多级粗糙表面对抛光液微流动影响的数值分析

由于特征线宽的进一步细微化,超大规模集成电路的进一步发展受到平坦化技术发展水平的制约.抛光液流动性能是影响平坦化加工性能和效率的重要因素之一,为增强抛光液的流动性,在抛光垫表面增加沟槽是有效的技术手段.以带沟槽抛光垫多级粗糙表面的抛光液微流动为研究对象,采用多级粗糙表面计算机模拟生成技术和计算流体动力学新方法格子Bol...     

Model analysis and experimental investigation of the friction torque during the CMP process

A model for calculating friction torque during the chemical mechanical polishing(CMP) process is presented,and the friction force and torque detection experiments during the CMP process are carried out to verify the model.The results show that the model can well describe the feature of friction torque during CMP processing. The research results provide a theoretical foundation for the CMP endpoint detection method based on the change of the torque of the polishing head rotational spindle.     

Surface shape control of the workpiece in a double-spindle triple-workstation wafer grinder

Double-spindle triple-workstation(DSTW) ultra precision grinders are mainly used in production lines for manufacturing and back thinning large diameter(≥300 mm) silicon wafers for integrated circuits.It is important, but insufficiently studied,to control the wafer shape ground on a DSTW grinder by adjusting the inclination angles of the spindles and work tables.In this paper,the requirements of the inclination angle adjustment of the grinding spindles and work tables in DSTW wafer grinders are analyzed.A reasonable configuration of the grinding spindles and work tables in DSTW wafer grinders are proposed.Based on the proposed configuration,an adjustment method of the inclination angle of grinding spindles and work tables for DSTW wafer grinders is put forward. The mathematical models of wafer shape with the adjustment amount of inclination angles for both fine and rough grinding spindles are derived.The proposed grinder configuration and adjustment method will provide helpful instruction for DSTW wafer grinder design.     

工件旋转磨削磨粒切深解析模型分析

硬脆材料超精密磨削时的表面/亚表面损伤很大程度上由磨粒切削深度决定。为更好地仿真预测磨粒的切削深度,基于现有模型和实验结果之间的差异,分析预测切深偏小的问题。结合磨粒数偏差分析和单磨粒划擦实验结果,修正现有模型;修正后的有效磨粒数和表面粗糙度,虽然更贴近,但仍不能吻合实验结果。提出其他可能影响仿真结果的因素,如磨粒刃圆半径、最小切屑厚度等,为进一步完善仿真过程提供参考,以助于磨削工艺的开发和优化。      

新一代半导体材料氧化镓单晶的制备方法及其超精密加工技术研究进展

氧化镓(β-Ga2O3)单晶是继碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)之后,制造超高压功率器件、深紫外光电子器件、高亮度LED等高性能半导体器件的新一代半导体材料,大尺寸低缺陷氧化镓单晶的制备方法以及高表面质量氧化镓晶片的超精密加工技术是实现氧化镓半导体器件工业应用的瓶颈之一.针对易产生结构缺陷的氧化镓单晶的制备,系统阐述焰熔法、提拉法、光浮区法、导模法、布里奇曼法等氧化镓单晶制备方法的国内外研究进展,通过对比不同方法制备氧化镓单晶的晶体生长速度、晶体尺寸和内部缺陷等,分析不同制备方法的优缺点,指出大尺寸低缺陷氧化镓单晶制备方法的未来发展趋势;针对硬度高、脆性大、各向异性大、极易解理破碎的氧化镓晶片的超精密加工技术,详细介绍国内外在超精密加工氧化镓晶片的表面材料去除机理、亚表面损伤产生机理与演变规律,以及氧化镓晶片超精密磨削、研磨和抛光工艺等方面的研究进展,分析氧化镓晶片在加工过程中极易解理破碎的原因和目前采用游离磨料研磨工艺加工氧化镓晶片的局限性,提出未来实现大尺寸氧化镓晶片高效率高表面质量加工的工艺方法.分析表明,在氧化镓单晶制备方面,导模法将是未来批量化制备大尺寸低缺陷氧化镓单晶的最佳方法,但生长过程中气氛的选择与调控、不同缺陷的产生机理与抑制方法以及p型氧化镓单晶的掺杂方法等问题亟需解决.在氧化镓晶片超精密加工方面,基于工件旋转磨削原理的金刚石砂轮超精密磨削技术将是实现大尺寸氧化镓晶片高效高表面质量加工的有效方法,但氧化镓单晶延性域去除和解理破碎的临界磨削条件、表面质量和加工效率约束下的砂轮参数和磨削参数的选择等问题还亟待系统研究,才能为氧化镓晶片的超精密磨削加工提供理论指导.     

单晶MgO微观力学行为和磨粒加工表面层损伤

通过纳米压痕、微压痕和微划痕试验,研究了单晶MgO不同晶面的的纳米力学性能以及微观变形和损伤特征。根据加载条件的不同,单晶MgO会发生:弹性变形、弹塑性变形、蠕变变形、微裂纹和微破碎。弹性变形时的纳米压痕力-位移曲线符合赫兹弹性接触理论,其变形在卸载后可完全恢复;塑性变形时MgO在{110}易滑移晶面系内位错形核和滑移的结果。     

微晶刚玉砂轮磨削钛合金TC17磨削力研究

针对航空发动机常用材料钛合金TC17,采用白刚玉砂轮与微晶刚玉砂轮开展磨削试验,研究微晶刚玉砂轮对工件表面质量和磨削力大小的影响规律。试验结果表明:微晶刚玉砂轮磨削后工件表面质量更好,表面粗糙度值降低0.14 μm,磨削力降低10%左右。针对微晶刚玉砂轮进行磨削参数对磨削力影响规律的单因素试验,从磨削力角度分析微晶刚玉砂轮磨削钛合金的合理工艺参数。综合磨削力与加工效率因素,确定磨削钛合金TC17的合理参数为:砂轮线速度v_s=27 m/s、磨削深度a_p=0.01 mm、工件进给速度v_w=12 m/min;对磨削力试验数据进行多元线性回归分析,建立了法向磨削力和切向磨削力的回归模型。      

摩擦化学反应活化能在SiO_2-CMP中的作用

基于摩擦化学反应动力学,在修正阿伦尼乌斯公式的基础上,建立了考虑摩擦效应在内的化学反应速率方程,并建立SiO2介质膜化学机械抛光总材料去除率模型;同时,通过浸泡、变温抛光试验确定了材料去除模型.研究结果表明,在化学机械抛光（CMP）过程中,因为反应速率对温度的依赖程度降低,摩擦产生的机械能除了部分转化为热能等其他形式的能,绝大部分直接转化为化学能,即直接降低了化学反应活化能,从而提高了反应速率;纯化学作用和纯机械作用在整个CMP去除量中所占比重很小,可以忽略不计;不同浓度通过对摩擦力和活化能降低量的影响,从而影响了温度和抛光效果的相关性,活化能降低量与摩擦力基本呈线性关系.     

激光晶片抛光中磨粒运动轨迹分布均匀性分析

为分析晶片抛光过程中,转动比α和摆动比β对磨粒轨迹分布均匀性的影响,建立晶片与抛光垫的相对速度模型及磨粒在晶片表面的运动轨迹模型,并分析晶片相对抛光垫的速度的分布规律、统计磨粒轨迹密度。结果表明:晶片转速与抛光垫转速一致时,其对抛光垫的相对速度大小一致;晶片随抛光头的往复运动主要影响相对速度变化的周期性及磨粒轨迹分布的随机性;当α=1.01,β=0.2时,磨粒在晶片上的轨迹分布均匀性最好。      

基于UML的CMP控制系统设计与实现

CMP(Chemical Mechanical Polishing)设备是半导体集成电路(IC)制造中的关键设备,CMP设备控制软件的开发是CMP设备研发的关键技术之一。在分析三工位CMP设备控制系统需求的基础上,对控制系统中的3个工位的模块构建等问题进行了探讨,给出了控制软件的设计方法。在对CMP系统功能架构进行详细分析的基础上,利用UML对系统控制结构进行了分析设计,并用例模型、结构模型和行为模型等对系统进行了可视化建模,然后用Rational Rose 2003的正向工程实现模型到C++代码的转换,最后在此基础上用Visual C++进行系统开发和实现。