高效低损伤多晶硅线锯切割液研制

高效低损伤多晶硅线锯切割液研制

近年来随着光伏和半导体行业的迅猛发展，对硅片的加工质量要求越来越高。硅材料切片是硅片加工的首道关键工序，其加工效率及质量对后续的众多工序影响重大。

随着硅片需求量的增加以及加工质量要求的提高，传统的内圆切割无论是在产量还是质量上都已不能满足生产要求。目前，多线切割以其高效高质低成本等众多优点已成为硅切片的主流方法，其中切割液对切割效率和切片质量有重要的影响。

而国产切割液普遍存在分散性差、表面吸附严重、残余应力大、损伤严重等问题，切片质量和效率有待提高。针对现阶段切割液存在的问题，本论文旨在研制出新型线锯切割液配方。

首先，在对线切割机理及切割液作用机理分析研究的基础上，确定切割液中影响切割效率和质量的各主要成分。其次，用摩擦磨损实验模拟线切割过程，通过对比实验选出性能较好的切割液各成分，包括磨料、分散剂、pH值调节剂、

表面活性剂和消泡剂，并通过测量切割液的某些物理特性来确定各成分大致的浓度范围。

然后，以材料去除率和表面粗糙度为评价指标，用正交实验的方法优化各成分的含量得到最优配方。最后，对自制最优配方切割液的某些物理特性进行了分析研究，其中包括温度对切割液pH值和粘度的影响规律、切割液的分散性以及润滑性等。

并将自制最优配方切割液与某市购切割液进行磨损实验对比，分析其作用机理。本论文通过理论分析和实验研究，所研制的新型切割液的配方如下：悬浮液

由80wt%的PEG400，4wt%的乙醇胺，4wt%的十二烷基苯磺酸钠，1.5wt%的二甲基硅油和10.5wt%的去离子水组成，且800#绿SiC磨粒与悬浮液的质量比为0.8:1。

通过验证实验，发现自制切割液下晶片材料去除率为6720nm/min，磨损表面粗糙度为0.475μm，具有很好的综合性能，与正交实验中MRRmax的切割液相比，材料去除率稍低，但表面粗糙度要好，与Ramin的切割液相比，表面粗糙度稍差，但是材料去除率要高。另外，通过与某市购切割液进行对比实验，结果表明：自制切割液与市购切割液相比，材料去除率稍低，但是表面粗糙度和表面形貌都要好。

原因由于自制切割液通过独特的配方设计使其碱性变强，增强了切割过程中均匀稳定的化学作用，并在润滑渗透性和分散悬浮性等方面有所提高。本研究为后续的切割液配方设计提供了系统的实验方法，对于提高我国相关产业的发展具有一定的促进作用。