[發(fā)明專利]硅片線切割方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810132919.0
• 申請日: 2008-07-01
• 公開（公告）號: CN101618519A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周儉
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古晟納吉光伏材料有限公司
• 主分類號: B24B27/06
• 分類號: B24B27/06;B28D5/04
• 代理公司: 北京元中知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 張聚增

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種硅單晶棒切片工藝，尤其是采用線切割系統(tǒng)來加工硅切片的硅片線切割方法及其裝置。

背景技術(shù)

目前，對小直徑硅單晶棒大多仍采用內(nèi)圓切片機(jī)進(jìn)行切割加工，它的刀刃是鑲嵌在圓形金屬薄基片的內(nèi)圓周上，刀片的外圓固定在旋轉(zhuǎn)軸上。它與早期采用的外圓刀刃式切片機(jī)相比，它可以使用更加薄的刀刃(視所需加工的直徑大小不同而選用相適應(yīng)的刀頭和刀片，例如切割直徑200mm硅單晶棒需使用34in刀頭，其刀刃厚度約為380μm，刀的金屬基片厚度不到200μm)，故可采用比較小的切割耗量、較小的加工余量和較高的精度切出更薄的晶片。

隨著IC工藝、技術(shù)的不斷發(fā)展，為了提高硅切片的加工精度和減少切口材料的損耗及提高生產(chǎn)效率，目前，在直徑大于100mm的硅切片加工中，尤其是在對直徑大于200mm以上的硅單晶棒切片加工中，已廣泛采用線切割系統(tǒng)來加工硅切片。

線切割技術(shù)是指在線切割裝置上采用通過一根鋼線(典型的為120μm)，順序纏繞2或4個(gè)導(dǎo)輪而形成的“鋼絲線網(wǎng)”(導(dǎo)輪上刻有精密的線槽)，單晶棒兩側(cè)的砂漿噴嘴將砂漿切削液噴在“鋼絲線網(wǎng)”上，導(dǎo)輪的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)“鋼絲線網(wǎng)”將砂漿帶到單晶棒里，鋼絲將研磨砂緊壓在單晶棒的表面上進(jìn)行研磨式的切割，單晶棒同時(shí)慢速地往下運(yùn)動(dòng)被推過“鋼絲線網(wǎng)”，經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的磨削切割加工，可使這根硅單晶棒一刀一次被切割成許多相同厚度的硅片。

如圖1、圖2和圖3所示，線切割裝置主要包括刻有線槽的導(dǎo)輪1，纏繞在導(dǎo)輪1上的鋼絲線網(wǎng)2，承載硅單晶棒5的工作臺3，砂漿噴嘴4。

采用線切割技術(shù)進(jìn)行切片加工其生產(chǎn)效率高、切縫損耗小、表面損傷小、表面加工精度高(翹曲度可達(dá)到Warp＜10μm)，故更適合大直徑硅單晶的切片加工。

以加工直徑200mm硅單晶為例，切片厚度為800μm，每公斤單晶出片約為13.4片，其切割成本每片約為$1.51美元，線切割機(jī)的產(chǎn)量約是內(nèi)圓切割機(jī)的5倍以上，線切割機(jī)的切割運(yùn)行成本將可低于內(nèi)圓切割機(jī)運(yùn)行成本的20％以上。

但是，上述線切割方法中，線切割系統(tǒng)的所述導(dǎo)輪上刻有的線槽是均勻分布的，這就決定了該導(dǎo)輪上所纏繞的鋼絲線網(wǎng)也是均勻分布的，鋼絲的間距是固定不變的。

這樣，在硅片線切割過程中，由于鋼線在不斷的磨損，使鋼線的直徑逐漸變小，一般一次一刀切割完成一根硅單晶棒后，鋼線直徑至少要減少20μm。由于鋼線直徑的減小，其切縫的損耗變小，少切的部分就加在了切片的厚度上，相對于切片來說，切片的厚度也就必然隨鋼絲直徑的逐漸變小而逐漸增加，因切縫變小使該節(jié)省的材料并未得到利用，而是浪費(fèi)到了切片的厚度上，并致使一刀一次切割成的每片切片的厚度不相同，而存在較大的厚度偏差。

因此，在加工方法和裝置上需要改進(jìn)。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改進(jìn)的硅片線切割方法及其裝置，確保將硅單晶棒一刀一次被切割成數(shù)個(gè)厚度完全相同的硅片，提高切片數(shù)量，增加經(jīng)濟(jì)效益。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是：一種硅片線切割方法，通過一根鋼線來回順序纏繞2或4個(gè)開有線槽的導(dǎo)輪而形成鋼絲線網(wǎng)，對硅單晶棒進(jìn)行切割，其特征在于：利用鋼絲在切割過程中的磨損而直徑變小的原理，對所述纏繞在導(dǎo)輪上的鋼絲線網(wǎng)，采用自鋼線纏繞導(dǎo)輪開始，按順序逐漸加密的方法，對硅單晶棒進(jìn)行切割，使該鋼絲線網(wǎng)的逐漸加密量補(bǔ)償因鋼線磨損后的直徑減小而導(dǎo)致被切割硅片厚度的增加量，從而將該硅單晶棒一刀一次切割成數(shù)百個(gè)厚度完全相同的硅片，在與現(xiàn)有導(dǎo)輪開槽長度相同的條件下，相應(yīng)地增加切割硅片的數(shù)量。

一種實(shí)施上述硅片線切割方法的裝置，包括開有線槽的導(dǎo)輪，纏繞在導(dǎo)輪上的鋼絲線網(wǎng)，其特征在于：所述導(dǎo)輪上的開槽槽距為不相等的開槽槽距，該不相等的開槽槽距是自鋼線纏繞導(dǎo)輪開始，沿導(dǎo)輪的長度方向上依次減小。其中：

所述導(dǎo)輪上的開槽槽距不相等，是沿導(dǎo)輪長度方向上，自鋼線繞在導(dǎo)輪上的第一個(gè)線槽開始，相鄰兩個(gè)線槽的開槽槽距依次減小，該減小的槽距與鋼線經(jīng)其前一線槽磨損后的直徑大小相適應(yīng)。或者，

所述導(dǎo)輪上的開槽槽距不相等，是沿導(dǎo)輪長度方向上，分段設(shè)置不相等的開槽槽距，其分段數(shù)量為兩段以上，在每一段上有數(shù)個(gè)開槽槽距相等的線槽，而相鄰兩段上的開槽槽距，自鋼線繞在導(dǎo)輪上的第一段開始依次減小，每段減小的開槽槽距與鋼線經(jīng)其前一段磨損后的直徑大小相適應(yīng)。