下载文档原格式
大尺寸硅片超精密磨削技术与装备
随着半导体行业的不断发展，对硅片的要求也越来越高。
大尺
寸硅片的超精密磨削技术与装备成为了半导体制造过程中的关键环节。
硅片是半导体制造的基础材料，其表面的平整度和精度直接影
响到芯片的性能和产能。
因此，超精密磨削技术与装备在半导体制
造中扮演着至关重要的角色。
超精密磨削技术是指在高速旋转的磨料轮和硅片之间通过高精
度的控制，实现对硅片表面进行微米甚至纳米级的磨削加工。
这种
技术要求磨削设备具备高速、高精度、高稳定性和高自动化等特点。
在大尺寸硅片的磨削加工中，传统的磨削设备已经无法满足对加工
精度和效率的要求，因此需要引入先进的超精密磨削技术与装备。
目前，国内外在大尺寸硅片超精密磨削技术与装备方面进行了
大量研究和开发。
例如，采用高速旋转的磨料轮和先进的控制系统，实现了对硅片表面的微米级甚至纳米级的磨削加工。
同时，还利用
先进的三维测量技术和自动化装备，实现了对硅片表面形貌和精度
的在线监测和控制，从而保证了加工质量和稳定性。
大尺寸硅片超精密磨削技术与装备的发展，不仅推动了半导体
制造技术的进步，也为半导体行业带来了更高的产能和更优质的产品。
随着半导体行业对硅片加工精度和效率要求的不断提高，大尺
寸硅片超精密磨削技术与装备必将在未来发挥着越来越重要的作用。
我们期待着这一领域的技术不断创新，为半导体行业的发展带来更
多的可能性和机遇。
硅片清洗机的结构设计及电气控制
硅片清洗机的结构设计主要包括以下几个部分：
1. 清洗槽：用于容纳清洗液的容器，一般采用优质不锈钢材料制作，并具有一定的尺寸和深度，以容纳待清洗的硅片。
2. 洗涤系统：包括清洗喷嘴、喷洒系统和水循环系统。
清洗喷嘴负责将清洗液均匀地喷洒在硅片上，喷洒系统负责提供稳定的喷洒压力和流量，水循环系统则负责将用过的清洗液重新回收并过滤，以保持清洗液的清洁度。
3. 硅片输送系统：用于将待清洗的硅片从进料口输送至清洗槽，并在清洗完毕后将硅片从出料口输送出去。
输送系统一般采用传送带或者机械臂等方式，以确保硅片能够平稳地进出清洗槽。
4. 硅片定位系统：用于确保硅片在清洗过程中的位置准确稳定，防止硅片移位或倾斜，一般采用夹具或者真空吸附等方式进行定位。
至于电气控制部分，主要包括以下几个方面：
1. 传感器和探测器：用于检测清洗槽中的液位、温度、浓度等参数，并将检测结果传输给控制系统。
2. 控制系统：包括硬件电路和软件程序，根据传感器和探测器提供的信息，对清洗机的运行过程进行控制和调节。
控制系统一般采用PLC（可编程控制器）或者单片机等。
3. 电机和执行器：用于驱动输送系统、喷洒系统和其他运动部件的电机和执行器，根据控制系统的指令进行相应的动作。
4. 电源和电气保护装置：为清洗机的供电系统提供电源，并配置相应的保护装置，包括过载保护、短路保护和漏电保护等。
以上是硅片清洗机的基本结构设计及电气控制部分的简要介绍，具体的设计和控制方案还需要根据实际情况进一步细化和调整。
GZP －2A 全自动硅片装片机使用说明书中国电子科技集团公司第二研究所二〇〇九年十二月1.概述1.1 主要用途及适用范围将方形硅片装入到25片篮具中以供下一工艺使用。
1.2 产品特点GZP-2A全自动硅片装片机主要由设备本体、篮具升降系统、上料位升降机构、上料位、皮带传送结构、控制面板、晶片分取系统构成。
本产品型号组成：“GZP”代表硅片装片，“2”代表设备有2个工位, “A”代表设备有两组吸盘。
执行标准Q/AH318－1998《产品型号的命名》。
1.3 品种、规格全自动硅片装片机、GZP-2A1.4 使用环境条件a) 环境温度：15℃-35℃b) 相对湿度：＜60%、无凝露d）周围环境：无腐蚀性气体1.5 工作条件产品工作条件为单相三线制电源，并有压缩空气源。
1.6 对环境及能源的影响本产品对环境无污染。
1.7 产品所执行标准的编号GB 191-1990 包装储运图示标志GB 4793.1-1995 测量控制和试验室用电气设备的安全要求 Q/AH 117-2002 产品标牌Q/AH 318-1998产品型号的命名2.结构特征及工艺流程2.1结构特征GZP-2A全自动硅片装片机主要由设备本体、篮具升降系统、上料位升降机构、上料位、皮带传送结构、控制面板、晶片分取系统构成（图1）。
图 1z上料位：可调节，能兼容两种规格的硅片；z上料位升降机构：采用伺服电机精确控制升降运动；z分片结构：气嘴分别位于硅片两侧，吹气方向可调；在吸盘真空开始后略微下降上料台，提供足够空间让粘连硅片分开；z吸盘：吸盘采用4个吸盘结构，吸取更稳定；z缓冲结构：气缸带动缓冲结构做升降运动，避免硅片与传送带发生撞击；z传送带: 传送带选取对硅片无损伤和无污染的材料制成;z篮具托盘：采用定位销限位，更容易、精确地达到精度要求；z篮具上升机构：采用伺服电机精确控制升降运动；z导向定位：设备采用导向机构，保证硅片移动的准确性； 2.2工艺流程工艺流程示意图如图2。
Strasbaug公司Strasbaug（美国思创公司、也有翻译为“斯德雷斯巴”或“斯特拉斯”）是有60年历史的经典光学加工设备制造商，装机量超过15,000台。
其抛光机周密靠得住、容易操作，最适合于周密光学表面的加工。
思创公司提供单轴机、两轴机、四轴机等动摆式机床，其持续抛光机（或环形抛光机）更具特色。
另外，思创公司还为航空领域提供机舱玻璃抛光设备。
3月18日SEMICON China 2020展会第二天，中国电子科技集团公司第45研究所与美国Strasbaugh公司就300mm CMP项目合作举行了隆重的签字仪式，工业和信息化部副部长娄节约出席了签约仪式。
45所所长郭永兴表示：“300mm晶圆的化学机械抛光是国家重点扶持的项目，也是当前晶圆加工的关键设备之一。
两边在这一技术领域的互利合作将大大增进我国关键半导体设备的开发推行及应用，对CMP 设备产业化的进展起到踊跃的增进作用。
”Strasbaugh公司在平面技术领域有着60连年的历史，其半导体材料及IC制造业的抛光研磨技术处于世界领先地位。
自从去年与45所签定代理协议后，其CMP产品成功地应用在IC制造行业及大学实验室研究领域。
Strasbaugh公司副总裁Michael Kirkpatrick表示，将进一步增强与45所的合作，一起开发中国市场，为300mm CMP项目的合作做出奉献。
美通社-PR Newswire加州圣路易斯-奥比斯波1月6日电 Strasbaugh (OTC Bulletin Board: STRB) 今天宣布,该公司向一家领先的日本制造商交付首个 nTrepid 化学机械抛光 (CMP) 系统。
Strasbaugh 先进CMP 技术部执行董事 Bob Roberts 表示:“咱们日本客户的支持是 Strasbaugh 首要的重心所在。
咱们致力于让那个 CMP 系统进行快速高效的生产,如此咱们这位日本客户就能够让他们的新 nTrepid 系统完全发挥出自身的潜力。
大尺寸硅片磨削技术2017-08-23 磨削系统解决方案微信摘要：集成电路芯片不断向高密度、高性能和轻薄短小方向发展，发满足IC封装要求，图形硅片的背面减薄成为半导体后半制程中的重要工序。
随着大直径硅片的应用，硅片的厚度相应增大，而先进的封装技术则要求更薄的芯片，超精密磨削作为硅片背面减薄主要工艺得到广泛应用。
本文分析了几种常用的硅片背面减薄技术，论述了的基于自旋转磨削法的硅片背面磨削的加工原理、工艺特点和关键技术，先容了硅片背面磨削技术面临的挑战和取得的新进展。
关键词：硅片；背面减薄；磨削；IC01 引言为了增大IC芯片产量，降低单元制造本钱，要求IC的基础材料硅片趋向大直径化。
现在200mm硅片是主流产品，正在向300mm硅片发展，全世界已经陆续建立了十几条300mm硅片生产线，预计将采用直径450mm（18英寸）硅片。
随着硅片直径增大，为了保证硅片在电路制作过程中具有足够的强度，原始硅片（prime wafer）的厚度也相应增加。
直径150mm和200mm硅片的厚度分别为625mm和725mm，而直径300mm硅片均匀厚度将达到775mm。
另一方面，IC的技术进步日新月异，正在向高速化、高集成化、高密度化和高性能化的方向发展。
微电子产品在集成度、速度和可靠性不断进步的同时正向轻薄短小的方向发展，与此相适应，新型的芯片封装技术不断涌现，这些先进的封装技术所需要的芯片厚度越来越薄。
早期的双列直插式封装（DIP）对应芯片的厚度为600mm 左右，BGA封装所用的芯片厚度为375mm，而（AFCP）所用的芯片厚度为125mm左右，一些智能卡所用的芯片厚度已减到100mm以下，高性能电子产品的立体封装甚至需要厚度小于50mm超薄的芯片。
02硅片背面减薄技术硅片上电路层的有效厚度一般为5-10mm,为了保证其功能，有一定的支撑厚度是必要的，因此，硅片的厚度极限为20-30mm。
这只占总厚度的一小部分，占总厚度90％左右的衬底材料是为了保证硅片在制造、测试和运送过程中有足够的强度。
全自动硅片插片机原理全自动硅片插片机是一种高精密度的自动化设备，用于在电子产品生产过程中，将芯片插入印刷电路板（PCB）中。
该设备有多个机械臂，能够快速、准确地将芯片插入PCB上，并且能够检测插件是否准确地位置，从而保证了电子产品的质量。
全自动硅片插片机的原理基于多个部件的相互配合，包括定位系统、移动平台、自动放置头等。
下面详细介绍每个部件的功能和原理。
定位系统定位系统是一种高精度的测量工具，用于确定芯片和PCB板的位置。
该系统通过精确的传感器和相应的软件，能够实时检测芯片和PCB的位置，为自动放置头提供准确的定位信息。
定位系统不仅能够对芯片和PCB进行三轴方向的定位，还能够测量芯片和PCB的倾角和偏转角度，以便机器臂正确地将芯片插入PCB的孔中。
移动平台移动平台是全自动硅片插片机的一个重要组成部分。
它主要由大型运动轴、齿轮传动系统和微调装置组成。
移动平台能够确定PCB的位置，适应不同大小的PCB，并控制PCB的运动轨迹，从而保证芯片能够准确地插入PCB的孔中。
移动平台还有自动升降功能，能够在插入和插拔芯片时提供精细调整。
自动放置头自动放置头是全自动硅片插片机的核心部分。
它位于机器臂的末端，能够对芯片进行精确定位，并在PCB孔中安置芯片。
自动放置头还需要高精度的控制器，能够拾取和放置芯片，并将其放置在正确的位置上。
自动放置头还能够控制芯片的正向和反向旋转，以适应不同方向的孔位。
这使得它能够适应不同的印刷电路板设计，从而提高了生产效率。
全自动硅片插片机的工作流程全自动硅片插片机的工作流程主要分为三个阶段：软件打样、硬件调试和正式生产阶段。
第一阶段：软件打样软件打样是指在正式生产之前，通过先前制作好的PCB板和芯片进行硬件测试和代码调试。
这个阶段的主要目的是测试设备能否正常工作，并确保软硬件可以正常协作。
一旦设备稳定运行，就可以进行硬件调试。
第二阶段：硬件调试在硬件调试阶段，检查设备的各个部分是否安装正确，位置是否准确，并根据具体硬件配置对设备进行调试。
单晶硅拉制设备中的真空系统设计与应用单晶硅拉制设备是用于生产单晶硅棒的关键设备，而真空系统是单晶硅拉制设备中不可或缺的组成部分。
真空系统的设计和应用在单晶硅拉制过程中扮演着至关重要的角色，对于保证单晶硅棒的质量和提高生产效率具有重要意义。
真空系统在单晶硅拉制设备中的作用首先体现在两个方面：一是为了确保在拉制过程中的环境干净和无杂质，以避免对单晶硅棒造成污染；二是为了提供必要的压力和温度控制，以促进单晶硅棒的生长。
首先，针对环境干净和无杂质的要求，真空系统需要通过各种真空泵和阀门来消除空气中的杂质和湿气。
高效的真空泵通常包括根泵、分子泵和扩散泵等，以确保在真空室内形成足够的真空度。
同时，配备合适的过滤器和吸附剂可以进一步净化气体，防止杂质进入拉制过程，从而保证单晶硅棒的纯净度。
其次，真空系统还需要提供必要的压力和温度控制来促进单晶硅棒的生长。
在单晶硅拉制过程中，通过控制真空室内的气压，可以调节单晶硅液面的高度，从而控制单晶硅棒的直径。
此外，适当的温度控制也可以对单晶硅棒的生长速度和晶体结构进行调控。
因此，真空系统需要配备精确可靠的真空度和温度控制装置，确保单晶硅棒的生长过程稳定可控。
在真空系统的应用中，还有一些值得注意的关键技术。
首先，装备合适的真空密封结构很重要，以防止真空泄漏和污染物进入系统。
各种管路和接头的连接处需要密封可靠，同时要采取适当的密封材料和润滑剂。
其次，对于真空泵和其他设备的选型和安装也需要经验和技巧。
合理选择真空泵的类型和规格，布置合理的管路系统，能够提高系统的运行效率和可靠性。
另外，为了确保真空系统的稳定和安全运行，还需要进行定期的维护和保养。
例如，定期检查和更换真空泵的密封件、过滤器和吸附剂，清洗管路系统和真空室内的杂质，调整温度和压力控制装置等。
同时，建立完善的设备运行和维护记录，及时处理故障和异常情况，可以提前发现问题并及时采取措施修复，以确保设备的可靠性和连续性生产。
大连理工大学硕士学位论文大尺寸硅片真空夹持系统的研究姓名：杨利军申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：郭东明;康仁科20050301大连理工大学硕士学位论文摘要摘要随着Ｉｃ制造技术的飞速发展，其主要衬底材料一单晶硅片的直径不断增大，使得传统的硅片加工方法面临许多新问题。
其中比较突出的问题是硅片尺寸增大后，其强度变差，容易产生翘曲变形，加工精度不易保证。
因而很有必要开展大尺寸硅片的超精密加工装备和关键技术的研究，硅片的定位夹持技术就是其中之一。
生产实践表明，磨削过程中，硅片的夹持可靠性和定位精度对硅片加工面型精度和表面质量以及加工效率有重要影响。
因此，研究和设计硅片夹持系统，对我国开发和研究具有自主知识产权的高精度、高质量和高效率的大尺寸硅片超精密加工装备，具有重要的理论意义和实用价值。
本文研究了硅片自旋转磨削中的真空夹持技术。
通过对硅片夹持系统方案的分析，选用多孔陶瓷真空吸盘。
并在此基础上研制了真空夹持系统。
通过列多孔陶瓷材料性能及其对吸附效果的分析，确定了真空吸盘所使用的多孔陶瓷材料；完成了分体式多孔陶瓷真空吸盘的结构设计，该吸盘具有结构简单、制造方便、成本低廉和可重复使用等特点；设计出的真空夹持系统，可实现硅片磨削时所要求的功能；在真空夹持系统的控制中，通过真空回路中继电器“互锁”实现了对硅片夹紧的安全保护；研制了夹持力检测装置，完成了对硅片法向夹持力和切向夹持力的测量，并根据实验结果拟合出了夹持力计算公式。
试验结果表明，论文所研制的真空夹持系统可以满足硅片超精密磨削中对夹持系统的要求，可以替代国外同类型产品。
关键词：真空央持：真空吸盘；多孔陶瓷；真空控制系统：硅片磨削盔墨兰堡苎塞至壅堑墨竺堕业茎————ＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｆａｓｔｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｏｆＩＣｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｓｉｚｅｏｆｓｉｌｉｃｏｎｗａｆｅｒｉｓｂｅｃｏｍｉｎｇｌａｒｇｅｒａｎｄｌａｇｅｒｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｙｉｅｌｄｏｆｃｈｉｐｓ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｗａｆｅｒｉｓｒｅｑｕｉｒｅｄｔｏｂｅｔｈｉｎａｓｐｏｓｓｉｂｌｅｂｅｆｏｒｅｐａｃｋａｇｉｎｇｔｏｍｅｅｔｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆＩＣｐａｃｋａｇｉｎｇ．Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｌａｇｅｒａｎｄｔｈｉｎｎｅｒｓｉｌｉｃｏｎｗａｆｅｒｓ，ｗｈｉｃｈａｒｅｖｅｒｙｆｒａｇｉｌｅａｎｄｅａｓｉｌｙｄｅｆｏｒｍｅｄ，ｂｒｉｎｇｓｍａｎｙｐｒｏｂｌｅｍｓｔｏｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｄｅｖｅｌｏｐｎｅｗｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｌａｒｇｅｓｉｚｅｓｉｌｉｃｏｎｗａｆｅｒｓ．Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｎｄｃｌａｍｐｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｓｉｌｉｃｏｎｗａｆｅｒｓｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｓｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｗｈｉｃｈｈａｓｓｅｒｉｏｕｓｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙ，ｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｏｆｗａｆｅｒｓ．Ｓｏｓｔｕｄｙａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｎｄｃｌａｍｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｈａｖｅｔｈｅｏｒｙｍｅａｎｉｎｇａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｖａｌｕｅｆｏｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｕｌｔｒａ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｇｒｉｎｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｏｆｓｉｌｉｃｏｎｗａｆｅｒ。
ＶａｃｕｕｍｃｌａｍｐｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｔｈｏｕｇｈｔｆｕｌｌｙｏｎａｇｒｉｎｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｗｈｉｃｈｉＳｂａｓｅｄｏｎｗａｆｅｒｒｏｔａｔｉｎｇｇｒｉｎｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｓｃｈｅｍｅｓａｎａｌｙｓｉｓ，ｖａｃｕｕｍｃｈｕｃｋｗｉｔｈｐｏｒｏｕｓｃｅｒａｍｉｃｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄｆｏｒｔｈｅｖａｃｕｕｍｃｌａｍｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｏｆｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐｏｒｏｕｓｃｅｒａｍｉｃａｎｄｃｌａｍｐｉｎｇｅｆｆｅｃｔ，ｐｏｒｏｕｓｃｅｒａｍｉｃｉｓａｄｏｐｔｅｄｆｏｒｃｌａｍｐｉｎｇｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ．Ｔｈｅｖａｃｕｕｍｃｈｕｃｋｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｓｄｅｔａｃｈａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｉｔｈｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｅａｓｙｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ｌｏｗｃｏｓｔａｎｄｒｅｕｓａｂｌｅ，ｅｔｃ．Ｔｈｅｖａｃｕｕｍｃｌａｍｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓａｔｉｓｆｉｅｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｗａｆｅｒｇｒｉｎｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｗｏｒｅｌａｙｓａｒｅｌｏｃｋｅｄｅａｃｈｏｔｈｅｒｔｏｉｎｓｕｒｅｔｈｅｓｅｃｕｒｉｔｙｏｆｖａｃｕｕｍｃｌａｍｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔ，ｗｈｉｃｈｈａｓｂｅｅｎｍｅａｓｕｒｅｄｏｎｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｃｌａｍｐｉｎｇｆｏｒｃｅｆｏｒｍｕｌａｉｓｅｌｉｃｉｔｅｄ．Ｔｈｅｖａｃｕｕｍｃｌａｍｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗｏｒｋｓｗｅｌｌａｎｄｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｗａｆｅｒｇｒｉｎｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ａｎｄｗｉｌｌｔａｋｅｐａｃｅｏｆｆｏｒｅｉｇｎｐｒｏｄｕｃｔｓｉｎｔｈｅｎｅａｒｆｕｔｕｒｅ．Ｗｏｒｄｓ：ＶａｃｕｕｍＣｌａｍｐ；ＶａｃｕｕｍＣｈｕｃｋ；ＰｏｒｏｕｓＣｅｒａｍｉｃ；ＫｅｙＶａｃｕｕｍ－Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；ＷａｆｅｒＧｒｉｎｄｉｎｇ．ｎ．人连理工大学硕士学位论文招一章绪论第一章绪论§１．１论文的选题背景及来源１．１．１硅片超精密磨削加工与硅片的定位夹持概述集成电路（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｃｉｒｃｕｉｔ，ＩＣ）是电子信息产业的核心，是推动国民经济和社会信息化发展最主要的高新技术之一。
目前，以半导体集成电路为基础的电子信息产品的世界贸易额已达到了１万亿荚元，成为ｆｉ』：界第一大产业，谁控制了超大规模集成电路技术谁就控制了世界产业。
世界工业发达的经济强国都是电子强国，其国民经济总产值增长部分的６５％与Ｉｃ工业相关。
Ｉｃ的发展离不开晶体完整高纯度高精度高表面质量的硅晶片，全球９０％以上的Ｉｃ都要采用硅片。
ＩＣ的发展遵循“Ｍｏｏｒｅ定律”，即每隔３年芯片的集成度翻两番，芯片面积增加１，５倍，特征尺寸缩小１／３。
随着ＩＣ制造技术的飞速发展，为了提高ＩＣ的集成度，要求硅片的刻线宽度越来越细。
随着Ｉｃ集成度的提高，为降低单元制造成本，要求单晶硅片的直径不断增大。
下一代ＩＣ制造采用大直径（≥３００ｍｍ）硅片（图１．１）和Ｏ，ｌ“ｉ２１刻线图１．１３００ｒａｍ单晶硅片Ｆｉｇ１．１３００ｍｍＳｉｌｉｃｏｎＷａｆｅｒ技术，对硅片面型精度和表面粗糙度等提出更高的要求，需要研究和开发先进的硅片超精密加工技术与设备。
目前，国外直径２００ｍｍ硅片加工技术已很成熟，直径３００ｍｍ硅片的加工技术正在普及。
国内硅片制造水平与国外相比有很大差距，仍以直径１００～１５０ｒａｍ的硅片为主流产品，直径２００ｍｍ人尺寸硅片真空夹持系统的研究以上的硅片才开始规模生产，从生产工艺到测试方法，从生产测试设备到清洗包装等外围支持设备，几乎都要从国外引进，难以独立创新。
而大直径（≥３００ｍｍ）硅片的先进加工技术和设备的引进还要受到发达国家限制。
因此，我们必须依靠自己的力量研究具有自主知识产权的大直径硅片的超精密加工技术与没备““。
硅片加工是ＩＣ制造系统中重要的基础环节，硅片的加工精度、表面粗糙度和表面完整性直接影响ＩＣ的线宽和Ｉｃ芯片的性能。
对直径≤２００ｒｎｍ的硅片，传统的加工工艺过程为：切片一倒角一研磨一腐蚀一清沈一抛光（如图１．２所示）。
应用传统加工工艺过程进行硅片的批量生产时，存在难以保图１．２传统的硅片加工工艺流程Ｆｉｇｌ，２Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆｗａｆｅｒｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ证高精度面型，加工效率低，控制难度很大，不易实现自动化等公认的缺点。
此外，腐蚀和清洗还存在污染环境问题”。
”。
随着硅片尺寸的增大以及特征线宽的减小，作为目前硅片超精密平整化加工的主要手段——精密磨削加工面临着新的挑战。
下一代ＩＣ使用３００ｍｍ直径硅片和０．１Ｉ－ｔｍ线宽生产技术，要求硅片的夹持定位精度在３０平方毫米区域内为±０．０５１ａｍ。
按照美国微电子技术协会预测的发展构图，到２００９年将开始使用４５０ｍｍ硅片，实现特征线宽Ｏ，０５｝＿ｔｍ的生产技术。
一方面，要求加工出的硅片，达到亚微米级面型精度及纳米和亚纳米级表面粗糙度；另一方面，需要采用准分子激光和电子束光刻等工艺微细加工硅片，达到亚微米级刻线宽度。
此外，为了提高硅片剥用率，增加芯片产量，还要求在除距硅片边缘ｌｍｍ区域以外的整个硅片表面达到亚微米级面型精度。
要达到上述这些要求，除了精密磨削和化学机械抛光的机床和工具系统等重要环节外，硅片的夹持系统对保证硅片的加工精度具有至关重要的作用。
１．１．１．１硅片自旋转磨削原理１９８８年Ｓ．Ｍａｔｓｕｉ等人提出了硅片自旋转磨削方法，如图１．３所示，采用略大于硅片尺寸的真空吸盘转台，每次装夹～个硅片，硅片的中心与转台叁丛！壁竺塞至墨堑至竺塑坚塾一一并由高精度的伺服电机驱动；冷却液采用高纯去离子水，并要求对温度进行控制，几乎达到恒温。
这种磨床除了可磨削硅片外，还可磨削砷化镓等半导体材料和其它易碎材料，且加工精度也很高。
图１．４ＶＧ４０１ＭＫＩＩ型硅片超精密磨床Ｆｉ９１．４ＷａｆｅｒｇｒｉｎｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｍｏｄｅｌＶＧ４０１ＭＫＩＩＶＧ４０１ＭＫｌＩ型硅片超精密磨床，采用多孔陶瓷真空吸盘装夹硅片。
真空发生装置使用水环真空泵，真空回路中采用先导式气动控制阀控制真空的通断。
另外，在磨削加工结束后，采用去离子水反冲硅片，保持硅片清洁的同时，也避免了磨削液流入真空回路。
１．１．２课题的来源与背景综上所述，研究先进的硅片制造技术与设备，是工业发达国家为了适应Ｉｃ技术飞速发展而非常重视的一个研究方向，也是我国为实现电子信息产业高科技技术跨跃式发展的必经之路。
为了实现我国电子信息产业的快速发展，我们必须掌握半导体材料一单晶硅片的制造工艺。
为此，作者所在的课题组承担了国家自然科学基金重大项目“先进电子制造技术中的重要科学问题”的子课题“超精抛光中的纳米粒子行为和化学作用及平整化原理与技术”（项目批准号：５０３９００６１）芹ｔ］国家高技术研究发展计划（８６３计划）项目“面向下一代ＩＣ的大直径硅片的超精密磨削技术与装各的研究”（项目批准号：２００２ＡＡ４２１２３０）两个项目，本文的选大连理工人学硕：｜：学位论文菇一章绪论题正是来源于这两个研究项目。
