超精密加工技术的发展概况

超精密加工是一门新兴的综合性的加工技术,它集成了当今光学、机械、电子、液压、计算机控制、计量检测及新兴材料等成就,超精密加工是一个国家机械加工水平的重要技术标志,也是国防工业生产现代化武器装备的关键技术,它已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。     

现代超精密加工技术的发展和应用

本文介绍现代超精密加工技术的发展和应用,并介绍了超精密加工机床的国内外最新发展状况。     

功能性光学材料的超精密加工

1　引言　　光学件材料一般采用玻璃。最近 ,从制作非球面和自由曲面元件的容易程度来看 ,使用塑料材料的增多。光学玻璃经过磨削、砂磨、研磨工序 ,加工成光学件。最后一道工序可采用通过氧化铈研磨剂把光学件挤入树脂制研磨器的光学研磨法。其缺点是生产率低。大批量生产制品时 ,把玻璃加热 ,使之软化 ,再将其放入模子中成形 ,通过光学研磨加工成透镜。而小型、特别是非球面透镜现在已经能用模制法制作。从成形性来看 ,现在已经能用模制法大批量生产塑料材料的非球面和自由曲面光学件及衍射光栅等。最近 ,除了以前这类光学材料以外 ,又增…     

硅晶片超精密加工的研究现状

归纳总结了硅晶片的加工原理、加工方法和加工设备,分析了硅晶片超精密加工的研究现状,并对硅晶片超精密加工的发展趋势和今后的研究工作进行了展望.     

三维任意曲面光学元件的超精密加工

随着光机电一体化的发展,在摄像机、小型CD唱机等家电产品和以激光打印机、复印机为代表的各种办公室自动化仪器中,使用许多光学元件,这些光学元件的非球面化正在迅速发展.它们由传统的球面透镜改变成非球面镜,从光学设计的角度来看,这意味着可以减少透镜数量.也就是说它具有如下优点:①光学系统变得轻而小型;②光学系统的安装调整容易.另外,如果利用非球面透镜,在光学性能方面产生图像变形小,因此,可迅速提高成品的性能.     

单晶硅片磨削损伤的透射电子显微分析

为了揭示硅片自旋转磨削加工表面层损伤机理,采用透射电子显微镜对硅片磨削表面层损伤特性进行了分析.结果表明:粗磨Si片的损伤层中有大量微裂纹和高密度位错;半精磨和精磨si片的损伤层中除了微裂纹和位错外,还存在非晶硅和多晶硅(Si-I相和Si-III相).从粗磨到半精磨,Si片的非晶层厚度从约Onm增大到约110nm;从半精磨剑精磨,Si片的非品层厚度由约110nm减小至约30nm,且非晶层厚度的分布均匀性提高.从粗磨到精磨,Si片损伤深度、微裂纹深度及位错滑移深度逐渐减小,材料的去除方式由脆性断裂方式逐渐向塑性方式过渡.     

单晶硅片磨削损伤的透射电子显微分析

为了揭示硅片自旋转磨削加工表面层损伤机理,采用透射电子显微镜对硅片磨削表面层损伤特性进行了分析.结果表明:粗磨Si片的损伤层中有大量微裂纹和高密度位错;半精磨和精磨si片的损伤层中除了微裂纹和位错外,还存在非晶硅和多晶硅(Si-I相和Si-III相).从粗磨到半精磨,Si片的非晶层厚度从约Onm增大到约110nm;从半精磨剑精磨,Si片的非品层厚度由约110nm减小至约30nm,且非晶层厚度的分布均匀性提高.从粗磨到精磨,Si片损伤深度、微裂纹深度及位错滑移深度逐渐减小,材料的去除方式由脆性断裂方式逐渐向塑性方式过渡.     

IC加工及检测装备超精密工作台自标定技术研究

在对超精密工作台自标定相关文献综述的基础上,基于刚体运动方程和非线性最优化方法,提出了一种超精密工作台自标定算法。仿真结果表明:该算法可以实现超精密工作台的标定,并且其最终标定精度与辅助测量装置精度无关,只受自标定过程中随机测量噪声的影响。     

硅片超精密磨床的发展现状

硅片超精密磨床是半导体集成电路(IC)制造中的关键装备,主要应用于IC制程中的硅片制备加工和IC后道制程中图形硅片的背面减薄。国外硅片超精密磨床制造技术发展很快,具有高精度化、集成化、自动化等特点。介绍了超精密磨床在大尺寸(≥φ300mm)硅片超精密加工中的应用状况,详细评述了国外先进硅片超精密磨床的特点,并指出了大尺寸硅片超精密加工技术的发展趋势。     

晶圆超精密磨削加工表面层损伤的研究

介绍了晶圆减薄机的工艺过程和原理,研究了磨削工艺中砂轮粒度、砂轮进给率、砂轮转速和工作台转速对硅片表面层损伤深度的影响.     

晶体Si片切割表面损伤及其对电学性能的影响

对比观察了不同工艺条件下金刚石线锯和砂浆线锯切割晶体Si片的表面微观形貌;分析了其切割机理及去除模式;对比分析了三种不同化学方法钝化Si片的效果和稳定性;采用逐层腐蚀去除Si片的损伤层,使用碘酒对其进行化学钝化,然后测试其少子寿命,分析Si片少子寿命随去除深度的变化趋势,根据Si片少子寿命达到最大值时的腐蚀深度,测试确定Si片的损伤层厚度。经实验测得,砂浆线锯切割Si片的损伤层厚度为10μm左右,金刚石线锯切割Si片的损伤层厚度为6μm左右。结果表明,相比于砂浆线锯切割Si片,金刚石线锯切割Si片造成的表面损伤层更浅,表面的机械损伤也更小。     

HF溶液中铜离子在硅片表面沉积的研究

研究了溶液中的铜离子在硅片表面的沉积情况,尝试采用几种螯合剂来减少铜在硅片表面的沉积.GFAAS的测试结果表明,HF稀溶液中加入少量螯合剂,均可以使硅片表面的金属Cu的沉积量显著减少,但不同的螯合剂效果不同,而且与溶液中螯合剂与铜形成的络合物稳定性质并不完全一致.加入螯合剂后,铜离子与螯合剂不仅在溶液中反应,而且在硅片表面形成竞争吸附,对铜离子在硅片表面的沉积量影响较大.     

抛光工艺对硅片表面Haze值的影响

随着超大规模集成电路的快速发展,硅片表面的Haze值对于现代半导体器件工艺的影响也越来越受到人们的重视.通过实验研究了精抛光工艺参数对硅片表面Haze值的影响规律.结果表明,随着抛光时间的延长,硅的去除量逐渐增大,硅片表面Haze值逐渐降低;同时抛光过程中机械作用与化学作用的协同作用对Haze值也有较大影响.随着抛光液温度的降低与抛光液体积流量的减小,化学作用减弱,硅片表面Haze值逐渐减小.而随着抛光压力的增大,机械作用逐渐起主导作用,硅片表面Haze值逐渐降低.但当Haze值降低到某一数值后,随着硅去除量的增大、抛光液温度的下降、抛光液体积流量的降低、抛光压力的增大,硅片表面的Haze值基本保持不变.     

用于制备SOI材料的基于硅片键合和双层多孔硅剥离的薄外延硅膜转移技术

采用在阳极化反应时改变电流强度的办法 ,在高掺杂的 P型硅 (111)衬底上制备了具有不同多孔度的双层结构多孔硅层 .用超高真空电子束蒸发技术在多孔硅表面外延生长了一层高质量的单晶硅膜 .在室温下 ,该外延硅片同另一生长有热二氧化硅的硅片键合在一起 ,在随后的热处理过程中 ,键合对可在多孔硅处裂开 ,从而使外延的单晶硅膜转移到具有二氧化硅的衬底上以形成 SOI结构 .扫描电镜、剖面投射电镜、扩展电阻和霍尔测试表明 SOI样品具有较好的结构和电学性能     

用SACP技术研究ELID磨削后的单晶硅片表面变质层

利用扫描电镜的选区电子通道花样技术研究了用ＥＬＩＤ磨削技术制作的两种单晶硅片磨削样品的表面变质层的厚度及其结构。结果表明，表面粗糙度依次为９．５ｎｍ和２２．５ｎｍ两种〈１１１〉单晶硅片样品的变质层厚度分别为２．８μｍ和４．８μｍ。     

用双氧水方法提高单晶硅片制绒效果的研究

介绍了在制绒前使用双氧水＋低浓度碱液＋超声的预清洗工艺的新方法。与常规的预清洗工艺相比,新的预清洗工艺避免了生产过程中的漂篮现象,改善了硅片表面的清洁质量,降低了表面微粗糙度。通过扫描电子显微镜（SEM）观察,使用双氧水预清洗后的制绒绒面金字塔尺寸小而均匀,反射率也有所降低。新预清洗工艺制绒后的硅片增加了对入射光的吸收,有利于提高电池短路电流,对提升电池光电转换效率有重要意义。     

湿法刻蚀应对圆片减薄后翘曲问题的探讨

随着微电子产业的发展,圆片直径越来越大、厚度越来越薄。一些本来不被关注的问题逐渐凸现出来。当150mm、200mm甚至300mm的圆片被减薄到200μm或者200μm以下时,圆片本身的刚性将慢慢变得不足以使其保持原来平整的状态。文章从圆片减薄后产生翘曲的直观表象入手,分析了产生翘曲问题的根本原因,采用湿法刻蚀的方式去除了圆片因减薄形成的背面损伤层,改善了圆片减薄后的翘曲问题。     

用于调焦调平测量系统中的硅片表面形貌模型

以硅片表面的平整度(flatness)和硅片表面的全场厚度范围(TTV)等参数为基础,建立了硅片表面的理论形貌模型。根据调焦调平测量系统指标等确定了调焦调平测量系统的有效频带,并设计了相应的滤波器。对硅片表面的理论形貌进行滤波后,得到用于调焦调平测量的硅片表面形貌的模型。由于该模型包括硅片表面在一个曝光视场内的模型和全场模型,并以SEMI标准和ITRS预测的相关参数为基础,因此不受实验条件影响,适用范围广,可用于调焦调平测量系统的模拟测试以及相关光刻工艺的分析。