双面抛光均匀性影响因素仿真研究

发布时间：2017-03-28 22:12

  本文关键词：双面抛光均匀性影响因素仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：半导体硅材料是电子信息产业,尤其是集成电路产业的主体功能材料,硅片的制作加工技术已经成为世界电子信息产业发展的主要动力。随着硅片直径越来越大与集成电路特征尺寸越来越小,对单晶硅片表面的平坦化提出了更高的要求,双面化学机械抛光加工是硅晶片超平滑表面加工最有效的技术手段之一,然而在实际生产加工过程中,化学作用和机械作用相互交替,多个变量相互作用,变量微小变化会影响硅片、抛光液与抛光垫接触之间的关系,以及离心力作用使抛光液及磨粒在抛光垫上分布不均匀,从而会产生边缘过抛、抛光不均匀等现象。这不但造成资源浪费,产能过低,甚至会造成IC性能的退化。本文以单晶硅片为研究对象,使用化学、几何学等理论以及计算机仿真技术,在全面分析化学机械抛光加工中均匀性问题研究现状的基础上,利用理论分析、数值模拟和实验研究,基于Solid Works、FLUENT和MATLAB等软件研究了抛光盘转速、抛光压力和抛光液入口形式等工艺参数对双面抛光均匀性的影响规律。主要研究工作如下:(1)分析了单晶硅片双面化学机械抛光的化学反应机理和材料去除机理,基于preson方程建立了基于抛光盘转速的均匀性函数,分析抛光压力、抛光液入口形式、抛光垫、温度、抛光液PH值以及磨料粒径等参数对单晶硅片双面抛光均匀性的影响。(2)基于Solid Works和FLUENT软件建立了单晶硅片双面化学机械抛光的三维几何模型和流场流动模型,确定边界条件,通过仿真分析,得到不同抛光盘直径下的速度、压力以及抛光液入口数量对抛光均匀性的影响规律。仿真研究结果表明:当晶片公转速度与自转速度之和等于上下抛光盘转速时,双面抛光均匀性最好;随着压力的增大,双面抛光均匀性越差;随着抛光液入口数量的增加,双面抛光均匀性越好,当数量增加到一定值后,继续增加入口数量,对抛光均匀性没有影响。(3)通过实验对仿真结果进行了验证。选取不同抛光盘转速、抛光压力和抛光液入口数量在双面化学机械抛光设备上进行实验,实验结果表明仿真研究结果准确可信。本课题研究对实际生产具有指导意义,同时也为单晶硅片的更高精度的双面抛光提供参考。
【关键词】：单晶硅片 双面化学机械抛光 均匀性 仿真
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN305.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 双面化学机械抛光基本原理10-11
• 1.2.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 论文的研究内容13-15
• 第2章 双面化学机械抛光均匀性影响因素分析15-26
• 2.1 单晶硅片双面抛光化学反应机理15-16
• 2.2 单晶硅片双面抛光材料去除机理16-19
• 2.2.1 单晶硅片抛光技术16-18
• 2.2.2 双面化学机械抛光材料去除模型18-19
• 2.3 单晶硅片双面抛光均匀性影响因素分析19-23
• 2.3.1 上下抛光盘转速对双面抛光均匀性的影响19-21
• 2.3.2 抛光压力对双面抛光均匀性的影响21
• 2.3.3 抛光液入口形式的影响21
• 2.3.4 抛光垫的影响21
• 2.3.5 温度的影响21-22
• 2.3.6 抛光液PH值的影响22
• 2.3.7 磨料粒径大小的影响22-23
• 2.4 CFD方法和FLUENT软件简介23-25
• 2.4.1 计算流体力学CFD的概述23-25
• 2.4.2 FLUENT软件简介25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 基于FLUENT软件的双面抛光均匀性影响因素仿真26-47
• 3.1 速度对双面抛光均匀性的影响26-29
• 3.1.1 建立流场域几何模型26
• 3.1.2 建立流场域网格26
• 3.1.3 确定边界条件26-27
• 3.1.4 仿真计算结果及分析27-29
• 3.2 抛光压力对双面抛光均匀性的影响29-32
• 3.2.1 建立流场域几何模型和流场域网格29-30
• 3.2.2 确定边界条件30
• 3.2.3 仿真计算结果及分析30-32
• 3.3 抛光液流场入口形式对均匀性的影响32-46
• 3.3.1 流场域几何模型的建立32-34
• 3.3.2 流场域网格的建立34-35
• 3.3.3 确定边界条件35
• 3.3.4 仿真计算结果及分析35-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 单晶硅片双面抛光均匀性实验研究47-54
• 4.1 实验装置47
• 4.2 实验材料及其工艺47-48
• 4.3 抛光后单晶硅片表面的处理48
• 4.4 工艺参数对抛光均匀性的影响及分析48-50
• 4.4.1 抛光压力对抛光均匀性的影响及分析49-50
• 4.4.2 抛光速度对抛光均匀性的影响及分析50
• 4.5 工艺参数对材料去除率和表面粗糙度的影响及分析50-53
• 4.5.1 抛光压力对材料去除率和表面粗糙度的影响及分析51-52
• 4.5.2 抛光速度对材料去除率和表面粗糙度的影响及分析52-53
• 4.6 本章小结53-54
• 第5章 结论与展望54-56
• 参考文献56-59
• 致谢59-60
• 附录A 攻读硕士学位期间的学术成果60

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 张洋;黄永刚;刘辉;王云;吕学良;;微通道板双面抛光过程材料去除特性研究[J];红外技术;2014年04期

2 库黎明;李耀东;周旗钢;王敬;;双面抛光工艺中压力对300mm硅片表面形貌的影响[J];稀有金属;2006年02期

3 库黎明;闫志瑞;索思卓;常青;周旗钢;;300mm硅片双面抛光过程数学模拟及分析[J];微电子学;2008年03期

4 严诚;金戈;王益军;张正君;孙建宁;苏德坦;;微通道板双面抛光技术[J];半导体技术;2007年08期

5 胡晓珍;胡晓东;李伟;;超精密双面抛光机控制系统的研究[J];机电工程;2005年11期

6 李文良;;ALPHA6000变频器在铝板双面抛光机上的应用[J];变频器世界;2013年07期

7 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 董尧德;汪桂发;胡新华;;一次同时完成的硅片双面抛光技术[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年

2 钱宁;阮健;李伟;;双面抛光机气动伺服加载系统分析[A];第四届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2006年

3 董尧德;汪贵发;胡新华;;一次同时完成的硅片双面抛光技术[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年

4 库黎明;周旗钢;李耀东;闫志瑞;王继;;双面抛光过程中化学作用对300m硅片表面形貌的影响[A];中国有色金属学会第六届学术年会论文集[C];2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郑海辉;双面抛光机气动加载控制系统的研究[D];浙江工业大学;2010年

2 张峰;天通公司双面精密抛光机控制系统的设计及实现[D];电子科技大学;2016年

3 汤超荣;双面抛光均匀性影响因素仿真研究[D];湘潭大学;2016年

4 胡刚翔;单晶硅双面抛光加工理论及工艺优化的研究[D];浙江工业大学;2007年

5 范俞杰;超精密双面抛光加工过程平稳性的研究[D];浙江工业大学;2012年

6 钱宁;双面抛光机电/气伺服加载系统研究[D];浙江工业大学;2007年

7 温思炜;超精密双面抛光机动态仿真及工艺参数优化研究[D];浙江工业大学;2007年

8 茅小海;LZP-9BC双面研磨抛光机的自动控制系统的研制[D];浙江工业大学;2013年

9 王永涛;双面抛光去除非均匀性研究[D];北京有色金属研究总院;2012年

10 陈毓;DJP-9BC超精密双面抛光机结构设计和实验研究[D];浙江工业大学;2011年

  本文关键词：双面抛光均匀性影响因素仿真研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：273126