CN110900860A - 一种砂浆罐、切割装置及晶棒的切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砂浆罐，包括砂浆罐本体；分离装置，设置于所述砂浆罐本体的底部，用于分离研磨剂和微粉颗粒；固定装置，设置于所述砂浆罐本体的外侧侧壁上，用于对与所述研磨剂分离的所述微粉颗粒进行位置固定。本发明在晶棒切割时，为了防止切割晶棒时所产生的微粉颗粒随着砂浆作用于晶棒上，通过在砂浆罐本体的底部安装一分离装置，从而将流入砂浆罐中的微粉颗粒与砂浆中的研磨剂分离开，并利用砂浆罐本体外侧侧壁上的固定装置使得分离开的微粉颗粒的位置固定，利用这种方式阻止所产生的微粉颗粒流入至切割中的晶棒中，从而避免了微粉颗粒损坏硅片的平坦度，改善了硅片的质量。

Description

一种砂浆罐、切割装置及晶棒的切割方法

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种砂浆罐、切割装置及晶棒的切割方法。

背景技术

单晶硅也称硅单晶，是电子信息材料中最基础性的材料，属于半导体材料类。单晶硅主要用于制备半导体集成电路、二极管、外延片衬底、太阳能电池等。

单晶硅片的制备工艺主要包括：晶棒切割成硅片的切割工艺、硅片平面化的研磨工艺、去除由于机械研磨造成的污染的刻蚀工艺、以及硅片的清洗工艺等组成。其中单晶硅片的切割工艺多采用一种多线切割方式，这种多线切割方式具体是通过将被切割工件粘结在进给机构之上，推动工件向一组平行钢线阵列进给，完成硅片的切割过程，依据切割过程中使用砂浆与否以及钢线类型的不同，又分为游离磨料切割方式(Free Abrasive Method)和固定磨料切割方式(Fixed Abrasive Method)，其中游离磨料切割方式中使用一根直线钢丝往复缠绕于设备主辊上形成平行线阵列，晶棒轴向与钢线阵列垂直并控制一定速度缓慢向钢线阵列进给，同时向钢线上喷淋磨料或者砂浆，钢线带动砂浆或磨料进入晶棒切割面，实现切割过程。

但是，晶棒在切割过程中会产生硅微粉以及碳化硅微粉等微粉颗粒，而这些微粉颗粒会随着砂浆一起流入砂浆罐中，由于砂浆罐中的砂浆将会循环使用，因此微粉颗粒会随着砂浆共同作用于晶棒上，有可能引起晶棒没有被充分切割的情况，导致通过切割晶棒所得到的硅片表面形貌发生变化，降低硅片表面的平坦度，从而影响硅片的质量。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种砂浆罐、切割装置及晶棒的切割方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种砂浆罐，包括：

砂浆罐本体；

分离装置，设置于所述砂浆罐本体的底部，用于分离研磨剂和微粉颗粒；

固定装置，设置于所述砂浆罐本体的外侧侧壁上，用于对与所述研磨剂分离的所述微粉颗粒进行位置固定。

在本发明的一个实施例中，所述分离装置包括超音波装置。

在本发明的一个实施例中，所述分离装置还包括超音波控制装置，连接所述超音波装置，用于控制所述超音波装置的通断。

在本发明的一个实施例中，所述固定装置包括磁场装置。

在本发明的一个实施例中，所述磁场装置环绕所述砂浆罐本体设置。

在本发明的一个实施例中，所述固定装置还包括磁场控制装置，连接所述磁场装置，用于控制所述磁场装置的通断。

本发明一个实施例还提供一种切割装置，包括切割机构和用于向所述切割机构提供砂浆的砂浆罐，所述砂浆罐包括：

砂浆罐本体；

分离装置，设置于所述砂浆罐本体的底部，用于分离研磨剂和微粉颗粒；

固定装置，设置于所述砂浆罐本体的外侧侧壁上，用于将与所述研磨剂分离的所述微粉颗粒位置固定。

在本发明的一个实施例中，所述分离装置包括超音波装置。

在本发明的一个实施例中，所述固定装置包括磁场装置。

本发明一个实施例还提供一种晶棒的切割方法，利用上述任一项实施例所述的切割装置对晶棒进行切割，所述晶棒的切割方法包括：

在对晶棒进行切割时，利用搅拌机搅拌砂浆罐本体内的砂浆，同时开启分离装置和固定装置使所述砂浆罐本体内的研磨剂和微粉颗粒分离，并将所微粉颗粒位置固定；

在对所述晶棒进行切割结束时，关闭所述搅拌机，同时关闭所述分离装置和所述固定装置，并将所述微粉颗粒排出。

本发明的有益效果：

本发明在晶棒切割时，为了防止切割晶棒时所产生的微粉颗粒随着砂浆作用于晶棒上，通过在砂浆罐本体的底部安装一分离装置，从而将流入砂浆罐中的微粉颗粒与砂浆中的研磨剂分离开，并利用砂浆罐本体外侧侧壁上的固定装置使得分离开的微粉颗粒的位置固定，利用这种方式阻止所产生的微粉颗粒流入至切割中的晶棒中，从而避免了微粉颗粒损坏硅片的平坦度，改善了硅片的质量。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种切割装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种砂浆罐的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种未施加分离装置和固定装置作用前砂浆与微粉颗粒的状态示意图；

图4是本发明实施例提供的一种施加分离装置和固定装置作用后砂浆与微粉颗粒的状态示意图。

附图标记说明：

砂浆喷嘴-1；工件进给机构-2；晶棒-3；新线轴-4；旧线轴-5；主辊-6；7-砂浆罐；砂浆-8；微粉颗粒-9；搅拌机-10；砂浆罐本体-71；分离装置-72；固定装置-73。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1，目前，硅片的切割工艺一般采用多线砂浆切割方式，多线砂浆切割的加工原理是将新线轴4上缠绕的切割线穿过主辊6再回转至旧线轴5上，当需要切割时，由工件进给机构2将晶棒3输送至切割区域，由砂浆罐7将砂浆输送至砂浆喷嘴1中，再由砂浆喷嘴1将砂浆罐7内的砂浆8喷撒到切割线网上，砂浆8在晶棒3表面滚动、摩擦、嵌入到材料的加工表面，使之产生裂纹和破碎，从而利用切割线携带砂浆8与晶棒3相对磨削达到切割的目的，同时，切割中使用过的砂浆8通过回流系统再次流回到砂浆罐7中，砂浆8循环使用直至切割完成。该技术的关键在于砂浆8的切割能力以及切割过程中的热力学行为，在实际应用中，一般选用聚乙二醇和碳化硅研磨剂配置成砂浆8，但是，在实际的切割过程中，利用携带砂浆8的切割线对晶棒3进行切割时，由于磨削作用，会使晶棒3上被切割的部位产生硅材料的磨屑(硅微粉)，另外，由于晶棒3上掉落的磨屑会使砂浆8中的研磨剂产生磨损，因为研磨剂一般选用碳化硅材质，因此会使碳化硅产生磨屑(SiC微粉)，且在切割过程中，切割线因为切割作用也会产生磨损，从而产生铁屑(铁微粉)，而上述的硅微粉、SiC微粉以及铁微粉均会被回传至砂浆罐7中，由于切削浆料的作用使得铁微粉、硅微粉和SiC微粉粘结在一起，即形成了微粉颗粒9，而在砂浆8的使用过程中，搅拌机会对砂浆罐7中的砂浆8进行搅拌，此时研磨剂和上述所涉及到的微粉颗粒9将会在砂浆8中互相缠绕在一起，因此这些微粉颗粒9会随着砂浆8的循环利用不断地对晶棒3表面造成损伤和对砂浆8造成磨损，从而影响所切割的硅片的平坦度及砂浆8的磨削效果。

基于上述原因，请参见图2，本发明实施例提供一种砂浆罐7，该砂浆罐7包括砂浆罐本体71、分离装置72和固定装置73，分离装置72设置于砂浆罐本体71的底部，固定装置73设置于砂浆罐本体71的外侧侧壁上。其中，砂浆罐本体71用于盛放砂浆8，同时还用于将砂浆8输送至砂浆喷嘴1并喷撒到切割线网上，同时还用于回收由回流系统输送的使用过的砂浆8，使得砂浆8能够得到循环使用；分离装置72用于将砂浆8中的研磨剂和微粉颗粒9分开；固定装置73用于对与研磨剂分离的微粉颗粒9进行位置固定。

请参见图3和图4，也就是说，当微粉颗粒9与砂浆8通过回流系统一起回流至砂浆罐本体71中时，微粉颗粒9与砂浆8会相互缠绕在一起，且与砂浆8缠绕的微粉颗粒9不会沉淀至砂浆罐本体71的底部，另外由于微粉颗粒9的粒径远远小于研磨剂的粒径，因此可以通过分离装置72施加外部作用力，使得砂浆8中互相缠绕的微粉颗粒9和研磨剂相互分离开，例如，可以通过分离装置72向砂浆罐本体71中的砂浆8施加振动，使得微粉颗粒9与研磨剂在振动所产生的作用力下分离开，同时由于搅拌机10的回转运动的作用，会使得粒径较小的微粉颗粒9在砂浆罐本体71内的外周转动，而由于固定装置73在砂浆罐本体71外部侧壁施加的作用力可以使在砂浆罐本体71内的微粉颗粒9在砂浆罐本体71内的外周固定，例如因为微粉颗粒9是由粘结在一起的铁微粉、硅微粉和SiC微粉组成，则可以通过施加可以吸附铁微粉的作用力，便可以将微粉颗粒9在砂浆罐本体71内的外周固定，由此可以防止这些微粉颗粒9随着砂浆8的循环使用对硅片的表面及研磨剂造成磨损，从而改善了硅片表面的平坦度，提高了硅片的质量，同时提高了研磨剂的使用寿命。另外，当切割结束时，则撤除分离装置72和固定装置73的作用力，微粉颗粒9则会随着砂浆8一起沉淀到砂浆罐本体71的底部，并通过砂浆罐本体71由排出管路排出。

在一个具体实施例中，分离装置72包括超音波装置，即将该超音波装置设置在砂浆罐本体71的底部，超音波是一种频率高于20000赫兹的声波，其方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能。因此，通过超音波装置所产生的超音波波场施加至砂浆罐本体71中的砂浆8中，则砂浆8中的研磨剂和微粉颗粒9便可以在超音波波场所产生的振动环境中相互分离开来，由于微粉颗粒9的质量远远小于研磨剂，因此在搅拌机10的搅拌作用下，可以使得微粉颗粒9在砂浆罐本体71内的外周转动。其中超音波的频率需要根据实际情况进行选择和调整，本实施例对此不做具体限定。

另外，本实施例的分离装置72还包括一超音波控制装置，该超音波控制装置连接于超音波装置，超音波控制装置用于控制超音波装置的通断，即当需要向砂浆罐本体71内的砂浆8施加超音波波场时，则通过超音波控制装置控制超音波装置的开启，当需要撤除施加在砂浆罐本体71内的砂浆8的超音波波场时，则通过超音波控制装置控制超音波装置的关闭。

在一个具体实施例中，固定装置73包括磁场装置，即该磁场装置设置在砂浆罐本体71的外侧侧壁上，通过该磁场装置可以产生磁场，而处于磁场中的物质会感受到磁场的作用力，而在磁场的作用力下，处于砂浆罐本体71内外周的微粉颗粒9中的铁微粉便会被吸附，同时因为铁微粉还与硅微粉和SiC微粉粘结在一起，因此在磁场的作用力下粘结在一起的铁微粉、硅微粉和SiC微粉便会随铁微粉一起被吸附到砂浆罐本体71内的外周，即固定至砂浆罐本体71的内壁处，这些固定的微粉颗粒9便不会随着砂浆8共同输送至晶棒3上，从而避免了这些微粉颗粒9对硅片的磨损作用，提高了硅片的切割质量，另外，还可以避免这些微粉颗粒9对研磨剂造成磨损，提高了研磨剂的使用寿命，节约了制备成本。其中磁场的强度需要根据实际情况进行选择和调整，本实施例对此不做具体限定。

进一步地，为了提升微粉颗粒9的固定效果，该磁场装置可以环绕砂浆罐本体71的外侧侧壁进行设置，从而可以对砂浆罐本体71内部的砂浆8均匀施加磁场，使得各个方向的微粉颗粒9均在磁场的作用下不能进行移动。

另外，本实施例的固定装置73还包括一磁场控制装置，该磁场控制装置连接于磁场装置，磁场控制装置用于控制磁场装置的通断，即当需要向砂浆罐本体71内的砂浆8施加磁场时，则通过磁场控制装置控制磁场装置的开启，当需要撤除施加在砂浆罐本体71内的砂浆8的磁场时，则通过磁场控制装置控制磁场装置的关闭。

在实际使用时，当工件进给机构2将晶棒3输送至切割区域开始准备切割时，则将搅拌机10开启，同时开启超音波装置和磁场装置，砂浆罐本体71将砂浆8通过砂浆喷嘴1喷撒到切割线网上，随着切割的进行，微粉颗粒9便会随着砂浆8进入到砂浆罐本体71中，则在超音波装置的作用下，会将微粉颗粒9和砂浆8中的研磨剂分离开来，同时在搅拌机10的搅拌作用下，会使微粉颗粒9在砂浆罐本体71内的外周转动，另外，又因为磁场装置在砂浆罐本体71内施加了磁场，而微粉颗粒9会由于磁场的作用固定在砂浆罐本体71内的外周，从而使得被循环使用的砂浆8中不会携带微粉颗粒9，使得砂浆8能够更好地在晶棒3表面滚动、摩擦、嵌入到材料的加工表面，使之产生裂纹和破碎，从而利用切割线携带砂浆8与晶棒3相对磨削达到切割的目的。因此，利用本实施例所提供的砂浆罐7不仅可以提高所制备的硅片的质量，为后续的工艺过程奠定基础，另外还可以延长研磨剂的使用寿命，使得研磨剂能够得到更充分的使用。

实施例二

本发明在上述实施例的基础上，还提供一种切割装置，该切割装置包括切割机构、砂浆罐7和工件进给机构2，其中，工件进给机构2用于将待切割的晶棒3运送到切割区域，切割机构用于对晶棒3进行切割，切割机构具体可以包括送/收线结构、主辊6和切割线，送/收线结构可以包括新线轴4和旧线轴5，其是通过将新线轴4上缠绕的切割线穿过主辊6再回转至旧线轴5上，从而实现切割线的切割运动，砂浆罐7包括砂浆罐本体71、分离装置72和固定装置73，其中，分离装置72设置于砂浆罐本体71的底部，固定装置73设置于砂浆罐本体71的外侧侧壁上。其中，砂浆罐本体71用于盛放砂浆8，同时还用于将砂浆8输送至砂浆喷嘴1并喷撒到切割线网上，同时还用于回收由回流系统输送的使用过的砂浆8，使得砂浆8能够得到循环使用；分离装置72用于将砂浆8中的研磨剂和微粉颗粒9分开；固定装置73用于对与研磨剂分离的微粉颗粒9进行位置固定。

在一个具体实施例中，分离装置72包括超音波装置，通过在砂浆罐7底部安装一超音波装置，则可以通过该超音波装置产生超音波波场，使得处于超音波波场中的微粉颗粒9和砂浆8中的研磨剂分离开来。

在一个具体实施例中，分离装置72还包括超音波控制装置，该超音波控制装置连接于超音波装置，超音波控制装置用于控制超音波装置的通断。

在一个具体实施例中，固定装置73包括磁场装置，通过在砂浆罐本体71的侧壁上安装一磁场装置，则可以通过该磁场装置产生磁场并作用于砂浆罐本体71内的砂浆8上，在磁场的作用下，处于砂浆8中的微粉颗粒9则不会移动，从而使得微粉颗粒9固定。

在一个具体实施例中，磁场装置环绕砂浆罐本体71的外侧侧壁进行设置，从而可以对砂浆罐本体71内部的砂浆8均匀施加磁场，使得各个方向的微粉颗粒9均在磁场的作用下不能进行移动。

在一个具体实施例中，固定装置73还包括一磁场控制装置，该磁场控制装置连接于磁场装置，磁场控制装置用于控制磁场装置的通断。

在实际使用时，在将搅拌机10开启时，通过超音波控制装置和磁场控制装置分别控制超音波装置和磁场装置开启，则在砂浆8的循环使用过程中，由于超音波装置所产生的超音波波场，处于超音波波场中的微粉颗粒9和砂浆8中的研磨剂会分离开，同时在搅拌机10的搅拌力的作用下，使得微粉颗粒9被运转至砂浆8的外侧，同时又在磁场装置所产生的磁场的作用下，使得微粉颗粒9可以固定在砂浆8的外侧，避免了微粉颗粒9随着砂浆8进行循环使用，从而避免了微粉颗粒9对晶棒3的磨损及对研磨剂的磨损。

本发明实施例提供的切割装置，其实现原理和技术效果与上述实施例的砂浆罐7类似，在此不再赘述。

实施例三

本发明在上述实施例的基础上，还提供一种晶棒3的切割方法，该晶棒3是利用实施二所提供的切割装置进行的切割，该晶棒3的切割方法包括：

在对晶棒3进行切割时，利用搅拌机10搅拌砂浆罐本体71内的砂浆8，同时开启分离装置72和固定装置73使砂浆罐本体71内的研磨剂和微粉颗粒9分离，并将微粉颗粒9位置固定；

在对晶棒3进行切割结束时，关闭搅拌机10，同时关闭分离装置72和固定装置73，并将微粉颗粒9排出。

也就是说，当晶棒3需要切割时，则通过工件进给机构2将晶棒3输送至切割区域，开启搅拌机10对砂浆罐本体71内的砂浆8进行搅拌，同时开启分离装置72和固定装置73，从而使得微粉颗粒9可以在砂浆罐本体71内的外周固定，并利用切割装置对晶棒3进行切割，当对晶棒3的切割结束时，则关闭搅拌机10，同时关闭分离装置72和固定装置73，使得携带有微粉颗粒9的砂浆8通过砂浆罐本体71的排出管路排出，排出后的砂浆8可以再次进行处理，去除砂浆8中的微粉颗粒9，从而回收剩余的砂浆8。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种砂浆罐，其特征在于，包括：

砂浆罐本体；

分离装置，设置于所述砂浆罐本体的底部，用于分离研磨剂和微粉颗粒；

固定装置，设置于所述砂浆罐本体的外侧侧壁上，用于对与所述研磨剂分离的所述微粉颗粒进行位置固定。

2.根据权利要求1所述的砂浆罐，其特征在于，所述分离装置包括超音波装置。

3.根据权利要求2所述的砂浆罐，其特征在于，所述分离装置还包括超音波控制装置，连接所述超音波装置，用于控制所述超音波装置的通断。

4.根据权利要求1所述的砂浆罐，其特征在于，所述固定装置包括磁场装置。

5.根据权利要求4所述的砂浆罐，其特征在于，所述磁场装置环绕所述砂浆罐本体设置。

6.根据权利要求5所述的砂浆罐，其特征在于，所述固定装置还包括磁场控制装置，连接所述磁场装置，用于控制所述磁场装置的通断。

7.一种切割装置，其特征在于，包括切割机构和用于向所述切割机构提供砂浆的砂浆罐，所述砂浆罐包括：

砂浆罐本体；

分离装置，设置于所述砂浆罐本体的底部，用于分离研磨剂和微粉颗粒；

固定装置，设置于所述砂浆罐本体的外侧侧壁上，用于将与所述研磨剂分离的所述微粉颗粒位置固定。

8.根据权利要求7所述的切割装置，所述分离装置包括超音波装置。

9.根据权利要求7所述的切割装置，所述固定装置包括磁场装置。

10.一种晶棒的切割方法，其特征在于，利用权利要求7至9任一项所述的切割装置对晶棒进行切割，所述晶棒的切割方法包括：

在对晶棒进行切割时，利用搅拌机搅拌砂浆罐本体内的砂浆，同时开启分离装置和固定装置使所述砂浆罐本体内的研磨剂和微粉颗粒分离，并将所微粉颗粒位置固定；

在对所述晶棒进行切割结束时，关闭所述搅拌机，同时关闭所述分离装置和所述固定装置，并将所述微粉颗粒排出。

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