[發明專利]基于單晶硅片的可調式磨削裝置及用于單晶硅片的磨削加工方法

在審

• 申請號: 202011036777.5
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112222989A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 馮帆;胡碧波;代冰;黃德智;周霖;王洪武
• 申請（專利權）人: 萬華化學集團電子材料有限公司
• 主分類號: B24B7/22
• 分類號: B24B7/22;B24B49/04;B24B41/04;B24B41/00;B24B1/00
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本發明涉及一種基于單晶硅片的可調式磨削裝置及單晶硅片的磨削加工方法，適用于精磨加工或常規磨削加工后經檢測硅片面型不達標的小批次再加工。在磨削加工中，根據位移傳感器可視化曲線、硅片面型參數的在線測量結果，傳遞信號至裝置內部位移傳感器嵌入式驅動裝置及各可調式支撐軸的液壓式方向控制回路，通過控制信號使加工中發生傾斜的磨削盤水平、使各支撐軸獨立并精確地調節磨削面型的凸凹度δ和飽滿度ε，確保加工后的硅片具有高競爭力的質量和精度。

技術領域

本發明屬于半導體晶片加工技術領域，具體涉及一種基于單晶硅片的可調式磨削裝置及用于單晶硅片的磨削加工方法。

背景技術

單晶硅，是一種具有完整點陣結構的晶體，在高溫下，其化學性質比較活潑，與功能材料形成異質結，參與實現器件功能，成為現階段半導體器件中應用最廣泛的襯底材料。為增大芯片產量、降低制造成本，硅片呈現大直徑化的特點，現硅片主流產品直徑達12″，部分企業和科研院所正研制18″大硅片。大尺寸單晶硅片的加工精度和表面質量有更高要求，需具有超平整無損傷表面。

硅片磨削技術具有加工效率高、質量高、容易實現加工過程自動化的優點，在硅片襯底制備階段，用于硅片的平整化加工，去除硅片切割加工產生的表面鋸紋和損傷層，為CMP階段準備高精度低損傷表面；在后段工序，用于硅片的單面減薄加工，去除硅片背面多余的硅襯底材料，減小硅片厚度，滿足晶圓加工要求。

結合自身技術經驗和實際生產條件，硅片廠商在單晶硅片制造工序上有所差異。例如在CMP工序前，廠商會采用雙面研磨、單面減薄、雙面拋光的工藝路線，或采用雙面磨削、單面減薄、雙面拋光的工藝路線，或采用對工藝技術要求更加嚴格的雙面研磨、腐蝕的工藝路線。

以磨削工藝為例，商用磨削機采用行星式磨削，分為上磨盤、保持架、硅片和下磨盤，針對12″硅片，設備安裝有5個保持架、每個保持架內放置3或4片硅片，硅片放置在各保持架內成為行星輪，繞太陽輪做行星運動，同一批次完成15或20片硅片磨削加工；或采用雙主軸多工位結構，各主軸分別完成粗磨和精磨工序，工位依次對應待料位、粗磨位、精磨位和清洗位等。

信息產業的不斷發展對硅片磨削技術提出了新的要求，硅片要保證高質量、高精度。例如，現有技術CN102229087A提出一種雙主軸三工位的晶片磨床傾角調整裝置和方法，CN101402178A提出一種襯墊可調式晶片磨削加工裝置，二者均設置有傾角調整結構，根據面型參數或磨削條件對磨削單元進行角度調整，從而保證所期望厚度的高精度硅片。上述現有技術的磨床傾角調整裝置，需要調整、測試、再調整、直到面型滿足要求；采用多工位加工時，不僅要兼顧行星輪加工運動、工位傾角及各主軸相對位置關系，且不同工位對應主軸可調、固定支腳數量均有差異，調整方法繁瑣，耗費大量時間；此外，應用場合較為單一，根據加工條件對裝置參數調整時會增加生產成本。

因此，仍舊需要一種能夠在線實時監測并實時調整的磨削可調裝置及方法，能夠得到質量和精度均具有高競爭力的硅片。

發明內容

為解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供了一種基于單晶硅片的單工位可調式磨削裝置，可以根據工況及硅片的表面形態參數，實時調整并使各支撐軸獨立并精確地調節磨削面型的凸凹度δ和飽滿度ε，從而加工出高質量的硅片。

本發明的另一目的在于提供利用這種裝置進行單晶硅片的磨削加工方法。

為實現以上發明目的，本發明采用如下的技術方案：

一種基于單晶硅片的可調式磨削裝置，所述裝置包含硅片主軸調整構件、砂輪主軸調整構件和面型測量構件；