[发明专利]双面抛光机与抛光方法

说明书

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。

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。