[发明专利]一种用于硅片倒角的砂轮制造方法与制造装置

说明书

本发明涉及一种用于硅片倒角的砂轮制造方法与制造装置：1）采用热压烧结的方法烧结形成圆盘形状的金属结合剂金刚石砂轮；2）采用电火花加工方法修整烧结得到的金属结合剂金刚石砂轮外圆柱表面形状；3）采用特定形状的硬质合金滚压轮在金刚石砂轮外圆柱表面滚压出梯型凹槽；4）采用与硬质合金滚压轮形状相同的工作电极电火花修整金刚石砂轮的梯型凹槽。本装置设有粗加工硬质合金滚压轮、精加工硬质合金滚压轮、金刚石砂轮修整工作电极和砂轮槽修整工作电极分别对金刚石砂轮进行制造加工。本发明有效解决了传统硅片倒角砂轮制备方法金刚石磨粒容易脱落、砂轮沟槽截面形状精度不高、沟槽形状与间距不一致和槽底圆弧难以形成问题。

技术领域

本发明属于精密加工领域，特别涉及一种用于硅片倒角的砂轮制造方法与制造装置。

背景技术

随着经济技术的发展，单晶硅被应用于集成电路等越来越多的领域。这些领域对硅片的质量要求也越来越高。硅片在运输和使用的过程中容易发生各种问题，比如崩边、裂缝和棱角等缺陷，这会给后续表面加工和集成电路工艺带来一系列损害。为防止硅片产生缺陷问题以及增加硅切割片边缘的表面机械强度、消除边缘切割应力、减少颗粒污染、防止边缘的破裂以及颗粒的脱落，应对硅片进行倒角。硅片倒角是将从硅棒上切割下来的硅片的锐利边缘修整成指定形状，以防止后续加工过程中硅片边缘出现破裂、崩边及晶格缺陷等，以及提高硅片的机械强度与可加工性，同时硅片倒角亦把晶棒外径滚磨产生的应力层除去的过程。

硅片倒角过程的主要损耗物为倒角砂轮，选择合适的倒角砂轮不仅能提高加工效率和加工质量，还能降低损耗。目前我国国内倒角机设备使用的磨削轮从制造工艺方法主要分为两种类型：一种是用电镀法的磨削轮，另一种是烧结法的磨削轮。电镀法制备的磨削轮主要是美国生产的Diamotec和Nifec等；烧结法的磨削轮主要有日本SUN、KGW等公司生产的倒角轮。

目前倒角砂轮的制造方法主要有三种：刀具法、电火花加工，激光加工。

刀具法，用刀具直接划切出所需要的金属结合剂金刚石砂轮倒角槽，如果直接用普通刀具来加工金刚石砂轮磨损过大，刀具损耗成本过高，现用金刚石刀具直接切削金属结合剂金刚石砂轮表面，并在金属结合剂金刚石砂轮上直接切削出所需要的用以加工硅片倒角的砂轮槽，金刚石刀具硬度高，能够较好的完成所需要的设定切削任务，虽仍会有刀具损耗，但相较于普通刀具损耗已经大大降低。该方法加工效率较高，加工过程中刀具不易断裂，制造出的金刚石砂轮切削刃钝圆半径值可以磨得很小，能够切削出较小尺寸的砂轮槽，但是，砂轮槽的表面质量较低，难以保证其几何形状和精度，且生产成本高。

电火花加工，在金属结合剂金刚石砂轮与工具电极端分别接入脉冲电源的两极，并将其都浸入工作液中。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件缓慢进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，接入的两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电，在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。该方法能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件，加工出的砂轮槽形状精准，尺寸精度较高，倒角角度更加精确，不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷，且加工时工具电极基本无损耗。但是，该方法加工效率低，存在放电间隙，需多次调整电极尺寸和电参数，工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦，需要保持产生杂质和去除杂质平衡才能顺利的进行，加工成本较高，且加工过程容易造成砂轮槽由于内应力得增加而变形。

激光加工，利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的。激光加工不需要工具、加工速度快、加工后的砂轮槽表面变形小，并且其高能量激光束的能量及其移动速度均可调，能够保证砂轮槽的尺寸精度。但是，该方法不能大批量加工，不同的操作人员所感觉的焦点位置会有所不同，间距精度会有所变化，难以加工出倒角砂轮槽所需要的角度精度，经济效益低。