CN109894975B - 一种单面抛光机大盘的修盘方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单面抛光机大盘的修盘方法。该方法包括以下步骤：(1)制备磨砂液；(2)将两个圆形铸铁磨盘置于抛光机大盘上，并通过两个连接杆连接到固定支撑架上，铸铁磨盘可以绕着连接杆旋转；将浆料桶中的磨砂液均匀输送到抛光机大盘表面；研磨直到大盘直径方向磨平为止；(3)卸下两个圆形铸铁磨盘和固定支撑架，将两个齿轮型铸铁修整工具置于抛光机大盘上，并将压力头分别套入两个齿轮型铸铁修整工具的内径，两个铸铁修整工具在抛光机大盘上呈对称放置；将浆料桶中的磨砂液均匀输送到抛光机大盘表面；研磨直到大盘半径方向磨平为止。本发明的方法可以修平抛光机大盘，还可以修成希望得到的大盘微观形貌，可操作性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种单面抛光机大盘的修盘方法。
背景技术
化学机械抛光(CMP)是一个化学腐蚀和机械摩擦作用交替进行的过程，该方法既可以获得较完美的表面，又可以得到较高的抛光速率，已经基本取代了传统的多种技术，目前被公认为是超大规模集成电路最好的材料全局平坦化方法。
随着抛光机的日渐磨损，抛光机大盘的平整度也会逐渐变差，导致抛光出来的硅片的几何形貌随之变差。而随着集成电路的线宽越来越窄，下游厂商对硅衬底的几何形貌要求也日趋严格，导致使用了几年的抛光机越来越不能满足下游厂商对硅片几何形貌的新要求。
而且由于主流抛光机的大盘大部分都是铸铁材质，在抛光过程中，随着抛光工艺温度的变化，大盘的平整度也会随之发生变化，增加了硅片抛光过程中几何形貌控制的变量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单面抛光机大盘的修盘方法，通过该方法不仅可以修平抛光机大盘，而且还可以修成希望得到的大盘微观形貌，以弥补抛光过程升温给盘面带来的平整度变化。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种单面抛光机大盘的修盘方法，该方法包括以下步骤：
(1)将磨砂和水按照磨砂∶水＝1∶(3～20)的体积百分比，在浆料桶中混合搅拌，待磨砂液搅拌均匀后，按照悬浮剂∶磨砂液＝1∶(20～60)的体积比加入悬浮剂，搅拌均匀；
(2)将两个圆形铸铁磨盘置于抛光机大盘上，并通过两个连接杆连接到固定支撑架上，铸铁磨盘可以绕着连接杆旋转；将抛光机大盘转速设置为20～50rpm，将浆料桶中的磨砂液均匀输送到抛光机大盘表面；研磨1～12小时后停止研磨，停机检查大盘直径方向的平整度，若不够平整，则继续研磨，直到大盘直径方向磨平为止；
(3)卸下两个圆形铸铁磨盘和固定支撑架，将两个齿轮型铸铁修整工具置于抛光机大盘上，并将压力头分别套入两个齿轮型铸铁修整工具的内径，两个铸铁修整工具在抛光机大盘上呈对称放置；将压力头的下压强度调整到50～300g/cm2，抛光机大盘转速设置为20～50rpm，压力头转速设置为20～50RPM，启动蠕动泵，将浆料桶中的磨砂液均匀输送到抛光机大盘表面；研磨1～12小时后停止研磨，停机检查大盘半径方向的平整度，若不够平整，则继续研磨，直到大盘半径方向磨平为止。
优选地，所述磨砂选用粒径在10～100μm的碳化硅或三氧化二铝材质的磨砂。
优选地，所述铸铁磨盘直径为650～750mm，厚度为5～20cm。
优选地，所述齿轮型铸铁修整工具的内径与压力头直径相同，所述齿轮型铸铁修整工具的外径为φ600～650mm。
所述压力头的旋转方向可以与大盘旋转方向相同，也可以相反。
本发明的优点在于：
与现有技术相比，本发明的修盘方法不仅可以将单面抛光机大盘修平，而且还可以根据各厂的CMP工艺要求，将单面抛光机的半径方向修成微凸或微凹，并且也可以将直径方向修成微凸或微凹，以弥补抛光过程升温给盘面带来的平整度变化。而且本发明的修盘方法具有很强的可操作性。
附图说明
图1为对大盘直径方向进行修平时的结构示意图。
图2为对大盘半径方向进行修平时的结构示意图。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
本发明的修盘方法包括对大盘直径方向的修平和对大盘半径方向的修平两部分。如图1所示，在进行大盘直径方向的修平时，将两个圆形铸铁磨盘7置于抛光机大盘1上，并通过两个连接杆8连接到固定支撑架9上，铸铁磨盘7可以绕着连接杆8旋转。如图2所示，在进行大盘半径方向的修平时，卸下两个圆形铸铁磨盘7和固定支撑架9，将两个齿轮型铸铁修整工具2置于抛光机大盘1上，并将压力头3分别套入两个齿轮型铸铁修整工具2的内径，两个铸铁修整工具2在抛光机大盘1上呈对称放置。在对大盘直径方向和半径方向进行修平的过程中，浆料桶6中的磨砂液通过蠕动泵5经浆料输送管4输送到抛光机大盘1的表面。
实施例1
选用粒径10μm的碳化硅材质的磨砂，按照1∶3的比例与水混合，搅拌均匀后再按1∶55的比例加入AQUALAP TTV悬浮剂，再次搅拌均匀。
将两个直径为700mm，厚度为10cm的圆形铸铁磨盘搬到抛光机大盘上，通过两个连接杆连接到固定支撑架上，圆形铸铁磨盘圆心距离大盘圆心200mm。将抛光机大盘转速设置为30rpm，启动蠕动泵，将浆料桶中的磨砂液均匀输送到抛光机大盘表面。
研磨12小时后停止研磨，停机检查大盘直径方向的平整度，测得直径方向的平整度为凹10μm。
卸下两个圆形铸铁磨盘和固定支撑架。
将两个外径为φ620mm、内径与压力头直径相同的齿轮型铸铁修整工具搬到抛光机大盘上，将压力头分别套入两个齿轮型铸铁修整工具的内径，此时两个铸铁修整工具在抛光机大盘上呈对称放置。将压力头的下压强度调整到244g/cm2，抛光机大盘转速设置为30rpm，压力头转速设置为30rpm，旋转方向与大盘旋转方向相同，启动蠕动泵，将浆料桶中的磨砂液均匀输送到抛光机大盘表面。
研磨4小时后停止研磨，停机检查大盘半径方向的平整度，测得半径方向的平整度为凸3μm。
如此，获得宏观上平整，微观上直径微凹10μm、半径微凸3μm的大盘平整度。
实施例2
选用粒径12μm的三氧化二铝材质的磨砂，按照1∶4的比例与水混合，搅拌均匀后再按1∶60的比例加入AQUALAP TTV悬浮剂，再次搅拌均匀。
将两个直径为650mm，厚度为20cm的圆形铸铁磨盘搬到抛光机大盘上，通过两个连接杆连接到固定支撑架上，圆形铸铁磨盘圆心距离大盘圆心200mm。将抛光机大盘转速设置为40rpm，启动蠕动泵，将浆料桶中的磨砂液均匀输送到抛光机大盘表面。
研磨8小时后停止研磨，停机检查大盘直径方向的平整度，测得直径方向的平整度为凹7μm。
卸下两个圆形铸铁磨盘和固定支撑架。
将两个外径为φ650mm、内径与压力头直径相同的齿轮型铸铁修整工具搬到抛光机大盘上，将压力头分别套入两个齿轮型铸铁修整工具的内径，此时两个铸铁修整工具在抛光机大盘上呈对称放置。将压力头的下压强度调整到300g/cm2，抛光机大盘转速设置为40rpm，压力头转速设置为40rpm，旋转方向与大盘旋转方向相反，启动蠕动泵，将浆料桶中的磨砂液均匀输送到抛光机大盘表面。
研磨6小时后停止研磨，停机检查大盘半径方向的平整度，测得半径方向的平整度为凹5μm。
如此，获得宏观上平整，微观上直径微凹7μm、半径微凹5μm的大盘平整度。
实施例3
选用粒径15μm的碳化硅材质的磨砂，按照1∶5的比例与水混合，搅拌均匀后再按1∶40的比例加入AQUALAP TTV悬浮剂，再次搅拌均匀。
将两个直径为750mm，厚度为5cm的圆形铸铁磨盘搬到抛光机大盘上，通过两个连接杆连接到固定支撑架上，圆形铸铁磨盘圆心距离大盘圆心400mm处。将抛光机大盘转速设置为25rpm，启动蠕动泵，将浆料桶中的磨砂液均匀输送到抛光机大盘表面。
研磨10小时后停止研磨，停机检查大盘直径方向的平整度，测得直径方向的平整度为凸12μm。
卸下两个圆形铸铁磨盘和固定支撑架。
将两个外径为φ600mm、内径与压力头直径相同的齿轮型铸铁修整工具搬到抛光机大盘上，将压力头分别套入两个齿轮型铸铁修整工具的内径，此时两个铸铁修整工具在抛光机大盘上呈对称放置。将压力头的下压强度调整到200g/cm2，抛光机大盘转速设置为25rpm，压力头转速设置为25rpm，旋转方向与大盘旋转方向相同，启动蠕动泵，将浆料桶中的磨砂液均匀输送到抛光机大盘表面。
研磨8小时后停止研磨，停机检查大盘半径方向的平整度，测得半径方向的平整度为凸5μm。
如此，获得宏观上平整，微观上直径微凸12μm、半径微凸5μm的大盘平整度。
实施例4
选用粒径20μm的三氧化二铝材质的磨砂，按照1∶8的比例与水混合，搅拌均匀后再按1∶40的比例加入AQUALAP TTV悬浮剂，再次搅拌均匀。
将两个直径为720mm，厚度为8cm的圆形铸铁磨盘搬到抛光机大盘上，通过两个连接杆连接到固定支撑架上，圆形铸铁磨盘圆心距离大盘圆心400mm处。将抛光机大盘转速设置为45rpm，启动蠕动泵，将浆料桶中的磨砂液均匀输送到抛光机大盘表面。
研磨4小时后停止研磨，停机检查大盘直径方向的平整度，测得直径方向的平整度为凸8μm。
卸下两个圆形铸铁磨盘和固定支撑架。
将两个外径为φ630mm、内径与压力头直径相同的齿轮型铸铁修整工具搬到抛光机大盘上，将压力头分别套入两个齿轮型铸铁修整工具的内径，此时两个铸铁修整工具在抛光机大盘上呈对称放置。将压力头的下压强度调整到150g/cm2，抛光机大盘转速设置为45rpm，压力头转速设置为45rpm，旋转方向与大盘旋转方向相反，启动蠕动泵，将浆料桶中的磨砂液均匀输送到抛光机大盘表面。
研磨12小时后停止研磨，停机检查大盘半径方向的平整度，测得半径方向的平整度为凹3μm。
如此，获得宏观上平整，微观上直径微凸8μm、半径微凹3μm的大盘平整度。
Claims (5)
1.一种单面抛光机大盘的修盘方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将磨砂和水按照磨砂:水=1:（3~20）的体积百分比，在浆料桶中混合搅拌，待磨砂液搅拌均匀后，按照悬浮剂:磨砂液=1:（20~60）的体积比加入悬浮剂，搅拌均匀；
（2）将两个圆形铸铁磨盘置于抛光机大盘上，并通过两个连接杆连接到固定支撑架上，铸铁磨盘绕着连接杆旋转；将抛光机大盘转速设置为20~50 rpm，将浆料桶中的磨砂液均匀输送到抛光机大盘表面；研磨1~12小时后停止研磨，停机检查大盘直径方向的平整度，若不够平整，则继续研磨，直到大盘直径方向磨平为止；
（3）卸下两个圆形铸铁磨盘和固定支撑架，将两个齿轮型铸铁修整工具置于抛光机大盘上，并将压力头分别套入两个齿轮型铸铁修整工具的内径，两个铸铁修整工具在抛光机大盘上呈对称放置；将压力头的下压强度调整到50~300g/cm²，抛光机大盘转速设置为20~50 rpm，压力头转速设置为20~50RPM，将浆料桶中的磨砂液均匀输送到抛光机大盘表面；研磨1~12小时后停止研磨，停机检查大盘半径方向的平整度，若不够平整，则继续研磨，直到大盘半径方向磨平为止。
2.根据权利要求1所述的单面抛光机大盘的修盘方法，其特征在于，所述磨砂选用粒径在10~100μm的碳化硅或三氧化二铝材质的磨砂。
3.根据权利要求1所述的单面抛光机大盘的修盘方法，其特征在于，所述铸铁磨盘直径为650~750mm，厚度为5~20cm。
4.根据权利要求1所述的单面抛光机大盘的修盘方法，其特征在于，所述齿轮型铸铁修整工具的内径与压力头直径相同，所述齿轮型铸铁修整工具的外径为φ600~650mm。
5.根据权利要求1所述的单面抛光机大盘的修盘方法，其特征在于，所述压力头的旋转方向与大盘旋转方向相同或相反。
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