CN110039673A - 一种切割装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种切割装置和方法，切割装置包括：进给机构，用于进给待切割件；线切割机构，用于切割所述待切割件；支撑机构，所述支撑机构位于所述线切割机构的下方以用于支撑切割后的待切割件，所述待切割件止抵所述支撑机构时所述支撑机构随所述进给机构同步移动且速度相同。根据本发明的切割装置，解决了切割待切割件过程待切割件易于抖动，切割后的待切割件易于出现翘曲的问题，当待切割件止抵支撑机构时支撑机构随进给机构同步移动且速度相同，支撑机构能够支撑切割后的待切割件，避免切割过程中待切割件抖动，避免切割后的待切割件出现翘曲，提高切割后的待切割件的质量。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆制造技术领域，尤其涉及一种切割装置和方法。
背景技术
半导体和太阳能领域中单晶硅片多采用多线切割方式，通过将被切割工件粘结在进给机构之上，通过进给机构推动被切割工件向切割钢线移动，进而完成晶片的切割。依据切割过程中使用砂浆与否以及钢线类型的不同，切割方式又可以分为游离磨料切割方式和固定磨料切割方式。在游离磨料切割方式中，随着切割过程的进行，晶锭逐渐深入线网内部，在切割进行的后半段，行进中的晶锭下部的晶片受到切割浆料的喷溅，晶片抖动明显，从而导致晶片翘曲。同时因为切割浆料中冷却剂的表面张力影响，晶片之间紧贴，不利于切割废料(切割硅粉及废弃的浆料)的排出，切割面的热量扩散受限，进一步增大晶片翘曲的可能，此种现象随着晶片直径的增加尤为明显，在当前主流的300mm晶片切割中已经成为提升晶片质量的重要难题。
因此，在现下行业中，有提出通过调整砂浆喷嘴类型或者降低砂浆流量来降低砂浆喷溅导致晶片抖动的方法，虽然降低砂浆流量或改变喷嘴形状可以在一定程度上降低砂浆喷溅的冲击力，但是并不能完全克服晶片抖动的影响，难以避免晶片的翘曲，另一方面，砂浆流量降低也将带来其它切割品质的影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种切割装置，用于解决切割待切割件过程中待切割件易于抖动，切割后的待切割件易于出现翘曲的问题。
本发明还提供一种切割方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
根据本发明第一方面实施例的切割装置，包括：
进给机构，用于进给待切割件；
线切割机构，用于切割所述待切割件；
支撑机构，所述支撑机构位于所述线切割机构的下方以用于支撑切割后的待切割件，所述待切割件止抵所述支撑机构时所述支撑机构随所述进给机构同步移动且速度相同。
进一步地，所述线切割机构包括：
多个切割线，多个所述切割线相互平行形成切割线阵列以用于切割所述待切割件；
收送线机构，用于收送所述切割线。
进一步地，所述切割装置还包括：
两个主辊，所述主辊上分别设有多个沿其周向延伸的凹槽且多个所述凹槽沿其长度方向均匀间隔开分布，通过一根主线往复缠绕于两个所述主辊的所述凹槽中形成所述切割线阵列。
进一步地，所述切割装置还包括：
切削液供给机构，用于向所述切割线喷洒切削液。
进一步地，所述切削液供给机构包括多排喷嘴，每排喷嘴中包括多个喷嘴且每排中的喷嘴沿垂直于所述切割线的方向间隔开设置。
进一步地，所述支撑机构包括：
底座和驱动机构，所述底座用于支撑切割后的待切割件；
所述驱动机构用于在所述待切割件止抵所述底座时，驱动所述底座随所述进给机构同步移动且速度相同。
进一步地，所述底座上设有沿其厚度方向贯穿的通孔以用于排出所述切削液。
进一步地，所述支撑机构还包括：
分开线，所述分开线设在所述底座上方且与所述底座间隔开，每个所述切割线的下方分别设有一条所述分开线，且所述切割线和与其对应的所述分开线在所述底座上的投影重合。
进一步地，所述底座上设有激光探测器，当所述激光探测器检测到所述待切割件止抵所述底座时，所述驱动机构驱动所述底座随所述进给机构同步移动且速度相同。
根据本发明第二方面实施例的切割方法，应用于上述实施例的切割装置，在切割所述待切割件时，通过所述支撑机构支撑切割后的待切割件，所述待切割件止抵所述支撑机构时所述支撑机构随所述进给机构同步移动且速度相同。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
根据本发明的切割装置，解决了切割待切割件过程待切割件易于抖动，切割后的待切割件易于出现翘曲的问题，当待切割件止抵支撑机构时支撑机构随进给机构同步移动且速度相同，支撑机构能够支撑切割后的待切割件，避免切割过程中待切割件抖动，避免切割后的待切割件出现翘曲，提高切割后的待切割件的质量。
附图说明
图1为本发明实施例的切割装置的一个结构示意图；
图2为本发明实施例的切割装置的一个主视图；
图3为本发明实施例的切割装置切割时的示意图；
图4为本发明实施例的切割装置中的支撑机构的结构示意图；
图5为本发明实施例的切割装置中的支撑机构的一个主视图；
图6为本发明实施例的切割装置中的支撑机构的一个侧视图；
图7为本发明实施例的切割装置中的支撑机构的一个俯视图。
附图标记
进给机构10；待切割件20；
切割线30；
收送线机构40；
主辊50；导线轮51；
切削液供给机构60；
底座70；分开线71；激光探测器72；线柱73。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的切割装置。
如图1至图7所示，根据本发明的切割装置包括进给机构10、线切割机构和支撑机构。
具体而言，进给机构10用于进给待切割件，线切割机构用于切割待切割件20，支撑机构位于线切割机构的下方以用于支撑切割后的待切割件，待切割件20止抵支撑机构时支撑机构随进给机构10同步移动且速度相同。
也就是说，切割装置主要由进给机构10、线切割机构和支撑机构构成，其中，进给机构10可以用于进给待切割件，待切割件可以为晶锭，待切割件可以置于进给机构10上，通过进给机构10来驱动待切割件移动以便进行切割，线切割机构可以用于切割待切割件20，进给机构10驱动待切割件移动至线切割机构时，线切割机构开始切割待切割件。支撑机构可以位于线切割机构的下方，以用于支撑切割后的待切割件，进给机构10可以驱动待切割件向下移动，当待切割件20止抵支撑机构时支撑机构可以随进给机构10同步移动且速度相同，确保无反作用力阻碍待切割件向下移动，能够对待切割件进行支撑，防止待切割件的抖动，避免切割后的待切割件出现翘曲，切割后的待切割件可以落在支撑机构上，预防切割后的待切割件受自重及切割过程中的抖动影响而掉落。
在本发明的一些实施例中，如图1所示，线切割机构可以包括多个切割线30和收送线机构40，其中，切割线30可以为钢线，通过切割线30切割待切割件，多个切割线30可以相互平行形成切割线阵列以用于切割待切割件20，提高切割效率。在使用过程中，为规避切割中因切割线受待切割件压力产生的形变，可以设置支撑机构的顶端距离切割线阵列的纵向距离为10mm。收送线机构40可以用于收送切割线30，可以用于控制切割线30的速度和张力，通过收送线机构40可以带动切割线30往复循环运动进而实现对待切割件的切割。
在本发明的另一些实施例中，如图1和图2所示，切割装置还可以包括两个主辊50，两个主辊50上分别设有多个沿主辊50的周向延伸的凹槽，且多个凹槽可以沿主辊50的长度方向均匀间隔开分布，可以通过一根主线往复缠绕于两个主辊50的凹槽中形成切割线阵列，将主线缠绕于凹槽中能够保持切割线稳定地往复循环移动，切割线阵列可以位于两个主辊50之间，可以通过多个导线轮51控制切割线的张力及收放主线。在切割直径300mm的晶片时，可以控制进给机构以0.2-2.0mm/min的速度进给，可以垂直于切割线阵列的方向直线移动，切割线的线径可以为0.14mm，切割线可以以15m/s的速度绕主辊50高速往复行进，往复换向频率可以为30min/次。
根据本发明的一些实施例，如图1所示，切割装置还可以包括切削液供给机构60，切削液供给机构60用于向切割线30喷洒切削液，便于切割线30对待切割件的切割，实际应用中，切削液可以包括磨料、砂浆、冷却剂中的一种或多种。因晶片尺寸较大，为保证切削液或砂浆充分渗透进入晶片切割面，切削液或砂浆可以以25L/min的流速持续喷淋。
根据本发明的另一些实施例，切削液供给机构60可以包括多排喷嘴，可以包括两排，每排喷嘴中可以包括多个喷嘴，且每排中的喷嘴可以沿垂直于切割线30的方向间隔开设置，在切割过程中，两排喷嘴可以分别位于待切割件的两侧，以便可以在待切割件的两侧向切割线30喷洒切削液，提高切割效率和效果。
在本发明的一些实施例中，支撑机构可以包括底座70和驱动机构，底座70可以为长板状，底座的厚度可以为5-10mm，底座可以选用不锈钢材质，底座70可以用于支撑切割后的待切割件，切割后的待切割件可以落在底座70上，比如，待切割件为晶锭时，经过切割线的切割后形成一定厚度的晶片，晶片可以落在底座70上，防止晶片掉落。驱动机构可以用于在待切割件20止抵底座70时，驱动底座70随进给机构10同步移动且速度相同，通过底座70支撑切割过程中的待切割件，避免待切割件抖动，避免切割后的待切割件出现翘曲，提高切割质量。
在本发明的另一些实施例中，底座70上可以设有沿底座70的厚度方向贯穿的通孔，通孔可以包括多个，多个通孔可以呈多行多列分布，通孔的孔径可以为1-5mm。切割过程中喷洒的切削液以及切割过程中产生的废料可以通过通孔排出，以防止底座70上存留过多的切削液和废料，避免对切割后的待切割件的影响。
可选地，如图2、图3、图4、图6和图7所示，支撑机构还可以包括分开线71，分开线71可以包括多条，分开线71可以设在底座70上方且与底座70间隔开，每个切割线30的下方可以分别设有一条分开线71，切割线30与分开线71间隔开一定的距离，间隔距离可以为5mm，避免分开线71和切割线30之间干涉，相邻分开线71之间的间距和相邻切割线30之间的间距相等，切割线30和与其对应的分开线71在底座70上的投影重合，切割完成后分开线71能够分离切割后的待切割件，使得切割后的待切割件置于底座上。如图2至图7所示，可以在底座71上设有两个间隔开的线柱73，线柱73的长度方向与分开线71的长度方向垂直，分开线71的两端分别与对应的线柱连接，线柱的直径可以为10mm。在切割过程中，切割线30切割待切割件的位置会形成有切割缝隙，分开线71可以置于切割缝隙中，为避免损伤晶片，分开线71的材质可选择树脂，分开线71的直径可以为0.16mm，可以根据切割线阵列使用的线径调整，调整方式为：分开线71的线径＝切割线的线径+磨料的粒径×2+(5-10um)，将磨料的粒径考虑进去能够使得分开线71稳定地置于切割缝隙中，保持切割时的稳定。
根据一些实施例，如图3和图4所示，底座70上可以设有激光探测器72，当激光探测器72检测到待切割件20止抵底座70时，驱动机构驱动底座70随进给机构10同步移动且速度相同。驱动机构可以包括伺服电机，当激光探测器72检测到待切割件20止抵底座70时，可以触发伺服电机驱动底座70随进给机构10同步移动且速度相同，控制精度可以小于等于0.1mm，确保无反作用力阻碍待切割件向下移动。本发明的切割装置可应用于单晶硅、蓝宝石、太阳能硅片等切片工艺，同时可以应用于游离磨料切割方式和固定磨料切割方式中。
根据本发明的切割装置，解决了切割待切割件过程待切割件易于抖动，切割后的待切割件易于出现翘曲的问题，当待切割件止抵支撑机构时支撑机构随进给机构同步移动且速度相同，支撑机构能够支撑切割后的待切割件，避免切割过程中待切割件抖动，避免切割后的待切割件出现翘曲，提高切割后的待切割件的质量及产出率。
本发明还提供一种切割方法，应用于上述实施例的切割装置，在切割待切割件20时，通过支撑机构支撑切割后的待切割件，待切割件20止抵支撑机构时支撑机构随进给机构10同步移动且速度相同，避免切割过程中待切割件抖动，避免切割后的待切割件出现翘曲，提高切割后的待切割件的质量。
在一些实施例中，所述线切割机构可以包括多个切割线和收送线机构，多个切割线相互平行形成切割线阵列以用于切割待切割件，收送线机构用于收送切割线。可选地，可以通过切削液供给机构向切割线喷洒切削液。
除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种切割装置，其特征在于，包括：
进给机构，用于进给待切割件；
线切割机构，用于切割所述待切割件；
支撑机构，所述支撑机构位于所述线切割机构的下方以用于支撑切割后的待切割件，所述待切割件止抵所述支撑机构时所述支撑机构随所述进给机构同步移动且速度相同。
2.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，所述线切割机构包括：
多个切割线，多个所述切割线相互平行形成切割线阵列以用于切割所述待切割件；
收送线机构，用于收送所述切割线。
3.根据权利要求2所述的切割装置，其特征在于，还包括：
两个主辊，所述主辊上分别设有多个沿其周向延伸的凹槽且多个所述凹槽沿其长度方向均匀间隔开分布，通过一根主线往复缠绕于两个所述主辊的所述凹槽中形成所述切割线阵列。
4.根据权利要求2所述的切割装置，其特征在于，还包括：
切削液供给机构，用于向所述切割线喷洒切削液。
5.根据权利要求4所述的切割装置，其特征在于，所述切削液供给机构包括多排喷嘴，每排喷嘴中包括多个喷嘴且每排中的喷嘴沿垂直于所述切割线的方向间隔开设置。
6.根据权利要求4所述的切割装置，其特征在于，所述支撑机构包括：
底座和驱动机构，所述底座用于支撑切割后的待切割件；
所述驱动机构用于在所述待切割件止抵所述底座时，驱动所述底座随所述进给机构同步移动且速度相同。
7.根据权利要求6所述的切割装置，其特征在于，所述底座上设有沿其厚度方向贯穿的通孔以用于排出所述切削液。
8.根据权利要求6所述的切割装置，其特征在于，所述支撑机构还包括：
分开线，所述分开线设在所述底座上方且与所述底座间隔开，每个所述切割线的下方分别设有一条所述分开线，且所述切割线和与其对应的所述分开线在所述底座上的投影重合。
9.根据权利要求6所述的切割装置，其特征在于，所述底座上设有激光探测器，当所述激光探测器检测到所述待切割件止抵所述底座时，所述驱动机构驱动所述底座随所述进给机构同步移动且速度相同。
10.一种切割方法，应用于如权利要求1-9中任一项所述的切割装置，其特征在于，在切割所述待切割件时，通过所述支撑机构支撑切割后的待切割件，所述待切割件止抵所述支撑机构时所述支撑机构随所述进给机构同步移动且速度相同。
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