硅片軟磨料砂輪的磨削性能研究.pdf

1、集成電路(IC)是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)和信息社會的基礎(chǔ)。作為IC發(fā)展的基礎(chǔ)和半導(dǎo)體芯片的理想襯底材料，硅片的表面質(zhì)量直接影響著IC器件的性能、成品率以及壽命。隨著硅片直徑的增大和器件尺寸的減小，對硅片表面加工質(zhì)量的要求日益增高，不僅要求極高的平面度，極小的粗糙度，而且要求表面無變質(zhì)層、無劃傷。目前，固結(jié)磨料的超精密磨削技術(shù)是加工大尺寸硅片的主要方法，但傳統(tǒng)的金剛石磨削技術(shù)會不可避免地給硅片帶來表面和亞表面損傷，進(jìn)而影響后道化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)

2、工藝的加工時間。而CMP加工存在著效率低，堿性/酸性拋光液處理困難等問題。
　　 針對單晶硅片磨削加工中存在的問題，本文在深入分析軟磨料砂輪化學(xué)機(jī)械磨削(CMG)硅片技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究了不同氧化物軟磨料砂輪的磨削性能。本文主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　 (1)設(shè)計(jì)軟磨料砂輪配方，研究軟磨料砂輪的制備工藝，開發(fā)研制主料分別為Fe2O3、CeO2和MgO的三種硅片軟磨料砂輪，其中主料為Fe2O3和MgO的硅片軟磨料砂輪

3、為首次開發(fā)。
　　 (2)利用馬弗爐對砂輪中磨料和填料與單晶硅粉的混合粉末進(jìn)行固相化學(xué)反應(yīng)試驗(yàn)，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了X射線衍射分析試驗(yàn)。首次對新開發(fā)出的MgO和Fe2O3硅片軟磨料砂輪CMG過程中存在的固相化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。分析在多能量場耦合作用下硅片表面材料的去除機(jī)理，研究低損傷表面的形成機(jī)理。
　　 (3)利用開發(fā)的三種軟磨料砂輪進(jìn)行單晶硅片的對比磨削試驗(yàn)，研究軟磨料砂輪的磨削性能。利用優(yōu)選出的MgO砂輪，在不同

4、砂輪轉(zhuǎn)速、硅片轉(zhuǎn)速和砂輪進(jìn)給速度等加工條件下進(jìn)行正交試驗(yàn)，分析研究MgO砂輪磨削硅片的表面粗糙度及材料去除率隨各加工參數(shù)的變化規(guī)律，優(yōu)選最佳磨削參數(shù)。在該參數(shù)下，CMG后的硅片表面粗糙度RaO.427nm，達(dá)到CMP的加工效果。試驗(yàn)表明MgO軟磨料砂輪具有十分穩(wěn)定的磨削性能。
　　 (4)利用光學(xué)顯微鏡、三維表面輪廓儀、原子力顯微鏡、角度拋光法與透射電子顯微鏡對CMG硅片的表面與亞表面損傷進(jìn)行檢測與分析。結(jié)果表明，磨削后的硅片表