【摘要】：集成電路(Integrated Circuit,IC)芯片是電子信息領(lǐng)域的核心器件,是信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。單晶硅作為IC芯片制造的主流導(dǎo)體襯底材料被廣泛應(yīng)用。單晶硅屬于硬脆材料,通常采用線鋸切割、超精密磨削、研磨以及拋光等方式進(jìn)行加工。由于研磨和拋光等加工方法存在生產(chǎn)效率低,晶圓厚度均一性差等缺點(diǎn),超精密磨削被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)單晶硅襯底晶圓材料高效去除和高厚度均一性控制最適宜的方法。相較于普通端面磨削,工件旋轉(zhuǎn)法磨削更是具有總厚度變化量(TTV)小、易實(shí)現(xiàn)延性域磨削和效率更高等優(yōu)點(diǎn),在當(dāng)前集成電路制造領(lǐng)域被廣泛采用。使用金剛石砂輪超精密磨削會(huì)不可避免地使工件材料產(chǎn)生表面/亞表面損傷,導(dǎo)致芯片強(qiáng)度下降,進(jìn)而影響芯片的性能。因此,磨削損傷的預(yù)測(cè)和控制是超精密磨削的核心問題。磨粒切削深度決定了磨削損傷形式和深度,對(duì)其準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)有助于縮短磨削加工工藝優(yōu)化周期、提高工件質(zhì)量和減少加工成本。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,采用現(xiàn)有工件旋轉(zhuǎn)法磨削磨粒切削深度模型預(yù)測(cè)得到的表面粗糙度隨著砂輪粒度的減小明顯偏離磨削試驗(yàn)結(jié)果,得到的磨粒切深甚至已經(jīng)不符合材料去除的基本物理原理。究其原因在于現(xiàn)有切削深度模型沒有考慮磨粒刃圓半徑、有效磨粒數(shù)、最小切削深度以及工件彈性回彈對(duì)于磨粒切削深度的影響。同時(shí)現(xiàn)有亞表面損傷深度理論模型基本上是針對(duì)有裂紋產(chǎn)生的脆性域去除階段,缺少針對(duì)塑性域去除階段的亞表面損傷理論預(yù)測(cè)模型。基于上述分析,本文的主要研究內(nèi)容有:(1)基于工件旋轉(zhuǎn)法磨削原理,綜合考慮磨粒刃圓半徑、有效磨粒數(shù)、最小切削深度以及工件彈性回彈,推導(dǎo)得到適用于材料塑性域去除的磨粒切削深度模型,并討論各個(gè)參數(shù)對(duì)磨粒切削深度數(shù)值大小以及徑向差異性的影響。(2)由于直接測(cè)量納米級(jí)切屑十分困難,因此建立磨粒切削深度與工件表面粗糙度R_a之間的聯(lián)系,通過對(duì)磨削表面粗糙度R_a進(jìn)行測(cè)量,并與現(xiàn)存模型進(jìn)行對(duì)比,證明本文提出的磨粒切深模型具有合理性。(3)通過磨粒切削深度模型得到劃擦溝槽塑性變形區(qū)大小,并以磨削溝槽塑性區(qū)大小來表征超精密磨削亞表面缺陷深度。通過透射電子顯微鏡(TEM)測(cè)量得到磨削工件的亞表面損傷深度,以此來證明亞表面損傷理論預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ127.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2747606