CN115401806A - 一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法及装置 - Google Patents

一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法及装置，对断线进行打结，然后将晶棒上升直至线网位于晶棒进刀口上方，晶棒停止上升；将支撑片插入相邻两个硅片的缝隙中，保持硅片缝隙的宽度；晶棒继续上升至线网从缝隙中脱落，对断线进行接线处理，并重新布置线网；晶棒下压直至线网位于进刀口下方时停止；调整线网，使线网的每一根金刚线与一条硅片缝隙一一对应；晶棒继续下压直至线网位于进刀口上方，晶棒停止下压，线网的金刚线进入相对应的缝隙中，将支撑片从缝隙中拔出使得硅片复位；晶棒继续下压至线网位于断线位置时停止，完成断线处理。本发明，重新布置的线网能够准确快速的进入硅片缝隙中。

Description

一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法及装置
技术领域
本发明涉及硅片加工技术领域，具体的说是一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法及装置。
背景技术
半导体晶圆(硅片)是芯片制造的衬底材料，尤其是8吋半导体晶圆是高端芯片的主要材料，其制造过程：将多晶硅融化后通过单晶炉拉制成高品质单晶硅棒；将单晶硅棒经过截断、滚磨加工成8英寸直径的晶棒；通过线切割将晶棒分割成硅片，硅片经过倒角、研磨、抛光等步骤，提高硅片表面平整度。
目前，切割8吋半导体硅晶棒采用两种线切割方式分别为砂浆线切割和金刚线切割，金刚线切割方式是利用金刚石粉高速撞击晶棒将其切割成硅片，8吋半导体硅晶棒金刚线切割相比于砂浆线切割具有以下优势：金刚线使用纯水和少量金刚线切割液进行切割，使8吋半导体硅晶棒的生产过程更加环保；金刚线切割降低了硅片的成本提高了切割效率。但是，金刚线切割加工晶棒的工艺处于研发阶段，在金刚线切割过程中，由于金刚线的线径较细、切割线速度高易出现断线的情况，断线后，需要将切割中的晶棒抬起至金刚线线网的上方，然后重新布置新的线网，最后晶棒下压，金刚线重新进入相邻两个硅片的缝隙中，晶棒下压至原切割深度后进行复切。当切割深度超过晶棒直径的1/3的中后期发生断线时，晶棒上升或者下降过程中，由于8吋半导体硅片吸合力较强，金刚线从晶棒中移出或者重新布置的金刚线进入相邻两个硅片缝隙中比较困难。
发明内容
为了解决现有技术中金刚线从晶棒中移出或者重新布置的金刚线进入相邻两个硅片缝隙中比较困难的问题，本发明提供一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法及装置，便于金刚线在硅片缝隙中上下移动，且重新布置的线网能够准确快速的进入硅片缝隙中。
为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法，包括如下步骤：
S1，对断线进行打结，然后将晶棒上升直至线网位于晶棒进刀口上方，晶棒停止上升，晶棒上升过程中持续向晶棒中相邻两个硅片的缝隙内喷洒润滑剂；
S2，将支撑片插入相邻两个硅片的缝隙中，保持缝隙的宽度；
S3，晶棒继续上升至线网从缝隙中脱落，对断线进行接线处理，并重新布置线网；
S4，晶棒下压直至线网位于进刀口下方时停止；
S5，调整线网，使线网的每一根金刚线与一条硅片缝隙一一对应；
S6，晶棒继续下压直至线网位于进刀口上方，晶棒停止下压，若线网的金刚线进入相对应的缝隙中，则将支撑片从缝隙中拔出使得硅片复位，否则，抬升晶棒至线网处于进刀口下方，执行S5；
S7，晶棒继续下压至线网位于断线位置时停止，完成断线处理；下压过程中持续对晶棒中相邻两个硅片的缝隙内喷洒润滑剂。
为本发明一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法的进一步优化：所述S1中，进刀口与线网的距离为5mm～6mm。
为本发明一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法的进一步优化：所述S4中，进刀口与线网的距离为3mm～4mm。
为本发明一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法的进一步优化：所述S6中，进刀口与线网的距离为3mm～4mm。
为本发明一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法的进一步优化：所述S1、S3、S6和S7中，晶棒的上升速度和晶棒的下压速度为15mm/min-17mm/min。
为本发明一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法的进一步优化：所述S4和S7中，润滑剂的流量为88L/min-92L/min，润滑剂的温度为20℃～22℃。
一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理装置，包括两个位于晶棒两侧的喷枪和多个用于保持相邻两个硅片缝隙的支撑片，喷枪用于向相邻两个硅片的缝隙中喷洒润滑剂。
为本发明一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理装置的进一步优化：所述喷枪的喷嘴设置为花洒状。
为本发明一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理装置的进一步优化：所述支撑片包括弧形片，弧形片上对称固定连接有两个连接片，连接片与弧形片的厚度相同且连接片固定连接在弧形片的弧形面上。
为本发明一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理装置的进一步优化：所述支撑片与硅片相接触的表面设置为磨砂状。
有益效果：
1、本发明提供了一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法，本发明只适用于8吋半导体硅晶棒金刚线切割过程中，金刚线出现断线后，金刚线从硅片缝隙脱落前，向硅片缝隙内插入支撑片，避免了相邻两个硅片因吸合力吸合在一起，同时，保持了硅片缝隙的宽度，重新布置线网后，线网内的每一根金刚线可以准确快速的进入相对应的硅片缝隙中；
2、本发明中，在晶棒上升和下压过程中，持续向晶棒中相邻两个硅片缝隙内喷洒润滑剂，对金刚线起到润滑作用，便于金刚线在缝隙中移动；
3、本发明S5中，调整线网，使线网的每一根金刚线与一条硅片缝隙一一对应，进一步保证金刚线能够准确进入相对应的硅片缝隙中，避免因重新布置线网造成线网与硅片缝隙错位，进而金刚线无法进入相对应的硅片缝隙中；
3、本发明提供了一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理装置，通过喷枪向相邻两个硅片的缝隙中喷洒润滑剂，对金刚线起到润滑作用，便于金刚线在缝隙中移动；
4、本发明中，喷枪的喷嘴设置为花洒状，减小了润滑剂对硅片的冲击力，避免冲击力过大损坏硅片；
5、本发明中，晶棒下降过程中，支撑片插入相邻两个硅片的缝隙中进而撑开相邻两个硅片，保持硅片缝隙的宽度，避免硅片因吸合力吸合在一起，使得重新布置的线网容易进入硅片缝隙中；
6、本发明中，支撑片的表面呈磨砂状，增加了支撑片与硅片之间的摩擦力，避免支撑片在其重力的作用下从缝隙中掉落。
附图说明
图1是断线时，晶棒与线网位置关系的示意图；
图2是S2时，支撑片插入硅片缝隙内的示意图；
图3是图2的侧视图；
图4是S3时，晶棒与线网位置关系的示意图；
图5是支撑片的机构示意图；
附图说明：1、晶棒，2、晶托，3、金刚线，4、断线位置，5、硅片，6、缝隙，7、支撑片，8、连接片，9、弓形片，10、喷枪。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
8吋半导体硅晶棒切割过程中线网出现断线现象时，8吋半导体硅晶棒包括未切割部分和已切割部分，断线后，需要重新布置线网切割晶棒中未切割的部分。本实施例针对8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法，包括如下步骤：
S1，对断线进行打结，然后将晶棒上升直至线网位于晶棒进刀口上方，晶棒停止上升，晶棒上升过程中持续向晶棒中相邻两个硅片之间的缝隙内喷洒润滑剂。
S1中，晶棒上升过程中，设置晶棒上升速度的范围为14mm/min-16mm/min，晶棒的上升速度不能够过大或者过小。断线时，一根金刚线位于两个硅片之间的缝隙中，由于硅片的吸合力较强，位于金刚线下方一定距离的部分会吸合在一起，晶棒上升的过程即金刚线从缝隙中移动的过程，若晶棒上升过程中上升速度过大，则金刚线快速的通过硅片吸合部分，会对硅片造成损坏；若晶棒上升速度过慢，则增加了断线处理的时间，增加了晶棒生产的时间成本。本实施例中，晶棒上升速度设置为15mm/min，使得金刚线平缓的在缝隙中移动，再不损坏硅片的前提下，金刚线在缝隙中快速的移动。
S1中，在晶棒的上升过程中，对相邻两个硅片之间的缝隙中喷洒润滑剂，便于金刚线在缝隙中的移动，润滑剂的流量为88L/min-92L/min，润滑剂的温度为20℃～22℃，润滑剂的流速过大会冲伤硅片；润滑剂的流速过小，润滑剂流入缝隙的边缘位置受到硅片的阻挡便沿着硅片向下流出，润滑剂无法进入缝隙内部，即无法对缝隙内部的金刚线起到润滑作用。本实施例中，润滑剂的流量为90L/min，润滑剂不会冲伤硅片且能够进入缝隙内部。
本实施例中，若在晶棒的一侧喷洒润滑剂时，润滑剂需要从晶棒的一侧流到晶棒的另外一侧，则润滑剂的流速较大，易冲伤硅片，因此，在晶棒的两侧向缝隙内喷洒润滑剂，润滑剂不需要贯穿缝隙，需要的流速较小，避免冲伤硅片，且润滑剂从两侧进入缝隙内部，在缝隙的中部区域汇合。
S1中，晶棒上升直至线网位于晶棒进刀口上方，进刀口与线网的距离为5mm～6mm，进刀口是晶棒未切割前金刚线最先与晶棒接触的位置，本实施例中，进刀口与线网的距离为5mm。
S2，将支撑片插入相邻两个硅片的缝隙中，保持硅片缝隙的宽度。上述步骤中，线网位于硅片内且距离进刀口距离为5mm。金刚线切割后的硅片吸合力强，金刚线从缝隙中脱落出来后，硅片因吸合力吸合在一起，则重新布置的线网无法进入缝隙中，进而无法对晶棒未切割部分进行切割，造成晶棒报废。因此，在金刚线从缝隙中脱落前，支撑片从金刚线的上方且紧挨金刚线插入缝隙中，支撑片与缝隙一一对应，起到代替金刚线撑开相邻两个硅片的作用，即便金刚线从缝隙中脱落出来，相邻两个硅片之间仍存在缝隙，便于重新布置线网后线网顺利进入缝隙。支撑片与进刀口的距离不能过大或者过小，距离过大则金刚线脱落后，支撑片对进刀口位置无法起到支撑作用，进刀口处硅片吸合在一起；距离过小，重新布置的线网进入缝隙后拔出支撑片，此时，线网靠近进刀口位置且与进刀口距离较小，线网易从缝隙中脱落。
S3，晶棒继续上升至线网从缝隙中脱落，对断线进行接线处理，并重新布置线网。
S3中，晶棒继续上升过程中，晶棒上升速度设置为15mm/min。
S4，晶棒下压直至线网位于进刀口下方时停止。
S4中，进刀口与线网的距离为3mm～4mm，本实施例中，进刀口与线网的距离为3mm，晶棒下压过程中，晶棒下压速度设置为15mm/min。
S5，调整线网，使线网的每一根金刚线与一条硅片缝隙一一对应。
重新布置线网后，线网的金刚线无法与缝隙相对应，所以，在线网靠近进刀口时，调整线网的金刚线，使每一根金刚线与一条硅片缝隙一一对应，便于线网进入缝隙内。
S6，晶棒继续下压直至线网位于进刀口上方，晶棒停止下压，若线网的金刚线进入相对应的缝隙中，则将支撑片从缝隙中拔出使得硅片复位，否则，抬升晶棒至线网处于进刀口下方，执行S5；
S6中，晶棒继续下压过程中，晶棒下压速度设置为15mm/min。进刀口与线网的距离为3～4mm，本实施例中，进到口与线网的距离为4mm，上述S2中使用支撑片使硅片之间保持缝隙，因此，线网能够准确快速的进入缝隙内。检查金刚线是否全部进入相对应的缝隙中，若金刚线全部进入相对应的缝隙中，则将支撑片从缝隙中拔出；否则，抬起晶棒至线网位于进刀口下方且进刀口与线网的距离为3mm，再次调整线网，使线网的每一根金刚线与一条硅片缝隙一一对应。重复S5和S6直至每一根金刚线进入到与其相对应的缝隙中。
S7，晶棒继续下压至线网位于断线位置时停止，完成断线处理；下压过程中持续对晶棒中相邻两个硅片的缝隙内喷洒润滑剂。
S7中，晶棒继续下压过程中，晶棒下压速度设置为15mm/min；在晶棒的两侧向缝隙内喷洒润滑剂，润滑剂的流量为88L/min-92L/min，，本实施例中，润滑剂的流量为90L/min，润滑剂的温度为20℃～22℃。
一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理装置，包括两个位于晶棒1两侧的喷枪10和多个用于保持相邻两个硅片5缝隙6的支撑片7，喷枪10用于向相邻两个硅片5的缝隙6中喷洒润滑剂。晶棒1金刚线3切割过程中，晶棒1通过晶托2与切割设备相连接，切割过程中金刚线3发生断线时位于晶棒1的位置为晶棒1的断线位置4，
本实施例中，喷枪10选用水枪，喷枪10的喷嘴设置为花洒状，避免喷枪10冲击力过大造成硅片5损坏。
如图3所示，支撑片7包括与晶棒1直径相同的弓形片9，弓形片9对称固定连接有两个连接片8，连接片8与弓形片9的厚度相同且连接片8固定连接在弓形片9的弧形面上。连接片8的设置便于将弓形片9插入缝隙6中或者从缝隙6中拔出。本实施例中，支撑片7的厚度等于相邻两个硅片5之间缝隙6的宽度。
支撑片7与硅片5相接触的表面设置为磨砂状，增加了支撑片7与硅片5之间的摩擦力，避免支撑片7因重力从缝隙6中掉落。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，对断线进行打结，然后将晶棒上升直至线网位于晶棒进刀口上方，晶棒停止上升，晶棒上升过程中持续向晶棒中相邻两个硅片之间的缝隙内喷洒润滑剂；
S2，将支撑片插入相邻两个硅片的缝隙中，保持硅片缝隙的宽度；
S3，晶棒继续上升至线网从缝隙中脱落，对断线进行接线处理，并重新布置线网；
S4，晶棒下压直至线网位于进刀口下方时停止；
S5，调整线网，使线网的每一根金刚线与一条硅片缝隙一一对应；
S6，晶棒继续下压直至线网位于进刀口上方，晶棒停止下压，若线网的金刚线进入相对应的缝隙中，则将支撑片从缝隙中拔出使得硅片复位，否则，抬升晶棒至线网处于进刀口下方，执行S5；
S7，晶棒继续下压至线网位于断线位置时停止，完成断线处理；下压过程中持续对晶棒中相邻两个硅片的缝隙内喷洒润滑剂。
2.如权利要求1所述的一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法，其特征在于：所述S1中，进刀口与线网的距离为5mm～6mm。
3.如权利要求1所述的一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法，其特征在于：所述S4中，进刀口与线网的距离为3mm～4mm。
4.如权利要求1所述的一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法，其特征在于：所述S6中，进刀口与线网的距离为3mm～4mm。
5.如权利要求1所述的一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法，其特征在于：所述S1、S3、S6和S7中，晶棒的上升速度和晶棒的下压速度为14mm/min-16mm/min。
6.如权利要求1所述的一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理方法，其特征在于：所述S4和S7中，润滑剂的流量为88L/min-92L/min，润滑剂的温度为20℃～22℃。
7.一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理装置，其特征在于：包括两个位于晶棒(1)两侧的喷枪(10)和多个用于保持相邻两个硅片(5)缝隙(6)的支撑片(7)，喷枪(10)用于向相邻两个硅片(5)的缝隙(6)中喷洒润滑剂。
8.如权利要求7所述的一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理装置，其特征在于：所述喷枪(10)的喷嘴设置为花洒状。
9.如权利要求7所述的一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理装置，其特征在于：所述支撑片(7)包括与晶棒直径相同的弓形片(9)，弓形片(9)对称固定连接有两个连接片(8)，连接片(8)与弓形片(9)的厚度相同且连接片(8)固定连接在弓形片(9)的弧形面上。
10.如权利要求7所述的一种8吋半导体硅晶棒金刚线切割断线处理装置，其特征在于：所述支撑片(7)与硅片(5)相接触的表面设置为磨砂状。
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