CN108927908A - 线切割机用的切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线切割机用的切割方法。该切割方法是在硅锭的切割起始面从坐标基准面开始向下移动了s距离时，采用单向放线方式切割所述硅锭，且使硅锭持续向下移动,直至金刚线切透所述硅锭；其中，s满足:(h+d‑1)≤s≤(h+d+1),h为硅锭远离基板一端的端面距离所述基板的粘接面的高度,d为坐标基准面至两个导轮间的上层金刚线网的距离，上述各物理量的单位为毫米。该硅片线切割机应用了上述切割方法。上述切割方法可使中心崩边率降低60％‑80％。也就是有利于保证较高的良品率。此外，还可提高切割效率并有利于节约用线。

Description

线切割机用的切割方法

技术领域

本发明涉及硅片加工领域，特别是涉及线切割机用的切割方法。

背景技术

目前，对硅锭进行线切割时，一般先将硅锭粘贴在基板上，基板设置在工作台上。通过工作台下移，使硅锭被下方设置的金刚线网切割，进而形成硅片。对硅锭进行线切割的工艺一般可分为三步。分别为：入刀，主切和收刀。收刀完成后，硅锭被切透。也就是形成若干个硅片。传统的线切割工艺对硅锭切割完成后的硅片的中心崩边率较高。中心崩边就是硅片与基板的粘接处的中央区域发生崩边。中心崩边率就是硅锭被切割成硅片后，中心崩边的硅片数量占所有硅片数量的比率。

发明内容

基于此，有必要针对中心崩边率较高的问题，提供一种线切割机用的切割方法。

一种线切割机用的切割方法，

在硅锭的切割起始面从坐标基准面开始向下移动了s距离时，采用单向放线方式切割所述硅锭，且使硅锭持续向下移动,直至金刚线切透所述硅锭；

其中，s满足:(h+d-1)≤s≤(h+d+1),h为硅锭远离基板一端的端面距离所述基板的粘接面的高度,d为坐标基准面至两个导轮间的上层金刚线网的距离，上述各物理量的单位为毫米。

上述方法可有利于降低中心崩边率。也就是有利于保证较高的良品率。

在其中一个实施例中，所述采用单向放线方式切割硅锭时，金刚线的速度是：15-25m/s，硅锭的下移速度是：2-3mm/min。

在其中一个实施例中，所述采用单向放线方式切割硅锭时，所用的金刚线为旧线。

在其中一个实施例中，所述采用单向放线方式切割硅锭时，使用的金刚线的直径是：75-85μm，金刚线上的精钢石的粒径是：5-15μm，金刚线的张力是：5-15N，导轮槽距是：250-270μm，导轮槽深是：250-270μm，导轮槽夹角是：35-45°。

在其中一个实施例中，所述硅锭被切透后继续原方向走线，直至线切割作业结束。

在其中一个实施例中，s＝h+d。

在其中一个实施例中，所述基板为聚氨酯类板材。

在其中一个实施例中，所述基板按重量份数包括：二苯基甲烷二异氰酸酯45-55份，聚醚多元醇55-65份，促进剂0.6-1份。

在其中一个实施例中，所述促进剂包括发泡剂0.3-0.5份、均泡剂0.15-0.25份和催化剂0.15-0.25份。

附图说明

图1为本发明的实施例的切割方法的示意图；

图2为本发明的实施例的切割方法中金刚线在基板和硅锭中的状态示意图。

其中：

110、硅锭 120、基板 130、区域

140、坐标基准面 150、金刚线 160、导轮

170、切割起始面

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

硅片线切割机一般包括机架、安装在机架上的各个线轮、工作台和控制系统。金刚线可由第一储线轮依次穿过第一排线轮、第一张力轮、第一过线轮、第一导轮、第二导轮、第二过线轮、第二张力轮和第二排线轮，并连接在第二储线轮上。两个导轮之间的区域为切割区域。工作台设置在两个导轮上方。控制系统中可将金刚线的走线方式提前设定。也就是通过程序控制整个切割过程中金刚线的走线方式。

本领域在通过线切割机对硅锭进行线切割时，中心崩边率较高一直是困扰本领域的一个技术难题，因为造成硅片中心崩边的潜在因素非常多。

本申请通过对传统切割工艺的深入研究偶然发现了其中一个影响因素。具体是，传统工艺中，为节约用线，收刀时经常会往复切割。也就是用旧线不停的磨切。传统思维一直认为收刀时，由于需要切割的区域较小及切割线受力较小，所以不需要使用新线切割，使用旧线往复切割就可以将硅锭切透。节省下来的新线可用于下次切割使用。这样可显著降低成本。因线切割工艺的主要成本来源于金刚线的消耗量。

然而实际情况是，上述切割工艺虽然能将硅锭切透，但硅片的中心崩边率会较高。这是因为这种高频往复切割加剧了这一段金钢线本身的磨损，使得这段金刚线的切割能力快速且显著降低。并且由于金刚线经常停顿并切换方向，使得金刚线的换向后的初始切割速度小。此种速度下的金刚线对于硅片的磨切力迥别于常规高速切割。上述各因素综合造成硅片易发生中心崩边。图1示意出了容易发生中心崩边的区域130。

如图1所示，本申请的实施例的线切割机用的切割方法为：

在硅锭110的切割起始面170从坐标基准面140开始向下移动了s距离时，采用单向放线方式切割所述硅锭110，且使硅锭110持续向下移动,直至金刚线150切透所述硅锭110；其中，s满足：(h+d-1)≤s≤(h+d+1),h为硅锭110远离基板120一端的端面距离基板120的粘接面的高度,d为坐标基准面140距离两个导轮160间的上层的金刚线网的距离，上述切割起始面170为硅锭110远离基板120的一面，上述各物理量的单位为毫米。

上述切割方法中，采用单向送线，可避免某段金刚线150反复被磨损。从而保证了收刀阶段用于切割硅锭110的金刚线150的切割能力。同时，由于不需要切换金刚线150的运行方向，使得金刚线150的运行速度较为均匀。这样对于单个硅片来说，其受力大小和受力方向较为稳定。所以硅片不容易出现中心崩边，也就是有利于保证较高的良品率。而且，由于不需要切换金刚线150的运行方向，切割时的往复运动停顿时间与加速时间得到节省，这就使切割用时降低，从而可提高切割效率。此外，上述切割方法中，由于采用单向放线的时间点是在硅锭110的切割起始面170从坐标基准面140开始向下移动了s距离时，而(h+d-1)≤s≤(h+d+1)。通过计算可知，这个时间点对应的位置基本是在硅锭110快要切透但还没有切透处。所以在该时间点之前，硅锭110的大部分区域切割时的用线方式可灵活配置。这样有利于节约用线。例如，在上述方法的节点之前可以使用旧线进行往复切割。比如在(s-50)至s这段区间就可以使用旧线进行往复切割。可以理解的是，本实施例的方法中，可以使用新线进行切割，也可以使用旧线切割。也就是收刀阶段可以使用旧线切割。这样也有利于节约用线。

以下详细介绍本实例的收刀过程。

如图1所示，h为硅锭110远离基板120一端的端面距离基板120的粘接面的高度。需要说明的是，本领域硅锭110一般是一个长方体形状，其高度一般是156.75mm。用胶将硅锭110粘接在基板120上后，硅锭110远离基板120一端的端面距离基板120的粘接面的高度h可为157.5mm，该数值比硅锭的高度大是由于胶层占据了一定的高度。d为坐标基准面140距离下方两个导轮之间的上层金刚线网的距离。坐标基准面140就是坐标0点的位置。从坐标基准面140处开始计算坐标值。也就是从该位置处，开始计算硅锭110的下降距离。上述d值的大小可根据切割环境进行设定。例如可设为2mm。也就是坐标基准面140距离金刚线150的距离为2mm。当然，可以理解的是，d也可以设置成其它值。基于上述数值，可计算出s的取值范围。也就是通过该公式(h+d-1)≤s≤(h+d+1)可计算出s的取值范围。具体为，158.5mm≤s≤160.5mm，例如s可以为159.5mm。从159.5mm起，采用单向放线方式继续进行线切割，也就是从一个储线轮放线到另一个储线轮，不进行回线操作，直至将硅锭110切透。可以理解的是，上述硅锭110切透的节点可根据有限次实验获得。也就是可每次讲硅锭110下降一定距离，切割完毕后，观察是否被切透。如果没有被切透，则增加下降的距离。直至观察到硅锭110被切透。一般刚好切透的时间节点不易把握。为了保证硅锭110被切透，可将硅锭110随工作台多下移一段距离。也就是将硅锭110切透后，金刚线150在基板120内再切割一段时间。这样可有利于保证硅锭110被切透。通过实验发现，在上述s点后，一般硅锭110再下移5-6mm后，即可保证硅锭110被切透。待整个切割作业完毕后，可将用于切割的金刚线150进行回线操作。

以下结合上述计算出的s的取值范围举几个具体例子来进一步介绍本实施例的切割方法。

例如，采用单向放线方式切割硅锭110时，金刚线150的速度是：15m/s，硅锭110的下移速度是：3mm/min。使用的金刚线150的直径是：75μm，金刚线150上的精钢石的粒径是：5μm。金刚线150的张力是：6N。导轮槽距是：250μm，导轮槽深是：250μm，导轮槽夹角是：35°。从159.5mm起采用单向放线方式切割硅锭110，在硅锭110随工作台下移5mm后，硅锭110被切透。也就是在164.5mm处，可确认硅锭110被切透。此过程通过单向放线1000多米即可实现。通过与传统收刀时往复切割相比较，上述例子的中心崩边率可下降80％。

例如，采用单向放线方式切割硅锭110时，金刚线150的速度是：15m/s，硅锭110的下移速度是：2mm/min。使用的金刚线150的直径是：80μm，金刚线150上的精钢石的粒径是：8μm。金刚线150的张力是：8N。导轮槽距是：260μm，导轮槽深是：260μm，导轮槽夹角是：40°。从158.5mm起采用单向放线方式切割硅锭110，在硅锭110随工作台下移6mm后，硅锭110被切透。也就是在164.5mm处，可确认硅锭110被切透。通过与传统收刀时往复切割相比较，上述例子的中心崩边率可下降80％。

例如，采用单向放线方式切割硅锭110时，金刚线150的速度是：25m/s，硅锭110的下移速度是：3mm/min。使用的金刚线150的直径是：85μm，金刚线150上的精钢石的粒径是：12μm。金刚线150的张力是：10N。导轮槽距是：270μm，导轮槽深是：270μm，导轮槽夹角是：45°。从160.5mm起采用单向放线方式切割硅锭110，在硅锭110随工作台下移4mm后，硅锭110被切透。也就是在164.5mm处，可确认硅锭110被切透。通过与传统收刀时往复切割相比较，上述例子的中心崩边率可下降65％。

通过上述例子可知，本实施例的切割方法中，硅锭110的下移速度可以较快，也就是可以达到2-3mm/min。这样有利于提高切割效率。而且，综合考虑用线成本和崩边率的情况下，s取(h+d)这个值比较合适。这样一方面可有利于降低中心崩边率，也就是保证较高的良品率。一方面有利于节约用线。

此外，通过研究发现，基板120的选择对于中心崩边率的降低也有一定影响。由于在收刀阶段，金刚线150会形成线弓，可参考图2所示。这会导致在对硅锭110切割的过程中，金刚线150会在基板120内进行磨损。磨损后的金刚线150的切割能力会有所下降。这样有可能会影响硅片的切割质量。比如有可能会使中心崩边率提高。因此，如能降低金刚线150在基板120内的磨损，则有利于提高硅片切割的良品率。也有利于节约用线。

基于上述原因，本实施例中，基板120可为聚氨酯类板材。聚氨酯类板材不易粘附金刚线150，所以有利于降低金刚线150在切割基板120时发生的磨损。从而有利于节约用线，并有利于提高硅片切割的良品率。

具体的，所述基板120按重量份数包括：二苯基甲烷二异氰酸酯45-55份，聚醚多元醇55-65份，促进剂0.6-1份。上述促进剂可包括发泡剂0.3-0.5份、均泡剂0.15-0.25份和催化剂0.15-0.25份。上述发泡剂、均泡剂和催化剂可应用现有的聚氨酯类板材制造时常用的发泡剂、均泡剂和催化剂。可以理解的是，上述促进剂还可以包括阻燃剂等。应用上述组分的聚氨酯类板材可进一步降低中心崩边率。

例如，二苯基甲烷二异氰酸酯45份，聚醚多元醇55份，发泡剂0.3份、均泡剂0.15份和催化剂0.15份。

例如，二苯基甲烷二异氰酸酯55份，聚醚多元醇65份，发泡剂0.5份、均泡剂0.25份和催化剂0.25份。

例如，二苯基甲烷二异氰酸酯50份，聚醚多元醇60份，发泡剂0.4份、均泡剂0.15份和催化剂0.15份。

本实施例中，上述聚氨酯类板材的制造方法可为：将上述各组分混合均匀后，通过模具在一定温度和压力下压制成型，然后通过打磨处理表面。最终制成用于粘接硅锭110的聚氨酯类基板。具体的工艺可参考现有的聚氨酯类板材的制作方法。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种线切割机用的切割方法，其特征在于，

在硅锭的切割起始面从坐标基准面开始向下移动了s距离时，采用单向放线方式切割所述硅锭，且使硅锭持续向下移动,直至金刚线切透所述硅锭；

其中，s满足:(h+d-1)≤s≤(h+d+1),h为硅锭远离基板一端的端面距离所述基板的粘接面的高度,d为坐标基准面至两个导轮间的上层金刚线网的距离，上述各物理量的单位为毫米。

2.根据权利要求1所述的线切割机用的切割方法，其特征在于，所述采用单向放线方式切割硅锭时，金刚线的速度是：15-25m/s，硅锭的下移速度是：2-3mm/min。

3.根据权利要求1所述的线切割机用的切割方法，其特征在于，所述采用单向放线方式切割硅锭时，所用的金刚线为旧线。

4.根据权利要求1所述的线切割机用的切割方法，其特征在于，所述采用单向放线方式切割硅锭时，使用的金刚线的直径是：75-85μm，金刚线上的精钢石的粒径是：5-15μm，金刚线的张力是：5-15N，导轮槽距是：250-270μm，导轮槽深是：250-270μm，导轮槽夹角是：35-45°。

5.根据权利要求4所述的线切割机用的切割方法，其特征在于，所述硅锭被切透后，继续原方向走线，直至线切割作业结束。

6.根据权利要求1所述的线切割机用的切割方法，其特征在于，s＝h+d。

7.根据权利要求1所述的线切割机用的切割方法，其特征在于，所述基板为聚氨酯类板材。

8.根据权利要求7所述的线切割机用的切割方法，其特征在于，所述基板按重量份数包括：二苯基甲烷二异氰酸酯45-55份，聚醚多元醇55-65份，促进剂0.6-1份。

9.根据权利要求8所述的线切割机用的切割方法，其特征在于，所述促进剂包括发泡剂0.3-0.5份、均泡剂0.15-0.25份和催化剂0.15-0.25份。