固结金刚石线锯锯切硅片的正交试验研究.pdf

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1、·机械制造与研究·戴军之，等·固结金刚石线锯锯切硅片的正交试验研究固结金刚石线锯锯切硅片的正交试验研究戴军之，左敦稳，赵礼刚，王珉(南京航空航天大学机电学院。江苏南京210016)摘要：对固结金刚石线锯锯切硅片的工艺参数进行了正交试验研究。分析了工件进给速度、锯丝线速度和锯丝张紧力对硅片表面粗糙度的影响，获得了基于降低硅片表面粗糙度的最佳工艺参数。在本试验范围内，最佳工艺参数为：工件进给速度为0．5mm／min，锯丝张紧力为0．22MPa，锯丝线速度为1．5—1．8m／s。关键词：硅片；固结金刚石线锯；正交试验研究中图分类号：TG56文献标志码：B文章编号：1671-5

2、276(2010)05-0013-03OrthogonalExperimentalResearchonCuttingofSiliconwithFixedDiamondWireSawDAIJun．zhi，ZUODun．well，ZHAOLi-gang，WANGMin(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics．Nanjing2100l6，China)Abstract：Theorthogonalexperimentalresearchonc

3、uttingofsiliconisreportedinthispaper．Theefectsofworkpiecefeedspeed，thelinearvelocityandtensionofthewiresawonsurfaceroughnessareanalyzed．Theoptimizedcutingparametersareobtained．Theoptimizedparametersbasedontheexperimentare0．5mrn／minworkpiecefeedspeed。0．22MPatensionofthewireand1．5～1．8m／sli

4、nearvelocityofthewiresaw．Keywords：siliconwafer；fixeddiamondwiresaw；orthogonalexperimentalresearch0引言据统计，全球几乎95％的半导体和99％的集成电路都采用硅片⋯。超大规模集成电路的特征尺寸已缩小至0．09m，布线结构已到6～7层，能把整个电子系统集成在一个芯片上。硅片尺寸达到300mm，划片数量是200mm的2．5倍，每片节约成本约30％_2J。美国半导体协会1一缠绕线滚筒；2—气动张紧轮；3一固结金刚石线锯；4，5一定位轮；6一硅棒；7—夹具；8—l轴移动平台预计，20

5、09年将使用450mm硅片，芯片特征尺寸缩小至0．07Ixm，布线层结构达10层，集成度达到DRAM64G或图1固结金剐石线锯锯切试验原理简图90M个晶体管／cmJ。下一代集成电路需要具有高平面度和高表面完整性的高品质的硅片。硅片切割是硅片加在夹具7上，夹具7固定在移动平台8上。线锯做往复高工的第一步，它直接影响后续的步骤，以及硅棒的使用率。速运动，定位轮4和定位轮5之间金刚石线锯是加工区域，现有的硅片切割技术包括金刚石内径(ID)切片、游离磨通过轴移动平台8控制硅棒的进给速度。金刚石线锯料线锯、固结磨料线锯和电火花线切割加工(WEDM)往复运动，金刚石磨料磨削硅棒，并

6、实现硅片的切割。等。在这些技术中，游离磨料线锯在现在的产品生产试验设备如图2所示，图3是切割加工过程。硅棒直中使用最为广泛，但由于存在材料去除率低和污染环境等径为200mm，润滑液为自来水。试验主要研究不同工件缺点，必将被固结磨料线锯所取代。进给速度、锯丝线速度和锯丝张紧力等工艺参数条件下的现对固结金刚石线锯锯切硅片的工艺进行正交试验研究。硅片表面粗糙度。硅片的粗糙度通过MahrPerthometerM2便携式粗糙度测量仪测量。1试验原理与设备2正交试验及锯切工艺参数优化固结金刚石线锯锯切硅片试验装置的工作原理如图所需金。刚．石线⋯锯3穿，过．气。动⋯张紧⋯轮2和．定⋯

7、位轮．4⋯．2．1正交试验设计，5缠绕在。’滚筒1上，气动张紧轮2保持金刚石线锯处于正确的张紧影响硅片表面粗糙度的锯切工艺参数有工件进给速力，轴移动平台通过步进电动机控制，硅棒6用粘合剂粘度、锯丝线速度、锯丝张紧力等因素。因此为了降低硅片作者简介：戴军之(1985一)，男，江苏金湖人，南京航空航天大学硕士研究生，研究方向为精密超精密加工。MachineBuildingAutomation，Oct2010，39(5)：13一J·13··机械制造与研究·戴军之，等·固结金刚石线锯锯切硅片的正交试验研究3，4水平所对应的硅片表面粗糙度测量值的平