超精密磨削硅片表层损伤检测的试验研究

摘要

硅片表面的完整性是影响集成电路(IC)器件的性能、成品率以及寿命的重要因素，随着硅片直径的增大和IC线宽的减小，对硅片表层质量的要求日益增高。虽然硅片自旋转磨削被认为是目前加工大尺寸硅片最理想的超精密磨削方法，并已得到广泛的应用，但是在目前的技术条件下还不可避免地会给硅片带来表面/亚表面损伤，这个损伤层会直接影响下一道抛光工序的加工时间。但目前对此类损伤的产生机理、分析检测以及损伤层厚度的预测与控制等方面的研究还不够完善，难以实现大尺寸硅片的低损伤、高效率磨削。 本文首先在综合对比分析现有的硬脆材料表面/亚表面损伤检测方法的基础上，通过大量的试验以及对一些检测方法的优化组合与改进等措施，得到了适用于检测硅片表面/亚表面损伤的具体方法，并针对不同损伤程度的硅片对检测技术的不同要求，建立了一套适用于不同损伤程度硅片的检测方法。在此基础上，通过在磨削硅片上有选择地取样，研究了磨削硅片亚表面损伤构形与表面磨纹方向之间的关系；通过设计和采用合理的检测试验方法，研究了采用自旋转磨削方式磨削硅片的亚表面损伤深度的分布规律，为后续硅片损伤检测试验研究的采样提供了指导。最后，通过几组单因素试验，研究了自旋转磨削方式下磨削参数与磨削硅片亚表面损伤深度之间的关系，得到了磨削参数对硅片亚表面损伤深度的影响规律以及影响程度，为磨削工艺参数的优化提供了有力的参考依据。

目录

文摘

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1绪论

1.1单晶硅片的特性

1.1.1单晶硅的结构特性

1.1.2单晶硅片的外型及参考面

1.1.3单晶硅的破裂模式

1.2单晶硅片的制造

1.2.1单晶硅的制备

1.2.2单晶硅片的传统加工工艺流程

1.2.3单晶硅片的加工工艺发展方向

1.3大尺寸单晶硅片超精密磨削加工技术

1.4硅片损伤层的模型

1.5硅片损伤检测方法的研究现状

1.6研究本课题的重要意义

1.7课题的来源及研究目的

1.8本课题研究的主要内容

2超精密磨削单晶硅片表层损伤检测方法的试验研究

2.1引言

2.2表面检测方法的试验研究

2.2.1光学显微镜的方法

2.2.2三维表面形貌轮廓仪的方法

2.2.3扫描电子显微镜的方法

2.3亚表面损伤检测方法的试验研究

2.3.1截面显微法的试验研究

2.3.2角度抛光法的试验研究

2.3.3分步腐蚀方法的试验研究

2.3.4化学机械抛光方法的试验研究

2.3.5透射电子显微镜方法的试验研究

2.4本章小结

3单晶硅片超精密磨削亚表面损伤深度分布的试验研究

3.1引言

3.2磨削硅片表面磨纹与亚表面损伤裂纹间的关系

3.2.1利用#325砂轮磨削硅片的截面显微方法研究

3.2.2利用#600砂轮磨削硅片的角度抛光方法研究

3.2.3利用单颗粒金刚石划痕研究

3.3磨削硅片亚表面损伤深度分布的试验研究

3.3.1试验目的

3.3.2试验条件与方法

3.3.3试验结果与分析

3.4本章小结

4磨削参数与硅片亚表面损伤深度关系的试验研究

4.1引言

4.2试验关键设备

4.3砂轮粒度与硅片亚表面损伤深度间的关系研究

4.4砂轮进给速度与硅片亚表面损伤深度间的关系研究

4.5砂轮转速与亚表面损伤深度间的关系研究

4.6工作台转速与亚表面损伤深度间的关系研究

4.7本章小结

5结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢