本文選題：減薄硅片　切入點：重力附加變形　出處：《大連理工大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：在集成電路芯片制造中,為增加產(chǎn)能和降低成本,大尺寸硅片應(yīng)用越來越廣；同時為了提高芯片性能與封裝密度,發(fā)展三維封裝技術(shù)要求對大尺寸硅片進(jìn)行減薄加工。減薄過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力導(dǎo)致硅片產(chǎn)生翹曲變形,將會增加硅片在傳輸和后續(xù)加工中的碎片率。硅片的翹曲變形是評價硅片加工質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo),也是分析硅片加工殘余應(yīng)力、優(yōu)化減薄工藝的重要依據(jù)。但是,由于減薄硅片剛度較低,變形測量中極易受到外力的影響,特別是重力的影響,目前消除重力影響的硅片面形測量方法存在局限性；此外,由于磨削減薄硅片呈現(xiàn)大變形特征,現(xiàn)有根據(jù)變形計算殘余應(yīng)力的方法存在較大誤差。因此,本文研究了消除重力影響的減薄硅片的翹曲變形測量方法,開發(fā)了硅片變形測量裝置,進(jìn)而分析了磨削減薄硅片殘余應(yīng)力與變形的關(guān)系,主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下：(1)提出了減薄硅片翹曲變形的測量方法。測量過程中硅片由三點支撐并保持靜止,利用二維工作臺,采用非接觸位移傳感器對硅片表面輪廓進(jìn)行掃描測量,通過計算分離重力附加變形的方法以及通過將硅片浸入重液消除重力影響的方法獲得硅片的實際變形。(2)研究了分離重力附加變形的計算方法。分析了三點支撐方式下支撐點位置對硅片重力附加變形的影響,提出了確定硅片與支撐點位置的方法；建立了硅片重力附加變形的有限元模型,并通過硅片反轉(zhuǎn)法對模型進(jìn)行了驗證；建立了利用有限元模型計算重力附加變形,并從測量的硅片表面輪廓中分離重力附加變形得到硅片的實際變形的方法。(3)研究了消除重力影響的液浸法。將三點支撐的硅片浸沒于密度稍小于硅的重液中,利用液體浮力消除絕大部分重力對硅片變形的影響,結(jié)合計算法分離殘余重力附加變形得到硅片實際變形。通過對比不同溶液的密度與安全性,確定了適用于液浸法的兩種溶液。通過分析激光在不同介質(zhì)傳播時的折射以及液面波動對測量結(jié)果的影響,研究了測量數(shù)據(jù)的修正方法,提出了消除液面波動影響的措施,通過在空氣和重液中對標(biāo)準(zhǔn)樣件的對比測量,確定了測量數(shù)據(jù)的修正系數(shù)。(4)開發(fā)了減薄硅片變形測量裝置與控制系統(tǒng)。采用激光三角位移傳感器與花崗巖氣浮導(dǎo)軌二維運動平臺搭建了測量裝置；采用“PC機(jī)+控制卡”的方式開發(fā)了開放式的控制系統(tǒng),采用Matlab與VC++聯(lián)合編程的方法編寫了運動控制、數(shù)據(jù)處理及圖像顯示軟件。對測量裝置的幾何精度和測量傳感器精度的綜合分析結(jié)果表明,所研制的測量裝置測量硅片變形的不確定度為士1.7μm,并與商用激光干涉儀測量標(biāo)準(zhǔn)樣件面形的結(jié)果進(jìn)行了對比驗證。(5)分析了磨削減薄硅片殘余應(yīng)力與變形之間的關(guān)系。利用有限元方法,考慮各向異性建立了硅片殘余應(yīng)力與變形之間的數(shù)學(xué)模型,可根據(jù)硅片變形求解殘余應(yīng)力。分析了硅片殘余應(yīng)力對重力附加變形的影響。當(dāng)硅片殘余應(yīng)力小于變形分叉臨界值時,硅片實際變形與重力附加變形符合線性疊加關(guān)系,可以采用反轉(zhuǎn)法測量硅片面形,但殘余應(yīng)力會引入較大的測量誤差,可通過計算法予以修正；當(dāng)硅片殘余應(yīng)力超過變形分叉臨界值時,硅片實際變形與重力附加變形不再符合線性疊加關(guān)系,適合采用液浸法進(jìn)行測量。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN304.12

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本文編號：1601285