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影響硅片倒角加工效率的工藝研究 一、引言 在半導(dǎo)體晶圓的加工工藝中,對晶圓邊緣磨削是非常重要的一環(huán)。晶錠材料被切割成晶圓后會形成銳利邊緣,有棱角、毛刺、崩邊，甚至有小的裂縫或其它缺陷，邊緣的表面也比較粗糙。而晶圓的構(gòu)成材料如Si、Ge、InP、GaAs、SiC等均有脆性。通過對晶圓邊緣進(jìn)行倒角處理可將切割成的晶圓銳利邊修整成圓弧形,防止晶圓邊緣破裂及晶格缺陷產(chǎn)生,，增加晶圓邊緣表面的機(jī)械強(qiáng)度，減少顆粒污染。同時也可以避免和減少后面的工序在加工、運(yùn)輸、檢驗等等工序時產(chǎn)生的崩邊。倒角后的晶圓由于有了一個比較圓滑的邊緣，不易再產(chǎn)生崩邊，使后面工序加工的合格率大幅提高。在拋光工藝中，如果晶圓不被倒角，晶圓鋒利的邊緣將會給拋光布帶來劃傷，影響拋光布的使用壽命，同時也影響到產(chǎn)品的加工質(zhì)量（如晶圓的劃道）。如硅晶圓除用于太陽能電池制造還常用于制造集成電路。晶圓在制造集成電路的多個工序中，需要多次在 1000多度的高溫中進(jìn)行氧化、擴(kuò)散和光刻。如果晶圓邊緣不好，如有崩邊、或邊緣沒有被倒角，升溫和降溫的過程中，晶圓的內(nèi)應(yīng)力得不到均勻的釋放。在高溫中晶圓非常容易碎裂或變形，最終使產(chǎn)品報廢，造成較大的損失。由于晶圓邊緣不好，掉下來的晶渣，如果粘在硅晶圓的表面，將會給光刻工藝的光刻版造成損壞，同時造成器件的表面有針孔和曝光不好，影響產(chǎn)品的成品率。同時，通過邊緣倒角可以規(guī)范晶圓直徑。通常晶圓的直徑是由滾圓工序來控制的，由于滾圓設(shè)備的精度所限，表面的粗糙度和直徑均無法達(dá)到客戶的要求，倒角工序能很好的控制晶圓直徑和邊緣粗糙度。晶棒滾磨后，其表面十分粗糙，在后續(xù)的傳遞和切割過程中，邊緣損傷會因為機(jī)械撞擊向內(nèi)延伸，晶圓切割成型后，邊緣存在一圈微觀的損傷區(qū)域[1]。 在今年的目標(biāo)責(zé)任書中，今年產(chǎn)量比去年增加30%，此外，在今年的生產(chǎn)加工中，多次由于倒角設(shè)備故障及檢修影響整個生產(chǎn)線的進(jìn)度，在不增加設(shè)備的情況下，如何挖掘現(xiàn)有設(shè)備及人員的潛力，提高倒角加工效率，是個重要的研究課題。 二、實驗原理 目前國內(nèi)半導(dǎo)體材料加工廠家，大多使用的設(shè)備是日本東精精密產(chǎn)的W-GM系列倒角機(jī)和大途株式會社的WBM系列倒角機(jī)[2]，普遍采用八英寸倒角砂輪。當(dāng)前國內(nèi)倒角機(jī)設(shè)備使用的磨輪從制造方法上分主要有兩種類型：一種是電鍍法的磨輪；一種是燒結(jié)法的磨輪。電鍍法的磨輪主要是美國生產(chǎn)的Diamotec和Nifec等,燒結(jié)法的磨輪主要有日本的 Asahi(SUN)、KGW 等。 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、倒角圈數(shù)、磨輪型號、切削液類型、切削液流量等來生產(chǎn)出滿足客戶需求的產(chǎn)品。倒角機(jī)用于對晶圓邊緣進(jìn)行磨削,晶圓通常被真空吸附在承片臺上旋轉(zhuǎn),通過控制晶圓運(yùn)動,由帶V型槽的砂輪高速旋轉(zhuǎn)對晶圓邊緣進(jìn)行磨削[3]。 我們單位自動倒角機(jī)最多的是大途株式會社的WBM-2200倒角機(jī)，其加工步驟是：取片→測厚→對中→移載到倒角吸盤→倒角→移載到甩干吸盤→甩干→測直徑對位→放回花欄。其中取片 測厚 對中 移載 等加工步驟時間是比較固定的，只有 倒角和甩干時間是可以進(jìn)一步挖掘潛力的。所以我們從這兩方面進(jìn)行分析。為了實驗方便 我們只選用帶一個參考面的晶圓進(jìn)行分析 三、實驗部分 3.1 設(shè)備和儀器 WBM-2200倒角機(jī)，秒表。 3.2 原材料 2、3、4、5英寸硅切割片，2寸晶圓主參16mm，3寸晶圓主參22mm，4寸晶圓主參32.5mm，5寸晶圓主參42mm，厚度260～620um，晶片TTV值不大于10um，Warp值不大于30um。 槽半徑127um～228.6um(22。、11。)的金剛石倒角砂輪。 3.3 實驗過程 利用不同尺寸的晶圓，不同的倒角吸盤轉(zhuǎn)速，不同甩干程序?qū)M(jìn)行倒角，并記錄加工100片的總時間。 4.1 在相同的倒角清洗甩干程序（即圖2 所設(shè)程序）時，加工100片晶圓的實驗數(shù)據(jù)為：
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