К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 146
Текст из файла (страница 146)
Схеме форияреоаеяе фасяя е впеиев трохручьеео~ е яяетбумвгое о - оямметрвчнея фала; б - асвмметввчвв феска; 1 - пластюв; 2- юхуумное прижимное устройство формирование фасхи осуществляются с помощью одноручьевого ипи трехручьевого абразивного инструмента (рис. 5.1. 8). Предпочтительнее вариант с асимметричной феской, когда геометрические нара- метры фаски (радиус закругления, плошадь поверхности фаски и гш.) последовательно приближаются к эталонным размерам, задаваемым стандартами. Типичные материалы и режимы обработки: абразив (связанный) АСМ 60/50 или АСМ 50/40; частота вращения шпинделя — 8000 - 9000 мин-г; частота вращения стола с пластиной 10 мин'; продолжительность операции 7 - 8 о; тнл СОЖ Аквал-П, расход СОЖ-1 дмз/мин. Контроль профиля фаски проводится в соответствии со стандартом АЗТМ г928 - 93 на проекторах-компараторах.
После формирования фаски, очистки, маркировки пластин и термообработки дпя аннипаиции термодоноров пластины поступают на шлифование. Шлифование, как правило, проводят в несколько этапов с последователъным применением более мелких зерен абразива. В зависимости от вида исполъзуемого абразива различают пшифование свободным и связанным абразивом, а в зависимости от способа удаления припуска - одностороннее и двустороннее шлифование. Наиболее часто используется двустороннее шлифование свободным абразивом. Двустороннее шлифование (ДСШ) свободным абразивом предназначено дпя удапеши с поверхности пластин повреждений, вызванных резхой, и обеспеченги отклонения по толщине пластин и от цлоскосгности не более 3 мкм, например дпя кремниевъи пластин диаметром 150 мм.
Типичные режимы ДСШ кремниевых пластин приведены в табл. 5.1.4. Станок ДСШ включает в себя два стола диаметром 1,4 1,6 м, сооано вращюощиеоя навстречу друг другу и между которыми расположены обраба- тываемые пластины, а в пространство между столами подается рабочая суспензия. Основные требовании к оборудованшо для ДСШ следующие: отююнение от плоскостности поверхности нижнего и верхнего столов должно быль не более 5 мкм на расстоянии 1,4 - 1,6 м, чтобы обеспечни откяонение от плоскостности 3 мкм у пластин диаметром 150 мм; равенела скоростей удаления материала с обеих сторон обрабатываемой пластлньг, это дастигаежл тем, по упююя скорость верхнего стопа сосивляет 1/3 )яловой акорости вилмио стола (план-шайбы); этим достипикл выравнивание унтовых скоростей столов по отношению к верхней и нижней поверхностям обрабатываемой кремниевой пластины, которые состапшат 2/3 угловой скорости нижнего стопа; во время процесса ДСШ приложенное давление должно изменяться плавно от 2,5 до 15 ГПа и измеряться с погрешностью не более х 1%.
При соблюдении перечисленных требований и режимов обработки результаты ДСШ кремниевых пластин диаметром 150 мм соответствуют данным, приведенным в табл. 5.1.5. Скороап съема материала, а, следовательно, и проижюдительность могут быль увеличены в несколько раз при использовании шлифовальных кругов с прорезями без Ухупшения иа метрических параметров пластин. Так, при иопользовании А1гОз в качестве абразива скорость аьема шлифовальным кругом с прорезями увеличивается в 3 1)аза, а при использовании смеси А1гОг и УаОг — в 6 раз. После операции ДСШ и очистки пластины подвериются щелочному травлению дпя сняпи нарушений на обеих сторонах пластины, а также с боковой поверхности.
После контроля толщины, отклонения от плоскостности, прогиба, коробления и качества поверхности в соответствии со стандартаыи АЗТМ Н-533, АЗТМ Н-534, АВТМ г-657, АЗТМ Н-1390, АЗТМ Н-523 и сортировки по перечисленным параметрам пластины передаются в чистые помещения на химико- механическое полирование (ХМП). 5.1.4. Типичные режимы ДСШ кремниевых ХИМИКО-МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 46/ 5Л.5. Скорость еьема матервиа, микрошероховатоезь поверхности и глубина иаруммвиого слои в пластинах кремния ири ДСШ Микршпероховач ость, Размер чвсипз сбввиэвв, мхм Скоросзь аммв, мхм/мии Глубина нарушенного слоя, мвм Абввмш 0,35 0,19 А[2Оз А12Оз (Ат(32) 6,2 0,7 13,5 7,0 эдвин нн, нн/нин 4,'Р Р Р Ш Ы ЛЭ РР 3Р,Ф' иР иэ бнин 8.2.2.
Хзввэнхо- МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБО2КА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ Цель химико-механической обработки— досткжение теометрических параметров пластин и чистоты поверхности, приведенных в табл. 5.1.1. Это обеспечивается полированием. Полирование проводится в несколъко этапов. Различают механическое (влмазное) и химико-механическое полнрование (ХМП). Первое применяют на начальных, второе - на заключительных этапах обработки.
Преимущественно применяется ХМП поверхности полупроводниковых пластин, основные этапы которого применительно к пластинам большого диаметра приведены в подразд. 5.1.1. В отличие от механической обработки связанным или свободным абразивом, где сьем материала осуществляется исключительно за счет абразивного изнашивания, в процессе ХМП присутствуют две компоненты - механическая и химическая. Это является следствием того, что в качестве полирующего состава используется коллоидно-дисперсивя система частиц 5[О2 в щелочном распюре КОН или НН40Н в воде. Скоросп съема материала определяется ето обьемом [см.
(5.1.1)) и для конкретното материала пропорциональна приложенному давлению. Состаюшюшая скорости съема материала при химическом травлении зависит от РН среды. Существует двухстороннее и одностороннее полирование. Вследствие более широкото использования пластин кремюш с шлифованно-травленной обратной стороной пластины предпочтение ошается одностороннему полированию с приклеиванием пластин обратной стороной на полировальные блоки - головки. Принципиальная схема одностороннего полирования приведена на рис. 5,1.9, а типичные режимы ХМП вЂ” в табл.5.1.6.
Различают групповую и индивидуальную обработку пластин, сотвесотаеи но этому различаются и режимы полирования. ХМП представляет собой контактирование множеспа точек на поверхности пластины с материалом полировального крута, осуществляемое в полирую щей ди спер си ой среде. Модуль Юнга, модуль сдвига, сиимаемость, твердость, коэффициент интенсивности напряжений оказывают наибольшее влияние иа скорость оьема материала и доститаемую плоскостнооп. Поверхность обрабатываемой пластины твердая и хрупкая (см. табл. 5.1.2), а полировального круга, обычно изсотошшемото из материала на основе полиуретаиа, значи- тельно мягзе.
Поверхность полировальното крута выполнена тащ что ее поры способсэвуют перемещению частиц полируюшей дисперсной среды по поверхности обрабатьпиемой пластины, а полимерная пенистая структура стенок ячеек полировального круга обеспечивает удаление продуктов реакции с поверхности пластины. Таким образом, полировальный крус оказьпает влияние как на механическую, так и иа химическую составляющие ХМП. Во время полирования под действием приложенното давления полировальный круг деформируется.
Скорость оьема быстро уменьшается (рис. 5.1.10), что характеризуется коэффициентом лъ Ряс. 5.1.9. Схема ввваввввяяа: /- подача суспензия; Н - ивпрвваэниэ перемещения; ! - паяивсввэьиия круг иэ пояиурвтвив; 2- канавка; 3- стал; 4- хреиияеввя павстяив, 5 — поэировщьвик Рав. 5.1.10. Вэвяияв засмеяв т ввяввввввяя ав свввввть иьвмв чи мвтвРввлв авв Рвээачвнх эвэчввввх вэшвмтввьввсв Явваввва Рмв Яв Явэврвввльвыв кРУг: 1 - риш 315; ч = 237 им/мии; ш = 8 вм/мяи; г-р в-уздч=юз /шш;ш=60 / 3- ршв = 135;ч 120 нм/мяи; т 43 им/мии 460 Глава 5.1.
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН Значение Толщина удюшемого слоя, 10 - 30 Сксросгь съема маюриала, мкм/мин, при обрабопсе: групповой индивидуальной Оборудование 0,60 — 1,20 более 3,00 Вращающийся стол с полировальным кругом и врыцаюшиеся бючкн с накле- чэ = Хрч, 12 - 24 1 20 — 40 70 - 100 40- 65 30- 50 30 - 60 лш МР РРП ДГР УЛР Л и) Коллоадно- диспер сная сисжма 51сЬ в КОН или )МН4ОН с водой с диаметром чвспщ пио- нерской фазы О,СП - 0,12 мкм нс ннунин 10- 11 не менее 12 50 — 500 ГЯГ ГЯП ГДР УЛР Рггн 6) Шансами Химически индивгщуальной 5.1.6.
Тппвчпые ренины хвмико-механического пелироваввл пластав кремаия Число сшновременно обрабатываемых пластин при обработке: групповой индивидуальной Даюгение, кПа, при обработке: групповой индивидуальной Упювая скорость полировального хруга, мин-г, при обработке: групповой янди визуальной Температура полирования, 'С Полирующий состав РН дисперсной среды при обработке; групповой индивидуальной Расход полирующего состава, смг/мин на пластину Очистка полировального круга при обработке: групповой Зависимости, приведенные на рис.
5.1.11, аппроксимируются прямыми, характеризуемыми соопюшением ч =Ус+ ш1пу где чс - скорость сьема материала, чо - начальная скорость сьема материала, гл - коэффициент; Г - время полирования. На рис. 5.1.11 представлены зависимости чс и гл от относительного Давлении Рати на полировальный круг.
Начальная скорость сьема материала описывается эмпирическим со- отношением где Х- константа; р - дашение; ч - скорость полировального круга. Уменьшение начальной скорости съема материала обусловлено дм)юрмированием полировального круга в процессе полирования под действием сдвиговых сил со стороны обрабатываемой пластины. Деформиро ванне уменьшает микрошероховатость поверхности полировального крута и увеличивает площадь контакта мехсду полировальным кругом и пластиной, что ведет к уменьшению эффективгг,ннlнин Рве. 5.1.11. Вааааае етаесатеаьаега ааааеагга Рига мг аааврэаааьвмп друг ва вачммаум магвесгь сч съема матеввааа (а) а аэмеаеаае аааффпааеата аг 1ъмаьгамага аачааъаеа гаеигстм самса маге)магм ае авемеаа Щ ХИМИКО-МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 400 ного давления при постоянной действуюшей силе.
Деформирование также уменьшаег возможность доступа попируюшего состава к центральной чжтн полируемой пластины, что приводит к неоднородности скорости сьема материала по поверхности пластины. Для ее уменьшения периодически регенерируют поверхность полировального круга, поддерживая постоянной скорость съема материала. Регенерация поверхности полировального круга состоит в периодическом удаяении деформированного слоя подвергнутого эррозии материала и способствует уменьшению срока службы полировального круга. Уменьшение градиента скорости съема материаяа по поверхности пластины достигается путем напользования полировального круга, в котором комбинируются полосы с различной твердостью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
