自旋轉(zhuǎn)精密磨削過程磨削力控制策略和控制系統(tǒng)研究.pdf

1、硅片不斷向著大尺寸方向發(fā)展對硅片磨削技術(shù)提出了更高的要求。目前先進(jìn)半導(dǎo)體磨削技術(shù)與設(shè)備被發(fā)達(dá)國家及跨國公司所壟斷，嚴(yán)重制約了我國半導(dǎo)體制造業(yè)的發(fā)展。國內(nèi)學(xué)者對大直徑硅片加工技術(shù)進(jìn)行了較細(xì)致的研究，主要集中在硅片磨削去除機(jī)理方面，而對磨削力控制方面的研究卻非常少。
　　 在硅片磨削過程中，磨削力是一個(gè)很重要的因素，其大小將直接影響硅片表面質(zhì)量的好壞，因此有必要對磨削力進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。首先，本文分析了影響磨削力大小的因素，主要的因素有

2、：砂輪軸向進(jìn)給速度、砂輪轉(zhuǎn)速、硅片自旋轉(zhuǎn)速度、砂輪粒度等。提出通過調(diào)節(jié)影響磨削力最大的砂輪軸向進(jìn)給速度來控制磨削力。然后，結(jié)合硅片自旋轉(zhuǎn)磨削的特點(diǎn)分析比較了常用控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)，選取了合適的控制方法及制定了分階段進(jìn)給的磨削力控制策略，同時(shí)設(shè)計(jì)了磨削力控制系統(tǒng)的總方案。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)控制系統(tǒng)的性能要求對系統(tǒng)的各個(gè)部分進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)及選型，按照磨削力控制系統(tǒng)構(gòu)成原理對其進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，求出了控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，并使用之前選取的控制方法設(shè)

3、計(jì)出磨削力控制器與系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)一起進(jìn)行了全閉環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)。最后，使用LabVIEW軟件開發(fā)環(huán)境編寫出了磨削力控制系統(tǒng)軟件，還根據(jù)磨削力形成及磨削力控制的原理構(gòu)建磨削力控制策略驗(yàn)證系統(tǒng)，對所設(shè)計(jì)的控制策略及控制系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。主要研究結(jié)果如下：
　　 (1)調(diào)節(jié)砂輪軸向磨削進(jìn)給速度可以實(shí)現(xiàn)控制磨削力大小的目的，從而改善硅片磨削的表面質(zhì)量。
　　 (2)根據(jù)磨削力控制的要求，設(shè)計(jì)出磨削力控制系統(tǒng)，并完成系統(tǒng)各部分的數(shù)學(xué)建