晶圓磨床磨削力在線測量系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、隨著半導體晶圓直徑的增大和芯片厚度的減薄，對晶圓表面加工質量和加工效率提出了更高的要求。在晶圓磨削過程中，磨削力直接影響晶圓磨削表面質量和加工效率，對其進行監(jiān)測和控制是實現晶圓高效低損傷加工的重要途徑。開發(fā)晶圓磨床磨削力測量系統(tǒng)可以充分發(fā)揮磨床性能，提高磨削過程的可靠性，為實現控制力磨削奠定基礎?，F有的晶圓磨床絕大多數并不具備磨削力在線測量系統(tǒng)，因此進行相關的研究開發(fā)非常必要。 本文在分析晶圓自旋轉磨削原理的基礎上，提出了對三向

2、磨削力進行全面監(jiān)測的方案，確定了磨削力的分解方法和測量方法。通過曲線積分計算了磨削力各分力的大小、方向、作用點和力矩，建立了磨削力的傳遞模型，為磨削力的預測提供了參考。根據磨削力分力方向建立了測力平臺坐標系，并分析了在“雙主軸三工位”晶圓磨床上實現磨削力連續(xù)監(jiān)測的必要條件。根據設計測力量程，計算了壓電測力平臺裝配所需的最小預緊力。 分析了壓電測試系統(tǒng)的組成和測量原理，選擇了合理的壓電晶組和測試線路，設計了晶圓磨床在線測量動態(tài)磨削

3、力的測力平臺。為了確保磨床加工系統(tǒng)整體剛度和測力儀性能，對測力平臺的軸向剛度和最大工作載荷下的軸向變形進行了靜力學分析，對測力平臺的固有頻率進行了相關模態(tài)分析，并根據分析結果對測力平臺結構尺寸進行了優(yōu)化。結合晶圓磨床實際情況，提出了三向壓電測力平臺的靜態(tài)標定和動態(tài)標定的方法。 討論了磨削力對材料去除率和晶圓磨削質量影響，通過試驗分析了工藝參數對磨削力影響，在此基礎上，提出了晶圓磨床控制力磨削系統(tǒng)的組成和控制力磨削工藝方案，是對實