游离磨料线锯切片流体动压效应的数值分析

集成电路

(IC)是现代信息产业和信息社会的基础，绝大多数集成电路芯片都是以单晶硅片为基体材

料制成的。用于制造

IC 的硅片不仅要求极高的平面度，极小的表面粗糙度值，而且要求表面无变质

层，无划伤。芯片的制造过程一般包括：

 (1)拉单晶硅；(2)切片；(3)平坦化；(4)腐蚀；(5)抛光；(6)

图案制造；

(7)背磨；(8)划块等。单晶硅的切片是一个关键工序，对整个芯片制造过程有很大的影响。

切片加工工序中切口宽度影响材料的利用率，切口形状影响着硅片表面翘曲、两面平行度、表层损伤
表面粗糙度值等，直接影响着后续工序的加工质量和成品率。线锯切片技术由于能够满足半导体和
光电产业中对大直径晶体进行切片的需求，并且能够在最小的截口损失下切出很薄的晶片，因此得
到了越来越广泛的应用，并成为单晶硅切片技术的未来发展方向。

　　一、游离磨料线锯切片的几何模型

　　线锯切片技术分游离磨料和固结磨料

2 种， 目前应用较多的是游离磨料线锯切片技术。在自由

磨料线锯切片过程中，携带有磨料的研磨液由组成网状的锯丝带动进入切割区域，如图

1 所示。在导

轮的驱动下，圆形截面的锯丝沿其轴线运动，在进给系统的驱动下，硅晶体作纵向进给压向锯丝。
在硅晶体、磨粒、锯丝之间，通过三体磨粒磨损，实现对硅晶体的切割加工。

　　在游离磨料线锯切
片过程中，位于切割区
内的硅晶体轮廓可以被
假设为一段大曲率半径
的圆弧，锯丝受张紧力
作用紧贴在硅晶体上，
切割区入口处研磨液的
冲击使锯丝与硅晶体之
间形成径向间隙，即最
初的收敛楔研磨液进入
切割区之后，便满足了
流体动压效应存在的基
本条件。因此，在游离磨
料线锯切片加工中，切
割 区 域 可 简 化 为 图

2 所