單晶硅定晶向電火花線切割晶向精度及損傷層厚度研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，具有特定晶向的單晶硅衍射晶體在高科技領(lǐng)域已經(jīng)得到了越來越廣泛的應用，如中子散射譜儀、硬X射線標定裝置等。在大尺寸定晶向單晶硅電火花線切割加工時，加工后的衍射晶體表面并不是理想平面，每點的晶向誤差與理想平面上每個點的晶向誤差都是不同的，需要對整塊晶體的晶向精度進行測量，同時由于晶體尺寸較大而載物臺尺寸較小，所以每次測量得到的只是晶體表面部分的晶向精度，測量難度大、耗時長、測量精度低；此外，電火花線切割單晶硅時會在表

2、面形成損傷層，如何方便地測定出該損傷層厚度為后續(xù)拋磨工序提供加工余量的依據(jù)也是難點之一。本課題首先采用單點晶向誤差與硅片表面截面輪廓相結(jié)合的方法測定表面各點的晶向誤差；其次，采用單晶回擺曲線法測定電火花線切割后硅片表面損傷層深度。最后，為進一步提高單晶硅定晶向切割的精度并減少切割中產(chǎn)生的損傷層厚度，將金屬材料電火花多次切割技術(shù)運用到單晶硅電火花線切割中。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對大尺寸定晶向單晶硅，加工后衍射晶體表面不是理想

3、平面，每一個點的晶向不同的情況。提出了一種利用測量表面輪廓和單點晶向誤差相結(jié)合的方法來估算大尺寸定晶向單晶硅表面各個點的晶向誤差，實驗結(jié)果與理論分析吻合度較高。⑵制備高完整性表面的單晶硅片是光學檢測器件生產(chǎn)中的一個重要部分。針對電火花線切割在加工單晶硅片的過程中所產(chǎn)生的損傷層，提出了基于X射線回擺曲線法與腐蝕相結(jié)合測定加工后硅片表面損傷深度的方法，分別從測量原理，不同晶向以及不同切割能量等方面進行了理論分析與實驗研究。研究表明，該方法不

4、僅可以有效地測定電火花定晶向切割單晶硅片表面損傷層厚度，還可以反映放電切割加工后表面損傷情況。⑶研究了單晶硅電火花線切割在不同放電能量下?lián)p傷層厚度和放電間隙。根據(jù)分析找出多次切割中合理的修刀補償值等參數(shù)，并通過實驗進行了驗證。實驗表明采用電火花多次切割技術(shù)，能夠有效地對定晶向單晶硅進行高效、高表面質(zhì)量切割加工，在同等加工表面質(zhì)量條件下，與以往的一次切割相比，大大縮短了加工時間，簡化了后續(xù)處理工序。⑷研究了電火花多次切割技術(shù)對加工定晶向單