收藏本站
《大连理工大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

300mm硅片超精密磨床设计与开发

朱祥龙  
【摘要】:硅片的超精密磨削技术主要用于硅片制备中的硅片平整化和IC后道制程中的背面减薄。随着硅片直径的增大和厚度的减小,硅片超精密磨削技术及设备面临新的挑战:大的进给速度调速范围和高的进给稳定性,对磨床进给系统的结构特性和运动性能提出了较高要求;硅片在磨削中容易翘曲变形,磨削面型精度难以保证;硅片原始厚度的增大和芯片磨后厚度的减小趋势,使硅片表面磨削的材料去除量增大,提高加工效率成为一个亟待解决的问题;硅片减薄后,其表面质量和加工变形对磨削力的变化更加敏感,监控磨削力以提高成品率的问题亟待解决。面向大尺寸薄硅片的超精密磨削技术及设备的需求,针对表面质量和磨削效率这对突出矛盾问题,以提高硅片表面质量、面型精度和加工效率为目的,作者深入研究了精密进给、面型控制和磨削力监控等关键技术,设计开发了300mm硅片超精密磨床。 主要研究内容和结论如下: (1)研究了基于控制力和工件旋转磨削原理的大尺寸硅片超精密磨削技术,提出了Ф300mm硅片全自动超精密磨床设计方案,该磨床采用双主轴三工位的布局结构,具有在线测量硅片厚度、在线测量磨削力等功能,可完成硅片的传输、定心、浸润、粗磨、精磨、清洗和干燥等工序,实现了硅片全自动磨削。 (2)建立了硅片超精密磨床的三维虚拟样机,并对硅片磨床整机和各主要零部件进行了结构静力学分析及动力学有限元分析,完成了对各部分结构的优化设计及设计方案定型。建立了进给系统的刚柔耦合模型,分析了进给系统的运动学特性。创建了进给伺服系统的机电协同仿真模型,并推导了进给系统各环节的传递函数。对硅片磨床进给系统的位移、静态和动态等特性进行了实验验证研究。 (3)针对双主轴三工位超精密硅片磨床的结构特点,研究了砂轮主轴与工件主轴相对夹角对磨削面型的影响规律,分别建立了粗磨单元和精磨单元的硅片磨削面型的数学模型;提出了双主轴三工位硅片磨床主轴倾角的调整方法,并研制了主轴倾角调整装置。通过吸盘修整和硅片磨削试验,验证了磨削面型的数学模型,实现了硅片面型精度的精确控制。 (4)分析了磨削硅片过程中三向磨削力的特点,研制了基于石英晶体压电效应的三向磨削力在线测量系统,并实现了与硅片超精密磨床的集成。对所研制的三向磨削力在线测量系统进行了静态标定、动态性能测定以及在线标定,获得了三向磨削力在线测量系统的灵敏度、线性和重复性等静态及动态性能指标。以兼顾加工效率和表面质量为目标,提出了分阶段控制力磨削的工艺策略,并在所研制的硅片超精密磨床上通过控制力磨削硅片试验对上述工艺策略进行了验证。 (5)与企业合作研制出国内首台0300mm硅片全自动超精密磨床,磨削后硅片的TTV值4μm,#4800金刚石砂轮磨削后硅片的表面粗糙度值Ra1.4nm,亚表面损伤层深度0.25μm,实现了0300mm硅片的高效低损伤超精密磨削。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG580.2

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 康仁科,郭东明,霍风伟,金洙吉;大尺寸硅片背面磨削技术的应用与发展[J];半导体技术;2003年09期
2 葛钟;闫志瑞;库黎明;陈海滨;冯泉林;张国栋;盛方毓;索思卓;;砂轮粒径对300mm Si片双面磨削影响的研究[J];半导体技术;2008年04期
3 董志刚,田业冰,康仁科,郭东明,金洙吉;硅片超精密磨床的发展现状[J];电子工业专用设备;2004年06期
4 廉子丰;大直径硅片加工技术[J];电子工业专用设备;1997年03期
5 钱敏,孙宝元,张军;整体式三维压电测力平台的研制[J];大连理工大学学报;2000年05期
6 康仁科,田业冰,郭东明,金洙吉;大直径硅片超精密磨削技术的研究与应用现状[J];金刚石与磨料磨具工程;2003年04期
7 陈杨,陈建清,陈志刚;超光滑表面抛光技术[J];江苏大学学报(自然科学版);2003年05期
8 郭东明,康仁科,苏建修,金洙吉;超大规模集成电路制造中硅片平坦化技术的未来发展[J];机械工程学报;2003年10期
9 袁哲俊,周明,韩向利;超精密机床的新发展(上)[J];机械工艺师;1994年11期
10 郭东明,康仁科,金洙吉;大尺寸硅片的高效超精密加工技术[J];世界制造技术与装备市场;2003年01期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 吴涧彤;压电晶体扭转效应的研究[D];大连理工大学;2000年
2 霍凤伟;硅片延性域磨削机理研究[D];大连理工大学;2006年
3 张银霞;单晶硅片超精密磨削加工表面层损伤的研究[D];大连理工大学;2006年
4 苏建修;IC制造中硅片化学机械抛光材料去除机理研究[D];大连理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 黄金伟;基于虚拟样机技术的硅片磨床进给系统机电协同仿真[D];大连理工大学;2010年
2 杨利军;大尺寸硅片真空夹持系统的研究[D];大连理工大学;2005年
3 李伟健;超精密磨床监控系统的设计与开发[D];大连理工大学;2005年
4 李忠信;硅片自旋磨削试验台关键技术的研究[D];大连理工大学;2005年
5 王彩玲;化学机械抛光机机械本体设计[D];大连理工大学;2006年
6 付志刚;晶圆磨床磨削力在线测量系统的研究与设计[D];大连理工大学;2007年
7 朱锦益;基于虚拟样机技术的超精密磨床进给系统设计[D];大连理工大学;2008年
8 高尚;超精密磨削硅片的软磨料砂轮的研制[D];大连理工大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨义;孔晓玲;尹成龙;;高等农业院校机械制造课程教学改革研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年05期
2 王玉;;水稻插秧机分插机构的轨迹规划和运动仿真[J];安徽农业科学;2011年15期
3 李树峰;马永平;何磊;曹卫彬;周亚立;刘向新;赵岩;何义川;;基于ADAMS的钳夹式精量穴播器的设计与仿真分析[J];安徽农业科学;2012年14期
4 吴建荣;杨佳荣;昌金铭;;太阳电池硅锭生产技术[J];中国建设动态(阳光能源);2007年01期
5 王敏良;孔德海;;集成电路电磁骚扰测试方法[J];安全与电磁兼容;2007年01期
6 葛友刚;贾志绚;李捷;董永富;;基于ADAMS/Car的车辆频率响应仿真分析[J];辽宁科技大学学报;2012年01期
7 程东明;杜艳丽;马凤英;段智勇;郭茂田;赵传奇;罗荣辉;弓巧侠;杨静;;光纤耦合模块中光纤焊接技术的研究[J];半导体光电;2007年04期
8 向鹏飞;袁安波;杨修伟;高建威;;CCD多晶硅刻蚀技术研究[J];半导体光电;2010年06期
9 苏建修,康仁科,郭东明;超大规模集成电路制造中硅片化学机械抛光技术分析[J];半导体技术;2003年10期
10 罗余庆,康仁科,郭东明,金洙吉;大直径硅晶片化学机械抛光及其终点检测技术的研究与应用[J];半导体技术;2004年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 龙威;赵彬;;精密空气静压导轨组件传动系统的设计与分析[A];第十五届流体动力与机电控制工程学术会议论文集[C];2011年
2 宋宇;郑泉;陈黎卿;;基于ADAMS/Car Ride车辆平顺性仿真研究[A];现代农业理论与实践——安徽现代农业博士科技论坛论文集[C];2007年
3 马占龙;李显凌;刘健;王君林;;超光滑光学表面加工技术现状及发展趋势[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 迟媛;余嘉;蒋恩臣;;基于ADAMS的动力差速式转向机构的运动学仿真[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
5 王虎奇;陈树勋;;基于ADAMS的装载机前车架有限元分析载荷求解[A];第二届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2006年
6 马东兴;岳林;;基于虚拟样机技术的四足机器人步态设计与仿真[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
7 王红岩;芮强;;虚拟样机技术在装甲装备研制与开发中的应用[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
8 谢最伟;吴新跃;;基于ADAMS的碰撞仿真分析[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
9 岳杰;;CAE技术在新型无级变速器中的应用[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
10 王中双;徐长顺;陈集;;平面多体机械系统耦合动力学键合图法[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵明利;多频率超声辅助磨削纳米氧化锆陶瓷表面/亚表面损伤机理研究[D];河南理工大学;2010年
2 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
3 余剑峰;新型化学机械抛光垫和抛光液的研究[D];华南理工大学;2010年
4 童伟;整体耦合式消扭悬架系统原理及其运动学和动力学研究[D];华南理工大学;2010年
5 杨陈;低噪声轻量化单缸柴油机的虚拟设计技术研究[D];浙江大学;2009年
6 于站良;超冶金级硅的制备研究[D];昆明理工大学;2010年
7 梅向阳;真空定向凝固法去除硅中金属杂质和晶体生长控制的研究[D];昆明理工大学;2010年
8 姚廷强;球轴承多体接触动力学研究[D];昆明理工大学;2009年
9 邓明进;高性能反应烧结碳化硅陶瓷材料制备及其性能研究[D];武汉理工大学;2010年
10 曹建伟;直拉式单晶硅生长炉的关键技术研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵捷;超硬磨料CBN砂轮超声振动修整技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 詹峰;井下煤仓清仓机器人机械臂结构设计与新型清仓技术研究[D];山东科技大学;2010年
3 于张喜;立式刨切机机构设计优化[D];山东科技大学;2010年
4 孙晓红;小口径深井救援机器人的设计研究[D];山东科技大学;2010年
5 陈斌;PJR-2X型喷浆机器人交互式虚拟样机系统开发[D];山东科技大学;2010年
6 姜波;挠性驱动盘疲劳试验台的研制[D];长春理工大学;2010年
7 王禹;双质量飞轮扭转疲劳试验台的研究[D];长春理工大学;2010年
8 曹自然;大型板类零件孔形位尺寸检测系统[D];长春理工大学;2010年
9 张亚萍;锗单晶片的表面化学腐蚀研究[D];浙江理工大学;2010年
10 张秀芳;硅、锗切割片的损伤层研究[D];浙江理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒋荣华,肖顺珍;半导体硅材料的进展与发展趋势[J];四川有色金属;2000年03期
2 尹燕萍,罗庆媛,杨晓波;镜面无损检测系统[J];半导体光电;2000年06期
3 康仁科,郭东明,霍风伟,金洙吉;大尺寸硅片背面磨削技术的应用与发展[J];半导体技术;2003年09期
4 苏建修,康仁科,郭东明;超大规模集成电路制造中硅片化学机械抛光技术分析[J];半导体技术;2003年10期
5 谢锋,刘剑霜,陈一,胡刚;硅中缺陷的透射电镜观察[J];半导体技术;2004年03期
6 翁寿松;65nm/45nm工艺及其相关技术[J];微纳电子技术;2004年07期
7 苏建修,郭东明,康仁科,金洙吉,李秀娟;ULSI制造中硅片化学机械抛光的运动机理[J];半导体学报;2005年03期
8 曹福年,卜俊鹏,吴让元,郑红军,惠峰,白玉珂,刘明焦,何宏家;X射线回摆曲线定量检测SI-GaAs抛光晶片的亚表面损伤层厚度[J];半导体学报;1998年08期
9 张朝辉,雒建斌;化学机械抛光中抛光液流动的微极性分析[J];北京交通大学学报;2005年01期
10 李东升,杨德仁,阙端麟;单晶硅材料机械性能研究及进展[J];材料科学与工程;2000年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 郭东明;康仁科;金洙吉;;大尺寸硅片的高效超精密加工技术[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 何捍卫;铜化学-机械抛光电化学机理与抛光速率的研究[D];中南大学;2002年
2 霍凤伟;硅片延性域磨削机理研究[D];大连理工大学;2006年
3 张会端;机床进给系统的动力学分析[D];吉林大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐广笛;全数字异步电机直接转矩控制系统的仿真与设计方法研究[D];湘潭大学;2003年
2 徐艳华;复杂产品的虚拟样机仿真技术研究[D];天津大学;2004年
3 吴昊;数控机床性能仿真系统方案研究与实现[D];华中科技大学;2004年
4 田业冰;硅片超精密磨削表面质量和材料去除率的研究[D];大连理工大学;2005年
5 杨勇;数控伺服系统动态特性仿真及参数优化[D];南京工业大学;2005年
6 陈怀松;边界润滑状态下往复摩擦磨损的数值仿真研究[D];武汉理工大学;2005年
7 李景奎;直线滚动导轨结合面对机床动态特性影响的研究[D];东北大学;2006年
8 张海伟;基于X-Y平台的数控伺服系统建模与仿真[D];西北农林科技大学;2006年
9 柏见涛;基于虚拟样机技术的机床进给传动系统动力学研究[D];吉林大学;2007年
10 蒋复岱;全数字交流伺服电机驱动器的研制[D];中南大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 廖建勇;;硅片精密加工技术发展概述[J];科技风;2008年20期
2 张银霞;李大磊;郜伟;康仁科;;硅片加工表面层损伤检测技术的试验研究[J];人工晶体学报;2011年02期
3 李一平;硅片倒角用金刚石砂轮[J];金刚石与磨料磨具工程;1983年01期
4 丁寅;魏昕;;游离磨料线切割硅晶体中的磨粒力学行为研究综述[J];金刚石与磨料磨具工程;2011年01期
5 谢展强;;数控凸轮磨床磨削力适应控制的研究[J];科技资讯;2008年31期
6 白大鹏;解明利;王竹叶;;平面凸轮磨削过程磨削力的适应控制研究[J];燕山大学学报;2009年01期
7 孔凡莹;;高精度、高效率内圆磨削加工的近况[J];精密制造与自动化;1989年03期
8 王永强;变频技术在精密磨床上的应用[J];机床电器;1997年02期
9 周昆;;半导体硅材料的现状和发展趋势[J];有色金属工业;1997年11期
10 张树礼;;太阳能光伏产业应用的硅材料多线切割技术[J];金属加工(冷加工);2011年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 申晓龙;;运用价值工程改造精密磨床的方案决策[A];2009海峡两岸机械科技论坛论文集[C];2009年
2 谢晋;朱光宇;耿安兵;;光学非球面超精密切削/磨削的加工精度研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
3 吴俊年;邵焕;;环锭纺胶辊胶圈的择优配置[A];“经纬杯”全国环锭细纱机技术进步和纺纱器材、专件应用技术交流研讨会论文集[C];2005年
4 李科技;由佰玲;武卫;孙晨光;李翔;;单抛机双面硅抛光片有蜡贴片工艺研究[A];第二十五届中国(天津)2011’IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C];2011年
5 靳立辉;王国瑞;于书瀚;张基龙;;抛光机系统的改进[A];天津市电视技术研究会2012年年会论文集[C];2012年
6 ;东飞马佐里纺机有限公司企业简介[A];2010年全国现代纺纱技术研讨会论文集[C];2010年
7 王仰东;邵一兵;许栋明;王秀香;赵传超;雷浩;连昱琼;;产业技术路线图与太阳能光伏产业发展研究——以保定为例[A];第五届全国技术预见学术交流会暨全国技术预见与科技规划理论与实践研讨会会议论文集[C];2009年
8 张文清;;编写《毛泽东在上海》留下的难忘记忆[A];我与新中国60年[C];2010年
9 ;泰州冬庆数控机床有限公司[A];陕西省机械工程学会特种加工分会第九届学术年会论文集[C];2010年
10 饶祖刚;王锐;陆界江;赵雁;高景倩;;沟槽栅场终止型IGBT器件形貌结构的开发[A];第二十五届中国(天津)2011’IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 沈谦;汉机公司数控多线硅片切割机填补国内空白[N];陕西日报;2010年
2 本报记者 李远明 通讯员 李炳芳;国内首台四轴数控精密磨床在我市问世[N];三明日报;2010年
3 通讯员毕敬君;特变电工一种晶硅片通过国家认定[N];昌吉日报(汉);2010年
4 ;技术填补国内空白[N];西安日报;2009年
5 本报记者 黄丽莉;科技引擎增活力[N];三明日报;2011年
6 诸玲珍;发挥性价比优势 做强国产光伏设备[N];中国电子报;2008年
7 于思远;获奖项目增加重要行业急需关键设备受青睐[N];机电商报;2010年
8 本报记者 马凤娥 本报通讯员 段永利;对标高端强壮产业[N];河北日报;2010年
9 本报记者 侯大伟;天威新能源: 中国一流就是世界一流[N];中国证券报;2010年
10 ;洛阳鸿泰:“补位”创造价值[N];中国电子报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 朱祥龙;300mm硅片超精密磨床设计与开发[D];大连理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 羽家平;自旋转精密磨削过程磨削力控制策略和控制系统研究[D];广东工业大学;2011年
2 李宗峰;高温氩退火对提高硅片质量的研究[D];北京有色金属研究总院;2011年
3 赵海轩;超精密磨削硅片变形规律的研究[D];大连理工大学;2010年
4 杨杰;集成电路用硅片加工化学品研究[D];长春工业大学;2010年
5 郭瑞苹;基于MSP430单片机的凸轮磨床自适应控制器设计[D];燕山大学;2010年
6 赵宇辉;工程陶瓷磨削装置设计及磨削力控制研究[D];大连理工大学;2009年
7 程建伟;气体漩涡式硅片夹持输送系统的设计[D];浙江大学;2012年
8 柴运东;高硬度涂层球面精密磨削加工参数优化技术研究[D];上海交通大学;2011年
9 蔡海洲;四轴精密磨床关键部件的机械设计与结构分析[D];厦门大学;2008年
10 贾志刚;精密数控磨床检测与仿真实验技术研究[D];厦门大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026