【摘 要】
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3D堆叠封装技术是提高7nm以下节点微电子产品电气性能和集成度的有效手段,晶圆超薄化是实现3D封装的必要前提,目前微电子产品制造中主要使用直径为12英寸（300mm）的大尺寸晶圆,为了解决超薄化的大尺寸晶圆容易翘曲和碎片的风险,晶圆背面留边磨削技术应运而生,晶圆背面留边磨削是一种较新的无载体减薄技术,该技术可以极大地增加减薄晶圆的刚度和强度。目前国内外学者对晶圆背面留边磨削技术研究较少,本文研究了
【基金项目】
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国家自然科学重大基金项目“芯片制造中纳米精度表面加工基础问题研究”中的子课题三“晶圆减薄装备整机精度生成与损伤理论”（项目资助编号:51991372）；
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3D堆叠封装技术是提高7nm以下节点微电子产品电气性能和集成度的有效手段,晶圆超薄化是实现3D封装的必要前提,目前微电子产品制造中主要使用直径为12英寸（300mm）的大尺寸晶圆,为了解决超薄化的大尺寸晶圆容易翘曲和碎片的风险,晶圆背面留边磨削技术应运而生,晶圆背面留边磨削是一种较新的无载体减薄技术,该技术可以极大地增加减薄晶圆的刚度和强度。目前国内外学者对晶圆背面留边磨削技术研究较少,本文研究了背面留边磨削后晶圆面形控制理论和方法,主要研究工作和研究结论如下:（1）基于晶圆自旋转磨削的原理,并结合运动学理论,建立了基于几何关系的晶圆背面留边磨削的磨纹三维形状、晶圆面形、径向厚度的数学模型,并利用所建立的数学模型,通过Matlab仿真分析了不同留边磨削砂轮倾角下晶圆的磨纹形状、面形和径向厚度的变化规律,仿真分析了吸盘修整砂轮倾角和半径对硅晶圆留边磨削后的径向厚度变化趋势的影响规律。研究结果表明:留边磨削砂轮倾角、吸盘修整砂轮倾角和半径对晶圆磨削面形和径向厚度分布影响很大。（2）为了解释晶圆背面留边磨削面形在晶圆半径中间位置处理论预测面形与实验所测模型相差较大的问题,建立了残留高度模型和考虑残留高度影响的晶圆磨削面形模型,并仿真分析了不同工艺参数下磨纹密度最小处磨削残留高度,在#1000砂轮和转速比为25时,残留高度引起的晶圆留边磨削面形误差最大可达3μm,提出了两种改善晶圆留边磨削面形的方法:降低磨削残留高度、调整砂轮轴倾角,然后推导了抵消磨削残留高度所需的砂轮轴倾角模型,并仿真分析了不同参数下所需砂轮轴倾角的大小。研究结果表明:研究结果表明:提出的两种方法可以有效改善晶圆磨削面形精度。（3）以型号为GP300的晶圆超精密磨抛机为研究对象,结合其三维模型,对其进行单元划分及建立各单元坐标系,然后采用多体系统理论建模方法,建立了磨抛机误差模型,最后建立了考虑磨抛机误差的晶圆磨削面形模型,并利用Matlab分析了晶圆超精密磨抛机结合面误差对磨抛机位置精度和晶圆TTV影响程度。研究结果表明:磨抛机各单元结合面处10项转角误差对装备位置精度及晶圆TTV的影响比较大。本文研究成果可以揭示晶圆留边磨削面形的影响因素及变化规律,指导晶圆留边磨削工艺优化和晶圆平坦度改善。
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