硅片自旋轉(zhuǎn)磨削表面粗糙度建模與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、單晶硅是優(yōu)良的襯底材料，被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，超精密磨削技術(shù)是半導(dǎo)體芯片襯底平坦化加工和背面減薄加工的核心技術(shù)。表面粗糙度的大小是評價(jià)硅片加工質(zhì)量重要的指標(biāo)之一，為了得到較低的表面粗糙度，需要開展大量繁雜的實(shí)驗(yàn)探究磨削參數(shù)對表面粗糙度的影響規(guī)律。然而，自旋轉(zhuǎn)超精密磨削機(jī)床與普通平面、外圓磨床相比，其運(yùn)動(dòng)形式有明顯區(qū)別，且單晶硅材料的力學(xué)特性也不同于金屬材料，再加上我國對超精磨削機(jī)床的研制正處于試制階段，仍有大量的技術(shù)難題需要攻克，不

2、能充分開展磨削實(shí)驗(yàn)。鑒于以上原因，建立基于自旋轉(zhuǎn)磨削原理的硅片表面粗糙度Ra模型意義重大。
　　首先，根據(jù)單晶硅的材料特性，作者分別闡釋了單晶硅脆性斷裂去除、塑性去除兩種不同材料去除機(jī)理，通過自旋轉(zhuǎn)磨削實(shí)驗(yàn)表明，采用600＃金剛石砂輪粗磨單晶硅片時(shí)材料去除以脆性斷裂為主;采用2000＃金剛石砂輪精密磨削單晶硅片時(shí)材料去除以塑性去除為主。
　　其次，基于自旋轉(zhuǎn)磨削運(yùn)動(dòng)原理，建立了單顆磨粒相對于硅片的運(yùn)動(dòng)方程，根據(jù)體積不變原理建

3、立了單顆磨粒的平均磨削深度模型，在此基礎(chǔ)上闡釋了單顆磨粒所受法向力與磨粒磨削深度的關(guān)系。建立了單晶硅脆性斷裂去除及塑性去除方式下適用于自旋轉(zhuǎn)磨削的表面粗糙度模型。
　　再次，通過實(shí)驗(yàn)分別研究了砂輪轉(zhuǎn)速、硅片轉(zhuǎn)速及砂輪軸向進(jìn)給速度對硅片表面粗糙度的影響規(guī)律，同時(shí)也研究了磨粒直徑大小及光磨時(shí)間對硅片表面粗糙度的影響。通過與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比驗(yàn)證了所建立的理論模型的正確性。
　　最后，以砂輪轉(zhuǎn)速、硅片轉(zhuǎn)速及砂輪軸向進(jìn)給速度為輸入，表面