硅片倒角工藝研究

江程技木產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟硅片倒角工藝研究口苗利剛李戰國胡曉亮(洛陽(yáng)麥斯克電子材料有限公司河南·洛陽(yáng)471000)摘要:分析了硅片倒角工藝各參數對倒角輪廓表面粗糙度的影響,從而為加工出高質(zhì)量的倒角輪廓制定合理的倒角工藝參數提供參考。關(guān)鍵詞:硅片倒角倒角機磨輪磨削倒角輪廓粗糙度中圖分類(lèi)號:TN3文獻標識碼:A文章編號:1007-3973(2012)002-049-021引言700-800℃時(shí),硅具有明顯的熱塑性,在應力作用下會(huì )呈現塑性隨著(zhù)半導體行業(yè)的發(fā)展,集成電路規模也不斷擴大,廠(chǎng)商變形。硅的抗拉應力遠大于抗剪應力,故在加工中很容易出對襯底片質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。不僅要求高質(zhì)量的拋光面現碎裂情況。與單晶晶體,同時(shí)部分種類(lèi)的元器件需要外延的襯底片外延3硅片倒角的目的層的外延厚度也隨之不斷增加。在前幾年外延廠(chǎng)家外延層的硅片倒角是把切割好的硅片的銳利邊緣修整成指定的形厚度主流是3左右,現在主流外延厚度增加到了5060μ之狀,防止在后續加工過(guò)程中硅片邊緣出現破裂、崩邊、及晶格間。外延層外延厚度的增加,外延后產(chǎn)生缺陷的幾率也隨之缺陷的產(chǎn)生等提高硅片的機械強度和可加工性同時(shí)硅片倒增加。為了解決外延后產(chǎn)生的滑移線(xiàn)等缺陷,各個(gè)廠(chǎng)家投入角也是把晶棒外徑滾磨產(chǎn)生的應力層去除的過(guò)程。了大量的研究,目前的理論產(chǎn)生滑移線(xiàn)主要因素是因為襯底4國內使用的倒角設備和倒角磨輪的情況片上存在應力及襯底晶體生長(cháng)存在缺陷。按照應力的產(chǎn)生原目前國內使用的倒角設備主要有日本東京精密(TSK)的因分類(lèi)為機械應力和熱應力,而襯底片上的應力主要產(chǎn)生于WGM系列倒角機和日本大圖電子( Daitron)的wBM系列倒晶棒外徑滾磨和晶片倒角工序。所以如何減少在倒角過(guò)程中角機,使用國內制造的設備很少,國內制造的設備主要是中電產(chǎn)生的應力和如何減少應力對硅片外延的影響至關(guān)重要集團45所仿照日本 TSK W-GM3000的DJ801等,但設備的2硅的機械性質(zhì)制造精度、穩定性及軟件程序與進(jìn)口設備還是有一定的差距在室溫時(shí),硅是一種無(wú)延展性的脆性材料,但在溫度高于現在使用的比較成熟的設備,8英寸以下的主要是TSKW解決方法:混合漿料輸入凝凍器時(shí),開(kāi)始攪拌,然后將制冷劑輸送至凝凍筒夾層,這個(gè)次序不能顛倒。2.7熱力膨脹閥或供液電磁閥調節不當或內漏原因:熱力膨脹閥或供液電磁閥開(kāi)啟度過(guò)大或者發(fā)生內漏,造成進(jìn)入凝凍筒的制冷量過(guò)多,輸送泵的輸送量固定,使得制冷量大于物料的耗冷量發(fā)生漿料凍結解決方法:調整開(kāi)啟度和修理閥門(mén),清洗攪拌器后安裝即可節流閃3具體操作凝凍機發(fā)生“凍車(chē)”故障時(shí),迅速判斷原因,采取相應措施。供欲電冷備器融看聞壓縮機3.1輕微凍車(chē)發(fā)生輕微“凍車(chē)”時(shí),緩慢打開(kāi)如圖1中的融霜閥將高溫圖1凝凍機的制冷原理圖高壓制冷劑通入凝凍筒夾層,融化凝凍筒內的混合漿料凍結4結論層,觀(guān)察到出料口的物料變軟,調整各壓力表、電流表、溫度值本文將凝凍機“凍車(chē)”故障的原因、解決辦法、具體操作進(jìn)在正常范圍即可。一般情況下,可根據以下數據判斷系統的行了分析,各冰淇淋產(chǎn)品要求不同,在操作的過(guò)程中還需進(jìn)工作情況:凝凍機進(jìn)料溫度不宜高過(guò)+4℃,出料溫度不超步觀(guān)察,以便隨時(shí)掌握凝凍機制冷系統運行情況,及時(shí)發(fā)現過(guò)6℃:攪刮器電機的電流根據所需冰淇淋軟硬程度不同有所處理各種情況,避免“凍車(chē)”故障的發(fā)生不同,一般控制在4A左右。32嚴重凍車(chē)參考文獻:當凍結層過(guò)厚,不易融化時(shí),關(guān)閉供液電磁閥,打開(kāi)融霜[]蔡云升中在竹與速凍食品工業(yè)閥將高溫制冷劑液體引入凝凍筒夾層將凍結層融化即可。如2006,6(2)中國煤化工果凝凍機攪刀架也凍結,雖能運轉但刀片張不開(kāi)或者主軸凍[2]武建新乳CNMHG業(yè)出版社2004結時(shí),需要立即停止制冷系統的運轉,將攪刀架拆下清洗后重350-372新裝上即可?？蒲搲?012年第2期(下)&42國工裡技術(shù)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟GM4100、TsKW-GM-4200倒角機及和8英寸及以上的1200或1500倒兩圈,一種是800#倒一圈,1500#再倒兩圈TSKW-GM-5200倒角機,但進(jìn)口設備價(jià)格較高,尤其是設所以在選擇去除量時(shí),下一圈的去除量要盡量把上一圈產(chǎn)生備備件非常昂貴。的損傷層倒掉,所以第二圈的去除量選擇在005-0075之間較當前國內倒角機設備使用的磨輪從制造方法上分主要有好。兩種類(lèi)型:一種是電鍍法的磨輪;一種是燒結法的磨輪。電鍍(3)倒角圈數的選擇,一般是根據硅片的類(lèi)型來(lái)選擇,正常法的磨輪主要是美國生產(chǎn)的 Diamotec和Nfec等燒結法的磨情況下,輕摻片大多選擇倒一圈,重摻片大多選擇倒兩圈或三輪主要有日本的 Asahi(SUN)KGW等5倒角工藝的制定(4)磨輪型號的選擇是根據客戶(hù)對硅片邊緣輪廓的要求來(lái)倒角工藝主要是根據倒角設備的情況和所使用的磨輪磨制定,目前國內客戶(hù)對邊緣輪廓的要求主要有兩種,一種是削材料的粒度選定合適的磨輪轉速、硅片轉速、硅片去除量、SEM標準,也就是倒角輪廓與硅片表面的夾角為22,一種是倒角圈數、磨輪型號、切削液類(lèi)型、切削液流量等來(lái)生產(chǎn)出滿(mǎn)明確提出倒角輪廓與硅片表面的夾角為11°,甚至部分廠(chǎng)家更足客戶(hù)需求的產(chǎn)品。詳細的要求了拋光片邊緣輪廓的寬度。這時(shí)可以選擇合適的(1)如何選用合適的磨輪轉速,這需要全方面的考慮。在磨輪型號,以滿(mǎn)足客戶(hù)的要求。另還有部分客戶(hù)對倒角輪廓相同磨削量的情況下,提高磨輪轉速,可以降低硅片在磨削時(shí)有特殊的要求,如要求倒角輪廓為T(mén)型,這時(shí)就需要使用T型的受力,所以不僅提高了磨輪的使用壽命,也降低了磨削后在特殊磨輪來(lái)加工。根據我們的加工經(jīng)驗,22的硅片倒角后倒硅片上殘余的機械應力和硅片磨削表面的粗糙度,但磨輪轉角輪廓的寬度在300-500m之間為佳,11°的硅片倒角后倒角速的提高,同樣也增加了磨削時(shí)產(chǎn)生的熱量,使磨削區的溫度輪廓的寬度在500-800m之間為佳升高,而溫度的升高,使硅材料的抗拉強度顯著(zhù)下降,也影響(5)切削液的功能不僅是要及時(shí)把磨削時(shí)產(chǎn)生的熱量帶走,了單晶硅的組織結構,增加了磨削區域殘余的熱應力,且溫度同時(shí)也要把磨削掉的磨屑及時(shí)沖掉,防止二次磨削的發(fā)生。據的升高,降低了磨輪金剛砂粒的硬度,也使磨粒與磨削材料之了解,切削液國內外大部分是使用純水做為切削液,少量的使間產(chǎn)生擴散磨損和粘接磨損,使磨粒迅速鈍化,降低了磨輪的用軟化水或專(zhuān)門(mén)配的切削液。軟化水成本低,但清洗能力稍使用壽命,也使磨削時(shí)磨削表面出現淺坑或溝痕,增加了表面差,容易出現二次磨削情況的發(fā)生,而專(zhuān)門(mén)配制的磨液雖效果粗糙度。同時(shí)磨輪轉速的提高也降低了磨輪軸的使用壽命,非常好,但成本較高。選擇不同的切削液,不僅邊緣輪廓的質(zhì)且提高磨輪轉速時(shí)若磨輪安裝動(dòng)平衡不好時(shí)磨輪軸在磨削時(shí)量有差別,同時(shí)磨輪的壽命也會(huì )有比較大的差別。通過(guò)實(shí)驗的跳動(dòng)量也會(huì )增加,不利于加工出光滑的表面。所以,磨輪轉在同一臺設備且加工條件一致的情況下,使用相同的磨輪且速的選擇原則是在保證磨削區域溫度不影響硅片和磨粒性能都是1500粒度的磨輪加工5英寸硅片,分別用軟化水、純水和磨輪軸壽命的情況下盡可能選擇高的轉速。磨輪在一定轉專(zhuān)配切削液,單個(gè)磨輪槽的平均使用壽命分別為4000片、6000速下磨削區域的溫度又與磨粒粒徑、磨削量、磨削液流量有關(guān)片、10000片。系(6)切削液的流量,根據加工經(jīng)驗通常每厘米寬度上的流下面幾張倒角輪廊照片,圖1左是正常情況下、圖1中是量保持在lL/min時(shí)加工的表面質(zhì)量比較穩定,所以流量在磨輪在低轉速下、圖1右是局部區域溫度較高的情況下生產(chǎn)1.5L/min以上即可。若需要達到更高的表面質(zhì)量,就要加大流的硅片經(jīng)酸腐蝕處理后拍攝的照片。從照片中可以看到低轉量。正常情況下,流量達到3/min就可達到很好的效果,若再速下倒角輪廓表面粗糙,很不光滑,而局部區域溫度較高時(shí)在增加流量,效果增加的就不太明顯?，F在通常為了達到更好高溫區因粘接磨損造成了很多小坑,形成了一條深溝帶。的效果,除了一個(gè)噴頭用于磨削區域外,還增加了一個(gè)清洗磨輪槽的噴頭,該噴頭主要用于把磨輪槽磨削后附著(zhù)在槽內的磨屑清洗干凈。6總結倒角工藝的制定需要考慮各個(gè)方面的因素,需要根據設備能達到的狀態(tài)和客戶(hù)需求來(lái)選擇出最佳的工藝參數,也要根據設備狀態(tài)選用合適的磨輪,以達到最佳的倒角效果。圖1左圖1中圖1右(2)硅片去除量選擇多少為合適?這與磨輪磨粒的切削能參考文獻:力和損傷層深度有很大的關(guān)系,同時(shí)去除量的多少也直接關(guān)[]張厥宗硅單晶拋光片的加工技術(shù)[M北京:化學(xué)工業(yè)出系到了磨削區域的溫度變化。目前國內使用磨輪的粒度主要版社,2005有800#,1200#,1500#。有些對硅片邊緣要求非常高的產(chǎn)品,2】任敬心,史興寬磨削技術(shù)的新進(jìn)展-硬脆材料光滑表面的可能會(huì )使用到3000#的磨輪,或使用樹(shù)脂輪甚至增加邊拋工超精磨削[J.中國機械工程,Vol.84,1997.序。正常使用情況下800的損傷層在30-50m之間,1200與[3]王明海,盧澤生,單晶硅超精密切削表面質(zhì)量各相異性研1500#的損傷層在8-15m之間。通過(guò)實(shí)驗,磨輪轉速在究門(mén)]航空精密制造技術(shù),Vol43,2007.4000pm(8英寸磨輪)時(shí),800的切削量可以達到12mm甚至4]盧砸瞻*咝具休計料超精密切削理論研究更多,1200#的切削量可以達到0.3mm,1500#的切削量可以達中國煤化工3到025mm。據了解國內倒角工藝在倒邊緣輪廓形狀為R型[5]楊CNMHG研究[D]華中科技大學(xué),時(shí)主要分三種,一種是用800#倒一圈,一種是分別用800#,5④到加論壇·2012年第2期(下)