一种单晶硅棒外圆切割加工方法和装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102554377102554377B(45)授权公告日2014.10.22(21)申请号201010620832.5(22)申请日2010.12.23(73)专利权人有研新材料股份有限公司地址100088北京市新街口外大街2号专利权人国泰半导体材料有限公司(72)发明人方峰赵阳郑沉孔祥玉高朝阳侯艳柱叶松芳刘红艳(74)专利代理机构北京北新智诚知识产权代理有限公司11100代理人郭佩兰(51)Int.Cl.B23H7/02(2006.01)B23H7/34(2006.01)审查员钟慧文权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图2页附图2页(54)发明名称一种单晶硅棒外圆切割加工方法和装置(57)摘要一种单晶硅棒外圆切割加工方法及装置，属于非接触式电火花加工范畴。切割加工的方法是：以钼丝或钼合金金属细丝作为工作电极，使走丝速度在1-30m/s之间，在切割加工过程中，脉冲发生器的电压脉冲宽度在1-100μs之间且可调；电压在0-200伏特之间，加工工作液的电导率为0.5-50ms/cm。针对重掺杂单晶(电阻率在0.0001-0.10Ω.cm范围)单晶硅棒(锭)，锭长100-400cm。采用较高电导率(0.5-50ms/cm)工作液，基于无切削力的电火花放电原理，实现单晶硅棒(锭)外圆切割加工一次成型且晶体表面几乎没有加工应力损伤残留。这种单晶硅棒(锭)外圆切割加工工艺方法可以保留单晶的外壳(重量占单晶的5-15％)，这部分材料可以回收。CN102554377BCN1025437BCN102554377B权利要求书1/1页1.一种单晶硅棒外圆切割加工方法，其特征是：它包括以下步骤：以钼丝或钼合金金属细丝作为工具电极，使走丝速度在1-30m/s之间，在切割加工过程中，脉冲发生器的电压脉冲宽度在1-100μs之间可调；电压在0-200伏特之间，加工工作液的电导率为0.5-50ms/cm；所述的单晶硅棒为重掺杂晶体，电阻率在0.0005-0.005Ω.cm。2.根据权利要求1所述一种单晶硅棒外圆切割加工方法，其特征是：所述的单晶硅棒的直径为4英寸-8英寸，锭长为100-400cm。3.根据权利要求1所述一种单晶硅棒外圆切割加工方法，其特征是：所述的工作液为：植物油含量5～10％、甘油1～3％、硅油0.1～1％、松香4～8％、烷基硫酸钠1～2％、钼酸钠1～2％与1.5～2％乳化剂、余量纯水组成，NaOH调节PH值在5～7范围。2CN102554377B说明书1/3页一种单晶硅棒外圆切割加工方法和装置技术领域[0001]本发明涉及一种单晶硅的切割加工工艺方法和装置，特别是一种大、长弧面的电极电火花加工工艺方法和装置，属电火花加工方法和装置领域。背景技术[0002]制做半导体的基板流程中，硅单晶棒在切割成300～900微米厚度的硅片前，需要通过滚磨将晶棒的外圆尺寸加工为标准直径。通常的标准是：4”标准直径100.0mm、5”标准直径125.0mm、6”标准直径150.0mm、8”标准直径200.0mm及12”标准直径300.0mm。在滚磨过程中，硅单晶棒超出标准直径的那部分材料都将被磨削成细粉。[0003]硅片切割是单晶硅加工的重要工序，常用的切割方法有：外圆切割(ODsaw)、内圆切割(IDsaw)和线切割(Wiresaw)。采用外圆切割大直径硅片时刀片因太薄(刀片典型厚度：300～400微米)且受到硅片径压力，容易产生变形和侧向摆动，是材料损耗加大，表面不平整。内圆切割方法是在刀片内径电沉积金刚石磨料作为切割刃切割硅片，内圆切割的硅片表面质量优于外圆切割的质量，但切割效率不能满足实际生产的需求，多线切割技术已经成为目前主流技术。但是由于多线切割加工原理的局限性，需要对切割线振动控制、切割线寿命、磨料和切削液利用率等关键技术开展进一步研究，以减少切缝损失和提高表面质量。[0004]外圆切割(ODsaw)、内圆切割(IDsaw)和线切割(Wiresaw)的工作原理是相同的，在切割过程中硅片因机械作用造成的刀痕、损伤、破损产生包括机械应力和热经理在内的应力，在切割表面产生损伤形成损伤层，而这些包含微裂痕的硅晶格损伤层需要后序工序才能去除掉。为了消除这类机械切割方式产生的包含微裂痕的硅晶格损伤层，一种非接触式工艺——放电线切割工艺(WEDM)技术被引进到半导体单晶硅的加工领域中。[0005]200710025572“太阳能硅片的切割制绒一体化加工方法及装置提供了一种太阳能硅片的切割制绒一体化加工方法及装置，属特种加工范畴，针对低电阻率(0.01～100Ω·cm)的单晶或多晶硅锭，采用较高电导率(0.1～10ms/cm)工作液，基于无切削力的电火