CN102303281A - 一种减少晶片表面缺陷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减少晶片表面缺陷的方法，通过将抛光反应的温度控制在10-20℃之间来实现。该方法通过调整抛光时化学反应的温度，进而降低反应速率，调整化学反应与机械磨削的相对关系，使成膜与去膜相匹配，产生均匀的化学反应表面，不形成选择性腐蚀坑，明显降低了晶片表面缺陷。

Description

一种减少晶片表面缺陷的方法

技术领域

本发明属于晶体化学领域，具体涉及一种减少晶片表面缺陷的方法。

背景技术

采用化学机械抛光(CMP，chemical mechanical polishing)对晶片进行抛光时，经常会产生一种不合格品——SE(solution etching，一种由于抛光药液腐蚀造成晶片的点状或条状缺陷)，比例为8～10％甚至更高。导致返工数量巨大，重复加工，浪费严重。

根据SE不同类型出现时的表现形式，可采取以下方法来降低SE的出现几率：

1、SE集中出现在工作盘中央区域的晶片上时，可通过调整抛光药液的流量大小，减少SE产品的比例。通常需要加大流量，但在加大流量时，会使成本明显增加，一般只作为应急处理措施。

2、SE出现规律不明显，位置不定且较多时，可尝试更换新的抛光垫(PAD，或称抛光布，在抛光时贴在抛光机的下盘上，起到承载抛光液的作用，抛光过程中直接与晶片接触)或刷洗抛光垫。但这并不是针对SE产生的根本原因，故无法推广。

3、通过配药时调整抛光药液的有效性来改变药液的性能，以降低SE出现的几率。但是由于涉及到的变更因素较多，生产实践中涉及到的生产部门也较多，甚至对客户使用也可能造成影响，故较难实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何减少化学机械抛光中晶片的表面缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种减少晶片表面缺陷的方法。

本发明减少晶片表面缺陷的方法包括如下步骤：将晶片吸附在工作盘上，下降到承载抛光药液的抛光垫上，进行抛光反应，将抛光反应的温度控制在10-20℃之间。

优选地，将抛光反应的温度控制在12-18℃之间；更优选地，将抛光反应的温度控制在16+1℃。

在本发明的一些实施方案中，通过控制抛光药液和/或贴附抛光垫的抛光机下盘的温度来控制抛光反应的温度。

在本发明的一些实施方案中，将抛光药液和/或抛光机下盘的温度控制在10-20℃之间。

在本发明的一些实施方案中，将抛光药液和/或抛光机下盘的温度控制在12-18℃之间。

在本发明的一些实施方案中，将抛光药液和/或抛光机下盘的温度控制在16±1℃。

在本发明的一些实施方案中，采用冰浴控制抛光反应、抛光药液和/或抛光机下盘的温度。

在本发明的一些实施方案中，采用循环冷却水控制抛光反应、抛光药液和/或抛光机下盘的温度。

本发明人在研究中发现，SE主要产生于两个阶段：(1)抛光前；(2)抛光过程中。如图1所示，抛光前(起始时间用t₀表示)，晶片(wafer)吸附在工作盘(plate)上，下降到已经布满抛光药液的PAD上时，如果抛光药液温度较高，在晶片与PAD接触的瞬间产生选择性腐蚀坑，就是SE(图1中的黑点)；在抛光过程中，随着时间的增加(t₁时刻)，晶片与PAD接触面的温度会逐渐升高，同理，抛光药液的温度也会升高，化学反应便会增强，使成膜反应速率大于去膜反应速率，就会产生SE(图1中的黑点)，且会越来越多，遍布整个晶片。

本发明针对大批量出现、且表现无规则的SE，通过控制抛光反应的温度来调整抛光药液的温度，以物理方法调整化学参数，降低抛光药液与晶片的化学反应速率，进而调整化学反应与机械磨削的相对关系，改变精抛抛光过程中机械抛光和化学抛光的速率比，使成膜与去膜相匹配，达到更加平衡的状态，产生均匀的化学反应表面，不形成选择性腐蚀坑，SE比例就会明显降低，从而形成更完美的晶片表面。

本发明的优点如下：

1、没有改变抛光药液的化学成分，因此不会增加额外的成本。

2、不需更换抛光垫，因此不会因更换抛光垫造成成本大量增加。

3、不需增大抛光药液的流量，因此不会因增大抛光药液的流量造成成本增加和浪费。

附图说明

图1为抛光前和抛光过程中产生的SE情况；

其中，t₀表示抛光前的起始时间，t₁表示抛光过程中的某一时刻；

图2为单面抛光示意图；

图3为抛光药液的供药系统示意图；

其中：1表示工作盘，2表示抛光药液，3表示PAD，4表示供药口，5表示药温监测装置，6表示输药管道，7表示药温控制装置，8表示储药桶。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

1、单面抛光各部件的相对位置：

如图2所示，各部分说明如下：

工作盘1：可装卸的粘贴晶片模板(template)，工作盘是单独的工件，可在不同的抛光机间通用，材质为铝或陶瓷。

抛光药液2：按照抛光药液的种类和抛光垫的不同，抛光过程可分为粗抛、精抛、半精抛等。

抛光垫3：贴在抛光机下盘上的PU(聚氨酯)布，在抛光时直接与晶片接触，起到承载药液和物理磨削的作用。

供药口4：供给抛光药液的接口，可控制抛光药液的流量。

2、抛光药液的供药系统示意图：

如图3所示，各部分说明如下：

药温监测装置5：可显示真实的药液流经检测口的温度，作为控制手段。

输药管道6：传送抛光药液到抛光设备的传送管道，一般材质为PVC。

药温控制装置7：在抛光药液温度偏移时可调整药液温度，使之恢复到正常范围之内。

储药桶8：存放抛光药液的容器，有时储药桶可与配药桶合并使用。

本实施例采用冰浴通过物理降温，将储药桶8放置在一个更大的容器内，在储药桶8周围添加冰块，使储药桶8中的抛光药液2保持在16±1℃。通过连接在输药管道6上的温度计实时监控药温变化情况，当药温达到或即将达到控制上限时，及时添加冰块，以保证药液温度。

实施例2

本实施例中，采用冰浴使抛光机下盘和抛光药液的温度均保持在12±1℃，也能够达到与实施例1相近的技术效果。

实施例3

本实施例中，采用循环冷却水使抛光机下盘的温度保持在15±1℃，也能够达到与实施例1相近的技术效果。

实施例4

本实施例中，分别采用冰浴和循环冷却水使抛光药液和抛光机下盘的温度均保持在10℃，也能够达到与实施例1相近的技术效果。

实施例5

本实施例中，采用循环冷却水使抛光药液的温度保持在20℃，也能够达到与实施例1相近的技术效果。

实施例6

本实施例中，采用循环冷却水使抛光药液和抛光机下盘的温度均保持在18+1℃，也能够达到与实施例1相近的技术效果。

实验例1

将实施例1-4得到的晶片产品与传统方法制得的晶片产品进行测试，对测试结果进行了分析比较。按每十万片计，对比结果如表1所示：

表1分析比较结果

晶片产品	3寸片(SE比例)	4寸片(SE比例)
			传统方法的晶片	8％	10％
实施例1方法的晶片	0.80％	1.70％
			实施例2方法的晶片	0.84％	1.73％
实施例3方法的晶片	0.82％	1.70％
			实施例4方法的晶片	0.85％	1.74％
实施例5方法的晶片	0.83％	1.72％
			实施例6方法的晶片	0.82％	1.71％

由以上对比结果可知，本发明的方法明显降低了化学机械抛光中晶片表面的缺陷。本发明的方法得到的晶片表面平整、完美，没有选择性腐蚀坑，不存在点状或条状缺陷。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种减少晶片表面缺陷的方法，其特征在于，包括如下步骤：将晶片吸附在工作盘上，下降到承载抛光药液的抛光垫上，进行抛光反应，将抛光反应的温度控制在10-20℃之间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述抛光反应的温度控制在12-18℃之间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述抛光反应的温度控制在16±1℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过控制抛光药液和/或贴附抛光垫的抛光机下盘的温度来控制抛光反应的温度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述抛光药液和/或抛光机下盘的温度控制在10-20℃之间。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述抛光药液和/或抛光机下盘的温度控制在12-18℃之间。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述抛光药液和/或抛光机下盘的温度控制在16±1℃。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，采用冰浴控制抛光反应、抛光药液和/或抛光机下盘的温度。

9.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，采用循环冷却水控制抛光反应、抛光药液和/或抛光机下盘的温度。

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