多线切割装置及多线切割方法
技术领域
本发明涉及硅片产品制作技术领域,尤其涉及一种多线切割装置及多线切割方法。
背景技术
硅片加工技术主要有多线砂浆切割和内圆切割两种。多线切割相对于内圆切割来说,切割效果高,切割质量好,出片率高,因此应用比较广泛。多线切割是目前一种先进的切片加工技术,其原理是切割线通过一组槽轮形成具有不同间距的钢丝网,利用切割线的高速往复运动把磨料带入待切割材料加工区域进行研磨,而待切割工件通过工作台的升降实现垂直方向的进给,以此将工件同时切割成若干个所需尺寸形状的薄片。
在多线切割过程中,加工台缓慢下降,单晶硅棒与线接触进行切割,线以很高的速度进行往复运动对硅棒进行切割,在硅片切割开始部分由于线的振动、热膨胀以及导轮发生偏移等原因其翘曲的数值非常不好。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种多线切割装置及多线切割方法,解决在切割开始时由于切割线的振动等造成的切割得到的硅片的翘曲的问题。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种多线切割方法,通过多个切割线对晶棒进行切割,包括:
移动晶棒或者切割线使得晶棒与切割线接触,此时晶棒位于第一位置;
对所述切割线的切割区域喷洒具有第一粒径的磨粒的磨料;
控制所述切割线以第一预设速度往复运动、以对晶棒进行切割;
在晶棒上形成具有预设深度的切割槽后,停止切割;
移动晶棒,使得晶棒回复至所述第一位置;
对所述切割线的切割区域喷洒具有第二粒径的磨粒的磨料,其中,所述第二粒径大于所述第一粒径;
控制所述切割线以第二预设速度往复运动、以沿着所述切割槽对晶棒进行切割;
对所述切割线喷洒具有第二粒径的磨粒的磨料,增大切割后得到的硅片与所述切割线之间的间隙;
移动切割后得到的硅片、以取出硅片。
可选的,所述第一粒径为2-6μm。
可选的,所述第二粒径为8-14μm。
可选的,所述第一预设速度小于或等于所述第二预设速度。
可选的,所述第一预设速度和所述第二预设速度相同,所述第一预设速度为500-1200m/min。
可选的,在切割过程中,晶棒的平均进给速度为0.19-0.26mm/min。
可选的,所述切割槽的深度为:0-20mm。
本发明实施例还提供一种多线切割装置,用于进行上述的多线切割方法,包括:
第一移动结构,用于控制切割线或者晶棒的移动,使得晶棒的切割面与切割线接触;
第一磨料提供结构,用于对所述切割线的切割区域喷洒具有第一粒径的磨粒的磨料;
第二移动结构,用于控制所述切割线以第一预设速度往复运动、以对晶棒进行切割;
所述第二移动结构还用于在晶棒上形成具有预设深度的切割槽后,停止切割;
所述第一移动结构还用于移动晶棒,使得晶棒回复至所述第一位置;
第二磨料提供结构,用于对所述切割线的切割区域喷洒具有第二粒径的磨粒的磨料,其中,所述第二粒径大于所述第一粒径;
所述第二移动结构还用于控制所述切割线以第二预设速度往复运动、以沿着所述切割槽对晶棒进行切割。
本发明的有益效果是:采用具有不同粒径的磨粒的磨料进行切割,在初始切割时,通过采用具有第一粒径的磨粒的磨料,在晶棒上开设切割槽,减小切割线的振动幅度,然后将晶棒退回到初始位置后,采用具有第二粒径的磨粒的磨料沿着所述切割槽对晶棒完成切割操作,所述第二粒径大于所述第一粒径,有效的改善由于初始切割时,切割线的振动等造成的翘曲问题。
附图说明
图1表示本发明实施例中多线切割方法的流程示意图。
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。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
晶棒的切割面比较光滑,通过切割线的高速往复运动进行切割时,切割初始,切割线会产生振动,由此会使得切割得到的硅片产生翘曲。为了解决这一问题,本实施例提供一种多线切割方法,通过多个切割线对晶棒进行切割,如图1所示,包括:
移动晶棒或者切割线使得晶棒与切割线接触,此时晶棒位于第一位置;
对所述切割线的切割区域喷洒具有第一粒径的磨粒的磨料;
控制所述切割线以第一预设速度往复运动、以对晶棒进行切割;
在晶棒上形成具有预设深度的切割槽后,停止切割;
移动晶棒,使得晶棒回复至所述第一位置;
对所述切割线的切割区域喷洒具有第二粒径的磨粒的磨料,其中,所述第二粒径大于所述第一粒径;
控制所述切割线以第二预设速度往复运动、以沿着所述切割槽对晶棒进行切割;
对所述切割线喷洒具有第二粒径的磨粒的磨料,增大切割后得到的硅片与所述切割线之间的间隙;
移动切割后得到的硅片、以取出硅片。
采用上述技术方案,在切割初始,先利用小粒径的磨料(具有所述第一粒径的磨粒的磨料)在晶棒上开设切割槽,然后再利用大粒径的磨料(具有所述第二粒径的磨粒的磨料)对晶棒的品质做修正,尤其可以降低硅片翘曲的数值。
所述第一粒径的设置可根据实际需要设定,为了减小切割初始,切割线的振动幅度,所述第一粒径较常规切割时采用的磨粒的粒径要小,本实施例的一实施方式中,所述第一粒径为2-6μm,但并不以此为限;
所述第二粒径的设置可以根据实际需要设定,本实施例的一实施方式中,所述第二粒径为8-14μm,但并不以此为限。
所述第一预设速度和所述第二预设速度的设置可以根据实际需要设定,本实施例中,所述第一预设速度小于或等于所述第二预设速度,但并不以此为限。
本实施例的一实施方式中,所述第一预设速度和所述第二预设速度相同,所述第一预设速度为500-1200m/min,但并不以此为限。
本实施例中,在切割过程中,晶棒的平均进给速度为0.19-0.26mm/min,即晶棒沿着垂直于切割线的延伸方向运动时的平均进给速度为0.19-0.26mm/min,但并不以此为限。
在移动晶棒或者切割线,使得晶棒回复至所述第一位置的过程中,为了使得晶棒顺利完成退线,在退线过程中,对切割线喷洒具有所述第一粒径的磨粒的磨料,加大晶棒与切割线之间的空隙,使得晶棒顺利的抽出。
在线切割过程中,开始切割时、切割线与晶棒的接触逐渐由点接触转变为面接触,由于切割线的高速运动以及较大的自由度,切割线容易发生横向振动(即晶棒的轴向方向的振动),造成切割后得到的硅片的翘曲很大。为了解决上述问题,在切割初始在晶棒上形成切割槽,然后使得切割线沿着切割槽进行切割,由于切割线在切割槽中进行切割,切割线的自由度减小,切割线的横向振动减小,竖向振动(垂直于晶棒轴向的方向,即晶棒的切割方向)增大,切割后得到的硅片的翘曲小。改善硅片翘曲问题。
翘曲计算方法为:计算硅片预设区域的两个表面到最小二乘平面(即模拟得出的基准平面)的距离并进行加总得出该预设区域的翘曲。
根据翘曲计算获得初始切割部分翘曲大的原因是位于初始切割部分的分的区域的两个表面到最小二乘平面的距离总和较大。
切割过程中晶棒上切割槽的深度L=切割线的线径+(2-3)×磨料的粒径,但并不以此为限。
先利用小粒径的磨料对晶棒加工一段距离形成切割槽,切割槽的深度较浅,导致切割后形成的硅片的两个表面到最小二乘平面的距离总和较大,然后再利用大粒径的磨料沿着切割槽的位置重新加工,可以使切割后获得的硅片的两个表面到最小二乘平面的距离总和减小,从而改善初始切割部分的翘曲。
所述切割槽的深度可以根据实际需要设定,一般情况下,切割槽的深度不宜过大,切割槽的形成只是通过具有第一粒径的磨料进行的预切割,切割槽的深度太大会降低生产效率,且增大切割线的移出的难度,本实施例的一实施方式中,所述切割槽的深度为:0-20mm,但并不以此为限。
本发明实施例还提供一种多线切割装置,包括:
第一移动结构,用于控制切割线或者晶棒的移动,使得晶棒的切割面与切割线接触;
第一磨料提供结构,用于对所述切割线的切割区域喷洒具有第一粒径的磨粒的磨料;
第二移动结构,用于控制所述切割线以第一预设速度往复运动、以对晶棒进行切割;
所述第二移动结构还用于在晶棒上形成具有预设深度的开槽后,停止切割;
所述第一移动结构还用于移动晶棒,使得晶棒回复至所述第一位置;
第二磨料提供结构,用于对所述切割线的切割区域喷洒具有第二粒径的磨粒的磨料,其中,所述第二粒径大于所述第一粒径;
所述第二移动结构还用于控制所述切割线以第二预设速度往复运动、以对晶棒进行切割。
所述第一移动结构具体结构形式可以有多种,本实施例的一实施方式中,所述第一移动结构包括控制所述晶棒沿着与切割线所在的平面平行的方向上移动的第一移动单元,以及控制所述晶棒沿着与切割线所在的平面相垂直的方向上移动的第二移动单元。
所述第一移动单元可采用水平移动气缸,所述第二移动单元可采用升降气缸,但并不以此为限。
所述第一磨料提供结构的具体结构形式可以有多种,在本实施例的一实施方式中,所述第一磨料提供结构包括朝向切割线设置的喷嘴,所述喷嘴通过管道与所述第一磨料储存结构连通。
所述第二磨料提供结构的具体结构形式可以有多种,在本实施例的一实施方式中,所述第二磨料提供结构包括朝向切割线设置的喷嘴,所述喷嘴通过管道与所述第二磨料储存结构连通。
以上所述为本发明较佳实施例,需要说明的是,对于本领域普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明保护范围。