[实用新型]硅片线切割装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种硅单晶棒采用线切割系统来加工硅切片的硅片线切割装置。

背景技术

目前，对小直径硅单晶棒大多仍采用内圆切片机进行切割加工，它的刀刃是镶嵌在圆形金属薄基片的内圆周上，刀片的外圆固定在旋转轴上。它与早期采用的外圆刀刃式切片机相比，它可以使用更加薄的刀刃(视所需加工的直径大小不同而选用相适应的刀头和刀片，例如切割直径200mm硅单晶棒需使用34in刀头，其刀刃厚度约为380μm，刀的金属基片厚度不到200μm)，故可采用比较小的切割耗量、较小的加工余量和较高的精度切出更薄的晶片。

随着IC工艺、技术的不断发展，为了提高硅切片的加工精度和减少切口材料的损耗及提高生产效率，目前，在直径大于100mm的硅切片加工中，尤其是在对直径大于200mm以上的硅单晶棒切片加工中，已广泛采用线切割系统来加工硅切片。

线切割技术是指在线切割装置上采用通过一根钢线(典型的为120μm)，顺序缠绕2或4个导轮而形成的“钢丝线网”(导轮上刻有精密的线槽)，单晶棒两侧的砂浆喷嘴将砂浆切削液喷在“钢丝线网”上，通过导轮的高速旋转驱动“钢丝线网”将砂浆带到单晶棒里，钢丝将研磨砂紧压在单晶棒的表面上进行研磨式的切割，单晶棒同时慢速地往下运动被推过“钢丝线网”，经过几个小时的磨削切割加工，可使这根硅单晶棒一刀一次被切割成许多相同厚度的硅片。

如图1、图2和图3所示，线切割装置主要包括刻有线槽的导轮1，缠绕在导轮1上的钢丝线网2，承载硅单晶棒5的工作台3，砂浆喷嘴4。

采用线切割技术进行切片加工其生产效率高、切缝损耗小、表面损伤小、表面加工精度高(翘曲度可达到Warp<10μm)，故更适合大直径硅单晶的切片加工。

以加工直径200mm硅单晶为例，切片厚度为800μm，每公斤单晶出片约为13.4片，其切割成本每片约为$1.51美元，线切割机的产量约是内圆切割机的5倍以上，线切割机的切割运行成本将可低于内圆切割机运行成本的20％以上。

但是，上述线切割系统的所述导轮上刻有的线槽是均匀分布的，这就决定了该导轮上所缠绕的钢丝线网也是均匀分布的，钢丝的间距是固定不变的。这样，在硅片线切割过程中，由于钢线在不断的磨损，使钢线的直径逐渐变小，一般一次一刀切割完成一根硅单晶棒后，钢线直径至少要减少20μm。由于钢线直径的减小，其切缝的损耗变小，少切的部分就加在了切片的厚度上，相对于切片来说，切片的厚度也就必然随钢丝直径的逐渐变小而逐渐增加，因为钢线变细、切缝变小使该节省的材料并未得到利用，而是浪费到了切片的厚度上，并致使一刀一次切割成的每片切片的厚度不相同，而存在较大的厚度偏差，其硅片的加工数量也是固定不变的。

因此，对硅片线切割装置需要改进。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种改进的硅片线切割装置，将钢线减少的直径，通过导轮开槽槽距变小，确保将硅单晶棒一刀一次被切割成数个厚度完全相同的硅片，提高切片数量，增加经济效益。

为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是：一种硅片线切割装置，主要包括开有线槽的导轮，缠绕在导轮上的钢丝线网，其特征在于：所述导轮上的开槽槽距为不相等的开槽槽距，该不相等的开槽槽距是自钢线缠绕导轮开始，沿导轮的长度方向上依次减小。

所述导轮上的开槽槽距不相等，是沿导轮长度方向上，自钢线绕在导轮上的第一个线槽开始，相邻两个线槽的开槽槽距依次减小，该减小的槽距与钢线经其前一线槽磨损后的直径大小相适应。或者，

所述导轮上的开槽槽距不相等，是沿导轮长度方向上，分段设置不相等的开槽槽距，其分段数量为两段以上，在每一段上有数个开槽槽距相等的线槽，而相邻两段上的开槽槽距，自钢线绕在导轮上的第一段开始依次减小，每段减小的开槽槽距与钢线经其前一段磨损后的直径大小相适应。

所述导轮上的开槽槽距不相等，是沿导轮长度方向上，分3段不相等的开槽槽距，在相邻两段上的开槽槽距，自钢线绕在导轮上的第一段开始依次减小，在每一段上有数个开槽槽距相等的线槽。

所述导轮上的开槽槽距不相等，是沿导轮长度方向上，分8段不相等的开槽槽距，在相邻两段上的开槽槽距，自钢线绕在导轮上的第1段开始依次减小，在每一段上有数个开槽槽距相等的线槽。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。