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半导体晶片磁流变抛光是利用磁流变抛光液的磁流变效应对晶片表面进行超光滑平坦化加工的一种新型抛光方法,其中梯度磁场的形成是磁流变效应产生的关键。磁场发生装置是半导体晶片磁流变抛光设备中的核心装置,用于在抛光区产生特定分布的梯度磁场。磁场发生装置的性能对磁流变抛光设备的加工能力起着决定性的制约作用。在半导体晶片磁流变平面抛光中,永磁体集群式磁场发生装置能够有效兼顾抛光效率与抛光质量,因而本文针对此类磁场发生装置展开了研究与设计,建立了各设计参数与磁流变抛光液中磁场分布的解析模型,分析了各参数对磁流变抛光液中磁场的影响规律,并在此基础上对磁场发生装置的参数优化问题进行了研究,确定了最优设计参数和永磁体磁极排布方式,最终完成磁场发生装置的设计与制造。本文涉及的主要研究内容和成果如下:建立单一介质中磁场发生装置空间磁场的理论求解模型。在单永磁体空间磁场分析的基础上,针对磁场发生装置中多永磁体的空间磁场求解问题,确立了磁场发生装置在单介质空间的磁场分布求解方法,并在此基础上建立了磁场发生装置在磁流变抛光液中磁场分布的理论分析模型。以所建立的理论分析模型为基础,进一步研究了磁场发生装置相关设计参数与磁流变抛光液中磁场分布的映射关系。针对磁流变抛光液中磁场的求解问题,提出了双介质双界面空间磁场的镜像法分析思路,建立了磁场发生装置相关设计参数与磁流变抛光液中磁场分布的映射模型,通过算例与仿真分析对比验证了该模型的正确性。在确定磁场发生装置中影响磁流变抛光液中磁场的主要因素基础上,分析了磁场发生装置相关设计参数对磁流变抛光液中磁场的影响规律。由相关模型得到磁场发生装置中各参数与磁流变抛光液中相关磁场参数间的对应曲线;根据分析结果对永磁体磁极排布方式进行初步筛选,确定磁场发生装置相关参数的合理取值区间。为了优化磁场发生装置的设计方案,提出了磁场发生装置参数优化问题的求解方法。建立了磁场发生装置参数优化问题的数学模型,并借助人工蜂群算法对两种可行磁极排布下的磁场发生装置参数优化问题进行了求解。结合实际需求,通过分析与对比得到了磁场发生装置的最优设计参数和磁极排布方式,并最终根据相关参数与磁极排布方式对半导体晶片磁流变抛光的磁场发生装置进行了设计与试制验证。