基于超声振动的硅片边缘抛光研究

《基于超声振动的硅片边缘抛光研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、辽宁工业大学硕士学位论文基于超声振动的硅片边缘抛光研究专业:机械设计及理论研究生:郑美超指导教师:何勍教授辽宁工业大学机械工程与自动化学院二〇一五年三月MasterThesisResearchonWaferEdgePolishingBasedonUltrasonicVibrationSpeciality:MechanicalDesignandTheoryCandidate:ZHENGMei-chaoSupervisor:ProfessorHEQingLiaoningUniversityofTechnolo

2、gyJinzhou,121001,ChinaMarch2015摘要近年来，半导体工业得到快速发展，单晶硅片作为制造芯片的主要半导体材料，其直径在不断地增大，硅片边缘的质量也变得愈发重要。因此，硅片边缘精密加工技术引起了研究者们的极大兴趣。论文以超声振动与化学机械抛光技术为基础，开展了基于超声振动的硅片边缘抛光研究。针对硅片边缘加工制造过程中存在的表面质量差和边缘缺陷等问题，以硅片边缘抛光为出发点，提出一种基于行波超声振动的硅片边缘抛光方法，并应用于边缘抛光。根据环形压电振子超声行波形成原理及振子表面椭圆运

3、动理论，以环行压电振子为基体，设计改造出硅片的超声振动边缘抛光工具，应用有限元分析软件ANSYS对抛光工具的振幅、振型和固有频率等振动特性进行动态分析，之后进行实验测试，测试结果与有限元模拟值相吻合。基于硅片边缘抛光工具的工作原理及抛光实验原理，研制了相应的超声振动抛光实验系统及其实验监测系统，并应用该实验系统进行了在抛光工具只加振动而与硅片之间无宏观转动的边缘抛光实验。实验结果验证了振动抛光实验的可行性，抛光工具在振动条件下能够降低硅片边缘表面粗糙度，达到抛光的效果。针对影响实验效果的抛光时间与抛光压力

4、两个重要工艺参数进行了实验研究与分析，实验结果表明，在超声振动条件下，抛光时间与抛光压力两个工艺参数存在最佳值，抛光效果受抛光压力的影响较大。抛光实验中采用抛光工具与硅片一侧倒角斜面完全接触的抛光方式，为硅片边缘抛光提供了全新的研究思路。关键词：超声振动；硅片；边缘抛光；压电振子；行波；化学机械抛光IAbstractInrecentyears,thesemiconductorindustrygetsfastdevelopment.Asthemainsemiconductormaterialofchip,t

5、hediameterofsiliconwaferisconstantlyincreasingandthequalityofwaferedgehadbecomeincreasinglyimportant.Therefore,theprecisionmachiningtechnologyofwaferedgeisfocusedwithmanyresearches.Onthebasisofultrasonicvibrationandchemicalmechanicalpolishing（CMP）technolo

6、gy,thepaperresearchesonwaferedgepolishingbasedonultrasonicvibration.Aimingatsomeproblemsinsiliconwaferedgeprocessingandmanufacturingsuchaspoorqualityofedgesurfaceandedgedefects,accordingtowaferedgepolishingthepaperpresentsanewmethodofwaferedgepolishingtha

7、tbasedontravelingwaveultrasonicvibration,andapplieditonwaferedgepolishing.Basedonrotatingtravellingwaveandtheellipticalmotionofthesurfaceformationprincipleincircularpiezoelectricvibrator,waferedgepolishingtoolofultrasonicvibrationisdesignedandtransformedb

8、asingonthecircularpiezoelectricvibrator.Dynamicanalysisofcircularpiezoelectricvibratoraboutvibrationcharacteristicsliketheamplitude,modeofvibrationandnaturalfrequenciesarecarriedoutusingfiniteelementanalysissoftware