?。ㄖ袊垠w技術網/劉莉)碳化硅微粉是一種超硬材料,由于化學性質穩定、硬度高、耐磨性能好等優點,廣泛應用于多種硬脆材料的切片加工過程,是用于多線切割機上的最主要的磨料之一。多線切割過程中,切割液和碳化硅混合成游離態穩定懸浮劑——砂漿,其在切割過程中起主要作用。砂漿被切割線的往復運動帶到切割區域,碳化硅顆粒在切割線高速運動下,通過滾壓、鑲嵌、刮擦過程完成切割。硅片的切割實質是碳化硅微粉顆粒在切割,切割過程中碳化硅微粉的粒型及粒度是決定硅片表片的光潔程度和切割能力的關鍵。
碳化硅微粉顆粒的形狀是表征碳化硅微粉的一個重要特征,直接影響碳化硅的流動性、堆積密度、表面氧化等性能。如下圖1所示微粉顆粒的典型狀態。
圖 微粉顆粒的典型狀態
作為半導體的線切割微粉,碳化硅微粉的粒型對樣品加工效果會產生顯著影響。一般來講,要求碳化硅微粉具有一定的長徑比,而且顆粒邊緣分明,具有一定的刃度。在生產微粉過程中,應通過調整各工藝參數做到粉碎和整形同步。因此,以多線切割為主要用途的碳化硅微粉以多角狀、不規則狀、菱形等狀態為最佳,以圓鈍形為最差。如下表所列描述顆粒形狀的常用術語。
表 描述顆粒形狀的常用術語
碳化硅粒徑分布對單晶硅片線切割有較為重要的影響。西安交通大學能源與動力工程學院孫守振等人研究了不同粒度分布的碳化硅磨料對線切割硅片表面損傷的影響,利用激光粒度儀和掃描電鏡對切割前后碳化硅粒徑的變化及切割后硅片的形貌進行表征,通過實際切割過程分析,指出粒度分布不均引起的局部切割堵塞而導致的垂直于切割方向的左右側滑振動,是導致表面損傷的主要原因。結果表明:當碳化硅的粒度分布窄時,線切割硅片表面損傷層淺,表面粗糙度小。因此宜選擇粒徑分布集中的碳化硅顆粒來配制切割砂漿,完成切割過程。
目前國內碳化硅微粉的生產逐漸向半自動化、自動化控制方向發展,可以通過在線粒度監控系統對在線切割用碳化硅粉生產中的產品粒型和粒度進行監控。中控系統根據反饋的測量信息對工藝參數自動進行調節,使粒度變化控制在設定范圍之內,粒度變化趨勢平穩,波動很小,產品質量得到保證。
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