目錄 頁次 摘要 I 誌謝 II 目錄 III 圖目錄 VI 表目錄 VIII 第一章 簡介 1 1.1 研究背景 1 1.2 多晶鑽石碟介紹 4 1.3 問題描述 8 1.4 研究目標 9 第二章 文獻回顧 10 第三章 切削理論 22 3.1 砂輪與鑽石碟的切削模式 22 3.2 磨料切入深度與接觸弧長 23 3.3 切削阻力的基礎理論 24 3.3.1 二維切削模型 24 3.3.2 切削力 28 3.3.3 切削能 33 3.4 討論 34 第四章 實驗設備與規劃 35 4.1 實驗設備 35 4.1.1 Brown & Sharpe 1020U外圓磨床 35 4.1.2 掃描式電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope－SEM） 38 4.1.3 3D表面干涉儀 39 4.1.4 其它相關量測儀器 40 4.2實驗器材與材料 41 4.3 實驗參數 42 4.4實驗規劃與實驗步驟 42 4.4.1 鑽石碟粗磨實驗 43 4.4.2 鑽石碟粗磨實驗之實驗步驟 44 4.4.3 鑽石碟細磨實驗 45 4.4.4 鑽石碟細磨實驗之實驗步驟 46 4.4.5 磨耗特性實驗 46 4.4.6 磨耗實驗之實驗步驟 47 第五章 實驗結果與討論 49 5.1 鑽石碟粗磨實驗 49 5.1.1 以刀具與晶圓轉速為參數對表面輪廓的影響 49 5.1.2 表面粗糙度 50 5.1.3 表面粗糙度與刀具轉速的關係 52 5.1.4 表面粗糙度與晶圓轉速的關係 53 5.1.5 本節小結 55 5.1.6 鑽石碟進給對晶圓表面輪廓的影響 56 5.1.7 進給率與切削阻力的變化關係 56 5.1.8 鑽石碟進給對晶圓表面輪廓的實驗結果 57 5.1.9 鑽石碟進給對晶圓材料移除率的影響 60 5.1.10 鑽石碟進給對晶圓材料移除率的實驗結果(1) 61 5.1.11 鑽石碟進給對晶圓材料移除率的實驗結果(2) 64 5.1.12 高進給速率下加工後晶圓表面觀察 65 5.1.13 本節小結 67 5.2 鑽石碟細磨實驗 68 5.2.1 細磨製程 68 5.2.2 細磨實驗之晶圓表面觀察結果與討論 69 5.2.3 表面變質層 73 5.2.4 變質層之觀察結果 74 5.2.5 本節小結 76 5.3 鑽石碟磨耗實驗 77 5.3.1 鑽石碟的磨耗與堵塞 77 5.3.2 鑽石碟磨耗實驗的實驗結果與討論 78 5.3.3 本節小結 83 第六章 結論與未來展望 84 6.1 結論 84 6.2 未來展望 86 參考文獻 88 圖目錄 圖1.1 多晶鑽石碟(由中國砂輪公司提供) 5 圖1.2 鑽石碟與碟上切刃(示意圖) 6 圖1.3 多晶鑽石碟之實際表面形狀輪廓圖(由中國砂輪公司提供) 6 圖2.1 切屑形成圖[4] 13 圖2.2 速度與應變關係圖[4] 14 圖2.3 恆定應力分佈之模型示意圖[4] 16 圖2.4 旋轉座標系之示意圖[4] 17 圖2.5 輪磨加工與切削加工示意圖[5] 18 圖2.6 延脆性加工模式[5] 21 圖3.1 PCD加工產生切屑的二維剖面圖 26 圖3.2 速度分量所構成的封閉三角形 26 圖3.3 切屑變形圖 27 圖3.4 切屑所受的作用力圖 28 圖4.1 多晶鑽石碟切削矽晶圓機構示意圖 36 圖4.2 Brown & Sharpe 1020U外圓磨床外觀圖 37 圖4.3 水槽及過濾裝置 37 圖4.4 床台上安裝游標尺以控制床台定位 38 圖4.5 掃描式電子顯微鏡 39 圖4.6 3D表面干涉儀(WYKO) 40 圖4.6 電子式螺旋測微器 40 圖4.7 電子式重量計 41 圖5.1 刀具轉速對表面粗度的變化圖 53 圖5.2 晶圓轉速對表面粗糙度的關係圖 54 圖5.3 晶圓表面輪廓圖 59 圖5.4 晶圓與刀具相對位置圖 59 圖5.5 進給速率與材料移除率圖 62 圖5.6 進給速率與表面粗糙度關係圖 63 圖5.7 進給4μm/s下晶圓表面 66 圖5.8 進給4μm/s下晶圓表面(2) 66 圖5.9 細磨實驗之晶圓表面 70 圖5.10細磨實驗之晶圓表面(2) 70 圖5.11細磨實驗之晶圓表面(3) 71 圖5.12晶圓剖面之變質層圖 75 圖5.13經過20片切削後的刀刃高度圖 80 圖5.14經過40片切削後的刀刃高度圖 80 圖5.15以CNC加工機加工示意圖 81 圖5.16加工40片晶圓的鑽石碟再加工晶圓的表面(放大倍率300X) 82 圖5.17加工40片晶圓的鑽石碟再加工晶圓的表面(放大倍率1000X) 83 表目錄 表2.1 一些剪斷角預測模型[4] 13 表4.1 鑽石碟粗磨實驗之實驗參數表 43 表4.2 鑽石碟細磨實驗之實驗參數表 45 表4.3 鑽石碟磨耗實驗之實驗參數表 46 表5.1 材料移除率表 64