Повышение точности пластин-подложек интегральных микросхем из кремния и сапфира и производительности технологических процессов. Параметры доводочных операций на этапах шлифовки и полирования. Отклонения детали при обработке пластин различных диаметров.
Аннотация к работе
Современные технологические процессы производства пластин-подложек интегральных микросхемВедущие мировые производители пластин для решения этих задач создают собственное оборудование, обеспечивающее технические требования в соответствии со стандартами SEMI M1-0600 и SEMI M3-1296, используемыми в производстве ИМС: для кремниевых пластин ? 150 мм TTV <10 мкм, warp <60 мкм, STIR на участке 15?15 мм <0,8 мкм; для сапфировых пластин ? 100 мм TTV <10 мкм, warp <30 мкм, bow <30 мкм. Данные параметры - показатели качества пластин формируются на технологических операциях абразивной доводки: предварительной - (шлифовки) и окончательной - (полирования). Установлена взаимосвязь между показателями качества (геометрическими параметрами - TTV, bow, warp и параметрами поверхностного слоя) с одной стороны и условиями выполнения доводочных операций (сочетание кинематических, геометрических факторов и свойств абразивного материала) с другой стороны, на основе математического моделирования и экспериментального определения закономерностей и особенностей процессов абразивного разрушения контактирующих поверхностей инструмента и детали при шлифовке пластин-подложек ИМС из кремния и сапфира. Основные результаты работы: Разработана математическая модель, которая позволяет на основе оценки ожидаемой формы износа поверхности притира назначать параметры режима шлифовки, обеспечивающие минимальность геометрических отклонений детали при обработке пластин-подложек различных диаметров. Разработана методика выбора каблучного алмазно-абразивного инструмента, которая позволяет повысить показатели качества пластин при одновременном повышении производительности обработки и снижении затратности технологической операции доводки.Назарова и ряда других исследователей, посвященных доводке полупроводниковых и других материалов, применительно к рассмотрению геометрических параметров пластин очевидно, что отклонения TV, TTV, sori могут, а отклонения bow и warp, вследствие весьма малой жесткости заготовки, не могут быть устранены на операции двусторонней доводки свободным абразивом. В связи с этим, при доводке полупроводниковых и других материалов в приборостроении и машиностроении наблюдается тенденция замены свободного абразива связанным, чему посвящены исследования Г.Р. Котлярова и других, позволившие разработать алмазно-абразивный инструмент на органической связке в виде таблеток, наклеиваемых на рабочую поверхность притира. Проектирование операции доводки пластин кремния и сапфира затруднено вследствие отсутствия адекватных методик прогнозирования формы износа рабочей поверхности притира. Престона, неадекватны по следующим причинам: 1) неясно, почему скорость диспергирования материала - это линейный, а, например не объемный износ в точке; 2) не поддается практической реализации само понятие точки, в которой рассматривается износ - таких точек по внутреннему контуру притира должно быть меньше, чем по наружному.Предполагается, что изнашивание рабочей поверхности притира происходит вследствие воздействия на нее множества виртуальных “микрорезцов”, которыми заменятся пластина. , (1) где : Ui - линейный износ притира в i - той кольцевой зоне; Sni - площадь i - той кольцевой зоны притира; - суммарный по всей поверхности пластины объем формируемых j - тым “микрорезцом” элементарных канавок объема DVSNI вследвствие перемещения на элементарную длину DL при условии нахождения в i - той кольцевой зоне. Координаты точки А в системе координат притира ХОУ (рис.1) в любой момент времени могут быть определены по формулам: Рис. (2) где: Оо - расстояние между центрами притира и сепаратора; OW - расстояние от центра сепаратора до центра пластины; СА, HA - координаты точки А в системе координат детали; a - угол поворота притира; b - угол поворота воображаемого водила планетарного механизма доводочного станка; t - угол поворота сепаратора вокруг собственной оси; причем d - угол поворота пластины в сепараторе. Для оценки плоскостности изношенной поверхности притира введены параметры, характеризующие неравномерности износа притира. и (7) где Umin и Umax - минимальный и максимальный износы притира; Ui - износ притира в i - той кольцевой зоне; n - количество кольцевых зон, выделенных при расчете на рабочей поверхности притира.Компьютерным моделированием определяли ожидаемую форму износа рабочей поверхности притира в зависимости от кинематических (частоты вращения притиров, внутреннего и наружного зубчатых колес планетарного механизма) и геометрических (размеры притиров и пластин, положение пластины в сепараторе) факторов (рис. Компьютерное моделирование износостойкости каблучного алмазно-абразивного инструмента производили с использованием специально разработанной САПР, которая позволяет на основе варьирования расположением алмазных и балластных таблеток в радиальном и окружном направлениях подбирать требуемое количественное соотношение между таблетками с различной износостойкостью (рис.