行硅片的漂洗抛光。其装置主要包括初抛光台和／或精抛光台，及漂洗抛光台。本发明专利技术能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；其方法合理、原理独特，工艺性好；其装置结构简单、配置合理、单面抛光质量高且稳定，也有利于提高生产效率、降低成本和实现生产过程的自动化；本发明专利技术用途广，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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于硅片化学机械抛光方法和设备
，尤其是一种硅片化学机械抛 光的方法和装置。
技术介绍
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。在本专利技术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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。所述的初抛光台、精抛光台或漂洗抛光台的抛光头均和抛光主轴自转、升降及气 吸机构相连，抛光主轴自转、升降及气吸机构均装在可转动换位的转塔上；此解构较好。所述的硅片单面化学机械抛光装置，其特征在于硅片装载部分设有硅片装载台、 硅片卸载台、机械手机构、硅片存储水槽、硅片扫描，OCL单元和电气控制人机界面。所述的机械手机构设有硅片转换台、2套四维机械手，或者为1套六维机械手和末 端执行器，等结构。所述的电气控制部分主要由主机PC、主机系统、抛光头系统、前端模组系统、抛光 液供给站等组成；主机PC是以工业计算机(安装WindowsXp操作系统)为基础的设备输入 /输出、主逻辑控制和与其他控制单元进行网络通讯的主单元。主机PC通过以太网交换机 分别与主机系统、抛光头系统、前端模组系统、抛光液供给站控制单元连结，进行数据交换 和逻辑动作控制；主机系统、抛光头系统、前端模组系统、抛光液供给站作为四个独立的控 制单元，可包括专用控制器或逻辑控制器(PLC)、电源模块、运动控制单元、电机驱动模块、 通讯模块和功能扩展模块电路。电气控制可以具有以下主要软件部分Wind0WSXp操作系统作为设备的系统层平 台，具有设备的人机界面应用层、底层逻辑控制以及I/O控制的实现层和包含控制模块之4间的通讯的接口层。本专利技术的积极效果是有效解决了长期以来现有技术中一直存在的且一直未能解 决的问题，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，从而 大大提高了硅片的单面抛光质量；其方法简单、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，也有利于提高生产效率、降低成本和实现生产过程的自动化；其用途广，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。以下结合实施例及其附图作详述说明，但不作为对本专利技术的限定。附图说明图1为本专利技术一个较好的实施例_实施例1的立体结构示意图。图2为图1的设备平面布置示意图。图3所示为又一实施例六维机械手构成的设备平面布置示意图。图4为图1中前端模组Loadport结构示意图。图5为图1中硅片输出端结构示意图。图6为图1中装载台与抛光头承载器定位装片示意图。图7为图1中卸载台与抛光头承载器定位卸片示意图。图8为图1中抛光头在转塔上安装示意图。图9为图1的设备电气控制框图。图10为图1的抛光头系统电气控制框图。图11为图1的抛光头部位流体控制系统图。图12为图1的抛光台温度控制系统图。图13为图1的抛光液供给和抛光液流量控制系统图。图14为图1的系统设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，提高硅片的抛光质量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柳滨，李伟，郭强生，廖垂鑫，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十五研究所，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]