專利名稱：硅片線切割方法及其裝置的制作方法
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(duì)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380剛，刀的金屬基片厚度不到200to)，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(duì)直徑 大于200隱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120剛)，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 l上的鋼絲線網(wǎng)2，承載硅單晶棒5的工作臺(tái)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<10Wii),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800to，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20剛。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(duì)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，將鋼線減少的直徑，通過導(dǎo)輪開槽槽距變小，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(duì)硅單 晶棒進(jìn)行磨削加工，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(duì)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(duì)硅單晶棒進(jìn)行磨削加工，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)。
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3段不相等的開槽槽距，在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，在每一 段上有數(shù)個(gè)開槽槽距相等的線槽。
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8段不相等的開槽槽距， 在相鄰兩段上的開槽槽距，自鋼線繞在導(dǎo)輪(1)上的第l段開始依次減小，在每一 段上有數(shù)個(gè)開槽槽距相等的線槽。
采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果。
本發(fā)明一種硅片線切割方法及其裝置，由于對(duì)纏繞在導(dǎo)輪上的鋼絲線網(wǎng)采用逐漸 加密的方法，將導(dǎo)輪上的線槽改為不相等的開槽槽距，該開槽槽距沿導(dǎo)輪長度方向 上依次減小，使在導(dǎo)輪開槽長度相同的條件下，由于開槽槽距的減小，便增加了線 槽的數(shù)量，纏繞在導(dǎo)輪上的鋼絲線網(wǎng)密度也隨之而增加，采用這種加密的鋼絲線網(wǎng) 實(shí)施線切割，顯然比現(xiàn)有技術(shù)增加了切割硅片的數(shù)量，在提高產(chǎn)量的同時(shí)也增加了 經(jīng)濟(jì)效益。由于對(duì)導(dǎo)輪上開槽槽距的改進(jìn)，使逐漸減小的槽距與鋼線的磨損量相適 應(yīng)，也就是說使鋼絲線網(wǎng)的加密量補(bǔ)償了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，不但可以提高切片數(shù)量，增加經(jīng)濟(jì)效益，還可提高切片質(zhì)量，使 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。
例如，使用本申請(qǐng)人現(xiàn)有的2臺(tái)瑞士 MEYER BURGER DS265型線切割機(jī)，由于導(dǎo) 輪的硅片切割槽距改進(jìn)后，槽距分3段依次減小， 一刀一次每臺(tái)機(jī)器可多切6片， 每片按58元計(jì)算，每月多切硅片數(shù)為1080片，可增加總收益62640元。
使用本申請(qǐng)人現(xiàn)有的12臺(tái)瑞士 MEYER BURGER DS264型線切割機(jī)，導(dǎo)輪槽距分8 段依次減小， 一刀一次每臺(tái)機(jī)器可多切26片，每片按58元計(jì)算，每月多切硅片數(shù) 為28080片，可增加總收益1628640元。
總之，本發(fā)明硅片線切割方法及其裝置，對(duì)導(dǎo)輪開槽槽距的改進(jìn)，由原來的等槽 距改為不相等的槽距，沿導(dǎo)輪長度方向上依次減小，使線槽增加，相應(yīng)地使繞在導(dǎo) 輪上的鋼絲線網(wǎng)加密，采用這種鋼絲線網(wǎng)加密的方法及其裝置，對(duì)硅單晶棒進(jìn)行線 切割，與現(xiàn)有技術(shù)相比明顯提高了切片數(shù)量和質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)鋼絲網(wǎng)切割硅單晶棒示意圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)硅片切割裝置切割前示意圖； 圖3是現(xiàn)有技術(shù)硅片切割裝置切割后示意圖； 圖4是本發(fā)明硅片切割導(dǎo)輪槽距改進(jìn)的一實(shí)施例示意圖；圖5是本發(fā)明硅片切割導(dǎo)輪槽距改進(jìn)的另一實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，本發(fā)明一種硅片線切割方法，是通過一 根鋼線來回順序纏繞2或4個(gè)開有線槽的導(dǎo)輪1而形成鋼絲線網(wǎng)2，對(duì)硅單晶棒5進(jìn) 行磨削加工，本發(fā)明的主要特點(diǎn)是利用鋼線在切割過程中的磨損而直徑變小的原理， 對(duì)所述纏繞在導(dǎo)輪1上的鋼絲線網(wǎng)2，采用自鋼線纏繞導(dǎo)輪開始，按順序逐漸加密的 方法，對(duì)硅單晶棒5進(jìn)行磨削加工，使該鋼絲線網(wǎng)2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。本發(fā)明一種實(shí)施上述硅片線切割方法的裝置，是在如圖2和圖3所示裝置的基礎(chǔ) 上，主要對(duì)其導(dǎo)輪進(jìn)行了改進(jìn)，使之適應(yīng)鋼絲線網(wǎng)加密的要求。該裝置主要包括開 有線槽的導(dǎo)輪l，纏繞在導(dǎo)輪1上的鋼絲線網(wǎng)2，該導(dǎo)輪1上開槽槽距原來是等距離 的，本發(fā)明的主要特征是將所述導(dǎo)輪1上的開槽槽距改為不相等的開槽槽距，該不 相等的開槽槽距是自鋼絲纏繞導(dǎo)輪開始，沿導(dǎo)輪的長度方向上依次減小，從而使纏 繞在該導(dǎo)輪線槽上的鋼絲線網(wǎng)呈逐漸加密狀。對(duì)導(dǎo)輪上不相等的開槽槽距有以下兩 種實(shí)施方式第一種實(shí)施方式，所述導(dǎo)輪1上不相等的開槽槽距，是沿導(dǎo)輪長度方向上，自鋼 線繞在導(dǎo)輪1上的第一個(gè)線槽開始，相鄰兩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相適應(yīng)。第二種實(shí)施方式，所述導(dǎo)輪1上不相等的開槽槽距，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1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)。該第二種實(shí)施方式是 本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案。在第二種實(shí)施方式中，在導(dǎo)輪上分段設(shè)置不相等的開槽槽距，還有如下兩個(gè)具體 實(shí)施例，以更進(jìn)一步說明硅片線切割裝置中對(duì)導(dǎo)輪槽距的改進(jìn)和有益效果。 實(shí)施例一如圖4所示，所述導(dǎo)輪1上的開槽槽距不相等，是沿導(dǎo)輪長度方向上，分3段不 相等的開槽槽距，在相鄰兩段上的開槽槽距，自鋼線繞在導(dǎo)輪1上的第一段開始依 次減小，在每一段上有數(shù)個(gè)開槽槽距相等的線槽。如圖4所示，在導(dǎo)輪l的長度方向上，按開槽長度L1分為3段不相等的開槽槽距，即第一段A的開槽槽距〉第二段 B的開槽槽距>第三段C的開槽槽距。第1段A、第2段B、第3段C上的開槽槽距 分別相等。本申請(qǐng)人根據(jù)上述技術(shù)特征，在如下型號(hào)的硅片線切割裝置上進(jìn)行了改進(jìn)A. 現(xiàn)有瑞士 MEYER BURGER DS265型機(jī)導(dǎo)輪槽距結(jié)構(gòu) 開槽長度Ll=310mm，總槽數(shù)925個(gè)，開槽槽距0. 335mm。B. 經(jīng)改進(jìn)增加槽距數(shù)量使用瑞士 MEYER BURGER DS265型機(jī)，在開槽長度Ll=310mm的條件下，開槽 方法分3段開槽，各段上開槽的槽距分別相等，第1段A開槽槽距為0. 335mm， 第2段B開槽槽距為0. 333mm，第3段C開槽槽距為0. 33腿。由于開槽槽距分3 段依次減小，使總線槽數(shù)增加到932個(gè)，增加槽距數(shù)6個(gè)，因而增加切片數(shù)量6 片。切片厚度偏差相應(yīng)減小。C. 經(jīng)濟(jì)效益使用一臺(tái)瑞士 MEYER BURGER DS265型線切割機(jī)， 一刀一次切割硅片的數(shù)量 多出了硅片6片，多出一片增加效益58元，即一刀一次增加效益348元，每月 可增加效益至少為31320元。按本申請(qǐng)人現(xiàn)有的兩臺(tái)瑞士 MEYER BURGER DS265型線切割機(jī)計(jì)算，每月可 多切出1080片，每月增加總收益62640元。如圖5所示，所述導(dǎo)輪1上的開槽槽距不相等，是沿導(dǎo)輪長度方向上，分8段不 相等的開槽槽距，在相鄰兩段上的開槽槽距，自鋼線繞在導(dǎo)輪1上的第1段開始依 次減小，在每一段上有數(shù)個(gè)開槽槽距相等的線槽。本申請(qǐng)人根據(jù)上述技術(shù)特征，在如下型號(hào)的硅片線切割裝置上進(jìn)行了改進(jìn)A. 現(xiàn)有瑞士 MEYER BURGER DS264型機(jī)導(dǎo)輪槽距結(jié)構(gòu)開槽長度L2=820mm，總槽數(shù)2448個(gè)，開槽槽距0. 335mm。B. 經(jīng)改進(jìn)增加槽距數(shù)量使用瑞士 MEYER BURGER DS264型機(jī)，在開槽長度L2二820mm的條件下， 參閱圖5，開槽方法分8段開槽，各段開槽的槽距分別相等，第1段A開 槽槽距為0. 335mm，第2段B開槽槽距為0. 334mm，第3段C開槽槽距為 0. 333mm，第4段D開槽槽距為0. 332咖，第5段E開槽槽距為0. 331腿， 第6段F開槽槽距為0. 33,，第7段G開槽槽距為0. 329mm，第8段H開實(shí)施例槽槽距為0. 328mm。由于開槽槽距分8段依次減小，使總線槽數(shù)增加到2475 個(gè)，增加槽距數(shù)26個(gè)，因而增加切片數(shù)量26片。切片厚度偏差相應(yīng)減小。 C.經(jīng)濟(jì)效益使用一臺(tái)瑞士 MEYER BURGER DS264型線切割機(jī)， 一刀一次切割硅片的 數(shù)量多出了硅片26片，多出一片增加效益58元，即一刀一次增加效益1508 元，每月可增加收益至少135720元。按本申請(qǐng)人現(xiàn)有的12臺(tái)瑞士 MEYER BURGER DS264型機(jī)計(jì)算，每月多切 硅片數(shù)28080片，每月增加總收益為1628640元。 總而言之，上述本發(fā)明硅片切割方法及其裝置，對(duì)導(dǎo)輪開槽槽距的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過改 進(jìn)后，利用鋼線在切割過程中的磨損而直徑變小的原理，由現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)輪上的均勻 分布的等距離的槽距，改為不均勻分布的不相等的開槽槽距，該開槽槽距在導(dǎo)輪的 長度方向上依次減小，使線槽增加，相應(yīng)地使纏繞在導(dǎo)輪上的鋼絲線網(wǎng)加密，采用 這種鋼絲線網(wǎng)逐漸加密的方法及其裝置，對(duì)硅單晶棒進(jìn)行線切割，有效地提高了切 片的數(shù)量和質(zhì)量，使經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。
權(quán)利要求
1.一種硅片線切割方法，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(duì)硅單晶棒進(jìn)行磨削加工，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(duì)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(duì)硅單晶棒進(jìn)行磨削加工，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。
2. —種實(shí)施權(quán)利要求1方法的裝置，包括開有線槽的導(dǎo)輪(1)，纏繞在導(dǎo)輪(1)上 的鋼絲線網(wǎng)(2)，其特征在于所述導(dǎo)輪(1)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。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種實(shí)施權(quán)利要求1方法的裝置，其特征在于所述導(dǎo)輪(1) 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(1)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)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種實(shí)施權(quán)利要求1方法的裝置，其特征在于所述導(dǎo)輪(1) 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(1)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)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或4所述一種實(shí)施權(quán)利要求1方法的裝置，其特征在于所述導(dǎo) 輪(1)上的開槽槽距不相等，是沿導(dǎo)輪長度方向上，分3段不相等的開槽槽距，在相鄰兩段上的開槽槽距，自鋼線繞在導(dǎo)輪(1)上的第一段開始依次減小，在每 一段上有數(shù)個(gè)開槽槽距相等的線槽。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或4所述一種實(shí)施權(quán)利要求1方法的裝置，其特征在于所述導(dǎo) 輪(1)上的開槽槽距不相等，是沿導(dǎo)輪長度方向上，分8段不相等的開槽槽距，在相鄰兩段上的開槽槽距，自鋼線繞在導(dǎo)輪(1)上的第l段開始依次減小，在每 一段上有數(shù)個(gè)開槽槽距相等的線槽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硅片線切割方法及其裝置，通過一根鋼絲來回順序纏繞2或4個(gè)開有線槽的導(dǎo)輪而形成鋼絲線網(wǎng)，對(duì)硅單晶棒進(jìn)行磨削加工。利用鋼絲在切割過程中的磨損而直徑變小的原理，對(duì)所纏繞在導(dǎo)輪上的鋼絲線網(wǎng)，采用自鋼絲纏繞導(dǎo)輪開始，按順序逐漸加密的方法，對(duì)硅單晶棒進(jìn)行磨削加工，為此，將導(dǎo)輪的開槽槽距改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，從而使鋼絲線網(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，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)的增加切割硅片的數(shù)量，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
文檔編號(hào)B24B27/06GK101618519SQ200810132919
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2008年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月1日
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