Способ полирования пластин кремния

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Щ@с, ЙИЕНТНО- Т"., EC ПАТЕНТУ яи л, Комитет Российской Федерации по патентам н товарным знакам (21) 4935993/25 (22) 12.05.91 (46) 15.10.93 Бюл. Na 37-38 (71) Научно-исследовательский институт имАЛЮ.Малинина (72) Завадская ВФ.; Кошевар ГГ.: Мазина ГА.;

Хохлов А.И.; Федоренко ВН; Рагозин АЛЮ. (73) Научно-исследовательский институт имА.Ю.Малинина (54) СПОСОБ ПОЛИРОВАНИЯ ПЛАСТИН

КРЕМНИЯ (57) Назначение: изобретение относится к микроэлектроннике и может быть использовано при изгоп9) КС п1) 2001465 1 (51) 5 H 01 L Z1, 304 товлении пластин, предназначенных для производства СБИС. Сущность изобретения: финишное и суп ерфинишное полирование проводят зопями.

Одновременно полируют рабочую и нерабочую поверхности. В качестве полировапьника использовано нетканое полотно из синтетических волокон. При финишном полировании используют полировапьник с объемной плотностью не менее 0.30 г/см . При э суперфинишном полировании — не менее з

025 г/см, При суперфинишном полировании пластины располагают рабочей поверхностью вверх

2001465

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении пластин, предназначаемых для производства СБИС ультразвуковой степени интеграции, например для ДОЗУ или СОЗУ с объемом памяти 1 Мбит.

Известен способ полирования кремниевых пластин и других полупроводниковых материалов поляриэующим составом на основе силикаэоля, модифицированного водорастворимыми аминами и водорастворимыми 4-х компонентными солями аммония или основаниями, Полированию подвергается только рабочая поверхность пластины, жестко закрепленной на планшайбе с помощью прослойки термопластичного материала.

Недостатком этого способа являются высокие значения общего и локального отклонения полированной поверхности пластины от плоскостности, увеличение коробления пластин при полировании, высокое значение высотного параметра шероховатости рабочей поверхности.

Известен также способ полирования пластин на двухдисковом полировальном станке, в котором полированию подвергается одновременно рабочая и нерабочая поверхности пластины. При полировании этим способом пластины размещают в сепараторе между двумя дисками, на которые наклеены полировальники иэ нетканого полотна из синтетических волокон. Этот способ обеспечивает низкое локальное отклонение от плоскостности, Недостатками этого способа являются высокое значение высотного параметра шероховатости поверхности и наличие на поверхности пластины дымки (матовости).

Наиболее близким техническим решением является способ полирования пластин кремния, включающий финишное и суперфинишное полирование поверхности пластин золями. Обработку обеих поверхностей пластин ведут одновременно между вращающимися полировальниками, в качестве которых используют нетканые полотна из синтетических волокон, При полировании этим способом получают пластины с высоким качеством поверхности, однако такой параметр как плоскостность не удовлетворяет требованиям, предъявляемым в настоящее время к пластинам.

Целью изобретения являются повышение качества пластин.

Сущность изобретения заключается в следующем. Финишное и суперфинишное полирование обеих поверхностей пластин ведут одновременно между вращающимися

55 полировальниками, На финишном полировании обработку рабочей и нерабочей поверхностей пластин проводят с использованием в качестве полировальников нетканого плотна из синтетических волокон с объемной плотностью не менее 0,30 г/см, что обеспечивает наряду со снижениз ем шероховатости до значений а = 6 нм (ИРС составляет 10 — 40 отн,ед) снижение клина до 5 мкм и достижение плоскостности в 1 мкм на участках (10 х 10) мм без увеличения коробления пластин, При использовании полированного полотна плотностью менее 0.30 г/см, увеличивается клиновидность пластин и отклонение от плоскостности рабочей поверхности. На суперфинишном полировании обработку рабочей и нерабочей поверхностей проводят в использованием различных полотен.

Нерабочую поверхность пластины обрабатывают с использованием нетканого полотна иэ синтетических волокон объемной плотностью не менее 0,25 г/см, а рабочую поверхность обрабатывают с использованием полировальника, имеющего безворсовое замшевидное покрытие, Это позволяет получать пластины с рабочей поверхностью, имеющей среднеквадратичные отклонения высот субмикронеровностей (шероховатости) на уровне о=1 нм (ИРС <: 0,5) при сохранении достигнутого уровня плоскостности, клина и коробления. Объясняется это тем, что иэ-за различия сил сцепления с полировальниками различного типа пластине придается вращательный момент, и она находится под воздействием относительно меньших сдвиговых усилий. Это также позволяет избежать деформации сепараторов и поломки пластин в процессе сдвига их сепаратором. При использовании для суперфинишного полирования нерабочей поверхности полировальника плотностью менее 0.25 г/см возможно ухудшение плоскостности пластин.

При финишном и суперфинишном полировании пластины располагают рабочей поверхностью вверх, что позволяет избежать образования царапин в результате того, что частицы, образующиеся при высыхании полирующего состава, осыпаются на нижний полировальник, контактирующий с нерабочей поверхностью. Поскольку нижний полировальник не имеет замшевидного покрытия, удаление частиц иэ зоны полирования происходит быстрее, чем в случае исlloëüçîâýния полировальника с замшевидным покрытием.

К тому же, использование полировальника без эамшевидного покрытия обеспечи200!465 вает более грубую обработку нерабочей по- После суперфинишного полирования и верхности по сравнению с рабочей, т.е. очистки был проведен контроль локальной обеспечивает наличия слоя с геттерирую- плоскостности на установке NTV-2. На 80 щими свойствами. пластин отклонение от плоскостности на

Обработку проводят на станках AL-2P. 5 участках площади (10 х 10) мм не превышаНа финишном полировании используют ет мкм не менее, чем ía 90/, рабочей полиоовальник плотностью не менее 0,30 поверхности каждой пластины. Оценка шег/см типа "Suba". Пластины располагают роховатости пластин при контроле рефлекрабочей поверхностью вверх. Полирование тометрическим способом свидетельствуют проводят в течение 35 — 50 мин полироваль- 10 о том, что среднеквадратичное отклонение ным составом на основе золей при рН среды высот субмикроне ровностей составляет

11,6 — 11,8 и избыточном давлении пневмо- 1,3 нм. Значение ИРС при оценке на присистемы станка 0,039 — 0,049 МПа. боре "Рефлекс-1000" и на приборе "Яиг1

Суперфинишное полирование нерабо- Scan" не превышает 0,5 отн. ед, чей пластины осуществляют на полироваль- 15 Пример 2. Пластины кремния КЭФ-4,5 нике плотностью не менее 0,25 г/см, а (100) диаметром 100 мм, прошедшие после з рабочей поверхности пластин — на полиро- резки операции формирования фаски, шливальнике с замшевидными покрытием фир- фования и травления, подвергают финишмы "йо4еГ. Время суперфиниша 3 — 5 мин, ному полированию с режиме, указанном в давление 0,012 — 0,015 МПэ. время выхода 20 примере 1. на полировальном нетканом пона рабочий режим 4 — 5 мин, полировальный лотне плотностью 0,35 г/см . Далее провосостав на основе золей или обратимого эо- дят суперфинишное полирование, как указано в примере 1, составом на основе

Относительное вращение сепараторов, обратимого гидроэоля диоксида кремния, верхнего и нижнего шлифовальников при 25 На 80 пластин отклонение от плоскофинишном и суперфинишном полировании стности не превышает 1 мкм на участках(10

3: 6: 6. х 10) мм на 95 g, рабочей поверхности плаПример 1. Полированию подвергают стин. Значение ИРС. определяемое с попластины монокристаллического кремния мощью установок "Рефлекс-1000", не

КДБ-12(100)диаметром !00мм, прошедшие 30 превышало 0,4, среднеквадратичное отклопосле резки операции формирования фас- нение высот субнеровностей, определенное ки, шлифования и травления. На нижний и на рабочей поверхности готовых пластин с верхнийшлифовальникинаклеиваютнетка- помощью электронного микроскопа метоное полировальное полотно без эамшевид- лом реплик, составило 1 нм. ного покрытия типа "Suba "с объемной 35 Пример 3. Пластины КДБ-12 (100) з плотностью 0.3 г/см . Пластины располага- диаметром 150 мм после формирования фают рабочей поверхностью вверх в ячейках ски, шлифования и травления полируют сосепараторов, находящихся на нижнем шли- ставом на основе обратимого гидрозоля фовальнике. Финишное полирование про- диоксида кремния с содержанием диоксида водят в течение 45 мин составом на основе 40 кремния -7 $ в течение 37 мин на полиросиликазоля, с содержанием диоксида крем- вальнике плотностью 0,35 г/см по режиму, ния 5 мас.$ при рН = 11,6 — 11,8, давлении укаэанному в примере 1, Далее пластины

0,040 МПа, скорости встречного вращения переносят на станок, нэ котором на нижний шлифовальников 35 об/мин; относитель- шлифовальник наклеено нетканое полироное вращениесепараторов. верхнего и ниж- 45 вальное полотно без замшевидного покрынего шлифовальников 3: б: 6 задается на тия с плотностью 0,35 г/см, э на верхней— пульте управления. После этого пластины полировальник с замшевидным покрытием. переносят нэ станок, на верхний шлифо- Суперфинишное полирование проводят, вальник которого наклеен полировальник с как указано в примере 2. безворсовым замшевидным покрытием 50 Отклонение от плоскостности, опредефирмы "Ко4еГ, а на нижний — без замше- ленное на установке NTV-2, для 82 плавидного покрытия с объемной плотностью стин не превышает 1 мкм на участках з

0,25 г/см . (10 х 10) мм на 90 рабочей поверхности.

Располагают пластины рабочей поверх- Интенсивность рассеянного света на устаностью вверх и проводят суперфинишное 55 новке "Рефлекс 1000" не превышала 0,4 отн. полирование составом на основе силиказо- ед. Среднеквадратичное отклонение высот ля с содержанием диоксида кремния 3 субмикронеровностей, определенное ремас. $ при рН = 10,8, давлении 0,012 МПэ в флектометрическим способом, не превышатечение 5 мин (время выхода на рабочий ет нм. режим 4 — 5 мин).

2001465

Составитель В. Завадская

Редактор Н, Соколова + Техред M.Ìoðråíòàë Корректор В. Петраш

Заказ 3130

Тираж Подписное

НПО " Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 (56) Патент США N4462188,,кл. Н 01 Н

21/304, 1984.

Двухдисковые доводочные, хонинговальн ые и полировальные станки, — Проспект фирмы "Peter (Volters Maschinenfabrik, GmbH", 1981, Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛИРОВАНИЯ ПЛАСТИН КРЕМНИЯ, включающий финишное и суперфинишное полирование поверхности пластин золями с использованием в качестве полировальника нетканого полотна из синтетических волокон, причем обработку обеих поверхностей пластин ведут одновременно двумя вращающимися полировальниками, отличающийся тем, что, с целью повышения качества пластин, финишное полирование

Завадская В,Ф, и др, Прецизионная обработка поверхности пластин монокристаллического кремния.

Электронная промышленность 1990, 5 М 4, с.36 — 38. обеих поверхностей проводят с использо10 ванием полировальников с объемной плотностью не менее 0,30 г/см, при з суперфинишном полировании используют полировальник с обьемной плотностью не менее 0,25 г/см, причем рабочую поверхз

15 ность полируют с использованием полировал ьника, имеющего безворсовое замшевидное покрытие, и располагают пластины рабочей стороной вверх.