CN104108062B - 一种超薄晶片纳米级抛光方法 - Google Patents

一种超薄晶片纳米级抛光方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超薄晶片纳米级抛光表面、超薄、大尺寸的石英晶片CMP抛光技术。所述方法包括如下步骤：（1）晶片精磨：所述精磨工艺采用9B双面研磨设备及弹簧钢行星轮载体，5片/付；精磨砂采用绿碳化硅3000#配合，辅以水基混合分散剂，其中分散剂的配比为分散剂：GC3000#砂：水=500ML：3KG：10KG；循环液浓度为33.3%，上研磨盘自重压力；（2）晶片抛光：所述晶片抛光包括粗抛光、精抛光及纳米级抛光；（3）晶片洗净：在1000级洁净工房内，使用13槽超声波清洗设备，使用28KHz‑40KHz超声频率，每槽时间约3分钟。此种方法操作简单，操作员不需要特别的培训就可很快学会操作，并且生产效率和产品质量稳定、可靠，完全可以替代进口产品。

Description

一种超薄晶片纳米级抛光方法
技术领域
本发明涉及一种超薄晶片纳米级抛光表面、超薄、大尺寸(尺寸为2″～3″、厚度100～200μm)的石英晶片CMP抛光技术。
背景技术
纳米级、超薄、大尺寸的抛光晶片是为了满足我国科研院所在研制航天测控精密化发展的显示需要，产品广泛应用于陀螺仪、测控导航、各类传感器等设备，可以解决依赖进口、国产化、降低成本的局面。
发明内容
本发明专利的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计巧妙、工艺合理、制造方便、可以实现产业化，从而获得纳米级抛光表面、超薄、大尺寸(尺寸为2″～3″、厚度100～200μm)的石英晶片CMP抛光技术。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种超薄晶片
纳米级抛光方法，其特征在于，所述方法包括
如下步骤：
(1)晶片精磨：所述精磨工艺采用9B双面研磨设备及弹簧钢行星轮载体，5片/付；精磨砂采用绿碳化硅3000#配合，辅以水基混合分散剂，其中分散剂的配比为分散剂：GC3000#砂：水＝500ML：3KG：10KG)；循环液浓度为33.3％，上研磨盘自重压力；
(2)晶片抛光：所述晶片抛光包括粗抛光、精抛光及纳米级抛光；
其中，粗抛光采用高精度9B双面抛光机及高硬度阻尼布，洛氏硬度C大于65HRC，粗抛粉为CeO2，中心粒径D50为1.50um，白色；弹簧钢制行星轮载体5片/付配合，上研磨盘加1MPA压力，循环液浓度为20％，时间约120分钟；
精抛光在10万级洁净房内，使用高精度9.6B双面抛光机及磨砂 型黑色阻尼膜垫，细抛粉为CeO2，中心粒径D50为0.50um，红色及行星轮配合，上研磨盘加1.0MPA压力，滴注时间约90分钟；
纳米级抛光在1万级洁净房内，使用高精度9.6B双面抛光机及高硬度超细绒毛型阻尼膜垫、SIO2纳米液、弹簧钢制行星轮载体10片/付配合，上研磨盘自重压力，滴注时间约30分钟、所述SIO2纳米液中SIO2微粒的中心粒径为30纳米；
(3)晶片洗净：在1000级洁净工房内，使用13槽超声波清洗设备，使用28KHz－40KHz超声频率，每槽时间约3分钟。
本发明专利相对现有技术具有创新性和进步性特点，具体的说，该新产品抛光工艺改变了传统的操作方式，采用国产高精度9B双面研磨、9.6B双面抛光工艺，按照研磨砂(粉)粒度由粗到细的原则逐渐减薄，工艺流程设计合理、质量稳定，抛光精度高、易于批量生产操作。此种方法操作简单，操作员不需要特别的培训就可很快学会操作，并且生产效率和产品质量稳定、可靠，完全可以替代进口产品。
附图说明
图1是采用本发明抛光方法批量生产的晶片表面检测结果图。
图2是采用本发明抛光方法批量生产的晶片表面检测结果图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
该发明生产工艺实施包括以下步骤：
步骤1，设备和工装选取：选择国产高精度9B精磨设备、9B抛光设备、9.6B抛光设备(该类设备主系统相同，均可对主轴承选用优质进口件和熟练机修人员完成设备改装完成，确保设备运转可靠、震动极小；选用优质进口比例阀、SMC电气管件、控制元件，确保气源压力稳定、可靠)；载体选用优质弹簧钢制游星轮；清洗工序选取多槽超声波变频清洗设备和技术，以彻底去除抛光片表面抛光粉(液)污物。
步骤2，精磨采用9B双面研磨设备、弹簧钢行星轮载体(5片/ 付)、精磨砂(RT-8GC3000#)配合，循环液浓度33.3％，上研磨盘自重压力。
步骤3，粗抛光选择国产高精度9B双面抛光机、高硬度阻尼布(C＞65HRC)、粗抛粉(D50＝1.50um，白色)、弹簧钢制行星轮载体(5片/付)配合，上研磨盘加1MPA压力，循环液浓度20％，时间约120分钟。
步骤4，精抛光选择在10万级洁净房内，使用国产高精度9.6B双面抛光机、磨砂型黑色阻尼膜垫、CeO2细抛粉(D50＝0.50um，红色)、行星轮配合，上研磨盘加1.0MPA压力，滴注时间约90分钟。
步骤5，纳米级抛光选择在1万级洁净房内，使用国产高精度9.6B双面抛光机、高硬度超细绒毛型阻尼膜垫、SIO2纳米液(POLISH 30A)、弹簧钢制行星轮载体(10片/付)配合，上研磨盘自重压力，滴注时间约30分钟。
步骤6，晶片洗净选择在1000级洁净工房内，使用13槽超声波清洗设备(洗剂+漂洗+脱水+干燥，使用28KHz+40KHz超声频率，每槽时间约3分钟)。
步骤7，晶片检测选择在1000级洁净检测室内，在100级洁净工作台内进行，检测合格商品直接装填在专用吸塑包装盒内、胶带封口。
步骤8，选用外抽式真空包装机完成商品的抽真空包装。
步骤9，在包装盒外部张贴商品标签(规格、型号、批次等内容)补充说明
说明1，该超薄晶片纳米级抛光技术，主要是运用了国产高精度9B双面研磨、9.6B双面抛光设备作为主体设备(其主体结构基本雷同)利于晶片厚度减薄、平行度和平面度控制良好的优点。对设备传统配置进行关键件(轴承、气源件、控制元件)使用高精度进口件替代以提高稳定和可靠性能。
说明2，运用了具有一定强度和韧性的高强度行星轮做载体带动，再按照砂粒由粗到细的原则。采用精磨配置高稳定的进口精磨砂RT-8GC3000#；利用CMP工艺原理和滴注方式减少表面损伤，分段选取适宜的抛光膜和抛光粉(液)，粗抛时选择高硬度阻尼布+CeO2粗抛粉+ 循环液；精抛时选择磨砂型阻尼膜垫+CeO2细抛粉+滴注液；精抛时光选择高硬度超细绒毛型阻尼膜垫+SIO2纳米液+滴注液。
说明3，运用了双面研磨和双面抛光设备压力调整系统、转速调整系统、研磨砂和抛光液循环系统，以及13槽大型高低频超声清洗设备(通过超声波+洗剂+纯水以有效去除抛光过程中的残留粉液，并自动完成脱水+干燥过程)和不同级别的无尘净化工房环境。最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明专利的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明专利进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明专利的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明专利技术方案的精神，其均应涵盖在本发明专利请求保护的技术方案范围当中。

Claims (1)

1.一种超薄晶片纳米级抛光方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)晶片精磨：所述精磨工艺采用9B双面研磨设备及弹簧钢行星轮载体，5片/付；精磨砂采用绿碳化硅3000#配合，辅以水基混合分散剂，其中分散剂的配比为分散剂：GC3000#砂：水＝500ML：3KG：10KG；循环液浓度为33.3％，上研磨盘自重压力；
(2)晶片抛光：所述晶片抛光包括粗抛光、精抛光及纳米级抛光；
其中，粗抛光采用高精度9B双面抛光机及高硬度阻尼布，洛氏硬度C大于65HRC，粗抛粉为CeO2，中心粒径D50为1.50um，白色；弹簧钢制行星轮载体5片/付配合，上研磨盘加1MPA压力，循环液浓度为20％，时间约120分钟；
精抛光在10万级洁净房内，使用高精度9.6B双面抛光机及磨砂型黑色阻尼膜垫，细抛粉为CeO2，中心粒径D50为0.50um，红色及行星轮配合，上研磨盘加1.0MPA压力，滴注时间约90分钟；
纳米级抛光在1万级洁净房内，使用高精度9.6B双面抛光机及高硬度超细绒毛型阻尼膜垫、SIO2纳米液、弹簧钢制行星轮载体10片/付配合，上研磨盘自重压力，滴注时间约30分钟；所述SIO2纳米液中SIO2微粒的中心粒径为30纳米；
(3)晶片洗净：在1000级洁净工房内，使用13槽超声波清洗设备，使用28KHz-40KHz超声频率，每槽时间约3分钟。
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