CN111546519A - 一种改善大直径硅圆片几何参数的切割工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种改善大直径硅圆片几何参数的切割工艺，执行硅圆棒相对于以设定切割速度和张力控制下的多组金钢线上以设定进给速度移动并被切割成若干硅圆片；所述金钢线切割液被配置为以设定流量流动的砂浆，所述砂浆温度不大于26℃。本发明提出的切割工艺，尤其是对大直径的硅圆片，不仅改善硅圆片翘曲度而且缩小硅圆片厚度偏差，可使硅圆片的翘曲度warp均值达8μm左右，同时硅圆片的厚度偏差值达到10μm以下。
Description
技术领域
本发明属于半导体硅圆片制造技术领域，尤其是涉及一种改善大直径硅圆片几何参数的切割工艺。
背景技术
硅片是半导体和光伏领域的主要生产材料。硅片多线切割技术是目前世界上比较先进的硅片加工技术，它不同于传统的刀锯片、砂轮片等切割方式，也不同于先进的激光切割和内圆切割，它的原理是通过一根高速运动的钢线带动附着在钢丝上的切割刃料对硅棒进行摩擦，从而达到切割效果。在整个过程中，钢线通过十几个导线轮的引导，在主线辊上形成一张线网，而待加工工件通过工作台的下降实现工件的进给。硅片多线切割技术与其他技术相比有：效率高，产能高，精度高等优点。是目前采用最广泛的硅片切割技术。
现有半导体硅圆片逐渐向大尺寸化和薄片化发展，对于硅圆片的切割要求更高，而现有切割工艺切割出的硅圆片几个参数不稳定、质量差异性大，导致其成品率较低。而现有大直径的硅圆片直径主要是280-320mm，在整个切割过程中，如何优化切割工艺是提高大直径硅圆片质量、提高成品率和降低生产成本的关键。
发明内容
本发明提供一种改善大直径硅圆片几何参数的切割工艺，尤其是适用直径为280-320mm的硅圆片的生产，解决了现有技术中由于切割工艺不合适导致硅圆片几何参数不稳定、质量差异性较大的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种改善大直径硅圆片几何参数的切割工艺，执行硅圆棒相对于以设定切割速度和张力控制下的多组金钢线上以设定进给速度移动并被切割成若干硅圆片；
所述金钢线切割液被配置为以设定流量流动的砂浆，所述砂浆温度不大于26℃。
进一步的，所述硅圆棒置于所述金钢线的正上方，并以0.2-0.5mm/min的进给速度竖直向下移动。
进一步的，所述硅圆棒的进给速度为0.3-0.4mm/min。
进一步的，所述金钢线的切割速度为750-950m/min，且所述金钢线的供线量为0.7-0.95km/pcs。
进一步的，所述金钢线的切割速度为850-900m/min，且所述金钢线的供线量为0.8-0.9km/pcs。
进一步的，所述金钢线直径为0.12-0.16mm，所述金钢线的张力为15-30N。
进一步的，所述金钢线张力为23-26N。
进一步的，所述金钢线上的砂砾为1500#，粒径为6-10μm。
进一步的，所述砂浆流量为120-140Kg/min，温度为16-25℃。
进一步的，所述砂浆流量为125-135Kg/min，温度为18-22℃。
采用本发明提出的切割工艺，尤其是对大直径硅圆片的生产，不仅改善硅圆片翘曲度而且缩小硅圆片厚度偏差，可使硅圆片的翘曲度warp均值达8μm左右，同时硅圆片的厚度偏差值达到10μm以下。
附图说明
图1是本发明一实施例的硅圆棒切割的结构示意图。
图中：
10、硅圆棒 20、金钢线 30、料板
40、料座 50、槽轮 60、进线轮
70、收线轮
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本实施例提出一种改善大直径硅圆片几何参数的切割工艺，相应地，硅圆棒切割结构如图1所示，硅圆棒10长度沿并排设置的金钢线20的宽度设置，硅圆棒10被粘接在料板30上，料板30和硅圆棒10一同被粘接在料座40上，通过料座40上的燕尾槽与切割室内的安装座相固定(图省略)，其中，硅圆棒10位于由若干金钢线20组成的切割线网的正上方的位置处，金钢线20绕设在槽轮50上，任一槽轮50的一侧设有进线轮60，相应的，另一个槽轮50的一侧设有收线轮70，金钢线20以设定的切割速度受进线轮60或收线轮70的张力控制做往复运动，同时硅圆棒10以设定的切割速度竖直向下移动，在切割过程中，沿金钢线20的宽度方向且位于硅圆棒10的两侧均设有用于砂浆流通的砂浆管，砂浆以一定的流速在温度不大于26℃的条件下进行切割，从而使硅圆棒10被切割成若干硅圆片。
在本实施例中，硅圆棒10的直径为280-320mm，采用任一设备的多线切割机进行切割。在切割过程中，硅圆棒10以0.2-0.5mm/min的进给速度竖直向下移动，硅圆棒10的进给速度决定着金钢线20的挠曲程度，若硅圆棒10的进给速度过大，则会导致金钢线20的挠曲度加大，获得的几何参数，如硅圆片的翘曲度warp和厚度偏差TTV的差异性较大，且变化一致性较差；若硅圆棒10的进给速度过小，则会导致硅圆片的表面粗糙度加大，导致TTV参数恶化。故，优选地，硅圆棒10的进给速度为0.3-0.4mm/min。
进一步的，金钢线20的切割速度为750-950m/min。由于硅圆棒10的直径变大，导致金钢线20被压挠曲程度变化较大，故其供线量较大，必须增加到0.7Km/pcs以上，否则金钢线20的线损过高将严重影响其带动砂浆能力，本实施例中，金钢线20的供线量为0.7-0.95km/pcs。同时由于若金钢线20的供线量太高，一方面会增加生产成本，另一方面会增大切割周期，从而引起过高的切割温度，对硅圆片的翘曲度影响较大；若金钢线20的供线量太低，会无法带动砂浆切割，优选地，金钢线的切割速度为850-900m/min，且其供线量为0.8-0.9km/pcs。同时，金钢线20的张力为15-30N，金钢线20的张力不能过大，一方面会有断线风险，另一方面线损也会增加；优选地，金钢线张力为23-26N。在本实施例中，金钢线20的直径为0.12-0.16mm，金钢线20上的砂砾为1500#，粒径为6-10μm，金钢线20的切削液为PEG类型。
在多线切割过程中，通过砂浆管流入的砂浆温度不大于26℃，采用砂浆温度为16-25℃，砂浆的温度决定着多线切割过程中热交换的能力，切割产生的热必须快速带出才不会导致硅圆片的热膨胀。由于砂浆温度不宜过高，过高会增加硅圆片的热膨胀；而砂浆温度过低则会增加砂浆的粘度，导致切割出的硅圆片极易裂片。故，优选地，砂浆温度为18-22℃，尤其是对大尺寸硅圆片中的金钢线20的冷却效果最好，同时砂浆粘度适中，不易产生裂片，也可对硅圆片之间的硅粉清洗较好。砂浆流量为120-140Kg/min，砂浆流量决定金钢线20的切割能力，流量过小会导致切割后的硅圆片表面产生大量的线痕，从而导致几何参数恶化；流量过大会对硅圆片产生巨大的冲击力，这会造成切割裂片；故，优选地，通过砂浆管的砂浆流量为125-135Kg/min。
切割完毕后，使用下料车将硅圆片从切割机中取出，用纯水将硅圆片表面的硅粉砂浆混合物冲洗干净。再把冲洗后的硅圆片放入ASE脱胶清洗一体机的脱胶清洗槽中浸泡脱胶，并对硅圆片的表面进行洁净处理，可获得良好的几何参数。
实施例一：
切割直径为280mm的硅圆片，金钢线20为0.14mm，采用同一种多线切割机进行切割。
其中，硅圆棒10的进给速度为0.3mm/min；金钢线20的切割速度为850m/min，供线量为0.8Km/pcs，且金钢线20的张力为23N；相应的砂浆流量为125Kg/min，砂浆温度为21℃。
切割直径为280mm的硅圆片，按照上述切割工艺获得的几何参数与采用现有技术切割工艺获得的几何参数的对比，如表1所示。由表1可知，采用本实施例的切割工艺，获得的硅圆片的warp为6.87μm，获得的TTV为7.69μm。采用现有切割工艺，获得的硅圆片的warp为10.45μm，获得的TTV为10.42μm。则，本实施例提出的切割工艺获得的硅圆片的几何参数warp和TTV更优于现有切割工艺获得的warp和TTV。
表1切割直径为280mm的硅圆片本发明与现有技术中几何参数的对比
实施例二：
切割直径为300mm的硅圆片，金钢线20为0.14mm，采用同一种多线切割机进行切割。
其中，硅圆棒10的进给速度为0.35mm/min；金钢线20的切割速度为885m/min，供线量为0.85Km/pcs，且金钢线20的张力为25N；相应的砂浆流量为130Kg/min，砂浆温度为21℃。
切割直径为300mm的硅圆片，按照上述切割工艺获得的几何参数与采用现有技术切割工艺获得的几何参数的对比，如表2所示。由表2可知，采用本实施例的切割工艺，获得的硅圆片的warp为7.93μm，获得的TTV为8.14μm。采用现有切割工艺，获得的硅圆片的warp为12.66μm，获得的TTV为12.17μm。则，本实施例提出的切割工艺获得的硅圆片的几何参数warp和TTV更优于现有切割工艺获得的warp和TTV。
表2切割直径为300mm的硅圆片本发明与现有技术中几何参数的对比
实施例三：
切割直径为320mm的硅圆片，金钢线20为0.14mm，采用同一种多线切割机进行切割。
其中，硅圆棒10的进给速度为0.4mm/min；金钢线20的切割速度为900m/min，供线量为0.9Km/pcs，且金钢线20的张力为26N；相应的砂浆流量为135Kg/min，砂浆温度为21℃。
切割直径为320mm的硅圆片，按照上述切割工艺获得的几何参数与采用现有技术切割工艺获得的几何参数的对比，如表3所示。由表3可知，采用本实施例的切割工艺，获得的硅圆片的warp为8.15μm，获得的TTV为8.42μm。采用现有切割工艺，获得的硅圆片的warp为12.97μm，获得的TTV为12.86μm。则，本实施例提出的切割工艺获得的硅圆片的几何参数warp和TTV更优于现有切割工艺获得的warp和TTV。
表3切割直径为320mm的硅圆片本发明与现有技术中几何参数的对比
采用本发明提出的切割工艺，尤其是对大直径硅圆片的生产，不仅改善硅圆片翘曲度而且缩小硅圆片厚度偏差，可使硅圆片的翘曲度warp均值达8μm左右，同时硅圆片的厚度偏差值达到10μm以下。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种改善大直径硅圆片几何参数的切割工艺，其特征在于，执行硅圆棒相对于以设定切割速度和张力控制下的多组金钢线上以设定进给速度移动并被切割成若干硅圆片；
所述金钢线切割液被配置为以设定流量流动的砂浆，所述砂浆温度不大于26℃。
2.根据权利要求1所述的一种改善大直径硅圆片几何参数的切割工艺，其特征在于，所述硅圆棒置于所述金钢线的正上方，并以0.2-0.5mm/min的进给速度竖直向下移动。
3.根据权利要求2所述的一种改善大直径硅圆片几何参数的切割工艺，其特征在于，所述硅圆棒的进给速度为0.3-0.4mm/min。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种改善大直径硅圆片几何参数的切割工艺，其特征在于，所述金钢线的切割速度为750-950m/min，且所述金钢线的供线量为0.7-0.95km/pcs。
5.根据权利要求3所述的一种改善大直径硅圆片几何参数的切割工艺，其特征在于，所述金钢线的切割速度为850-900m/min，且所述金钢线的供线量为0.8-0.9km/pcs。
6.根据权利要求1-3、5任一项所述的一种改善大直径硅圆片几何参数的切割工艺，其特征在于，所述金钢线直径为0.12-0.16mm，所述金钢线的张力为15-30N。
7.根据权利要求6所述的一种改善大直径硅圆片几何参数的切割工艺，其特征在于，所述金钢线张力为23-26N。
8.根据权利要求7所述的一种改善大直径硅圆片几何参数的切割工艺，其特征在于，所述金钢线上的砂砾为1500#，粒径为6-10μm。
9.根据权利要求1-3、5、7-8任一项所述的一种改善大直径硅圆片几何参数的切割工艺，其特征在于，所述砂浆流量为120-140Kg/min，温度为16-25℃。
10.根据权利要求9所述的一种改善大直径硅圆片几何参数的切割工艺及操作方法，其特征在于，所述砂浆流量为125-135Kg/min，温度为18-22℃。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114770779A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-07-22 | 浙江晶盛机电股份有限公司 | 碳化硅晶体的砂浆切割工艺及碳化硅片材 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012146084A1 (zh) * | 2011-04-29 | 2012-11-01 | 桂林创源金刚石有限公司 | 金刚石线锯装置 |
| CN103722625A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-04-16 | 山东天岳先进材料科技有限公司 | 一种利用金刚石线切割大直径碳化硅单晶的方法和设备 |
| CN104441280A (zh) * | 2014-11-04 | 2015-03-25 | 无锡荣能半导体材料有限公司 | 多线切割机及工作方法 |
| CN105818284A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-08-03 | 山东大学 | 一种利用金刚石线和金刚石砂浆同时切割6 英寸及以上尺寸SiC 单晶的方法 |
| CN107718333A (zh) * | 2017-08-24 | 2018-02-23 | 天津市环欧半导体材料技术有限公司 | 一种60um直径金刚线切割硅的工艺 |
| CN107932761A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-04-20 | 乐山新天源太阳能科技有限公司 | 金刚线硅片切割工艺 |
| CN109435085A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-03-08 | 天津中环领先材料技术有限公司 | 一种钻石线切割半导体硅片的工艺 |
| CN110587837A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-12-20 | 天津中环领先材料技术有限公司 | 一种大尺寸硅圆片切割工艺 |
-
2020
- 2020-05-12 CN CN202010395935.XA patent/CN111546519A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012146084A1 (zh) * | 2011-04-29 | 2012-11-01 | 桂林创源金刚石有限公司 | 金刚石线锯装置 |
| CN103722625A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-04-16 | 山东天岳先进材料科技有限公司 | 一种利用金刚石线切割大直径碳化硅单晶的方法和设备 |
| CN104441280A (zh) * | 2014-11-04 | 2015-03-25 | 无锡荣能半导体材料有限公司 | 多线切割机及工作方法 |
| CN105818284A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-08-03 | 山东大学 | 一种利用金刚石线和金刚石砂浆同时切割6 英寸及以上尺寸SiC 单晶的方法 |
| CN107718333A (zh) * | 2017-08-24 | 2018-02-23 | 天津市环欧半导体材料技术有限公司 | 一种60um直径金刚线切割硅的工艺 |
| CN107932761A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-04-20 | 乐山新天源太阳能科技有限公司 | 金刚线硅片切割工艺 |
| CN109435085A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-03-08 | 天津中环领先材料技术有限公司 | 一种钻石线切割半导体硅片的工艺 |
| CN110587837A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-12-20 | 天津中环领先材料技术有限公司 | 一种大尺寸硅圆片切割工艺 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114770779A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-07-22 | 浙江晶盛机电股份有限公司 | 碳化硅晶体的砂浆切割工艺及碳化硅片材 |
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