强流氧离子注入机高温旋转扫描靶的研究

论文摘要

SOI(Silicon On Insulator)是指绝缘材料上的硅,它能突破体硅及其集成电路的限制,在超大规模集成电路、光电子等领域有着广阔的应用前景。被国际上公认为是“二十一世纪的硅集成电路技术”。其中SIMOX(separation by implanted oxygen,注氧隔离)就是重要的实际应用的SOI制备技术,这种技术的关键就是需要用强流氧离子注入机将氧离子注入到晶片中形成二氧化硅作为绝缘层。用于SIMOX的强流氧离子注入机需要保证大束流、高温、均匀、低污染注入。而高温旋转扫描靶正是达到这种注入要求的关键部件之一。本文以中国科技集团公司研制的大束流专用强流氧离子注入机的高温旋转扫描靶为研究对象,结合参数化特征建模技术和虚拟样机技术,对高温旋转扫描靶的建模和仿真做了探索性的研究。本文在充分研究了高温旋转扫描靶的设计要求和理论(包括高真空环境下的辅助加热装置的研究、批注入式全机械扫描和先进磁扫描技术的研究)以及参考国外的高温靶之后,使用三维高端CAD/CAM/CAE软件UG建立高温旋转扫描靶的三维实体模型,应用UG/Motion模块及机械系统运动学/动力学仿真分析软件ADAMS建立高温靶的虚拟样机模型,并进行运动学仿真分析,根据仿真结果和理论计算结果的比较和分析,验证了所建虚拟样机模型的正确性,得到高温旋转扫描靶的运动规律,并找到实现均匀注入的速度曲线。由于虚拟样机技术产生较晚,国际上目前只有在汽车、航空制造领域有较为成熟的应用,在其它领域的应用比较少,特别是半导体设备方面。本文应用虚拟样机技术来研究高温旋转扫描靶,取得了一定的成果,为今后将虚拟样机技术推广到强流氧离子注入机其它关键部件乃至整机的研究奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 SOI 技术综述
• 1.1.1 SOI 技术的优势
• 1.1.2 当前SOI 技术的主要应用
• 1.2 SOI 材料的主流制备技术
• 1.2.1 注氧隔离技术（SIMOX）
• 1.2.2 薄层转移技术
• 1.3 强流氧离子注入机的发展
• 1.4 高温旋转扫描靶简介
• 1.4.1 强流氧离子注入机的组成及工作原理
• 1.4.2 高温旋转扫描靶简介
• 1.5 论文研究的意义及主要内容
• 1.5.1 论文研究的意义
• 1.5.2 论文的主要研究内容
• 第二章 高温旋转扫描靶设计与理论分析
• 2.1 高温旋转扫描靶的设计要求
• 2.2 强流氧离子注入机中的加热装置及方式
• 2.2.1 高温旋转扫描靶加热装置简介
• 2.2.2 高温旋转扫描靶加热方式
• 2.2.3 高温旋转扫描靶的热设计
• 2.2.4 加热装置的布置
• 2.2.5 高温靶的装夹研究
• 2.3 批注入式离子注入机的机械扫描
• 2.3.1 批注入式全机械扫描
• 2.3.2 批注入式混合扫描
• 2.4 强流氧离子注入机的扫描方式
• 2.4.1 强流氧离子注入机全机械扫描
• 2.4.2 强流氧离子注入机磁扫描研究
• 2.5 小结
• 第三章 基于UG 的高温旋转扫描靶 CAD 建模
• 3.1 U G 软件简介
• 3.2 参数化特征建模技术
• 3.2.1 产品的特征建模
• 3.2.2 参数化设计
• 3.2.3 基于特征的参数化建模
• 3.2.4 虚拟装配技术
• 3.3 高温旋转扫描靶关键零部件的设计与建模
• 3.3.1 靶的主要功能模块与及相互关系
• 3.3.2 高温旋转扫描靶CAD 模型的建立
• 3.4 小结
• 第四章 高温旋转扫描靶虚拟样机建立与仿真分析
• 4.1 虚拟样机技术及ADAMS 简介
• 4.1.1 虚拟样机技术简介
• 4.1.2 虚拟样机技术在高温旋转扫描靶开发中的意义
• 4.1.3 ADAMS 软件简介
• 4.1.4 结合UG 和ADAMS 进行仿真研究
• 4.2 高温旋转扫描靶虚拟样机仿真模型的建立
• 4.2.1 基于UG/Motion 运动分析方案
• 4.2.2 高温旋转扫描靶ADAMS 虚拟样机建立
• 4.3 靶运动仿真分析
• 4.3.1 旋转扫描分析
• 4.3.2 摆动扫描分析
• 4.3.3 联合旋转和摆动扫描仿真
• 4.4 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录