一种修整抛光机盘面的方法
【专利摘要】本发明提供一种修整抛光机盘面的方法，通过车刀的往复运动和研磨盘的圆周运动修整抛光机盘面形状，提高盘面平整度，进而提升抛光晶片的表面平整度。特别是修整前通过表面通热水、下盘通冷水来模拟抛光时的实际状况，使得修整出来的抛光盘形即是抛光时的盘形，为抛光工艺的调节和不同尺寸晶片的抛光带来方便。
【专利说明】
一种修整抛光机盘面的方法
技术领域
[0001 ]本发明提供一种修整抛光机盘面的方法，能显著改善加工晶片的表面平整度，属于晶片加工领域。
【背景技术】
[0002]平面抛光广泛应用在半导体晶圆制造和光学透镜加工领域，加工难度大，精度要求高，因此对设备部分也有更高的要求，随之而来的高昂的设备购买价格和维护成本。
[0003]平面抛光领域中化学机械抛光(CMP)占有很大比例，基本原理是在抛光机大的金属盘面上贴上抛光布，待抛光晶片贴在另一小的陶瓷或者锡盘盘面上，压在抛光布上抛光。抛光过程中需要控制晶片表面平整度，而关键因素就是下盘的平整度。抛光机在长期使用过程中，由于冷却水不均匀、经常受热冷却以及高载荷等因素，导致大盘盘面形状不规则，呈现:1.大盘直径方向平整，半径方向中间低两边高，类似于V’形状;2.大盘直径方向平整，半径方向中间高两边低，类似于“m”形状;3.大盘整体形状呈现波浪线，类似于“?”。以上盘形严重影响抛光晶片的表面平整度，需要修整至直径方向呈现凹或凸，半径方向向中间逐渐凸起或者逐渐凹陷，类似“u”或者“η”。
[0004]近年来为提高化学机械抛光过程中晶片的表面平整度，出现了不同的控制方案，如专利CN202185817U、CN200320122937.3 和CN201320071267.0，通过改变抛光头结构，使得抛光时的压力重新分布，进而提升晶片的表面平整度;如专利CN201320509949.5，通过抛布修整装置提升抛布的表面平整度，但由于抛布是贴在抛光机大盘上，所以大盘平整度合格后修整抛布才有意义。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术存在的缺陷，提供一种修整抛光机盘面的方法，该方法模拟抛光机工作时的状态，修整盘形，改善抛光机盘面的形状，显著提高加工晶片的表面平整度，提升制程的稳定性，进而提尚广品良率。
[0006]本发明的技术方案如下:
本发明所述的修整抛光机盘面的方法，包括:用于粗加工一改变抛光机大盘的整体形状的车刀系统，用于精加工一微修大盘盘面形状以及提升盘面表面光洁度的修整系统，用于提供热水和冷却水的水循环系统。在大盘上盘添加热水和下盘通冷却水的同时，利用车刀修整盘面，达到预定的凹凸形状，然后使用研磨砂轮微修盘面，达到局部表面平整度的要求。
[0007]上述抛光机盘面的修整方法，其特征在于，所述热水温度35?45°C，循环使用，加热装置配有温控系统，能够保持温度在目标范围内；冷却水温度14?20°C，循环使用，冷却装置使用冰水机，能够恒定冷却水温度。
[0008]所述大盘可以自主旋转，转速50?lOOrpm，修整前调整大盘和抛光机的水平，保证加工时所有部件具有统一基准所述车刀系统，工作时机械震动幅度〈5wii，车刀采用kyocera的PR系列刀具，或者采用金刚石刀具，确保切削过程中，刀头不崩口且磨损量小于<5um。横梁伸缩长度600?1000mm，伸缩过程中横梁震动<3um，伸缩速率I?60mm/min。调节螺丝可上下调整横梁的仰角和倾角，千分表显不的调整范围_1500~1500um。
[0009]所述研磨砂轮直径等于抛光机大盘的半径，研磨面平整度〈ΙΟμπι，研磨时使用碳化娃磨料修整盘面，中心导轮和边导轮主要起固定作用，中心导轮直径有三种规格:100mm、200mm和300mm，边导轮直径50mm，但可以调节位置，通过改变中心导轮直径和边导轮位置，调节研磨盘在抛光机大盘上的位置，改变大盘表面凹凸程度。
[0010]本发明的优点在于，模拟抛光时的实际盘形，将盘形修整至直径方向O± 1um、半径方向0±2um，可以适用不同工厂不同的的冷却水温度和抛光盘面温度，生产出4寸蓝宝石晶片表面平整度〈4。
【附图说明】
[0011]图1是本发明使用车刀修整盘面的示意图。
[0012]图2是本发明使用研磨砂轮修整盘面的示。
【具体实施方式】
[0013]下面结合【附图说明】本发明专利:
参见图1-图2，本发明包括大盘1、车刀2、横梁3、调节螺丝4、千分表5、研磨砂轮6、边导轮7和中心导轮8。
[0014]调整大盘I水平，开启热水和冷却水系统，保证上盘通热水，下盘通冷却水，将大盘表面加热至设定温度；
调整车刀系统水平，旋转调节螺丝4，通过观察千分表5的度数，改变横梁3与水平面的夹角；
调节车刀2的位置，便于切割盘面，修整盘形；
开启大盘I旋转和横梁3伸缩，给定车刀2固定进给量，由外向内或者由内向外缓慢移动，去除大盘I表面金属，达到预定盘形；
移走车刀系统，安装中心导轮7和边导轮8，放置研磨砂轮6，开启大盘旋转，将大盘I表面的车刀印记磨除干净；
清洗盘面，测量表面。
[0015]实施例1
采用KY法培育蓝宝石晶锭，通过掏棒得到4寸晶棒，再滚圆、切片、倒角、磨片和铜抛后，备用。
[0016]选择常规48吋抛光机，下盘通16 °C冷却水，上盘铜35 °C热水，通过“井”法测量初始盘形:直径方向_138、-110、-93，-89，半径方向_5、_3、_6、_3。调整大盘水平和车刀系统水平，保持上盘通35°C热水、下盘16°C冷却水。调整车刀位置，使刀头紧贴大盘盘面，开启横梁伸缩开关，将车刀退出大盘以外。开启大盘旋转，转速80rpm，车刀下降lOOum，横梁伸缩速度20mm/min，开启横梁伸进开关，开始修整盘面，到整个盘面修整结束停止。调节车刀下降40um，横梁伸缩速度5mm/min，开启横梁后退开关，开始修整至整个盘面修整结束。测量盘形:直径方向2、5、3、I，半径方向O、1、0、I。撤去车刀系统，安装300mm中心导轮和50mm边导轮，放上研磨砂轮，磨去整个盘面的车刀痕迹，清洗盘面，测量盘形:直径方向2、3、2、2，半径方向0、0、0、1。
[0017]机器清洗干净，贴上常用抛光时的抛布，选取上述备用4寸晶片36pcs，抛光3h，过程中控制温度32 ± 1°C，去除量1um，卸片清洗，所有晶片表面平整度TTV〈3um。
[0018]实施例2
采用KY法培育蓝宝石晶锭，通过掏棒得到4寸晶棒，再滚圆、切片、倒角、磨片和铜抛后，备用。
[0019]选择常规48吋抛光机，下盘通16°C冷却水，上盘铜40 °C热水，通过“井”法测量初始盘形:直径方向_37、-31、-24，-30，半径方向_3、_2、_4、_3。调整大盘水平和车刀系统水平，保持上盘通40 °C热水、下盘16°C冷却水。调整车刀位置，使刀头紧贴大盘盘面，开启横梁伸缩开关，将车刀退出大盘以外。开启大盘旋转，转速80rpm，车刀下降30um，横梁伸缩速度20mm/min，开启横梁伸进开关，开始修整盘面，到整个盘面修整结束停止。调节车刀下降10um，横梁伸缩速度5mm/min，开启横梁后退开关，开始修整至整个盘面修整结束。测量盘形:直径方向-1、2、_1、I，半径方向1、1、0、1。撤去车刀系统，安装300mm中心导轮和50mm边导轮，放上研磨砂轮，磨去整个盘面的车刀痕迹，清洗盘面，测量盘形:直径方向-1、-1、_1、O，半径方向0、0、0、0。
[0020]机器清洗干净，贴上常用抛光时的抛布，选取上述备用4寸晶片36pcs，抛光3h，过程中控制温度35 ± 1°C，去除量1um，卸片清洗，所有晶片表面平整度TTV〈3um。
[0021]实施例3
采用KY法培育蓝宝石晶锭，通过掏棒得到4寸晶棒，再滚圆、切片、倒角、磨片和铜抛后，备用。
[0022]选择常规48吋抛光机，下盘通16°C冷却水，上盘铜55 °C热水，通过“井”法测量初始盘形:直径方向_70、-114、-83，-109，半径方向_5、_8、_5、_7。调整大盘水平和车刀系统水平，保持上盘通45°C热水、下盘16°C冷却水。调整车刀位置，使刀头紧贴大盘盘面，开启横梁伸缩开关，将车刀退出大盘以外。开启大盘旋转，转速80rpm，车刀下降lOOum，横梁伸缩速度20mm/min，开启横梁伸进开关，开始修整盘面，到整个盘面修整结束停止。调节车刀下降20um，横梁伸缩速度5mm/min，开启横梁后退开关，开始修整至整个盘面修整结束。测量盘形:直径方向-1、-3、-4、-2，半径方向0、-1、-1、-1。撤去车刀系统，安装300111111中心导轮和50mm边导轮，放上研磨砂轮，磨去整个盘面的车刀痕迹，清洗盘面，测量盘形:直径方向O、-
1、-2、-1，半径方向0、0、0、0。
[0023]机器清洗干净，贴上常用抛光时的抛布，选取上述备用4寸晶片36pcs，抛光3h，过程中控制温度40 ± 1°C，去除量1um，卸片清洗，所有晶片表面平整度TTV〈3um。
【主权项】
1.一种修整抛光机盘面的方法: 使用热水和冷水分别通入抛光盘上表面和下表面，维持抛光机盘面温度(根据实际抛光温度来定，一般30?40°C )，模拟出实际抛光时的盘面状态； 再通过车刀系统修整盘面，达到工艺要求(根据实际情况，一般是0± 1um); 最后通过修整盘，去除表面毛刺，保证表面光洁。2.根据权利要求1所述的修整抛光机盘面的方法，其特征在于盘面修整时大盘上表面通热水，热水温度40?50°C，下面通冷却水，冷却水使用抛光时厂务系统提供的冷却水，一般12?24°C，并保持盘面温度和抛光时盘面温度一致(30?40°C)。3.根据权利要求1所述的修整抛光机盘面的方法，其特征在于车刀横梁的角度可调，调整角度可通过横梁尾部千分表显示出来，车刀刀头部分可伸缩移动，车削大盘盘面。4.根据权利要求1的方法，其特征在于采用中心导轮和边导轮固定研磨砂轮微调盘面形状，轻微修整盘面凹凸程度，并去除表面毛刺，保证盘面光洁； 研磨砂轮的研磨面具有沟槽，方便研磨碎肩及时排出，中心导轮和变导轮可自由转动，并起到限位作用，确定研磨砂轮的修整位置。5.根据权利要求1所述的修整抛光机盘面的方法，其特征在于得出的抛光机大盘表面平整度在O 土 1um以内。6.根据权利要求1所述的修整抛光机盘面的方法，其特征在于得到的抛光机大盘表面没有凸起和毛刺，可直接粘贴抛光布。7.根据权利要求1所述的修整抛光机盘面的方法，其特征在于所获得的蓝宝石4英寸晶片抛光后表面平整度(TTV)〈3um0
【文档编号】B24B53/017GK105881215SQ201610267483
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】徐浩, 沈思情, 刘浦锋, 宋洪伟, 陈猛
【申请人】上海超硅半导体有限公司