本发明属于硅片切割领域,具体涉及一种应用于超低ttv单晶硅片的切割方法。
背景技术:
在单晶硅片切割领域,出于单晶硅棒原料纯度要求更高,其材料的物理特性,更有利于切割薄硅片,而单晶由于硅片端金刚线切片的导入,实现了成本的快速下降,市场渗透率在不断攀升。使用电镀金刚线切割后,极大的降低了刀缝间硅耗的损失,从而较大程度地减少了硅片的硅成本和钢线成本。电镀金刚线切片可带来单刀产能的提升,金刚线切片机的线速高达1000~1800m/min,比传统的砂浆切片高两到三倍,依据单刀硅片厚度及切割程序,单刀有效切割时间可以降至2.5小时及以内,极大提升了切片的效率,提升了产能。电镀金刚线切片带来成本的减少,主要是辅材成本的减少,金刚线切割的辅材有金刚线和切割液等,其中金刚线成本占比最大,得益于近年来金刚线成本的迅速下降,使用金刚线切割的辅材成本已降至0.5元/片甚至更低。
金刚线快速替代传统切割方式成为单晶硅片的主流切割工具,其需求随着单晶市场占比的提高而持续增长。截止目前,金刚线在全球范围内已被广泛应用于单晶硅切片。随着细线化的推广,切割的难点主要在于线痕和ttv的控制。硅棒切割过程中线痕和ttv的类型主要有以下几类:①硅片边缘3~5cm长度凹凸不平,手感明显的切割痕迹,从硅片开始切割直至切割结束,边缘明显线痕状,此线痕性状较易判断,是最为常见的线痕类型;②硅片切割完成后,硅片表面存在整体穿透硅片表面的线痕,有明显亮条状深槽;③金刚线切割完成后,硅片表面呈现明显弓型状线痕;④金刚线切割完成后,硅片表面台阶状线痕。产生这些线痕、ttv的原因包括很多,其跟设备、操作人员、原材料、工艺均有直接或者间接的关系。而单晶硅片ttv的一致性决定了切割良率的提升。
技术实现要素:
针对现有超低ttv切割工艺的不足,本发明提供一种应用于超低ttv单晶硅片的切割方法,采用最佳的改变工艺走线的方式,有效的控制住了ttv,提升了良品率。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种应用于超低ttv单晶硅片的切割方法,包括以下步骤:
步骤1)清洗机台:清洗金刚线切割机的工作台,检查并清洁预处理的硅锭,设定切割高度;
步骤2)布置线网:在放线轴和收线轴之间布置好金刚线切割线网;
步骤3)设定运行参数:在切割过程中,所述工作台带动工件的运行速度为500~2300μm/min,所述金刚线的线速度为800~1380m/min;
步骤4)切割硅锭:先采用反向走线的方式,对所述硅锭进行切割加工,当切割高度达到设定高度的30%时,再采用正向走线的方式继续对硅锭进行切割加工,直至切割完成,取下硅锭。
优选地,步骤1)所述切割高度为164.5mm。
优选地,步骤2)所述放线轴和收线轴的丝杠的扭矩为85~90n·m。
优选地,步骤2)所述金刚线的切割张力为7~9n。
优选地,步骤2)所述金刚线的线径为55±2μm。
本发明的有益效果如下:
通过改变切割过程中不同阶段的金刚线走线方式,有效平衡了送返线比例(新线30%、旧线70%)和金刚线磨损度之间的关系,在充分提高金刚线磨损均匀度的基础上,保证新旧线之间的配合,防止旧线磨损过度出现断线、硅锭表面形状遭破坏的问题;同时,通过实际生产和多次试验,采用最佳的改变工艺走线的方式,将切割高度完成30%后,采用正向走线方式,并控制合适的送返线距离,适当增加了旧线比例,既保证了送返线之间比例,确保金刚线磨损均匀,又保证了切割的后半程硅锭能够被完全切透,从而有效的控制住了ttv。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述。
实施例1
一种应用于超低ttv单晶硅片的切割方法,该方法适用于所有金刚线切割硅片机台,具体步骤如下:
(1)清洗机台:清洗金刚线切割机的工作台,检查并清洁预处理的硅锭,设定切割高度为164.5mm。
(2)布置线网:在放线轴和收线轴之间布置好金刚线切割线网。
其中,放、收线轴丝杠的扭矩为85~90n·m,设定切割线网的张力为7~9n,金刚线的线径为55±2μm。
(3)设定运行参数:在切割过程中,所述工作台带动工件的运行速度为500~2300μm/min,所述金刚线的线速度为800~1380m/min。
工作台带动工件的运行速度具体为:起始加工阶段工件运动速度为2000μm/min,反向走线过程中工件运动速度为2300μm/min,正向走线过程中工件运动速度为1000μm/min。
金刚线的运行速度具体为:起始加工阶段金刚线运动速度为800m/min,反向走线过程中金刚线运动速度为1380m/min,正向走线过程中金刚线运动速度为1200m/min。
(4)切割硅锭:先采用反向走线的方式,对所述硅锭进行切割加工,当切割高度达到设定高度的30%(即49.35mm)时,再采用正向走线的方式继续对硅锭进行切割加工,直至切割完成,取下硅锭。
将硅锭计算出面积,根据硅锭面积计算出所使用的钢线,采用新线与旧线的比例按照3:7进行切割。反向走线过程中,送线总长度等于本刀所用钢线的30%,正向走线过程中,送线总长度为本刀所用钢线的70%。
例如:切割一片硅片的面积是24336mm2,这片硅片所使用的钢线是1m,那么新线用量是0.3m/7300mm2,旧线用量是0.7m/17036mm2。
(5)下料,检查金刚线磨损情况:钢线的颗粒数≥50粒/mm,钢线的出刃高度≥3μm。
(6)测量ttv数值:ttv≤5μm。
实现3:7的新旧线比例来切割单晶硅片后,使单刀ttv率控制在了0.2%,ttv均值控制在5μm,良率提升1%。
1.一种应用于超低ttv单晶硅片的切割方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1)清洗机台:清洗金刚线切割机的工作台,检查并清洁预处理的硅锭,设定切割高度;
步骤2)布置线网:在放线轴和收线轴之间布置好金刚线切割线网;
步骤3)设定运行参数:在切割过程中,所述工作台带动工件的运行速度为500~2300μm/min,所述金刚线的线速度为800~1380m/min;
步骤4)切割硅锭:先采用反向走线的方式,对所述硅锭进行切割加工,当切割高度达到设定高度的30%时,再采用正向走线的方式继续对硅锭进行切割加工,直至切割完成,取下硅锭。
2.根据权利要求1所述的一种应用于超低ttv单晶硅片的切割方法,其特征在于,步骤1)所述切割高度为164.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种应用于超低ttv单晶硅片的切割方法,其特征在于,步骤2)所述放线轴和收线轴的丝杠的扭矩为85~90n·m。
4.根据权利要求1所述的一种应用于超低ttv单晶硅片的切割方法,其特征在于,步骤2)所述金刚线的切割张力为7~9n。
5.根据权利要求1所述的一种应用于超低ttv单晶硅片的切割方法,其特征在于,步骤2)所述金刚线的线径为55±2μm。