江程技木產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)硅片倒角工藝研究口苗利剛李戰(zhàn)國(guó)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(shù)對(duì)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(shù)提供參考。關(guān)鍵詞:硅片倒角倒角機(jī)磨輪磨削倒角輪廓粗糙度中圖分類號(hào):TN3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1007-3973(2012)002-049-021引言700-800℃時(shí),硅具有明顯的熱塑性,在應(yīng)力作用下會(huì)呈現(xiàn)塑性隨著半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展,集成電路規(guī)模也不斷擴(kuò)大,廠商變形。硅的抗拉應(yīng)力遠(yuǎn)大于抗剪應(yīng)力,故在加工中很容易出對(duì)襯底片質(zhì)量的要求也越來越高。不僅要求高質(zhì)量的拋光面現(xiàn)碎裂情況。與單晶晶體,同時(shí)部分種類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(xiàn)在主流外延厚度增加到了5060μ之狀,防止在后續(xù)加工過程中硅片邊緣出現(xiàn)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(jī)械強(qiáng)度和可加工性同時(shí)硅片倒增加。為了解決外延后產(chǎn)生的滑移線等缺陷,各個(gè)廠家投入角也是把晶棒外徑滾磨產(chǎn)生的應(yīng)力層去除的過程。了大量的研究,目前的理論產(chǎn)生滑移線主要因素是因?yàn)橐r底4國(guó)內(nèi)使用的倒角設(shè)備和倒角磨輪的情況片上存在應(yīng)力及襯底晶體生長(zhǎng)存在缺陷。按照應(yīng)力的產(chǎn)生原目前國(guó)內(nèi)使用的倒角設(shè)備主要有日本東京精密(TSK)的因分類為機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力,而襯底片上的應(yīng)力主要產(chǎn)生于WGM系列倒角機(jī)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程中角機(jī),使用國(guó)內(nèi)制造的設(shè)備很少,國(guó)內(nèi)制造的設(shè)備主要是中電產(chǎn)生的應(yīng)力和如何減少應(yīng)力對(duì)硅片外延的影響至關(guān)重要集團(tuán)45所仿照日本 TSK W-GM3000的DJ801等,但設(shè)備的2硅的機(jī)械性質(zhì)制造精度、穩(wěn)定性及軟件程序與進(jìn)口設(shè)備還是有一定的差距在室溫時(shí),硅是一種無延展性的脆性材料,但在溫度高于現(xiàn)在使用的比較成熟的設(shè)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(diào)節(jié)不當(dāng)或內(nèi)漏原因:熱力膨脹閥或供液電磁閥開啟度過大或者發(fā)生內(nèi)漏,造成進(jìn)入凝凍筒的制冷量過多,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(jié)解決方法:調(diào)整開啟度和修理閥門,清洗攪拌器后安裝即可節(jié)流閃3具體操作凝凍機(jī)發(fā)生“凍車”故障時(shí),迅速判斷原因,采取相應(yīng)措施。供欲電冷備器融看聞壓縮機(jī)3.1輕微凍車發(fā)生輕微“凍車”時(shí),緩慢打開如圖1中的融霜閥將高溫圖1凝凍機(jī)的制冷原理圖高壓制冷劑通入凝凍筒夾層,融化凝凍筒內(nèi)的混合漿料凍結(jié)4結(jié)論層,觀察到出料口的物料變軟,調(diào)整各壓力表、電流表、溫度值本文將凝凍機(jī)“凍車”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(jù)以下數(shù)據(jù)判斷系統(tǒng)的行了分析,各冰淇淋產(chǎn)品要求不同,在操作的過程中還需進(jìn)工作情況:凝凍機(jī)進(jìn)料溫度不宜高過+4℃,出料溫度不超步觀察,以便隨時(shí)掌握凝凍機(jī)制冷系統(tǒng)運(yùn)行情況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)過6℃:攪刮器電機(jī)的電流根據(jù)所需冰淇淋軟硬程度不同有所處理各種情況,避免“凍車”故障的發(fā)生不同,一般控制在4A左右。32嚴(yán)重凍車參考文獻(xiàn):當(dāng)凍結(jié)層過厚,不易融化時(shí),關(guān)閉供液電磁閥,打開融霜[]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(jié)層融化即可。如2006,6(2)中國(guó)煤化工果凝凍機(jī)攪刀架也凍結(jié),雖能運(yùn)轉(zhuǎn)但刀片張不開或者主軸凍[2]武建新乳CNMHG業(yè)出版社2004結(jié)時(shí),需要立即停止制冷系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn),將攪刀架拆下清洗后重350-372新裝上即可。科血論壇·2012年第2期(下)&42國(guó)工裡技術(shù)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)GM4100、TsKW-GM-4200倒角機(jī)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(jī),但進(jìn)口設(shè)備價(jià)格較高,尤其是設(shè)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(dāng)前國(guó)內(nèi)倒角機(jī)設(shè)備使用的磨輪從制造方法上分主要有好。兩種類型:一種是電鍍法的磨輪;一種是燒結(jié)法的磨輪。電鍍(3)倒角圈數(shù)的選擇,一般是根據(jù)硅片的類型來選擇,正常法的磨輪主要是美國(guó)生產(chǎn)的 Diamotec和Nfec等燒結(jié)法的磨情況下,輕摻片大多選擇倒一圈,重?fù)狡蠖噙x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(hào)的選擇是根據(jù)客戶對(duì)硅片邊緣輪廓的要求來倒角工藝主要是根據(jù)倒角設(shè)備的情況和所使用的磨輪磨制定,目前國(guó)內(nèi)客戶對(duì)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(zhuǎn)速、硅片轉(zhuǎn)速、硅片去除量、SEM標(biāo)準(zhǔn),也就是倒角輪廓與硅片表面的夾角為22,一種是倒角圈數(shù)、磨輪型號(hào)、切削液類型、切削液流量等來生產(chǎn)出滿明確提出倒角輪廓與硅片表面的夾角為11°,甚至部分廠家更足客戶需求的產(chǎn)品。詳細(xì)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(zhuǎn)速,這需要全方面的考慮。在磨輪型號(hào),以滿足客戶的要求。另還有部分客戶對(duì)倒角輪廓相同磨削量的情況下,提高磨輪轉(zhuǎn)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加工。根據(jù)我們的加工經(jīng)驗(yàn),22的硅片倒角后倒硅片上殘余的機(jī)械應(yīng)力和硅片磨削表面的粗糙度,但磨輪轉(zhuǎn)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(qū)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(qiáng)度顯著下降,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(jié)構(gòu),增加了磨削區(qū)域殘余的熱應(yīng)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(jù)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(guó)內(nèi)外大部分是使用純水做為切削液,少量的使間產(chǎn)生擴(kuò)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?qū)ｉT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(xiàn)淺坑或溝痕,增加了表面差,容易出現(xiàn)二次磨削情況的發(fā)生,而專門配制的磨液雖效果粗糙度。同時(shí)磨輪轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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。通過實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)在同一臺(tái)設(shè)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(qū)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(zhuǎn)速。磨輪在一定轉(zhuǎn)專配切削液,單個(gè)磨輪槽的平均使用壽命分別為4000片、6000速下磨削區(qū)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(jù)加工經(jīng)驗(yàn)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(wěn)定,所以流量在磨輪在低轉(zhuǎn)速下、圖1右是局部區(qū)域溫度較高的情況下生產(chǎn)1.5L/min以上即可。若需要達(dá)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(zhuǎn)量。正常情況下,流量達(dá)到3/min就可達(dá)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(qū)域溫度較高時(shí)在增加流量,效果增加的就不太明顯?，F(xiàn)在通常為了達(dá)到更好高溫區(qū)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(qū)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在槽內(nèi)的磨屑清洗干凈。6總結(jié)倒角工藝的制定需要考慮各個(gè)方面的因素,需要根據(jù)設(shè)備能達(dá)到的狀態(tài)和客戶需求來選擇出最佳的工藝參數(shù),也要根據(jù)設(shè)備狀態(tài)選用合適的磨輪,以達(dá)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(xiàn):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(qū)域的溫度變化。目前國(guó)內(nèi)使用磨輪的粒度主要版社,2005有800#,1200#,1500#。有些對(duì)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,或使用樹脂輪甚至增加邊拋工超精磨削[J.中國(guó)機(jī)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。通過實(shí)驗(yàn),磨輪轉(zhuǎn)速在究門]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(dá)到12mm甚至4]盧砸瞻*咝具休計(jì)料超精密切削理論研究更多,1200#的切削量可以達(dá)到0.3mm,1500#的切削量可以達(dá)中國(guó)煤化工3到025mm。據(jù)了解國(guó)內(nèi)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)