[发明专利]基于单晶硅片的可调式磨削装置及用于单晶硅片的磨削加工方法

说明书

本发明涉及一种基于单晶硅片的可调式磨削装置及单晶硅片的磨削加工方法，适用于精磨加工或常规磨削加工后经检测硅片面型不达标的小批次再加工。在磨削加工中，根据位移传感器可视化曲线、硅片面型参数的在线测量结果，传递信号至装置内部位移传感器嵌入式驱动装置及各可调式支撑轴的液压式方向控制回路，通过控制信号使加工中发生倾斜的磨削盘水平、使各支撑轴独立并精确地调节磨削面型的凸凹度δ和饱满度ε，确保加工后的硅片具有高竞争力的质量和精度。

技术领域

本发明属于半导体晶片加工技术领域，具体涉及一种基于单晶硅片的可调式磨削装置及用于单晶硅片的磨削加工方法。

背景技术

单晶硅，是一种具有完整点阵结构的晶体，在高温下，其化学性质比较活泼，与功能材料形成异质结，参与实现器件功能，成为现阶段半导体器件中应用最广泛的衬底材料。为增大芯片产量、降低制造成本，硅片呈现大直径化的特点，现硅片主流产品直径达12″，部分企业和科研院所正研制18″大硅片。大尺寸单晶硅片的加工精度和表面质量有更高要求，需具有超平整无损伤表面。

硅片磨削技术具有加工效率高、质量高、容易实现加工过程自动化的优点，在硅片衬底制备阶段，用于硅片的平整化加工，去除硅片切割加工产生的表面锯纹和损伤层，为CMP阶段准备高精度低损伤表面；在后段工序，用于硅片的单面减薄加工，去除硅片背面多余的硅衬底材料，减小硅片厚度，满足晶圆加工要求。

结合自身技术经验和实际生产条件，硅片厂商在单晶硅片制造工序上有所差异。例如在CMP工序前，厂商会采用双面研磨、单面减薄、双面抛光的工艺路线，或采用双面磨削、单面减薄、双面抛光的工艺路线，或采用对工艺技术要求更加严格的双面研磨、腐蚀的工艺路线。

以磨削工艺为例，商用磨削机采用行星式磨削，分为上磨盘、保持架、硅片和下磨盘，针对12″硅片，设备安装有5个保持架、每个保持架内放置3或4片硅片，硅片放置在各保持架内成为行星轮，绕太阳轮做行星运动，同一批次完成15或20片硅片磨削加工；或采用双主轴多工位结构，各主轴分别完成粗磨和精磨工序，工位依次对应待料位、粗磨位、精磨位和清洗位等。

信息产业的不断发展对硅片磨削技术提出了新的要求，硅片要保证高质量、高精度。例如，现有技术CN102229087A提出一种双主轴三工位的晶片磨床倾角调整装置和方法，CN101402178A提出一种衬垫可调式晶片磨削加工装置，二者均设置有倾角调整结构，根据面型参数或磨削条件对磨削单元进行角度调整，从而保证所期望厚度的高精度硅片。上述现有技术的磨床倾角调整装置，需要调整、测试、再调整、直到面型满足要求；采用多工位加工时，不仅要兼顾行星轮加工运动、工位倾角及各主轴相对位置关系，且不同工位对应主轴可调、固定支脚数量均有差异，调整方法繁琐，耗费大量时间；此外，应用场合较为单一，根据加工条件对装置参数调整时会增加生产成本。

因此，仍旧需要一种能够在线实时监测并实时调整的磨削可调装置及方法，能够得到质量和精度均具有高竞争力的硅片。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供了一种基于单晶硅片的单工位可调式磨削装置，可以根据工况及硅片的表面形态参数，实时调整并使各支撑轴独立并精确地调节磨削面型的凸凹度δ和饱满度ε，从而加工出高质量的硅片。

本发明的另一目的在于提供利用这种装置进行单晶硅片的磨削加工方法。

为实现以上发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于单晶硅片的可调式磨削装置，所述装置包含硅片主轴调整构件、砂轮主轴调整构件和面型测量构件；