硅片倒角工艺研究

江程技木产业经济硅片倒角工艺研究口苗利刚李战国胡晓亮(洛阳麦斯克电子材料有限公司河南·洛阳471000)摘要:分析了硅片倒角工艺各参数对倒角轮廓表面粗糙度的影响,从而为加工出高质量的倒角轮廓制定合理的倒角工艺参数提供参考。关键词:硅片倒角倒角机磨轮磨削倒角轮廓粗糙度中图分类号:TN3文献标识码:A文章编号:1007-3973(2012)002-049-021引言700-800℃时,硅具有明显的热塑性,在应力作用下会呈现塑性随着半导体行业的发展,集成电路规模也不断扩大,厂商变形。硅的抗拉应力远大于抗剪应力,故在加工中很容易出对衬底片质量的要求也越来越高。不仅要求高质量的抛光面现碎裂情况。与单晶晶体,同时部分种类的元器件需要外延的衬底片外延3硅片倒角的目的层的外延厚度也随之不断增加。在前几年外延厂家外延层的硅片倒角是把切割好的硅片的锐利边缘修整成指定的形厚度主流是3左右,现在主流外延厚度增加到了5060μ之状,防止在后续加工过程中硅片边缘出现破裂、崩边、及晶格间。外延层外延厚度的增加,外延后产生缺陷的几率也随之缺陷的产生等提高硅片的机械强度和可加工性同时硅片倒增加。为了解决外延后产生的滑移线等缺陷,各个厂家投入角也是把晶棒外径滚磨产生的应力层去除的过程。了大量的研究,目前的理论产生滑移线主要因素是因为衬底4国内使用的倒角设备和倒角磨轮的情况片上存在应力及衬底晶体生长存在缺陷。按照应力的产生原目前国内使用的倒角设备主要有日本东京精密(TSK)的因分类为机械应力和热应力,而衬底片上的应力主要产生于WGM系列倒角机和日本大图电子( Daitron)的wBM系列倒晶棒外径滚磨和晶片倒角工序。所以如何减少在倒角过程中角机,使用国内制造的设备很少,国内制造的设备主要是中电产生的应力和如何减少应力对硅片外延的影响至关重要集团45所仿照日本 TSK W-GM3000的DJ801等,但设备的2硅的机械性质制造精度、稳定性及软件程序与进口设备还是有一定的差距在室温时,硅是一种无延展性的脆性材料,但在温度高于现在使用的比较成熟的设备,8英寸以下的主要是TSKW解决方法:混合浆料输入凝冻器时,开始搅拌,然后将制冷剂输送至凝冻筒夹层,这个次序不能颠倒。2.7热力膨胀阀或供液电磁阀调节不当或内漏原因:热力膨胀阀或供液电磁阀开启度过大或者发生内漏,造成进入凝冻筒的制冷量过多,输送泵的输送量固定,使得制冷量大于物料的耗冷量发生浆料冻结解决方法:调整开启度和修理阀门,清洗搅拌器后安装即可节流闪3具体操作凝冻机发生“冻车”故障时,迅速判断原因,采取相应措施。供欲电冷备器融看闻压缩机3.1轻微冻车发生轻微“冻车”时,缓慢打开如图1中的融霜阀将高温图1凝冻机的制冷原理图高压制冷剂通入凝冻筒夹层,融化凝冻筒内的混合浆料冻结4结论层,观察到出料口的物料变软,调整各压力表、电流表、温度值本文将凝冻机“冻车”故障的原因、解决办法、具体操作进在正常范围即可。一般情况下,可根据以下数据判断系统的行了分析,各冰淇淋产品要求不同,在操作的过程中还需进工作情况:凝冻机进料温度不宜高过+4℃,出料温度不超步观察,以便随时掌握凝冻机制冷系统运行情况,及时发现过6℃:搅刮器电机的电流根据所需冰淇淋软硬程度不同有所处理各种情况,避免“冻车”故障的发生不同,一般控制在4A左右。32严重冻车参考文献:当冻结层过厚,不易融化时,关闭供液电磁阀,打开融霜[]蔡云升中在竹与速冻食品工业阀将高温制冷剂液体引入凝冻筒夹层将冻结层融化即可。如2006,6(2)中国煤化工果凝冻机搅刀架也冻结,虽能运转但刀片张不开或者主轴冻[2]武建新乳CNMHG业出版社2004结时,需要立即停止制冷系统的运转,将搅刀架拆下清洗后重350-372新装上即可。科血论坛·2012年第2期(下)&42國工裡技术产业经济GM4100、TsKW-GM-4200倒角机及和8英寸及以上的1200或1500倒两圈,一种是800#倒一圈,1500#再倒两圈TSKW-GM-5200倒角机,但进口设备价格较高,尤其是设所以在选择去除量时,下一圈的去除量要尽量把上一圈产生备备件非常昂贵。的损伤层倒掉,所以第二圈的去除量选择在005-0075之间较当前国内倒角机设备使用的磨轮从制造方法上分主要有好。两种类型:一种是电镀法的磨轮;一种是烧结法的磨轮。电镀(3)倒角圈数的选择,一般是根据硅片的类型来选择,正常法的磨轮主要是美国生产的 Diamotec和Nfec等烧结法的磨情况下,轻掺片大多选择倒一圈,重掺片大多选择倒两圈或三轮主要有日本的 Asahi(SUN)KGW等5倒角工艺的制定(4)磨轮型号的选择是根据客户对硅片边缘轮廓的要求来倒角工艺主要是根据倒角设备的情况和所使用的磨轮磨制定,目前国内客户对边缘轮廓的要求主要有两种,一种是削材料的粒度选定合适的磨轮转速、硅片转速、硅片去除量、SEM标准,也就是倒角轮廓与硅片表面的夹角为22,一种是倒角圈数、磨轮型号、切削液类型、切削液流量等来生产出满明确提出倒角轮廓与硅片表面的夹角为11°,甚至部分厂家更足客户需求的产品。详细的要求了抛光片边缘轮廓的宽度。这时可以选择合适的(1)如何选用合适的磨轮转速,这需要全方面的考虑。在磨轮型号,以满足客户的要求。另还有部分客户对倒角轮廓相同磨削量的情况下,提高磨轮转速,可以降低硅片在磨削时有特殊的要求,如要求倒角轮廓为T型,这时就需要使用T型的受力,所以不仅提高了磨轮的使用寿命,也降低了磨削后在特殊磨轮来加工。根据我们的加工经验,22的硅片倒角后倒硅片上残余的机械应力和硅片磨削表面的粗糙度,但磨轮转角轮廓的宽度在300-500m之间为佳,11°的硅片倒角后倒角速的提高,同样也增加了磨削时产生的热量,使磨削区的温度轮廓的宽度在500-800m之间为佳升高,而温度的升高,使硅材料的抗拉强度显著下降,也影响(5)切削液的功能不仅是要及时把磨削时产生的热量带走,了单晶硅的组织结构,增加了磨削区域残余的热应力,且温度同时也要把磨削掉的磨屑及时冲掉,防止二次磨削的发生。据的升高,降低了磨轮金刚砂粒的硬度,也使磨粒与磨削材料之了解,切削液国内外大部分是使用纯水做为切削液,少量的使间产生扩散磨损和粘接磨损,使磨粒迅速钝化,降低了磨轮的用软化水或专门配的切削液。软化水成本低,但清洗能力稍使用寿命,也使磨削时磨削表面出现浅坑或沟痕,增加了表面差,容易出现二次磨削情况的发生,而专门配制的磨液虽效果粗糙度。同时磨轮转速的提高也降低了磨轮轴的使用寿命,非常好,但成本较高。选择不同的切削液,不仅边缘轮廓的质且提高磨轮转速时若磨轮安装动平衡不好时磨轮轴在磨削时量有差别,同时磨轮的寿命也会有比较大的差别。通过实验的跳动量也会增加,不利于加工出光滑的表面。所以,磨轮转在同一台设备且加工条件一致的情况下,使用相同的磨轮且速的选择原则是在保证磨削区域温度不影响硅片和磨粒性能都是1500粒度的磨轮加工5英寸硅片,分别用软化水、纯水和磨轮轴寿命的情况下尽可能选择高的转速。磨轮在一定转专配切削液,单个磨轮槽的平均使用寿命分别为4000片、6000速下磨削区域的温度又与磨粒粒径、磨削量、磨削液流量有关片、10000片。系(6)切削液的流量,根据加工经验通常每厘米宽度上的流下面几张倒角轮廊照片,图1左是正常情况下、图1中是量保持在lL/min时加工的表面质量比较稳定,所以流量在磨轮在低转速下、图1右是局部区域温度较高的情况下生产1.5L/min以上即可。若需要达到更高的表面质量,就要加大流的硅片经酸腐蚀处理后拍摄的照片。从照片中可以看到低转量。正常情况下,流量达到3/min就可达到很好的效果,若再速下倒角轮廓表面粗糙,很不光滑,而局部区域温度较高时在增加流量,效果增加的就不太明显。现在通常为了达到更好高温区因粘接磨损造成了很多小坑,形成了一条深沟带。的效果,除了一个喷头用于磨削区域外,还增加了一个清洗磨轮槽的喷头,该喷头主要用于把磨轮槽磨削后附着在槽内的磨屑清洗干净。6总结倒角工艺的制定需要考虑各个方面的因素,需要根据设备能达到的状态和客户需求来选择出最佳的工艺参数,也要根据设备状态选用合适的磨轮,以达到最佳的倒角效果。图1左图1中图1右(2)硅片去除量选择多少为合适?这与磨轮磨粒的切削能参考文献:力和损伤层深度有很大的关系,同时去除量的多少也直接关[]张厥宗硅单晶抛光片的加工技术[M北京:化学工业出系到了磨削区域的温度变化。目前国内使用磨轮的粒度主要版社,2005有800#,1200#,1500#。有些对硅片边缘要求非常高的产品,2】任敬心,史兴宽磨削技术的新进展-硬脆材料光滑表面的可能会使用到3000#的磨轮,或使用树脂轮甚至增加边抛工超精磨削[J.中国机械工程,Vol.84,1997.序。正常使用情况下800的损伤层在30-50m之间,1200与[3]王明海,卢泽生,单晶硅超精密切削表面质量各相异性研1500#的损伤层在8-15m之间。通过实验,磨轮转速在究门]航空精密制造技术,Vol43,2007.4000pm(8英寸磨轮)时,800的切削量可以达到12mm甚至4]卢砸瞻*咝具休計料超精密切削理论研究更多,1200#的切削量可以达到0.3mm,1500#的切削量可以达中国煤化工3到025mm。据了解国内倒角工艺在倒边缘轮廓形状为R型[5]杨CNMHG研究[D]华中科技大学,时主要分三种,一种是用800#倒一圈,一种是分别用800#,5④到加论坛·2012年第2期(下)