纳米磨削减薄大尺寸硅片的变形与损伤无损检测方法与装置

针对IC制造中纳米磨削减薄加工中大尺寸硅片变形和表面层损伤无损检测的需求以及大尺寸超薄硅片弯曲和翘曲变形特点，提出采用高精度激光三角位移传感器和二维运动平台的大尺寸超薄硅片变形与表面层损伤的无损测量与评价方法。系统地研究大尺寸超薄硅片测量过程中硅片支撑定位方法、支撑附加变形分析、气浮导轨平台研制、测量运动控制、测量误差补偿、测量数据分析和图像处理等问题，研制大尺寸超薄硅片变形测量装置。建立通过弯曲、翘曲变形测量评价纳米磨削减薄硅片的亚表面损伤的新方法。为我国IC制造中纳米磨削背面减薄工艺研究，提供大尺寸超薄硅片变形和表面层损伤无损测量评价方法和设备。

针对IC制造中纳米磨削减薄加工中大尺寸硅片变形和表面层损伤无损检测的需求，研究了磨削硅片的亚表面损伤深度沿硅片径向和周向的分布及磨削参数对硅片亚表面损伤深度的影响，揭示了损伤分布规律的产生机理。提出了基于三点支撑法和液浮法消除重力影响的两种测量方案，建立了三点支撑硅片有限元模型，分析了不同支撑位置的硅片变形形式，研究了影响重力附加变形范围的因素，分析了支撑机构误差对重力附加变形计算误差的影响，确定了最佳支撑位置与支撑机构的定位精度要求；配制了氯化锌重液，标定了重液中激光位移传感器读数，设计了消除移动扫描过程中液面扰动的机构。研制了集成激光位移传感器的大尺寸超薄硅片变形的专用测量装置，开发了专用测量装置的控制、数据分析及图像处理软件，可实现测量数据滤波、插值、去除重力附加变形、参考平面选择、PV值计算等功能，采用激光干涉仪对设备光栅尺和两轴Z向直线度进行了精度检测。研究了硅片超精密磨削减薄变形机理，建立了硅片磨削减薄变形模型，确定了亚表面损伤深度与硅片变形、减薄厚度及单晶硅力学特性之间的定量关系，并通过了试验验证。研究结果为背面减薄工艺研究提供了检测手段支持。