一種12英寸硅片的雙面拋光方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種12英寸硅片的雙面拋光方法，具體涉及一種提高拋光穩定性，降低片內及片間非均勻性，并延長拋光布使用壽命的拋光方法。
【背景技術】
[0002]目前，在半導體工業中，12英寸硅片已成為主流，直徑為18英寸的硅片尚處于開發階段。
[0003]雙面拋光由于具有較低的經濟成本，生產的產品具有更高的平整度，成為大直徑硅片的主要拋光加工工藝。如圖1所示為雙面拋光機的截面圖,雙面拋光機主要包括下拋光墊1、上拋光墊2、太陽輪3、外齒圈4、游輪片5設在太陽輪3與外齒圈4之間，硅片6置于游輪片內，雙面拋光機還設有拋光液管道7,用于向拋光墊輸送濕潤劑。在雙面拋光過程中，硅片被放在游輪片內，并在太陽輪和外齒圈的帶動下，相對于貼有拋光墊的上下拋光盤運動，從而達到拋光去除的目的。
[0004]作為拋光過程中關鍵部件之一的拋光墊對拋光質量有著重要影響，其組織特征、力學性能、表面狀態等對實現超精密拋光具有重要意義。但在拋光過程中拋光墊使用一段時間后，表面變的光滑，甚至形成釉面，同時由于游輪片與拋光墊的相對運動造成拋光墊中心和邊緣磨損量不同，最終導致拋光墊表面平整度變差，材料去除速率降低，硅片片內和片間非均勻性增大。如圖2所示，當游輪片與拋光墊的相對運動如圖2a所示時，拋光墊中心部位與游輪片相對速度較大，造成拋光墊中心較邊緣磨損嚴重，從而形成如圖2b所示的內凹的形狀；相反，當游輪片與拋光墊的相對運動如圖2c所示時，造成拋光墊邊緣較中心磨損嚴重，從而形成如圖2d所示的內凸的形狀。
[0005]因此需要使用金剛石修整器對拋光墊進行修整，使拋光墊達到所需的平整度和粗糙度，恢復其使用性能。但拋光墊的修整無疑會降低拋光墊的使用壽命，增加更換拋光墊的次數，造成生廣成本的提聞。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種12英寸硅片的雙面拋光方法，以改善拋光墊的不均勻磨損現象，從而降低硅片的片內及片間非均勻性，并增加拋光墊的使用壽命，提升拋光過程的穩定性。
[0007]為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0008]一種12英寸硅片的雙面拋光方法，該方法包括以下步驟:
[0009](I)將硅片置于拋光機的游輪片內，在太陽輪和外齒圈的帶動下，相對于上、下拋光墊運動，交替改變游輪片的自轉方向，對硅片表面進行拋光加工；
[0010](2)每拋光I?3小時，使用刷盤對上、下拋光墊進行刷洗，刷洗過程中，通過拋光液管道向拋光墊噴撒純水；
[0011](3)每拋光12?24小時，使用金剛石修整器對上、下拋光墊進行修整，修整過程中，通過拋光液管道向拋光墊噴撒純水。
[0012]優選地，在所述步驟(I)中，每拋光完一盤硅片后，改變太陽輪和外齒圈的轉速，使游輪片向反方向自轉。
[0013]所述步驟(2)中，純水的流量不低于4L/min,刷洗時間為I?lOmin。
[0014]所述步驟(3)中純水的流量不低于4L/min,修整時間為I?20min。
[0015]在拋光機停止工作期間，使用水循環保持拋光墊濕潤。可以在拋光液桶加入純水，純水通過拋光液管道循環，保持拋光墊表面的濕潤，純水的流量不低于3L/min。
[0016]本發明的優點在于:
[0017]本發明通過改變游輪片的自轉方向，可以有效地改善拋光墊中心和邊緣磨損量不同的現象，同時通過刷盤，有效清除拋光墊表面的雜質殘留，減緩拋光墊釉化速度，從而可以降低硅片的片內及片間非均勻性，減少拋光墊修整次數，提升拋光過程的穩定性，并降低生產成本。本發明具有硅片加工特別是大直徑硅片加工的商業價值。
【附圖說明】
[0018]圖1為雙面拋光機示意圖。
[0019]圖2(a)?(d)為游輪片與拋光墊相對運動示意圖及拋光墊的磨損示意圖。
[0020]圖3為本發明的雙面拋光方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]以下通過具體實施例對本發明做進一步說明。
[0022]如圖3所示為本發明12英寸硅片的雙面拋光方法的流程圖，具體流程為:利用游輪片夾持硅片在拋光墊上進行拋光；每拋光完一盤硅片，改變游輪片的自轉方向，使其向反方向自轉，繼續進行拋光，如此交替改變游輪片的自轉方向；每拋光I?3小時，使用刷盤對拋光墊進行刷洗；每拋光12?24小時，使用修整器對拋光墊進行修整；拋光機停止運行期間，使用水循環保持拋光墊濕潤。
[0023]實施例1
[0024]選擇直拉法生長的12英寸P (100)硅片400片，分為A、B、C、D四組，每組各100片，經過單面磨削后，厚度約為800 μ m,均在SPEEDFAM20B雙面拋光機上進行拋光，每盤拋光硅片5片，拋光墊為SUBA800，拋光去除量為25 μ m(拋光時間約50分鐘)。
[0025]對于A組，拋光時采用常規方法，即游輪片與拋光墊的相對運動方向一直保持不變，連續進行拋光，盤間不刷盤，不修盤；對于B組，拋光時采用常規方法，每拋光完一盤硅片后，使用刷盤刷洗拋光墊，不修盤；對于C組，拋光時采用常規方法，每拋光完一盤硅片后，使用刷盤刷洗拋光墊，每拋光完四盤硅片后，使用修整器對拋光墊進行修整；對于D組，采用本發明的雙面拋光方法，通過改變太陽輪和外齒圈的轉速，交替改變游輪片的自轉方向，每拋光完一盤娃片后，使游輪片向反方向自轉，每拋光完一盤娃片后，使用刷盤刷洗拋光墊，不修盤，連續進行拋光。
[0026]將四組硅片拋光后清洗干燥，幾何參數測試設備為ADE AFS3220。隨著拋光的進行，A組中硅片拋光后的厚度逐漸增大(由774.472 μ m到778.782 μ m)，去除量逐漸減小，全局平整度(GBIR)也逐漸增大(由0.332μπι到1.287 μ m)，可見拋光墊表面釉化嚴重，造成拋光去除能力下降；B組中硅片拋光后的厚度逐漸增大(由774.748 μ m到777.637 μ m)，去除量逐漸減小，全局平整度(GBIR)也逐漸增大(由0.374 μ m到0.948 μ m)，但對比A組結果，通過刷盤刷洗拋光墊，可減緩表面釉化現象；C組中硅片拋光后的厚度變化不大，基本維持在775 μ m左右，全局平整度(GBIR)也在0.3?0.5 μ m之間，可見通過定時的刷盤和修盤，可有效保持拋光墊表面性能，拋光穩定性較好；D組中硅片拋光后的厚度變化不大，基本維持在775 μ m左右，全局平整度(GBIR)也在0.3?0.5 μ m之間，可見通過改變游輪片自轉方向，同樣可以保持拋光墊表面性能良好，拋光穩定性較好。
[0027]這四組對比試驗表明了通過定時刷盤和修盤可以有效保持拋光墊表面性能良好，保持拋光效果的穩定性，但較多的修盤無疑會降低拋光墊的使用壽命。通過使用本發明的雙面拋光方法可有效減少修盤次數，提高拋光墊的使用壽命，同時保持拋光效果的穩定性。
[0028]實施例2
[0029]兩張拋光布E和F，均使用實施例1中D組的方案正常進行雙面拋光加工。拋光機停止運行期間，對拋光布E，不向表面噴水，使其自然干燥；對拋光布F，使用水循環，保持拋光布表面濕潤狀態。最終，拋光布E使用壽命為60小時,拋光布F使用壽命為80小時。可見，在拋光機停止運行期間，純水通過拋光液管道進行循環，保持拋光布表面濕潤，可延長拋光布使用壽命。
【主權項】
1.一種12英寸硅片的雙面拋光方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)將硅片置于拋光機的游輪片內，在太陽輪和外齒圈的帶動下，相對于上、下拋光墊運動，交替改變游輪片的自轉方向，對硅片表面進行拋光加工； (2)每拋光I?3小時，使用刷盤對上、下拋光墊進行刷洗，刷洗過程中，通過拋光液管道向拋光墊噴撒純水； (3)每拋光12?24小時，使用金剛石修整器對上、下拋光墊進行修整，修整過程中，通過拋光液管道向拋光墊噴撒純水。
2.根據權利要求1所述的12英寸硅片的雙面拋光方法，其特征在于，在所述步驟(I)中，每拋光完一盤娃片后，改變太陽輪和外齒圈的轉速，使游輪片向反方向自轉。
3.根據權利要求1所述的12英寸硅片的雙面拋光方法，其特征在于，所述步驟(2)中純水的流量不低于4L/min。
4.根據權利要求3所述的12英寸硅片的雙面拋光方法，其特征在于，所述步驟(2)中的刷洗時間為I?1min。
5.根據權利要求1所述的12英寸硅片的雙面拋光方法，其特征在于，所述步驟(3)中純水的流量不低于4L/min。
6.根據權利要求5所述的12英寸硅片的雙面拋光方法，其特征在于，所述步驟(3)中的修整時間為I?20min。
7.根據權利要求1?6中任一項所述的12英寸娃片的雙面拋光方法,其特征在于,在拋光機停止工作期間，純水通過拋光液管道循環，保持拋光墊表面濕潤。
8.根據權利要求7所述的12英寸硅片的雙面拋光方法，其特征在于，所述純水的流量不低于3L/min。
【專利摘要】本發明提供一種12英寸硅片的雙面拋光方法，包括以下步驟：(1)將硅片置于拋光機的游輪片內，在太陽輪和外齒圈的帶動下，相對于上、下拋光墊運動，交替改變游輪片的自轉方向，對硅片表面進行拋光加工；(2)每拋光1～3小時，使用刷盤對上、下拋光墊進行刷洗，刷洗過程中，向拋光墊噴撒純水；(3)每拋光12～24小時，使用金剛石修整器對上、下拋光墊進行修整，修整過程中，向拋光墊噴撒純水。本發明通過改變游輪片的自轉方向，可以有效地改善拋光墊中心和邊緣磨損量不同的現象，同時通過刷盤，有效清除拋光墊表面的雜質殘留，減緩拋光墊釉化速度，從而可以降低硅片的片內及片間非均勻性，減少拋光墊修整次數，提升拋光過程的穩定性，并降低生產成本。
【IPC分類】B24B29-02, B24B53-017, B24B57-02
【公開號】CN104551961
【申請號】CN201310504884
【發明人】王永濤, 閆志瑞, 庫黎明, 馮泉林, 葛鐘
【申請人】有研新材料股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月23日