[发明专利]一种硅晶圆减薄亚表面损伤深度快速评估方法

权利要求书

1.一种硅晶圆减薄亚表面损伤深度快速评估方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一，确定晶圆磨削参数，所述磨削参数包括：磨削机台磨轮直径，磨齿宽度，晶圆直径，磨粒尺寸，主轴进给速率，主轴转速，晶圆转速，硅晶圆材料的弹性恢复系数，晶圆、主轴结合剂材料的弹性模量，硅晶圆的断裂韧性；步骤二，计算单颗磨粒的切削深度；步骤三，建立亚表面损伤深度与切削深度的关系；步骤四，将单颗粒切削深度代入亚表面损伤深度与切削深度关系，得到磨削参数与亚表面损伤深度的关系；步骤五，将得到的磨削参数与亚表面损伤深度的关系写入程序集成于磨削机台系统，根据磨削机台设定的磨削参数，对晶圆亚表面损伤深度进行评估。

2.根据权利要求1所述的硅晶圆减薄亚表面损伤深度快速评估方法，其特征在于，计算单颗磨粒的切削深度；磨削过程中，磨粒沿着磨削轨迹连续去除硅晶圆表面材料；在硅晶圆表面任意位置r处，单颗磨粒去除的材料体积为磨粒的去除面积与磨痕长度的乘积，dV＝A_r·dS(r)·N·β， 所述dV为材料去除体积，A_r为单颗磨粒的去除面积，N为有效磨粒数，dS(r)为半径r处磨痕轨迹长度，β为磨粒的重叠系数，其中A_r表达式为：所述R_e为磨轮磨粒半径,μ为残余深度与切削深度的比值，R_e-Y_w为最大切削深度；

N表达式为：所述L为磨轮的周长，W为磨齿的宽度，γ磨粒体积分数；

将单颗磨粒的去除面积A_r和磨粒数量N代入dV得到总的材料去除体积，所述R_s为主轴半径，r为距离晶圆中心的距离；

另一方面，在硅晶圆表面任意位置r处，材料瞬时去除体积还用磨削参数表示：

所述,B为去除材料的截面积，f为砂轮进给速率，N_w为晶圆转速，N_s为砂轮转速；

根据质量守恒原则，两种方法得到的材料去除体积相同，得到晶圆的最大切削深度d_c：

此外，磨削过程中磨轮与硅晶圆的弹性变形也应该考虑，因此磨粒的最大切削深度进一步写成：

所述指数n为常数，取值0.548，E₁和E₀分别为磨粒结合剂材料和硅晶圆材料的弹性模量。

3.根据权利要求1所述的硅晶圆减薄亚表面损伤深度快速评估方法，其特征在于，亚表面损伤深度模型根据纳米划痕断裂力学理论进行计算，表示为，

所述c为亚表面损伤深度，ψ为压头尖端角度的一半；E，K_c和H_s分别为硅晶圆的弹性模量，断裂韧性，划痕硬度；δ为弹性恢复系数；

tanψ表示为：

因此，亚表面损伤层深度表示为：

硅晶圆是各向异性材料，对于Si(100)晶圆来说，当划痕方向为110晶向时，裂纹更倾向于沿着{111}面112晶向断裂，当划痕方向为100晶向时，裂纹更倾向于沿着{110}面110晶向，因此亚表面损伤深度需要分别表示为：

所述下标表示晶圆的径向，下标{}表示晶圆的晶面。