"Абразивная суспензия "ДИИ-20" для шлифования пластин из монокристаллов кремния" Советский патент 1993 года по МПК C09G1/02 

СО

с

Сущность изобретения: суспензия содержит, мас.%: микропорошок электрокорунда 40-42; неионогенное поверхностно-активное вещество Синтамид 5 0,04-0,2; желатин 0,02-0,1; глицерин 0,3-0,9; аминоуксусная кислота 0,15-0,45; вода - остальное. Характеристики: выход годных пластин 74,7-77,2% от запуска.2 табл.

Изобретение относится к области размерной обработки монополикристалличё- ских хрупких материалов, применяемых в микроэлектронике, радиотехнике и оптике, в частности, при абразивном шлифовании монокристаллов кремния.

Цель изобретения - повышение, качества обработанной поверхности.

Для достижения поставленной цели абразивная суспензия для шлифования пла- стин из монокристаллов кремния, содержащая воду, микропорошок электрокорундовый и неионогенный препарат Синтамид-5, дополнительно содержит желатин, глицерин и аминоуксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Неионогенный препарат

Синтамид-5 0,04-0,20

Микропорошок

электрокорундовый

15АМ20-В40-42 Желатин технический 0,02-0,1 Глицерин 0,3-0,9 Аминоуксусная кислота 0,15-0,45 Вода Остальное. Желатин технический (ГОСТ 25183.1- 82) в предлагаемом составе абразивной суспензии повышает качество обработанных поверхностей монокристаллов кремния, уменьшая количество сколов, трещин, царапин и бой, благодаря чему повышается выход годных пластин. Действие желатина можно объяснить следующим. В соответствии с литературными данными при проведении модельных испытаний единичным абразивным зерном при обработке кремния под индентором обнаруживаются окислы кремния. Образование окислов кремния в зоне резания является отрицательным фактором, ухудшающим качество шлифования монокристаллов кремния, так как при его

00

о о

ел VI

00

взаимодействии с водой образуеуся крем- нивая кислота H202SIO:

ОН Si02-г Н20 - Н 202Si О ( С

ПН ГИЦРОКСИД КРЕМНИЯ .

(КРЕМНИЕВАЯ КИСЛОТА)

Кремниевая кислота является минеральным полимерным клеем, широко применяемым в цементной промышленности. И хотя количество этой кислоты образуется в зоне резания незначительное, однако, склеивая в агрегаты абразивные зерна суспензии, данная кислота является причиной царапин других дефектов на обрабатываемых поверхностях кремниевых пластин, наблюдаемых после шлифования. А это снижает процент выхода годных пластин.

При абразивном двустороннем шлифовании монокристаллов кремния свободным абразивом практически подвергаются обработке как пластины кремния, так и чугунные шлифовальники. Поэтому в зоне резания возможна также реакция взаимодействия гидроксида железа с кремниевой кислотой, в результате которой образуется силикат железа с полимерной структурой (hMOyFeSi). Силикаты.железа также являются типичным клеем, который образуется на поверхности шлифовальника в присутствии окислов железа и кремниевой кислоты. Желатин, растворенный в воде абразивной сус- пензии, обрывает-полимерные цепи кремниевой кислоты и силиката железа, предотвращая (блокируя) агрегатирование и склеивание абразивных зерен и, как следствие - улучшает качество обработанной поверхности кремниевых пластин. Глицерин (ГОСТ 6824-77) в абразивной суспензии, взаимодействуя с окислами кремния и железа, образует гидрофильные кремнийорганические соединения в виде геля (глицерата кремния - и гли- церата железа - СбЖаОтГ-ег). Тем самым он дополнительно препятствует агрегатирова- нию абразивных частиц. Кроме того, глицерин, легко адсорбируясь на поверхности кремния, абразивных -зерен и шлифовальника, образует эффективные смазочные пленки, которые способствуют снижению сил резания и улучшению качества обработанных поверхностей.

Аминоуксусная кислота

(нгы-сн2- онЬ

ГОСТ 5860-75) широко применяется в качестве пищевой добавки скота и консерванта кормов. В водном растворе абразивной суспензии аминоуксусная кислота, внедряясь в

0

0

5

0

5

0

5

5

0

5

белковые молекулы желатина, улучшает его растворимость, способствует лучшему дис- пергированию, уменьшает его флокулирую- щее действие и улучшаются его смазочные свойства.

Аминоуксусная кислота хорошо адсорбируется на модифицированной глицерином обрабатываемой поверхности, способствует быстрому переносу поверхностно-активных веществ (в данном случае в качестве ПАВ служит синтомид) на ювениль- ные поверхности зоны резания.

В результате дополнительно улучшаются условия шлифования и качество обработанных поверхностей.

Таким образом, все компоненты, дополнительно введенные в абразивную суспензию (прототип), повышают ее технологические свойства и устраняют указанные недостатки.

Для устранения эксплуатационно-тех- нологических свойств предлагаемой жид- кости были проведены лабораторные испытания четырех составов абразивной суспензии Д ИИ-20 и оптимальный состав базовой суспензии, используемой на заводе Транзистор НПО Интеграл и широко применяемой на родственных предприятиях отрасли на операции абразивного шлифования пластин монокристаллов кремния.

Целью испытаний явилось: установить в зависимости от составов применяемых базовой и предлагаемой жидкостей изменение качества шлифования поверхности пластин из монокристаллов кремния.

Для испытания были приготовлены следующие рецептуры абразивной суспензии ДИИ-20 (табл.1).

Испытания проводились на станке двусторонней шлифовки модели СДШ-150. Шлифовалась опытная партия пластин кремния КДБ 12 150 мм. Обработка велась при частоте вращения шлифовальника п 180 об/мин, и рабочем давлении Р-378 кгс. Абразивная суспензия подавалась в зо- ну.шлифования поливом с помощью насосной станции станка. В качестве абразива был использован микропорошок электроко- рундовый 15АМ20-В.

Сравнительные данные эксплуатационно-технологических свойств абразивных суспензий представлены в табл.2,.

На основании проведенных испытаний можно сделать следующие выводы:

I. Оптимальными границами весового содержания компонентов абразивной суспензии ДИИ-20 являются, мас.%:

Неионогенный

препарат Синтамид-5 0,04-0,20

Микропорошок

элёктрокорундов.ый : 15АМ20-В40-42

Желатин технический 0,02-0,1

Глицерин0,3-0,9

Аминоуксусная кислота 0,15-0,45

Вода Остальное.

II. Оптимальным составом жидкости ДИИ-20 является состав Ms III. Как видно из табл.2, использование абразивной суспензии на операциях шлифования монокристаллов кремния по сравнению с базовой жидкостью обеспечивает более вы- сокие технико-экономические показатели, а именно - на 2,84% увеличивается выход годных пластин в опытной партии, шлифованной с использованием абразивной суспензии ДИИ-20 наблюдалось дополнительное повышение выхода годных изделий за счет уменьшения скрытого брака после шлифования.

Предложенная абразивная суспензия ДИИ-20 бактерицидная, не вызывает раз- дражения кожи рук рабочего персонала, не имеет неприятного запаха, не корродирует оборудования, легко удаляется с обработанных пластин кремния.

Порядок приготовления абразивной суспензии ДИИ-20.;

Состав абразивной суспензии готовят следующим образом:

в течение 5-10 мин в количественном соотношении, указанном в формуле изобретения и в следующей последовательности: неионогенный препарат, глицерин, амино- уксусная кислота. Полученный раствор может приготавливаться для заправки нескольких станков и храниться в данной емкости не менее 10 дней.

Использование ДИИ-20 на операциях алмазного шлифования монокристаллов кремния, как показали предварительные испытания, обеспечивают увеличение выхода годных изделий на 2-3% по сравнению с применением базовой жидкости.

Формула изобретения Абразивная суспензия для шлифования пластин из монокристаллов кремния, содержащая микропорошок электрокорунда 15А М20-В, неионогенное поверхностно-активное вещество Синтамид 5 и воду, отличающая с я тем, что, с целью повышения качества обработанной поверхности, она дополнительно содержит желатин, глицерин и аминоуксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: Микропорошок

электрокорунда40-42 Неионогенное поверхностно-активное вещество Синтамид 5я 0,04-0,2 ( Желатин 0,02-0,1 Глицерин 0,3-0,9 Аминоуксусная кислота 0,15-0,45 Вода Остальное

Абразивная ссуспензия (прототип) У, мае. %:

Сравнительные данные эусплуатационно-технологических свойств исследуемых составов абразивных суспензий при двустороннем шлифовании монокристаллов кремния

Составы предлагаемой абразивной суспензии ДИИ-20

Таблица 1

Т а б л и ц а. 2