硅片切割液产品的开发研究

论文摘要

硅片线切割工艺中悬浮液特性与切割质量有重要关系,悬浮液的制备是加工超光滑硅晶片的关键因素之一,它的性能直接决定最终的硅晶片表面质量。因此,研究出性能优良的切割液是非常必要的。本论文为解决实际生产中碳化硅悬浮液中碳化硅易沉降的问题,研究切割液的特性,研发出新型切割液提高碳化硅悬浮液的稳定性。影响碳化硅悬浮液制备的因素很多,本论文主要研究了pH值、分散剂的种类及含量、粘度对碳化硅悬浮液分散稳定性的影响。用相对沉降高度表示分散性的好坏。通过多组沉降实验确定了切割液最适宜的pH为7,适宜的粘度范围为40～80mPa·s。比较了SD高效分散剂和原使用的分散剂A的分散效果,确定了最佳分散剂的种类为SD高效分散剂,最佳添加量为1wt%。本论文从提高碳化硅悬浮液的稳定性上开发出了新型的切割液。粘度是流体的重要传递性质,是工程设计中必不可少的基础数据。本论文利用NDJ-1旋转粘度计测定了在303.2K条件下配制切割液有可能使用的丙三醇,聚乙二醇,乙二醇三种有机物分别与水混合的二元有机混合溶液的粘度变化,并得到半经验的粘度关联方程。丙三醇-水溶液的粘度关联式：η12=7.0940exp（（x1）/（22.3001））-11.1355（x1为丙三醇的摩尔分数）；乙二醇-水溶液的半经验粘度关联式：η12=7.9975exp（（x1）/（99.2206））-7.3330（x1为乙二醇的摩尔分数）；聚乙二醇-水溶液的半经验粘度关联式：lnη12=-3.6363exp（（x1）/（-5.7979））+4.0984（x1为聚乙二醇的摩尔分数）,这三个半经验粘度关联式与实验数据相关性分别为0.9993、0.9981、0.9987,对实测数据的关联准确度高。因为甘油粘度较大,故认为其分子间存在氢键缔合。据此本文发展了基于缔合效应的粘度模型。通过对实验数据的关联,本文得出303.2K下甘油-水溶液的粘度关联式为：1nη12=φ1ln{0.0457+11.1245*[0.0081exp（φ1/0.0043）+2.7191]}φ2分别为甘油和水的体积分数。与实验值相比相对误差平均值为4.28%。同时本文得出乙二醇-水溶液的粘度模型为：1nη12=φ1ln{0.0457+7.4981*[0.4087exp（φ1/0.7742）+0.4199]}φ2分别为乙二醇和水的体积分数。与实验值相比较相对误差平均值为0.77%

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 能源问题及解决方法
• 1.1.1 能源危机及环境污染
• 1.1.2 我国的能源现状
• 1.1.3 可再生能源
• 1.1.4 我国的太阳能资源及利用状况
• 1.2 硅片切割工艺
• 1.2.1 硅片制造工序
• 1.2.2 硅晶片切割方法
• 1.2.3 线切割工艺
• 1.2.4 碳化硅悬浮液
• 1.3 液体混合物的粘度关联
• 1.3.1 粘度关联
• 1.3.2 常用的二元液体混合物粘度关联方程
• 1.4 本论文的研究目的和主要研究内容
• 2 硅片切割液特性的研究
• 2.1 分散剂种类及含量对碳化硅悬浮液稳定性的影响
• 2.1.1 分散剂分散悬浮原理
• 2.1.2 实验部分
• 2.1.3 结语
• 2.2 粘度对碳化硅悬浮液稳定性的影响
• 2.2.1 粘度对悬浮液稳定性影响分析
• 2.2.2 碳化硅稳定性实验测定
• 2.2.6 结语
• 2.3 pH 对碳化硅悬浮液稳定性的影响
• 2.3.1 pH 对悬浮液的影响
• 2.3.2 实验部分
• 2.3.3 结语
• 2.4 有机溶液粘度的关联
• 2.4.1 丙三醇-水溶液在 303.2K 时的粘度变化
• 2.4.2 乙二醇-水溶液在 303.2K 时的粘度变化
• 2.4.3 聚乙二醇 400-水溶液在 303.2K 时的粘度变化
• 2.5 工厂试验结果
• 2.6 本章小结
• 3.考虑缔合的粘度模型
• 3.1 氢键
• 3.2 分子缔合
• 3.3 甘油及乙二醇分子间氢键缔合
• 3.3.1 实验部分
• 3.3.2 实验结果分析
• 3.4 考虑分子缔合的粘度模型
• 3.4.1. 聚合物特性粘度粘度与分子量关系
• 3.4.2 考虑甘油分子缔合的甘油-水溶液粘度模型
• 3.4.3 考虑乙二醇分子缔合的乙二醇-水溶液粘度模型
• 3.6 本章小结
• 4.结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历