晶圆划片机管控一体化系统的研究与开发

摘要

随着科学技术的日益进步，半导体芯片已经成为整个电子信息化产业的基础，而半导体芯片的生产加工中一道重要的工序就是对原材料硅晶圆的划片加工，因此砂轮划片机的性能将直接影响到整个半导体产品的质量及产量。随着半导体市场的扩大，硅片的厚度越来越薄，划切的宽度越来越小，生产工艺的改进对砂轮划片机的性能又提出了更高的要求。目前，国内砂轮划片机的生产厂家较少，较国外先进设备在技术水平上有较大差距，故开发一套实用的高性能晶圆划片管控一体化系统对打破国外技术垄断，提升我国电子装备业自主研发能力具有重要意义。
　　为此，本课题以高精度砂轮晶圆划片设备为对象，研制了砂轮划片工艺管理系统，划片控制系统以及划片过程监控系统，实现了整个高精度砂轮划片系统的管理控制一体化，具体的研究工作包括：
　　（1）研究了高精度砂轮划片设备的硬件结构，对砂轮划片运动执行部件进行了分析和选型，并在此基础上针对砂轮划片方式的特点开发了一套砂轮划片管控系统。
　　（2）分析并讨论了砂轮划片过程中工艺参数及砂轮刀片参数对加工精度的影响，基于 SQL Sever构建了划片工艺数据库，并通过ADO.Net数据库访问技术对工艺数据库进行访问，实现控制系统对工艺参数的管理。
　　（3）分析了砂轮划片过程中的运动控制理论，论证了通过复合前馈运动控制实现砂轮划片闭环运动控制的可行性，采用串口通讯等方式实现工控机与运动控制器的通讯，并通过运动补偿等方式保证划片过程的高精度运动控制。
　　（4）分析并研究了砂轮划片控制系统的状态监测方法，实现了砂轮刀片磨损量监测，控制系统断电监测及主轴状态监测等模块，保证了砂轮划片控制系统在运行过程的稳定可靠。
　　本文所研究开发的砂轮划片管理控制一体化系统应用于全自动砂轮划片机，同时对其进行了实际的工程验证，该样机成功完成了对6寸硅晶圆等硬脆材料的划切，对划片机控制软件的研发及同类型设备的控制软件开发具有很好的参考价值。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2晶圆划切概述

1.3国内外研究现状

1.4课题的研究目标及主要内容

1.5论文结构

第二章 划片机控制系统总体方案设计

2.1系统的整体规划

2.2系统结构及工作原理

2.3系统硬件结构的设计

2.4系统控制软件的设计

2.5本章小结

第三章 砂轮划切的工艺管理

3.1砂轮划切工艺管理总体结构

3.2砂轮划切原理分析

3.3划切工艺参数管理

3.4砂轮刀片管理

3.5工艺管理系统的开发环境

3.6本章小结

第四章 划片控制系统

4.1砂轮划片运动控制系统总体结构

4.2运动控制系统组成及其原理

4.3运动执行系统

4.4主轴运动执行系统

4.5本章小结

第五章 系统状态监控方法研究

5.1系统可靠性与故障

5.2断电监测与处理办法

5.3主轴状态的实时检测

5.4刀片状态监测

第六章 工程验证

6.1砂轮划片控制系统

6.2砂轮划片工艺管理系统

6.3砂轮划片过程监控

6.3加工验证

第七章 总结与展望

7.1全文总结

7.2工作展望

参考文献

致谢