一种半导体单晶硅多线切割夹紧装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种半导体单晶硅多线切割夹紧装置，包括一组夹板，每个夹板上均设置有弧形的凹槽，凹槽表面均设置有粘接胶，任一夹板上还通过粘接胶连接夹具，夹具位于远离夹板上凹槽的一端。本发明通过采用夹板改变被切割单晶硅棒外形，同时改变砂浆冲击状态以及切割时砂浆在侧面聚集状态的差异性，达到切割时，竖直方向上各位置切割状态等效的目的，能够有效降低切片厚度偏差，解决硅片厚度不均的问题，有很好的应用价值。
【专利说明】
一种半导体单晶硅多线切割夹紧装置及方法
技术领域
[0001]本发明属于半导体单晶硅技术领域，具体涉及一种半导体单晶硅多线切割夹紧装置，本发明还涉及一种半导体单晶硅多线切割方法。
【背景技术】
[0002]半导体游离砂浆多线切割是近年来半导体单晶硅切割的主要方式，已经基本替代原有内圆切割方式，半导体单晶多线切割方法克服了生产效率低下，对单晶硅片厚度损伤多的缺点，其主要原理是通过伺服电机的放线轮拉出的镀铜钢丝绕过几个起转向作用滑轮，然后绕过张力控制器，在切割仓内连续缠绕在几个主导轮上，形成一个水平面上密布的平行线网；在线网的上方，单晶的两侧布置有砂浆喷灌提供稳定的砂浆流量;通过将硅棒与一带弧度树脂板按照一定晶格方向粘接后固定在一平台上，安装至切割仓内工作台，切割时高速运动的钢线携带附着在钢丝上的SiC磨料对硅棒进行研磨，从而达到切割的效果，而待加工硅棒通过工作台的下降或上升实现工件的供给，把硅棒按一定晶格方向切割成片。
[0003]切片是硅晶棒加工工艺中最重要的工序之一，在IC级硅晶棒的切割中需要保证其晶相偏离度、厚度、总厚度变化(TTV)、弯曲度(BOW)、翘曲度(warp)等公差要求和表面质量。半导体所用的单晶硅片要求总厚度变化小，减少研磨环节的表面厚度去除量。目前使用的半导体单晶多线切割，因硅棒为圆形，切割过程中进线方向两侧表面呈弧形，切割至不同位置砂浆在侧面聚集状况不同，进而由钢线所带入切割区域SiC磨料的量也不同，因此不同阶段所展现出来的切割力不同；且在切割过程中随着单晶直径的变化，钢线接触单晶的面积将由小变大再变小，最终切割出来的硅片呈现这样一种形态:即在硅片竖直方向，硅片厚度也由薄变厚再变薄，竖直方向上中间部位厚度高于两端，最终导致竖直方向切片TTV过大，无法满足工艺要求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种半导体单晶硅多线切割夹紧装置，解决了现有的半导体单晶多线切割后，硅片厚度不均的问题。
[0005]本发明的目的还在于提供一种半导体单晶硅多线切割方法。
[0006]本发明一种半导体单晶硅多线切割夹紧装置所采用的技术方案是，包括一组夹板，每个夹板上均设置有弧形的凹槽，凹槽表面均设置有粘接胶，任一夹板上还通过粘接胶连接夹具，夹具位于远离夹板上凹槽的一端。
[0007]本发明的特点还在于，
[0008]夹板均为树脂夹板或石墨夹板。
[0009]粘接胶为环氧树脂AB胶。
[0010]本发明所采用的的另一技术方案是:一种半导体单晶硅多线切割方法，包括以下步骤:
[0011]步骤一，清洁单晶娃棒表面；
[0012]步骤二，将步骤一处理的单晶娃测定好晶向，按照指定方向进行粘结标识；
[0013]步骤三，通过粘接胶将单晶硅棒与凹槽粘接，至粘接处固化；
[0014]步骤四，将任一夹板与夹具相粘接，安装至切割仓内平台；
[0015]步骤五，机器内钢线开始硅片切割；
[0016]步骤六，把步骤五切割的硅片进行清洗，脱除粘接胶。
[0017]本发明的有益效果是:本发明通过采用夹板改变被切割单晶硅棒外形，同时改变砂浆冲击状态以及切割时砂浆在侧面聚集状态的差异性，达到切割时，竖直方向上各位置切割状态等效的目的，能够有效降低切片厚度偏差，解决硅片厚度不均的问题，有很好的应用价值。
【附图说明】
[0018]图1是本发明一种半导体单晶硅多线切割夹紧装置的结构示意图；
[0019]图2是本发明一种半导体单晶硅多线切割夹紧装置的一种结构示意图；
[0020]图3是本发明一种半导体单晶硅多线切割夹紧装置的另一种结构示意图。
[0021]图中，1.夹板，2.凹槽，3.夹具，4.粘接胶。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0023]本发明一种半导体单晶硅多线切割夹紧装置，包括一组夹板I，每个夹板I上均设置有弧形的凹槽2，凹槽2表面均设置有粘接胶4，任一夹板I上还通过粘接胶4连接夹具3，夹具3位于远离夹板I上凹槽2的一端;夹板I均为树脂夹板或石墨夹板;粘接胶4为环氧树脂AB胶;其切割方法如下所示:
[0024]步骤一，清洁单晶硅棒表面；
[0025]步骤二，将步骤一处理的单晶硅测定好晶向，按照指定方向进行粘结标识；
[0026]步骤三，通过粘接胶4将单晶硅棒与凹槽2粘接，至粘接处固化；
[0027]步骤四，将任一夹板I与夹具3相粘接，安装至切割仓内平台；
[0028]步骤五，机器内钢线开始硅片切割；
[0029]步骤六，把步骤五切割的硅片进行清洗，脱除粘接胶4。
[0030]实施例1
[0031]加工N型4英寸〈111〉晶棒，具有主参考面，切片厚度580微米，非对称倒角，用于节能灯功率三极管芯基片制作，按照常规多线切割加工，总厚度变化为14.3微米。如图1所示，采用本发明方法进行加工，步骤如下:
[0032]根据生产需求，将对应晶棒进行表面滚磨加工，清洁单晶硅棒表面待切割使用；
[0033]在晶向仪上进行晶向测试，并做好标记，使用两个树脂材料的夹板I，将硅棒放置在夹板I内侧的凹槽2内，夹板I内侧凹槽2的圆弧弧长均为4英寸，夹板I宽度为11Omm，
[0034]使用为环氧树脂AB胶的粘结胶4为将凹槽2与硅棒粘接，放置10?20min至固化；
[0035]将任一夹板I一侧通过粘结胶4固定在多线切割连接夹具，并静置2个小时，将粘结好的硅棒及树脂板连同多线切割夹具安置到切割仓平台进行加工；
[0036]切片加工好后，将晶棒、夹板I连同多线切割夹具3从多线切割机加工仓内移出，并进行喷淋冲洗，具体为，将冲洗好的晶棒连同夹具放入70摄氏度热水脱胶分离。
[0037]将分离好后的硅片进行片架插片并进行多槽超声清洗并甩干;将清洗好的硅片进行加工参数测试，总厚度变化为5.6微米，小于未使用夹具装置前的厚度变化14.3微米。
[0038]实施例2
[0039]加工N型6英寸〈111〉晶棒，具有主参考面，切片厚度340微米，对称倒角，用于桥堆二极管芯基片制作，按照常规多线切割加工，总厚度变化为18.1微米。如图2所示，采用本发明方法进行加工，步骤如下:
[0040]根据生产需求，将对应晶棒进行表面滚磨加工，清洁单晶硅棒表面待切割使用；[0041 ]在晶向仪上进行晶向测试，并做好标记，使用两个树脂材料的夹板I，将硅棒放置在夹板I内侧的凹槽2内，夹板I内侧凹槽2的圆弧弧长均为6英寸，夹板I宽度为156mm，
[0042]使用为环氧树脂AB胶的粘结胶4为将凹槽2与硅棒粘接，放置10?20min至固化；
[0043]将任一夹板I一侧通过粘结胶4固定在多线切割连接夹具，并静置2个小时，将粘结好的硅棒及树脂板连同多线切割夹具安置到切割仓平台进行加工；
[0044]切片加工好后，将晶棒、夹板I连同多线切割夹具3从多线切割机加工仓内移出，并进行喷淋冲洗，具体为，将冲洗好的晶棒连同夹具放入70摄氏度热水脱胶分离。
[0045]将分离好后的硅片进行片架插片并进行多槽超声清洗并甩干;将清洗好的硅片进行加工参数测试，总厚度变化为7.3微米，小于未使用夹具装置前的厚度变化18.1微米。
[0046]实施例3
[0047]加工N型5英寸〈I11>晶棒，具有主参考面，切片厚度400微米，对称倒角，用于TVS二极管芯基片制作，按照常规多线切割加工，总厚度变化为15.5微米。如图3所示，采用本发明方法进行加工，步骤如下:
[0048]根据生产需求，将对应晶棒进行表面滚磨加工，清洁单晶硅棒表面待切割使用；
[0049]在晶向仪上进行晶向测试，并做好标记，使用两个树脂材料的夹板I，将硅棒放置在夹板I内侧的凹槽2内，夹板I内侧凹槽2的圆弧弧长均为5英寸，夹板I宽度为10mm，
[0050]使用为环氧树脂AB胶的粘结胶4为将凹槽2与硅棒粘接，放置10?20min至固化；
[0051]将任一夹板I一侧通过粘结胶4固定在多线切割连接夹具，并静置2个小时，将粘结好的硅棒及树脂板连同多线切割夹具安置到切割仓平台进行加工；
[0052]切片加工好后，将晶棒、夹板I连同多线切割夹具3从多线切割机加工仓内移出，并进行喷淋冲洗，具体为，将冲洗好的晶棒连同夹具放入70摄氏度热水脱胶分离。
[0053]将分离好后的硅片进行片架插片并进行多槽超声清洗并甩干;将清洗好的硅片进行加工参数测试，总厚度变化为6.2微米，小于未使用夹具装置前的厚度变化15.5微米。
[0054]本发明通过采用夹板I改变被切割单晶硅棒外形，同时改变砂浆冲击状态以及切割时砂浆在侧面聚集状态的差异性，达到切割时，竖直方向上各位置切割状态等效的目的，能够有效降低切片厚度偏差，解决硅片厚度不均的问题，有很好的应用价值。
【主权项】
1.一种半导体单晶硅多线切割夹紧装置，其特征在于，包括一组夹板(I)，每个夹板(I)上均设置有弧形的凹槽(2)，凹槽(2)表面均设置有粘接胶(4)，任一所述的夹板(I)上还通过粘接胶(4)连接夹具(3)，夹具(3)位于远离夹板(I)上凹槽(2)的一端。2.根据权利要求1所述的一种半导体单晶硅多线切割夹紧装置，其特征在于，所述的夹板(I)均为树脂夹板或石墨夹板。3.根据权利要求1所述的一种半导体单晶硅多线切割夹紧装置，其特征在于，所述的粘接胶(4)为环氧树脂AB胶。4.一种半导体单晶硅多线切割方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一，清洁单晶娃棒表面； 步骤二，将步骤一处理的单晶硅测定好晶向，按照指定方向进行粘结标识； 步骤三，通过粘接胶(4)将单晶硅棒与凹槽(2)粘接，至粘接处固化； 步骤四，将任一夹板(I)与夹具(3)相粘接，安装至切割仓内平台； 步骤五，机器内钢线开始硅片切割； 步骤六，把步骤五切割的硅片进行清洗，脱除粘接胶(4)。
【文档编号】B28D7/04GK106079126SQ201610729215
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月25日
【发明人】孙新利, 肖万涛, 曹榛, 师伟, 张翠芸
【申请人】西安中晶半导体材料有限公司