硅片高效低損傷磨削工藝研究.pdf

1、單晶硅片是集成電路產(chǎn)業(yè)最重要的襯底材料，為了滿足硅片大直徑化和芯片超薄化的要求，硅片加工中需要快速去除加工余量。隨著集成電路特征線寬的減小，對(duì)硅片的表面/亞表面質(zhì)量也提出了更高的要求。但是傳統(tǒng)的硅片加工工藝存在加工效率低、加工成本高、加工精度差、自動(dòng)控制難和環(huán)境污染重等缺點(diǎn)，因此有必要探索研究新的硅片高效低損傷加工工藝。本文以提高硅片表面質(zhì)量和加工效率為目的，提出金剛石砂輪磨削和軟磨料砂輪機(jī)械化學(xué)磨削相結(jié)合的硅片磨削工藝，分別研究了金剛

2、石砂輪磨削和軟磨料砂輪機(jī)械化學(xué)磨削時(shí)磨削條件對(duì)表面/亞表面質(zhì)量的影響機(jī)制以及采用軟磨料砂輪的機(jī)械化學(xué)磨削新工藝。論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　首先，分析了金剛石砂輪磨削硅片的磨粒切深模型，通過模型和磨削試驗(yàn)分析研究了磨削參數(shù)對(duì)硅片表面/亞表面質(zhì)量的影響規(guī)律，在此基礎(chǔ)上提出了控制硅片表面/亞表面質(zhì)量的工藝策略。研究結(jié)果表明，金剛石砂輪磨削硅片的表面粗糙度和亞表面損傷隨著砂輪粒度、砂輪進(jìn)給速度和硅片轉(zhuǎn)速的減小而減小，隨著砂輪轉(zhuǎn)速

3、的增大而減小。
　　然后，優(yōu)化了機(jī)械化學(xué)磨削使用的軟磨料砂輪的組織成分，制造了軟磨料砂輪。通過硅片磨削試驗(yàn)研究了軟磨料砂輪的加工性能，使用掃描電子顯微鏡、三維表面輪廓儀、透射電子顯微鏡等分析了軟磨料砂輪磨削硅片的表面形貌、表面粗糙度和亞表面損傷。試驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)械化學(xué)磨削后的硅片表面光滑，表面粗糙度達(dá)到Ra0.4nm，亞表面僅有13nm的非晶層。試驗(yàn)還研究了磨削參數(shù)對(duì)硅片材料去除率的影響，并優(yōu)化了軟磨料砂輪磨削參數(shù)，硅片材料去除率