[發明專利]雙面拋光機與拋光方法

在審

• 申請號: 201810996937.7
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN110871385A
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 王樂軍;李琳琳;宋士佳;彭東陽;劉桂勇;姜宏
• 申請（專利權）人: 東泰高科裝備科技（北京）有限公司
• 主分類號: B24B27/00
• 分類號: B24B27/00;B24B29/02;B24B47/12;H01L21/306
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 韓建偉;謝湘寧

本發明提供了一種雙面拋光機與拋光方法。該雙面拋光機包括機架、上拋光盤、下拋光盤、中心齒輪、外齒輪和驅動組件，上拋光盤、下拋光盤、中心齒輪、外齒輪分別獨立地設置于機架上，中心齒輪設置于外齒輪的中心位置處，中心齒輪與外齒輪之間具有容納空間，用于嚙合放置晶片的游星輪，容納空間位于上拋光盤與下拋光盤之間，驅動組件包括：第一驅動裝置，設置于機架上并與上拋光盤連接，用于驅動上拋光盤轉動；第二驅動裝置，設置于機架上并與下拋光盤連接，用于驅動下拋光盤與上拋光盤同向轉動；第三驅動裝置，設置于機架上并與中心齒輪連接，用于驅動中心齒輪轉動；第四驅動裝置，設置于機架上并與外齒輪連接，用于驅動外齒輪轉動。

技術領域

本發明涉及半導體領域，具體而言，涉及一種雙面拋光機與拋光方法。

背景技術

隨著光電子信息技術的不斷發展，對作為光電子器件基片材料的單晶硅、藍寶石等光電子晶片的表面粗糙度、TTV等指標的要求越來越高。而且，集成電路沿著摩爾定律飛速發展至今，特征線寬的日趨減小也迫使微電子制造工藝正在挑戰極限，其中把超平坦化技術化學機械拋光(CMP)的研究也推向了新的高潮。作為最重要的半導體材料——硅襯底，是制造半導體芯片的基本材料，也是半導體集成電路最主要的原料，因此硅襯底幾乎占據了芯片制造所需原材料的絕大部分成本。在信息技術飛速發展的今天，電子產品對人們生活各方面的影響越來越重要，因此降低電子產品的成本，以提高電子產品的普及率顯得至關重要。

硅襯底的制造過程包括長晶、切段、滾磨、平邊或V型槽處理、切片、倒角、研磨、腐蝕、CMP拋光、清洗、包裝等工序，其中CMP拋光是硅襯底制造過程中的最后一步，也是最關鍵的一步，由于硅襯底的表面粗糙度、TTV及平整度等表面精度指標要求非常高，目前所用的設備及耗材幾乎全部依賴進口，所以導致國內外的硅襯底生產成本較高。隨著IC器件的納米圖形化要求越來越高，對于某些器件工藝，采用多個拋光頭的單面拋光機進行單面拋光，不但所達到的表面粗糙度、TTV等指標已經無法滿足要求，而且除了進一步增加設備及耗材的尺寸規格外，沒有其他方法可以提高產量來降低成本。雙面拋光機的拋光加工作為晶片超光滑表面加工最有效的技術手段之一，越來越受到超精密加工研究領域和光電子材料生產加工企業的廣泛關注與重視，超精密雙面拋光加工過程的平穩一致性決定了被拋光的晶片具有非常高的表面精度，而且同樣尺寸規格的拋光機，與單面拋光機相比，雙面拋光機還可以在一定程度上提高產量。

但目前的雙面拋光機(如圖1所示)上拋光盤1的驅動電機2一般在下拋光盤下方，和下拋光盤、中心輪甚至外齒圈同使用一個驅動電機，導致上拋光盤、中心輪甚至外齒圈不能單獨調整轉速或旋轉方向，限制了雙面拋光機的工藝使用范圍；而且上拋光盤的懸吊軸3較細，所適用的壓力和轉速都相對較小，導致拋光效率相對較低。若提高壓力和/或上拋光盤的轉速，上拋光盤甚至整機在拋光的過程中就會產生振動，甚至晃動；隨著壓力和/或轉速的提高，振動或晃動會越來越嚴重，穩定性越來越差，從而使晶片的拋光質量隨之下降。

目前的雙面拋光機采用的是單支柱、懸臂結構或雙支柱、橫梁的龍門結構(附圖1)，其中龍門結構的支柱4、橫梁都相對較細，底座相對重量小，在較高壓力和轉速下，上拋光盤及整個拋光機就會產生振動或晃動，穩定性較差。

并且，目前的雙面拋光機一般采用氣動加壓、氣動升降系統5，由于空氣的可壓縮性相對較大，故工作穩定性相對較差、精確度低，且工作壓力低，總輸出力不宜大于10kN。

所以，目前所用的雙面拋光機雖然拋光質量和產能優于單面拋光機，但拋光速率則相對較低，而且上、下兩個拋光盤只能逆向轉動，不能同時同向轉動，這就限制了上、下兩個拋光盤不能同時用于晶片的單面拋光。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種雙面拋光機與拋光方法，以解決現有技術中的雙面拋光機無法應用于晶片單面拋光的問題。