集成电路基板研磨表面误差自动修正技术

　　1 误差修正原理

　　计算机的小型化和高速化发展对大规模集成电路(LSI)的性能提出越来越高的要求。为了使LSI基板中的构成要素的特性均质化,要求基板在研磨后表面无加工缺欠和保证厚度均一。从依靠熟练的技术工人的单件研磨加工开始,到现在使用各种高加工效率,高精度和再现性自动研磨技术,低加工成本化的LSI基板研磨技术已经得到较大的发展。LSI基板研磨加工中基板表面误差的修正是影响研磨工效的一个重要原因[1]。动态修正研磨中基板的误差,涉及到的技术问题有:①研磨中基板表面误差的动态测量。②基板凹凸面,倾斜面误差的修正。③基板研磨表面状态数据的识别处理及其在线误差补偿控制。

　　针对基板表面误差修正的要求,文献[2]提出采用数控技术对误差进行修正如图1。采用CNC控制方法对误差进行修正,可以保证基板加工的重复性精度和较高的加工效率。但是CNC控制系统复杂,且根据其步进式加工原理,加工后基板表面还会残留阶梯状痕迹。因此,找到一种既可满足误差修正需要,又可达到高精度基板研磨要求的技术十分必要。

　　图2所示为笔者提出的误差自动修正系统。该系统采用:激光测量研磨中基板表面的状态;通过数据处理建立研磨加工的误差修正数据库;根据当前加工状况数据对加工系统提供修正控制参数;圆形楔块结构对基板的斜面误差和凹凸面进行补偿等关键技术。

　　2 表面加工状态的测量

　　为了得到基板表面加工状态的基本数据,在基板周边4点和中央1点设立测量基准点。测量原理如图3所示。采用激光干涉法对基板进行检测,通过CCD从基准点测得的基板表面状态数据包含:形状误差,表面光洁度,表面损伤等信息。通过对CCD采用数据的分析,得出加工中基板的表面状态数据,建立自动修正控制环节所需要加工参数。并根据基板表面质量状况对加工参数(相对速度,加工压力,进给量等)进行修正,使其达到最佳加工条件。

　　3 误差自动修正

　　从图2所示自动修正原理中可以看出:自动研磨修正系统的控制原理是通过调节基板真空吸盘及其主轴的倾斜量,对基板倾斜面和凹凸面的修正补偿控制。基板的工件吸盘固定在可实现倾斜量调整的上下两对圆形楔块上,上部的圆形楔块和工件盘固定随主轴一起旋转,调节上部楔块实现倾斜量vy调整。整个上部圆形楔块装在下部楔块的活动板上,调节下部楔块可使上部基板的主轴实现倾斜C,从而达到对基板凹凸面进行修正的目的。误差修正量和圆形楔形机构转角H之间的关系如图4所示。

　　当需要实现基板的倾斜量为y1倾斜面调整时,调节上部一对圆形楔块的转角H1;当需要实现基板的凹凸量y2为倾斜面调整时,调节下部一对楔块的转角H21控制系统根据检测数据,可实现两对楔块同时控制,从而实现研磨中对基板表面误差的倾斜面和凹凸面调整。