切割速度曲线对硅片翘曲度的影响
新型结构线锯切割晶体硅片特性研究
新型结构线锯切割晶体硅片特性研究1 引言目前，太阳能硅片制造工艺主要流程为：单晶拉直或多晶浇铸—开方—磨面和倒角—硅晶棒切片——清洗—分拣包装。
切片是把硅晶棒变为硅晶片的一道重要工序，其切片质量的好坏直接影响后续加工工序及最终加工质量。
目前，切片的主要方法有两种：一是利用钢线锯高速运行带动悬浮在PEG中的碳化硅磨削晶棒实现切片；二是直接利用钢线表面镶嵌或电镀有金刚石的金刚线锯磨削晶棒块实现切片[1-4]。
由于第二种切片方式需要对现有设备进行改造，费用昂贵，且还需要改进电池片工艺，因此没有广泛推广利用。
而第一种工艺也存在切片质量不稳地，成本偏高的缺点，因此，如何提高硅片切割质量，降低成本是各个硅片生产厂家迫切需要解决的问题。
本文进行了结构线锯双向切割硅片的实验，分析了切片表面微观形貌特点及形成原因，研究了工艺参数对硅片的表面粗糙度、总厚度偏差(TTV)、翘曲度与亚表面损伤层厚度(SSD)的影响，并对实验结果进行了分析。
2 试验2.1 试验方法图1 瑞士梅耶博格DS264型切片机示意图本实验选用瑞士梅耶博格DS264型切片机进行双向结构线锯试验。
图1为此切割装置的示意图。
2.2 实验方案与硅片质量评价因为结构线锯具有降低砂浆用量，提高切割效率的优点，所以本文实验方案将以砂浆用量和切割进给进行两因子两水平进行试验。
试验后检测硅片厚度和表面粗糙，以及切割后钢线锯和碳化硅磨损值，并与直钢线锯切割进行对比分析。
加工参数与切割条件如表1所示。
使用基恩士3D扫描显微镜观察切割的硅片表面形貌[5]；利用蔡司电子显微镜观查碳化硅形貌；采用TR200型表面粗糙度测量仪沿工件进给方向测量硅片的表面线痕深度(Rt值)；采用WA-200硅片厚度电阻率测试仪测量硅片厚度差值(TTV值)；采用EXPLOIT塞尺测量硅片翘曲度。
表1 结构线锯切割条件与加工参数3 结果与讨论3.1 切割硅片表面形貌分析图2是分别采用不同切割条件切割的硅片表面形貌图。
金刚线切割单晶硅片工艺技术理论研究
金刚线切割单晶硅片工艺技术理论研究摘要：随着国内金刚线制造和应用技术的不断成熟，加之市场需求的快速增长不断的刺激金刚线制造技术发展迅速，金刚线切割工艺已成为行业内硅片制造技术发展趋势[1]。
如何通过有效的切割技术及现场控制，降低金刚线切割生产成本，就是硅片制造技术需要研究的重要方向。
本文主要针对金刚线切割技术及过程中切割异常分析进行分析。
关键词：金刚线细线切割；排线拉斜；排线间距1.引言目前光伏企业发展以“降本增效”为主旋律。
如何提高太阳能硅片切割效率、降低单片耗线成为近几年关注的问题。
影响硅片切割质量的因素主要有：金刚线品质、所用主辊（切割辅材）刻槽工艺、切割设备性能的稳定性、减少硅片切割单端钢线磨损度、控制硅片切割质量、降低切割异常。
2.金刚线切割技术的发展对于硅片切割来说，切片的加工技术和加工方式将对加工的质量和速度产生关键的影响。
因此，对于硅片加工工艺的基本原则是：成型精度高，平面度高，制件翘曲值低和厚度精度高[2]；切割断面保证完整；提高加工效率，避免材料损耗。
在硅片切割技术中，多线切割技术以其生产量高，硅片直径适用范围广，翘曲值低，表面损伤浅，表面光洁度低等多项优势被广泛应用。
硅片多线切割技术包括砂浆切割工艺和金刚石线切割工艺。
3.金刚线切割种类及不同切割工艺简介3.1硅片切割种类、切割耗材的不同，可分为两类:a.砂浆切割技术。
砂浆切割方式是以游离式的切割模式，靠悬浮液的炫富碳化硅，再通过线网的带动，进行磨削切割。
其切割方式见图1。
图1 砂浆切割方式砂浆切割工艺是一种游离式切割方式。
该工艺以结构线为基体，莫氏硬度为9.5 的碳化硅（ SiC）作为切割刃料，结构线在高速运动过程中带动切割液和碳化硅混合的砂浆进行摩擦，利用碳化硅的研磨作用达到切割效果。
随着国内光伏产业规模的扩张以及带来的利润降低，通过降低生产成本、提高生产效率来维持企业竞争力势在必行。
在过去的三到五年内，主要通过对切割砂浆的技术改进来实现成本的控制，但目前已无法实现进一步降本。
金刚石多线切割工艺对高纯4H-SiC晶片翘曲度的影响
在 加工工序中占有很重要的地位 ， 如果切片几何 参数质量好 ，
则可减少 后续的磨抛 工作量 以及生产成本 ，提高最终 Ｓ ｉ Ｃ抛 并且后续加 工时间很长 ，所 以在切割 工艺过程 中需 严格控制 光片的 几何参数 加工质 量。因此 ，目前主 体 Ｓ ｉ Ｃ晶体线切 割 ＷＡＲ Ｐ 。通过 工艺实验观 察 ，工作 台受力的变 化同 ＷＡＲ Ｐ值 工序均 采用金 刚石多线切割 工艺进行 Ｓ ｉ Ｃ晶体的切 割。晶体 的变化有很 大相 关性 ，变化最大部分 造成 的 ＷＡＲ Ｐ值 占到 整 切割过 程中的工艺 参数控制对 晶片翘曲度 的影响最 大 ，主要 个 ＷＡＲ Ｐ值 的 ６ ０ ％ 一８ ０ ％ ，对 于 １ ０ ０ｍｍ（ ４英 寸 ） 晶体来说 ，
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碳化硅 （ Ｓ ｉ Ｃ ） 具有高功率密度 、 低热损 耗、 强抗辐射能力 ，
因此 ，这种 半导 体被认 为是当前最有研 究价值且最 适宜产业
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翘 曲度的高纯 Ｓ ｉ Ｃ晶片 ，满足下游 客户的要求 ，采用 Ｔ Ｒ ＯＰ Ｅ Ｌ Ｆ Ｍ一
１ ∞ 平坦度测试仪分析各种切割 工艺 条件 下的高纯 １ ０ ０ ｍｍ ４ Ｈ — Ｓ ｉ Ｃ
切割 片 表 面 形 貌 。
关键词 ：金刚石线 ；高纯 ４ Ｈ －Ｓ ｉ Ｃ晶片 ；翘曲度 中图分类号 ：Ｔ Ｇ４ ８ 文献标识码 ：Ａ
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多线切割工艺中晶片翘曲度的控制
多线切割工艺中晶片翘曲度的控制多线切割工艺中晶片翘曲度的控制目前，半导体单晶材料的加工很多采用多线切割机进行切割。
晶片的几何参数主要取决于多线切割的工艺条件，尤其是翘曲度参数［1-2］，若切片的翘曲度较大，在后续加工工序中很难改善，不仅会给后面工序的加工造成很大困难，甚至会使晶片报废［3］。
因此，在切割工序中，如何通过调整多线切割的工艺条件，来控制和改善晶片翘曲度显得尤其重要。
影响翘曲度的因素很多，如砂浆的成分及配比、砂浆温度、切割速度、供线速度、往复速度及切割线张力等。
在生产过程中，当翘曲度指标超标时，需对影响翘曲度的诸多因素进行全面的分析研究，开展工艺试验，这样会浪费时间，甚至浪费单晶材料。
因此，需要建立翘曲度与影响因素的对应关系，有了这个对应关系，通过观察翘曲度的分布，即可判断出影响翘曲度的因素，很快地对工艺进行调整。
以往对翘曲度的测量都是测其最大翘曲度，本文采用逐点扫描法，沿切割方向测量晶片的翘曲度分布［4］，通过分析翘曲度的分布规律，探索翘曲度产生的原因。
针对影响翘曲度的因素，根据其分布规律调整相应的切割工艺条件，来控制晶片的翘曲度。
1实验与结果实验样品：ｎ型、晶向<111>、Φ100ｍｍ的Ｓｉ单晶；切割设备：ＭＳＭ-422Ｄ型多线切割机；测试仪器：ＭＳ-103型多功能几何参数测试仪。
实验发现主要有切割线张力、砂浆使用次数及切割速度三个因素对晶片翘曲度的影响最大，分别按其对翘曲度产生的影响进行了测试分析。
1.1晶片翘曲度与切割线张力的关系实验与结果在砂浆温度、使用次数、切割速度等条件一定的情况下，进行了晶片翘曲度与切割线张力的关系实验。
图1是在切割线张力为高低两种情况下晶片翘曲度（ｗａｒｐ）的典型实验结果，横坐标为沿晶片切割方向测量点的位置ｘ，纵坐标为与之对应的翘曲度值。
图1中曲线1为在切割线张力较低（约22Ｎ）情况下晶片的翘曲度分布情况，曲线2为在切割线张力较高（约30Ｎ）情况下晶片的翘曲度分布情况。
高线速下碳化硅单晶的快速平坦化切割
高线速下碳化硅单晶的快速平坦化切割靳霄曦;徐伟;魏汝省;王英民【摘要】碳化硅单晶材料硬度很高,用传统的切片方式难以加工、效率低下,多线切割是加工硬脆材料的有效方式,文章通过使用电镀金刚石线多线切割设备,进行了高线速度条件下快速碳化硅单晶平坦化切片实验.为提高碳化硅切割效率,通过提高金刚石线速度,成功实现了用5.5小时进行4英寸碳化硅晶锭的切割,并将切割6英寸晶锭时间缩短至12小时左右.同时,为减小切割片翘曲度,进行了4英寸和6英寸碳化硅晶锭的切割试验,证明切割线速度直接影响切割片的翘曲度:随着线速度增大,晶片翘曲度减小.最后,研究了线速度和金刚石浓度对切割片表面的影响,发现提高线速度和使用高金刚石浓度的金刚石线都可使切割导致的损伤层减小.【期刊名称】《超硬材料工程》【年(卷),期】2019(031)001【总页数】4页(P30-33)【关键词】金刚石线;多线切割;碳化硅单晶;高线速度【作者】靳霄曦;徐伟;魏汝省;王英民【作者单位】中国电子科技集团公司第二研究所,山西太原 030024;中国电子科技集团公司第二研究所,山西太原 030024;中国电子科技集团公司第二研究所,山西太原 030024;中国电子科技集团公司第二研究所,山西太原 030024【正文语种】中文【中图分类】TQ1641 简介碳化硅衬底具有高功率密度、低热损耗、强抗辐射能力等优越性能，同时与氮化镓的晶格失配率小，适用于其外延生长，所以，人们认为碳化硅是最有前途的半导体衬底材料。
但是，这种材料的莫氏硬度高达9.2～9.8，仅次于超硬材料，加工难度很大；使用传统加工方式(如内圆切、外圆切、单线切等)已经不能有效地获得晶圆，因此，必须采用多线切割设备[1]。
早期的多线切割方式主要为使用游离磨料的砂线切割：在切割过程中，把砂浆喷在钢线网上进行三体磨削，目前这种设备已经开始被淘汰。
为达到更快地切割硬度更高的材料，人们发明了使用固结磨料线的多线切割设备：这种设备是将金刚石颗粒固定在钢线上，使用金刚石线进行多线切割。
硅抛光片的几何参数及一些参数定义1
硅抛光片的几何参数及一些参数定义集成电路硅片的规格要求比较严格，必须有一系列参数来表示和限制。
主要包括：硅片的直径或边长，硅片的厚度、平整度、翘曲度及晶向的测定，下面分别一一讨论。
1.硅片的直径（边长），硅片的厚度是硅片的重要参数。
如果硅片的直径（边长）太大，基于硅片的脆性，要求厚度增厚，这样就浪费昂贵的硅材料，而且平整度难于保证，对后续加工及电池的稳定性影响较大，再说单晶硅的硅锭直径也很难产生很大；直径或边长太小，厚度减小，用材少，平整度相对较好，电池的稳定性较好，但是硅片的后续加工会增加电极等方面的成本。
一般情况下，太阳能电池的硅片是根据硅锭的大小设置直径或边长的大小，一般的圆形单晶、多晶硅硅片的直径为（76.2mm）或（101.6mm），而单晶正方形硅片的边长为100mm、125mm、150mm；多晶正方形硅片的边长为100mm、150mm、210mm。
2.硅片的平整度是硅片的最重要参数，它直接影响到可以达到的特征线宽和器件的成品率。
对于太阳能硅片则影响转换效率和寿命，不同级别集成电路的制造需要不同的平整度参数，平整度目前分为直接投影和间接投影，直接投影的系统需要考虑的是整个硅片的平整度，而分步进行投影的系统需要考虑的是投影区域的局部的平整度。
太阳能硅片要求较低，硅片的平整度一般用TIR和FPD这两个参数来表示。
（1）TIR(TotalIndicationReading)表示法对于在真空吸盘上的硅片的上表面，最常用的参数是用TIR来表示。
如图一所示，假定一个通过对于硅片的上表面进行最小二次方拟合得到的参考平面，TIR 定义则为相对于这一参考平面的最大正偏差与最大负偏差之和。
TIR=a+b图一、TIR 和FPD 的定义图二、 BOW 的定义（2）FPD(Focal Plane Deviation)表示法如果选择的参考面与掩膜的焦平面一致，FPD 定义则是相对于该参考面的正或负的最大偏差中数值较大的一个，如图一所示。
硅片中切片工艺中影响因素有哪些
光伏作业题：切片工艺中有哪些影响因素？这些因素会带来哪些影响。
如何改进？太阳能硅片的线切割机理就是机器导轮在高速运转中带动钢线，从而由钢线将聚乙二醇和碳化硅微粉混合的砂浆送到切割区，在钢线的高速运转中与压在线网上的工件连续发生摩擦完成切割的过程。
在整个切割过程中，对硅片的质量以及成品率起主要作用的是切割液的粘度、碳化硅微粉的粒型及粒度、砂浆的粘度、砂浆的流量、钢线的速度、钢线的张力以及工件的进给速度等。
一、切割液（PEG）的粘度由于在整个切割过程中，碳化硅微粉是悬浮在切割液上而通过钢线进行切割,所以切割液主要起悬浮和冷却的作用。
切割液的粘度是碳化硅微粉悬浮的重要保证。
1、切割液的粘度是碳化硅微粉悬浮的重要保证。
由于不同的机器开发设计的系统思维不同，因而对砂浆的粘度也不同，即要求切割液的粘度也有不同。
例如瑞士线切割机要求切割液的粘度不低于55，要求22-25，安永则低至18。
只有符合机器要求的切割标准的粘度，才能在切割的过程中保证碳化硅微粉的均匀悬浮分布以及砂浆稳定地通过砂浆管道随钢线进入切割区。
2、由于带着砂浆的钢线在切割硅料的过程中，会因为摩擦发生高温，所以切割液的粘度又对冷却起着重要作用。
如果粘度不达标，就会导致液的流动性差，不能将温度降下来而造成灼伤片或者出现断线，因此切割液的粘度又确保了整个过程的温度控制。
二、碳化硅微粉的粒型及粒度太阳能硅片的切割其实是钢线带着碳化硅微粉在切，所以微粉的粒型及粒度是硅片表片的光洁程度和切割能力的关键。
粒型规则，切出来的硅片表明就会光洁度很好；粒度分布均匀，就会提高硅片的切割能力。
三、砂浆的粘度线切割机对硅片切割能力的强弱，与砂浆的粘度有着不可分割的关系。
而砂浆的粘度又取决于硅片切割液的粘度、硅片切割液与碳化硅微粉的适配性、硅片切割液与碳化硅微粉的配比比例砂浆密度等。
只有达到机器要求标准的砂浆粘机器要求250左右）才能在切割过程中，提高切割效率，提高成品率。
VB_GaAs晶片翘曲度的控制方法
VB2GaAs晶片翘曲度的控制方法吕菲,赵权,于妍,秦学敏,宋晶(中国电子科技集团公司第四十六研究所,天津300220)摘要:介绍了一种用化学腐蚀进一步降低VB2G aAs晶片翘曲度的方法。
通过控制腐蚀液的配比、温度、时间等参数,显著改善了晶片翘曲度。
经过腐蚀的切片、研磨片在检验时易于发现裂纹等缺陷,降低了后续工序中的碎片率,综合加工成品率有了明显提高。
关键词:垂直布里奇曼法生长的砷化镓;翘曲度;化学腐蚀;光泽度中图分类号:T N604 文献标识码:A 文章编号:10032353X(2008)1121000203Method for R educing the W arp of VB2G aAs W aferLüFei,Zhao Quan,Y u Y an,Qin Xuemin,S ong Jing(The46th Research Institute,CETC,Tianjin300220,China)Abstract:A new method for reducing the warp of VB2G aAs wafer was described.The warp of wafers was im proved greatly by controlling the proportion,tem perature and etching time of the etching s olution.The crack defects on the slicing wafers and lapping wafers after etching can be found easily in inspection.By the method,the percent of crack chip was reduced obviously,and the yields are increased greatly in the succeeding process.K ey w ords:VB2G aAs;warp;chemical etching;lightnessEEACC:05600 引言G aAs是继Si之后研究最深入、应用最广泛的Ⅲ2V族化合物半导体材料[1]。
硅片翘曲度和弯曲度的测试自动非接触扫描法-编制说明(预审稿)
国家标准《硅片翘曲度和弯曲度的测试自动非接触扫描法》编制说明（预审稿）一、工作简况1.立项目的与意义作为集成电路或分立器件衬底的硅单晶抛光片，其重要的几何参数之一翘曲度和弯曲度的测量早已是国内外硅片生产厂家的基本测量和控制参数，由于它反映了硅片的体变形和应力情况，影响着光刻的质量，所以也是器件厂家的控制参数之一。
从上世纪70年代开始，就有了对这两项参数的自动测量仪器。
目前本标准方法的使用早已是硅片生产厂家的日常生产常规测量手段，也是供需双方都公认的方法。
特别是抛光片，所有几何参数如厚度、平整度、总厚度变化、翘曲度、弯曲度都是需要片片测量分类，所以这类测试只能用自动测试设备完成。
目前几乎所有硅片生产厂家和大的器件厂家都具有这类设备，可以说测试设备在国际国内都是非常成熟的。
而针对非接触的弯曲度自动测试，因为还没有国标，因此企业只能直接引用SEMI相关标准。
所以本标准的制定给国内硅片生产企业和使用企业都提供了测量依据，也有利于与国际交流。
虽然本标准方法在国内已经被广泛使用，相关全自动大型设备也拥有几十台之多，但是国内生产这种全自动检测设备的能力不够，关键技术指标还不能满足使用要求，而且设备昂贵，维修也还要靠国外。
本标准涉及的设备要求以及测量计算方法给国内设备生产企业提供了依据，将促进国内硅片测试设备生产企业的发展和技术水平的提高。
GB/T 32280—2015《硅片翘曲度测试自动非接触扫描法》只是针对了翘曲度的测试，而没有包含弯曲度的测试，本次修改在适用范围、干扰因素、参考样品、校准方法、测量步骤及精密度方面增加了弯曲度的内容。
同时随着碳化硅、砷化镓、蓝宝石等半导体材料的迅速发展，这一方法也可应用于上述产品。
修订后的标准中具有更普遍的实用性。
2.任务来源根据《国家标准化管理委员会关于下达2019年第四批推荐性国家标准计划的通知》（国标委发[2019]40号）的要求，由有研半导体材料有限公司负责国家标准《硅片翘曲度和弯曲度的测试自动非接触扫描法》的修订工作，计划编号为：20194173-T-469。
多线切割工艺中切割线直径对翘曲度影响的研究_李保军
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图 7 几何参数受线径影响比较图
3 结论
nology challenge, [J]. Microelectronic Engineering, 2001, May,56(1/2):3-13.
由表 3 和图 6 所示可看出，当仅切割线径改变 [2] 李兴.超大规模集成电路技术基础[M].北京:电子工业
最小值 4.53 0.66 2.80 3.75 0.62 3.15 4.67 1.13 4.26 4.83 2.49 6.41
平均值 4.45 4.64 6.57 4.85 5.12 6.88 5.14 6.95 7.42 6.43 6.24 9.75
30
25
20
15
最大值
最小值
平均值
10
5
0 TTV BPW Warp TTV BOW Warp TTV BOW Warp TTV BOW Warp
π[(11.5×3＋120/2)2-(120/2)2]×h ＝0.7943 (3)
Aug． 2009（总第 175 期） 17
·本期专题·
电 子 工 业 专 用 设备
Equipment for Electronic Products Manufacturing
EPE
图 3 切割线携带砂浆示意图
也就是说φ120 μm 直径的切割线对砂浆的携 带 量 只 有 φ160 μm 切 割 线 对 砂 浆 携 带 量 的 79.43%。
2.3 试验设备及主要材料 本次试验设备为日本进口多线切割机。 试验材料中切削液为国产水溶性切削液，磨料
为 JIS1000＃ 绿色碳化硅。 为了证明不同线径为砂浆的携带量是不同的，
往复式电镀金刚石线锯切割单晶硅片特性研究
第38卷第2期 人 工 晶 体 学 报 Vol .38 No .2 2009年4月 JOURNAL OF SY NTHETI C CRYST ALS Ap ril,2009往复式电镀金刚石线锯切割单晶硅片特性研究高玉飞,葛培琪,李绍杰(山东大学机械工程学院,济南250061)摘要:通过往复式电镀金刚石线锯切割单晶硅片实验,分析了切片表面的微观形貌特点,研究了锯丝速度与进给速度对硅片的表面粗糙度、总厚度偏差(TT V )、翘曲度与亚表面损伤层厚度(SS D )的影响规律。
结果表明:线锯锯切时材料以脆性模式去除,锯切表面的微观形貌呈现部分沟槽与断续划痕,并存在大量凹坑;锯丝速度增大,进给速度减小,表面粗糙度与SS D 减小;锯丝速度增大,进给速度增大,硅片的翘曲度也随之增大;硅片TT V 值与锯丝速度和进给速度的匹配关系相关。
关键词:金刚石线锯;单晶硅;晶片;加工质量中图分类号:TG58 文献标识码:A 文章编号:10002985X (2009)022*******Study on the M ach i n i n g Performance of S i n gle Cryst a l S ili conW afer Cut by Usi n g Rec i proca ti n g Electropl a tedD i a m ond W i re SawG AO Yu 2fei,GE Pei 2qi,L I Shao 2jie(School of Mechanical Engineering,Shandong University,J inan 250061,China )(Received 4June 2008,accepted 25June 2008)Abstract:W ire sa w s peed and ingot feed s peed have significant effects on the wire sa w machining p r ocess .Based on reci p r ocating electr op lated dia mond wire sa w slicing monocrystalline silicon wafers experi m ents,the silicon wafer surface t opography was analyzed,and the influences of wire sa w s peed and feed s peed on wafers surface r oughness,t otal thickness variati on (TT V ),war page and subsurface da mage layer thickness (SS D )were studied .The results indicate that the materials re moval is in a brittle regi m e in wiresa w slicing,and there are s ome gr ooves,inter m ittent scratch marks and l ots of p its on cutting surface .The surface r oughness and SS D decrease with the wire sa w s peed increase and feed s peed decrease,the waferwar page increases with the increase of wire sa w and feed s peed .The wafer TT V value is cl osely related with the matching relati ons bet w een wire sa w s peed and ingot feed s peed .Key words:dia mond wire sa w;monocrystalline silicon;wafer;machining quality 收稿日期:2008206204;修订日期:2008206225 基金项目:国家自然科学基金(No .50475132) 作者简介:高玉飞(19812),男,山东省人,博士研究生。
线速度对金刚石线锯及硅片表面质量的影响
线速度对金刚石线锯及硅片表面质量的影响李宏达;秦军存;邢旭;明兆坤【摘要】为了考察线速度对金刚石线锯切割过程的影响,研究了不同线速度条件下金刚石线锯的磨损情况以及硅片表面质量情况,通过SEM及粗糙度仪对切后线材、硅片等进行微观及量化分析.结果表明:线速度由1 300 m/min提高至1 800m/min,金刚石线锯磨损量由3.5 μm逐渐降低到2.5 μm,降幅为28.6％;金刚石线锯切割硅材料为塑性及脆性模式混合去除,硅片表面的形貌呈现沟槽状、连续划痕并伴随大量凹坑;随着线速度的增加,硅片表面粗糙度逐渐减小,算数平均粗糙度Ra、最大高度Rz以及最大表面粗糙度Rt数值分别下降了33.7％、37.8％、45.6％,表面凹坑数量随着线速度的增大也逐渐减少.%The wear of wire and the surface quality of silicon wafer under different wire speeds were studied.The micro and quantitative analysis of the used wire and silicon wafer was investigated by SEM and roughness instrument.The results showed thatthe smaller the wear of diamond wire with the wire speed increasing from 3.5 μm to 2.5 μm;;diamond wire cutting sil icon materials for plastic and brittle mixed mode of removal of silicon surface profile showed a continuous groove,accompanied by a large number of scratches andpits,with the wire speed increasing the surface roughness of silicon wafer was gradually decreased,Ra、Rz and Rt decreased by 33.7％、37.8％、45.6％,the number of surface pits also gradually reduced.【期刊名称】《金刚石与磨料磨具工程》【年(卷),期】2017(037)005【总页数】5页(P41-44,49)【关键词】金刚石线锯;多线切割;硅片;线速度【作者】李宏达;秦军存;邢旭;明兆坤【作者单位】青岛高测科技股份有限公司,山东青岛266000;青岛高测科技股份有限公司,山东青岛266000;青岛高测科技股份有限公司,山东青岛266000;青岛高测科技股份有限公司,山东青岛266000【正文语种】中文【中图分类】TG58从2016年底到2017年上半年，光伏市场逐渐向好，需求量剧增。
线切对晶片翘曲的影响
线切对晶片翘曲的影响
首先，线切对晶片翘曲的影响可以从加工过程中的热影响来看。
在线切加工过程中，由于高能量的电火花放电作用，晶片受到局部
加热，当局部温度升高时，晶片会发生热膨胀，这可能导致晶片的
翘曲变形。
特别是对于一些薄片晶片，由于热膨胀引起的温度梯度
不均匀可能会导致翘曲更为显著。
其次，线切对晶片翘曲的影响也与加工参数和工艺条件有关。
例如，线切时的放电电流、脉冲间隔、工作液的温度和压力等参数
都会对晶片的翘曲产生影响。
不恰当的加工参数可能会导致晶片受
到过度热影响，从而增加翘曲的风险。
另外，晶片材料的选择也会对线切后的翘曲产生影响。
不同材
料的导热性、热膨胀系数等物理特性不同，会导致线切后晶片的翘
曲程度有所不同。
例如，一些热膨胀系数较大的材料在线切后更容
易发生翘曲。
此外，线切后的残余应力也可能对晶片翘曲产生影响。
由于线
切加工中产生的残余应力，可能会导致晶片在加工后发生形变，从
而引起翘曲。
总的来说，线切对晶片翘曲的影响是一个综合影响因素的问题，需要从加工过程中的热影响、加工参数和工艺条件、晶片材料的选
择以及残余应力等多个角度来分析。
在实际生产中，需要综合考虑
这些因素，采取合适的措施来降低线切对晶片翘曲的影响，以确保
加工后的晶片质量符合要求。
多线切割工艺中切割速度对晶片翘曲度的影响
半 导 体 材 料 加 工 与 设 备
电 子 工 业 毫 用 设 苗
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多线切 割工 艺 中切 割速度 对 晶片 翘 曲度 的影 响
赵 文 华 ， 玉通 ， 士超 马 杨
（ 国 电子 科 技集 团公 司 第 四十 六研 究所 ， 津 ３ ０ ２ ） 中 天 ０ ２ ０
摘 要 ：目前 ， 导体 单 晶材料 的加 工 多采 用 多线切割 机 进 行切 割 。切 割 工 艺直接 影 响着切 割 过 半
（ Ｔ 离 散 性 小 ， 口切 割 损 耗 小 ， 面 损 伤 层 Ｔ Ａ） 刃 表
收 稿 Ｅ期 ：０ １０ ． ８ ｔ ２ １ ．８ １
台 的下 降实 现 工 件 的进 给 。硅 片 多 线 切 割 技 术 具 有 ： 率 高 ， 能 高 ， 度 高等 优 点 。 目前 采 用 最 效 产 精 是
并 记 录 数 据 做 比较 。
１ 实 验 研 究
１１ 线 切 割 机 的 加 工 原 理 ．
表 １ 各 方 案 工 艺
实 验 设 备 是 中 国 电 子科 技 集 团公 司 第 四十 五 研 究 所 生 产 的 ＤＸ ６ １ 型 多 线 切 割 机 ， 线切 割 Ｑ一０ Ａ
系 统 的磨 削 原 理 是 使 用 自由研 磨 剂 而 非 固 定 的 研
割 刃 料 对 硅 棒 进 行 摩 擦 ， 而 达 到 切 割 效 果 。 整 从 在
变速切割速度曲线对硅片翘曲度的影响
马 玉通
（ 国 电子 科 技 集 团公 司 第 四十 六 研 究所 ， 津 ３０ ２ ） 中 天 ０ ２ ０
摘 要 ： 据 线 切割 机 的 工作 原 理 ，综 合 考虑 了砂 浆 中磨料 在 磨 削过 程 中的 变化 以及 单 晶直 径 根 的 变化 ， 定 了变速切 割 的 工 艺 方法 ， 时考 虑 到 １５ｎｍ 单 晶直 径 大 、 Ｉ 确 同 ２ ｌ ＳＣ磨 削路 线 长 、 削发 磨
中图 分 类号 ： Ｎ３ ５１ Ｔ ０．
文 献 标识 码 ： Ａ
文章 编 号 ：０ ４４ ０ （０ ２ ０ －０ １０ １０ —５ ７２ １ ）３０ ４ —４
Ｅｆｅ ｔｏ ｌ ｉ ｇ Ｓ ｅ ｄ Ｇｒ ｐ ｓｏ ａ ｐ ｏ ｉ ｃ ｎ Ｓ ｉｅ ｆ ｃ ｆＳ ｉ ｎ ｐ ｅ ａ ｈ ｎ Ｗ ｒ ｆＳ ｌ ｏ ｌ ｄ ｃ ｉ ｃ Ｗ ａ ｅ ｓ ｉ ｕ ｔ－ ｉ ｅ Ｓ ｉ ｉ ｇ ｆ ｒ ｎ Ｍ ｌ Ｗ ｒ ｌ ｎ ｉ ｃ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｍ ｕ ｔ－ ｒ ｌｃｎ Ｗ ａ ； ｌｃｎｇ ｓ ｅ ｙ ｒｓ ｌｉｗｉｅ ｓｉｉ ｇ； ｒ Ｓ ｉ ｉ ｐｅ ｄ ｐ
随着 Ｉ 制 造 技术 的 突 飞猛 进 ， 底 衬 片 几 何 Ｃ 硅 参 数 对 Ｉ 制 造 过 程 中 的经 济 效 益 的 发 挥 影 响 愈 Ｃ
温度 变 化 的有 限元 分 析 因素 表 明 ，单 晶硅 的温 度 在 切 入 ２ ５ｍｍ 处 的增 长 趋 势 最 为 明 显 ， 影 响 单 而 晶 硅 温 度 变 化 的主 要 因 素 是 热 流 量 和 传 热 系 数 ，
加 工 设 备 ： ．Ｄ ＹＸ ２ ６型 ｘ 光 定 向仪 ； 国 电子 中
金刚线切割过程中切割异常分析及硅片相关质量研究
金刚线切割过程中切割异常分析及硅片相关质量研究摘要：随着国内金刚线制造和应用技术的不断成熟，加之市场需求的快速增长不断的刺激金刚线制造技术向细线化方向发展，金刚线细线化切割工艺已成为行业内硅片制造技术发展趋势。
越来越细的金刚线满足不同尺寸形状硅片的切割要求就是硅片制造技术需要研究的重要方向。
本文主要针对金刚线切割过程中切割异常分析及硅片质量方向进行分析。
关键词：金刚线细线切割；排线拉斜；排线间距；1.引言在光伏发电系统中，要想保障光伏发电的稳定运行，就需要加强对产业链各环节质量的监控，单晶硅片作为产业链基础，只有保障了其质量，才能够制作出高效率电池组件[1]。
但是在单晶硅片制作过程中存在很多问题，本文主要分析单晶硅片切割异常分析，从切割单晶硅棒相关质量出发，寻找出相匹配工艺方案，以此来进行说明。
1.切金刚线切割单晶硅片主要优势金刚线切单晶硅片切割技术中，以生产量高，硅片直径适用范围广，翘曲值低，表面损伤浅，表面光洁度低等多项优势被广泛应用[2]。
随着国内金刚线制造和应用技术的不断成熟，加之市场需求的快速增长不断的刺激金刚线制造技术向细线化、薄片化方向发展。
使用金刚线切片技术后，由于刀缝损失的减小，能够带来单位耗硅量的减少，从而较大程度地减少了硅片的硅成本和折旧等，这也是金刚线切片最重要的驱动因素。
为了追求更高的效益，使用更细的金刚线切割薄硅片已成为行业趋势，但在提高公斤出片数以及单刀产能的同时，如何保证单晶硅片清洗质量成行业内共同攻克的技术难题，本文以生产工艺及原辅材料为基础，研究单晶硅片清洗过程中产生的表面脏污，并通过实验验证提出了解决方法。
1.金刚线切割过程中切割异常分析目前光伏企业发展以“降本增效”为主旋律。
如何提高太阳能硅片细线化切割效率、降低单片耗线成为近几年关注的问题。
影响硅片切割质量的因素主要有：金刚线品质、所用主辊（切割辅材）刻槽工艺、切割设备性能的稳定性；为提高硅片切割质量、降低硅片切割单端钢线磨损度、降低硅片TTV均值，严格分析切割工艺对硅片切割质量的影响非常重要，下面分别介绍影响切割单晶硅片质量因素及解决方法。
精密硅片台步进扫描运动的5阶S曲线规划
精密硅片台步进扫描运动的5阶S曲线规划武志鹏;陈兴林【摘要】To reduce the acceleration time and improve the stability of the scanning speed during the exposure process of the wafer stage, a fifth-order S-curve is proposed. The third derivative of the acceleration is designed as a constant, and the position and speed formulas are calculated based on integration method. Optimization index with minimum time and jerk is proposed, and a modified fifth-order S-curve is designed. Simulation results show that the S-cure can ensure that the wafer stage speeds up to the scanning speed quickly and can stabilize in a short time. The modified S-curve can reduce the step time effectively, and the step movement curve is smooth.%为降低硅片台在曝光扫描过程中的加减速时间以及提高扫描速度的平稳性,设计了5阶对称S曲线.设定加速度三阶导数为恒定值,通过向上积分的方法确定了5阶S曲线的位置和速度表达式.以时间最优和冲击最小设计优化指标,对步进过程的5阶轨迹进行优化,设计了改进5阶S曲线.仿真结果表明,5阶S曲线可以使硅片台在短时间内加速到扫描速度,并且可以快速稳定.改进5阶S曲线大幅度缩短步进时间,硅片台步进曲线平滑无突变.【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2012(039)008【总页数】6页(P99-104)【关键词】步进扫描;S曲线;时间最优;硅片台【作者】武志鹏;陈兴林【作者单位】哈尔滨工业大学控制科学与工程系,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学控制科学与工程系,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TP273+.2步进扫描式光刻机是当代主流的半导体制造装备，具有扫描视场大、可精确调焦、套刻精度高和生产效率高等优点，是投影光刻技术的重大革新，也是当今各国光刻设备的研究热点。
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变速切割速度曲线对硅片翘曲度的影响
马玉通
（中国电子科技集团公司第四十六研究所天津300220）
摘要：根据线切割机的工作原理，综合考虑了砂浆中磨料在磨削过程中的变化以及单晶直径的变化，确定了变速切割的工艺方法，同时考虑到5英寸单晶直径大，SiC磨削路线长，磨削发热量大，制定了包括线速度、耗线量、砂浆温度、砂浆流量以及各部分温度的工艺参数。
通过该工艺参数进行了切割实验，验证了该工艺参数下切割的晶片可以满足要求。
关键词：线切割；翘曲度；切割速度
Effect of Slicing Speed Graphs on Warp of Silicon Sliced Wafers in Multi-Wire Slicing
Ma Yu-tong
（46th Research Institute, Chinese Electronics and Technology Group
Company,Tianjin,300220）
Abstract：As the theory of the multi-wire slicing process, the silicon ingot would move down while
the wire kept the same horizontal position during the slicing process, so the slicing speed would be changed with the relation between the wire and the ingot. With the diameter of the silicon ingot increased, the quantity of heat would be remarkably increased, so the slicing process would be determined including the wire speed, the abrasive temperature, the abrasive flow and the unit temperature. The article was addressed on the effect of the slicing speed graphs on warp of the silicon sliced wafers in the multi-wire slicing.
Keywords：multi-wire slicing, warp, slicing speed
1 引言
随着IC制造技术的突飞猛进，硅底衬片几何参数对IC制造过程中的经济效益的发挥影响愈发明显。
所以对硅衬底片的参数要求也就越发严格。
同时由于多线切割机具自动化程度高、加工效率高、切割质量稳定、切割应力小等优点，近几年早IC级硅单晶的加工中得到了普及应用。
翘曲度（Warp）、弯曲度、总厚度
变化、厚度偏差等参数既是重要的硅片几何参数，也是表征线切割机加工精度的特殊参数。
直径125mm单晶硅棒切割温度变化的有限元分析因素表明，单晶硅的温度在切入25mm处的增长趋势最为明显，而影响单晶硅温度变化的主要因素是热流量和传热系数，而热流量随切割线的接触长度增长而增加，传热系数却随之减小【1】。
切割过程中单晶直径变化造成钢线接触面积变化，所以产生热量也随之变化，使硅片受热变形，产生翘曲。
2 线切割机加工原理
多线切割机的原理是通过伺服电机控制的放线轮拉出的镀铜拉丝绕过几个起转向作用滑轮，然后经过控制张力的张力控制器，在切割室内连续缠绕在2-4个主导轮上，形成一个在水平面上弥补的平行线网。
而在线网的上方，单晶的两侧布置有砂浆喷灌提供稳定的砂浆流量。
钢丝绕过线网后再通过滑轮和张力回到收线轮上，在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。
在切割过程中钢线通过滑轮的引导，在导轮上形成一张线网，而待加工硅棒通过工作台的下降或上升实现工作的供给，把硅晶棒按一定晶格方向切割成片。
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品相偏离度、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。
3 5英寸硅单晶线切割过程中的翘曲控制研究
3.1 5英寸硅片的切片几何参数要求
晶向及晶向偏离度：<100>±1.0º
总厚度变化（TTV）:≦15um
弯曲度：≦20um
翘曲度：≦:25um
3.2 切片加工流程及加工设备
3.2.1 切片加工流程
单晶定向粘接---线切割---脱胶---清洗---检测
3.2.2 切片加工设备
YX—2D6型X光定向仪
中国电子科技集团公司第四十五研究所产DXQ—601A型线切割机
3.3 控制方法研究
3.3.1设备准备
1、砂浆出口温度控制在25℃；
2、冷却水温度控制在12℃。
3.3.2单晶准备
1、按照规格要求定向粘接在单晶托上，并完全固化；
2、取出粘接后多余的胶；
3.3.3切割工艺准备
1、配置砂浆，要求砂浆密度为1.62 g/cm ³，搅拌十小时以上确保充分混合；
2、砂浆流量供给方式设为图表，流量70l/min—90 l/min --70 l/min，分五管从单晶两侧喷射；
3、砂浆进口温度设定为25℃；
4、钢线速度680m/min；
5、钢线直径0.12，设定耗线量80m/min—110 m/min --95 m/min；
6切割速度采用变速切割（调整后的最终速度）。
表1 实验采用的切割速度变化表
3.3.4 实际切割实验
使用以上工艺参数并进行反复切割实验，得到以下数据（抽检15片）：
表2 实验的翘曲度
3.3.5实验分析
理想的切割方式是单位时间内钢线的切割面积相等，所以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。
在这种变化过程中钢线与单晶的的接触面积越大，如果切割速度保持不变，则在切割过程中钢线收到的阻力也就越大，摩擦生热量也就越大，因而造成硅片翘曲度变大。
所以在不考虑其他因素影响的情况下，切割速度变化应随着钢线接触单晶面积的变化，做成曲线应为两边高中间低的对称弧形。
按照以上理论，我们将实验中的工作台速度变化曲线改为两边高中间低的对称弧形进行过了切割实验，实验采取表3所示的切割速度进行，得到以下图所示的翘曲分布。
表3 对称弧形切割速度变化表
表4 实验数据
通过对比试验的数据可以看出，如果仅考虑钢线与单晶的接触面积，得到的硅片翘曲水平极差，分布在25—40之间，不能满足3.1中所提出的5英寸切片翘曲度要求。
上海大学程志华等人认为切割加工的关键在于切割液中的磨粒，而磨粒的综合力学行为在相当程度上取决于硅工件和切割线之间的切割液的流体力学行为，从机理上来说，在自由磨料切削加工过程中按摩粒与切割液薄膜的相对厚度的大小，有滚动—嵌入、滚动---刮擦、刮擦三种情况，根据程志华等人的理论，滚动---刮擦加工过程中魔粒容易破碎，从而磨粒大小分布不均，因而在不同的磨削阶段，实际参与加工的磨粒大小不同，也就会造成在工件不同部位加工表面质量不一致。
另外滚动---刮擦加工还会把带动磨粒加工的切割线的表面形貌反映在加工工件上。
因此针对其不利方面为了提高晶片切片加工表面质量，最好是以滚动—嵌入为主导的加工方式【2】。
在实际切割过程中，随着磨削作用的不断进行SiC颗粒在不断的破碎，粒径减小，导致磨削能力下降，在实际切割过程中，硅粉持续性的被磨削掉，并混入
砂浆中，是砂浆的粘度不断增大，导致由钢线带入磨削区域的SiC数量减少，也导致了切割能力的下降，所以在切割过程中的切割速度变化应是逐渐降低的。
由于单晶直径大，SiC磨削路线长，所以为确保钢线的带砂能力以及在单晶边缘和芯部磨削效果的一致性，需要提高钢线速度和耗线量。
大直径单晶切割过程中磨削发热严重，由于磨削线路长，PEG的降温效果不如小直径单晶，在切割过程中单晶芯部容易产生热积累，，存而造成硅片存在较大的热应力，在极大热应力的作用下，硅片翘曲度将变大，所以在切割过程中要严格控制砂浆温度和流量，是切割过程中磨削产生的热量及时被PEG带走，减小热应力的影响，从而降低硅片的翘曲度。
通过以上理论，最终确定了3.3.1和3.3.3的试验参数，并且通过表2显示的实验数据显示，采用这种工艺切割的硅片起翘曲度分布可以满足3.1中所提出的5英寸硅切片翘曲度要求。
4结论
5英寸硅片翘曲度受到砂浆切割能力，单晶直径变化、钢线的带砂能力的影响，所以要想达到理想的翘曲度水平，需要结合调整砂浆的流量和温度，、线速度和耗线量、切割速度等，只有将多方面的条件调整到最佳，才能切割出理想的硅片。
同时由于线切割工序涉及因素多，只有将设备调整到稳定的状态，并且具备科学的管理水平，才能保证切片水平的稳定发挥。
参考文献：
【1】舒继干，魏昕，袁艳蕊，单晶硅游离磨粒线切割技术研究2009 43（1）【2】袁艳蕊，魏昕，丁寅游离磨料线切割的切割液行为综述.金刚石与磨料磨具工程，2009,6:43-48
作者简介：马玉通，男，工程师，主要研究方向为半导体材料加工。