单晶硅双面抛光加工理论及工艺优化的研究

zhaohongm

摘要

随着微电子技术和信息技术的飞速发展，对各种光电子元件的加

工要求越来越高，如何高效地获得光电子晶片超平滑无损伤表面已成

为超精密抛光加工技术的研究方向，目前我国超精密加工研究与应用

水平还落后于工业技术发达国家，因此开发具有自主产权的超精密双

面抛光机、同时开展晶片双面抛光加工工艺技术的基础研究，为新研

制的双面抛光机提供优化的加工工艺参数具有很重要的现实意义。

本文根据超精密加工机床设计要求，提出了双面抛光机总体设计

方案，在分析精密双面抛光机的控制要求及设计方案的基础上，研制

了超精密双面抛光机的控制系统，详细介绍了实现该机控制的各部分

硬件系统、自动加工控制流程和人机交互的控制界面，并对研制的设

备进行了运行及检测。

通过研究晶片、抛光垫与行星轮三者之间的运动关系，建立了行

星式双面抛光运动轨迹数学模型，利用MATLAB软件分析了不同位置、

不同抛光盘转速、不同转速比下的相对运动轨迹状态及对抛光质量的

影响，然后根据研究抛光盘上的任一点相对工件运动轨迹密度分布均

匀来建立抛光均匀性函数，并通过仿真研究得出影响工件抛光均匀性

的关键因素。

最后，本文研究双面抛光加工工艺参数如抛光盘转速、压力、抛

浙江工业大学硕士学位论文

光液种类、浓度和温度等对抛光效果的影响。在新研制的超精密双面

抛光机上进行单晶硅双面抛光加工实验，通过优化单晶硅双面抛光加

工工艺参数，实现单晶硅材料晶片的高效率、超光滑表面加工。

关键词:单晶硅;双面抛光;抛光均匀性;工艺优化