3.4.1 滾磨

滾磨是指將硅單晶棒外徑通過金剛石磨輪磨削成所需直徑的單晶棒料，并磨削出單晶棒的平邊參考面或定位槽的工藝加工。單晶爐制備的單晶棒外徑表面并不光滑平整，其直徑也比最終應用的硅片直徑大，通過外徑滾磨，可以獲得所需的棒料直徑[3]。

滾磨機具有磨削硅單晶棒平邊參考面或定位槽的功能，即對磨削出所需直徑的單晶棒進行定向測試，在同一滾磨機設備上，磨削出單晶棒的平邊參考面或定位槽，如圖3.10 a所示，圖3.10 b所示為軸測直觀示意圖。一般直徑200mm以下的單晶棒采用平邊參考面，直徑200mm及以上的單晶棒采用定位槽。直徑200mm的單晶棒也可以根據需要制作平邊參考面。單晶棒定向參考面的作用是為了滿足集成電路制造中工藝設備自動化定位操作的需求；標明硅片的晶向和導電類型等，便于生產管理；主定位邊或定位槽垂直于＜110＞方向，在芯片封裝過程中，劃片工藝可導致晶片自然解理，定位亦可防止碎片的產生。

圖3.10 單晶棒的平邊參考面或定位槽以及軸測直觀示意圖

滾磨機的工作原理如圖3.11所示。將單晶棒夾持在滾磨機工作臺兩端頂尖之間，頂尖的旋轉會帶動單晶棒旋轉，磨頭上的金剛石磨輪（一般采用杯形砂輪或圓柱砂輪）高速旋轉并相對于單晶棒外徑橫向進給，單晶棒或磨輪進行縱向往返式運動形成磨削。

圖3.11 滾磨機的工作原理

通常，滾磨機的晶向定向裝置是集成在滾磨機中的X射線定向裝置。其工作方法如下：定向裝置對單晶棒外圓柱面進行測試，單晶棒分度旋轉，當找到所需晶向參考面后，停止單晶棒的旋轉；磨輪橫向進給一定的磨削量后，單晶棒或磨輪進行縱向往返式運動，沿單晶棒的晶軸方向在單晶棒的圓柱面上磨削出所需的參考面。對于直徑150mm以下的單晶棒，磨削平邊參考面時，可采用滾磨單晶棒外圓用的砂輪；對于直徑200mm以上的單晶棒，磨削定位槽時，可采用設備上的另一種成型砂輪（一般為“V”形砂輪），沿單晶棒的晶軸方向在單晶棒的外圓圓柱面上磨削出定位槽。

滾磨機可分為砂輪縱向移動型和工作臺縱向移動型兩種。隨著硅單晶棒料直徑的增大，長度的加長，以及晶向定向裝置和磨削定位槽輔助磨輪的集成需要，目前滾磨機主要采用工作臺縱向移動方式。