用于半导体晶片抛光的方法技术

一种用于抛光半导体晶片的方法，其使用包含结合在抛光垫中的研磨材料的抛光垫，并且提供碱性抛光剂，其中抛光过程中抛光剂的体积流速大于或等于５升／分钟，并且抛光剂在抛光剂回路中循环。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于抛光半导体晶片的方法。技术背景半导体晶片、尤其是硅晶片、被用于制作诸如微处理器或存储芯片的大规模集成 电子元器件。在此情况下，对于要在其上生产电子元器件的硅晶片的正面的平整度有特别 的严格要求。在元器件制作期间，为了最大程度地减少硅晶片在曝光过程(平版印刷术) 中和中间抛光处理过程(“化学机械抛光”，CMP)中的一些问题，这种要求很有必要。对半导体晶片的表面进行抛光是为了实现从半导体晶片的表面除去材料的目的， 以便形成尽可能均勻的平面表面。其结果是，可以除去不需要的表面形貌和表面缺陷，如粗 糙表面、晶格损坏或划痕，并可为后续的进一步加工获得均勻的表面。因此，根据现有技术，在研磨、清洗和蚀刻步骤后，半导体晶片的表面通过去除材 料式抛光变得平滑。在双面抛光(DSP)的情况下，半导体晶片被松散地引入到所谓的载体中，并在正 面和背面上同时抛光，抛光的方式是借助于抛光溶胶，“自由漂浮”在抛光垫覆盖的上抛光 板和下抛光板之间。支撑部件提供能将半导体晶片压在抛光支撑部件上的可控压力。在现有技术中，通过晶片和抛光垫之间在压力下的相对运动以及所提供的抛光剂 (浆液)进行抛光。抛光剂例如可以是胶态分散的二氧化硅溶胶。抛光垫不含研磨剂。然 后，二氧化硅溶胶的机械研磨作用和碱性抛光剂的化学侵蚀的组合作用使材料得以清除， 从而导致晶片表面变平滑。硅晶片DSP的一个示范性实施方案已在US 2003054650A中公开。用于这类DSP 抛光的合适装置已在DE 100 07 390A1中给出。相比之下，在CMP抛光的情况下，只有正面被抛光，例如通过软抛光垫。在传统的抛光剂制备方法中，抛光剂组分以浓缩液和/或固体得到。然而，固体一 般要在用于单独的制备步骤之前用超纯水溶解。这些抛光剂组分和超纯水在主要的制备步 骤中进一步处理，以形成成品的抛光剂或形成部分混合物。这样制得的溶液通常临时贮存 在合适的容器中。待用的混合物通过环形管线输送给消耗装置。然后通过支线抽出抛光剂 用于工艺步骤。随后丢弃用过的抛光剂。传统上，除了胶态分散的二氧化硅溶胶还使用碱性缓冲液，例如K2CO3或koh溶液。在现有技术已知的应用中，人们怀疑碱性缓冲液会在半导体晶片上导致金属污染。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了避免这一点。本专利技术涉及用于抛光半导体晶片的方法，其使用含结合在抛光垫中的研磨材料的 抛光垫，并且提供碱性抛光剂，其中抛光过程中抛光剂的体积流速大于或等于5升/分钟，并且抛光剂在抛光剂回路中循环。碱性抛光剂优选含有诸如以下化合物的超纯水或去离子水碳酸钠(Na2CO)、碳酸 钾(K2CO3)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化铵(NH4OH)、四甲基氢氧化铵(TMAH)、 或这些化合物的任何所需混合物。尤其优选使用TMAH。抛光剂的pH值优选10 12。抛光剂溶液中所述化合物的比例优选为0.01 IOwt %，尤其优选0.01 0. 2wt%。抛光剂溶液可以进一步含有一种或多种其它的添加剂，例如诸如润湿剂和表面活 性剂的表面活性添加剂、起保护性胶体作用的稳定剂、防腐剂、抗微生物剂、醇和络合剂。在此情况下，抛光剂中不含固体。抛光剂还可以是含研磨剂的悬浮液。抛光剂悬浮液中研磨材料的比例优选为0. 25 20wt%，尤其优选0. 25 lwt%。研磨物颗粒的粒径分布优选明显为单峰的。平均粒径为5 300nm，尤其优选5 50nm。研磨材料优选由一种或多种以下元素的氧化物组成铝、铈或硅。尤其优选含有胶态分散的氧化硅的抛光剂悬浮液。硅晶片或者可以借助抛光头将待抛光侧面压在抛光板上的抛光垫上，并以这种方 法进行抛光，或者，以载体引导的方式进行自由漂浮式双面抛光。在用抛光头抛光情况下，后者还优选包括从侧面包围基底，并防止其在抛光过程 中从抛光头滑脱的固定环(retainer ring)。在新型的抛光头中，远离抛光垫的硅晶片侧面位于传递所施加抛光压力的弹性膜 上。该膜是可能再分为形成气体或液体缓冲体的室系统的一部分。然而，抛光头还可以用于用弹性支架(“背垫”)代替膜的应用。通过使用在基底和抛光垫之间提供的抛光剂，并且旋转抛光头和抛光板来抛光基底。在此情况下，抛光头还可以另外被平移到抛光垫上，由此实现抛光垫区域的更综 合的利用。根据本专利技术的方法可以在单板和多板抛光机上同样进行；以单面和双面的抛光方 法的两种形式均可。优选的是，采用优选具有两个、尤其优选具有三个抛光板和抛光头的多板抛光机。在根据本专利技术的方法中，使用含结合在抛光垫(FAP或FA垫)中的研磨材料的抛光垫。合适的研磨材料包括，例如，元素铈、铝、硅、锆的氧化物的颗粒，和诸如碳化硅、氮 化硼和金刚石的硬物质颗粒。尤其合适的抛光垫具有通过复制微结构而成型的表面形貌。这些微结构(柱)具 有例如圆柱形或多边形截面的柱子形状，或锥体或截锥体的形状。例如，在WO 92/13680A1和US 2005/227590A1中有这类抛光垫的更详细说明。所用的FAP抛光垫的粒径优选大于或等于0. 1 μ m，且小于或等于1. 0 μ m。原则上，抛光剂优选被引导通过抛光机，并且通过环形管线(抛光剂回路)循环。抛光剂回路中循环的介质优选为冷却过的。冷却优选通过结合在抛光剂回路中的 热交换器组件进行。在抛光机附近，抛光剂优选通过分配器单元抽出，然后在抛光垫和半导体晶片之 间引入。所用抛光介质的流速优选通过如下的测量及调节回路来设定通过带执行阀或针 阀的流量控制器、或通过计量泵来设定抛光介质的流量。所述阀通过改变管线直径进行设 定。例如，通过叶轮流量计测量流速。不用说，可以并且优选通过合适的软件来进行自动控 制。用这种方法调节的可以包括研磨抛光剂组分、溶液和水的介质可以被引导到混合 单元(例如含静态混合元件的管)中，抛光剂在该混合单元中混合。然后，可以将用这种方法混合的抛光剂首先引到保持站(holdingstation)中，或 直接引导到保持容器中，所述保持容器用作循环保持容器和可能用于添满抛光剂的容器。抛光剂优选从保持容器、通过环形管线输送到一个或多个消耗装置，并通过支线 输送到抛光机。没有使用的抛光剂流回到保持容器，并通过环形管线再次输送到一个或多个消耗直ο抛光过程中消耗掉的抛光剂通过合适的收集系统收集，并通过管线系统返回到保 持容器中。所述管线系统优选提供排出口，即，优选移出一部分消耗掉的抛光剂，并不返回 到保持容器中。然后将相应量的未消耗的新鲜抛光剂输入到保持容器。相应地，优选将一定部分的已经用过的抛光剂总是用新鲜的抛光剂取代。优选地，用抛光剂的碱性组分添满所述的抛光剂。优选地，保持容器中抛光剂的pH值总是通过在线分析来进行监测。如必要，通过 排出消耗掉的抛光剂并在保持容器中添满抛光剂，相应地矫正PH值，优选为通过输入碱性 溶液。优选将保持容器的填充水平总保持在特定的最低水平。这通过相应地制备新鲜的 抛光剂可以得到保证。在根据本专利技术的方法中，优选在保持容器中收集限定量或浓度的抛光剂，然后重 新使用，用新鲜的抛光剂替换限定量的消耗掉的抛光剂。进行的方法为首先制备新鲜的抛 光剂，在其用过一次后，就将其引导到保持容器中。如果保持容器中的填充水平达到其最高 水平，则处理方法完全改变为已使用过一次、且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抛光半导体晶片的方法，该方法使用含结合在抛光垫中的研磨材料的抛光垫，并且提供碱性抛光剂，其中在抛光过程中所述抛光剂的体积流速大于或等于５升／分钟，并且该抛光剂在抛光剂回路中循环。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J施万德纳，
申请(专利权)人：硅电子股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]