Введение к работе
Актуальность темы. В современном полупроводниковом производстве тенденция увеличения диаметра кремниевых пластин, используемых для изготовления СБИС и ССИС, продолжает оставаться одним из наиболее существенных элементов увеличения производительности и снижения цены изделия, приведенной к одному квадратному сантиметру кристалла. Это достигается за счет увеличения числа кристаллов на пластине с увеличением ее диаметра, снижения минимального топологического размера элементов памяти и, соответственно, за счет увеличения емкости динамической оперативной памяти запоминающего устройства (ДОЗУ).
Сведения, содержащиеся в информационных источниках, показывают, что в прошводстве интегральных схем основным материалом ближайшего десятилетия будет оставаться кремний. Увеличение объема выпуска кремниевых пластин будет обеспечиваться в основном за счет выпуска пластин кремния диаметром 150 мм, 200 мм и 300 мм. Требования к качеству пластин кремшія большого диаметра определяются в основном применением проекционных методов прецизионной микролнтографин субмикронных размеров, используемой для создания СБИС и ССИС.
Ужестрчение требований к геометрическим параметрам пластин, вызванное этими причинами, касается в первую очередь таких параметров, как разнотолщннность на пластине и локальная неплоскостность, Задача іпготовлешш кремниевых пластин большого диаметра с высокой точностью геометрической формы поверхности требует специального рассмотрения и решения.
д
Настоящая работа посвящена совершенствованию технологии полирования пластин большого диаметра с целью обеспечения требуемых параметров точности геометрической формы поверхности пластин и минимизации влияния погрешности формы на электрические парамегры полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.
Ведущие мировые производители пластин кремния для решения этих задач создают собственное оборудование, являющееся одним из основных секретов, обеспечивающих достижение уровня современных жесточайших технических требований, в первую очередь к геометрическим параметрам пластин кремния большого диаметра, используемых в производстве СБИС и ССИС.
Цель и задачи исследования. Цель дайной диссертационной работы состояла в обеспечении точности формы и качества поверхности пластин кремния большого диаметра для СБИС субмикронного уровня путем разработки способа и технологии химико-механического полирования.
Для достижения поставленной цели необходимо было последовательно решить следующие задачи:
разработать математическую модель съема кремния в процессе химико-механического полирования;
разработать математическую модель поведения детали при односторонней обработке;
провести экспериментальные исследования по определению зависимости коэффициента сопротивления движению в паре кремний - полировальное полотно от давления и скорости относительно движения;
Л
разработать способы обработки, обеспечивающие снижение разнотолщинности пластины путем ее вращения вокруг собственной оси;
провести экспериментальные исследования по обработке пластин с применением разработанных способов.
Научная новизна работы:
Разработана математическая модель процесса одностороннего химико-механического полирования кремниевых пластин с учетом параметров плоского силового взаимодействия в условиях вращения пластины вокруг собственной оси.
Предложен и научно обоснован способ прецизионного
химико-механического полирования пластин кремния большого
диаметра, предусматривающий монтаж пластин на индивидуальных
блоках-носителях, которые имеют возможность
самоустанавливаться на сферической опоре по поверхности полировалышка с нулевой жесткостью и вращаться вокруг собственной оси под действием сил сопротивления движению, действующих на пластину со стороны полиров&зышка.
Практическая ценность работы:
На основании предложенного способа впервые создан комплект отечественного оборудования для химико-механического полирования, способный обеспечить серийный выпуск пластин кремішя диаметром 150 мм для СБИС с топологической нормой 0.8 мкм.
Проведены экспериментальные и технологические исследования по оптимизаїцш режимов обработки, на основании
д
которых разработаны технологические режимы монтажа и полирования пластин кремния диаметром 150 мм.
Внедрение и использование результатов. Результаты научно-исследовательской работы по разработке способов и оборудования для одностороннего химико-механического полирования пластин кремния большого диаметра для производства СБИС суб.млкронного уровня внедрены на ОАО "Элма", г. Москва.
Внедрение результатов исследований позволило создать производственную линию по выпуску пластин кремния диаметром 150 мм мощностью до 10000 пл/мес и получить пластины со следующими геометрическими параметрами:
разиотолщинность (TTV) < 4 мкм;
доля модулей размером (10x10) мм с локальным отклонением от плоскостности менее 1 мкм 95%.
Выход годных пластин диаметром 150 мм на операции химико-механического полирования повысился до 85%.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на 111 Международной конференции "Микроэлектроника и информатика" (Москва, НИИНЦ, 1997 г.); на ежегодных Всероссийских межвузовских научно-технических конференциях "Электроника и информатика" (Москва, МГИЭТ, 1997,1998 гг.); а также на научном семинаре ОАО "Элма", Зеленоград, 1997 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе 4 тезисов докладов. Результаты исследований использовались в научно-технических отчетах по НИР и ОКР.
Д
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из пведення, пяти глав, общих выводов, приложений и содержит 94 страницы машинописного текста, 52 рисунка, 12 таблиц, а также библиографический список литературы из 146 наименований на 15 страницах.
