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| 沈陽機床配件硅片雙面研磨加工技術研究的重要指導意義 | | 發布者：admin 日期：2012/5/28 點擊：450 | | | 沈陽機床配件介紹了硅片雙面研磨的目的，重點分析了不同工藝參數對硅片研磨速率及表面質量的影響。通過不同粒徑磨料的對比試驗，得出減小磨料粒徑能夠有效改善硅片表面質量，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，并且對實際生產工藝具有指導意義。同時分析了助磨劑在提高硅片表面質量中的作用。
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，在大幅提升生產效率的同沈陽機床配件時，線切割工藝會使切片表面會留有鋸痕，同時產生深度約20-50μm的雙面表面損傷層，這就需要對硅片進行雙面研磨，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
采用雙面研磨機對硅片進行雙面研磨加工時，首先利用游輪片將硅片置于雙面研磨機中的上下磨盤之間，然后加入相宜的液體研磨料，使硅片隨著磨盤作相對的行星運動。經過磨盤與工件之間的相對運動，結合兩運動表面之間的研磨液的作用，便形成了工件的新表面。由于磨料的運動是無規則的、隨機的，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。目前國內200mm以下硅片雙面研磨工藝設備普遍采用蘭州瑞德設備制造有限公司的20B(X611355B-1型研磨機)等系列研磨機，該設備采用3個異步電機拖動，變頻器調速，通過可編程序控制器PLC及人機界面控制，壓力通過電氣比例閥與拉力傳感器進行閉環控制，設備內置12套工藝參數(每套可擴展為12步工藝參數——壓力、速度、時間等的編輯)，并可配置目前任沈陽機床配件意一款在線厚度動態控制儀，極大地滿足了當代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鑲嵌所造成的硅片表面出現劃道或破碎的問題。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，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，對磨盤的要求就比較嚴格，選用球鐵磨盤，并且要求磨盤鑄造均勻，不存在硬點，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。對于單級研磨通常選用的磨料粒度為12~20μm。在研磨過程中，較小的粒子不會起到研磨作用，因此磨料在使用前需要進行水選，以保證磨料的均勻。
3各工藝參數在雙面研磨工藝中對去除速率及硅片表面質量的影響
在Al2O3研磨實驗中，提高研磨轉速、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Al2O3磨料(平均粒度為8.5μm)的一倍；若同樣采用TWA12細Al2O3磨料，壓力增加一倍時，研磨速率由3μm/min增長到6μm/min，研磨速率增加了1倍。
在其它工藝條件不變的情況下，硅片表面質量幾乎與壓力無關，對TWA12與TWA20磨料實驗所得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床配件此，使用TWA12磨料，速度15r/min，壓強在5×103~8×103Pa之間進行研磨產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，使用較細磨料，適當地控制研磨壓力，以較高的速度進行研磨不但可獲得較好的表面光潔度，同時可省去從粗磨到精磨的過渡工序1。
我們在相同的工藝條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現用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，裂紋細小，將兩盤片子經化學腐蝕，然后分別進行雙面拋光。我們發現，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就能達到合格片標準。
可以看出，磨料的粒徑小，損傷小，拋光的去除量也少。當然，磨料的粒徑越細，對設備和環境要求就越高，對工藝控制也要求越嚴格。
4助磨劑在研磨工序的應用
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漿液的物理化學特性，提高漿液的潤滑性及散熱能力，同時可使磨料在研沈陽機床配件磨時均勻分散在硅片表面，緩和劇烈的機械作用。其中有機堿的加入可以防止引入雜質金屬離子給以后器件造成的致命傷害。
5結論
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。磨料的粒徑大小不但對研磨片表面質量的影響較大，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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