多线切割机分段切割碳化硅晶体的方法 技术领域 本发明涉及一种用多线切割机切割材料的方法， 具体说是一种控制多线切割机工 作台进给速度、 分段切割碳化硅晶体的方法。
背景技术 采用多线切割机对半导体晶体切割有着表面损伤小、 切缝损耗少、 加工量大、 切割 效率高、 切片质量好、 运行成本低等诸多优点， 目前已渐成为半导体晶体切割方式的主流。
目前在用多线切割机切割半导体晶圆时， 由于切割面为圆形， 在切割的过程中切 割长度是不断变化的， 使在不同的切割长度时切割线受力不同， 切割效率也有所不同。 因此 用均匀的切割速度进行晶圆切割会使切割效率降低从而导致切割成本较高。
采用工作台匀速进给晶圆进行切割， 由于切割线受力不同也会使在切割的过程中 切割线存在不同的形变， 导致切割得到的晶片质量有所降低。尤其当切割线切割到晶体中 间部位时还存在相比切割能力工作台进给速度过快， 此时多线切割实际处于强行切割状 态， 导致槽轮上的钢线出现过度弯曲现象， 导致切割不在同一平面内， 造成切割的半导体晶 片存在严重的质量问题。
对于切割硬、 脆材料， 随切割长度的不同， 切割能力变化较大， 以同样的切割速度 进行切割， 切割效率会明显受到影响。
因此， 有必要提供一种可以提高切割效率、 改善切割质量的多线切割碳化硅类硬 脆材料的方法。
发明内容 本发明的目的是提供一种可以提高切割速度， 改善切割后晶片表面质量的多线切 割机分段切割碳化硅晶体的方法。
本发明的多线切割机分段切割碳化硅晶体的方法， 切割线采用直径 100 微米到 150 微米的钢线， 砂浆采用 5 微米粒径的金刚石微粉与切削油的混合体， 利用钢线高速运动 携带砂浆对由工作台进给的碳化硅晶体进行磨削切割， 其具体步骤为 ：
(1) 粘接 ： 粘接晶体， 将待切割碳化硅晶体柱头尾相接粘接， 固定在多线切割机的 工作台上 ；
(2) 绕线 ： 校准切割机张力后， 将切割钢线均匀布满在多线切割机的绕线槽轮上 ；
(3) 设定切割速度、 喷浆量、 钢线张力和热机时间 ；
(4) 安装砂浆防护挡板， 使多线切割机进入切割状态 ；
(5) 切割结束， 从工作台上移出切割好的碳化硅晶片 ；
其中， 根据所切割的碳化硅晶体柱截面不同位置对应的切割长度的不同， 步骤 3 中切割速度变化， 将工作台匀速进给切割改为连续、 分段不同速度进给， 平均切割速度为 1.27-3.39mm/h。
进一步地， 步骤 1 所粘接的晶体柱的数量为 1-10 柱， 粘接后的晶体柱总长度可达
105 毫米。
进一步地， 分段不同速度进给的分段数为 3-50 段。
进一步地， 单次切割晶片数量可达 350 片。
进一步地， 切割所得晶片的厚度为 200 微米以上。
进一步地， 切割所得晶片的翘曲度不大于 15 微米， TTV 不大于 10 微米。
在上述步骤 3 中设定切割速度时， 为钢丝线在切割过程中受力均匀不致在切割过 程中钢丝线偏离切割晶片质量受损， 重新设置了工作台的进给速度。根据切割晶柱截面的 直径将切割过程分为若干段， 由每一段的切割长度不同， 将切割机工作台的进给设置为不 同的进给速度。 这样在切割短距离的晶体时钢丝线切割能力强， 工作台进给速度快 ； 切割长 距离的晶体时钢丝线切割能力弱， 工作台进给速度慢。由此保证了钢丝线在切割圆形晶体 时在各个阶段受力均匀， 保证了切割晶片的表面质量。
本发明具有以下优点 ：
1、 本发明采用设备为砂浆多线切割机， 与采用金刚石切割线切割机相比切割碳化 硅晶体损耗小成本低， 与采用单线切割机切割碳化硅晶体相比单次切割晶片数量大。利用 该技术切割碳化硅晶体， 一次切割碳化硅晶体总长度可达 105 毫米， 切割片数可达 350 片。 与采用单线切割一次只能切割一片相比， 缩短了切割时间， 降低了切割成本， 产生明显的经 济效益。 2、 根据所切割的碳化硅晶体柱截面不同位置对应的切割长度的不同， 变化切割速 度， 将工作台的匀速进给切割改为连续、 分段不同速度进给。与原匀速进给切割相比， 对高 硬度碳化硅晶柱切割时， 在保证切割质量的前提下， 可明显提高切割效率， 从而降低切割成 本。
3、 操作简单， 容易实现， 切割出的晶片翘曲度小， 厚度均匀。
具体实施方式
下面结合具体实施例， 进一步阐述本发明。 应理解， 这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。本发明每段速度根据计算方法的不同而不同， 可以由切割材 料的硬度、 形状来加以改变。
实施例 1 ： 2 英寸碳化硅单晶柱切割
采用日本生产的 MWS-34SN 型多线切割机， 直径为 100 微米的钢线作为切割线， 槽 轮的槽距为 300 微米， 利用切割钢线和金刚石切削液的高速往复运动， 实现对 10 根粘接后 总长度为 105 毫米的 2 英寸碳化硅单晶柱的切割。根据所切割的碳化硅晶体柱截面不同位 置对应的切割长度的不同， 将工作台进给过程分为 20 段。具体分段速度如下 ：
4101979230 A CN 101979235说切割速度 (mm/h) 3.67 2.67 2.24 2.00 1.85 1.75 1.68 1.63 1.61 1.60明书切割分段 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 切割速度 (mm/h) 1.60 1.61 1.63 1.68 1.75 1.85 2.00 2.24 2.67 3.673/6 页切割分段 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
共 切 割 350 片 厚 度 为 200 微 米 的 碳 化 硅 晶 片， 每 片 的 翘 曲 度 小 于 15 微 米， TTV(Total ThicknessVariation) 小于 10 微米。
实施例 2 ： 3 英寸碳化硅单晶柱 20 段切割
切割 8 根粘接后总长度为 100 毫米的 3 英寸碳化硅单晶柱， 所采用的步骤及方法 同实施例 1 中的 2 英寸碳化硅晶体。因 3 英寸碳化硅单晶较 2 英寸切割距离较长， 在切割 全过程较 2 英寸慢。通过切割距离计算每个分段速度。同样将工作台进给过程分为 20 段， 具体分段速度如下 ：
5101979230 A CN 101979235说切割速度 (mm/h) 2.45 1.78 1.49 1.33 1.23 1.16 1.12 1.09 1.07 1.07明书切割分段 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 切割速度 (mm/h) 1.07 1.07 1.09 1.12 1.16 1.23 1.33 1.49 1.78 2.454/6 页切割分段 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
切割出厚度为 200 微米的碳化硅晶片 332 片， 每片的翘曲度小于 20 微米， TTV 小 于 15 微米。
实施例 3 ： 3 英寸碳化硅单晶柱 50 段切割
切割 8 根粘接后总长度为 100 毫米的 3 英寸碳化硅单晶柱， 所采用的步骤及方法 同实施例 1 中的 2 英寸碳化硅晶体。通过切割距离计算每个分段速度。将工作台进给过程 分为 50 段， 具体分段速度如下 ：
6101979230 A CN 101979235说切割速度 (mm/h) 3.67 3.53 3.37 2.95 2.67 2.46 2.31 2.18 2.08 2.00 1.93 1.87 1.82 1.78 1.75 1.72 1.69 1.67 1.65 1.63 1.62 1.61明书切割分段 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 切割速度 (mm/h) 1.60 1.60 1.61 1.61 1.62 1.63 1.65 1.67 1.69 1.72 1.75 1.78 1.82 1.87 1.93 2.00 2.08 2.18 2.31 2.46 2.67 2.955/6 页切割分段 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 227101979230 A CN 101979235说1.61 1.60 1.60明书48 49 50 3.37 3.53 3.676/6 页23 24 25
共 切 割 350 片 厚 度 为 200 微 米 的 碳 化 硅 晶 片， 每 片 的 翘 曲 度 小 于 15 微 米， TTV(Total Thickness Variation) 小于 10 微米。
实施例 4 ： 4 英寸碳化硅单晶柱 20 段切割
切割 4 根粘接后总长度为 60 毫米的 4 英寸碳化硅单晶柱， 所采用的步骤及方法同 实施例 1 中的 2 英寸碳化硅晶体。通过切割距离计算每个分段速度。同样将工作台进给过 程分为 20 段， 具体分段速度如下 ：
切割分段 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
切割速度 (mm/h) 1.83 1.68 1.52 1.43 133 1.26 1.12 1.09 0.97 0.87切割分段 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20切割速度 (mm/h) 0.87 0.97 0.99 1.12 1.16 1.23 1.33 1.36 1.42 1.45切割出厚度为 200 微米的碳化硅晶片 332 片， 每片的翘曲度小于 25 微米， TTV 小 于 15 微米。8