3.4.1 滚磨

滚磨是指将硅单晶棒外径通过金刚石磨轮磨削成所需直径的单晶棒料，并磨削出单晶棒的平边参考面或定位槽的工艺加工。单晶炉制备的单晶棒外径表面并不光滑平整，其直径也比最终应用的硅片直径大，通过外径滚磨，可以获得所需的棒料直径[3]。

滚磨机具有磨削硅单晶棒平边参考面或定位槽的功能，即对磨削出所需直径的单晶棒进行定向测试，在同一滚磨机设备上，磨削出单晶棒的平边参考面或定位槽，如图3.10 a所示，图3.10 b所示为轴测直观示意图。一般直径200mm以下的单晶棒采用平边参考面，直径200mm及以上的单晶棒采用定位槽。直径200mm的单晶棒也可以根据需要制作平边参考面。单晶棒定向参考面的作用是为了满足集成电路制造中工艺设备自动化定位操作的需求；标明硅片的晶向和导电类型等，便于生产管理；主定位边或定位槽垂直于＜110＞方向，在芯片封装过程中，划片工艺可导致晶片自然解理，定位亦可防止碎片的产生。

图3.10 单晶棒的平边参考面或定位槽以及轴测直观示意图

滚磨机的工作原理如图3.11所示。将单晶棒夹持在滚磨机工作台两端顶尖之间，顶尖的旋转会带动单晶棒旋转，磨头上的金刚石磨轮（一般采用杯形砂轮或圆柱砂轮）高速旋转并相对于单晶棒外径横向进给，单晶棒或磨轮进行纵向往返式运动形成磨削。

图3.11 滚磨机的工作原理

通常，滚磨机的晶向定向装置是集成在滚磨机中的X射线定向装置。其工作方法如下：定向装置对单晶棒外圆柱面进行测试，单晶棒分度旋转，当找到所需晶向参考面后，停止单晶棒的旋转；磨轮横向进给一定的磨削量后，单晶棒或磨轮进行纵向往返式运动，沿单晶棒的晶轴方向在单晶棒的圆柱面上磨削出所需的参考面。对于直径150mm以下的单晶棒，磨削平边参考面时，可采用滚磨单晶棒外圆用的砂轮；对于直径200mm以上的单晶棒，磨削定位槽时，可采用设备上的另一种成型砂轮（一般为“V”形砂轮），沿单晶棒的晶轴方向在单晶棒的外圆圆柱面上磨削出定位槽。

滚磨机可分为砂轮纵向移动型和工作台纵向移动型两种。随着硅单晶棒料直径的增大，长度的加长，以及晶向定向装置和磨削定位槽辅助磨轮的集成需要，目前滚磨机主要采用工作台纵向移动方式。