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。     

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.     

基于磨粒运动轨迹的硅片化学机械抛光材料去率研究

硅片化学机械抛光（CMP）是机械作用与化学作用相结合的技术,硅片表面的化学反应层主要是由抛光液中磨料的机械作用去除,磨粒对硅片表面的摩擦和划擦对硅片表面材料的去除起着重要作用。磨粒在硅片表面上的划痕长度直接影响硅片表面的材料去除率。本文首先在实验结果的基础上分析了硅片CMP过程中磨粒的分布形式,然后根据运动学和接触力学理论,分析了硅片、磨粒及抛光垫三者之间的运动关系,根据磨粒在硅片表面上的运动轨迹长度,得出了材料去除率与抛光速度之间的关系,该分析结果与实验结果一致,研究结果可为进一步理解硅片CMP的材料去除机理提供理论指导。     

硅片化学机械抛光表面材料去除非均匀性实验

化学机械抛光技术已成为超大规模集成电路制造中实现硅片全局平面化的实用技术和核心技术。CMP的最大问题之一是硅片材料去除的非均匀性,它是集成电路对硅片表面平坦化需求的一个重要指标。文章提出了硅片表面材料去除非均匀性计算公式,在CP-4实验用抛光机上进行了硅片化学机械抛光实验,并用美国ADE公司生产的WaferCheck-7200型非接触式电容厚度测量设备对单晶硅片的厚度进行高精度检测,经过计算,得出了不同抛光速度下硅片表面材料去除非均匀性的数据,为理解硅片CMP材料去除非均匀性形成机理,进一步揭示硅片CMP材料去除机理提供了理论依据。     

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。     

径向直线运动型硅片传输机器人的设计与研究

结合径向直线运动型硅片传输机器人的设计，分别介绍了该机器人的升降旋转部件、径向伸缩部件、末端翻转部件的机构以及工作原理，并且对径向伸缩部件的直线运动机构进行了运动学分析。     

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。      

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.     

天线反射面表面富树脂层的精密抛光参数对表面粗糙度的影响规律

针对新一代全碳纤维复合材料天线对反射面表面富树脂层的高质量加工需求,开展富树脂层抛光工艺试验,研究抛光时间、磨粒粒径、磨粒质量分数、加载压力以及抛光转速对富树脂层表面粗糙度的影响规律。结果表明：在当前试验条件下,表面粗糙度随抛光时间的延长先减小后趋于稳定,随着磨粒粒径或加载压力的增大而增大,随磨粒质量分数的升高或抛光转速的增大先减小后增大。在此基础上形成优化工艺参数组合是磨粒粒径为25 nm,磨粒质量分数为20%,加载压力为14.1 kPa,抛光转速为50 r/min,抛光时间为1.0 h,抛光液流量为10 mL/min,用该参数组合加工可获得表面粗糙度S_a为4.73 nm的高质量富树脂层抛光表面。