集成电路是现代信息社会的基石,其制造能力及水平,决定着一个国家工业实力及水平。在集成电路制造流程中,切片工序是单晶硅片制备过程中的重要环节。目前,多线切割技术以其高的加工效率和材料利用率以及适应大直径趋势的优点已经成为硅单晶切片加工的主流方式。在实际加工中,由于多线切割加工过程本身的复杂性,材料去除机理还不完全清楚,切割过程中存在工艺参数设定缺乏理论指导、切片质量不稳定及断线事故发生率高等问题。因此,如何提高加工质量及过程可靠性成为亟待解决的技术难题。本文通过对游离磨粒多线切割加工机理、钢线磨损、钢线强度分布、回线率等方面研究,提出等线损工艺方法及线网可靠性评价方法。主要内容如下:1、通过分析游离磨粒多线切割材料去除过程,提出了切割区材料波浪式去除机制,并结合切割区切割条件的差异性,建立了切割区分区材料去除模型。基于该模型,分析了各区域在磨粒受力、裂纹扩展过程、切割液压强分布、温度分布、钢线磨损等方面的差异性。结合实验得到了切割区切割液压强、温度分布及表面形貌特征。实验结果验证了切割区材料波浪式去除机制及切割区分区材料去除模型的合理性,揭示了切割区切割液压强及温度分布规律。基于切割区分区材料去除机理,提出了提高加工质量、减少钢线磨损的工艺措施。2、针对多线切割过程中,钢线磨损及表面损伤导致强度退化而引发断线事故的问题,对不同磨损量钢线样本的表面形貌及截面进行观察分析,总结了钢线在连续加工过程中磨损的规律;对磨损钢线的断裂强度进行实验研究,得到了不同磨损量条件下钢线断裂强度演化规律;对钢线样本断口进行观察,揭示了断口形貌特征的规律。基于不同磨损量钢线的断口特征,建立了钢线最大安全磨损量的理论模型及确定准则,实现了钢线最大安全磨损量的定量计算,为控制切割过程钢线磨损、防止断线发生提供了前提条件。3、针对切割时线网中钢线的磨损量因切割参数及条件而变化,影响切割质量的问题,提出了等线损工艺思想及方法。建立了等线损工艺模型,推导出等线损工艺计算方法。考察了不同工艺参数及切割条件对等线损工艺加工的影响关系。开展了等线损工艺的切割实验,实验结果验证了该方法的有效性,并进行了推广性应用。4、针对多线切割过程断线问题,结合可靠性理论,建立了线网可靠性评价方法。对磨损钢线断裂强度进行分析,获得不同磨损量钢线的威布尔分布参数,建立了钢线可靠性评价方法;以钢线可靠性评价方法为基础,基于线网离散串联模型,建立了多线切割线网可靠性评价方法。分析了切割过程中钢线动态受力,对切割参数及工艺条件与线网动态可靠性影响关系进行了分析。通过该方法,能对不同加工条件下工艺参数对线网可靠性影响进行评估,预测线网发生断线的概率。线网可靠性评估方法为合理设定工艺参数保证切割过程可靠性提供了理论依据。