硅片化学机械抛光技术的研究进展

随着硅片厚度的增大和芯片厚度的减小,硅片在加工中的材料去除量增大,如何提高其加工效率就成了研究的热点之一。由于化学机械抛光过程复杂,抛光后硅片的质量受到多种因素的影响,主要包括抛光设备的技术参数、耗材(抛光垫和抛光液)的性质和硅片自身在抛光时的接触应力状态等。本文介绍了硅片化学机械抛光技术的研究进展,讨论了影响硅片抛光后表面质量和表面材料去除率的因素,如抛光液、抛光垫、抛光压力等,并对目前用于硅片化学机械抛光的先进设备进行了综述。      

RBR控制在超大规模集成电路制造的化学机械抛光工艺中的应用

本论文介绍了RBR过程控制技术在超大规模集成电路（UISI）制造中的化学机械抛光（CMP）这一关键工艺中的应用。CMP工艺中的RBR控制是利用CMP工艺后检测获得的抛光质量数据来调整下一片硅片抛光的输入工艺参数的方法实现的。由于影响CMP过程的参数比较多,并且存在一些复杂的变化过程（如抛光垫老化、更换抛光垫等）,使得其RBR控制是一个多目标、多输入、多输出的控制过程。本文结合CMP工艺分析了RBR控制,并以双指数权重调整方法为例描述了用于CMP的RBR控制算法,最后介绍了RBR控制在CMP工艺应用中的最新研究结果。     

分散剂对铜CMP材料去除率和表面粗糙度影响的实验研究

使用5种分散剂,SiO2水溶胶为磨料、H2O2为氧化剂,分别进行抛光实验。结果表明：二乙烯三胺和吡啶2种分散剂相对较好,二乙烯三胺（质量分数0．05％）对铜的材料去除率达到570．20nm／min,表面粗糙度为Rα1．0760nm,吡啶（质量分数0．75％）的材料去除率为373．69nm／min,表面粗糙度为Rα1．5776nm;二乙烯三胺提高了抛光液的碱性并增强了对铜金属的腐蚀作用是材料去除率提高的主要原因,其多胺基的极性吸附和与胶体分子羟基的化学键作用提高了抛光液磨粒胶体表面的zeta电位,较大的分子链有效地提高了磨料粒子间的空间排斥力,故较好的纳米磨料粒子分散性使抛光表面粗糙度降低。     

精密陶瓷球研磨技术的研究

本文以常压烧结氮化硅基陶瓷为球毛坯材料,对精密陶瓷球的研磨加工进行了重点研究。通过系列试验,分析和解决了陶瓷球加工过程中的有关问题,提出了保证精密陶瓷球加工质量的技术措施。     

单晶硅磨削过程分子动力学仿真并行算法

建立单晶硅超精密磨削过程的三维分子动力学仿真模型,分析分子动力学仿真串行程序特点和并行仿真的可行性,提出基于区域二次划分的分子动力学仿真并行算法.编制并行仿真程序,进行分子动力学仿真,从瞬间原子位置图方面分析单晶硅超精密磨削过程的加工机理.将并行仿真结果与串行程序仿真结果进行对比分析,从瞬间原子位置图和系统能量方面验证并行程序结果的正确性,在仿真规模和计算时间方面并行程序有很大优势,从而说明并行仿真程序是有效的,可以应用在不同原子规模的分子动力学仿真计算中.     

超声辅助磨削硬脆材料芯棒直径预测模型

超声辅助磨削是一种套料芯棒加工方法,而硬脆材料在超声辅助磨削加工过程中的去除模式主要为脆性断裂,这将导致加工出的芯棒直径与砂轮内径之间存在尺寸误差。针对上述问题,通过分析超声辅助磨削加工中砂轮表面金刚石磨粒的运动轨迹,运用压痕断裂力学理论建立了超声辅助磨削芯棒的直径预测模型。该模型考虑了脆性材料断裂时产生的侧位裂纹扩展对芯棒直径的影响。通过对K9光学玻璃材料进行超声辅助套料试验对模型进行了标定和验证,接着研究了进给速度和转速对芯棒直径误差的影响规律。通过对比研究发现,模型计算结果与试验结果吻合较好,误差小于5%,验证了模型的有效性。试验结果表明,采用适当的低转速和大进给速度可以有效降低超声辅助磨削芯棒直径的尺寸误差。本文所建模型可为超声辅助磨削套料芯棒的砂轮选择提供理论指导。     

工件旋转法磨削硅片的磨粒切削深度模型

半导体器件制造中,工件旋转法磨削是大尺寸硅片正面平坦化加工和背面薄化加工最广泛应用的加工方法。磨粒切削深度是反映磨削条件综合作用的磨削参量,其大小直接影响磨削工件的表面/亚表面质量,研究工件旋转法磨削的磨粒切削深度模型对于实现硅片高效率高质量磨削加工具有重要的指导意义。通过分析工件旋转法磨削过程中砂轮、磨粒和硅片之间的相对运动,建立磨粒切削深度模型,得到磨粒切削深度与砂轮直径和齿宽、加工参数以及工件表面作用位置间的数学关系。根据推导的磨粒切削深度公式,进一步研究工件旋转法磨削硅片时产生的亚表面损伤沿工件半径方向的变化趋势以及加工条件对磨削硅片亚表面损伤的影响规律,并进行试验验证。结果表明,工件旋转法磨削硅片的亚表面损伤深度沿硅片半径方向从边缘到中心逐渐减小,随着砂轮磨粒粒径、砂轮进给速度、工件转速的增大和砂轮转速的减小,加工硅片的亚表面损伤也随之变大,试验结果与模型分析结果一致。     

理想材料零件RP制造中的生长方向优化研究

对生长方向优化展开讨论，通过综合考虑几何和材料两方面特征的影响，提出了以最小分层数为目标、以零件整体稳定性为约束条件的生长方向优化算法，并利用建立在单纯剖分基础上的理想材料零件CAD数据交换格式，通过实例验证了该生长方向优化算法足以应用在非均匀材料零件的分层制造中。     

大尺寸硅片的高效超精密加工技术

本文根据下一代IC对大尺寸硅片（≥300mm)面型精度和表面完整性的要求，分析了大尺寸硅片超精密加工的关键问题，介绍了工业发达国家在硅片超精密加工技术和设备方面的研究现状和最新进展，指出了大尺寸硅片高效超精密加工技术的发展趋势,通过对国内技术现状的分析，强调了针对大尺寸硅片超精密加工理论和关键技术开展基础研究的必要性。     

基于单片机的浓缩风能型风力发电机调向控制系统

风力发电机的调向控制对于保证其正常发电十分重要。根据浓缩风能型风力发电机的形体结构,设计了机械传动机构和基于89C51单片机的调向自动控制系统。实验结果表明整个系统可在风向变化超过±15°时自动迎风,达到了设计要求。该系统可应用于浓缩风能型风力发电机的中大型并网发电机组。