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| 沈陽機(jī)床配件硅片雙面研磨加工技術(shù)研究的重要指導(dǎo)意義 | | 發(fā)布者：admin 日期：2012/5/28 點(diǎn)擊：489 | | | 沈陽機(jī)床配件介紹了硅片雙面研磨的目的，重點(diǎn)分析了不同工藝參數(shù)對(duì)硅片研磨速率及表面質(zhì)量的影響。通過不同粒徑磨料的對(duì)比試驗(yàn)，得出減小磨料粒徑能夠有效改善硅片表面質(zhì)量，減小損傷層深度，為后道拋光工序去除量的減少提供了條件，并且對(duì)實(shí)際生產(chǎn)工藝具有指導(dǎo)意義。同時(shí)分析了助磨劑在提高硅片表面質(zhì)量中的作用。
硅片研磨的目的是為了消除硅片在單晶切割工序中產(chǎn)生的鋸痕、損傷層，改善硅片形狀精度等。由于目前的單晶切割工藝多采用線切割，在大幅提升生產(chǎn)效率的同沈陽機(jī)床配件時(shí)，線切割工藝會(huì)使切片表面會(huì)留有鋸痕，同時(shí)產(chǎn)生深度約20-50μm的雙面表面損傷層，這就需要對(duì)硅片進(jìn)行雙面研磨，即采用雙面研磨工藝，以改善硅片的形狀精度3。
1研磨的工藝過程
采用雙面研磨機(jī)對(duì)硅片進(jìn)行雙面研磨加工時(shí)，首先利用游輪片將硅片置于雙面研磨機(jī)中的上下磨盤之間，然后加入相宜的液體研磨料，使硅片隨著磨盤作相對(duì)的行星運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過磨盤與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，結(jié)合兩運(yùn)動(dòng)表面之間的研磨液的作用，便形成了工件的新表面。由于磨料的運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則的、隨機(jī)的，所以避免了有一定方向性的加工痕跡，使硅片表面均勻的研磨。目前國(guó)內(nèi)200mm以下硅片雙面研磨工藝設(shè)備普遍采用蘭州瑞德設(shè)備制造有限公司的20B(X611355B-1型研磨機(jī))等系列研磨機(jī)，該設(shè)備采用3個(gè)異步電機(jī)拖動(dòng)，變頻器調(diào)速，通過可編程序控制器PLC及人機(jī)界面控制，壓力通過電氣比例閥與拉力傳感器進(jìn)行閉環(huán)控制，設(shè)備內(nèi)置12套工藝參數(shù)(每套可擴(kuò)展為12步工藝參數(shù)——壓力、速度、時(shí)間等的編輯)，并可配置目前任沈陽機(jī)床配件意一款在線厚度動(dòng)態(tài)控制儀，極大地滿足了當(dāng)代200mm以下硅片雙面研磨工藝的要求。
2磨盤和磨料的選用
雙面研磨工藝中通常選用較硬的磨盤，可避免由于磨料的瞬時(shí)鑲嵌所造成的硅片表面出現(xiàn)劃道或破碎的問題。在硅片研磨中，我們使用的磨盤分為兩種，分別是球墨鑄鐵和灰鐵，在使用粒徑較大的磨料時(shí)，球墨鑄鐵和灰鐵都能滿足工藝要求，但如果使用的磨料粒徑較小時(shí)，對(duì)磨盤的要求就比較嚴(yán)格，選用球鐵磨盤，并且要求磨盤鑄造均勻，不存在硬點(diǎn)，從而避免劃傷。
雙面研磨工藝中通常選用的磨料為Al2O3、SiC或Al2O3和ZrO3的混合物，磨料粒度為5~100μm。對(duì)于單級(jí)研磨通常選用的磨料粒度為12~20μm。在研磨過程中，較小的粒子不會(huì)起到研磨作用，因此磨料在使用前需要進(jìn)行水選，以保證磨料的均勻。
3各工藝參數(shù)在雙面研磨工藝中對(duì)去除速率及硅片表面質(zhì)量的影響
在Al2O3研磨實(shí)驗(yàn)中，提高研磨轉(zhuǎn)速、增加壓力和使用粒度較大的磨料都能提高研磨速率，在研磨轉(zhuǎn)速15r/min的情況下，TWA20的粗Al2O3磨料(平均粒度為17μm)的研磨速率是TWA12的細(xì)Al2O3磨料(平均粒度為8.5μm)的一倍；若同樣采用TWA12細(xì)Al2O3磨料，壓力增加一倍時(shí)，研磨速率由3μm/min增長(zhǎng)到6μm/min，研磨速率增加了1倍。
在其它工藝條件不變的情況下，硅片表面質(zhì)量幾乎與壓力無關(guān)，對(duì)TWA12與TWA20磨料實(shí)驗(yàn)所得Rz(硅片粗糙度)分別為0.20與0.38μm；損傷層深度亦是如沈陽機(jī)床配件此，使用TWA12磨料，速度15r/min，壓強(qiáng)在5×103~8×103Pa之間進(jìn)行研磨產(chǎn)生的平均破壞層深度為(Hd)=10~12.5μm，在其它條件不變的情況下，使用TWA20磨料研磨，其破壞層深度增加了約l倍。因此，使用較細(xì)磨料，適當(dāng)?shù)乜刂蒲心毫�，以較高的速度進(jìn)行研磨不但可獲得較好的表面光潔度，同時(shí)可省去從粗磨到精磨的過渡工序1。
我們?cè)谙嗤墓に嚄l件下使用不同粒徑的磨料研磨兩盤硅片，研磨工藝條件，磨料粒徑分別是TWA20(17μm)和TWA12(8.5μm)。
研磨后把清洗完的硅片在顯微鏡下拍下圖片發(fā)現(xiàn)用17μm粒徑磨料研磨的硅片，硅片表面損傷大，裂紋粗，用8.5μm粒徑磨料研磨的硅片表面損傷小，裂紋細(xì)小，將兩盤片子經(jīng)化學(xué)腐蝕，然后分別進(jìn)行雙面拋光。我們發(fā)現(xiàn)，用8.5μm粒徑磨料研磨的硅片與用17μm粒徑磨料研磨的硅片相比，單面可以少拋光10μm就能達(dá)到合格片標(biāo)準(zhǔn)。
可以看出，磨料的粒徑小，損傷小，拋光的去除量也少。當(dāng)然，磨料的粒徑越細(xì)，對(duì)設(shè)備和環(huán)境要求就越高，對(duì)工藝控制也要求越嚴(yán)格。
4助磨劑在研磨工序的應(yīng)用
雙面研磨工藝中，減少損傷，除了降低磨料的粒徑外，還可以在磨料中加入助磨劑，助磨劑由多種成分組成，主要包括：有機(jī)堿、表面活性劑和鰲合劑。在雙面研磨工藝中，助磨劑的使用不但可以改進(jìn)漿液的物理化學(xué)特性，提高漿液的潤(rùn)滑性及散熱能力，同時(shí)可使磨料在研沈陽機(jī)床配件磨時(shí)均勻分散在硅片表面，緩和劇烈的機(jī)械作用。其中有機(jī)堿的加入可以防止引入雜質(zhì)金屬離子給以后器件造成的致命傷害。
5結(jié)論
在研磨工序中，雙面研磨工藝可以有效改善硅片的幾何參數(shù)。磨料的粒徑大小不但對(duì)研磨片表面質(zhì)量的影響較大，并且可以影響拋光的去除量，使用較小粒徑的磨料可以大大減少拋光的去除量。 | | | | [返回] [打印] |
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