8. Полировка пластин

Полировка является завершающей стадией механической обработки пластин, которая обеспечивает высокое качество рабочей поверхности пластин, минимальный нарушенный слой и наименьшие погрешности формы. Методы полировки, как и шлифовки, разделяют по виду используемого абразива и механизму удаления материала – на алмазную (механическую) и химико-механическую, по конструкции станка и характеру удаления припуска – на одностороннюю и двустороннюю, по качеству обработанной поверхности – на финишную и суперфинишную [4].

2.1Двухсторонняя алмазная полировка

Двухсторонняя полировка алмазной пастой была одним из наиболее распространенных способов обработки пластин в 80-ые годы прошлого столетия на постсоветском пространстве. Для полировки в основном использовались станки двухсторонней полировки российского производства СДП 100.

Станок двухсторонней полировки имеет два стальных полировальника, на которые с помощью пялец натягивается искусственная замша (винилискожа), две шестерни (внутренняя и внешняя). Далее, на полировальник помешают стеклотекстолитовые сепараторы с пластинами, на пластины опускается верхний полировальник и сверху через два специальных отверстия (капельницы) подается суспензия на основе спирта, минерального масла и алмазной пасты, в основном АСМ 3/2 или АСМ 2/1. При механической полировке обработка происходит за счет микрорезания, пластических деформаций и сглаживания поверхности. Алмазные зерна, закрепленные в полировальнике, срезают миростружку, оставляя микроцарапины, размеры которых определяются зернистостью алмазного порошка [4, 48]. После двухсторонней полировки пластины имеют полированную поверхность с сетью равномерно расположенных царапин и рисок, так называемый «алмазный фон». Шероховатость пластин после алмазной полировки находится в пределах Ra = 0,05-0,1 мкм, что соответствует 12-13-му классу шероховатости поверхности. Глубина нарушенного слоя после алмазной полировки не превышает 3 мкм 4.

Двухсторонняя алмазная полировка, в основном используется при изготовлении пластин, предназначенных для изготовления в кристальном производстве изделий, которые формируются в эпитаксиальной пленке. В данном случае нарушенный слой (алмазный фон) на нерабочей стороне выступает в качестве внешнего механического геттера.

Обработка пластин при двухсторонней полировке аналогична двухсторонней шлифовке, но по сравнению со шлифовкой имеет ряд недостатков:

• пластины, как и при шлифовке, совершают планетарное движение, однако из-за меньших габаритных размеров полировальника, траектория движения намного проще, чем при шлифовке, что создает трудности при получении высоких геометрических характеристик пластин (клин, отклонение от плоскостности);

• процесс натяжения замши на полировальник довольно трудоемок и требует определенной квалификации оператора;

• низкая производительность из-за малого количества одновременно обрабатываемых пластин диаметром с удельным съемом кремния 1-5 мкм/мин;

• возможна полировка пластин диаметром 60, 76, 100 мм.

Так как двухсторонняя полировка алмазной пастой не обеспечивает достижение высокой точности геометрической формы пластины, на пластинах большого диаметра (150, 200, 300 мм) используется двусторонняя шлифовка с последующей односторонней химико-механической полировкой. В этом случае нарушения на обратной стороне пластины могут быть созданы шлифовкой или пескоструйной обработкой.

После двухсторонней алмазной полировки контролируют толщину, разнотолщинность, прогиб пластин и состояние поверхности пластин проводят, контроль проводится после очистки пластин. Требования к пластинам после двухсторонней полировки практически совпадают с требованиями, изложенными в таблице 2.8.