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水导激光切割机运动平台设计与分析

作　者: 曹晓丰
导　师: 胡泓
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 水导激光晶圆切割运动平台有限元分析定位精度
分类号: TG485
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在现代化制造技术中,集成电路(IC)制造是信息产业的基础,而IC半导体加工制造设备和技术又是集成电路制造业的发展的重要支撑,同时也是微电子制造装备的核心竞争领域。随着超薄晶圆切割加工工艺要求的不断提升,水导激光晶圆切割工艺能够比较好地克服传统划片机以及激光干切晶圆所带来的负面影响,达到良好的切割效果的特性,引起越来越多的关注。本课题根据水导激光晶圆切割机的实际工作原理以及工作流程,充分考虑晶圆盘片的装夹、预对准、加工、返回加工盘片、卸片等工序,并结合其工作环境以及精度要求,完成水导激光晶圆切割机的设计、制造和装配。首先根据工作原理进行整体方案设计,根据各部分功能实现模块化设计的理念,将整机分为四部分:激光发生装置升降台、可实现X和Y方向平动以及θ方向旋转的三轴运动平台、电控系统和晶圆预对准系统。并依据各个功能模块的工作要求进行各个模块详细设计,包括关键外购件如伺服电机、导轨、丝杆等参数计算和型号选择,以及关键机械结构的设计工作。最后利用有限元分析方法,对支撑激光头上下移动的立柱按照三个不同的运动状态进行了分析,验证了此结构的可靠性;初步调试PID后用激光干涉仪检测了传动系统定位精度,分析误差来源并提出提高系统精度的措施。本课题完成了水导激光晶圆切割机的整体设计、机械设计和整机调试分析工作,对于自主研究采用水导激光来切割晶圆的工艺条件以及设备的进一步创新打下基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 课题来源及研究背景  9-11
  1.2 晶圆加工技术国内外发展历程和研究现状  11-18
    1.2.1 晶圆划片切割技术  11-12
    1.2.2 激光加工技术  12-13
    1.2.3 水射流加工技术  13-15
    1.2.4 水导激光加工技术  15-18
  1.3 本课题研究内容  18-19
第2章整体设计方案  19-37
  2.1 引言  19
  2.2 模块化设计  19-22
    2.2.1 模块化设计的概念  19-20
    2.2.2 本系统的模块化划分  20-22
  2.3 激光发生装置升降台  22-23
  2.4 三轴运动平台  23-25
  2.5 电控系统  25-27
  2.6 晶圆预对准系统  27-36
    2.6.1 晶圆预对准的定义  27-28
    2.6.2 晶圆预对准系统的设计  28-30
    2.6.3 晶圆预对准检测算法  30-36
  2.7 本章小结  36-37
第3章机械结构设计  37-52
  3.1 引言  37
  3.2 水平运动平台的设计与安装  37-45
    3.2.1 运动平台结构设计  37-41
    3.2.2 关键部件的计算以及型号选择  41-45
  3.3 激光发生装置支撑平台设计  45-46
  3.4 晶圆预对准系统设计  46-49
  3.5 电控系统设计  49-50
  3.6 样机实物  50-51
  3.7 本章小结  51-52
第4章实验设计与分析  52-67
  4.1 引言  52
  4.2 激光发生装置升降平台受力分析以及疲劳分析  52-59
    4.2.1 添加作用力和约束  53-54
    4.2.2 网格划分  54-56
    4.2.3 测试结果  56-59
  4.3 精度模型分析  59-63
    4.3.1 补偿原理  59-61
    4.3.2 运动精度测试模型分析  61-63
  4.4 精度测量实验与分析  63-66
    4.4.1 实验测量装置  63-65
    4.4.2 精度测试结果  65-66
  4.5 本章小结  66-67
结论  67-68
参考文献  68-72
致谢  72

水导激光切割机运动平台设计与分析

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