碳化硅用多线切割机张力控制系统技术研究

董同社，毛善高，段成龙

（中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京100176）

碳化硅（SiC）是第三代半导体材料之一，它具有禁带宽度大、击穿电场高、饱和电子漂移速度快、热导率高等特点，其特殊性能在许多领域得到广泛应用。碳化硅衬底加工技术是器件制作的重要基础，只有在成功的加工技术支持下，才能将碳化硅材料的性能发挥出来。然而，由于碳化硅晶体具有高硬度、高脆性、耐磨性好、化学性质极其稳定的特点，使得碳化硅晶片的切割加工非常困难，利用常规晶体材料的加工技术和工艺，无法获得高质量的碳化硅晶片。

多线切割机是一种用于半导体材料及硬脆材料切割的设备，与传统的内、外圆切片机相比，多线切割机具有生产效率高、材料损耗少的优点，同时，所加工的硅片具有弯曲度小、翘曲度小、表面损伤层浅及表面粗糙度值小等优点，是目前半导体材料加工的主流设备。但多线切割机也是一种复杂的设备，对控制系统的稳定性、可靠性及实时性都有很高的要求。

张力控制技术广泛应用于材料加工、纺织、造纸及印刷等行业中，张力控制系统具有时变性、非线性及强扰动等特点，是工业自动化系统中常见的典型控制系统，也是多线切割机设计中的难点。其难点在于收、放线轮系统本身是一种高速的运动控制系统，张力的瞬间波动可造成整个线轮不可逆的破坏，因此必须时刻对钢线张力进行高速检测与精确控……