一種修整拋光機盤面的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種修整拋光機盤面的方法，通過車刀的往復(fù)運動和研磨盤的圓周運動修整拋光機盤面形狀，提高盤面平整度，進而提升拋光晶片的表面平整度。特別是修整前通過表面通熱水、下盤通冷水來模擬拋光時的實際狀況，使得修整出來的拋光盤形即是拋光時的盤形，為拋光工藝的調(diào)節(jié)和不同尺寸晶片的拋光帶來方便。
【專利說明】
一種修整拋光機盤面的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明提供一種修整拋光機盤面的方法，能顯著改善加工晶片的表面平整度，屬于晶片加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]平面拋光廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體晶圓制造和光學(xué)透鏡加工領(lǐng)域，加工難度大，精度要求高，因此對設(shè)備部分也有更高的要求，隨之而來的高昂的設(shè)備購買價格和維護成本。
[0003]平面拋光領(lǐng)域中化學(xué)機械拋光(CMP)占有很大比例，基本原理是在拋光機大的金屬盤面上貼上拋光布，待拋光晶片貼在另一小的陶瓷或者錫盤盤面上，壓在拋光布上拋光。拋光過程中需要控制晶片表面平整度，而關(guān)鍵因素就是下盤的平整度。拋光機在長期使用過程中，由于冷卻水不均勻、經(jīng)常受熱冷卻以及高載荷等因素，導(dǎo)致大盤盤面形狀不規(guī)則，呈現(xiàn):1.大盤直徑方向平整，半徑方向中間低兩邊高，類似于V’形狀;2.大盤直徑方向平整，半徑方向中間高兩邊低，類似于“m”形狀;3.大盤整體形狀呈現(xiàn)波浪線，類似于“?”。以上盤形嚴(yán)重影響拋光晶片的表面平整度，需要修整至直徑方向呈現(xiàn)凹或凸，半徑方向向中間逐漸凸起或者逐漸凹陷，類似“u”或者“η”。
[0004]近年來為提高化學(xué)機械拋光過程中晶片的表面平整度，出現(xiàn)了不同的控制方案，如專利CN202185817U、CN200320122937.3 和CN201320071267.0，通過改變拋光頭結(jié)構(gòu)，使得拋光時的壓力重新分布，進而提升晶片的表面平整度;如專利CN201320509949.5，通過拋布修整裝置提升拋布的表面平整度，但由于拋布是貼在拋光機大盤上，所以大盤平整度合格后修整拋布才有意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種修整拋光機盤面的方法，該方法模擬拋光機工作時的狀態(tài)，修整盤形，改善拋光機盤面的形狀，顯著提高加工晶片的表面平整度，提升制程的穩(wěn)定性，進而提尚廣品良率。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明所述的修整拋光機盤面的方法，包括:用于粗加工一改變拋光機大盤的整體形狀的車刀系統(tǒng)，用于精加工一微修大盤盤面形狀以及提升盤面表面光潔度的修整系統(tǒng)，用于提供熱水和冷卻水的水循環(huán)系統(tǒng)。在大盤上盤添加熱水和下盤通冷卻水的同時，利用車刀修整盤面，達到預(yù)定的凹凸形狀，然后使用研磨砂輪微修盤面，達到局部表面平整度的要求。
[0007]上述拋光機盤面的修整方法，其特征在于，所述熱水溫度35?45°C，循環(huán)使用，加熱裝置配有溫控系統(tǒng)，能夠保持溫度在目標(biāo)范圍內(nèi)；冷卻水溫度14?20°C，循環(huán)使用，冷卻裝置使用冰水機，能夠恒定冷卻水溫度。
[0008]所述大盤可以自主旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速50?lOOrpm，修整前調(diào)整大盤和拋光機的水平，保證加工時所有部件具有統(tǒng)一基準(zhǔn)所述車刀系統(tǒng)，工作時機械震動幅度〈5wii，車刀采用kyocera的PR系列刀具，或者采用金剛石刀具，確保切削過程中，刀頭不崩口且磨損量小于<5um。橫梁伸縮長度600?1000mm，伸縮過程中橫梁震動<3um，伸縮速率I?60mm/min。調(diào)節(jié)螺絲可上下調(diào)整橫梁的仰角和傾角，千分表顯不的調(diào)整范圍_1500~1500um。
[0009]所述研磨砂輪直徑等于拋光機大盤的半徑，研磨面平整度〈ΙΟμπι，研磨時使用碳化娃磨料修整盤面，中心導(dǎo)輪和邊導(dǎo)輪主要起固定作用，中心導(dǎo)輪直徑有三種規(guī)格:100mm、200mm和300mm，邊導(dǎo)輪直徑50mm，但可以調(diào)節(jié)位置，通過改變中心導(dǎo)輪直徑和邊導(dǎo)輪位置，調(diào)節(jié)研磨盤在拋光機大盤上的位置，改變大盤表面凹凸程度。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點在于，模擬拋光時的實際盤形，將盤形修整至直徑方向O± 1um、半徑方向0±2um，可以適用不同工廠不同的的冷卻水溫度和拋光盤面溫度，生產(chǎn)出4寸藍寶石晶片表面平整度〈4。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明使用車刀修整盤面的示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明使用研磨砂輪修整盤面的示。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明專利:
參見圖1-圖2，本發(fā)明包括大盤1、車刀2、橫梁3、調(diào)節(jié)螺絲4、千分表5、研磨砂輪6、邊導(dǎo)輪7和中心導(dǎo)輪8。
[0014]調(diào)整大盤I水平，開啟熱水和冷卻水系統(tǒng)，保證上盤通熱水，下盤通冷卻水，將大盤表面加熱至設(shè)定溫度；
調(diào)整車刀系統(tǒng)水平，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺絲4，通過觀察千分表5的度數(shù)，改變橫梁3與水平面的夾角；
調(diào)節(jié)車刀2的位置，便于切割盤面，修整盤形；
開啟大盤I旋轉(zhuǎn)和橫梁3伸縮，給定車刀2固定進給量，由外向內(nèi)或者由內(nèi)向外緩慢移動，去除大盤I表面金屬，達到預(yù)定盤形；
移走車刀系統(tǒng)，安裝中心導(dǎo)輪7和邊導(dǎo)輪8，放置研磨砂輪6，開啟大盤旋轉(zhuǎn)，將大盤I表面的車刀印記磨除干凈；
清洗盤面，測量表面。
[0015]實施例1
采用KY法培育藍寶石晶錠，通過掏棒得到4寸晶棒，再滾圓、切片、倒角、磨片和銅拋后，備用。
[0016]選擇常規(guī)48吋拋光機，下盤通16 °C冷卻水，上盤銅35 °C熱水，通過“井”法測量初始盤形:直徑方向_138、-110、-93，-89，半徑方向_5、_3、_6、_3。調(diào)整大盤水平和車刀系統(tǒng)水平，保持上盤通35°C熱水、下盤16°C冷卻水。調(diào)整車刀位置，使刀頭緊貼大盤盤面，開啟橫梁伸縮開關(guān)，將車刀退出大盤以外。開啟大盤旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速80rpm，車刀下降lOOum，橫梁伸縮速度20mm/min，開啟橫梁伸進開關(guān)，開始修整盤面，到整個盤面修整結(jié)束停止。調(diào)節(jié)車刀下降40um，橫梁伸縮速度5mm/min，開啟橫梁后退開關(guān)，開始修整至整個盤面修整結(jié)束。測量盤形:直徑方向2、5、3、I，半徑方向O、1、0、I。撤去車刀系統(tǒng)，安裝300mm中心導(dǎo)輪和50mm邊導(dǎo)輪，放上研磨砂輪，磨去整個盤面的車刀痕跡，清洗盤面，測量盤形:直徑方向2、3、2、2，半徑方向0、0、0、1。
[0017]機器清洗干凈，貼上常用拋光時的拋布，選取上述備用4寸晶片36pcs，拋光3h，過程中控制溫度32 ± 1°C，去除量1um，卸片清洗，所有晶片表面平整度TTV〈3um。
[0018]實施例2
采用KY法培育藍寶石晶錠，通過掏棒得到4寸晶棒，再滾圓、切片、倒角、磨片和銅拋后，備用。
[0019]選擇常規(guī)48吋拋光機，下盤通16°C冷卻水，上盤銅40 °C熱水，通過“井”法測量初始盤形:直徑方向_37、-31、-24，-30，半徑方向_3、_2、_4、_3。調(diào)整大盤水平和車刀系統(tǒng)水平，保持上盤通40 °C熱水、下盤16°C冷卻水。調(diào)整車刀位置，使刀頭緊貼大盤盤面，開啟橫梁伸縮開關(guān)，將車刀退出大盤以外。開啟大盤旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速80rpm，車刀下降30um，橫梁伸縮速度20mm/min，開啟橫梁伸進開關(guān)，開始修整盤面，到整個盤面修整結(jié)束停止。調(diào)節(jié)車刀下降10um，橫梁伸縮速度5mm/min，開啟橫梁后退開關(guān)，開始修整至整個盤面修整結(jié)束。測量盤形:直徑方向-1、2、_1、I，半徑方向1、1、0、1。撤去車刀系統(tǒng)，安裝300mm中心導(dǎo)輪和50mm邊導(dǎo)輪，放上研磨砂輪，磨去整個盤面的車刀痕跡，清洗盤面，測量盤形:直徑方向-1、-1、_1、O，半徑方向0、0、0、0。
[0020]機器清洗干凈，貼上常用拋光時的拋布，選取上述備用4寸晶片36pcs，拋光3h，過程中控制溫度35 ± 1°C，去除量1um，卸片清洗，所有晶片表面平整度TTV〈3um。
[0021]實施例3
采用KY法培育藍寶石晶錠，通過掏棒得到4寸晶棒，再滾圓、切片、倒角、磨片和銅拋后，備用。
[0022]選擇常規(guī)48吋拋光機，下盤通16°C冷卻水，上盤銅55 °C熱水，通過“井”法測量初始盤形:直徑方向_70、-114、-83，-109，半徑方向_5、_8、_5、_7。調(diào)整大盤水平和車刀系統(tǒng)水平，保持上盤通45°C熱水、下盤16°C冷卻水。調(diào)整車刀位置，使刀頭緊貼大盤盤面，開啟橫梁伸縮開關(guān)，將車刀退出大盤以外。開啟大盤旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速80rpm，車刀下降lOOum，橫梁伸縮速度20mm/min，開啟橫梁伸進開關(guān)，開始修整盤面，到整個盤面修整結(jié)束停止。調(diào)節(jié)車刀下降20um，橫梁伸縮速度5mm/min，開啟橫梁后退開關(guān)，開始修整至整個盤面修整結(jié)束。測量盤形:直徑方向-1、-3、-4、-2，半徑方向0、-1、-1、-1。撤去車刀系統(tǒng)，安裝300111111中心導(dǎo)輪和50mm邊導(dǎo)輪，放上研磨砂輪，磨去整個盤面的車刀痕跡，清洗盤面，測量盤形:直徑方向O、-
1、-2、-1，半徑方向0、0、0、0。
[0023]機器清洗干凈，貼上常用拋光時的拋布，選取上述備用4寸晶片36pcs，拋光3h，過程中控制溫度40 ± 1°C，去除量1um，卸片清洗，所有晶片表面平整度TTV〈3um。
【主權(quán)項】
1.一種修整拋光機盤面的方法: 使用熱水和冷水分別通入拋光盤上表面和下表面，維持拋光機盤面溫度(根據(jù)實際拋光溫度來定，一般30?40°C )，模擬出實際拋光時的盤面狀態(tài)； 再通過車刀系統(tǒng)修整盤面，達到工藝要求(根據(jù)實際情況，一般是0± 1um); 最后通過修整盤，去除表面毛刺，保證表面光潔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修整拋光機盤面的方法，其特征在于盤面修整時大盤上表面通熱水，熱水溫度40?50°C，下面通冷卻水，冷卻水使用拋光時廠務(wù)系統(tǒng)提供的冷卻水，一般12?24°C，并保持盤面溫度和拋光時盤面溫度一致(30?40°C)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修整拋光機盤面的方法，其特征在于車刀橫梁的角度可調(diào)，調(diào)整角度可通過橫梁尾部千分表顯示出來，車刀刀頭部分可伸縮移動，車削大盤盤面。4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于采用中心導(dǎo)輪和邊導(dǎo)輪固定研磨砂輪微調(diào)盤面形狀，輕微修整盤面凹凸程度，并去除表面毛刺，保證盤面光潔； 研磨砂輪的研磨面具有溝槽，方便研磨碎肩及時排出，中心導(dǎo)輪和變導(dǎo)輪可自由轉(zhuǎn)動，并起到限位作用，確定研磨砂輪的修整位置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修整拋光機盤面的方法，其特征在于得出的拋光機大盤表面平整度在O 土 1um以內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修整拋光機盤面的方法，其特征在于得到的拋光機大盤表面沒有凸起和毛刺，可直接粘貼拋光布。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修整拋光機盤面的方法，其特征在于所獲得的藍寶石4英寸晶片拋光后表面平整度(TTV)〈3um0
【文檔編號】B24B53/017GK105881215SQ201610267483
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】徐浩, 沈思情, 劉浦鋒, 宋洪偉, 陳猛
【申請人】上海超硅半導(dǎo)體有限公司