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超声振动辅助化学机械复合研磨硅片技术的基础研究

作　者: 王臣
导　师: 杨卫平
学　校: 江西农业大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 超声振动化学机械研磨固着磨料硅片
分类号: TN405
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 38次
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内容摘要

随着微电子技术行业的迅猛发展,作为制造微电子芯片最常用的半导体材料——单晶硅片,其精密及超精密加工技术也越来越被受到重视。本文在深入研究分析国内外研磨加工和超声加工的基础上,针对硅片在其加工方面存在的问题,特别是随着硅片尺寸的大直径化,硅片表面粗糙度、材料去除率及加工效率是一个亟待解决的问题。为此,开展了“超声振动辅助化学机械复合研磨硅片技术的基础研究”。该技术方法是在传统的化学机械研磨基础上引入超声加工技术后,使其研磨工具实现超声纵向振动、弯曲振动及椭圆振动来研磨待加工硅片表面,从而达到改善硅片加工效果的目的。论文首先对该复合研磨硅片技术的材料去除机理进行了介绍及分析。然后对该技术的关键部分——研磨工具的结构尺寸作了详细的分析与设计,并用有限元仿真软件ANSYS对其振动模式做了仿真分析,并对其进行了实验验证。最后,根据该技术的研磨机理和现有的实验条件开展了超声振动辅助化学机械研磨硅片的实验研究分析。从理论分析和实验结果得出：引入超声振动后,该技术对硅片的加工效果有了明显的改善。其中,研磨工具的椭圆振动模式下对硅片加工的改善效果最好,弯曲振动模式次之,纵向振动模式再次之。总之,引入超声振动后,该复合研磨技术对硅片的表面粗糙度、材料去除率、加工效率等方面都有一定程度的提高,该技术为丰富精密及超精密加工技术具有重要的理论参考意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
1 绪论  7-17
  1.1 研究背景与意义  7-8
  1.2 硅片加工技术综述  8-13
    1.2.1 硅片及其生产加工  8-9
    1.2.2 硅片精密及超精密加工技术的研究现状  9-13
  1.3 超声加工技术  13-15
    1.3.1 超声波及其加工特性  13-14
    1.3.2 超声辅助加工技术的研究现状  14-15
  1.4 本课题的来源、研究内容及工作  15-17
    1.4.1 课题来源  15
    1.4.2 课题的研究内容  15-17
2 复合研磨硅片的材料去除机理研究  17-26
  2.1 影响复合研磨硅片加工效果的因素  17-18
  2.2 固结磨料研磨的加工机理  18-20
  2.3 化学机械研磨的材料去除机理  20-22
  2.4 超声加工机理  22-23
  2.5 复合研磨的材料去除机理  23-25
  2.6 本章小结  25-26
3 复合研磨硅片实验装置的研制  26-34
  3.1 实验装置构成  26-27
  3.2 复合研磨装置各主要组成部分的分析  27-33
    3.2.1 超声检测系统  27
    3.2.2 研磨砂轮的选择  27-29
    3.2.3 研磨工具的设计  29-32
    3.2.4 复合研磨振动整体实验系统  32-33
  3.3 本章小结  33-34
4 研磨工具的振动特性仿真与实验验证  34-41
  4.1 研磨工具的有限元仿真分析  34-38
    4.1.1 有限元法简介  34-36
    4.1.2 基于ANSYS研磨工具振动的模态仿真  36-38
  4.2 研磨工具振动特性的实验验证  38-40
    4.2.1 研磨工具的频率—阻抗特性  38-39
    4.2.2 研磨工具的振动特性  39-40
  4.3 本章小结  40-41
5 复合研磨硅片表面加工的基础实验研究  41-48
  5.1 实验研究的方法和步骤  41-42
  5.2 实验结果及分析  42-46
    5.2.1 不同振动模式研磨硅片表面质量的实验研究  42-45
    5.2.2 研磨时间对加工表面粗糙度的影响  45-46
    5.2.3 研磨速度对加工表面粗糙度的影响  46
  5.3 本章小结  46-48
6 总结与展望  48-50
  6.1 全文总结  48
  6.2 展望  48-50
参考文献  50-53
致谢  53

超声振动辅助化学机械复合研磨硅片技术的基础研究

内容摘要

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