Способ двустороннего полирования плоских поверхностей Советский патент 1984 года по МПК B24B37/04 

со О

сд

Изобретение относится к прецизионной абразивной обработке поверхностей и может быть использовано для финишного полирования монокристаллических подложек интегральных схем.

Известен способ финишного химико-механического полирования подложек из кремния, включающий наклейку подложек на план станка, использование мягкого полировальника и подачу щелочной абразивной суспензии в зону обработки 1.

Однако указанный способ обеспечивает только одностороннее полирование, кроме того, подложки после отклейки от плана изгибаются вследствие неодинаковых напряжений в поверхностном слое подложек с двух сторон.

Известен также способ бесприклеечной двусторонней обработки плоских деталей, включающий укладку обрабатываемых деталей в сепараторы между двумя притирами-инструментами, в процессе обработки деталям сообщают сложное плоскопараллельное движение между двумя соосно вращающимися инструментами с непрерывной подачей абразивной суспензии 2.

Недостатком известного способа является невозможность получения 14-го класса шероховатости поверхностей из-за возникновения сколов пластин и их разрушения.

Цель изобретения - получение подложек с шероховатостью поверхности Rj, 0,032 мкм без нарушенного слоя с обеих сторон.

Цель достигается тем, что согласно способу двустороннего полирования плоских поверхностей, при котором детали перед обработкой свободно устанавливают в сепараторе, сообщают ему сложное плоскопараллельное движение между двумя соосно вращающимися инструментами, а в зону обработки подают полирующую жидкость, при этом перед обработкой подложки подвергают разбраковке по прогибу и комплектуют партию, в которой прогиб подложек не должен превыщать 0,04% от их диаметра, с каждой подложки снимают фаску с двух сторон высотой 20-30% от ее толщины, после чего подложки устанавливают в сепаратор стрелой прогиба к верхнему инструменту.

Предварительная разбраковка подложек по прогибу необходима для исключения попадания в обрабатываемую партию подложек, имеющих прогиб более 0,04%от их диаметра, так как такие подложки могут быть раздавлены верхним инструментом при нагружении станка, что приведет к поломке подложек во всей партии. Снятие фасок высотой 20-30% от толщины подложек необходимо для предотвращения сколов с краев подложек, при возникновении которых отклонение частицы могут вызвать появление рисок и царапин на поверхности подложек. Увеличение высоты фасок более 30% от толщины подложек может привести к выскальзыванию подложек из гнезд сепаратора и к их поломке, а уменьшение высоты фасок менее 20% не исключает появления сколов. Кроме того, поверхностный слой фасок должен быть свободным от напряжений, для чего проводится, например, их механическое формирование алмазным инструментом с последующим химическим травлением на глубину 3-4 мкм для снятия напряжений.

Укладка подложек в сепаратор стрелой прогиба к верхнему инструменту также предотвращает поломку при нагружении станка, так как обеспечивает возможность более плавного распрямления подложек при нагружении.

Применение химически активных абразивных суспензий, золей и гелей обеспечивает получение бездефектной поверхности подложек с шероховатостью у 0,032 мкм

Q за счет того, что съем материала подложек производится не механически за счет актов микрорезания или микровыкалывания, а в результате сложного химико-механического, в случае суспензии, и механо-химического, в случае золя и геля, процесса, в котором

5 субмикронные сравнительно мягкие, абразивные частицы удаляют модифицированные в результате химических реакций тонкие поверхностные слои материала с обрабатываемой подложки.

Пример. Производят химико-механичес0 кое полирование подложек из кремния диаметром 76 мм, предварительно отщлифованных алмазным кругом АСМ 14/10 после резки и отполированных алмазной пастой АСМ 2/1. Перед финищным полированием подложки толщиной 450 мкм разбраковы.вают по прогибу и используют в дальнейщем подложки с прогибом менее 30 мкм. Кроме того, с подложек снимают фаски высотой 130 мкм. Одностороннее полирование проводят на станке Ю IM3.105.001, для

(j чего подложки наклеивают на план станка воском. Двустороннее полирование проводят на станке СДП-100. В обоих случаях используют щелочную суспензию «ЭлплазК с рН12, удаляют припуск 15 мкм с обрабатываемых поверхностей на полироваль5 никах из материала «Поливел.

Щелочная суспензия «Элплаз-К - состав для полирования, содержащий едкий калий (КОН), воду и абразивные частицы окиси кремния SiOj.

Для приготовления суспензии в водный раствор КОН с кислотным показателем рН-10,5-12,5 ед. добавляется порошок SiOj до тех пор, пока плотность суспензии составит 1,024 г/см. После перемешивания

суспензия готова к употреблению.

Материал «Поливел, используемый в качестве покрытия полировальников, представляет собой нетканный ворсистый материал-разновидность искусственной кожи.

После одностороннего полирования и отклейки подложек их прогиб увеличивается в среднем на 4-6 мкм, а после двустороннего - уменьшается в среднем на 7-9 мкм. Выход годных подложек по прогибу (не более 30 мкм) в обработанных партиях по 2000 шт после одностороннего полирования 91,5%, а после двустороннего - 100%. В обоих случаях шероховатость обработанных поверхностей Rg 0,032 мкм, нарушенный слой отсутствует.

Использование предлагаемого способа двустороннего полирования монокристаллических подложек обеспечит получение подложек с малым прогибом, с шероховатостью R 0,032 мкм, без поверхностного нарушенного слоя с обеих сторон, что в свою очередь увеличит процент выхода годных деталей.

СПОСОБ ДВУСТОРОННЕГО ПОЛИРОВАНИЯ ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, при котором детали перед обработкой свободно устанавливают в сепараторе, сообщают ему сложное плоскопараллельное движение между двумя соосно врашаюш.имися инструментами, а в зону обработки подают полируюш,ую жидкость, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки монокристаллических подложек, перед обработкой подложки подвергают разбраковке по прогибу и комплектуют партию, в которой прогиб подложек не превышает 0,04% от их диаметра, с каждой подложки снимают фаску с двух сторон высотой 20-30% от ее толщины, после чего подложки устанавливают в сепаратор стрелой прогиба к верхнему инструменту.