[发明专利]改善半导体单晶硅研磨硅片平行度的方法及其装置

说明书

【技术领域】

本发明属于硅电子技术领域，具体涉及一种改善半导体单晶硅研磨硅片平行度的方法及其装置。

【背景技术】

用单晶硅棒制作硅元件，期间需通过切片机、磨片机、抛光机等设备将单晶硅棒加工成符合一定要求的单晶硅片。其中，磨片机对硅片研磨是对硅切割片进行整形处理的过程，主要目的是保证硅片的几何形状，在切割片的质量指标基础上进一步提高硅片表面形态的完整性，包括平行度。

有色金属工人技术理论教材《硅片加工工艺》(侯连武编，北京内部书刑准印证86-016号)一书第69页第5节介绍了硅片研磨加工技术。从单晶棒切割下来的硅片，由于机器精度，内园金刚石刀片和操作者修正刀片技术等原因，不可能完全达到平行度要求，因此，研磨加工成为目前需要探索的重要的硅片加工工艺，通过研磨加工，使硅片的厚度公差＜5μm，平行度＜2μm，翘曲度＜20μm，并去除刀痕等。

现有双面磨片机属于行星传动结构，从载体片运动形式分析，设计中都保证了硅片在磨盘上的自转和公转，以使所有被磨硅片不因磨盘直径因素引起的线速度变化而影响硅片的平行度。但是，现有技术的双面磨片机在实际使用中对于大直径的硅片研磨存在如下问题：由于磨盘直径方向的各处线速度不同，位于磨盘外圆的硅片部分要比中间部分磨去较多，不但磨盘本身需要经常进行修磨，如：C62-640B/YJ型双面研磨机连续研磨φ3″硅片120片就要修正一次磨盘，修磨圈数600圈，而且，硅片在这样的磨盘上进行研磨，其平行度和弯曲度等很难达到标准，既影响生产效率，又浪费大量的磨料，加大生产成本，况且给后道抛光工序提供这样的研磨片，抛光片的平行度差异会进一步加大，以致达不到集成电路制作要求而报废。

【发明内容】

为克服现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种能改善半导体单晶硅研磨硅片平行度的方法，利用该方法研磨加工硅片，硅片中部与边缘厚薄一致性高，平行度好，从而消除由线速度变化所带来的影响。本发明的另一个目的是提供一种实现上述方法的装置。

本发明目的是通过下述技术方案实现的：这种改善半导体单晶硅研磨硅片平行度的方法，其特征是：在研磨过程中，自始至终使被磨硅片的中部落在磨盘区域内作公转和自转运动，而使被磨硅片的边缘侧间隙式落在磨盘区域外作公转和自转运动。

一种实现上述方法的改善半导体单晶硅研磨硅片平行度的装置，包括下磨盘、内齿轮、外齿轮和载体片，内齿轮外壁和外齿轮内壁为齿形壁，内齿轮外壁和外齿轮内壁之间的区域底部设有下磨盘，多个圆形状的载体片水平状布置在下磨盘上，载体片经外轮廓上的齿件与内齿轮和外齿轮的齿形壁啮合；载体片上设有用于接纳硅片的若干个放片孔，其特征是：所述下磨盘的下磨盘内轮廓直径扩大后与内齿轮外壁之间留有一圈内空磨区，所述下磨盘的下磨盘外轮廓直径缩小后与外齿轮内壁之间留有一圈外空磨区；所述载体片的放片孔，每个放片孔的局部运动轨迹分别与内空磨区、外空磨区重叠。

如下所述的一种改善半导体单晶硅研磨硅片平行度的装置，其特征是：所述的下磨盘上方还设有上磨盘，上磨盘内轮廓和上磨盘外轮廓的直径与下磨盘的下磨盘内轮廓和下磨盘外轮廓的直径相一致。

如下所述的一种改善半导体单晶硅研磨硅片平行度的装置，其特征是：上磨盘外轮廓和下磨盘外轮廓的直径缩小值外空磨区为5～8mm，上磨盘内轮廓和下磨盘内轮廓的直径扩大值内空磨区为3～5mm。

有益效果：本申请针对被磨硅片因磨盘直径因素引起的线速度变化，使被磨硅片外圆部分比中心部分磨去较多，导致被磨硅片中间厚而边缘薄的塌边现象，对于双面磨片机来说，通过缩小上、下磨盘的外圆直径和加大内圆直径的技术方案，设置内、外空磨区后，利用磨片机行星轮结构即载体片的公转和自转的特点，使被磨硅片的外圆部分减少被磨时间，从而实现均衡被磨硅片中部与外部的实际被磨削量，控制平行度的目的。载体片在公转和自转情况下，设置内、外空磨区后，使所有被磨硅片的周边部分相对于上下磨盘各处均有一个周期性的偷闲(不被研磨)的间隙，因此，被磨硅片因磨盘直径因素引起的线速度变化，使被磨硅片外圆部分比中心部分磨去较多，导致被磨硅片中间厚而边缘薄的塌边现象得到抑制，被磨硅片的平行度得到有效改善和提高，从而也实现了减少磨盘修磨次数的目的。

为加深理解本发明内容，下面结合附图通过实施例作进一步详述。

【附图说明】

图1为本发明一个实施例的俯视结构示意图，图中删去了上磨盘等部件。