CN110871385A - 双面抛光机与抛光方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双面抛光机与抛光方法。该双面抛光机包括机架、上抛光盘、下抛光盘、中心齿轮、外齿轮和驱动组件，上抛光盘、下抛光盘、中心齿轮、外齿轮分别独立地设置于机架上，中心齿轮设置于外齿轮的中心位置处，中心齿轮与外齿轮之间具有容纳空间，用于啮合放置晶片的游星轮，容纳空间位于上抛光盘与下抛光盘之间，驱动组件包括：第一驱动装置，设置于机架上并与上抛光盘连接，用于驱动上抛光盘转动；第二驱动装置，设置于机架上并与下抛光盘连接，用于驱动下抛光盘与上抛光盘同向转动；第三驱动装置，设置于机架上并与中心齿轮连接，用于驱动中心齿轮转动；第四驱动装置，设置于机架上并与外齿轮连接，用于驱动外齿轮转动。

Description

双面抛光机与抛光方法

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体而言，涉及一种双面抛光机与抛光方法。

背景技术

随着光电子信息技术的不断发展，对作为光电子器件基片材料的单晶硅、蓝宝石等光电子晶片的表面粗糙度、TTV等指标的要求越来越高。而且，集成电路沿着摩尔定律飞速发展至今，特征线宽的日趋减小也迫使微电子制造工艺正在挑战极限，其中把超平坦化技术化学机械抛光(CMP)的研究也推向了新的高潮。作为最重要的半导体材料——硅衬底，是制造半导体芯片的基本材料，也是半导体集成电路最主要的原料，因此硅衬底几乎占据了芯片制造所需原材料的绝大部分成本。在信息技术飞速发展的今天，电子产品对人们生活各方面的影响越来越重要，因此降低电子产品的成本，以提高电子产品的普及率显得至关重要。

硅衬底的制造过程包括长晶、切段、滚磨、平边或V型槽处理、切片、倒角、研磨、腐蚀、CMP抛光、清洗、包装等工序，其中CMP抛光是硅衬底制造过程中的最后一步，也是最关键的一步，由于硅衬底的表面粗糙度、TTV及平整度等表面精度指标要求非常高，目前所用的设备及耗材几乎全部依赖进口，所以导致国内外的硅衬底生产成本较高。随着IC器件的纳米图形化要求越来越高，对于某些器件工艺，采用多个抛光头的单面抛光机进行单面抛光，不但所达到的表面粗糙度、TTV等指标已经无法满足要求，而且除了进一步增加设备及耗材的尺寸规格外，没有其他方法可以提高产量来降低成本。双面抛光机的抛光加工作为晶片超光滑表面加工最有效的技术手段之一，越来越受到超精密加工研究领域和光电子材料生产加工企业的广泛关注与重视，超精密双面抛光加工过程的平稳一致性决定了被抛光的晶片具有非常高的表面精度，而且同样尺寸规格的抛光机，与单面抛光机相比，双面抛光机还可以在一定程度上提高产量。

但目前的双面抛光机(如图1所示)上抛光盘1的驱动电机2一般在下抛光盘下方，和下抛光盘、中心轮甚至外齿圈同使用一个驱动电机，导致上抛光盘、中心轮甚至外齿圈不能单独调整转速或旋转方向，限制了双面抛光机的工艺使用范围；而且上抛光盘的悬吊轴3较细，所适用的压力和转速都相对较小，导致抛光效率相对较低。若提高压力和/或上抛光盘的转速，上抛光盘甚至整机在抛光的过程中就会产生振动，甚至晃动；随着压力和/或转速的提高，振动或晃动会越来越严重，稳定性越来越差，从而使晶片的抛光质量随之下降。

目前的双面抛光机采用的是单支柱、悬臂结构或双支柱、横梁的龙门结构(附图1)，其中龙门结构的支柱4、横梁都相对较细，底座相对重量小，在较高压力和转速下，上抛光盘及整个抛光机就会产生振动或晃动，稳定性较差。

并且，目前的双面抛光机一般采用气动加压、气动升降系统5，由于空气的可压缩性相对较大，故工作稳定性相对较差、精确度低，且工作压力低，总输出力不宜大于10kN。

所以，目前所用的双面抛光机虽然抛光质量和产能优于单面抛光机，但抛光速率则相对较低，而且上、下两个抛光盘只能逆向转动，不能同时同向转动，这就限制了上、下两个抛光盘不能同时用于晶片的单面抛光。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种双面抛光机与抛光方法，以解决现有技术中的双面抛光机无法应用于晶片单面抛光的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种双面抛光机，包括机架、上抛光盘、下抛光盘、中心齿轮、外齿轮和驱动组件，上抛光盘、下抛光盘、中心齿轮、外齿轮分别独立地设置于机架上，中心齿轮设置于外齿轮的中心位置处，中心齿轮与外齿轮之间具有容纳空间，用于啮合放置晶片的游星轮，容纳空间位于上抛光盘与下抛光盘之间，驱动组件包括：第一驱动装置，设置于机架上并与上抛光盘连接，用于驱动上抛光盘转动；第二驱动装置，设置于机架上并与下抛光盘连接，用于驱动下抛光盘与上抛光盘同向转动；第三驱动装置，设置于机架上并与中心齿轮连接，用于驱动中心齿轮转动；第四驱动装置，设置于机架上并与外齿轮连接，用于驱动外齿轮转动。

进一步地，第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置和第四驱动装置的传动方式均为齿轮传动或蜗轮蜗杆传动，优选传动方式为斜齿轮传动。

进一步地，第一驱动装置包括：悬吊轴，设置于机架上并与上抛光盘连接；第一电机，与悬吊轴电连接，用于控制悬吊轴带动上抛光盘转动。

进一步地，机架包括：底座，上抛光盘、下抛光盘、中心齿轮和外齿轮位于底座上方，且下抛光盘、中心齿轮和外齿轮分别与底座连接；横梁，上抛光盘、下抛光盘、中心齿轮和外齿轮分别位于横梁下方，且第一驱动装置与上抛光盘分别与横梁连接；多个支柱，固定连接在底座与横梁之间，且支柱位于下抛光盘、中心齿轮和外齿轮的外周并用于支撑横梁，第二驱动装置、第三驱动装置和第四驱动装置分别独立地与底座、横梁或支柱连接。

进一步地，双面抛光机还包括升降系统，升降系统与第一驱动装置电连接，用于控制上抛光盘的升降，升降系统为液压系统或滚珠丝杆系统。

根据本发明的另一方面，提供了一种抛光方法，采用上述的双面抛光机进行抛光，抛光方法包括以下步骤：步骤S1，分别在上抛光盘靠近下抛光盘的一侧表面上以及下抛光盘靠近上抛光盘的一侧表面设置抛光垫；步骤S2，将晶片设置在游星轮相对的两侧，并将设置有晶片的游星轮啮合在双面抛光机中的中心齿轮与外齿轮之间，且使晶片与抛光垫的表面接触设置；以及步骤S3，开启双面抛光机，对晶片进行抛光，且抛光过程中以使下抛光盘与上抛光盘为同向转动。

进一步地，在将晶片设置在游星轮相对的两侧的步骤之前，步骤S2还包括将抛光模板粘结在游星轮的两侧表面的步骤，且在步骤S2中，将晶片吸附在抛光模板表面。

进一步地，抛光模板为无蜡抛光模板。

进一步地，步骤S3中，上抛光盘的转速大于下抛光盘的转速。

进一步地，上抛光盘的转速在0～90rpm之间，下抛光盘的转速在0～90rpm之间。

应用本发明的技术方案，提供了一种双面抛光机，该双面抛光机采用四套独立的驱动装置分别对抛光机的上抛光盘、下抛光盘、中心轮、外齿圈的转速和上下位移进行独立的控制，其中通过第一驱动装置对上抛光盘进行直接驱动，使其转速和转向可以进行任意调整，实现下抛光盘与上抛光盘同向转动，从而通过使上、下两个抛光盘同时同向转动，使其同时用于晶片的单面抛光，使单面抛光的晶片产能提高一倍，生产成本降低一半，且由于是利用双面抛光机进行晶片单面抛光，能够使晶片的表面粗糙度、TTV及平整度等表面精度指标都将获得大幅提高。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中所提供的一种双面抛光机的结构示意图；

图2至图4示出了本发明所提供的三种双面抛光机的结构示意图；

图5至图10示出本申请的六种游星轮的结构示意图；

图11和图12示出了本发明的实施例1的测试结果图；

图13和图14示出了本发明的实施例2的测试结果图；

图15和图16示出了本发明的实施例3的测试结果图；

图17和图18示出了本发明的实施例4的测试结果图；以及

图19和图20示出了本发明的对比例的测试结果图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、上抛光盘；2、驱动电机；3、悬吊轴；4、支柱；5、气动升降系统；6、上抛光盘；7、第一驱动装置；8、悬吊轴；9、支柱；10、底座；20、游星轮；21、齿轮环；22、内置盘；211、齿轮；212、第二定位槽；221、第一定位槽；23、定位键。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术所介绍的，现有技术中所用的双面抛光机虽然抛光质量和产能优于单面抛光机，但抛光速率则相对较低，而且上、下两个抛光盘只能逆向转动，不能同时同向转动，这就限制了上、下两个抛光盘不能同时用于晶片的单面抛光。

为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种双面抛光机，如图2至4所示，包括机架、上抛光盘6、下抛光盘、中心齿轮、外齿轮和驱动组件，上抛光盘6、下抛光盘、中心齿轮、外齿轮分别独立地设置于机架上，中心齿轮设置于外齿轮的中心位置处，中心齿轮与外齿轮之间具有容纳空间，用于啮合放置晶片的游星轮，该容纳空间位于上抛光盘6与下抛光盘之间，驱动组件包括：第一驱动装置7，设置于机架上并与上抛光盘6连接，用于驱动上抛光盘6转动；第二驱动装置，设置于机架上并与下抛光盘连接，用于驱动下抛光盘与上抛光盘6同向转动；第三驱动装置，设置于机架上并与中心齿轮连接，用于驱动中心齿轮转动；第四驱动装置，设置于机架上并与外齿轮连接，用于驱动外齿轮转动。

本发明的上述双面抛光机中由于采用四套独立的驱动装置分别对抛光机的上抛光盘、下抛光盘、中心轮、外齿圈的转速和上下位移进行独立的控制，其中通过第一驱动装置对上抛光盘进行直接驱动，使其转速和转向可以进行任意调整，实现下抛光盘与上抛光盘同向转动，从而通过使上、下两个抛光盘同时同向转动，使其同时用于晶片的单面抛光，使单面抛光的晶片产能提高一倍，生产成本降低一半，且由于是利用双面抛光机进行晶片单面抛光，能够使晶片的表面粗糙度、TTV及平整度等表面精度指标都将获得大幅提高。

现有技术中的双面抛光机通常包括两个或三个驱动装置，其中上抛光盘与下抛光盘或上、下抛光盘与中心齿轮共用一个驱动装置，通过联动结构实现两者或三者联动。而在本发明的上述双面抛光机中，第一驱动装置7、第二驱动装置、第三驱动装置和第四驱动装置可以包含一个或两个无极调速电机，分别对上抛光盘、下抛光盘、中心齿轮、外齿圈的转速或上下位移进行单独的调整；并且，为了使上抛光盘、下抛光盘、中心齿轮、外齿圈在转动过程中具有非常高的平稳性，优选地，与上述各驱动装置相对应的传动方式独立地采用齿轮传动或蜗轮蜗杆传动，更为优选地，上述传动方式为具有特定角度的斜齿轮传动。

在一种优选的实施方式中，上述第一驱动装置7包括：悬吊轴8，设置于机架上并与上抛光盘6连接；第一电机，与悬吊轴8电连接，用于控制悬吊轴8带动上抛光盘6转动。优选地，上述悬吊轴8的直径大于现有技术中双面抛光机的悬吊轴。

现有技术中的双面抛光机中上抛光盘的悬吊轴3较细，所适用的压力和转速都相对较小，导致抛光效率相对较低，若提高压力和/或上抛光盘的转速，则导致稳定性较差，从而使晶片的抛光质量随之下降。而在本发明的上述双面抛光机中，上抛光盘的悬吊轴8，亦即驱动轴较粗，从而在较高压力和转速下能够具有较好的稳定性。

在一种优选的实施方式中，上述机架包括：底座10，上抛光盘6、下抛光盘、中心齿轮和外齿轮位于底座10上方，且下抛光盘、中心齿轮和外齿轮分别与底座10连接；横梁，上抛光盘6、下抛光盘、中心齿轮和外齿轮分别位于横梁下方，且第一驱动装置7与上抛光盘6分别与横梁连接；多个支柱9，固定连接在底座10与横梁之间，且支柱9位于下抛光盘、中心齿轮和外齿轮的外周并用于支撑该横梁；此时，上述第二驱动装置、上述第三驱动装置和上述第四驱动装置独立地与底座10、横梁或支柱9连接。

在一个可选的实施例中，上抛光盘6、下抛光盘、中心齿轮和外齿轮均位于横梁与底座10之间，上述上抛光盘6通过与横梁可活动连接的悬吊轴8设置于横梁下方，且第一驱动装置7设置在横梁上并与上抛光盘6接触设置，用以驱动上抛光盘6转动；下抛光盘通过与底座10可活动连接的转轴设置于底座10上方，且第二驱动装置设置在底座10上用以驱动下抛光盘转动；中心齿轮和外齿轮分别独立地设置于底座10上，第三驱动装置和第四驱动装置均与底座10连接并分别驱动中心齿轮和外齿圈转动。

现有技术中的双面抛光机中上抛光盘1的驱动电机2一般在抛光机的中下部，与下抛光盘共用一个驱动装置。而在本发明的上述双面抛光机中，上抛光盘6的第一驱动装置7与上抛光盘6一样，都位于双面抛光机的上部，从而便于对上抛光盘6进行直接驱动。

并且，现有技术中的双面抛光机通常采用的是单支柱、悬臂结构或双支柱、横梁的龙门结构，其中龙门结构的支柱4、横梁都相对较细，底座相对重量小，在较高压力和转速下稳定性较差。因此，在本发明的上述双面抛光机中，可以通过使支柱9都相对较粗，底座10重量较大，在较高压力和转速下，使上抛光盘6及整机具有较好的稳定性，产生的振动或晃动较小；并且，为了进一步提高稳定性，优选地，上述支柱9为等间距环绕上、下抛光盘设置的三个，如图3所示，或上述支柱9为等间距环绕上、下抛光盘设置的四个，如图4所示。

在一种优选的实施方式中，上述双面抛光机还包括升降系统，升降系统与第一驱动装置7电连接，用于控制上抛光盘6的升降，升降系统为液压系统或滚珠丝杆系统。

现有技术中的双面抛光机中气动升降系统5的工作稳定性相对较差、精确度低，且工作压力低。而在本发明的上述双面抛光机中，通过采用液压系统或滚珠丝杆系统对上抛光盘6的升降和抛光时的加压进行控制，能够使工作压力及总输出力相对较大，且提高了稳定性和精确度。

根据本发明的另一方面，还提供了一种抛光方法，该抛光方法采用上述的双面抛光机进行抛光，如图2至图4所示，且该抛光方法包括以下步骤：步骤S1，分别在双面抛光机中上抛光盘6靠近下抛光盘的一侧表面上以及下抛光盘靠近上抛光盘6的一侧表面设置抛光垫；步骤S2，将晶片设置在游星轮相对的两侧，并将设置有晶片的游星轮啮合在双面抛光机中的中心齿轮与外齿轮之间，且使晶片与抛光垫的表面接触设置；以及步骤S3，开启双面抛光机对晶片进行抛光，且所述抛光过程中以使下抛光盘与上抛光盘6为同向转动。

本发明的上述抛光方法中通过将晶片设置在游星轮相对的两侧，并将该游星轮安装在双面抛光机中后，通过开启该双面抛光机对晶片进行抛光，以使下抛光盘与上抛光盘同向转动，从而通过使上、下两个抛光盘同时同向转动，使其同时用于晶片的单面抛光，使单面抛光的晶片产能提高一倍，生产成本降低一半，且由于是利用双面抛光机进行晶片单面抛光，能够使晶片的表面粗糙度、TTV及平整度等表面精度指标都将获得大幅提高。

下面将更详细地描述根据本发明提供的抛光方法的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。

首先，执行步骤S1：将抛光垫分别设置在双面抛光机中上抛光盘6靠近下抛光盘的一侧表面上以及下抛光盘靠近上抛光盘6的一侧表面上。上述抛光垫又称抛光皮、抛光布、抛光片或Pad等。

在完成上述步骤S1之后，执行步骤S2：将晶片设置在游星轮相对的两侧，并将设置有晶片的游星轮啮合在双面抛光机中的中心齿轮与外齿轮之间，且使得晶片与抛光垫的表面接触设置。

在上述步骤S2中，可以采用现有技术中常规的游星轮，也可以采用一个整体型游星轮，如图5所示，该游星轮20不具有通孔且不具有凹槽，游星轮20的侧面具有多个周向排列的齿轮211。其材质可以是不锈钢或其它金属，也可以是树脂、树脂玻纤板、塑料等其它材质；该游星轮的厚度范围可以为1～25mm；该游星轮的形状可以有孔洞，也可以没有孔洞，有孔洞时，孔洞的形状、大小及位置不做限制，以不影响使用为准；该游星轮要具有较低的TTV(总厚度偏差)、较好的表面平整度和平行度及一定的表面光洁度。

上述游星轮包括齿轮环21和设置在上述齿轮环21内且与上述齿轮环21适配的内置盘22，如图6至图10所示，这样的游星轮的内置盘和齿轮环可以选择不同的材料，这样在保证游星轮的机械性能较好的前提下，同时避免游星轮的材料在抛光的过程中进入到晶片中，影响晶片的性能。上述内置盘22和齿轮环21可以是任何可行的形状，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适形状的内置盘22和齿轮环21。比如内置盘22为圆形、椭圆形或多边形。

上述游星轮20还可以包括定位键23，上述齿轮环21的内侧面和/或上述内置盘22的外侧面具有第二定位槽212，上述定位键23位于上述第二定位槽212内且使得上述内置盘22可随着上述齿轮环21同步运动。

在一种优选的实施方式中，上述游星轮20中内置盘22的外侧面具有第一定位槽221，上述齿轮环21的内侧面具有第二定位槽212，上述第一定位槽221和第二定位槽212对应设置，上述定位键23位于上述第一定位槽221和上述第二定位槽212形成的孔内，如图8所示。

在另一种优选的实施方式中，上述齿轮环21的内侧面具有第二定位槽212，上述定位键23位于上述第二定位槽212内且使得上述内置盘22可随着上述齿轮环21同步运动，如图10所示。

为了进一步避免在抛光的过程中，游星轮的材料进入到晶片中影响晶片的质量，上述内置盘22的材料包括陶瓷和/或玻璃。形成上述齿轮环21和内置盘22的厚度范围、是否含有孔洞及孔洞的形状、大小、位置等、以及表面精度要求均与上述整体型游星轮相同，键槽、键销的尺寸、大小、形状、位置、数量等不做限制。

为了更加方便地将晶片固定在游星轮上，进而提高抛光效率，简化抛光工艺，在一种优选的实施方式中，在将晶片设置在游星轮相对的两侧表面上的步骤之前，上述步骤S2还包括将抛光模板粘结在游星轮的两侧表面上的步骤，此时在步骤S2中，将晶片吸附在抛光模板表面。上述抛光模板又称吸附垫或Template等，更为优选地，上述抛光模板为无蜡抛光模板。这样可以简化抛光工艺，提高抛光效率。

具体地，将两张无蜡抛光模板分别粘贴在游星轮的两侧表面上，并确保没有鼓泡，再将晶片粘贴在游星轮两面的抛光模板上，放在双面抛光机上通过上下两个抛光盘进行抛光。

当然，本发明中的抛光方法并不一定使用上述的抛光模板，例如，在一种实施例中，本发明的上述抛光方法还可以不用抛光模板，直接用蜡将晶片固定在游星轮上，但是采用蜡固定的方法过程较为复杂，例如后续需要复杂的清洗等等。

在完成上述步骤S2之后，执行步骤S3：开启双面抛光机，对晶片进行抛光，以使下抛光盘与上抛光盘6同向转动。

具体地，将抛光垫粘贴在上、下抛光盘上，抛光时旋转的抛光头以一定的压力压在旋转的抛光垫上，由亚微米或纳米磨粒和化学溶液组成的抛光液在硅片表面和抛光垫之间流动，然后抛光液在抛光垫的传输和离心力的作用下，均匀分布其上，在硅片和抛光垫之间形成一层抛光液液体薄膜。抛光液中的化学成分与硅片表面材料产生化学反应，将不溶的物质转化为易溶物质，或者将硬度高的物质进行软化，然后通过磨粒的微机械摩擦作用将这些化学反应物从硅片表面去除，溶入流动的液体中带走，即在化学成膜和机械去膜的交替过程中实现平坦化的目的。其反应包含两个过程，即化学过程和物理过程。化学过程是抛光液中的化学品与硅片表面发生化学反应，生成比较容易去除的物质；物理过程是抛光液中的磨粒与硅片表面材料发生机械物理摩擦，去除化学反应生成的物质。

在上述步骤S3中，游星轮的自转方向要与进行抛光的抛光盘的转向相同，游星轮的公转方向相对于进行抛光的抛光盘，可以是静止的，也可以与抛光盘的转向相同或相反。由于朝下的晶片承受的是上抛光盘6和游星轮的压力，而朝上的晶片承受的仅是上抛光盘6的压力，且抛光液在下抛光盘上相对较多，为了使朝上的晶片与朝下的晶片去除率相同，优选地，使上抛光盘6的转速大于下抛光盘的转速；更为优选地，上抛光盘6的转速在0～90rpm之间，下抛光盘的转速在0～90rpm之间。

为了使得本领域技术人员可以更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例来说明本申请的技术方案。

实验设备及耗材：浙江森永光电设备有限公司16B型双面抛光机，创技(南京)电子机械有限公司36B单面抛光机；Suba800聚氨酯抛光垫；Fujimi LW-3300A型Si片抛光液；所用Si片为15片6英寸方形Si片，厚度450μm±15μm，此批Si片在所有抛光批次间循环使用。

每个实施例拟进行两个批次的抛光试验，若两个批次的检测数据有明显差别，则进行第三批次抛光试验，每批次均对所有Si片进行全检。

TTV检测方法为采用精度为1μm的DF-501高度计测量Si片厚度，检测对角线9个点(即中心点、角、1/4对角线处)的厚度，厚度最大值减去最小值即为TTV；表面粗糙度Ra采用德国布鲁克Dimension Edge原子力显微镜进行检测，分辨率为0.01nm，检测范围为20×20μm，根据测试的三点的平均值而得。

实施例1

本实施例涉及一种用于CMP工艺的抛光方法，具体包括如下内容：

1)加工5个3mm厚的整体型玻纤板材质的游星轮20，游星轮20上没有孔洞(如图5所示)；

2)将两张相同的0.3mm厚无蜡抛光模板分别粘贴在游星轮20两面上，并确保没有鼓泡，喷洒去离子水使其湿润；

3)将Si片粘贴在游星轮20上下面的两个抛光模板上，放在上下抛光盘转向相同的16B双面抛光机上。

4)设置抛光工艺参数：上抛光盘转速43rpm，下抛光盘转速38rpm，中心轮转速20rpm，外齿圈转速5rpm，抛光压力5000N，抛光液流量5L/min，抛光时间10min。

图11、12是实施例1抛光后测得的相应Si片的表面粗糙度Ra和TTV值。

实施例2

本实施例涉及一种用于CMP工艺的抛光方法，具体包括如下内容：

1)加工5个10mm厚的不锈钢材质的齿轮环21和5个20mm厚的外径与齿轮环21内径相同的陶瓷材质的内置盘22，上述齿轮环21与内置盘22(如图6所示)；

2)将两张相同的0.3mm厚无蜡抛光模板分别粘贴在内置盘22的两面上，并确保没有鼓泡，喷洒去离子水使其湿润；

3)将Si片粘贴在内置盘22上下面的两个抛光模板上，放在上下抛光盘转向相同的16B双面抛光机上。

4)设置抛光工艺参数：上抛光盘转速43rpm，下抛光盘转速38rpm，中心轮转速15rpm，外齿圈转速1rpm，抛光压力5000N，抛光液流量5L/min，抛光时间10min。

图13、14是实施例2抛光后测得的相应Si片的表面粗糙度Ra和TTV值。

实施例3

本实施例涉及一种用于CMP工艺的抛光方法，具体包括如下内容：

1)加工5个6mm厚的PVC塑料材质的齿轮环21和5个6mm厚的外径与齿轮环21内径相同的内置盘22，两者采用双楔形配合(如图7所示)；

2)将两张相同的0.3mm厚无蜡抛光模板分别粘贴在内置盘22两面上，并确保没有鼓泡，喷洒去离子水使其湿润；

3)将Si片粘贴在内置盘22上下面的两个抛光模板上，放在上下抛光盘转向相同的16B双面抛光机上。

4)设置抛光工艺参数：上抛光盘转速43rpm，下抛光盘转速38rpm，中心轮转速30rpm，外齿圈转速3rpm，抛光压力5000N，抛光液流量5L/min，抛光时间10min。

图15、16是实施例3抛光后测得的相应Si片的表面粗糙度Ra和TTV值。

实施例4

本实施例涉及一种用于CMP工艺的抛光方法，具体包括如下内容：

1)加工5个15mm厚的PP树脂材质的齿轮环21、5个15mm厚的外径与齿轮环21内径相同的陶瓷材质的内置盘22和5个直径8mm的定位键，齿轮环21内侧设置有5个第二定位槽212，内置盘22的外侧面有5个相应的第一定位槽221(如图8所示)；

2)将两张相同的0.3mm厚无蜡抛光模板分别粘贴在内置盘22两面上，并确保没有鼓泡，喷洒去离子水使其湿润；

3)将Si片粘贴在内置盘22上下面的两个抛光模板上，放在上下抛光盘转向相同的16B双面抛光机上。

4)设置抛光工艺参数：上抛光盘转速43rpm，下抛光盘转速38rpm，中心轮转速25rpm，外齿圈转速3rpm，抛光压力5000N，抛光液流量5L/min，抛光时间10min。

图17、18是实施例4抛光后测得的相应Si片的表面粗糙度Ra和TTV值。

对比例

采用与实施例2同样规格的内置盘和抛光模板及实施例4抛光过的Si片，在36B单面抛光机上进行抛光试验。设置抛光工艺参数：抛光盘转速45rpm，抛光头转速40rpm，抛光压力1000N，抛光液流量1L/min，抛光时间10min。

图19、20是对比例1抛光后测得的相应Si片的表面粗糙度Ra和TTV值。

从上述测试结果可以看出，与对比例中提供的抛光工艺相比，采用上述实施例中提供的CMP抛光工艺对Si片进行单面抛光，，晶片的表面粗糙度Ra降至0.10nm以下，TTV降至4μm以下，从而使只需单面抛光的Si片表面粗糙度和TTV等表面精度指标得到进一步提高。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

上述双面抛光机采用四套独立的驱动装置分别对抛光机的上抛光盘、下抛光盘、中心轮、外齿圈的转速和上下位移进行独立的控制，其中通过第一驱动装置对上抛光盘进行直接驱动，使其转速和转向可以进行任意调整，实现下抛光盘与上抛光盘同向转动，从而通过使上、下两个抛光盘同时同向转动，使其同时用于晶片的单面抛光，使单面抛光的晶片产能提高一倍，生产成本降低一半，且由于是利用双面抛光机进行晶片单面抛光，能够使晶片的表面粗糙度、TTV及平整度等表面精度指标都将获得大幅提高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双面抛光机，其特征在于，包括机架、上抛光盘(6)、下抛光盘、中心齿轮、外齿轮和驱动组件，所述上抛光盘(6)、所述下抛光盘、所述中心齿轮、所述外齿轮分别独立地设置于所述机架上，所述中心齿轮设置于所述外齿轮的中心位置处，所述中心齿轮与所述外齿轮之间具有容纳空间，用于啮合放置晶片的游星轮，所述容纳空间位于所述上抛光盘(6)与所述下抛光盘之间，所述驱动组件包括：

第一驱动装置(7)，设置于所述机架上并与所述上抛光盘(6)连接，用于驱动所述上抛光盘(6)转动；

第二驱动装置，设置于所述机架上并与所述下抛光盘连接，用于驱动所述下抛光盘与所述上抛光盘(6)同向转动；

第三驱动装置，设置于所述机架上并与所述中心齿轮连接，用于驱动所述中心齿轮转动；

第四驱动装置，设置于所述机架上并与所述外齿轮连接，用于驱动所述外齿轮转动。

2.根据权利要求1所述的双面抛光机，其特征在于，所述第一驱动装置(7)、所述第二驱动装置、所述第三驱动装置和所述第四驱动装置的传动方式均为齿轮传动或蜗轮蜗杆传动，优选所述传动方式为斜齿轮传动。

3.根据权利要求2所述的双面抛光机，其特征在于，所述第一驱动装置(7)包括：

悬吊轴(71)，设置于所述机架上并与所述上抛光盘(6)连接；

第一电机，与所述悬吊轴(71)电连接，用于控制所述悬吊轴(71)带动所述上抛光盘(6)转动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的双面抛光机，其特征在于，所述机架包括：

底座(10)，所述上抛光盘(6)、所述下抛光盘、所述中心齿轮和所述外齿轮位于所述底座(10)上方，且所述下抛光盘、所述中心齿轮和所述外齿轮分别与所述底座(10)连接；

横梁，所述上抛光盘(6)、所述下抛光盘、所述中心齿轮和所述外齿轮分别位于所述横梁下方，且所述第一驱动装置(7)与上抛光盘(6)分别与所述横梁连接；

多个支柱(9)，固定连接在所述底座(10)与所述横梁之间，且所述支柱(9)位于所述下抛光盘、所述中心齿轮和所述外齿轮的外周并用于支撑所述横梁，

所述第二驱动装置、所述第三驱动装置和所述第四驱动装置分别独立地与所述底座(10)、所述横梁或所述支柱(9)连接。

5.根据权利要求1所述的双面抛光机，其特征在于，所述双面抛光机还包括升降系统，所述升降系统与所述第一驱动装置(7)电连接，用于控制所述上抛光盘(6)的升降，所述升降系统为液压系统或滚珠丝杆系统。

6.一种抛光方法，其特征在于，采用权利要求1至5中任一项所述的双面抛光机进行抛光，所述抛光方法包括以下步骤：

步骤S1，分别在上抛光盘(6)靠近下抛光盘的一侧表面上以及所述下抛光盘靠近所述上抛光盘(6)的一侧表面设置抛光垫；

步骤S2，将晶片设置在游星轮相对的两侧，并将设置有所述晶片的所述游星轮啮合在所述双面抛光机中的中心齿轮与外齿轮之间，且使所述晶片与所述抛光垫的表面接触设置；以及

步骤S3，开启所述双面抛光机，对所述晶片进行抛光，且所述抛光过程中以使所述下抛光盘与所述上抛光盘(6)为同向转动。

7.根据权利要求6所述的抛光方法，其特征在于，在将所述晶片设置在所述游星轮相对的两侧的步骤之前，所述步骤S2还包括将抛光模板粘结在所述游星轮的两侧表面的步骤，且在所述步骤S2中，将所述晶片吸附在所述抛光模板表面。

8.根据权利要求7所述的抛光方法，其特征在于，所述抛光模板为无蜡抛光模板(20)。

9.根据权利要求6所述的抛光方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述上抛光盘(6)的转速大于所述下抛光盘的转速。

10.根据权利要求9所述的抛光方法，其特征在于，所述上抛光盘(6)的转速在0～90rpm之间，所述下抛光盘的转速在0～90rpm之间。

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