【摘要】：以單晶硅等晶體所制成的功能基片是集成電路的重要襯底材料,其表面質量的好壞直接影響著器件的成品率、壽命及性能。在制造過程中,為獲得超光滑低損傷的晶體基片表面,研磨拋光是晶體基片制備中一項不可或缺的工藝。目前晶體基片的研磨拋光主要采用硬質砂輪的旋轉磨削方法。在加工過程中,隨加工時間的增加,晶體基片表面溫度逐步升高,殘余應力不斷累積,極易造成加工后晶體基片的翹曲變形。針對以上問題,本文提出了一種柔性氣動拋光方法。針對該種新的拋光方法,從理論研究、有限元數值模擬和實驗研究三個方面對硅片拋光過程中的翹曲變形及溫度場進行了研究。本文主要研究工作如下。(1)對硅片拋光溫度場及翹曲變形進行理論分析。首先分析硅片的材料及力學性質,得到硅片在不同晶面的斷裂規(guī)律,進而對硅片的翹曲變形的機理進行分析,得出殘余應力和溫度是影響硅片翹曲變形的主要因素。對硅片進行模型簡化并利用Stoney公式得出硅片的翹曲變形、殘余應力及溫度三者之間的數學關系。(2)對柔性氣動拋光方法進行數值模擬分析。通過ANSYS對硅片和拋光盤進行幾何建模、網格劃分以及邊界條件的設定,得出柔性氣動拋光作用下硅片的殘余應力、溫度及翹曲變形的仿真結果。(3)搭建柔性氣動拋光實驗裝置,確定拋光過程的加工參數,針對仿真結果進行相應實驗。利用Fluke紅外熱像儀探究了硅片不同拋光時間下的溫度場分布情況,得到硅片溫度分布規(guī)律;利用KEYENCE超景深三維顯微鏡對硅片拋光效果進行驗證,在選用不同目數的綠碳化硅分階段拋光工況下,硅片表面達到鏡面效果,粗糙度下降至2.5μm以下。實驗結果表明該柔性拋光方法有效地克服硅片拋光所產生的翹曲變形,提高了其拋光表面精度。最后對整體研究內容進行了總結,并針對不足之處提出了相應的改進方案。
【學位授予單位】：中國計量大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ127.2
【圖文】：

年代以前，機械拋光為硅片的主要加工方gO、SiC 等磨粒與水組成的拋光液對硅片的拋光。雖然使用機械拋光方法加工速度化、劃痕嚴重、表面質量不高，目前已被利用化學試劑對硅片表面進行化學腐蝕種方法不易控制拋光速度和拋光深度，難且容易造成環(huán)境污染，現已較少使用。在 1965 年提出化學機械拋光理論，并將其化學拋光和機械拋光兩種方法，在機械磨工件和拋光墊的相對運動[22,23]，產生機械從而達到拋光所需的光潔平面的效果[24]。和機械拋光這兩種拋光方法的特點，可實加工方法簡單，加工成本較低，因此被廣工中。

中國計量大學碩士學位論文墊粘結在工作臺上，待加工的工件通過夾具機作用力的影響以1 的角速度旋轉，帶動工光墊以2 的角速度同向旋轉，其表面的拋光27]，與工件的表面接觸產生化學反應，經摩轉逐漸流出至工作臺下的凹槽內，從而結合化使工件表面實現全局平面化的拋光加工。的化學機械拋光加工中主要采用硬式砂輪的程中，法向磨削力會使晶體基片發(fā)生彈性形生，基片表面的殘余應力隨加工時間的增加越來越薄，極易造成加工后晶體基片的翹曲

圖 1. 4 硅片柔性拋光裝置圖狀度場研究現狀過程中，因拋光盤對硅片表面進行磨原理是磨粒在硅片表面進行不規(guī)個點熱源[29]，這些接觸面上的點熱高[30]。解主要包括近似解析法和數值解析源理論為依據，以數學分析為基礎法物理概念和邏輯推理較為清晰[過計算機代替人力計算，實現對現常用的方法包括有限元法、有限差導問題，近似解法無法對其進行精

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