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关注半导体设备:边缘抛光机以日本为主表面抛光还看宇晶股份 我要询价

产品描述

2022-09-19 12:17:34 来源:leyu乐鱼体育官网登录入口 作者:leyu乐鱼体育官网首页

  笔者前期通过多篇短文对硅片的拉晶、加工和成型环节及每个环节中所需的重要设备做了比较全面的梳理,本文在前述文章的基础上对硅片抛光工艺做了比较全面的解析,供大家参考。

  硅片抛光工艺是通过抛光液中的化学溶液的腐蚀作用和抛光液中的机械研磨的去除作用,将硅片表面上的微米级、纳米级材料去除,达到改善硅片表面形貌,提高硅片表面微粗糙度的工艺,由于抛光工艺中采用了抛光液,因此这一过程也被称为化学机械抛光工艺,简称CMP,相应的设备称之为化学机械抛光机:

  抛光机的工作原理是:抛光台上表面装有抛光垫并旋转,硅片夹持在抛光头承载器中碎抛光头承载器的运动压紧到抛光垫上并旋转和摆动。同时向抛光垫与硅片接触的区域浇注抛光液,抛光液中的化学溶液将硅片表面层腐蚀成松软的物质,同时抛光液中的氧化铝等磨料作为研磨剂,利用抛光垫与硅片之间摩擦作用去除硅片表面的腐蚀层,这样在不断的化学腐蚀和机械去除的综合作用下,不断将硅片表面的细微去除,从而达到最佳抛光效果:

  抛光垫修整器是安装有毛刷或端面金刚石磨轮的机构,通过旋转、向下加压并摆动,来清理抛光垫表面沉积物或修整抛光垫表面,以维持抛光垫的去除率,在专栏文章《六维度拆解安集科技:抛光液打破美日垄断,携手鼎龙股份自主可控》一文中笔者对抛光液、抛光垫及抛光垫修整器及行业规模、竞争格局等做了相应的介绍。

  在实际工作中抛光机有多片单面抛光机和多片双面抛光机两种。由于化学机械抛光工艺加工效率较低、加工成本较高,在实际作业中通常直径小于200mm的硅片通常是在研磨片的基础上对硅片一面进行抛光,在制造工艺上一般采用多片单面抛光机加工,即在一个抛光台上采用多抛光头同时抛光,以提高抛光效率、降低抛光成本:

  200/300mm的硅片采用多片双面抛光工艺,双面抛光机是在双面研磨剂的基础上,在上、下抛光盘上装有抛光垫,增加抛光液供给/回收装置,可同时进行多片抛光:

  值得注意的是由于后道工艺对300mm硅片加工后的面型精度要求增高,设备体积增大,所以设备制造精度和控制精度相对更高。为了减小硅片装载、卸载时操作中容易碎片的风险,一些300mm双面抛光机还集成了硅片自动装载/卸载单元装置:

  国内硅片抛光机厂商主要有苏州赫瑞特电子、宇晶股份,国外抛光机厂商主要有SpeedFam、日本不二越株式会社、美国PR Hoffman和德国莱玛特沃尔特斯等。

  宇晶股份是一家2018年11月在中小板上市的湖南企业,公司是专业从事多线切割机、研磨抛光机等精密加工机床研发、设计、生产及销售的企业,其YJ-22B5L/PA双面研磨/抛光机适用于470mm及以下硅片、砷化镓片、陶瓷片、石英晶体及其它半导体材料的双面高精度研磨或抛光。

  苏州赫瑞特电子目前发展成为集设备、辅料和工艺技术、专业化服务为一体的产业链式配套服务商,其半导体设备包括抛光机、研磨机、减薄机、切割机等,其中D16系列用于直径150mm及以下光学玻璃、硅片等双面抛光,综合来看苏州赫瑞特电子研磨/抛光机主要用于小尺寸:

  SpeedFam公司的设备主要集中在研磨机/抛光机、倒角机和减薄机领域,其中公司的单面研磨/抛光机和双面研磨/抛光机主要用于8英寸及以下的硅片、蓝宝石等研磨/抛光工艺,部分型号设备可用于12英寸硅片研磨/抛光工艺。

  日本不二越株式会社成立于1928年12月,截止2020年2月公司在日本拥有23家公司,其中12家负责生产业务;在海外拥有32家公司,其中17家负责生产业务。公司营业范围涉及机械加工、切削、精密器具、机器人和功能零部件领域,公司营收也达到2490亿日元,其中海外销售额达到1140亿日元:

  在硅片倒角时由于倒角磨轮料粒度的原因,硅片边缘会残留有一定深度的损伤层,表面粗糙度较大,因此为了满足后续工序中对硅片洁净度要求,便要对硅片边缘进行抛光,一是降低边缘粗糙度、降低边缘污染,二是消除边缘加工应力,减小硅片碎裂的风险,在实际应用中主要是对200/300mm硅片进行边缘抛光。此外由于硅片存在定位槽,因此硅片倒角部分和定位槽部分是分别进行抛光,而且硅片倒角部分由于是斜面,因此边缘抛光机的功能和结构相比表面抛光要更复杂一点。

  边缘倒角一般分为正面、侧面和背面三部分,定位槽同样分为正面、侧面和背面三部分,其间存在圆弧过渡。在实际应用中由于定位槽面型复杂且边缘部分面积较小,因此一般采用蝶形抛光盘,将其直接深入到定位槽内,依靠抛光盘的抛光垫的塑性变形,施加抛光压力完成定位槽抛光:

  硅片边缘抛光采用抛光盘式抛光,抛光盘是具有一定斜度与弧度的运动模组,模组一般由一个上斜面抛光盘、一个下斜面抛光盘和两个垂直面抛光盘等四个抛光盘组成,可同时实现上下和水平方向的移动,在驱动装置下靠近硅片边缘并施加一定抛光压力,在抛光液作用下可对边缘进行抛光,目前可用于边缘抛光的设备生产商还是SpeedFam公司:

  另一种边缘抛光机采用了抛光桶方式,对倒角正面和背面同时进行抛光后,再对倒角侧面进行抛光。抛光桶主轴线垂直,桶外侧附着抛光垫,抛光桶主轴可以上下移动,同时也可以水平移动:

  在实际应用中为了提升抛光效率,边缘抛光机按照四抛光桶式结构,四个抛光桶的外侧均附着抛光垫,四个抛光桶可在各自驱动装置驱动下靠近硅片边缘并施加一定抛光压力,实现边缘的抛光:

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