单晶硅作为硅材料的代表,在半导体器件领域应用广泛。研磨是单晶硅加工的关键工序,是硅片制造领域技术突破的必经之路。为提升企业自主研发单晶硅双面研磨设备的生产效率及成品硅片的质量,本次研究针对研磨工序的主要工艺参数进行优化。具体研究内容有:(1)根据双面研磨材料去除机理,构建单晶硅材料去除模型;根据双面研磨运动特点,构建运动学模型。(2)使用MATLAB软件对模型进行仿真计算。通过对材料去除模型的仿真结果分析,得出研磨液浓度、加工压力和研磨速度等工艺参数均对研磨材料去除作用产生重要影响;通过运动模型的轨迹分析,得出影响双面研磨运动效果的主要有硅片初始位置以及研磨盘转速两个因素。两种模型的构建以及仿真研究,为后续单因素实验提供了理论依据和方向上的指导。(3)设计单因素实验。提出实验所需的硅片检测指标,针对研磨转速、研磨压力、研磨液浓度三个主要工艺参数,设计单因素实验,记录并分析实验数据。通过讨论检测结果与各个工艺参数所取数值的关系,验证理论部分模型的正确性。并通过单因素分析,初步得出三个参数的理想数值。(4)设计正交试验。综合考虑三个工艺参数,利用单因素实验所得工艺参数的理想范围,设计正交试验,确定最终工艺参数研磨液浓度28%;研磨转速32r/min;加工压力选4kpa。随后对工艺改进前后的产出硅片进行质量对比,检测指标Warp值、TTV值、Ra值小幅降低,降幅在25—30%,Bow值改善效果明显,降低40%以上,硅片面型精度及表面粗糙度得到改善;加工效率提升显著。验证了新方案的有效性。