本文主要讲述晶圆倒角工艺。
倒角是指将物体的尖角或有棱角的部分加工成匀称的平面或圆角的工艺过程。在晶圆制造中,晶棒经过多线切割后形成的薄片边缘存在厚度面与横截面连接的尖角。这些尖角在微观下仍然具有明显的棱角特征。晶圆倒角就是通过专用的磨轮(也称为砂轮)消除这些尖角棱角,使边缘形成平滑的过渡曲面或平面。这些砂轮通常具有特定的形状,以满足不同倒角轮廓的加工需求。
倒角的目的与重要性
晶圆倒角的目的主要体现在三个方面:首先,防止晶圆边缘碎裂。在制造与使用过程中,晶圆边缘受到机械手等设备撞击时容易破裂,形成应力集中区域,这些区域会持续释放污染粒子,直接影响产品成品率。其次,防止热应力集中。晶圆在经历氧化、扩散等高温工艺时,产生的热应力若超过硅晶格强度,会产生位错与层错缺陷,倒角处理能有效避免此类缺陷的产生。第三,提升外延层和光刻胶层在晶圆边缘的平坦度。在外延工艺中,锐角区域的生长速度较快,易产生突起;在旋转涂布光刻胶时,溶液易在边缘堆积,倒角能改善这些不平整现象,提高光刻对焦精度。
倒角工艺过程与参数 倒角工艺采用高速运转(6000-8000r/min)的金刚石磨轮对旋转的硅片边缘进行摩擦加工,属于固定磨粒式磨削方式。为兼顾加工效率与表面质量,通常采用多级打磨工艺:先使用800磨轮进行粗倒角,再使用3000磨轮进行精细倒角,最终使边缘平均粗糙度Ra小于0.04μm。 工艺过程中需要精密控制多项参数:硅片中心定位误差需小于微米级;磨轮与硅片距离L必须满足L<R-d(R为硅片半径,d为偏移量);对于有参考面的特殊硅片,需采用凸轮驱动取代常规圆周运动,确保每个不规则边缘都能被均匀打磨。任何参数偏差都可能导致宽幅不均或残留锐边等缺陷。 倒角类型与影响因素
硅片经过倒角后形成的边缘轮廓主要有R型(小倒角)和T型(大倒角)两种类型,倒角角度包括11°(H型)和22°(G型)。影响倒角质量的关键因素包括凸轮的选择、硅片中心定位准确性、硅片固定的平整性、转速高低与稳定性、高速转动时的竖直性、工艺控制的精确度以及磨轮的磨粒尺寸。常见的倒角不良现象包括:残留未倒角的边缘(主要因中心定位不准)、宽幅不均匀(由硅片厚度不均、边缘翘曲或磨槽不均引起)、倒角崩边(原因包括硅片边缘太薄、金刚石磨粒不均匀或冷却水不足)等。
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