【摘要】：單晶硅作為一種性能優(yōu)異的襯底材料在集成電路、光電、航空航天及國防科技等領域中被廣泛應用。出于后續(xù)加工工工藝和器件性能需求,單晶硅襯底加工具有極高的表面幾何精度和表面完整性要求。單晶硅片加工的重要工序是金剛石砂輪超精密磨削工藝,通過金剛石磨粒與單晶硅表面擠壓、劃擦、耕犁等作用實現(xiàn)材料去除。此過程中無疑會對單晶硅片表面造成劃痕、崩碎等損傷,也會對亞表面造成微裂紋等損傷,而磨削壓力與磨削速度等參數(shù)的變化,也將大大影響磨削表面/亞表面損傷形式。由于砂輪磨削過程中,高頻微力測量困難且實驗過程復雜,恒力控制下的金剛石砂輪磨削實驗研究較少。本文針對單晶硅片高速磨削加工過程中,磨削速度速度、壓力及砂輪粒度的變化影響材料表面與亞表面損傷特性的問題,設計了帶有測力裝置的單磨塊高速劃擦硅片實驗臺,通過多磨粒磨削過程代替單磨粒磨削過程放大了載荷值,便于測量和控制,并采用40gm粒徑的金剛石樹脂結(jié)合劑磨塊在不同速度和壓力下對單晶硅表面進行了高速劃擦實驗,研究了恒力控制磨削條件下磨削速度與磨削壓力對磨削效率及表面/亞表面損傷的影響。論文主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：(1)本文基于超精密研磨/拋光一體化機床的旋轉(zhuǎn)平臺臺自行設計了帶有柔性加載系統(tǒng)的單磨塊恒力控制實驗平臺,平臺能夠?qū)崿F(xiàn)橫向與縱向進給,便于位置調(diào)整及砂輪修整。設置了加載旋鈕,并采用NC3DT60三軸力傳感器實現(xiàn)單磨塊的恒力控制；(2)利用單磨塊恒力磨削實驗平臺設計了磨削實驗方案,在恒定壓力下完成不同參數(shù)對材料去除效率影響實驗,并采用LJ-V7060型高速輪廓測量儀進行磨削深度檢測,結(jié)果顯示：在恒定壓力下,磨塊的單次去除深度隨磨削速度的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,而在相同磨削速度條件下,壓力增大為2倍單次去除深度增加2.3～3.1倍,有效提高了去除效率；(3)通過截面拋光法進行硅片表面/亞表面損傷實驗,采用光學顯微鏡進行不同參數(shù)磨削硅片表面/亞表面損傷觀測對比,結(jié)果顯示：在相同壓力下,隨著磨削速度增加亞表面損傷呈現(xiàn)減小趨勢,而表面磨紋變得細而均勻,表面缺陷減少；在相同磨削速度條件下,隨著壓力增大表面/亞表面損傷得到明顯改善：砂輪粒度的減小也將明顯提高磨削表面的質(zhì)量,降低亞表面損傷。
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【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN305.2

【參考文獻】

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本文編號：2275467