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切割速度曲线对硅片翘曲的影响 张立，于晋京，李耀东，刘佐星有研半导体材料股份有限公司，北京 100088 摘要：根据线切割机的工作原理， 综合考虑了砂浆中磨料在磨削过程中的变化以及单晶直径 变化，确定了变速切割的工艺方法，并且制定了一种切割速度曲线。同时考虑到 12 英寸单 晶直径大， SiC 磨削路线长，磨削发热量大，制定了包括线速度、耗线量、砂浆温度、砂浆 流量及各部分温度的工艺参数。 通过该工艺参数进行了切割试验， 验证了该工艺参数下切割 的 12 英寸硅片可以满足 90nmIC 级 12 英寸硅片的几何参数要求。 关键词： 线切割；翘曲度；切割速度 The slicing speed profile influence of wafer warp Zhangli,Yu jinjing,Li Yaodong,Liu Zuoxing GRINM Semiconductor Materials Co.,Ltd. Beijing 100088 Abstract ： According to the working principle of multi-wire saw process， take account of the variability of SiC in slicing process and the diameter of crystal, we determine the slicing speed change profile. Also consider to 12 ”crystal has a lager diameter, the way of SiC grinding is longer, and the thermal in slicing process is higher, we determine the parameters include the speed of wire, the consumption of wire, the temperature of slurry, the flow of slurry, and the temperature of the other part of the multi-wire saw machine. We use these parameters do some experiments, and the results of experiments verify these 12 ”wafers what were sliced by these parameters can satisfy the geometric parameters requirements of 90nm IC grade 12 ”wafer. Key words ： multi-wire saw ； warp ； slicing speed 引言 随着IC制造技术的突飞猛进，硅衬底片几何参数对IC制造过程中的经济效益的发挥影响 愈发明显。 所以， 对硅衬底片的参数要求也就越发严格。 同时由于多线切割机具自动化程度 高、加工效率高、切割质量稳定、切割应力小等优点，近几年在 IC级硅单晶的加工中得到了 普及应用，翘曲度（WARP ）、弯曲度（BOW ）、总厚度变化（TTV ）、厚度偏差（TV）等参 数既是重要的硅片几何参数，也是表征线切割机加工精度的特征参数。直径 200mm单晶硅 棒切割温度变化的有限元分析结果表明，单晶硅棒的温度在切入 40mm处的增长趋势最为明 显，而影响单晶硅温度变化的主要因素是热流量和传热系数， 且热流量随切割线的接触长度 增长而增加，传热系数（在0. 5—5W/ m2C之间）却随之减小⑴。切割过程中单晶直径变化 造成钢线接触面积变化，所以产生热量也随之变化，使硅片受热变形，产生翘曲。 线切割机加工原理 多线切割机的原理是通过伺服电机控制的放线轮拉出的镀铜钢丝绕过几个起转向作用 滑轮，然后通过控制张力的张力控制臂，在切割室内连续缠绕在 2-4个主导轮上，形成一个 在水平面上密布的平行线网， 而在线网的上方， 单晶的两侧布置有砂浆喷管提供稳定的砂浆 （由 SiC 和 PEG 组成）流量。钢丝绕过线网后再通过滑轮和张力臂回到收线轮上。在切割 时高速运动的钢线携带附着在钢丝上的 SiC磨料对硅棒进行研磨，从而达到切割效果。 在切割过程中，钢线通过滑轮的引导， 在导轮上形成一张线网， 而待加工硅棒通过工作 台的下降或上升实现工件的进给，把硅晶棒按一定晶格方向切制成片。 切片是硅片加工工艺中最重要的工序之一。在 IC级晶棒的切割中需要保证其晶向偏离 度、厚度、总厚度变化（TTV ）、弯曲度（BOW）、翘曲度（WARP）等公差要求和表面质 量。