基于超声振动的硅片边缘抛光研究

发布时间：2017-05-20 15:12

  本文关键词：基于超声振动的硅片边缘抛光研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来，半导体工业得到快速发展，，单晶硅片作为制造芯片的主要半导体材料，其直径在不断地增大，硅片边缘的质量也变得愈发重要。因此，硅片边缘精密加工技术引起了研究者们的极大兴趣。 论文以超声振动与化学机械抛光技术为基础，开展了基于超声振动的硅片边缘抛光研究。针对硅片边缘加工制造过程中存在的表面质量差和边缘缺陷等问题，以硅片边缘抛光为出发点，提出一种基于行波超声振动的硅片边缘抛光方法，并应用于边缘抛光。根据环形压电振子超声行波形成原理及振子表面椭圆运动理论，以环行压电振子为基体，设计改造出硅片的超声振动边缘抛光工具，应用有限元分析软件ANSYS对抛光工具的振幅、振型和固有频率等振动特性进行动态分析，之后进行实验测试，测试结果与有限元模拟值相吻合。基于硅片边缘抛光工具的工作原理及抛光实验原理，研制了相应的超声振动抛光实验系统及其实验监测系统，并应用该实验系统进行了在抛光工具只加振动而与硅片之间无宏观转动的边缘抛光实验。实验结果验证了振动抛光实验的可行性，抛光工具在振动条件下能够降低硅片边缘表面粗糙度，达到抛光的效果。针对影响实验效果的抛光时间与抛光压力两个重要工艺参数进行了实验研究与分析，实验结果表明，在超声振动条件下，抛光时间与抛光压力两个工艺参数存在最佳值，抛光效果受抛光压力的影响较大。抛光实验中采用抛光工具与硅片一侧倒角斜面完全接触的抛光方式，为硅片边缘抛光提供了全新的研究思路。
【关键词】：超声振动 硅片 边缘抛光 压电振子 行波 化学机械抛光
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN305.2;TB559
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 硅片加工技术9-12
• 1.1.1 硅片及其加工工艺9-11
• 1.1.2 硅片化学机械抛光技术11-12
• 1.2 超声抛光技术研究概况12-16
• 1.2.1 超声抛光技术的研究背景12-13
• 1.2.2 超声抛光技术的研究现状13-16
• 1.3 硅片边缘抛光国内外研究现状16-20
• 1.4 课题的主要研究内容20-21
• 2 硅片边缘分析21-30
• 2.1 硅片边缘的形成21-22
• 2.2 硅片边缘轮廓22-26
• 2.2.1 硅片边缘轮廓规范22-24
• 2.2.2 实验所用硅片边缘轮廓24-26
• 2.3 硅片边缘缺陷26-29
• 2.3.1 边缘缺陷类型及产生的原因26-28
• 2.3.2 边缘缺陷的处理方法28-29
• 2.4 小结29-30
• 3 压电式硅片边缘抛光工具30-47
• 3.1 压电式抛光工具的理论基础30-36
• 3.1.1 压电效应与压电方程30-32
• 3.1.2 压电式抛光工具的工作原理32-36
• 3.2 基于 ANSYS 的抛光工具动态分析36-41
• 3.2.1 抛光工具的工作面设计36-37
• 3.2.2 抛光工具的有限元分析37-39
• 3.2.3 抛光工具的基本结构39-41
• 3.3 抛光工具的改造加工制作41-43
• 3.3.1 夹具的设计41-42
• 3.3.2 抛光工具及夹具的加工42-43
• 3.4 抛光工具振动特性测试实验43-46
• 3.4.1 实验仪器及测试原理43-44
• 3.4.2 振动特性测试实验44-46
• 3.5 小结46-47
• 4 硅片边缘超声振动抛光原理及实验系统47-57
• 4.1 硅片边缘超声振动抛光原理47-52
• 4.2 抛光实验系统52-55
• 4.2.1 抛光实验工作台52-53
• 4.2.2 抛光实验装置53-55
• 4.3 抛光实验监测系统55-56
• 4.4 小结56-57
• 5 硅片边缘超声振动抛光实验研究57-69
• 5.1 抛光实验条件57-60
• 5.1.1 影响实验的主要因素57-59
• 5.1.2 实验条件的设定59-60
• 5.2 边缘抛光实验60-62
• 5.3 实验结果测试及分析62-68
• 5.3.1 硅片边缘测试方法62-63
• 5.3.2 实验结果与分析63-68
• 5.4 小结68-69
• 6 结论69-70
• 参考文献70-72
• 攻读硕士期间发表学术论文情况72-73
• 致谢73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 苏建修,康仁科,郭东明;超大规模集成电路制造中硅片化学机械抛光技术分析[J];半导体技术;2003年10期

2 闫占辉;;硅晶片超精密加工的研究现状[J];半导体技术;2005年11期

3 贺敬良;王学军;张志军;;晶片边缘磨削控制方法研究[J];半导体技术;2009年04期

4 王广峰;倒角机磨削加工及受力分析[J];电子工业专用设备;2004年04期

5 张厥宗;半导体工业的发展概况[J];电子工业专用设备;2005年03期

6 詹阳;周国安;;化学机械抛光过程优化研究[J];电子工业专用设备;2009年04期

7 曹凤国,张勤俭;超声加工技术的研究现状及其发展趋势[J];电加工与模具;2005年S1期

8 刘玉岭;;硅片CMP抛光工艺技术研究[J];电子工艺技术;2010年05期

9 陈洁;;超高精度大直径硅片表面超声浮动抛光[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2008年03期

10 张雄;焦锋;;超声加工技术的应用及其发展趋势[J];工具技术;2012年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 杨卫平;超声椭圆振动—化学机械复合抛光硅片技术的基础研究[D];南京航空航天大学;2008年

  本文关键词：基于超声振动的硅片边缘抛光研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：381997