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。     

浸渗砂轮在刀具行业中的应用研究

本方研究了浸渗砂轮在刀具刃磨领域中的应用。通过研究发现,浸渗砂轮在刀具刃磨方面是一种非常有效的工具,对于防止刀具表面磨削烧伤和减少车间粉尘污染有其特殊的使用价值。     

铜化学机械抛光中电化学理论的应用研究

概述了电位-pH图、极化曲线、交流阻抗谱和开路电压测试等电化学方法在铜化学机械抛光(Cu—CMP)中的应用，并分析了采用电化学方法进行CMP分析存在的问题，指出采用以上电化学方法进行Cu—CMP分析有利于对Cu—CMP的过程的理解，并可以为抛光液组分的选配提供依据。     

中国先进加工制造工艺与装备技术中的关键科学问题

根据中国国家自然科学基金委员会安排，研讨先进加工制造工艺与装备科学与技术的发展趋势。针对中国先进加工制造和装备学科存在的基础研究不系统、不深入的共性状况，以国家需求为目标，以加强先进制造工艺与装备的理论基础研究和应用基础研究为突破口，提出国家自然科学基金“十一五”(2006～2010)期间先进加工制造工艺和装备领域需要研究的科学问题、研究方向、工程目标，以及应该优先发展的重点方向。 先进加工制造是实现高效率、高精度和低成本制造的技术支撑。先进加工制造的目标是高效化、精密化、智能化、集成化、数字化和洁净化，关键技术包括高速/高效切削加工技术、高速/超高速磨削技术、精密/超精密加工技术、非传统加工及其复合加工技术，以及相关的先进加工制造装备的制造技术。 摘要根据中国国家自然科学基金委员会安排，研讨先进加工制造工艺与装备科学与技术的发展趋势。针对中国先进加工制造和装备学科存在的基础研究不系统、不深入的共性状况，以国家需求为目标，以加强先进制造工艺与装备的理论基础研究和应用基础研究为突破口，提出国家自然科学基金“十一五”(2006～2010)期间先进加工制造工艺和装备领域需要研究的科学问题、研究方向、工程目标，以及应该优先发展的重点方向。 先进加工制造是实现高效率、高精度和低成本制造的技术支撑。先进加工制造的目标是高效化、精密化、智能化、集成化、数字化和洁净化，关键技术包括高速/高效切削加工技术、高速/超高速磨削技术、精密/超精密加工技术、非传统加工及其复合加工技术，以及相关的先进加工制造装备的制造技术。 高速/高效切削加工技术的科学问题包括切削加工时刀具和工件材料相互作用过程刀具摩擦、磨损和破坏机理，工件材料高速切削变形理论与工件表面成形机理，高速切削刀具与机床的动力学分析，高速切削过程的智能监控理论与技术。研究方向包括高速/高效切削机床与刀具，难加工材料的高速/高效切削加工，高速/高效切削表面质量，高速/高效切削加工的动力学与稳定性。工程目标包括超高速切削，机床主轴转速达到1×106r·min-1，铣削铝及其合金的切削速度达到1×104m·min-1；高性能切削，机床主轴功率达到100kW，进给速度达到50m·min-1；采用多坐标驱动，提高机床的柔性和效率。     

大尺寸硅片超精密磨削平整化加工机理与技术

在中国国家自然科学基金重大项目《先进电子制造中的重要科学技术问题研究》资助下，针对大尺寸硅片化学机械抛光(CMP)和超精密磨削平整化所涉及的“超精抛光中纳米粒子行为和化学作用及平整化原理与技术”，以300mm硅片为代表，归纳报告硅片超精密磨削加工机理、磨削平整化理论、超精密磨削表面/亚表面损伤、磨削加工工艺规律，以及大尺寸硅片超精密磨削平整化加工关键技术的研究进展。 从硅片旋转磨削过程的运动学仿真、硅片磨削过程的分子动力学仿真和硅片材料的脆性 延性转变等3方面研究了硅片的超精密磨削机理。 通过建立硅片旋转磨削过程的运动学理论模型，获得硅片旋转磨削的运动轨迹参数方程、磨纹长度、磨纹数量以及磨削稳定周期等模型，分析了磨纹间距、磨纹密度与磨削表面层质量的关系。在此基础上开发硅片旋转磨削纹理的计算机预测仿真软件对硅片超精密磨削过程进行数字模拟，通过硅片磨削实验对数字仿真结果进行实验验证。     

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。     

单晶硅片磨削表面相变研究

为了揭示硅片自旋转磨削加工过程中材料的去除机理,采用显微拉曼光谱仪研究了硅片磨削表面的相变。结果表明：半精磨和精磨硅片表面存在-Si相、Si-III相、Si-IV相和Si-XII相,这表明磨削过程中Si-I相发生了高压金属相变（Si-II相）,Si-II相容易以塑性方式去除。粗磨硅片表面没有明显的多晶硅,只有少量的非晶硅出现,材料以脆性断裂方式去除。从粗磨到精磨,材料去除方式由脆性断裂去除向塑性去除过渡。粗磨向半精磨过渡时,相变强度越大,材料的塑性去除程度越大;半精磨向精磨过渡时,相变强度越小,材料的塑性去除程度越大。     

陶瓷结合剂CBN砂轮的磨削性能及磨削液选择

多年来轴承生产厂家一直使用刚玉砂轮磨削淬硬轴承钢零件。尽管用这种砂轮已经制造出数以亿计轴承,但是,由于砂轮磨损迅速,严重地影响了生产率的提高。同时,砂轮的迅速磨损对磨削加工精度和磨削表面质量也产生了极为不利的影响。立方氮化硼（ＣＢＮ）具有硬度高、耐热性和化学惰性高、导热性好等优点,适用于加工轴承钢、高速钢、不锈钢、耐热钢等高硬度和高韧性的材料。８０年代,德国成功地将陶瓷结合剂ＣＢＮ砂轮应用于轴承内表面磨削,在轴承磨削领域开创了先河。从此,国外许多轴承厂成功地用ＣＢＮ砂轮代替普通刚玉砂轮磨削轴承零…     

非回转体锥形工件夹具设计及同轴度分析

针对非回转体锥形类工件的专用夹具存在定位精度低、换装过程复杂等问题,结合非回转体锥形工件结构形状特征及装夹定位要求,根据六点定位原理设计了定位方案,开展了用于非回转体锥形工件快速装夹定位夹具系统的设计研究.建立了非回转体锥形工件夹具三维模型,对非回转体锥形工件同轴度的调整方法进行探索,分析了径向调整装置对同轴度精度的影...     

大尺寸硅片自旋转磨削的试验研究

利用基于自旋转磨削原理的硅片超精密磨床,通过试验研究了砂轮粒度、砂轮转速、工件转速及砂轮进给速度等主要因素对材料去除率、砂轮主轴电机电流以及磨削后硅片表面粗糙度的影响关系。研究结果表明,增大砂轮轴向进给速度和减小工件转速,采用粗粒度砂轮有利于提高磨削硅片的材料去除率,砂轮轴向进给速度对材料去除率的影响最为显著;适当增大砂轮转速,减小砂轮轴向进给速度,采用细粒度砂轮可以减小磨削表面粗糙度;在其它条件一定的情况下,砂轮速度超过一定值会导致材料去除率减小,主轴电机电流急剧增大,表面粗糙度变差;采用比#2000粒度更细的砂轮磨削时,材料去除率减小,硅片表面粗糙度没有明显改善。