CN114905646A - 多线切割方法及装置 - Google Patents

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贺云鹏
王贺
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Abstract

本发明提供了一种多线切割方法及装置，属于半导体技术领域。多线切割装置，包括：进击工作台；设置在所述进击工作台上的晶棒固定结构，所述晶棒固定结构固定有待切割的晶棒；设置在所述进击工作台上方的切割结构，包括至少两个线辊，和缠绕于所述至少两个线辊上的多条切割线；位于所述进击工作台和所述晶棒固定结构之间的线性滑轨机构，能够进行水平位移，在所述线性滑轨机构移动后，能够改变所述进击工作台的进给轴的水平位置；移动控制结构，用于根据切割补偿量控制所述线性滑轨机构进行水平位移。本发明能够降低切割出的硅片形貌的变化量，进而提高切割出硅片的品质。

Description

多线切割方法及装置
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是指一种多线切割方法及装置。
背景技术
硅片加工技术主要为多线砂浆切割，多线切割的切割效果高，因此应用比较广泛。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切割，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。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种多线切割方法及装置，能够降低切割出的硅片形貌的变化量，进而提高切割出硅片的品质。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供一种多线切割装置，包括：
进击工作台；
设置在所述进击工作台上的晶棒固定结构，所述晶棒固定结构固定有待切割的晶棒；
设置在所述进击工作台上方的切割结构，包括至少两个线辊，和缠绕于所述至少两个线辊上的多条切割线；
位于所述进击工作台和所述晶棒固定结构之间的线性滑轨机构，能够进行水平位移，在所述线性滑轨机构移动后，能够改变所述进击工作台的进给轴的水平位置；
移动控制结构，用于根据切割补偿量控制所述线性滑轨机构进行水平位移。
一些实施例中，所述装置还包括：
切割补偿量获取机构，用于利用所述线性滑轨机构的位置固定的多线切割装置对N个测试晶棒进行切割，得到多个硅片，N为正整数；收集所述多个硅片在不同切割位置的形貌变化量；根据所述形貌变化量确定每一切割位置的切割补偿量。
一些实施例中，每一切割位置的切割补偿量为零减去A，A为所述多个硅片在该切割位置的多个形貌变化量的最大值、最小值或平均值。
一些实施例中，N为3-5。
一些实施例中，在切割过程中，切割线的运动速度为500-1200m/min。
一些实施例中，所述切割结构包括沿第一方向间隔第一预设距离、且并排设置的两组所述线辊，每一组所述线辊包括在第二方向上间隔预设距离设置的两个所述线辊，所述第一方向为与多个所述切割线的延伸方向相垂直的方向，所述第二方向为与所述第一方向相垂直的方向。
一些实施例中，还包括对切割线进行降温的冷却结构，所述冷却结构包括沿所述第二方向设置于所述晶棒固定结构的相对的两侧的喷嘴，所述喷嘴通过管道连接冷却介质储存部。
本发明的实施例还提供了一种多线切割方法，应用于如上所述的多线切割装置，所述方法包括：
在所述进击工作台移动时，所述移动控制结构根据切割补偿量控制所述线性滑轨机构进行水平位移，改变所述进击工作台的进给轴的水平位置。
一些实施例中，所述方法还包括获取切割补偿量的步骤，获取切割补偿量包括：
利用所述线性滑轨机构的位置固定的多线切割装置对N个测试晶棒进行切割，得到多个硅片，N为正整数；收集所述多个硅片在不同切割位置的形貌变化量；根据所述形貌变化量确定每一切割位置的切割补偿量。
一些实施例中，每一切割位置的切割补偿量为零减去A，A为所述多个硅片在该切割位置的多个形貌变化量的最大值、最小值或平均值。
本发明的实施例具有以下有益效果：
上述方案中，在对晶棒进行切割时，根据切割补偿量控制线性滑轨机构进行水平位移，改变进击工作台的进给轴的水平位置，从而降低硅片形貌的变化量，进而提高切割出硅片的品质。
附图说明
图1和图2为本发明实施例多线切割装置的结构示意图；
图3为本发明实施例硅片形貌示意图；
图4为本发明实施例获取补偿量的示意图；
图5为本发明实施例硅片形貌得到改善的示意图；
图6为本发明实施例多线切割方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
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。
在多线切割过程中，钢线以高速进行往复运动时，通过加工台缓慢下降让硅棒与线接触进行切割。目前多线切割机是将晶棒固定于进击工作台上，在水平位置不变动的情况下，通过加工台下降而进行多线切割工艺。由于多线切割时除了受到切割能力变化的影响还会受到热的影响，切割能力变化主要是砂浆是循环使用，所以从切割一开始到收尾会因为磨料切割时的磨损或破损影响到切割能力，而热主要是由驱动装置的转动及砂浆切割时候产生的，机台虽然有设计冷却装置来将驱动装置产生的热及砂浆中切割材料产生的热带走，但无法将全部的热均带走，所以排除硬体装置损坏时影响到硅片形貌的因素外,剩下主要因素为切割能力变化及热的膨胀效应影响到硅片的形貌结果。目前主要是通过工作台的下降速度变化搭配钢线使用条件来稳定形貌变化量，然后通过砂浆温度变化，钢线导向轴温度变化或加工台温度变化参数来修正其形貌变化量，但效果不理想。
本发明实施例提供一种多线切割方法及装置，能够降低切割出的硅片形貌的变化量，进而提高切割出硅片的品质。
本发明实施例提供一种多线切割装置，如图1和图2所示，包括：
进击工作台01；
设置在所述进击工作台01上的晶棒固定结构03，所述晶棒固定结构03固定有待切割的晶棒04；
设置在所述进击工作台上方的切割结构05，包括至少两个线辊，和缠绕于所述至少两个线辊上的多条切割线；
位于所述进击工作台01和所述晶棒固定结构03之间的线性滑轨机构02，能够进行水平位移，在所述线性滑轨机构02移动后，能够改变所述进击工作台的进给轴的水平位置；
移动控制结构06，用于根据切割补偿量控制所述线性滑轨机构02进行水平位移。
本实施例中，在对晶棒进行切割时，根据切割补偿量控制线性滑轨机构进行水平位移，改变进击工作台的进给轴的水平位置，从而降低硅片形貌的变化量，进而提高切割出硅片的品质。
进击工作台01下方会装置晶棒固定结构03，用来将晶棒固定于进击工作台01下方,线性滑轨机构02整合于进击工作台01里面的垂直滑轨的下方,线性滑轨机构02能控制垂直滑轨的水平位置又能进行正常垂直位置的移动。
本实施例中，在进击工作台01和晶棒04之间增加线性滑轨机构02，在进击工作台01移动到不同的切割位置时，移动控制结构06会控制线性滑轨机构02按照对应切割位置的切割补偿量进行水平位移，比如移动到切割位置1时，按照切割位置1对应的切割补偿量进行水平位移；移动到切割位置2时，按照切割位置2对应的切割补偿量进行水平位移，等等。
一些实施例中，所述装置还包括：
切割补偿量获取机构，用于利用所述线性滑轨机构的位置固定的多线切割装置对N个测试晶棒进行切割，得到多个硅片，N为正整数；收集所述多个硅片在不同切割位置的形貌变化量；根据所述形貌变化量确定每一切割位置的切割补偿量。
其中，N的取值可以根据实际生产情况进行设置，比如N的取值可以为3-5。
由于随着生产过程的不断进行，多线切割装置的硬件参数会不断变化，为了保证切割补偿量的实时性和准确性，可以每隔预设周期获取一次各个切割位置对应的切割补偿量，比如每24小时获取一次各个切割位置对应的切割补偿量。
其中，切割位置是指进击工作台在切割方向上的不同位置，比如，进击工作台在切割过程中的切割路径可以分为多个切割位置，如图3所示，进击工作台的切割路径可以为mm300mm左右，在每一切割位置，可以量测得到切割后得到的硅片的形貌，其中，Block1代表硅片1的形貌曲线，Block2代表硅片2的形貌曲线，Block3代表硅片3的形貌曲线，可以看出，在未利用线性滑轨机构02进行切割补偿之前，硅片的形貌变化量较大，不利于硅片的品质。
一些实施例中，每一切割位置的切割补偿量为零减去A，A为所述多个硅片在该切割位置的多个形貌变化量的最大值、最小值或平均值。
一具体示例中，如图4所示，计算多个硅片的形貌平均变化量曲线，将零减去形貌平均变化量曲线，得到切割补偿量曲线，切割补偿量曲线指示出每一切割位置对应的切割补偿量，比如，在切割位置50mm(即进击工作台从初始位置在切割方向上移动50mm后，其中，进击工作台处于初始位置时，切割线刚接触到晶棒)处，多个硅片的形貌平均变化量为4um，则对应的切割补偿量为-4um；在切割位置100mm处，多个硅片的形貌平均变化量为4um，则对应的切割补偿量为-4um。
在进行切割时，移动控制结构06根据切割补偿量控制所述线性滑轨机构02进行水平位移，具体地，以机台左侧为固定侧,切割补偿量左边为正右边为负，按照切割补偿量的数值对应的方向调整线性滑轨机构的位置，调整量以um为单位，能够改善硅片的形貌，改善后的硅片形貌如图5所示，可以看出，硅片的形貌均一性得到改善，能够提高切割出硅片的品质。
本实施例中，在切割完成后，可以对切割后得到的硅片的形貌进行量测，判断硅片的形貌均一性是否得到改善，如果未得到明显改善，可以将硅片的形貌数据反馈给移动控制结构06，由移动控制结构06再重新调整切割补偿量。
一些实施例中，为了保证硅片的形貌均一性，在切割过程中，切割线的运动速度可以为500-1200m/min。但并不以此为限。
一些实施例中，所述切割结构包括沿第一方向间隔第一预设距离、且并排设置的两组所述线辊，每一组所述线辊包括在第二方向上间隔预设距离设置的两个所述线辊，所述第一方向为与多个所述切割线的延伸方向相垂直的方向，所述第二方向为与所述第一方向相垂直的方向。
一具体示例中，所述切割结构可以包括4个线辊，每个所述线辊上具有多个切割线容纳槽，4个所述线辊上的切割线容纳槽的分布相同，使得多个切割线平行设置，相邻两个切割线之间的距离根据所需的硅片的厚度设定，所述切割线缠绕于所述线辊上，在所述第二方向上形成两层切割线，所述切割线缠绕于所述在所述第二方向上相邻的两个线辊之间的距离，为所述晶棒固定结构在所述第二方向上的移动提供了足够的移动空间。
一些实施例中，多线切割装置还包括对切割线进行降温的冷却结构，所述冷却结构包括沿所述第二方向设置于所述晶棒固定结构的相对的两侧的喷嘴，所述喷嘴通过管道连接冷却介质储存部。所述喷嘴向所述切割线喷射所述冷却介质以进行降温，防止切割过程中，切割线的温度过高影响切割质量。
所述冷却介质可以是砂浆或者其他冷却液体，在此不做限制。所述管道上还设置用于控制所述冷却介质的流速的开关阀，所述开关阀可以是电磁阀，但并不以此为限。
本发明的实施例还提供了一种多线切割方法，应用于如上所述的多线切割装置，如图6所示，所述方法包括：
步骤102：在所述进击工作台移动时，所述移动控制结构根据切割补偿量控制所述线性滑轨机构进行水平位移，改变所述进击工作台的进给轴的水平位置。
一些实施例中，所述方法还包括步骤101：获取切割补偿量，获取切割补偿量包括：
利用所述线性滑轨机构的位置固定的多线切割装置对N个测试晶棒进行切割，得到多个硅片，N为正整数；收集所述多个硅片在不同切割位置的形貌变化量；根据所述形貌变化量确定每一切割位置的切割补偿量。
本实施例中，在对晶棒进行切割时，根据切割补偿量控制线性滑轨机构进行水平位移，改变进击工作台的进给轴的水平位置，从而降低硅片形貌的变化量，进而提高切割出硅片的品质。
本实施例中，在进击工作台01和晶棒04之间增加线性滑轨机构02，在进击工作台01移动到不同的切割位置时，移动控制结构06会控制线性滑轨机构02按照对应切割位置的切割补偿量进行水平位移，比如移动到切割位置1时，按照切割位置1对应的切割补偿量进行水平位移；移动到切割位置2时，按照切割位置2对应的切割补偿量进行水平位移，等等。
其中，N的取值可以根据实际生产情况进行设置，比如N的取值可以为3-5。
由于随着生产过程的不断进行，多线切割装置的硬件参数会不断变化，为了保证切割补偿量的实时性和准确性，可以每隔预设周期获取一次各个切割位置对应的切割补偿量，比如每24小时获取一次各个切割位置对应的切割补偿量。
其中，切割位置是指进击工作台在切割方向上的不同位置，比如，进击工作台在切割过程中的切割路径可以分为多个切割位置，如图3所示，进击工作台的切割路径可以为mm300mm左右，在每一切割位置，可以量测得到切割后得到的硅片的形貌，其中，Block1代表硅片1的形貌曲线，Block2代表硅片2的形貌曲线，Block3代表硅片3的形貌曲线，可以看出，在未利用线性滑轨机构02进行切割补偿之前，硅片的形貌变化量较大，不利于硅片的品质。
一些实施例中，每一切割位置的切割补偿量为零减去A，A为所述多个硅片在该切割位置的多个形貌变化量的最大值、最小值或平均值。
一具体示例中，如图4所示，计算多个硅片的形貌平均变化量曲线，将零减去形貌平均变化量曲线，得到切割补偿量曲线，切割补偿量曲线指示出每一切割位置对应的切割补偿量，比如，在切割位置50mm(即进击工作台从初始位置在切割方向上移动50mm后，其中，进击工作台处于初始位置时，切割线刚接触到晶棒)处，多个硅片的形貌平均变化量为4um，则对应的切割补偿量为-4um；在切割位置100mm处，多个硅片的形貌平均变化量为4um，则对应的切割补偿量为-4um。
在进行切割时，移动控制结构06根据切割补偿量控制所述线性滑轨机构02进行水平位移，能够改善硅片的形貌，改善后的硅片形貌如图5所示，可以看出，硅片的形貌均一性得到改善，能够提高切割出硅片的品质。
本实施例中，在切割完成后，可以对切割后得到的硅片的形貌进行量测，判断硅片的形貌均一性是否得到改善，如果未得到明显改善，可以将硅片的形貌数据反馈给移动控制结构06，由移动控制结构06再重新调整切割补偿量。
在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。
需要说明，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于实施例而言，由于其基本相似于产品实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见产品实施例的部分说明即可。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“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”、“左”、“右”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可能相应地改变。
可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
在上述实施方式的描述中，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。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多线切割装置，其特征在于，包括：
进击工作台；
设置在所述进击工作台上的晶棒固定结构，所述晶棒固定结构固定有待切割的晶棒；
设置在所述进击工作台上方的切割结构，包括至少两个线辊，和缠绕于所述至少两个线辊上的多条切割线；
位于所述进击工作台和所述晶棒固定结构之间的线性滑轨机构，能够进行水平位移，在所述线性滑轨机构移动后，能够改变所述进击工作台的进给轴的水平位置；
移动控制结构，用于根据切割补偿量控制所述线性滑轨机构进行水平位移。
2.根据权利要求1所述的多线切割装置，其特征在于，所述装置还包括：
切割补偿量获取机构，用于利用所述线性滑轨机构的位置固定的多线切割装置对N个测试晶棒进行切割，得到多个硅片，N为正整数；收集所述多个硅片在不同切割位置的形貌变化量；根据所述形貌变化量确定每一切割位置的切割补偿量。
3.根据权利要求2所述的多线切割装置，其特征在于，每一切割位置的切割补偿量为零减去A，A为所述多个硅片在该切割位置的多个形貌变化量的最大值、最小值或平均值。
4.根据权利要求2所述的多线切割装置，其特征在于，N为3-5。
5.根据权利要求2所述的多线切割装置，其特征在于，在切割过程中，切割线的运动速度为500-1200m/min。
6.根据权利要求2所述的多线切割装置，其特征在于，所述切割结构包括沿第一方向间隔第一预设距离、且并排设置的两组所述线辊，每一组所述线辊包括在第二方向上间隔预设距离设置的两个所述线辊，所述第一方向为与多个所述切割线的延伸方向相垂直的方向，所述第二方向为与所述第一方向相垂直的方向。
7.根据权利要求6所述的多线切割装置，其特征在于，还包括对切割线进行降温的冷却结构，所述冷却结构包括沿所述第二方向设置于所述晶棒固定结构的相对的两侧的喷嘴，所述喷嘴通过管道连接冷却介质储存部。
8.一种多线切割方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7中任一项所述的多线切割装置，所述方法包括：
在所述进击工作台移动时，所述移动控制结构根据切割补偿量控制所述线性滑轨机构进行水平位移，改变所述进击工作台的进给轴的水平位置。
9.根据权利要求8所述的多线切割方法，其特征在于，所述方法还包括获取切割补偿量的步骤，获取切割补偿量包括：
利用所述线性滑轨机构的位置固定的多线切割装置对N个测试晶棒进行切割，得到多个硅片，N为正整数；收集所述多个硅片在不同切割位置的形貌变化量；根据所述形貌变化量确定每一切割位置的切割补偿量。
10.根据权利要求9所述的多线切割方法，其特征在于，每一切割位置的切割补偿量为零减去A，A为所述多个硅片在该切割位置的多个形貌变化量的最大值、最小值或平均值。
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