超精密磨削硅片的軟磨料砂輪的研制.pdf

1、單晶硅片是集成電路(IC)制造過(guò)程中最常用的襯底材料，硅片的表面質(zhì)量和亞表面損傷情況直接影響著器件的性能、成品率以及壽命。隨著硅片尺寸的增大，新的硅片高效超精密平整化加工工藝得到了大量的研究，其中，采用固結(jié)磨料的硅片超精密磨削技術(shù)正逐步取代傳統(tǒng)的研磨技術(shù)成為光硅片和圖形硅片背面減薄的主流加工技術(shù)。然而，目前硅片的超精密磨削所用砂輪一般為微粉金剛石砂輪，金剛石砂輪磨削后，硅片表面不可避免的會(huì)產(chǎn)生磨削損傷，還需要進(jìn)一步的化學(xué)機(jī)械拋光加工。因

2、此，有必要研究探索采用新型砂輪的新原理加工方法來(lái)獲得硅片超光滑低損傷磨削表面。
　　 本文提出利用軟磨料砂輪低損傷磨削加工硅片的新方法；根據(jù)單晶硅的材料特性和9種軟磨料研磨盤的加工性能試驗(yàn)，設(shè)計(jì)和優(yōu)化了軟磨料砂輪的配方成分；研制出了超精密磨削硅片的＃3000 CeO2軟磨料砂輪，并設(shè)計(jì)了以VG401 MK II型超精密磨床為平臺(tái)的可拆卸互換式的砂輪結(jié)構(gòu)；研究了軟磨料砂輪的修整方法，開(kāi)發(fā)了砂輪的修整工具；進(jìn)行了軟磨料砂輪的磨削性能

3、試驗(yàn)，利用3D表面輪廓儀、AFM、SEM、TEM等儀器檢測(cè)表面粗糙度、表面形貌、表面缺陷和亞表面損傷，試驗(yàn)表明，軟磨料砂輪磨削硅片的表面粗糙度Ra達(dá)到了亞納米級(jí)，硅片表面沒(méi)有傳統(tǒng)的金剛石砂輪磨削表面特有的磨削條紋，硅片的亞表面未發(fā)現(xiàn)微裂紋和位錯(cuò)，只有深度為0.01μm的非晶層，亞表面損傷層的深度僅為同粒度金剛石砂輪磨削硅片表面的1/17，軟磨料砂輪磨削硅片的表面/亞表面質(zhì)量已接近CMP加工的硅片：應(yīng)用X射線光電子能譜(XPS)檢測(cè)了軟磨