CN108927909A - 一种硅片加工成型的新型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硅片加工成型的新型工艺，通过对上线轴卷绕螺距、切割线网张力、切割时工件运动速度和金刚线运动速度进行合理设定，防止金刚线斜拉断线、跳线卷线；在切割前对金刚线进行均线网设置，确保张力的均匀性降低切割过程中的断线率，切割过程中总放线量和总收线量一致，达到刚线均匀磨损的目的；设置合理的上、下线轴间距离，避免线网线弓过大，同时延长了主轴运转的时间，减少换向停止时间，使其实际切割时间延长，确保能够完全切透；本发明将单晶硅锭切割加工成硅片的总时间缩短25min，单片放线量从0.8m/片降至0.6m/片，每切一刀700mm的单晶，节约538余米金刚线，提高了生产效率，节约了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及单晶硅切割加工技术领域，尤其是一种硅片加工成型的新型工艺。
背景技术
现有技术中，通过线切机床将单晶方棒切割成硅片的加工时间普遍在90min左右，并且70线(金刚线线径为70微米)生产线的市场占有率仍非常大，改工艺存在切割速度慢，金刚线线径大，单片耗线量大等缺点，60线(金刚线线径为60微米)的引进提高了加工速度，同时，由于其工艺流程不完善、操作参数设定不合理，存在线网线弓过大、刚线磨损不均、加工时间长，单片耗线量大加工成本高等问题。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种硅片加工成型的新型工艺，从而缩短加工时间、减小单片的放线量、提高金刚线的利用率，节约成本。
本发明所采用的技术方案如下：
一种硅片加工成型的新型工艺，运用线径60微米的金刚线对单晶硅进行切片加工，具体包括以下步骤：
步骤一：检查待加工原料：对达到固化时间的单晶硅锭进行检查，去除硅锭表面残留的异物；
步骤二：切割线网张力设定：切割机床主轴的两端分别设有上线轴和下线轴，更换切割机床的上线轴，调整上线轴和下线轴之间的距离为600-800m；设定上线轴上新线的卷绕螺距为300μm，设定布线网的张力为8-10N，线扭≤5圈/min；
步骤三：布线网：按照步骤二中设定的张力值，将上线轴上的新线向下线轴进行放线，在上线轴和下线轴之间布好线网，线网间设有滑轮；
步骤四：切割参数设定：设定起始加工阶段工件运动速度即入刀进刀速度为1.9mm/min，连续加工过程中工件运动速度即主切进刀速度为2.5mm/min，结束阶段工件运动速度即收刀进刀速度为0.6mm/min；设定启始加工阶段金刚线运动速度即入刀刚线速度为600m/min，连续加工阶段金刚线运动速度即主切刚线速度为1700m/min，结束阶段金刚线运动速度即收刀刚线速度为1400m/min；
步骤五：开机预热：将单晶硅锭安装到工件台上，对硅锭进行对刀、对原点，更换滤袋，对工件台进行点检和开机预热；
步骤六：切割前匀线网：对切割过程所需的金刚线提前进行收放线操作，以均匀线网，将金刚线从上线轴放至下线轴，总放线长度为一次切割加工所需的金刚线长度，再将金刚线从下线轴收回至上线轴，总收线长度与总放线长度一致；
步骤七：切割加工：启动切割加工按钮，在切割过程中工件台上下运动，配合金刚线在上线轴与下线轴之间的往复运动，将工件台上的单晶硅锭切割成硅片，工件台在不同加工阶段的运动速度分别按照步骤四中设定的入刀进刀速度、主切进刀速度和收刀进刀速度来执行，金刚线在不同加工阶段的运动速度分别按照步骤四中设定的入刀刚线速度、主切刚线速度和收刀刚线速度来执行；切割过程中，金刚线的往线距离与金刚线的返线距离分别按照步骤六中的放线长度和收线长度来执行，所述往线距离为上线轴向下线轴放线的距离，所述返线距离为下线轴线量往上线轴返线的距离。
步骤八：切割完成后进行下料，将单晶硅锭切割加工成硅片的过程共用时75min。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述步骤二中设定布线网的张力为9N。
所述步骤六中总放线长度与总收线长度均为4km。
所述滑轮采用轻质滑轮。
本发明的有益效果如下：
本发明优化了单晶硅硅片加工成型的工艺流程和操作参数，合理设置金刚线网的张力范围和切割用金刚线的收放线距离，优化上线轴和下线轴之间的距离，提高切割效率，节约了生产成本。同时，本发明还具有如下优点：
1.本发明的上线轴和下线轴间的距离设置为600-800m，避免线网线弓过大，同时延长主轴单向运转的时间，减少换向停止的时间，使实际切割时间延长，确保硅片能够完全切透。
2.本发明在切割前进行均线网设置，确保钢线无异常，避免切割过程中因斜拉等造成的断线，总收线长度与总放线长度一致，达到刚线均匀磨损的目的。
3.本发明的上线轴的卷绕螺距设定为300μm，保证刚线合理的卷绕间距，线网张力设定为8-10N，线扭≤5圈/min，防止金刚跳线卷线、线斜拉断线，保证线网运行的稳定性。
4.本发明对切割加工时工件运动速度和金刚线运动速度进行合理设定，与行业通用的加工工艺相比，加工长度为700mm的单晶硅，缩短加工时间25min、采用60μm线径金刚线的切割长度为比采用70μm线径金刚线切割多产出100余片硅片、单片放线量从0.8m/片降至0.6m/片，每切一刀700mm的单晶，节约538余米金刚线。
具体实施方式
本实施例的硅片加工成型的新型工艺，运用线径60微米的金刚线对单晶硅进行切片加工，具体包括以下步骤：
步骤一：检查待加工原料：对达到固化时间的单晶硅锭进行检查，去除硅锭表面残留的异物；
步骤二：切割线网张力设定：切割机床主轴的两端分别设有上线轴和下线轴，更换切割机床的上线轴，调整上线轴和下线轴之间的距离为600-800m；设定上线轴上新线的卷绕螺距为300μm，设定布线网的张力为8-10N，线扭≤5圈/min；
步骤三：布线网：按照步骤二中设定的张力值，将上线轴上的新线向下线轴进行放线，在上线轴和下线轴之间布好线网，线网间设有滑轮；
步骤四：切割参数设定：设定起始加工阶段工件运动速度即入刀进刀速度为1.9mm/min，连续加工过程中工件运动速度即主切进刀速度为2.5mm/min，结束阶段工件运动速度即收刀进刀速度为0.6mm/min；设定启始加工阶段金刚线运动速度即入刀刚线速度为600m/min，连续加工阶段金刚线运动速度即主切刚线速度为1700m/min，结束阶段金刚线运动速度即收刀刚线速度为1400m/min；
步骤五：开机预热：将单晶硅锭安装到工件台上，对硅锭进行对刀、对原点，更换滤袋，对工件台进行点检和开机预热；
步骤六：切割前匀线网：对切割过程所需的金刚线提前进行收放线操作，以均匀线网，将金刚线从上线轴放至下线轴，总放线长度为一次切割加工所需的金刚线长度，再将金刚线从下线轴收回至上线轴，总收线长度与总放线长度一致；
步骤七：切割加工：启动切割加工按钮，在切割过程中工件台上下运动，配合金刚线在上线轴与下线轴之间的往复运动，将工件台上的单晶硅锭切割成硅片，工件台在不同加工阶段的运动速度分别按照步骤四中设定的入刀进刀速度、主切进刀速度和收刀进刀速度来执行，金刚线在不同加工阶段的运动速度分别按照步骤四中设定的入刀刚线速度、主切刚线速度和收刀刚线速度来执行；切割过程中，金刚线的往线距离与金刚线的返线距离分别按照步骤六中的放线长度和收线长度来执行，往线距离为上线轴向下线轴放线的距离，返线距离为下线轴线量往上线轴返线的距离；
步骤八：切割完成后进行下料，将单晶硅锭切割加工成硅片的过程共用时75min。
步骤二中设定布线网的张力为9N。
步骤六中总放线长度与总收线长度均为4km。
滑轮采用轻质滑轮，转动惯量小，降低金刚线的断线率。
通过上述步骤，对上线轴卷绕螺距、切割线网张力、切割时工件运动速度和金刚线运动速度进行合理设定，防止金刚线斜拉断线、跳线卷线；在切割前对金刚线进行均线网设置，确保张力的均匀性降低切割过程中的断线率，切割过程中总放线量和总收线量一致，达到刚线均匀磨损的目的；设置合理的上、下线轴间距离，避免线网线弓过大，同时延长了主轴运转的时间，减少换向停止时间，使其实际切割时间延长，确保能够完全切透；
本实施例的硅片加工成型的新型工艺，以PV700DM金刚石线切机台为载体，通过反复试验将加工流程进行优化，对各参数进行调整以设定到最佳值，将单晶硅锭切割加工成硅片的总时间缩短25min，单片放线量从0.8m/片降至0.6m/片，每切一刀700mm的单晶，节约538余米金刚线，同时大大提高了硅片的合格率和生产效率，节约了生产成本。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (4)
1.一种硅片加工成型的新型工艺，运用线径60微米的金刚线对单晶硅进行切片加工，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤一：检查待加工原料：对达到固化时间的单晶硅锭进行检查，去除硅锭表面残留的异物；
步骤二：切割线网张力设定：切割机床主轴的两端分别设有上线轴和下线轴，更换切割机床的上线轴，调整上线轴和下线轴之间的距离为600-800m；设定上线轴上的新线的卷绕螺距为300μm，设定布线网的张力为8-10N，线扭≤5圈/min；
步骤三：布线网：按照步骤二中设定的张力值，将上线轴上的新线向下线轴进行放线，在上线轴和下线轴之间布好线网，线网间设有滑轮；
步骤四：切割参数设定：设定起始加工阶段工件运动速度即入刀进刀速度为1.9mm/min，连续加工过程中工件运动速度即主切进刀速度为2.5mm/min，结束阶段工件运动速度即收刀进刀速度为0.6mm/min；设定启始加工阶段金刚线运动速度即入刀刚线速度为600m/min，连续加工阶段金刚线运动速度即主切刚线速度为1700m/min，结束阶段金刚线运动速度即收刀刚线速度为1400m/min；
步骤五：开机预热：将单晶硅锭安装到工件台上，对硅锭进行对刀、对原点，更换滤袋，对工件台进行点检和开机预热；
步骤六：切割前匀线网：对切割过程所需的金刚线提前进行收放线操作，以均匀线网，将金刚线从上线轴放至下线轴，总放线长度为一次切割加工所需的金刚线长度，再将金刚线从下线轴收回至上线轴，总收线长度与总放线长度一致；
步骤七：切割加工：启动切割加工按钮，在切割过程中工件台上下运动，配合金刚线在上线轴与下线轴之间的往复运动，将工件台上的单晶硅锭切割成硅片，工件台在不同加工阶段的运动速度分别按照步骤四中设定的入刀进刀速度、主切进刀速度和收刀进刀速度来执行，金刚线在不同加工阶段的运动速度分别按照步骤四中设定的入刀刚线速度、主切刚线速度和收刀刚线速度来执行；切割过程中，金刚线的往线距离与金刚线的返线距离分别按照步骤六中的放线长度和收线长度来执行，所述往线距离为上线轴向下线轴放线的距离，所述返线距离为下线轴线量往上线轴返线的距离；
步骤八：切割完成后进行下料，将单晶硅锭切割加工成硅片的过程共用时75min。
2.如权利要求1所述的一种硅片加工成型的新型工艺，其特征在于：所述步骤二中设定布线网的张力为9N。
3.如权利要求1所述的一种硅片加工成型的新型工艺，其特征在于：所述步骤六中总放线长度与总收线长度均为4km。
4.如权利要求1所述的一种硅片加工成型的新型工艺，其特征在于：所述滑轮采用轻质滑轮。
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