一种单晶硅片切割处理方法

技术领域

本发明涉及半导体材料切割技术领域，尤其是涉及一种单晶硅片切割处理方法。

背景技术

单晶硅片是一种薄而脆的半导体材料，广泛应用于集成电路、太阳能电池、光电子器件等领域，它是现代电子工业中的重要材料之一，具有优异的电子特性和半导体性质。在单晶硅片生产时需要将晶体硅棒通过金刚线切片机上的金刚线网(由单根金刚线呈螺旋状缠绕均匀排布在相对设置的切割辊和位于工作台内部的小辊上的金刚线组成的线网)切割成薄片，以获得合适尺寸、厚度的单晶硅片。

在晶体硅棒切割时，通过固定工件将晶体硅棒固定在金刚线切片机可升降作业工作台的下表面，随着工作台下降，在压力泵的作用下，装配在设备上的砂浆管将砂浆喷洒至金刚线和晶体硅棒间的切削部位，由金刚线带动砂浆往复高速运动，利用金刚线上金刚石颗粒对晶体硅棒进行切削，以将晶体硅棒一次切割为多片单晶硅片。

现有的金刚线切片机在进行单晶硅片切割处理时，切割过程中飞溅的硅粉等杂质附着在切割辊上，从而导致切割过程中金刚线出现跳线或者断线的情况，直接影响切割成品率，同时造成单晶硅片碎片、线痕、色差、厚度不均等工艺问题，产品良率降低，因此，本领域技术人员提供了一种单晶硅片切割处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

为了解决背景技术中记载的切割过程中飞溅的硅粉等杂质附着在切割辊上，而导致切割过程中金刚线出现跳线或者断线的问题，本发明提供一种单晶硅片切割处理方法。

本申请提供的一种单晶硅片切割处理方法采用如下的技术方案：

一种单晶硅片切割处理方法，在金刚线切片机上将晶体硅棒切割成单晶硅片时，所述单晶硅片切割处理方法包括以下步骤：

A、将所述晶体硅棒用固定工件固定在金刚线切片机的升降工作台的下表面,将金刚线呈螺旋状缠绕在跨设于工作台相对两侧的切割辊和位于工作台内部的小辊上，使金刚线网布设在晶体硅棒的下方；所述切割辊上均匀开设有若干开槽，所述金刚线位于所述开槽的内部，相邻的所述开槽之间为槽梗；工作台的砂浆管下表面安装有限位压板，调整砂浆管的位置使限位压板与切割辊接触或有微小间隙，利用限位压板将金刚线限制在开槽内；

B、随着晶体硅棒下降，在压力泵的作用下，砂浆管将砂浆喷洒至金刚线和晶体硅棒间的切削部位，由金刚线带动砂浆往复高速运动，利用金刚线上的金刚石颗粒对晶体硅棒进行切削，以将晶体硅棒一次切割为多片单晶硅片；所述砂浆管内设置有两个过滤炮筒，利用所述过滤炮筒对砂浆进行过滤，并在切割工程中引用过滤后的砂浆冲洗切割辊，所述金刚线切片机的顶部固定连接有自动喷淋管道。

优选的，所述切割辊的开槽深度为0.193-0.200mm，开槽角度为24°-28°。

优选的，所述切割辊的槽梗为0.07-0.1mm。

通过采用上述技术方案，降低开槽深度能减小异物进入开槽内部的几率，通过扩大了槽梗，能增大异物直接掉落在槽梗部位的几率，同时能降低异物进入开槽内部的几率。

优选的，所述切割辊上的槽梗部位开设有小槽，所述小槽深度为0.02-0.03mm。

通过采用上述技术方案，通过开设的小槽能防止金刚线跳线至相邻的开槽内，从而能实现防止跳线、减少跳线的相关损失。

优选的，所述金刚线的切割张力为3.0-4.2N。

通过采用上述技术方案，通过提升切割张力，能确保金刚线与切割辊之间咬合的严实紧密性，从而达到防止金刚线跳线的目的。

优选的，所述过滤炮筒内设有过滤袋，过滤袋大于80目。

通过采用上述技术方案，通过增加过滤炮筒的数量来增强对砂浆内部异物的过滤效果，通过增加过滤袋的目数能提高过滤效果，从而尽量确保砂浆内洁净无异物。

优选的，所述金刚线对晶体硅棒进行切削时，切割线速为1500-2400m/min。

通过采用上述技术方案，通过降低切割线速，能降低切割辊的转动速度，从而即可扩大切割辊的冲洗窗口，尽量延长对切割辊的冲洗时间，确保切割辊的开槽内无异物。

综上所述，本发明包括以下有益技术效果：

1、本案中在改变切割辊的形状后，通过降低切割辊的开槽深度，来减小异物进入开槽内部的几率，在开槽深度降低的同时，切割辊的槽梗部位有所扩大，当有异物掉落在切割辊上时，通过扩大的槽梗，能增大异物直接掉落在槽梗部位的几率，同时能够降低异物进入开槽内部的几率，在槽梗上开设有小槽，通过小槽能防止金刚线跳线至相邻的开槽内，通过提升切割张力，能确保金刚线与切割辊之间咬合的严实紧密性，从而达到防止金刚线跳线的目的；

2、本案中在对切割辊清洁时，通过设置在砂浆管内的两个过滤炮筒，能增强对砂浆内部异物的过滤效果，且对过滤炮筒内部的过滤袋目数增加，能提高过滤效果尽量确保砂浆内洁净无异物，通过降低切割线速，能降低切割辊的转动速度，从而即可扩大切割辊的冲洗窗口，延长对切割辊的冲洗时间，尽量确保切割辊的开槽内无异物，从而能达到降低金刚线跳线率的目的。

附图说明

图1是本发明实施例的金刚线切片机正视结构示意图；

图2是本发明沿切割辊长度方向的微观切面结构示意图；

图3是本发明另一实施例沿切割辊长度方向的微观切面结构示意图。

附图标记说明：1、切割辊；101、开槽；102、槽梗；2、金刚线；3、小槽；4、砂浆管；5、限位压板；6、自动喷淋管道；7、小辊。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例公开一种单晶硅片切割处理方法。该单晶硅片切割处理方法，是针对在进场切割操作的过程中出现的金刚线2跳线断线情况，而制定出相应的处理措施：

A、将晶体硅棒用固定工件固定在金刚线切片机的升降工作台的下表面,设置的金刚线切片机主要包括机架、用于固定工件并可以升降作业的工作台、用于为金刚线2进行导向的小辊以及跨设在工作台相对两侧的两个切割辊1等，在对晶体硅棒的实际切割过程中，将单根线长240km的金刚线2呈螺旋状缠绕在跨设于工作台相对两侧的两个切割辊1和位于工作台内部的小辊7上，使金刚线2在工作台相对两侧的两个切割辊1上形成一张切割线网，且金刚线网布设在晶体硅棒的下方；

B、随着晶体硅棒下降，在压力泵的作用下，装配在设备上的砂浆管4将砂浆喷洒至金刚线2和晶体硅棒间的切削部位，通过砂浆能够对切割部位进行散热润滑，同时还能将切割时的杂质冲走，防止杂质附着减少切割时的质量问题，由金刚线2带动砂浆往复高速运动，利用金刚线2上的金刚石颗粒对晶体硅棒进行切削，以将晶体硅棒一次切割为多片单晶硅片，多线切割技术与传统的刀锯片、砂轮片及内圆切割相比有具有效率高，产能高，精度高等优点。

为了避免金刚线2出现跳线断线情况，本发明针对此种情况采取的措施是，(1)改变切割辊1的形状，来降低异物卡入切割辊1内的几率，(2)设置限位压板5限制金刚线2跳线，(3)提升切割张力，来确保金刚线2与切割辊1之间咬合的严实紧密性。

进一步地，为了避免切割辊1内部出现异物，本发明针对此种情况采取的措施是，在砂浆管4内设置两个过滤炮筒，使用双炮筒过滤砂浆，通过增加过滤炮筒的数量来增强对砂浆内部异物的过滤效果，并引用过滤后的砂浆冲洗切割辊1，在原有的切片下机后手工喷淋冲洗切割室的基础上导入切割过程中引用砂浆冲洗切割辊1的功能，切割过程中切割辊1高速运转叠加砂浆的冲洗，来确保切割辊1表面的洁净度，确保无异物卡入切割辊1内，实现降低跳线和断线发生的几率，在冲洗的同时通过降低切割线速，来扩大切割辊1的冲洗窗口，增强对切割辊1的冲洗效果。

在本实施例中，设置的切割辊1在使用的过程中，可能会有切割时产生的异物进入切割辊1的内部，从而会影响切割辊1对金刚线2的传输，当有异物进入切割辊1的内部后，再继续使用切割辊1，就可能会出现金刚线2跳线或者断线的情况，从而会影响对该单晶硅片切割生产的成品率，就需要对切割辊1的形状进行改进，降低异物进入切割辊1内部的几率，减少金刚线2跳线或者断线的几率，通过在砂浆管4内设置两个过滤炮筒，能够增强对砂浆内部异物的过滤效果，减少异物出现在切割区间的内部，通过引用砂浆来冲洗切割辊1，能够在有异物进入切割辊1内部时，及时对切割辊1进行冲洗清洁，从而能够增强对金刚线2的防跳线和断线的几率，延长金刚线2时使用寿命，同时提高单晶硅片切割加工的成品率。

在本发明进一步较佳的实施例中，切割辊1上均匀开设有若干开槽101，金刚线2位于开槽101的内部，通过若干的开槽101能够限制金刚线2的安装位置，同时通过两个切割辊1的同时转动能够带动金刚线2进行移动切割，相邻的开槽101之间为槽梗102，设置的槽梗102使相邻的开槽101之间留有一定的间隔距离。

进一步的，切割辊1的开槽101深度范围值为0.193-0.200mm，优选值为0.193mm，开槽101的角度范围值为24°-28°，优选值为28°，从而能够减小异物进入开槽101内部的几率，切割辊1的槽梗102范围值为0.07-0.1mm，优选值为0.088mm，当有异物掉落在切割辊1上时，因扩大了槽梗102，从而能够增大异物直接掉落在槽梗102部位的几率，同时能够降低异物进入开槽101内部的几率。

更进一步的，切割辊1上的槽梗102部位开设有小槽3，小槽3深度范围值为0.02-0.03mm，优选值为0.026mm，所开设的小槽3不参与生产，其主要作用是防止金刚线2跳线至相邻的开槽101内，影响相邻开槽101内部金刚线2的使用，从而通过小槽3的设计能够实现防止跳线、减少跳线的相关损失。

在本实施例中，开设的若干开槽101与若干槽梗102之间为间隔设置，通过开设的开槽101来限制金刚线2的安装和传输的位置，且因开槽101为向内凹陷的槽，从而当有异物飞溅时，异物就可能会掉落进开槽101的内部，当开槽101内部有异物时，在对金刚线2输送的过程中，异物就可能导致金刚线2从开槽101内脱出，或者导致金刚线2直接发生断裂，还可能出现金刚线2跳线到相邻开槽101内部的情况，当金刚线2跳线进相邻开槽101的内部后，就可能会影响到相邻开槽101内部金刚线2的使用，从而会降低单晶硅片切割的成品率；进一步，通过降低切割辊1的开槽101深度，扩大切割辊1的槽梗102，能够降低异物直接进入开槽101内部的几率，从而能够降低金刚线2出现跳线和断线情况的几率，更进一步的，通过在槽梗102上开设小槽3，能够起到防止金刚线2出现跳线情况时，直接跳入相邻开槽101内部的情况，从而能够尽量降低因金刚线2跳线而带来的损失。

在本发明进一步较佳的实施例中，金刚线2的切割张力范围值为3.0-4.2N，优选值为3.9N，能够确保金刚线2与切割辊1之间咬合的严实紧密性，从而达到防止金刚线2跳线的目的。

在本发明进一步较佳的实施例中，砂浆管4的下表面安装有限位压板5，限位压板5的宽度大于切割辊1的长度，限位压板5与切割辊1接触或有微小间隙，通过限位压板5能够限制切割辊1上金刚线2的位置，如此以增强切割辊1的防跳线效果，在砂浆管4内设置两个过滤炮筒，利用过滤炮筒对砂浆进行过滤，通过增加过滤炮筒的数量来增强对砂浆内部异物的过滤效果，进一步的，过滤炮筒内部的过滤袋为大于80目，优选值为150目，能够提高过滤效果，且过滤袋可清洗后重复使用，尽量确保砂浆内洁净无异物，同时能够起到一定的节能环保作用，金刚线切片机的顶部固定连接有自动喷淋管道6，在切割完成时可通过启动自动喷淋管道6来对工作区域进行喷淋冲洗。

在本发明进一步较佳的实施例中，金刚线2对晶体硅棒进行切削时，切割线速范围值为1500-2400m/min，优选值为2000m/min，能够降低切割辊1的转动速度，从而即可扩大切割辊1的冲洗窗口，尽量延长砂浆对切割辊1的冲洗时间，确保切割辊1的开槽101内无异物，从而能够达到降低金刚线2跳线率的目的。

本发明实施例的单晶硅片切割处理方法的实施原理为：

使用时，通过改变切割辊1的形状，来降低异物卡入切割辊1内的几率，通过设置限位压板5限制金刚线2跳线；通过提升切割张力，来确保金刚线2与切割辊1之间咬合的严实紧密性，通过在砂浆管4内设置两个过滤炮筒，来增强对砂浆内部异物的过滤效果，并引用过滤后的砂浆冲洗切割辊1，来确保切割辊1表面的洁净度，确保无异物卡入切割辊1内，在冲洗的同时通过降低切割线速，来扩大切割辊1的冲洗窗口，增强对切割辊1的冲洗效果，实现降低金刚线2跳线和断线发生的几率，使本申请更加的利于实际使用。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。