文章來源：學(xué)習(xí)那些事

原文作者：小陳婆婆

本文介紹了倒角工藝技術(shù)及其發(fā)展方向。

硅片倒角加工是半導(dǎo)體硅片制造中保障邊緣質(zhì)量與可靠性的關(guān)鍵工序，其核心目標(biāo)在于消除切割后邊緣產(chǎn)生的棱角、毛刺、崩邊、裂縫及表面污染，通過降低邊緣粗糙度、增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度、減少顆粒沾污，為后續(xù)研磨、拋光等工序提供優(yōu)質(zhì)基底。

該工序嚴(yán)格遵循SEMI標(biāo)準(zhǔn)及IC技術(shù)要求，通過精密磨削實(shí)現(xiàn)邊緣輪廓的精準(zhǔn)控制，常見邊緣形狀包括圓弧形(R-type)與梯形(T-type)，其中圓弧形磨輪因磨削效率更高而被廣泛采用——如日本SHE公司從梯形磨輪升級(jí)至圓弧形磨輪后，加工效率提升約30%，成為行業(yè)技術(shù)迭代的典型案例。

加工過程中，硅片被固定于可旋轉(zhuǎn)支架上，與高速旋轉(zhuǎn)的金剛石倒角磨輪形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速范圍通常為5000～6000r/min，高端設(shè)備可達(dá)15萬(wàn)r/min，配合適宜磨削液實(shí)現(xiàn)高效磨削。

為平衡直徑尺寸公差、表面粗糙度與機(jī)械應(yīng)力損傷控制，行業(yè)普遍采用粗精磨結(jié)合工藝：先用800粒度粗磨輪以80kr/min轉(zhuǎn)速進(jìn)行粗磨，表面機(jī)械應(yīng)力損傷層深約35～40μm，粗糙度Ra約0.5μm;隨后用3000#粒度精磨輪以150kr/min轉(zhuǎn)速進(jìn)行精磨，損傷層深降至<3μm，粗糙度Ra優(yōu)化至0.03μm(約300?)。

先進(jìn)倒角機(jī)如日本東京精密TSKW-GM-5200系統(tǒng)，集成螺旋磨削功能，通過粗精磨輪協(xié)同作業(yè)實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工，產(chǎn)能達(dá)21～25秒/片(144～171片/小時(shí))，且配備自動(dòng)修整裝置——如采用GC 320G(SiC)修整磨輪，針對(duì)200mm硅片每加工1000片、300mm硅片每加工500片需修整一次，確保磨輪狀態(tài)穩(wěn)定。

當(dāng)前技術(shù)演進(jìn)聚焦于自動(dòng)化與智能化升級(jí)，例如AI算法在磨削參數(shù)優(yōu)化、實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及質(zhì)量在線評(píng)估中的應(yīng)用，結(jié)合高精度傳感器實(shí)現(xiàn)加工過程的閉環(huán)控制。同時(shí)，環(huán)保型磨削液的開發(fā)與循環(huán)利用系統(tǒng)成為降低運(yùn)行成本的重要方向，部分企業(yè)已實(shí)現(xiàn)切削液回收率超95%。

此外，針對(duì)300mm及以上大直徑硅片的加工需求，倒角設(shè)備正朝著更高轉(zhuǎn)速、更精密輪廓控制方向發(fā)展，如采用超細(xì)粒度磨輪(如6000#)進(jìn)一步降低表面損傷，或探索激光輔助磨削等新型工藝以提升加工效率與質(zhì)量一致性。這些技術(shù)進(jìn)步不僅推動(dòng)硅片邊緣質(zhì)量的持續(xù)提升，更為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向更先進(jìn)制程、更高可靠性要求的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)支撐。