"абразивная суспензия "дии-20" для шлифования пластин из монокристаллов кремния"

 

Сущность изобретения: суспензия содержит , мас.%: микропорошок электрокорунда 40-42; неионогенное поверхностно-активное вещество Синтамид 5 0,04-0,2; желатин 0,02-0,1; глицерин 0,3-0,9; аминоуксусная кислота 0,15-0,45; вода - остальное. Характеристики: выход годных пластин 74,7-77,2% от запуска.2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 09 G 1/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4946188/05 (22) 17.06.91 (46) 30.03.93, Бюл. N 12 (71) Днепродзержинский индустриальный институт им. М,И,Арсеничева (72) Ю.M.Ðåâåíêî, В.П,Педан, Э,К.Лашицкий, Л,B.Êîíîíîâ, М,Ф.Чечера, Е,Ю.Ревенко, Г.Г.Мельников, Г.Н.Стрелкова, А.В.Яцук и Т.И,Липинская (73) Ю.M.Ðåaåíêî (56) Авторское свидетельство СССР

N 711081, кл, С 09 G 1/02, 1980.

Оперативная карта ДРО,032,225 ТК технологического процесса двухсторонней шлифовки пластин кремния на заводе

"Транзистор".

Изобретение относится к области размерной обработки монополикристаллических хрупких материалов, применяемых в микроэлектронике, радиотехнике и оптике, в частности, при абразивном шлифовании монокристаллов кремния.

Цель изобретения — повышение качества обработанной поверхности.

Для достижения поставленной цели абразивная суспензия для шлифования пластин из монокристаллов кремния, содержащая воду, микропорошок электрокорундовый и неионогенный препарат

"Синтамид-5"; дополнительно содержит желатин, глицерин и аминоуксусную кислоту

IlpM следующем соотношении компонентов, мас. :

Неионогенный препарат

"Синтамид-5" 0,04-0,20

Микропоро шок электрокорундовый

„„!Ж„„1806157 А3 (54) АБРАЗИВНАЯ СУСПЕНЗИЯ "ДИИ-20"

ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ ПЛАСТИН ИЗ МОНОКРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ (57) Сущность изобретения: суспензия содержит, мас.%: микропорошок электрокорунда

40-42; неионогенное поверхностно-активное вещество "Синтамид 5" 0,04 — 0,2; желатин

0,02 — 0,1; глицерин 0,3 — 0,9; аминоуксусная кислота 0,15 — 0,45; вода — остальное. Характеристики: выход годных пластин 74,7 — 77,2 от запуска. 2 табл.

15А М20 — В 40 — 42

Желатин технический 0,02 — 0,1

Глицерин . 0,3-0,9

Аминоуксусная кислота 0,15 — 0,45

Вода Остальное. (Х»

Желатин технический (ГОСТ 25183.1- С»

82) в предлагаемом составе абразивной сус- 0 пензии повышает качество обработанных а поверхностей монокристаллов кремния, (Л уменьшая количество сколов, трещин, царапин и бой, благодаря чему повышается выход годных пластин. Действие желатина, можно обьяснить следующим. В соответствии с литературными данными при проведе- (ф» нии модельных испытаний единичным абразивным зерном при обработке кремния под индентором обнаруживаются окислы кремния. Образование окислов кремния в зоне резания является отрицательным фактором, ухудшающим качество шлифования монокристаллов кремния, так как при его

1806157 взаимодействии с водой образуется кремнивая кислота Н202ЯО:

310 + Н О вЂ” Н20 31 О (0=$1

ОН

ГИДРОКСИД КРЕМНИЯ (крЕИНИЕВАЯ КИСЛОТА)

Кремниевая кислота является минеральным полимернйм-клеем, широко применяемым в цементной промышленности. И хотя количество этой кислоты образуется в зоне резания незначительное, однако, склеивая в агрегаты абразивные зерна суспензии, данная кислота является причиной царапин других дефектов на обрабатываемых поверхностях кремниевых пластин, наблюдаемых после шлифования, А это снижает процент выхода годных пластин.

При абразивном двустороннем шлифовании монокристаллов кремния свободным абразивом практически подвергаются обработке как пластины кремния, так и чугунные шлифовальники, Поэтому в зоне резания возможна также реакция взаимодействия гидроксида железа с кремниевой кислотой, в результате которой образуется силикат железа с полимерной структурой (H40yFeSi). Силикаты.железа также являются типичным клеем, который образуется на поверхности шлифовальника в присутствии окислов железа и кремниевой кислоты. Желатин, растворенный в воде абразивной суспензии, обрывает полимерные цепи кремниевой кислоты и силиката железа, предотвращая (блокируя) агрегатирование и склеивание абразивных зерен и, как следствие — улучшает качество обработанной поверхности кремниевых пластин, Глицерин (ГОСТ 6824 — 77) в абразивной суспензии, взаимодействуя с окислами кремния и железа, образует гидрофильные кремнийорганические соединения в виде геля (глицерата кремния — СвНд Оо9 и глицерата железа — СвНаОтРер). Тем самым он дополнительно препятствует агрегатированию абразивных частиц. Кроме того, глицерин, легко адсорбируясь на поверхности кремния, абразивных .зерен и шлифовальника, образует эффективные смазочные пленки, которые способствуют снижению сил резания и улучшению. качества обработаиных поверхностей, Аминоуксусная кислота у 0 (н,и-сн;с

0Н

ГОСТ 5860 — 75) широко применяется в качестве пищевой добавки скота и консерванта кормов. В водном растворе абразивной суспензии аминоуксусная кислота, внедряясь в белковые молекулы желатина; улучшает его растворимость, способствует лучшему диспергированию, уменьшает его флокулирующее действие и улучшаются его смазочные свойства.

Аминоуксусная кислота хорошо адсорбируется на модифицированной глицерином обрабатываемой поверхности, способствует быстрому переносу поверхностно-активных веществ (в данном случае в качестве ПАВ служит синтомид) на ювенильные поверхности эоны резания.

В результате дополнительно улучшаются условия шлифования и.качество обработанных поверхностей.

Сравнительные данные эксплуатационно-технологических свойств абразивных суспензий представлены в табл,2, На основании проведенных испытаний можно сделать следующие выводы:

I, Оптимальными границами весового содержания компонентов абразивной суспензии ДИИ вЂ” 20 являются, мас,%:

Таким образом, все компоненты, дополнительно введенные в абразивную суспен20 зию (прототип), повышают ее технологические свойства и устраняют указанные недостатки.

Для устранения эксплуатационно-технологических свойств предлагаемой жид25 кости были проведены лабораторные испытания четырех составов абразивной суспензии "ДИИ-20" и оптимальный состав базовой суспен=ии, используемой на заводе "Транзистор" НПО "Интеграл" и широко применяемой на родственных предприятиях отрасли на.операции абразивного шлифования пластин монокристаллов кремния.

Целью испытаний явилось: установить в

Э5 зависимости от составов применяемых базовой и предлагаемой жидкостей изменение качества шлифования поверхности пластин из монокристаллов кремния.

Для испытания были приготовлены сле40 дующие рецептуры абразивной суспензии

"ДИ И-20" (табл.1).

Испытания проводились на станке двусторонней шлифовки модели СДШ вЂ” 150.

Шлифовалась опытная партия пластин

45 кремния КДБ 12 150 мм. Обработка велась при частоте. вращения шлифовальника и = 180 об/мин, и рабочем давлении P=378 кгс. Абразивная суспензия подавалась в зону шлифования поливом с помощью насосной станции станка. В качестве абразива был использован микропорошок электрокорундовый 15А М20 — Ц.

180á157

Неионогенный препарат "Синтамид — 5" 0,04-0,20

Микропорошок электрокорундовый

15А М20 — B 40 — 42

Желатин техничес".ий 0,02 — 0,1.

Глицерин 0,3-0,9

Аминоуксусная кислота 0,15-0,45

Вода Остальное.

lI. Оптимальным составом жидкости

ДИИ-20 является состав hh III. Как видно из табл.2, использование абразивной суспензии ДИИ 20 на операциях шлифования монокристаллов кремния по сравнению с базовой жидкостью обеспечивает более высокие технико-экономические показатели, а именно — на 2,84 увеличивается выход годных пластин в опытной партии, шлифованной с использованием абразивной суспенэии ДИ И-20 наблюдалось дополнительное повышение выхода годных изделий за счет уменьшения скрытого брака после шлифования, Предложенная абразивная суспензия

ДИИ вЂ” 20 бактерицидная, не вызывает раздражения кожи рук рабочего персонала, не имеет неприятного запаха, не корродирует оборудования, легко удаляется с обработанных пластин кремния.

Порядок приготовления абразивной суспенэии ДИИ-20.

Состав абразивной суспензии готовят следующим образом:

1. Сначала втечение 1 — 2 ч выдерживают в небольшом объеме питьевой воды (1 л) комнатной температуры желатин технический до набухания. Затем разбавляют и растворяют его горячей водой (70-80 С) в объеме 2 — 3 л. Полученный раствор заливают в промежуточную емкость имеющегося объема, наполненную предварительно питьевой водой комнатной температуры на

0,9 объема бака. Остальные компоненты абразивной суспензии ДИИ вЂ” 20 (кроме микропорошка) добавляют и. растворяют в данной емкости при непрерывном перемешивании в течение 5-10 мин в количественном соотношении, укаэанном в формуле изобретения и в следующей последовательности: неионогенный препарат, глицерин, аминоуксусная кислота, Полученный раствор мо5 жет приготавливаться для заправки нескольких станков и храниться в данной емкости не менее 10 дней.

2. B бак станка емкостью 14 — 15 л, оснащенный мешалкой, заливают 10 л данного

10 предварительно приготовленного раствора.

Затем при непрерывном перемешивании в течение 5 — 10 мин добавляют 6,9 кг порошка электрокорундового, предварительно от15 сортированного с помощью седиметрического или ситового метода, В результате абразивная суспензия полностью готова к применению на операциях абразивного шлифования монокристаллов кремния.

20 Использование ДИИ вЂ” 20 на операциях алмазного шлифования монокристаллов кремния, как показали предварительные испытания, обеспечивают увеличение выхода годных изделий на 2 — 3 по сравнению с °

25 применением базовой жидкости.

Формула изобретения

Абразивная суспензия для шлифования пластин из монокристаллов кремния, содер30 жащая микропорошок электрокорунда 15А

М20- В, неионо ген ное поверхностно-активное вещество "Синтамид 5" и воду, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества обработанной поверхности, она

35 дополнительно содержит желатин, глицерин и аминоуксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас. :

Микропорошок электрокорунда 40-42

40 Неионогенное поверхностно-активное вещество "Синтамид 5" 0,04 — 0,2

Желатин . 0 02-0,1

Глицерин 0,3-0,9

45 Аминоуксусная кислота 0,15-0,45

Вода Остальное

1806157

Таблица 1 мас. $:

0,1

41

Остальное, Таблица2

Сравнительные данные эусплуатационно-технологических свойств исследуемых составов абразивных суспензий при двустороннем шлиФовании монокристаллов кремния

Кол"во об" работанных пластин, шт.

В том числе брак по

Кол-во годных пластин после шлиФования, шт.

Составы технологических жидкостей сколам трещи- царанам пинам

Составы предлагаемой абразивной суспензии ДИИ-20

1 (мин) 16

14 шт

74 7

25,3а

77,2

1 4 шт

22, 2

134 шт

77 г

22, Ф

t40 шт

76 3

23,7

440

589

60 6

II (макс) 455

589

III (среди.) 455

589

449

589

IV (больше макс.) Базовая абразивная суспензия, применяемая на заводе

"Транзистор"

74 38 †- - !6 67 6!.

151 шт

25, Т

438

Составитель А. Глозман

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор Н. Милюкова

3аказ 964 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям. при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Абразивная ссуспензия (прототип) У, 1. Неионогенный препарат

2. Микропорошок электрокорундовй

3. Вада

Выход годных пласти от запуска, Брак общий шт.

Вот за пуска

53 1

53 1

56 2