晶圆减薄机的研发及应用
1硅片自旋转磨削法的特点:
(1) 可实现延性域磨削。在加工脆性材料时,当磨削深度小于某一临界值时,可以实现延性域磨削。通过大量试验表明,Si材料的脆性一塑性转换临界值约为0.06m。进给速度厂控制在10m/min,承片台转速取200r/min,则每转切割深度可达到0.05m。对于自旋转磨削,由公式(1)可知,对给定的轴向进给速度,如果工作台的转速足够高,就可以实现极微小磨削深度。
(2)可实现高效磨削。由公式(1)可知,通过同时提高硅片转速和砂轮轴向进给速度,可以在保持与普通磨削同样的磨削深度情况下,达到较高的材料去除率,适用于大余量磨削。
(3)砂轮与硅片的接触长度、接触面积、切入角不变,磨削力恒定,加工状态稳定,可以避免硅片出现中凸和塌边现象。由r上述优点,现在直径200mm以上的大尺寸硅片背面磨削(backgrinding)大都采用基于硅片白旋转磨削原理的超精密磨削技术。
2硅片背面磨削的工艺过程:
硅片背面磨削一般分为两步:粗磨和精磨。在粗磨阶段,采用粒度46#~500#的金刚石砂轮,轴向进给速度为100~500mm/min,磨削深度较大,般为0.5~l1TII'fl。目的是迅速去除硅片背面绝大部分的多余材料(加工余量的90%)。精磨时,加工余量几微米直至十几微米,采用粒度2000#~4000#的金刚石砂轮,轴向进给速度为0.5~10mm/min。主要是消除粗磨时形成的损伤层,达到所要求的厚度,在精磨阶段,材料以延性域模式去除,硅片表面损伤明显减小。3硅片磨削技术的原理当前主流晶圆减薄机的整体技术采用了In.feed磨削原理设计。为了实现晶圆的延性域磨削,提高减薄质量,通过减小砂轮轴向进给速度实现微小磨削深度,因此,要求设备的进给运动分辨率小于0.1Ixm,进给速度1ixrn/min。另外,为了提高减薄工艺的效率,进给系统在满足低速进给的前提下,要尽可能实现高速返回(见图2)。
4国内外减薄机现状
国外硅片超精密磨床制造起步较早,发展迅速,技术先进。其中美国、德国、日本等发达国家生产的硅片超精密磨床技术成熟,代表着减薄机较高水平。国外知名公司的减薄机主要参数见表l。目前国外生产的减薄机具有高精度、高集成化、自动化、加工硅片大尺寸化、超薄化等特点。
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