硅片激光弯曲成形的数值模拟与实验

介绍了一种利用脉冲激光塑性化弯曲单晶硅片的新方法。在分析和描述光脉冲时空特性的基础上,运用有限元分析软件ANSYS对硅片弯曲过程进行建模仿真,得到了脉冲激光弯曲过程中温度场与应力应变的仿真结果。对脉冲激光作用过程中温度场与应力应变的周期性瞬间变化特征进行了描述,指出了脆性材料硅片的脉冲激光弯曲机理不属于简单意义上的温度梯度机理或屈曲机理,而是二种机理共同作用的结果。通过6次扫描试验实现了对硅片的有效弯曲,弯曲角度达6.5º,仿真结果与验证性试验相符。     

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。     

电镀金刚石砂轮精密修磨天线罩内廓型的工艺参数研究

由熔融石英材料制造的天线罩属于典型的复杂曲面硬脆材料工件：其内廓型精加工的加工精度要求很高，只能通过专用设备采用电镀金刚石砂轮进行干磨削。本文通过实验，研究了在天线罩CNC修磨机床上磨削天线罩内廓型的工艺参数，确定了磨削加工时的砂轮进给量和工件转速的合理范围，并据此进行了磨削实验验证、结果表明用60#电镀金刚石砂轮转速为10800r／m时，当取进给量，≤0．03mm，工件速度vm≤1mm／s情况下．加工精度和表面质量最好，可以满足天线罩内廓型的精加工要求。     

高平整度和低损伤碳化硅晶片的纳米磨削技术(英文)

采用细粒度砂轮的纳米磨削来实现碳化硅晶片高平整度和低损伤加工新方法。磨削试验表明采用纳米磨削50.8mm碳化硅晶片时其平整度在1.0μm以内,表面粗糙度可达0.42nm。纳米磨削比双面研磨和机械抛光更能高效地对碳化硅晶片做更高平整度、更低损伤加工,可以取代双面研磨和机械抛光,并减小化学机械抛光去除量。研究结果对高效低成本制备高质量碳化硅晶片有参考价值。     

钨合金超声椭圆振动切削表面完整性研究

目的 研究钨合金超声椭圆振动切削表面完整性的变化规律,为实现钨合金高表面完整性加工提供理论基础.方法 设计单因素试验,采用单晶金刚石刀具开展钨合金超声椭圆振动切削试验,并与普通切削进行对比,研究不同切削深度下超声椭圆振动对工件表面形貌、表面粗糙度、微观组织、位错密度、显微硬度以及表面残余应力的影响.结果 普通切削或超声椭圆振动切削后,工件表面的位错密度、显微硬度以及残余应力均随着切削深度的增加而增大,且亚表面的晶粒都发生了一定程度的塑性变形,并出现了晶粒细化.与普通切削相比,超声椭圆振动切削可以有效抑制加工过程中鳞刺和犁沟的产生,改善表面粗糙度;工件表面会产生更高的硬化程度、残余压应力和位错密度,位错密度的量级在108 mm–2;亚表面的变质层厚度更小.结论 相比于普通切削,超声椭圆振动切削可以降低表面粗糙度,增大表面残余压应力,提高工件表面完整性.     

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。     

单晶硅超精密磨削过程的分子动力学仿真

对内部无缺陷的单晶硅超精密磨削过程进行了分子动力学仿真,从原子空间角度观察了微量磨削过程,解释了微观材料去除、表面形成和亚表面损伤机理,并分析了磨削过程中的磨削力和磨削能量消耗。研究表明:磨削过程中,在与磨粒接触的硅表面原子受到磨粒的挤压和剪切发生变形,堆积在磨粒的前方,当贮存在变形晶格中的应变能超过一定值时,硅的原子键断裂,即完成了材料的去除;随着磨粒的运动,磨粒前下方的硅晶格在磨粒的压应力作用下晶格被打破,形成了非晶层,非晶层不断向前向深处扩展,造成了单晶硅亚表面的损伤;同时部分非晶层原子在压应力的作用下与已加工表层断裂的原子键结合,重构形成已加工表面变质层。     

激光清洗硅片表面Al2O3颗粒的试验和理论分析

以KrF准分子激光器为激光源,对目前工业上常用的硅片研磨抛光液的主要成分Al₂O₃颗粒进行激光清洗的试验和理论分析。建立一维热传导模型,利用有限元分析软件MSC.MarC模拟硅片表面的温度随激光作用时间和能量密度的分布。通过理论计算,量化了颗粒所受到的清洗力以及其与硅片表面之间的粘附力,理论预测出1 μm Al₂O₃颗粒的激光清洗阈值为60 mJ/cm²。在理论分析的指导下,利用248 nm、30 ns的KrF准分子激光进行单因素试验,研究激光能量密度、脉冲个数、激光束入射角度对激光干法清洗效率的影响,并且实验验证了清洗模型以及场增强效应对激光清洗结果的影响。     

一种面向化学机械抛光终点检测系统的信号处理方法

提出了一种针对基于摩擦的化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing,CMP）终点检测系统的信号处理方法。该信号处理方法采用小波阈值去噪的方法去除包含在原始测量信号中的噪声;从去噪后的信号中提取卡尔曼滤波新息作为特征信号;根据CMP过程中卡尔曼滤波新息的特征来判断何时达到CMP终点。应用该信号处理方法,进行了铜CMP过程的终点检测试验。试验结果表明,该信号处理方法可以判断出铜CMP过程的终点。     

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。