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一种应用于超低TTV单晶 硅片的切割方法

阅读：387发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种应用于超低TTV单晶硅片的切割方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种应用于超低TTV单晶硅片的切割方法，所述方法包括如下步骤：先清洗机台并设定切割高度，再布置线网同时设置运行参数，采用反向走线的方式，对硅锭进行切割加工，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。本发明的切割方法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和金刚线磨损度之间的关系，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，提升了良品率。，下面是一种应用于超低TTV单晶硅片的切割方法专利的具体信息内容。

权利要求

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85～90 N·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7～9 N。
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。

说明书全文

一种应用于超低TTV单晶硅片的切割方法

技术领域

[0001] 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

[0002] 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。

[0003] 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。

发明内容

[0004] 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。

[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：

[0006] 一种应用于超低TTV单晶硅片的切割方法，包括以下步骤：

[0007] 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；

[0008] 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；

[0009] 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；

[0010] 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。

[0011] 优选地，步骤1)所述切割高度为164.5mm。

[0012] 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。

[0013] 优选地，步骤2)所述金刚线的切割张力为7～9N。

[0014] 优选地，步骤2)所述金刚线的线径为55±2μm。

[0015] 本发明的有益效果如下：

[0016] 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

[0017] 下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述。

[0018] 实施例1

[0019] 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：

[0020] (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。

[0021] (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。

[0022] 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。

[0023] (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。

[0024] 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。

[0025] 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。

[0026] (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。

[0027] 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％。

[0028] 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。

[0029] (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。

[0030] (6)测量TTV数值：TTV≤5μm。

[0031] 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％。

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