【摘要】：晶圓背面減薄工序是半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)流程中重要的一環(huán),主要去除集成電路芯片背面多余的基材,目前晶圓背面減薄的主流技術(shù)是工件旋轉(zhuǎn)磨削。由于磨削過程不可避免地在工件材料內(nèi)產(chǎn)生亞表面缺陷,而亞表面缺陷的擴(kuò)展會(huì)造成芯片的失效,因此,在背面減薄磨削后需要通過拋光等工序有效去除亞表面缺陷,確保芯片質(zhì)量。由于拋光的材料去除率相比超精密磨削小一個(gè)量級(jí)以上,為減少后續(xù)拋光工序的時(shí)間,提高整個(gè)生產(chǎn)流程的效率,就需要控制磨削工序中晶圓的表面質(zhì)量與亞表面缺陷深度。因此對(duì)工件旋轉(zhuǎn)磨削的磨削表面形貌及亞表面缺陷深度進(jìn)行預(yù)測對(duì)于磨削機(jī)理的研究以及磨削參數(shù)的優(yōu)化有著重要的意義。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,目前已經(jīng)可以通過數(shù)值模擬的方法對(duì)磨削過程進(jìn)行仿真,現(xiàn)有仿真模型可以根據(jù)磨削參數(shù)輸出工件表面磨痕的一些特征�，F(xiàn)有硬脆材料工件旋轉(zhuǎn)磨削表面形貌預(yù)測模型均假設(shè)工件材料為剛塑性材料。但對(duì)硬脆材料納米切削過程的研究發(fā)現(xiàn),硬脆材料超精密磨削過程中磨粒與工件的接觸呈現(xiàn)明顯的彈塑性特征,這與現(xiàn)有模型的基本假設(shè)不符。此外,在亞表面缺陷深度預(yù)測模型方面,目前大部分模型均以裂紋尖端深度作為亞表面缺陷深度的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),但是在超精密磨削中,工件材料一般只產(chǎn)生位錯(cuò)等缺陷,因此現(xiàn)有亞表面缺陷深度預(yù)測模型無法應(yīng)用于超精密磨削條件下的缺陷深度預(yù)測。本文針對(duì)單晶硅材料超精密工件旋轉(zhuǎn)磨削的特點(diǎn),基于Matlab平臺(tái)構(gòu)建了可以對(duì)矩形仿真區(qū)表面形貌及亞表面缺陷形貌進(jìn)行預(yù)測的仿真模型,對(duì)仿真區(qū)粗糙度參數(shù)及最大亞表面缺陷深度等參數(shù)進(jìn)行了分析與評(píng)估,通過試驗(yàn)證明了所建立的仿真分析模型可以較為準(zhǔn)確地反映超精密磨削表面及亞表面特征。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)考慮工件旋轉(zhuǎn)磨削中的磨粒與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系,基于Matlab平臺(tái)構(gòu)建了可以對(duì)矩形仿真區(qū)形貌進(jìn)行計(jì)算的工件旋轉(zhuǎn)磨削表面形貌預(yù)測模型。該模型可以輸出仿真區(qū)的三維形貌及多個(gè)可對(duì)仿真區(qū)形貌進(jìn)行評(píng)估的粗糙度參數(shù)。(2)提出了適用于超精密磨削的材料去除模型,模型中考慮了工件的彈塑性效應(yīng)、磨粒刃尖半徑、成屑臨界切深與有效磨粒數(shù)等因素,并將材料去除模型整合進(jìn)形貌預(yù)測模型,對(duì)各個(gè)因素對(duì)仿真區(qū)粗糙度參數(shù)的影響程度進(jìn)行了分析。通過將不同磨削參數(shù)下的仿真結(jié)果與工件旋轉(zhuǎn)磨削實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)照驗(yàn)證了表面形貌預(yù)測模型的準(zhǔn)確性。(3)通過構(gòu)建磨粒切入深度、磨粒對(duì)工件作用力及工件產(chǎn)生的亞表面缺陷深度之間的關(guān)系對(duì)單磨粒產(chǎn)生的亞表面缺陷深度進(jìn)行了預(yù)測,并將其整合到表面形貌仿真模型中,得到了以位錯(cuò)深度為評(píng)估參數(shù)的可以適應(yīng)超精密磨削條件下的亞表面缺陷形貌預(yù)測模型,并通過一系列磨削實(shí)驗(yàn)對(duì)亞表面缺陷深度預(yù)測模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN305

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2695575