К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 145
Текст из файла (страница 145)
ВИДЫ В РЕЖИМЫ ЫЕХАВВЧЕСКОЙ ОВРАВОТКВ ПГЦВсПРОВОДНВКОВЫД ЫАТВРВАДОВ,)й3 Первый этап включает: калибровку слитка, формирование основного и дополнительного срезов, резку слитка на пластины и формирование закругления по краю пластины (фаски). На втором этапе выполняются операции двухстороннего шлифования. Калибровку монокристаллических слитков до требуемого диаметра проводят на специальных станках.
Круглое шлифование методом врезания осущесшляют алмазными чашечными кругами (АЧК) с размером зерна абразива 40 - 60 мкм на механической или органической связке. Частота вращения слитка 350 мин', а круга- 2500 мин'. Съем материала осуществляют за несколько рабочих ходов. За несколько первых черновых рабочих ходов со скоростью перемещения стола 2 - 3 м/мин удаляется основная масса материала. При дальнейшей чистовой обработке толщина снимаемого эа один рабочий ход слоя уменьшается. В конце операции лрн достихении требуемого диаметра с целью уменьшения нарушенного слоя проводят выглаживание кристалла за один - два рабочих хода. Ориентация монокрисгаллических слитков служит для определения отвлонения плоскости торца слитка от заданной кристаллографической сшоскости. Ее выпошопот оптическим или ренпеновским методом, основанным на измерении углов отражения падающего излучения от идентифицируемой плоско- Преимущественно используется рентгеновский метод, имеющий высокую точность (до 3 — 5') определения упсов рассогласования.
В этом случае слитки устанавливают на столик установки (типа ДРОН-3 или УРС-50И) и направляют ренпеновские монохроматические лучи под углом, соответствующим условию Брэпа-Вульфа, на торцевой срез монокристалла. Поворачивая столик со слитком в двух взаимно перпендикулярных направлениях, определпот уапя рассогласования, добиваясь максимальной интенсивности отрахенносо пучка. После ориентации на торце слитка делают мепсу, указьшюошую расположение основного среза, а успы рассогласования фиксируют в паспорте слитка. Формирование основного и дополнительного срезов осуществляют на плоскошлифовальном станке алмазными абразивными кругами прямого профюш с размером зерна абразива 40 - 50 мкм.
Продольная скоросп перемещения стола 3 - 4 м/мин. Вертикальная подача 0,1 — 0,2 мм на двойной ход стола. Срезы выполняются для визуального определения ориентации, типа электрической проводимости и удельного сопротивления кремниевых пластин. Кроме тото, основной срез служит ддя базирования пластин на установках мнхролитографии. Резку подущюводниковых слитков на пластины производят полотнами, проволокой, дисками с наружной и внутренней рехущей кромкой. Наибольшее распроссранеиие в иастощцее время получила резка монокристаллов на автоматизированньсх станках резки ЯТС или "Алмаз-12М" с применением алмазных кругов с внутренней режущей кромкой (АКВР). Для разрезания слитка диаметром 150 мм применяют АКВР наружным диаметром 597 мм и внутренним 203 мм, а также 690 и 235 мм соответственно и размером зерна абразива 40 - 50 мкм.
Соответственно толщина режущей кромки состающет 0,45 и 0,50 мм. Схема резки слитка с помощью АКВР показана на рис. 5.1.3. Разрезание монохристаляов кремния диаметром 150 мм на станках "Алмаз-12М" проводят при следующих режимах: радиальная подача круга 14 - 17 мм/мин; частота вращения шпинделя 1500 - 1700 мин', что соответствует линейной скорости резания 16 - 21 м/с.
Толщина стрезаемых пластин 050 мкм. В качестве смазочно-охлахдающей жидкости (СОЖ) применяют воду с добавками цоверхностно-активных веществ (ПАВ). Используют следующие растворы ЛАВ: жидкое мьшо + глицерин; неонол + глицерин. Расход СОЖ составляет 0,0 - 1,0 дмэ/мин. на один станок. Современные системы резки пластин полутдюводниковых материалов прахтичеоки все автоматнзированы. Они включают в себя следующие автоматические системы: Рае. 5.1.3.
Схема реэюс езвтяа дмсаамя е аастреавей ремуасей аремаайс С - реисапяй ляса; 2- святок; 3 — впяфоаавьная головка; 1- движение подачи 454 Глава 5.1. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН етиргч ереюеиы К очете опора о) Рве. 5.1.5. Авганатвчееаич система вемеревчм щаинбм а - компоновка; б, е - юмерение соответственно в нлправчении Х Т; 1- движение подачи заточннй пнотруюв а) 6 в) Рис.
5.1.6. Схвча авгематичееавх заточки а аравии режущей к(мики крута: а - заточка режущей кромки; б — прима фронтальной стороны режупгей кромки (выпуклый прогвб); е - правка обратной стороны режущей кромки (вогнутый прогиб); 1- движение подачи инструмента ! Рае. 5.1.4. Схема авннмтвчееаей еветеим ковтреда ватлжеша круча подшлифования поверхности отрезаемой пластины (рис. 5.1.3); контроля натяжения круга (рис.
5.1.4); измерения прогиба отрезаемых пластин (рис. 5.1.5); заточки и правки режущей кромки диска (рис. 5.1.6). Метод подшлифовывания (рис. 5.1Л) оонован на том, что на отрезаемую пластину действуют две ооновныс сипы: сила Р (вдоль оои слитка), действующая на площадке, равной ширине режущей кромке диска и создающая изгибающий момент; сила, лействующая вдоль поверхности отрезаемой пластины под небольшим утлом к ней (практически вдоль направления подачи диска) вследствие расклинивающего действия погружающегося в материал диска. ВИДЫ И РЕЖИМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ябб Рве.
5.1.7. Схема Ливяеави реиуаГеге ивегрумевв атваевтеаьиа еаювиаге в Ховыивтеаьвме срезав в виварвставае еремина а араиеесе вмврааавви: 1- лаииемие подачи; П - иаврввеиве врвцевия диска; Ш- ахеды реза; Л'- вход; У - выход; 1 - слиток Обе эги снли дают состаюыющие по плоскостям спайности (11Ц для элементарных полупроводников и (110) для соединений АщВУ, Под действием изгибавшего момента (по направлению совпадает с В) пластина изгибается так, как это изобрахено на рис. 5.1.7, а под действием скалывающих напряжений растрескивается.
Эффект растрескивания вырюкен сильнее для стороны В, а сторона А, прилегающая к торцу слитка, подшлифовывается режущей кромкой диска. Зто приводит к различному характеру нарушений на сторонах А и В, что фиксируется на секционных рентгеновских топограммах. На стороне А формируется сплошной нарушенный слой, глубина которого меньше или равна размеру зерна абразива в режущей кромке диска.
На стороне В нарушенный слой представляет собой дискретные, глубоко проникающие в глубь пластины трещины, периодичность которых близка к отношению скорости подачи к угловой скорости диска. Если скомпенсировать действие силы Г, то произойдет выравнивание напряхений на сторонах А и В отрезаемых пластин. Система лодшлифования способствует этому виюавниванию и, как следствие, ведет к выравниванию глубины нарушенных слоев на сторонах А и В. При подшлифовании снимается слой толщиной около 2 мкм с внешней стороны отрезаемой пластины, В итоге это способствует уменьшению коробления пластин. Цель системы контроля натяжения круга- минимизация его прогиба во время резки. Прогиб круга измеряется двумя датчиками, смонтированными с внешней стороны крути (см.
рис. 5.1.4) и установленными рядом с вощушным соплом. Прогиб хр)чи регулируетоя путем изменения давления воздуха в сопле на каждой из сторон круга. Система осуществляет автоматический контроль натяжения круга, что позволяет уменьшить коробление н оппонение от плоскостности пластин. Однако система контроля натяжения круга не избавляет от необходимости коррекции формы режущей кромки крута (правки). Зта необходимость возникает тогда, когда первоначально отрезанные пластины по своей форме (пгубнне прогиба и его знаку - выпуклый или вопбтый) не соответствуют требуеАвтоматическая система контактного измерения прогиба (см. рис. 5.1.5) позволяет оценить профиль поверхности торца слитка после отрезания контрольной пластины.
Полученная информация сопостаюшется со значениями прогиба крута во время резки, и вносится корректирующая информация на отрезание следующей пластины в автоматическую систему правки рехущей кромки крута (см. рис. 5.1.6). Если необходима правка режущей кромки круга, то включается система автоматической правки. С помощью компьютера определяется, какая сторона рехущей кромхи круга требует правки — фронтальная или обратная, нпи требуется заточка режущей кромки.
Автоматические системы подшлифоваиия, контроля натяжения круга, измерения прогиба и правки режущей кромки крута созданы с целью уменьшения влияния субъективного фактора (вмешателъспв оператора) в процесс резки. Зтн системы способствуют повышению воспроизводимости и уменьшению прогиба, коробления и отклонения от плоскостности пластин, направляемых после резки на шлифование.
После разрезания, очистки и сушки пластины поступают на операцию формирования закругления по краю пластины (фиски). Цель создания фаски — удаление повреждений, внесенных на краю пластин при калибровке слитка и уменьшение вероятности поюшения краевых сколов на последующей операции двухстороннего шлифования. Формирование фаски повышает прочносп пластин, уменьшает вероятность образования линий скольхеиия на последующих термических операциях процесса создания микроструктур ИС, уменьшает высоту дефекта типа "корона" по краю эпитаксиальных структур. 466 Глав 5,1. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН а) Рве. 5.1.8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
