Введение к работе
Актуальность темы. Развитие современной микроэлектроники не-эзмояно без создания совершенной элементной базы, основу которой вставляет производство полупроводниковых приборов и интегральных ікросхем. Для изготовления последних используют пластины круглой >рмы диаметром от 40 до 250 им и толщиной (0,35-2) мм из различии полупроводниковых и диэлектрических материалов, на которых їтодами планарной технологии формируют элементы топологии, имею-іе микронные и субмикронные размеры. Для создания таких элементов последующего нормального функционирования полупроводниковых при-!ров и интегральных микросхем требуется почти идеальная геометри-іская форма подложек, а также отсутствие дефектов и загрязнений
: ИХ ПОБеріСНОСТЯХ.
Операция разрезания заготовок из неметаллических материалов пластины, являясь основной заготовительной операцией, з ходе гполнения которой происходит формообразование пластин, не может еспечить требуемого их, качества. В силу технологической каследс-екности дефекты микро- и макрогеометрии .пластин переносятся с готовительной (разрезание) на отделочные операции (алмазное и мико-мехэничееное полирование). Поэтому ваяно уже на операции зрезания получить пластины снаименьшими дефектами.
Наблюдающаяся в последние годы тенденция к увеличению диа-тров подложек и плотности размещения на них элементов топологии иводит к ужесточению требований к геометрической форме и качес-у поверхности пластин. Проблема получения на операции разреза-я совершенных пластин становится все более актуальной.
Существенно улучшить характеристики отрезанных пластин мох-путем рационального применения емазочно-охлаждающих жидкостей ОН), роль которых, как обязательного элемента, технологического еспечения операций разрезания, об'зепризнана. Между тем, иссле-вания по оптимизации расхода ССЖ и его влиянию на формирование рактеристкк качества пластин практически отсутствуют. Весьма =бо изучены также вопросы стабилизации режущей кромки отрезных угоз и комбинированная обработка_пластин,- что сдерживает воз-ккостн повышения качестза подложек из полупроводниковых и диэ-ктрическкх материалов и производительности разрезания.
нвтст; за'^п'"?ет;
I. Результаты теоретико-экспериментальных исследований .
.-4-
влияния расхода СОЖ на формирование макропрофиля пластин из неметаллических материалов,
влияния стабилизации режущей кромки отрезных кругов на шероховатость отрезанных пластин,
формирования нарушенного слоя пластик в ходе комбинированной обработки.
-
Новый способ контактной пассивной стабилизации, отрезных кругов по а.с. Jp 1705095.
-
Результати экспериментальных исследований влияния
расхода СОЖ на качество пластин и производительность раз резания, а таюке влияния макро- и микрогеометрии отрезанных плас тин на характеристики качества подложек после их окончательной обработки, .'..-
контактной пассивной стабилизации алмазных отрезных кругов с наружной рекущей кромкой (AGK) на качество отрезанных к полированных пластин и на производительность разрезания.
4. Результаты опытно-промышленных испытаний и внедрения ос
новных положений работы в промышленность.
Цель работы. Повышение эффективности операции разрезания заготовок из полупроводниковых и диэлектрических материалов на пластины путем рационального применения ССЖ, стабилизации режущей кромки отрезных кругов и комбинированной обработки пластин.
Для достижения поставленной цели в работе решены следую'дие задачи:
-
Теоретически и экспериментально исследовано влияние расхода СОЖ на выходные параметры отрезанных пластин.
-
Теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность повышения качества пластин путем стабилизации режуоей кромки отрезного круга, а также возможность получения .пластин с высокой точностью геометрической формы путем применения комбинированной обработки.
-
Разработаны рекомендации по применении предлагаемых _ , средств повышения эффективности операций разрезания заготовок из полупроводниковых и диэлектрических материалов на пластины. Результаты работы внедрены в промышленность..-
Научная новизна.
I. Выявлено аналитически и экспериментально показано, что на формирование макрогеометрии пластин наиболее существенно влияет "расклинивающее" действие ССЖ. Получена зависимость для рас-
- о -
вта прогиба отрезанных пластин с учетом свойств заготовки, СОЖ, эзмеров круга и режима разрезания.
-
Получена теоретически и экспериментально подтверждена ^тематическая модель для расчета рационального расхода СОЖ, ис-од-я из условия транспортирования жидкости з межэеренном прост-їнствє алмазного отрезного круга с внутренней режущей кромкой ІКВР).
-
Для устранения негативного влияния осевых колебаний репей кромки отрезных кругов на качество отрезанных пластин и зза разработан ноеыЙ способ разрезания с контактной пассивной габилизацией кругов АОК и АКВР, зачшиенный а.с. № 1705095.
Аналитическим путем получена и подтверждена эксперименталь-) зависимость для расчета шероховатости поверхности пластин по зраметру Ra при различных условиях разрезания заготовок со таем "стабилизатора" кругом АОК.
4. Аналитическим путей получена математическая модель для
ісчета толщины нарушенного в ходе выполнения комбинированной
іработки слоя в зависимости от припуска на шлифование и зер-
істости шлифовального круга, адекватность которой реальному
юпесеу доказана модельным экспериментом.
Практическая ценность и реализация работы в промышленности.
-
Доказана возможность повышения точности формы отрезан-IX пластин путем рационального применения ССЖ.
-
Показана высокая технологическая эффективность нового юсоба контактной пассивной стабилизации отрезных кругов, по-юлякщего повысить качество отрезенных пластин и производитель->еть разрезания.
-
Разработаны и внедрены на ПО "йтиль" технологические ре-мендации по разрезанию монокристаллического кремния и устрсй-во для контроля степени- натяжения кругов АКЕР. Расчетный годо-й экономический эффект составил 16,66 млн. рублей в ценах
93 годэ.
Апробвггля работы. Основные результаты доложены и представки на зональном ceinmape ''Состояние и перспективы применения хнскриологии з различных отраслях народного хозяйства", Пен-нскпй политехнически:"' институт, 1990; Всесоюзной научно-тех-ческой кснтеренпкн 'Микроэлектроника з машиностроении", Уль-евский центр микроэлектроника и язтсмзтизацни мазинэстроения, 92; научно-технической конференции "Прогрессивная технология
- б -
в машиностроении", Тольяттинский политехнический институт, 1992; международной научно-технической конференции "Смазочно-охлажда-ющие технолопгческке средства при механической обработке заготовок из различных материалов", Ульяновский Дом науки и техники, 1993; международной научно-технической конференции "Технология -94", Международный центр экономики, науки и.техники г. Санкт-Петербурга, 1994; научно-технических конференциях Ульяновского политехнического институте -ВТ 1990 - 1994 годах; научно-технических семинарах'кафедр "Технология машиностроения" и "Металлорежущие станки и инструменты" Ульяновского политехнического института в 1992 - 1994 годах.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, получены 3 авторских свидетельства на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит и:; введения, пяти.разделов, заключения,, списка литературы (175 наименований) и приложений, включает 2В2 страницы машинописного текста,'29 таблиц и 75 рисунков.
