發(fā)布時間：2020-04-23 19:00

【摘要】：隨著國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,半導(dǎo)體材料加工設(shè)備需求激增,相應(yīng)的研究也迅速發(fā)展。由于國內(nèi)研究起步晚、基礎(chǔ)差,與國外差距大,差距約20年。高端設(shè)備被國外壟斷,其中滾磨一體機(jī)是半導(dǎo)體硅材料加工的關(guān)鍵設(shè)備之一,同樣被國外壟斷。國產(chǎn)設(shè)備采用分體式設(shè)計,精度差、效率低、自動化程度低,進(jìn)口設(shè)備性能先進(jìn),成本高、產(chǎn)能有限,貨期長,嚴(yán)重制約了我國半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。為了解決這一問題,提出了單晶硅棒滾磨一體機(jī)的研制。本課題旨在用于半導(dǎo)體行業(yè)且具有較高自動化、集成化、兼容性和精度的單晶硅棒滾磨設(shè)備的自動定向功能的開發(fā)和研磨工藝的研究。研究的重點(diǎn)是使晶棒定向?qū)崿F(xiàn)在線的自動化定位測量、研究晶棒滾磨質(zhì)量和效率,為實(shí)現(xiàn)晶棒的自動化研磨提供工藝參數(shù)和理論依據(jù)。圍繞這兩點(diǎn),本文設(shè)計了在線自動定向裝置,并通過磨削理論和實(shí)驗研究,優(yōu)化了工藝參數(shù),實(shí)現(xiàn)設(shè)備批量自動化研磨功能。在線自動定向系統(tǒng)主要由定向裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)、X射線衍射儀、控制系統(tǒng)以及系統(tǒng)軟件組成,其核心為X射線衍射儀、軟件算法以及精密傳動,本文通過設(shè)計自動定向系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)、人機(jī)界面來進(jìn)一步方便頻率信號的采集、分析,得到可以通過修改濾波系數(shù)、晶棒的轉(zhuǎn)速以及基準(zhǔn)座與硅棒之間的間隙來提高定向精度的結(jié)論。針對自動化磨削工藝參數(shù)的研究和優(yōu)化,從磨削幾何學(xué)的角度進(jìn)行分析,得出杯型砂輪端面磨削外圓時的磨削特點(diǎn);通過利用matlab編程對磨粒軌跡進(jìn)行仿真,得出了磨削工藝參數(shù)對磨削軌跡的影響規(guī)律;通過分析磨削表面粗糙度經(jīng)驗公式,得出了磨削工藝參數(shù)對表面粗糙度的影響規(guī)律;通過考慮單顆磨粒的去除過程,得到磨削工藝參數(shù)對單晶硅棒材料去除的影響規(guī)律;同時對磨削加工質(zhì)量和加工效率綜合效果加以考慮,對磨削工藝參數(shù)進(jìn)行約束,得到磨削粗糙度和去除效率之間的關(guān)系,進(jìn)而建立了杯型砂輪磨削外圓時的磨削工藝參數(shù)優(yōu)化模型,從而確定杯型砂輪磨削外圓的最優(yōu)工藝參數(shù)組合,保證磨削質(zhì)量的前提下,實(shí)現(xiàn)全自動化,大大提高生產(chǎn)效率。最后基于單晶硅棒滾磨一體機(jī)進(jìn)行自動定向性能測試實(shí)驗以及磨削質(zhì)量結(jié)果檢測實(shí)驗,在加工效率最大化的情況下,硅棒的定向精度為±3',表面粗糙度為Ra11μm,滿足半導(dǎo)體材料對滾磨加工設(shè)備的要求,提高了滾磨工序的自動化,填補(bǔ)了自動定向滾磨一體機(jī)加工設(shè)備的空白,縮短了與國際上的差距。
【圖文】：

單晶硅棒從單晶爐中拉制出來之后需要進(jìn)行一系列的工序，包括前期的截斷、滾磨等逡逑機(jī)械加工；后續(xù)還需要將硅棒黏肢之后進(jìn)行切片、清洗、倒角、研磨、酸腐和再清洗等工逡逑序才能制造出半導(dǎo)體器件，，工藝流程示意圖可參考圖１．２所示。逡逑ｆｄｘｉｘｉｘｉｃｙ逡逑圖１．２半導(dǎo)體器件工藝流程圖逡逑１逡逑

這并不滿足中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求［２］。為了能夠滿足電子信息行業(yè)迅速發(fā)展，逡逑我國必須加快硅材料加工設(shè)備產(chǎn)業(yè)化。逡逑＿逡逑圖１．１半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用（電子芯片）逡逑單晶硅棒從單晶爐中拉制出來之后需要進(jìn)行一系列的工序，包括前期的截斷、滾磨等逡逑機(jī)械加工；后續(xù)還需要將硅棒黏肢之后進(jìn)行切片、清洗、倒角、研磨、酸腐和再清洗等工逡逑序才能制造出半導(dǎo)體器件，工藝流程示意圖可參考圖１．２所示。逡逑ｆｄｘｉｘｉｘｉｃｙ逡逑圖１．２半導(dǎo)體器件工藝流程圖逡逑１逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ127.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孫世君;;X射線定向儀衍射角度自動測量與采集系統(tǒng)研制[J];遼東學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年03期

2 趙霞;郭建亮;遲軍;陳廉清;;磨削加工質(zhì)量與生產(chǎn)效率的綜合優(yōu)化研究[J];機(jī)電工程;2014年06期

3 肖子廉;;PLC控制伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)定位控制[J];電子世界;2014年10期

4 ;X射線衍射儀[J];廣州化學(xué);2013年02期

5 李國興;管春璞;;X射線衍射儀的升級改造[J];科技傳播;2013年11期

6 孫林;楊世元;;基于最小二乘支持矢量機(jī)的成形磨削表面粗糙度預(yù)測及磨削用量優(yōu)化設(shè)計[J];機(jī)械工程學(xué)報;2009年10期

7 周志雄;周德旺;毛聰;楊軍;;平面磨削接觸長度的實(shí)驗研究[J];湖南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年02期

8 張明霞;;激光直接照射平面透射光柵時衍射條紋分布特性分析[J];天水師范學(xué)院學(xué)報;2008年05期

9 吳東江;曹先鎖;高航;康仁科;;KDP晶體磨削表面缺陷及損傷分析[J];中國機(jī)械工程;2008年06期

10 蔣榮義;;工業(yè)控制計算機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀的分析[J];中國集體經(jīng)濟(jì)(下半月);2007年07期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王常楚;脆性材料磨削材料去除及亞表面損傷的理論與仿真研究[D];湖南大學(xué);2016年

2 姚洋洋;單晶硅表面氫鈍化時效性及其對摩擦學(xué)性能的影響[D];西南交通大學(xué);2015年

3 李清良;沖擊對零部件磨削加工表面完整性影響機(jī)制研究[D];東北大學(xué);2013年

4 宋佳杰;高晶向精度的單晶硅定晶向放電切割進(jìn)電特性及工藝研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

5 黎妞;基于EtherCAT的伺服運(yùn)動控制系統(tǒng)研究[D];武漢科技大學(xué);2012年

6 李倩;激光在原子發(fā)射光譜分析中的應(yīng)用研究[D];沈陽理工大學(xué);2011年

7 馮巧紅;數(shù)控機(jī)床直線電機(jī)驅(qū)動運(yùn)動控制算法仿真分析研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

8 徐志鵬;脆硬材料超高速磨削仿真研究[D];東北大學(xué);2010年

9 文宏明;X射線熒光分析中的相關(guān)技術(shù)研究[D];成都理工大學(xué);2010年

10 孔令志;納米陶瓷超聲振動磨削表面/亞表面損傷機(jī)理研究[D];河南理工大學(xué);2010年

本文編號：2638044