游離磨粒線切割硅片過程切割線張緊力及線磨損機(jī)理研究.pdf

1、IC產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展對大直徑硅片的加工提出了更多、更苛刻的要求，需要人們對硅片線切割技術(shù)進(jìn)行更系統(tǒng)、更全面的理論分析和研究。國內(nèi)外對線切割加工過程和鋸切理論做了不少的研究，而針對切割線張緊力的研究報(bào)道甚少。本文旨在于研究游離磨粒線切割加工工藝參數(shù)對過程張緊力及過程振動的影響規(guī)律，從而分析工藝參數(shù)對硅片表面質(zhì)量和加工精度的影響，通過對比觀察鋸切前后切割線的微觀結(jié)構(gòu)和磨損形貌，并分析切割線磨損機(jī)理及加工工藝參數(shù)對切割線磨損量的影響。

2、基于切割過程中切割線的張緊力是會隨著切割接觸線長度的不同而發(fā)生顯著變化特點(diǎn)，本文將切割線與硅棒的接觸線長度從切割切入至切出分為五處（A、B、C、D、E），在非加工區(qū)域布置張緊力傳感器在線檢測走絲速度、進(jìn)給速度、初始張緊力、切割液濃度、磨料粒徑、硅棒直徑等主要工藝參數(shù)條件下硅片五段處的張緊力變化，從而預(yù)測出工藝參數(shù)對整個(gè)切割過程中張緊力與過程振動的變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上分析工藝參數(shù)對硅片切割表面質(zhì)量（Ra）、切割精度（TTV）以及切割線磨損

3、的影響規(guī)律，并得出以下結(jié)論： 1.過程張緊力由切割線初始張緊力、切向鋸切力組成，并會隨著切割線接觸弧長的增加而增加，在整個(gè)鋸切過程張緊力呈始高末低的凸拋物線趨勢變化。 2.隨著走絲速度的增加，過程張緊力下降，硅片的表面質(zhì)量和精度提高，磨損量增加。但當(dāng)走絲速度增加到10m/s時(shí)，切割線振動急劇增加，過程張緊力急劇下降，硅片的表面質(zhì)量和精度變差，切割線出現(xiàn)較深的劃痕。 3.工件的進(jìn)給速度越大，過程張緊力越高，表面粗糙

4、度Ra和TTV越差，切割線的磨損越嚴(yán)重，且磨損特征以凹坑和剝落為主。 4.隨著初始張緊力增加，切割線過程張緊力增加，過程振動降低，硅片表面粗糙度Ra和TTV逐漸降低，切割線的磨損量增加。但當(dāng)初始張緊力增加到13N后，單個(gè)磨粒切削深度過大，于是硅片表面質(zhì)量和精度下降，切割線表面出現(xiàn)較深的凹坑。 5.切割液濃度的逐步增加，過程張緊力降低，過程振動升高，硅片表面粗糙度Ra和TTV呈凹拋物線趨勢變化，切割線的磨損量逐步增加，其表

5、面伴有明顯的劃痕和凹坑。 6.磨料粒徑的增大，過程張緊力在硅棒截面的前半部分減小，過程振動增加，而硅片的表面粗糙度Ra和TTV由高到低、再由低變高，而切割線的磨損嚴(yán)重且出現(xiàn)大破碎、大剝落等表面特征。 7.硅棒直徑的增加，過程張緊力在硅棒截面的前半部分增加明顯，且振動較小，而硅片的表面粗糙度Ra和TTV由低逐漸變高，且切割線磨損量逐漸增加，其表面并出現(xiàn)不少凹坑。 8.切割線的磨損形式主要以磨粒磨損為主，其主要特征：