專利名稱：硅片研磨表面劃傷的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅片加工方法，特別涉及一種集成電路襯底用單晶硅片研磨表面劃傷的控制方法。
背景技術(shù)：
研磨是硅片切片后對其表面的第一次機械加工，也是硅片加工技術(shù)中最基本的工序。研磨的目的是為了去除硅片表面的切片刀痕和凹凸不平，使表面加工損傷層達到一致并控制表面劃傷長度深淺，使其在化學(xué)腐蝕過程中，表面腐蝕速率達到均勻一致。
在硅片研磨過程中，為了提高產(chǎn)品合格率，控制研磨表面劃傷至關(guān)重要。目前大多數(shù)硅片研磨液，為了追求研磨過程中去處速率，往往采用粒徑較較大的磨料，導(dǎo)致了研磨損傷層的增加和表面劃傷數(shù)量的增加。在特開2001-323254號公報中公開了具有特定粒徑分布的二氧化硅研磨液，此研磨液選用近乎單分散的膠體二氧化硅作為磨料，研磨后硅片表面存在大量劃傷。美國專利第6143662號公報公開了一種使用小研磨粒子和大研磨粒子混合漿料的研磨方法，同樣研磨后硅片表面存在大量劃傷。
為了提高硅片研磨質(zhì)量，降低硅片表面的劃傷，近年來也出現(xiàn)了種種不同的研磨液和研磨后表面劃傷的控制方案。如在專利CN03155318.4中，通過控制磨料粒徑達到了比上兩種研磨液更小的研磨劃傷，但由于磨料粒徑的改變導(dǎo)致研磨硅片的去處速率下降。在專利200510055710.5中，提出了采用球形二氧化硅磨料的研磨方法，達到了較少的研磨劃傷，但此種方法對磨料的要求高，增加了生產(chǎn)成本，生產(chǎn)中不容易實現(xiàn)。
因此，在保持較高的去處速率和較低生產(chǎn)成本的前提下，發(fā)明一種降低單晶硅片研磨劃傷的方法，是目前急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有產(chǎn)品存在的上述缺點，而提供一種硅片研磨表面劃傷的控制方法。
本發(fā)明包括將被研磨硅片夾持到研磨機的研磨盤上，將研磨液供給到被研硅片表面，對研磨機施加壓力，并控制研磨機的研磨盤轉(zhuǎn)動，而對被研磨物表面進行研磨；所述研磨液包括磨料、滲透劑、PH調(diào)節(jié)劑、表面活性劑、螯合劑和去離子水；所述研磨機上的研磨壓力控制在0～75kPa，并控制上磨盤的轉(zhuǎn)速為0～200rpm，下磨盤的轉(zhuǎn)速為0～200rpm。
本發(fā)明通過使用配置合理的研磨液，調(diào)整研磨壓力及控制上磨盤、下磨盤轉(zhuǎn)速的方法，有效降低研磨硅片表面的劃傷，同時保證硅片研磨具有較高的去處速率，提高硅片質(zhì)量，且生產(chǎn)成本較低。
上述研磨液各種成分所占質(zhì)量百分比是磨料為15.0％～30.0％；滲透劑為3％～5％；PH調(diào)節(jié)劑為5％～15％；表面活性劑為0.1％～1.0％；螯合劑為1％～3％；余量為去離子水。
所述磨料是粒徑為2～5微米的二氧化鈰(CeO2)、粒徑為3～6微米的二氧化鈦(TiO2)、粒徑為100～150納米的二氧化硅(SiO2)、粒徑為4～8微米的碳化硼中的至少任意一種。
所述滲透劑為聚氧乙烯醚(JFC)、磷酸脂中的至少任意一種。
所述PH調(diào)節(jié)劑為無機堿或有機堿。
所述螯合劑為乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺四乙酸二鈉鹽(EDTA二鈉)、羥胺和胺中的至少任意一種。
所述表面活性劑是非離子型表面活性劑，所述非離子型表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基醇酰胺中的至少任意一種。
所述研磨機的研磨壓力為0～50kPa，施加過程中由0勻速加至所需壓力，保持穩(wěn)定，在穩(wěn)定的壓力下進行研磨。
所述研磨機上研磨盤的轉(zhuǎn)速為100～150rpm，下研磨盤的轉(zhuǎn)速為100～150rpm。
具體實施例方式
實施例11、制備硅片研磨液2kg。硅片研磨液，由碳化硼磨料、無機堿、月桂酰單乙醇胺、磷酸酯、乙二胺四乙酸二鈉鹽和去離子水組成。
分別稱取制備研磨液總重量的15％的碳化硼(碳化硼的粒徑為4～8微米)，酸堿調(diào)節(jié)劑12％的無機堿(如氫氧化鈉)，0.5％的月桂酰單乙醇胺，3.5％的磷酸脂，1％的乙二胺四乙酸二鈉鹽，去離子水為余量。
將稱取的碳化硼磨料、無機堿、月桂酰單乙醇胺、磷酸酯、乙二胺四乙酸二鈉鹽依次加入到去離子水中，在室溫下攪拌均勻備用。
2、研磨。
采用雙面研磨機，研磨盤材質(zhì)為石墨鑄鐵。
將被研磨硅片夾持到研磨機的研磨盤上，將研磨液供給到被研硅片表面，對研磨機施加壓力，并控制研磨壓力25kPa，上研磨盤轉(zhuǎn)速120rpm，下研磨盤轉(zhuǎn)速120rpm，利用上述研磨液，與去離子水按1∶100稀釋，在上述條件下，以恒定速率研磨硅片15分鐘。
研磨壓力施加過程中由0勻速加至25kPa。
3、實驗效果分析通過50倍顯微鏡檢測硅片表面，測量結(jié)果無劃傷，測量研磨前后的硅片厚度，除以研磨時間，得到去除速率大小為490nm/min，表面粗糙度值為1.3nm。
實施例21、制備硅片研磨液1公斤硅片研磨液，由二氧化硅磨料、有機堿、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚(JFC)、乙二胺四乙酸和去離子水組成。
分別稱取制備研磨液重量的20％二氧化硅磨料，二氧化硅的粒徑為100～150納米；8％的有機堿；0.1％的脂肪醇聚氧乙烯醚；5％的JFC；2％乙二胺四乙酸；去離子水為余量。
將稱取的二氧化硅磨料、有機堿、聚合度為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離子水中，在室溫下攪拌均勻備用。
2、研磨采用雙面研磨機，研磨盤材質(zhì)為石墨鑄鐵。
將研磨液供給到被研硅片表面，對研磨機施加20kPa壓力，上研磨盤轉(zhuǎn)速100rpm，下研磨盤轉(zhuǎn)速100rpm。利用上述研磨液，與去離子水按1∶100稀釋，在上述條件下，以恒定速率研磨硅片15分鐘。
研磨壓力施加過程中由0勻速加至20kPa。
3、實驗效果分析通過50倍顯微鏡檢測硅片表面，測量結(jié)果無劃傷，通過測量研磨前后的硅片厚度，除以研磨時間，得到去除速率大小為520nm/min，表面粗糙度值為1.4nm。
實施例31、制備硅片研磨液1公斤硅片研磨液，由二氧化鈰和二氧化鈦組成的磨料、無機堿、脂肪醇聚氧乙烯醚和月桂酰單乙醇胺、聚氧乙烯醚(JFC)、乙二胺四乙酸和去離子水組成。
分別稱取制備研磨液重量的10％二氧化鈰(粒徑為2～5微米)和20％二氧化鈦(粒徑為3～6微米)；15％的無機堿氫氧化鉀；0.5％的脂肪醇聚氧乙烯醚和0.5％的月桂酰單乙醇胺；2％的聚氧乙烯醚和1％的磷酸脂；1％羥胺和2％的乙二胺四乙酸；去離子水為余量。
將稱取的二氧化鈰和二氧化鈦、氫氧化鉀、脂肪醇聚氧乙烯醚和月桂酰單乙醇胺、聚氧乙烯醚和磷酸脂、羥胺和乙二胺四乙酸依次加入到去離子水中，在室溫下攪拌均勻備用。
2、研磨采用雙面研磨機，研磨盤材質(zhì)為石墨鑄鐵。
將研磨液供給到被研硅片表面，對研磨機施加50kPa壓力，上研磨盤轉(zhuǎn)速150rpm，下研磨盤轉(zhuǎn)速150rpm。利用上述研磨液，與去離子水按1∶100稀釋，在上述條件下，以恒定速率研磨硅片12分鐘。
研磨壓力施加過程中由0勻速加至50kPa。
3、實驗效果分析通過50倍顯微鏡檢測硅片表面，測量結(jié)果無劃傷，通過測量研磨前后的硅片厚度，除以研磨時間，得到去除速率大小為520nm/min，表面粗糙度值為1.4nm。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，利用所述的研磨液，在上述的研磨工藝條件下，能夠有效減少硅片表面的劃傷，提供較好的表面質(zhì)量，并且不增加生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求
1.一種硅片研磨表面劃傷控制方法，包括將被研磨硅片夾持到研磨機的研磨盤上，將研磨液供給到被研硅片表面，對研磨機施加壓力，并控制研磨機的研磨盤轉(zhuǎn)動，而對被研磨物表面進行研磨；其特征在于所述研磨液包括磨料、滲透劑、PH調(diào)節(jié)劑、表面活性劑、螯合劑和去離子水；所述研磨機的研磨壓力為0～75kPa，上磨盤的轉(zhuǎn)速為0～200rpm，下磨盤的轉(zhuǎn)速為0～200rpm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅片研磨表面劃傷控制方法，其特征在于所述研磨液中各種成分所占質(zhì)量百分比是磨料為15.0％～30.0％；滲透劑為3％～5％；PH調(diào)節(jié)劑為5％～15％；表面活性劑為0.1％～1.0％；螯合劑為1％～3％；余量為去離子水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅片研磨表面劃傷控制方法，其特征在于所述磨料是粒徑為2～5微米的二氧化鈰、粒徑為3～6微米的二氧化鈦、粒徑為100～150納米的二氧化硅、粒徑為4～8微米的碳化硼中的至少任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅片研磨表面劃傷控制方法，其特征在于所述滲透劑為聚氧乙烯醚、磷酸脂中的至少任意一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅片研磨表面劃傷控制方法，其特征在于所述PH調(diào)節(jié)劑為無機堿或有機堿。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅片研磨表面劃傷控制方法，其特征在于所述螯合劑為乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉鹽、羥胺和胺中的至少任意一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅片研磨表面劃傷控制方法，其特征在于所述表面活性劑是非離子型表面活性劑，所述非離子型表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基醇酰胺中的至少任意一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅片研磨表面劃傷控制方法，其特征在于所述研磨機的研磨壓力為0～50kPa，施加過程中由0勻速加至所需壓力，保持穩(wěn)定，在穩(wěn)定的壓力下進行研磨。
9.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的硅片研磨表面劃傷控制方法，其特征在于所述研磨機上研磨盤的轉(zhuǎn)速為100～150rpm，下研磨盤的轉(zhuǎn)速為100～150rpm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種硅片研磨表面劃傷的控制方法，包括將被研磨硅片夾持到研磨機的研磨盤上，將研磨液供給到被研硅片表面，對研磨機施加壓力，并控制研磨機的研磨盤轉(zhuǎn)動，而對被研磨物表面進行研磨；使用的研磨液包括磨料、滲透劑、pH調(diào)節(jié)劑、表面活性劑、螯合劑和去離子水；研磨機上的研磨壓力控制在0至75kPa，并控制上磨盤的轉(zhuǎn)速為0至200rpm，下磨盤的轉(zhuǎn)速為0至200rpm；能夠有效減少硅片研磨表面劃傷，提供較好的表面質(zhì)量，并且不增加生產(chǎn)成本。
文檔編號B24B29/00GK101049681SQ20071002229
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月11日
發(fā)明者仲路和 申請人:江蘇海迅實業(yè)有限公司