文 献 综 述
1.切片机概述
国外切片技术于七十年代末已经发展成熟,在八十年代中期以后的一、二年,切片技术发展达鼎盛,多功能全自动切片机相继商品化[[1]]。之后,线切割技术开始发展并逐渐带领晶圆切片这一行业的发展。现如今，切片机的功能已经相当齐全且复合化,切片方式也多种多样。对于切片机的结构形式,主要有主轴以空气轴承或滚动轴承为支撑方式的卧式和立式两种,有内圆切片,也有外圆切片,有单刀切片,还有多刀切片,且以前者较为普遍[2]。
2.切片技术的发展历史及对比
作为一种大家熟知的传统切割方式，外圆切割在生产生活中应用极为广泛。外圆切割具有刀片厚度范围较宽，刀片刚性好、易制作，成本低廉，可以承受较大的切割力，切割速度快等特点，多用来进行强力切削，并且外圆切割夹具易于设计且易保证刚性，切割过程易冷却。但是外圆切割也有着显著的缺点，其刀片只能通过增加厚度来保持切割中的刚性，刀片加厚导致切缝变宽，出材率降低。随着电子材料加工行业主要是晶体加工业的产生，内圆切割技术逐渐发展成熟，其具有切割精度高、切缝小、速度快、适用单件式样产品切割的特点，使其早期广泛应用于晶体加工行业。然而随着加工的硅圆片直径的增大，内圆切割所需内圆刀片的要打破结构限制就使得其尺寸增大，刀片张紧力也随之增大，同时加内圆刀片刃口厚度增加了切割损耗，在高速切割时使硅圆片表面的损伤层及刀具损耗加大[14]。内圆切割技术的这些缺点极大制约了在大片径化方向中提高效率及降低成本。另外由于当时内圆刀具制作难度较大，多线切割(线切割)技术得以发展起来。线切割优点在于其效率高，切口小，切口损耗小，切割的表面损伤层较浅，人为质量因素较少，在目前得到了广泛的发展。但是相较于线切内圆切割技术其缺陷也不少，如片厚平均误差较大、切割过程中不易实现智能检测控制、不能实现单片质量控制等[8]，在这些方面，内圆切割技术却有着优越之处，首先是切片精度高、加工成本较低，其次是可调整性，在小批量多规格加工和不同片厚，晶向调整时较为灵活，另外操作较为方便和便于维护也是其一独特优势[3]。
3.切片机技术发展趋势
线切割作为一种先进的切割技术已经逐渐取代传统的内圆切割成为晶圆切片加工的主要方式，目前国外少数著名制造厂商已经先后掌握了该项关键技术，并推出了相应的多丝切割机床产品，尤其是大尺寸的切割设备[13]。线切割技术发展也使得自由磨料和固结磨料多线锯这两大类技术在芯片制造行业得到较快的发展，呈现出较好的发展势头。另外，新出现的金刚石线锯在硬脆性材料切割领域应用广泛由于其减少了成本提高了效率，随着进一步研究发展可能会代替自由磨料多线锯成为精密切割的主力[4]。虽然近年来在机械化大规模生产中线切割大规模发展，但由于内圆切片技术的独特优势和技术的成熟性，其也得到了进一步的创新发展。如今，高制造精度和高工作动态精度内圆切割设备采用晶棒端磨技术，切割过程中的自动修刀系统及刀片导向系统、动态检测和自诊断系统等智能化新技术，扩大其单片切割质量控制的优点，使切片质量得以提高[12]。
4.切片机应用即设备的发展
切片机已广泛应用于半导体材料、石英、陶瓷、铁氧体、铌酸锂等硬脆材料的切割，是半导体加工的重要工序，在国内外许多材料加工单位普遍采用[5][10]。切片机直接影响到硬脆材料块的成本、质量以及各种性能[6]。目前，硬脆材料块切割主要的方法有金刚石内圆切割和线切割两种[9]。就设备发展而言，由于国内半导体制造业起步较晚，主要发展的是内圆切片机，其具有广泛的应用。新世纪以来，随着数控技术的发展，国内数控内圆切片机技术也得到了广泛的发展[11]。我国有相当数量的数控内圆切片机在被生产和使用，而且性能也更加稳定可靠。新型的内圆切割机已经实现了全自动数控化控制切割，但是基础薄弱使得其发展相较于发达国家依旧有不小的差距，比如切割基础理论和切割机理的研究还比较浅,对切割工艺参数的研究也不够重视，而这些是国外企业非常重视的方面，他们有一整套对切割基础理论和工艺参数的研究体系来保证他们不断地有新产品推向市场[7]。而多线切割机床属于大型精密数控机床，其加工精度高、控制系统复杂、制造难度较大，国内的数控多线切割机床市场基本都被国外的大型机械制造公司垄断，需要很长一段时间的技术积累和发展。
5.内圆切片机技术发展趋势
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