CH2 硅片加工定向切割
CH2 硅片加工定向切割
并处理。
多线切割机部件： 钢线、砂浆、切割液， 影响多线切割的因素
多线切割机工艺流程 粘结、 去胶、 故障处理（断线）
钢线
超精细钢线，直径120～150um，（人头发丝 70～100um）
运动速度：10～13 m/S (HTC) 作用：高速运动，负载砂浆到切割区 主要参数：速度，张力 张力：过大，摩擦力变大，易形成崩边破裂；
主要特点： a）波动性，典型的干涉衍射图样； b）粒子性，具有较强的穿透能力。
晶体结构测量原理：波长和固体晶格常数接近， 因此，晶体相当于一个三维的衍射光栅，根据衍 射图样分析晶体的结构。
E hhc
X射线的产生
产生方式： 1）高速运动的电子撞击靶机——小型XRD机。 2）同步辐射光源——大型项目。
粘接
粘接方位的选取： （100）硅锭，与主参考面成45º角。 （111）硅锭，与主参考面成90º角。
选取的原因： 1）出刀口避开解理面。 2）便于定向切割。
(1 1 0 ), (1 1 1)
(a b c)
a b c 0
a
b
0
(1 1 2 )
(1 1 0 ), (0 0 1)
(a b c)
过小，切割面弯曲，硅片翘曲，切割速度慢 速度：过大，携带砂浆减少，切割慢，易断线
过小，切割区砂浆增多，摩擦力过大，容易断线。 钢线运动，应该和设备功率，砂浆参数相匹配
砂浆
主要组成： 切割液：4分子聚乙二醇(PEG)—粘稠油状
液体 作用：负载磨粒，形成悬浮液 磨粒：SiC颗粒——8～10um； 作用：研磨
乙二醇：HO—CH2-CH2—OH 聚乙二醇： HO-CH2— (CH2-O-CH2)3—CH2-OH
半导体si单晶方籽晶定向切割工艺
半导体si单晶方籽晶定向切割工艺哎呀，说起半导体这玩意儿，可能大多数人第一反应就是“啥？这是啥高科技玩意儿？”其实呢，半导体，尤其是硅单晶，就是我们日常生活中那些电子设备里头不可或缺的小零件。
今天，我就来聊聊这硅单晶方籽晶定向切割工艺，这可是个技术活儿，但咱们用大白话聊聊，看看能不能把它说得通俗易懂些。
首先，咱们得知道，硅单晶是半导体行业的基础材料，就像盖房子得有砖头一样。
这硅单晶啊，长得跟冰糖似的，但可别小瞧它，它可是经过千锤百炼才得到的。
咱们今天要聊的，就是这硅单晶的定向切割工艺。
想象一下，你手里拿着一块冰糖，想要把它切成规规矩矩的小方块，这可不是随便切切那么简单。
硅单晶的切割，得精确到微米级别，这可是个精细活儿。
首先，得把这硅单晶固定好，不能让它晃来晃去的，这就好比你切菜前得把菜板固定好一样。
接下来，就是切割了。
咱们得用一种特制的切割机，这机器得有激光或者金刚石刀片，这样才能保证切割的精确度。
切割的时候，得慢慢地，小心翼翼地，不能急，这就跟咱们切菜一样，急了就容易切到手，或者把菜切得乱七八糟。
而且，切割的时候，还得注意方向。
这硅单晶的切割方向，得根据它的晶体结构来，这就好比你切西瓜，得顺着瓜皮的纹理切，这样切出来的西瓜才好看，吃着也方便。
硅单晶也是，顺着它的晶体结构切，才能保证切割出来的硅片性能最好。
说到这儿，你可能会觉得，这切割工艺听起来挺枯燥的，但其实，这里面的门道可多了。
比如说，切割的时候，得控制好温度，不能太高也不能太低，这就跟咱们炒菜一样，火候得掌握好，不然菜就不好吃了。
最后，切割完的硅片，还得经过一系列的清洗和检测，确保没有瑕疵，这就好比你做完菜，得尝一尝，看看味道如何，有没有糊。
总之呢，这硅单晶方籽晶定向切割工艺，虽然听起来高大上，但其实就跟咱们日常生活中的很多小事一样，需要细心、耐心和技巧。
这硅单晶，虽然小，但它可是支撑起我们现代电子世界的重要角色。
下次你拿起手机或者电脑的时候，不妨想想，这里面的硅单晶，可是经过了多么精细的工艺才来到你手中的。
CH3_硅片加工倒角解析
1. 倒角
硅片倒角 简介 工艺 流程 主要参数
倒角
定义：采用高速运转的金刚石磨轮，对进行 转动的硅片边缘进行摩擦，从而获得钝圆形 边缘的过程。属于固定磨粒式磨削。 作用：消除边缘锋利区，大大减小边缘崩裂 的出现，利于释放应力。 崩裂原因：边缘凸凹不平、存在边缘应力、 受热边缘膨胀系数不同等等。
3）磨片中的技术参数
a. 硅片厚度和总厚度变化TTV。 b. 表层剪除层的厚度。 c. 表面缺陷的产生。
a. 硅片厚度和总厚度变化TTV
硅片厚度，特指硅片中心点的厚度。 总厚度变化：TTV=Tmax-Tmin 未经磨片时，硅片TTV很大，（几十um）。 经过磨片以后，TTV<5um。 经过磨片，硅片厚度的均匀性获得大幅提 高。
磨片示意图
压力
2）研磨基本知识
(1) 研磨的机理 (2) 研磨浆组成与原理
(1) 研磨中的机理： a. 挤压切削过程。磨粒在一定压力下，对加 工表面进行挤压、切削。 b. 化学反应。有些磨料可以先把工件表面 氧化，再把氧化层进行磨削。这样可以减 慢切削速度，提高最终加工精度。 c. 塑性变形。获得非晶的塑性层，最终去除。
倒角加工示意图
大气
吸盘
低压区
金刚石
ω
6000～8000r/min
抽气减压Βιβλιοθήκη ω对于没有参考面的倒角，硅片做标准圆周运动。
有参考面的倒角
硅片边缘不是规则圆形，因此硅片不是做 规则的圆周运动，而是采用凸轮，进行旋 转。 最终目的：硅片边缘做总被均匀打磨。
倒角粗糙度的控制
为尽量减小粗糙度，且保证加工效率：分 别由大到小采用不同磨粒的倒角磨轮，对 硅片进行多次倒角，最终获得光滑的表面。 例：先采用800#粗倒角，再采用3000#的磨 轮进行精细倒角，最终获得光滑的表面。 平均粗糙度Ra<0.04um 3000#目，表示每平方英寸含3000个颗粒。
一种超薄硅片的切割方法[发明专利]
![一种超薄硅片的切割方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/560641c5988fcc22bcd126fff705cc1755275f02.png)
(10)申请公布号(43)申请公布日 (21)申请号 201410614676.X(22)申请日 2014.10.31B28D 5/04(2006.01)B28D 7/02(2006.01)(71)申请人内蒙古中环光伏材料有限公司地址010070 内蒙古自治区呼和浩特市金桥开发区宝利尔大街18号(72)发明人李帅 危晨 赵越 王景然杜雪冬 郭刚刚 崔伟 徐小龙郭超 高兵 王岩 徐强(54)发明名称一种超薄硅片的切割方法(57)摘要本发明公开了一种超薄硅片的切割方法，其包括如下步骤：(1)粘棒；(2)配制冷却液；(3)上料；(4)切割预热；(5)切割；(6)下料。
本发明的优点在于，通过提升主切速度缩短单晶切片时间，在保证单晶切片几何参数的基础上，通过使用较小直径的金刚石切割线可以提升单晶切片的出片率，从而降低硅片加工成本。
(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页(10)申请公布号CN 104441281 A (43)申请公布日2015.03.25C N 104441281A1.一种超薄硅片的切割方法，其包括如下步骤：(1)粘棒；(2)配制冷却液；(3)上料；(4)切割预热；(5)切割；(6)下料；其特征在于，所述步骤(1)配制冷却液：冷却液由电导率为1～5μs/cm去离子水和水溶性冷却液混合配制而成，配制成的所述冷却液的体积比浓度为0.15％～0.2％；所述步骤(5)切割：切割钢线采用线芯直径为70～80μm，颗粒粒径为6～12μm的电镀金刚线；设定硅片目标厚度120～140μm，多线切割机主辊布线槽槽距205～215μm，槽深280～300μm，槽夹角25°～35°；所述切割钢线张力设定为20～22N，单片用线量为0.7～1.0m/pcs，主切割速度为1～1.2mm/min，进行双向切割；整个切割过程中，保证所述冷却液流量稳定在180～220L/min；所述步骤(6)下料：切割完成后，进给台以30～40mm/min慢速上升，进给台完全升起后，下料进行硅片脱胶处理。
硅片加工定向切割
F
S
f eiGrj
i
fSi[(1 ei (hk)
ei (hl)
ei
(l
k
)
)]
[1
i
e
2
(
hk
l
)
]
F1 F2
j 1
1). h k l: 有奇数、偶数混和，消光 2). (h+k+l)/2为奇数，消光
基元、晶格结构因子
金刚石结构：可以看做面心立方的复式晶格，这 样基元中含有两个Si原子，可以分别考虑面向立方 和基元的消光系数。
(K K ') R 2m
K K'G
2
G 2K G 0
K
2
GG
G
K
22
衍射加强条件：波矢 K 位于布里渊区边界
K'
K
K '
G
(h k l)
G hb1 k b2 l b3
只要K落在布里渊区边界上， 对特定晶面，K大小和方向受到限制
Si的几何结构因子
金刚石线切割
內（外）圆切割
定义：利用内（外）圆切割刀片，将硅棒进 行切片的过程。
内（外）圆切割：刀片呈圆环状，刀口位于内 （外）环的边缘，刀口上有电镀的金刚石颗粒，
工作时刀片做高速旋转，从而利用锋利的金刚石 颗粒，对材料进行切割。
切割方式：固定磨粒式切割
内圆切割示意图
固定螺孔
金刚石刀口
X射线在晶体内发生弹性散射。 晶体相当于三维的衍射光栅。 晶体结构，具有其特征化的衍射图样。 衍射图样：三维空间，沿不同方向加强的衍
硅片切割方法
硅片切割方法嘿，朋友们！今天咱就来唠唠硅片切割这档子事儿。
你想想看啊，硅片就好比是我们盖房子用的砖头，那要把这“砖头”切得恰到好处，可不是一件容易的事儿呢！这就像是切蛋糕，得小心翼翼，不然切歪了可就不好看啦。
硅片切割的方法有好几种呢。
就说内圆切割吧，这就像是用一个特别的圆锯片去切硅片，慢慢悠悠但也能把活儿干得挺精细。
它就像一个慢性子的工匠，虽然速度不快，但是活儿做得扎实。
还有线切割呢，这可神奇啦！就好像是用一根细细的线在硅片上“跳舞”，一点点地把硅片给“裁开”。
那根线啊，就像是个小精灵，在硅片上穿梭来穿梭去，把硅片切割得整整齐齐。
咱再说说激光切割吧。
哎呀呀，这可厉害咯！就跟武侠小说里的绝世高手一样，“唰”地一下就能把硅片给切开啦。
又快又准，那叫一个厉害！你说这硅片切割是不是很有意思？每种方法都有它的特点和用处呢。
那我们在实际操作的时候可得好好琢磨琢磨，到底该用哪种方法才最合适。
就好比你去买衣服，得挑适合自己身材和风格的呀，总不能随便拿一件就走吧？在进行硅片切割的时候，可不能马虎哦！得像照顾宝贝一样小心翼翼。
温度啦、力度啦、速度啦，都得把握得恰到好处。
不然的话，这硅片可就被你给毁啦，那不就白瞎了嘛！你说要是切得不好，那后面的工序不都得受影响啊？就好像建房子，根基没打好，那房子能结实吗？所以啊，硅片切割这一步可太重要啦！咱普通人可能觉得这硅片切割离咱挺远的，但你想想啊，我们生活中的好多电子产品，不都得靠这些小小的硅片嘛。
它们就像是幕后的英雄，默默为我们的生活提供着便利呢。
总之啊，硅片切割这事儿看似简单，实则暗藏玄机。
我们可得好好研究研究，让这些硅片能发挥出它们最大的作用。
让我们一起为了更美好的科技生活，加油吧！。
硅片切割提料挂线处理方法
硅片切割提料挂线处理方法我折腾了好久硅片切割提料挂线处理方法，总算找到点门道。
一开始的时候，我真的是瞎摸索。
就说硅片切割提料挂线吧，我最早是按照一些书上说的基本方法来的，那些理论看着简单，实际做起来问题可多了。
比如在挂线的时候，我按照所说的简单把线挂上去，结果发现硅片切割的时候总是很不顺畅。
这才意识到仅仅按照书上的还真不行。
我就开始自己尝试一些小改动。
这挂线嘛，就像给风筝穿线一样，要恰到好处。
我试过改变挂线的角度，像是把风筝线从左边移到右边那样，试着让线条在硅片上的走向更平滑。
有次我把挂线的角度斜着调整了大约30度的样子，想着这样也许能让切割更有效率。
可是刚开始切割，就发现硅片出现了崩边的情况。
我当时就想，这肯定是挂线这样调整后，应力分布的问题导致的。
后来我想到，是不是得先把硅片的表面处理一下再挂线呢。
就好比我们走山路之前，要先把路上的大石头清掉。
于是我在挂线之前，仔细清理硅片表面的小颗粒杂质。
这一步花费了不少时间和精力，又是吹气又是擦拭的。
不过这么做之后，挂线后的切割效果确实好了一些，但还不是很完美。
又有一次，我在挂线的时候自作聪明地增加了挂线的根数，我心想这样能一次切割更多区域，效率肯定高。
没想到最后线与线之间互相干扰，切割过程一团糟。
经过这么多失败，我最后发现了一个比较靠谱的方法。
在挂线之前，要先仔细选好线的型号，不同的硅片厚度和质地可能适合不同粗细的线，就像不同个头的鱼要用不同大小的鱼钩一样。
线选好了之后，在挂线时要确保线头固定得足够稳固，这就好比螺丝拧进木头里，要拧牢。
最好还能有个简单的小测试，像拉一拉线头，看看是不是很容易松动。
然后就是在切割过程中，要随时注意线的张力情况。
我不太确定这个最佳张力是多少，但我的经验是不能太松也不能太紧，太松切割没效果，太紧线容易断。
这就跟拉橡皮筋似的，合适的力度才能让它发挥作用。
反正这个硅片切割提料挂线处理方法啊，需要慢慢摸索，多试错，才能找到最适合自己那套办法。
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上一章内容安排的主要思路：
要加工什么工件 采用什么设备 如何进行加工 加工出什么产品 加工之后有何缺陷 如何处理加工缺陷 加工过程的评估
单晶圆锭(晶圆) 光伏圆锭(单晶)
铸锭多晶
滚磨 参考面
滚磨 开方
开方
滚磨开方机
金刚石带锯 金刚石线锯
金刚石带锯
表面处理与过程评估
形成的表面损伤层： 粗糙度， 晶格畸变、 污染等
射光束。
衍射原理—布拉格方程
衍射加强条件：
2d sin( ) m m 1, 2,3,...
三维情况下的衍射
2d sin( ) m m 1, 2,3,...
(K K ') R 2m
K K'G
2
G 2K G 0
K
2
KG G
G
22
衍射加强条件：波矢 K 位于布里渊区边界
K'
主要特点： a）波动性，典型的干涉衍射图样； b）粒子性，具有较强的穿透能力。
晶体结构测量原理：波长和固体晶格常数接近， 因此，晶体相当于一个三维的衍射光栅，根据衍 射图样分析晶体的结构。
E h hc
X射线的产生
产生方式： 1）高速运动的电子撞击靶机——小型XRD机。 2）同步辐射光源——大型项目。
111
F2
: (0
0
0),
( 4
4
4
)
i (hk l )
F2 [1 e 2
]
X射线衍射仪
探测
盖革计数器
入射
价格高低：光强，和可获得的最短波长，
min
hc eV
1.24 (nm) V (kV )
晶体单色X射线衍射图样
X射线晶体定向的方法
1. 选用单色X射线进行照射。 2. 固定X射线入射方向。 3. 依据待切割的晶向，固定出射束测量方向，即固
K
K '
G
(h k l)
G hb1 k b2 l b3
只要K落在布里渊区边界上， 对特定晶面，K大小和方向受到限制
Si的几何结构因子
S
F=
f eiGrj
i
j 1
G h b1 k b2 l b3, rj n1 a1 n2 a2 n3 a3
(0 0 0), (1 1 0), (1 0 1), (0 1 1), 22 2 2 22
多线切割 切痕 25-35
110-220 200 300 轻微
切口损耗(μm)
1000
300-500 150-210
切片的主要流程
主要环节： 晶体定向 粘结定向 上机切割 清洗
2. 晶体的X射线定向
1）X射线简介 2）X射线衍射原理 3）琴射线，是一种波长极短的电磁 波（0.01nm~10nm），满足量子化的能量关系， （可见光350～770nm）。
定义：在机器导线轮带动下，光滑的钢线做 高速运动，并对线网喷涂研磨砂浆，高速运 动的钢线将砂浆带到钢线和硅棒的接触面上， 从而实现线网和工件发生相对摩擦，而完成 对材料的切割过程。
切割方式：游离磨粒式研磨。
多线切割示意图
放线
收线
研磨浆
各种工艺的应用范围
外圆切割：基本被淘汰。 內圆切割：小批量硅片生产中经常采用。 多线切割（钢线）：光伏行业主流切片工艺。 原因：多线切割的优点：
定待确定的晶面的入射角θ 。 4. 沿衍射方向，缓慢旋转晶体，并记录出射线强度
变化，出射强度最强时，即需要确定的方向。
光线入射是 K 方向，探测是 K ' ，二者夹角是2θ 也可以固定入射方向和晶体，调整测量方向，寻
基元、晶格结构因子
金刚石结构：可以看做面心立方的复式晶格，这 样基元中含有两个Si原子，可以分别考虑面向立方 和基元的消光系数。
F=F1 F2
F1 :
(0 0 0), (1 2
1 2
0), (1 2
0
1), (0 2
1 2
1 ), 2
F1 fSi[(1 ei (hk ) ei (hl ) ei (lk ) )]
內（外）圆切割
定义：利用内（外）圆切割刀片，将硅棒进 行切片的过程。
内（外）圆切割：刀片呈圆环状，刀口位于内 （外）环的边缘，刀口上有电镀的金刚石颗粒，
工作时刀片做高速旋转，从而利用锋利的金刚石 颗粒，对材料进行切割。
切割方式：固定磨粒式切割
内圆切割示意图
固定螺孔
金刚石刀口
多线切割切片原理
(1 1 1 ), (3 3 1), (3 1 3 ), (1 3 3 ), 444 444 444 444
F
S
f eiGrj
i
fSi[(1 ei (hk)
ei (hl)
ei
(l
k
)
)]
[1
i
e
2
(
hk
l
)
]
F1 F2
j 1
1). h k l: 有奇数、偶数混和，消光 2). (h+k+l)/2为奇数，消光
谱线结构： 1）特征谱+连续谱。 2）宽范围，连续谱。
常规实验测量全部使用小型XRD机。
问，如何获得单色X射线光源呢？
连续谱：电子加速过程辐射产生。 特征谱：靶材料内层电子跃迁产生，是材料的
特征谱。 实验XRD仪：Cu靶，
K 1.542 A aSi 5.43 A
X射线衍射原理
X射线在晶体内发生弹性散射。 晶体相当于三维的衍射光栅。 晶体结构，具有其特征化的衍射图样。 衍射图样：三维空间，沿不同方向加强的衍
处理方案：去除损伤层 过程评估：
加工效率， 切口大小， 加工面的质量参数大小（如粗糙度）
下一步工艺——切片
第二章 硅晶体的定向切割
2.1 硅片切割的概况 2.2 晶体的定向工艺 2.3 內圆切割设备与工艺 2.4 多线切割设备与工艺 2.5 切割片的清洗 2.6 硅片的主要参数
高效率。 小切口，低损耗。 可切硅片很薄。 表面质量优良（翘曲小，损伤层薄等）
切片手段的主要性能参数
表面结构 损伤层厚度(μm) 切割效率(cm2/h) 硅片最小厚度(μm) 适合硅片尺寸(mm)
硅片翘曲
外圆切割 剥落、破碎
100以下 严重
内圆切割 剥落、破碎
35-40 20-40 300 150-200 严重
1. 硅片切割概述
切片切割：是指利用外圆、内圆或者多线切 割机，按照确定的晶向，将经过滚磨开方， 外形规则的硅棒，切成薄片的过程。
地位：是主要的光伏硅片的成本，约70% 。 发展趋势：高效率、低成本、优良的表面参
数。
目前切片的主要工艺
外圆切割
切片手段
内圆切割 多线切割
光滑钢线切割
（主流）
金刚石线切割