[发明专利]一种降低硅片抛光雾发生率的CMP工艺

说明书

本发明涉及降低硅片抛光雾发生率的CMP工艺，包括涂蜡贴附、粗抛、中抛、精抛、剥离及去蜡清洗工序。通过在抛光布不同布时期间，调整抛光压力、中精抛时间以及抛光液流量等工艺条件弥补布时中后期修复损伤层能力不足：中精抛布时周期均为80h，在布时50h之前采用一贯CMP工艺：中抛压力2.2～2.4kg/cm²，中抛光液流量1.9～2.1L/min，精抛光液流量0.4～0.6L/min，中抛时间8～12min，精抛时间7～9min，抛头和定盘转速35～45rpm；在布时50h之后，中抛压力提高到2.5～2.7kg/cm²，中抛光液流量提高到2.4～2.6L/min，精抛光液流量提高到0.7～0.9L/min，中抛时间延长到15～17min，精抛时间延长到9～11min,粗抛抛头和定盘转速55～65rpm，中精抛抛头和定盘转速35～45rpm。通过改进降低抛光雾的发生率，并在不降低抛光布使用寿命情况下使得整个布时周期过程均保持高抛光质量。

技术领域

本发明属于半导体衬底抛光片技术领域，具体涉及一种降低硅片抛光雾发生率的CMP工艺。

背景技术

半导体抛光片作为各类电子产品的基础材料，随着市场竞争日趋严峻，IC向高集成、高性能的迅速发展，对器件衬底抛光质量要求愈来愈高，硅片抛光雾是高质量抛光的重要参数之一，尤其是对硅片精抛质量评价尤其重要。

化学机械抛光(chemical mechanical polishing，下简称CMP)是利用由微小磨粒和化学溶液混合而成的浆料与工件表面发生系列化学反应来改变工件表面的化学键，生成容易去除的低剪切强度产物，再通过高分子抛光垫的机械作用，从工件表面去除极薄的一层材料，从而获得高精度低粗糙度无损伤光滑表面。它不仅在ULSI芯片多层布线中是不可替代的层间平坦化方法，也是硅片加工最终获得纳米级超光滑无损伤表面的最有效方法。

硅片抛光一般生产加工流程为：涂蜡贴付→粗抛→中抛→精抛→剥离→去蜡清洗。中、精抛用于去除粗抛过程存在的损伤层，实现表面光洁度，而随布时的增加，抛布磨损越来越严重，修复损伤层的能力逐渐变弱，抛光雾发生率变高。为了保持整个布时周期高抛光质量，亟待调整现有单一抛光工艺，来弥补布时中后期修复损伤层的能力。

发明内容

本发明针对上述技术问题进行，通过改善抛光工艺，在抛光布不同布时期间，通过调整抛光压力、抛光时间以及抛光液流量等工艺条件弥补布时中后期修复损伤层能力不足，降低抛光雾的发生率，在不降低抛光布使用寿命情况下使得整个布时周期过程均保持高抛光质量。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供的降低硅片抛光雾发生率的CMP工艺，包括如下步骤：

(1)涂蜡贴附：将待处理硅片放置在涂蜡机上，转速1700～2500rpm，涂蜡量0.7～1.2mL，烘烤温度80～120℃；

(2)粗抛：将步骤(1)处理后的硅片进行抛光，抛光头转速50～65rpm，定盘转速50～65rpm，粗抛压力3.5～4.5kg/cm2，粗抛液流量1.8～2.5L/min，pH值10.5～11.2；

(3)中抛：布时周期为80h，在布时50h之前工艺条件如下：中抛压力2.2～2.5kg/cm²，抛光液流量1.9～2.1L/min，中抛时间8～12min，抛光头转速35～45rpm，定盘转速35～45rpm；在布时50h之后，中抛压力提高到2.5～2.7kg/cm²，抛光液流量提高到2.4～2.6L/min，抛光时间延长到15～17min；

(4)精抛：布时周期为80h，在布时50h之前工艺条件如下：抛光液流量0.4～0.6L/min，精抛时间7～9min，抛光头转速35～45rpm，定盘转速35～45rpm；在布时50h之后，抛光液流量提高到0.7～0.9L/min，抛光时间延长到9～11min；