CN108145873A - 晶棒线切割装置及晶棒线切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶棒线切割装置及晶棒线切割方法，所述晶棒线切割装置包括：晶棒进给装置、切割线及切割线驱动装置；所述晶棒进给装置适于固定待切割晶棒，并驱动待切割晶棒向所述切割线运动；所述切割线驱动装置适于驱动所述切割线运动，并对待切割晶棒进行线切割；所述切割线对所述待切割晶棒进行线切割时，每根所述切割线与所述待切割晶棒的接触部分均为弧线。本发明的晶棒线切割装置通过在所述切割线对所述待切割晶棒进行线切割时，将每根所述切割线与所述待切割晶棒的接触部分均调整为弧线，使得所述切割线切割待切割晶棒的切割面积增大，从而提高了切割速度及切割效率。

Description

晶棒线切割装置及晶棒线切割方法

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是涉及一种晶棒线切割装置及晶棒线切割方法。

背景技术

在硅片制造过程中，需要将硅单晶晶棒切成具有精确厚度的薄晶片，这一制程往往决定了硅片翘曲度的大小，同时也对后续制程的效率产生重要的影响。在早期的小尺寸硅片切片制程上，内径切割机是常用的加工机台，而随着硅片尺寸扩展至300mm，线切割机已取代内径切割机，在切片工艺上被广泛应用。

切片设备需要符合以下几个特点，才能满足300mm硅片的要求：

1)对大尺寸晶棒的切片效率高；

2)具有较低的切损(kerf loss)；

3)具有较好的表面粗糙度。

如图1所示，现有的线切割装置包括：晶棒进给装置11、滚轮14及切割线15，所述晶棒进给装置11包括：石墨砧板111及晶棒进给驱动装置112，所述石墨砧板111通过树脂13固定待切割晶棒12，所述晶棒进给驱动装置112驱动所述石墨砧板111带动所述待切割晶棒12运动；所述切割线15绕置于所述滚轮14上，适于在所述滚轮14的驱动下运动并对所述待切割晶棒12进行线切割。

上述线切割装置由于采用多线切割，切片效率相较于内径切割已有大幅提高。然而，由于上述切割装置的所述切割线15在切割所述待切割晶棒12时，所述切割线15与所述待切割晶棒12的接触部分为直线，如图1中所示，即所述切割线15与所述待切割晶棒12线接触，切割面积小，切割速度较慢，切割效率较低。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种晶棒线切割装置及晶棒线切割方法，用于解决现有技术中的线切割装置由于切割线与待切割晶棒的接触部分为直线而导致的切割速度慢、切割效率低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种晶棒线切割装置，所述晶棒线切割装置包括：晶棒进给装置、切割线及切割线驱动装置；所述晶棒进给装置适于固定待切割晶棒，并驱动待切割晶棒向所述切割线运动；所述切割线驱动装置适于驱动所述切割线运动，并对待切割晶棒进行线切割；所述切割线对所述待切割晶棒进行线切割时，每根所述切割线与所述待切割晶棒的接触部分均为弧线。

作为本发明的晶棒线切割装置的一种优选方案，所述切割线驱动装置为滚轮，所述切割线绕置于所述滚轮上；所述滚轮的数量为若干个，若干个所述滚轮位于所述待切割晶棒运动路径的两侧，适于在所述待切割晶棒接触到所述切割线时，通过自身位置调整使所述切割线绕置于所述待切割晶棒远离所述晶棒进给装置的一侧并绷紧。

作为本发明的晶棒线切割装置的一种优选方案，所述晶棒进给装置包括：石墨砧板及晶棒进给驱动装置；所述石墨砧板一端固定所述待切割晶棒；所述晶棒进给驱动装置与所述石墨砧板相连接，适于驱动所述石墨砧板及所述待切割晶棒运动。

作为本发明的晶棒线切割装置的一种优选方案，所述待切割晶棒表面涂覆有保护层。

本发明还提供一种晶棒线切割方法，使用切割线对待切割晶棒进行线切割，且在对所述待切割晶棒进行切割时，每根所述切割线与所述待切割晶棒的接触部分均为弧线。

作为本发明的晶棒线切割方法的一种优选方案，所述切割方法包括如下步骤：

1)驱动所述待切割晶棒向所述切割线运动；

2)在所述待切割晶棒与所述切割线接触时，使所述切割线绕置于所述待切割晶棒远离晶棒进给装置的一侧并绷紧；

3)使用所述滚轮驱动所述切割线对运动的所述待切割晶棒进行线切割。

作为本发明的晶棒线切割方法的一种优选方案，步骤2)中，结合所述切割棒的运动调整滚轮的位置，使所述切割线绕置于所述待切割晶棒远离晶棒进给装置的一侧并绷紧。

作为本发明的晶棒线切割方法的一种优选方案，步骤2)中调整所述滚轮以放松所述切割线，所述切割线与所述待切割晶棒接触的部分沿所述待切割晶棒运动方向的运动速度与所述待切割晶棒的运动速度相同，以确保所述切割线不向所述待切割晶棒施加与运动方向相反的作用力。

作为本发明的晶棒线切割方法的一种优选方案，步骤1)之前还包括在所述待切割晶棒表面涂覆保护层的步骤。

作为本发明的晶棒线切割方法的一种优选方案，步骤3)中包括如下步骤：

3-1)对位于所述待切割晶棒表面的所述保护层进行切割，切割速度由第一切割速度向第二切割速度渐变，所述第一切割速度小于所述第二切割速度；

3-2)使用第二切割速度对所述待切割晶棒进行切割。

如上所述，本发明的晶棒线切割装置及晶棒线切割方法，具有以下有益效果：

本发明的晶棒线切割装置通过在所述切割线对所述待切割晶棒进行线切割时，将每根所述切割线与所述待切割晶棒的接触部分均调整为弧线，使得所述切割线切割待切割晶棒的切割面积增大，从而提高了切割速度及切割效率；

本发明的晶棒线切割方法通过在所述切割线对所述待切割晶棒进行线切割时，将每根所述切割线与所述待切割晶棒的接触部分均调整为弧线，使得所述切割线切割待切割晶棒的切割面积增大，从而提高了切割速度及切割效率；通过在所述待切割晶棒表面涂覆保护层，可以减小开始切割时对所述待切割晶棒边缘造成的边缘切损。

附图说明

图1显示为现有技术中的晶棒线切割装置的结构示意图。

图2至图4显示为本发明实施例二中提供的晶棒线切割方法中对应的晶棒线切割装置与待切割晶棒不同位置时的结构示意图；其中，图2为所述晶棒线切割装置与所述待切割晶棒刚接触时的结构示意图；图3为调整滚轮后所述晶棒线切割装置中的切割线绕置于所述待切割晶棒远离所述晶棒进给装置的一侧并绷紧时的结构示意图；图4为所述晶棒线切割装置中的切割线对所述待切割晶棒进行线切割时的结构示意图。

元件标号说明

11 晶棒进给装置

111 石墨砧板

112 晶棒进给驱动装置

12 待切割晶棒

13 树脂

14 滚轮

15 切割线

21 晶棒进给装置

211 石墨砧板

212 晶棒进给驱动装置

22 待切割晶棒

23 保护层

24 滚轮

25 切割线

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图2至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例一

请参阅图2至图4，本发明提供一种晶棒线切割装置，所述晶棒线切割装置包括：晶棒进给装置21、切割线25及切割线驱动装置；所述晶棒进给装置21适于固定待切割晶棒22，并驱动待切割晶棒22向所述切割线25运动；所述切割线25驱动装置适于驱动所述切割线25运动，并对待切割晶棒22进行线切割；所述切割线25对所述待切割晶棒22进行线切割时，每根所述切割线25与所述待切割晶棒22的接触部分均为弧线，所述切割线25对所述待切割晶棒22进行切割时的结构示意图如图4所示。本发明的所述晶棒线切割装置通过在所述切割线25对所述待切割晶棒22进行线切割时，将每根所述切割线25与所述待切割晶棒22的接触部分均调整为弧线，使得所述切割线25切割待切割晶棒22的切割面积增大，从而提高了切割速度及切割效率。

作为示例，所述切割线25可以为但不仅限于钢线。

作为示例，所述切割线驱动装置为滚轮24，所述切割线25绕置于所述滚轮24上；所述滚轮24的数量为若干个，若干个所述滚轮24位于所述待切割晶棒22运动路径的两侧。在所述待切割晶棒22未接触到所述切割线25时，所述切割线25绕置于所述滚轮24的状态可以如图2所示，即所述待切割晶棒22横跨运动路径的部分为与所述待切割晶棒22的端面相平行的直线；当所述待切割晶棒22接触到所述切割线25时，通过调整所述滚轮24的位置可以使所述切割线25绕置于所述待切割晶棒22远离所述晶棒进给装置的一侧并绷紧，如图3所示。

当然，在其他示例中，所述晶棒线切割装置的所述滚轮24可以一直固定在如图3中所示的位置，使得所述切割线25在所述待切割晶棒22运动路径上向所述待切割晶棒22运动的方向延伸为弧形，当所述待切割晶棒22运动至与所述切割线25接触时，不用再调节所述滚轮24的位置即可使得所述切割线25与所述待切割晶棒22的接触部分为弧形。

优选地，本实施例中，所述滚轮24的位置最终固定后，位于所述待切割晶棒22两侧、不与所述待切割晶棒22相接触且最邻近所述待切割晶棒22的所述切割线25相平行，以确保与所述待切割晶棒22接触部分的所述切割线25环绕所述待切割晶棒22端面的半周，即与所述待切割晶棒22接触部分的所述切割线25的长度为所述待切割晶棒22端面周长的一半，以使得所述切割线25对所述待切割晶棒22进行切割时切割达到面积最大。

作为示例，所述晶棒进给装置21包括：石墨砧板211及晶棒进给驱动装置212；所述石墨砧板211一端固定所述待切割晶棒22；所述晶棒进给驱动装置212与所述石墨砧板211相连接，适于驱动所述石墨砧板211及所述待切割晶棒22运动。

需要说明的是，图2至图4中左侧的所述切割线25与右侧的所述切割线25相连接，以形成一个封闭的环形。

作为示例，所述待切割晶棒22表面涂覆有保护层23；在所述待切割晶棒22表面涂覆所述保护层23，可以减小开始切割时对所述待切割晶棒22边缘造成的边缘切损。优选地，本实施例中，所述保护层23可以为但不仅限于树脂。

实施例二

请继续参阅图2至图4，本实施例还提供一种晶棒线切割方法，本实施例中所述的晶棒线切割方法基于实施例一中所述的晶棒线切割装置，所述晶棒线切割方法具体为：使用切割线对待切割晶棒进行线切割，且在对所述待切割晶棒进行切割时，每根所述切割线与所述待切割晶棒的接触部分均为弧线。

更为具体的，所述切割方法包括如下步骤：

1)驱动所述待切割晶棒22向所述切割线25运动；所述待切割晶棒22未与所述切割线25接触时或所述待切割晶棒22刚与所述切割线25接触时所述切割线25为如图2中所示的横跨运动路径的部分为与所述待切割晶棒22的端面相平行的直线；

2)在所述待切割晶棒22与所述切割线25接触时，结合所述待切割晶棒22的运动调整滚轮24的位置，使所述切割线25放松并绕置于所述待切割晶棒22远离晶棒进给装置21的一侧并绷紧，如图3所示；需要说明的是，步骤2)之前，所述滚轮24不驱动所述切割线25运动；

3)使用所述滚轮驱动所述切割线对运动的所述待切割晶棒进行线切割，如图4所示。

作为示例，步骤1)之前还包括在所述待切割晶棒22表面涂覆保护层23的步骤。在所述待切割晶棒22表面涂覆所述保护层23，可以减小开始切割时对所述待切割晶棒22边缘造成的边缘切损，进而保证切片的质量。作为示例，所述保护层23可以为但不仅限于树脂。

作为示例，步骤2)中调整所述滚轮24以放松所述切割线25，所述切割线25与所述待切割晶棒22接触的部分沿所述待切割晶棒22运动方向的运动速度与所述待切割晶棒22的运动速度相同，以确保所述切割线25不向所述待切割晶棒22施加与运动方向相反的作用力，减小该步骤中所述切割线25与所述待切割晶棒22的摩擦，从而减少对所述待切割晶棒22边缘的损伤。

作为示例，步骤3)中包括如下步骤：

3-1)对位于所述待切割晶棒22表面的所述保护层23进行切割，切割速度由第一切割速度向第二切割速度渐变，所述第一切割速度小于所述第二切割速度；即在切割初始时，使用低速模式对位于所述待切割晶棒22外围的所述保护层23进行切割，在切割的过程中，所述待切割晶棒22继续运动并逐渐提高切割速度，并在对所述保护层23切割完毕时，所述切割速度由第一切割速度提高至第二切割速度；

3-2)使用第二切割速度对所述待切割晶棒进行切割。

实施例三

请继续参阅图2至图4，本实施例还提供一种晶棒线切割方法，本实施例中所述的晶棒线切割方法基于实施例一中所述的晶棒线切割装置，所述晶棒线切割方法具体为：使用切割线对待切割晶棒进行线切割，且在对所述待切割晶棒进行切割时，每根所述切割线与所述待切割晶棒的接触部分均为弧线。

1)使用如图3所示的晶棒线切割装置对所述待切割晶棒22进行线切割，此时将所述切割线25在所述待切割晶棒22运动路径上向所述待切割晶棒22运动的方向延伸为弧形，当所述待切割晶棒22运动至与所述切割线25接触时，相较于实施例二，不用再调节所述滚轮24的位置即可使得所述切割线25与所述待切割晶棒22的接触部分为弧形；

2)使用所述滚轮驱动所述切割线对运动的所述待切割晶棒进行线切割，如图4所示。

作为示例，步骤1)之前还包括在所述待切割晶棒22表面涂覆保护层23的步骤。在所述待切割晶棒22表面涂覆所述保护层23，可以减小开始切割时对所述待切割晶棒22边缘造成的边缘切损，进而保证切片的质量。作为示例，所述保护层23可以为但不仅限于树脂。

作为示例，步骤3)中包括如下步骤：

3-1)对位于所述待切割晶棒22表面的所述保护层23进行切割，切割速度由第一切割速度向第二切割速度渐变，所述第一切割速度小于所述第二切割速度；即在切割初始时，使用低速模式对位于所述待切割晶棒22外围的所述保护层23进行切割，在切割的过程中，所述待切割晶棒22继续运动并逐渐提高切割速度，并在对所述保护层23切割完毕时，所述切割速度由第一切割速度提高至第二切割速度；

3-2)使用第二切割速度对所述待切割晶棒进行切割。

综上所述，本发明提供一种晶棒线切割装置及晶棒线切割方法，所述晶棒线切割装置包括：晶棒进给装置、切割线及切割线驱动装置；所述晶棒进给装置适于固定待切割晶棒，并驱动待切割晶棒向所述切割线运动；所述切割线驱动装置适于驱动所述切割线运动，并对待切割晶棒进行线切割；所述切割线对所述待切割晶棒进行线切割时，每根所述切割线与所述待切割晶棒的接触部分均为弧线。本发明的晶棒线切割装置通过在所述切割线对所述待切割晶棒进行线切割时，将每根所述切割线与所述待切割晶棒的接触部分均调整为弧线，使得所述切割线切割待切割晶棒的切割面积增大，从而提高了切割速度及切割效率。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种晶棒线切割装置，包括：晶棒进给装置、切割线及切割线驱动装置；所述晶棒进给装置适于固定待切割晶棒，并驱动待切割晶棒向所述切割线运动；所述切割线驱动装置适于驱动所述切割线运动，并对待切割晶棒进行线切割；其特征在于，

所述切割线对所述待切割晶棒进行线切割时，每根所述切割线与所述待切割晶棒的接触部分均为弧线。

2.根据权利要求1所述的晶棒线切割装置，其特征在于：所述切割线驱动装置为滚轮，所述切割线绕置于所述滚轮上；所述滚轮的数量为若干个，若干个所述滚轮位于所述待切割晶棒运动路径的两侧，适于在所述待切割晶棒接触到所述切割线时，通过自身位置调整使所述切割线绕置于所述待切割晶棒远离所述晶棒进给装置的一侧并绷紧。

3.根据权利要求1所述的晶棒线切割装置，其特征在于：所述晶棒进给装置包括：石墨砧板及晶棒进给驱动装置；所述石墨砧板一端固定所述待切割晶棒；所述晶棒进给驱动装置与所述石墨砧板相连接，适于驱动所述石墨砧板及所述待切割晶棒运动。

4.根据权利要求1所述的晶棒线切割装置，其特征在于：所述待切割晶棒表面涂覆有保护层。

5.一种晶棒线切割方法，其特征在于，使用切割线对待切割晶棒进行线切割，且在对所述待切割晶棒进行切割时，每根所述切割线与所述待切割晶棒的接触部分均为弧线。

6.根据权利要求5所述的晶棒线切割方法，其特征在于：所述切割方法包括如下步骤：

1)驱动所述待切割晶棒向所述切割线运动；

2)在所述待切割晶棒与所述切割线接触时，使所述切割线绕置于所述待切割晶棒远离晶棒进给装置的一侧并绷紧；

3)使用所述滚轮驱动所述切割线对运动的所述待切割晶棒进行线切割。

7.根据权利要求6所述的晶棒线切割方法，其特征在于：步骤2)中，结合所述切割棒的运动调整滚轮的位置，使所述切割线绕置于所述待切割晶棒远离晶棒进给装置的一侧并绷紧。

8.根据权利要求7所述的晶棒线切割方法，其特征在于：步骤2)中调整所述滚轮以放松所述切割线，所述切割线与所述待切割晶棒接触的部分沿所述待切割晶棒运动方向的运动速度与所述待切割晶棒的运动速度相同，以确保所述切割线不向所述待切割晶棒施加与运动方向相反的作用力。

9.根据权利要求6所述的晶棒线切割方法，其特征在于：步骤1)之前还包括在所述待切割晶棒表面涂覆保护层的步骤。

10.根据权利要求9所述的晶棒线切割方法，其特征在于：步骤3)中包括如下步骤：

3-1)对位于所述待切割晶棒表面的所述保护层进行切割，切割速度由第一切割速度向第二切割速度渐变，所述第一切割速度小于所述第二切割速度；

3-2)使用第二切割速度对所述待切割晶棒进行切割。