Диплом Messir 2002г (отл) / polirovka / Речь

Развитие микроэлектроники идет в соответствии с устойчивой тенденцией уменьшения топологических размеров элементов, увеличения степени интеграции и диаметра пластин.

Увеличение диаметра кремниевых пластин, используемых для изготовления СБИС и ССИС и уменьшение топологических размеров элементов являются важными элементами увеличения производительности и цены изделия, приведенной к одному квадратному сантиметру кристалла. Это достигается за счет увеличения числа кристаллов на пластине.

В то же время, при уменьшении топологических размеров, ужесточаются требования к макрогеометрическим параметрам пластин. Основные параметры кремниевых пластин приведены на плакате (1). В связи с этим особое внимание следует уделить одной из важнейших операций в производстве кремниевых пластин химико-механическому полированию (ХМП). Ее важность заключается в том, что всегда при улучшении микрогеометрических параметров пластины происходило ухудшение макрогеометрических параметров, достигнутых при шлифовании. Необходимо оборудование, которое обеспечит требуемые параметры. Есть несколько путей решения этой проблемы.

Первый путь заключается в модернизации существующего оборудования. В данный момент на ОАО “Элма” используются станки одностороннего полирования “Яхонт”. Схема представлена на плакате (2). Станки предназначены для одновременной обработки рабочей поверхности двенадцати пластин. При этом пластины монтируются на блоки-носители.

Т.к. существует множество факторов влияющих на операцию полирования (В таблице на плакате (1) приведены основные факторы.) и особенностью этой операции является тесная взаимосвязь между приведенными в таблице группами факторов и выходными параметрами обработанных пластин, то можно, влияя на эти факторы, попытаться добиться лучших макрогеометрических параметров.

В связи с появлением нового оборудования на предприятии, был предложен другой путь решения проблемы. Он заключается в попытке обрабатывать пластины на станках двухсторонней полировки !!плакат (3). При двухсторонней обработке пластины ее геометрическая форма получается более совершенной по сравнению с односторонней обработкой, однако, согласно требованиям большинства производителей ИС, одна сторона пластины должна быть полированной, другая – шлифованно-травленной. Поэтому была отработана идея об обработке на станке двухстороннего полирования скленных между собой пластин. По этой идее две хорошо отшлифованные пластины (разнотолщинность не более 3-5 мкм) склеиваются между собой в единый пакет.(толщина клея не должна превышать 2 мкм). Сам процесс двухстороннего полирования характеризуется тем, что при полировании пластины становятся более плоскопараллельными, а обрабатываемые поверхности приобретают большую плоскостность. При этом обработка нерабочей стороны не производится, меньше вероятность ее травмирования в связи с тем, что она скрепляется с деталью из того же материала. Увеличивается прочность обрабатываемой системы за счет увеличения толщины сепаратора (толщина сепаратора должна быть на 200-250 мкм меньше толщины склеенных пластин).

Станок 16В4Р (плакат 3) разработан фирмой SPEED FAM Corp и предназначен для полирования круглых заготовок из алюминия, применяемых в производстве устройств записи-считывания. Основной причиной, определяющей невозможность прямого использования оборудования данного типа в производстве пластин кремния является то, что станки не снабжены системой водоохлаждения полировальных столов. Т.к. при проведении процессов ХМП необходимо поддерживать с высокой точностью температуру в зоне полирования и при этом процесс ХМП является экзотермическим, т.е. проходит с выделением тепла, то отсутствие системы отвода тепла будет приводить к неконтролируемому росту температуры и, в конечном итоге, к неравномерному съему и травлению поверхности обрабатываемых пластин кремния. Поэтому было принято решение регулировать температуру процесса ХМП за счет изменения объема подачи охлаждаемой полировальной суспензии в зону полирования.

Перед проведением процессов ХМП были выполнены следующие работы:

• доработка сепараторов для полирования:

в качестве материала сепараторов была выбрана нержавеющая сталь. Т.к. контакт кремниевых пластин со стальным сепаратором может вызывать разрушение кромки пластины (сколы), гнезда сепараторов были увеличены и использованы оберегающие вкладыши, также были устранены дефекты выточки сепараторов.

• были проведены расчеты собственного веса верхней плиты и давлений, обеспечивающих заданное нагружение пластин

• были подобраны технологические режимы

Испытания проводили для десяти партий пластин 150КДБ12(100) по 12 пар пластин в каждой партии, таким образом при испытании было обработано 240 пластин. На верхний и нижний полировальные столы наклеивалось полировальное полотно фирмы “RODEL”, в качестве полировального состава использовалась золь Nalko2354, разбавленная деионизованной водой в соотношении 1:30.

После проведения были измерены геометрические параметры пластин.