CN213005970U - 晶棒线切割辊及晶棒多线切割装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种晶棒线切割辊及晶棒多线切割装置。所述晶棒线切割辊上设置有多个凹槽，所述多个凹槽沿所述晶棒线切割辊的长度方向均匀间隔分布，所述多个凹槽的底面为圆弧面。本实用新型的晶棒线切割辊经改善的结构设计，在切割辊上设置多个凹槽且凹槽的底面设置为圆弧面，使得切割线能更好地与凹槽相贴合而被稳定地固定于凹槽内，可以有效避免切割过程中切割线的跳动(尤其是极大改善第一刀切割中的质量问题)，可以有效提高切割质量，避免原材料的浪费。采用本实用新型的晶棒多线切割装置，可以有效避免切割过程中切割线的跳动，可以有效提高切割质量，避免原材料的浪费，有助于提高生产效率和降低生产成本。

Description

晶棒线切割辊及晶棒多线切割装置

技术领域

本实用新型属于晶圆制造领域，特别是涉及一种晶棒线切割辊及晶棒多线切割装置。

背景技术

在硅片制造过程中，需要将硅单晶晶棒切割成具有精确厚度的薄晶片，这一制程往往决定了硅片翘曲度的大小，同时也对后续制程的效率产生重要的影响。在早期的小尺寸硅片切片制程上，内径切割机是常用的加工机台，而随着硅片尺寸扩展至300mm，且为提高切割效率，多线切割机已取代内径切割机，在切片工艺上被广泛应用。

多线切割是一种通过金属丝的高速往复运动，把磨料带入半导体加工区域进行研磨，将半导体等硬脆材料一次同时切割为数百片薄片的一种新型切割加工方法。使用多线切割机进行切割作业前，需要先根据待切割晶棒的尺寸调节主辊之间的间距以及将切割线缠绕于滚轮上，之后安装待切割晶棒开始切割。由于各种原因，切割线在新主辊中固定不好，切割中切割线跳动大，造成新主辊第一刀的切割质量不稳定，导致切割出的第一批晶圆不符合要求，比如翘曲度过大等，造成生产原料的巨大浪费，导致生产成本的上升。为稳定切割线，切割线在新主辊中滚定好后，通常会利用废弃料进行试切割，即进行热机，但这同样会耗费一定的切割原料，且长时间的热机导致设备生产效率的下降。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种晶棒线切割辊及晶棒多线切割装置，用于解决现有技术中因切割线在新主辊中固定不好，切割中切割线跳动大，造成新主辊第一刀的切割质量不稳定，导致切割出的第一批晶圆不符合要求，造成生产原料的巨大浪费，导致生产成本的上升及/或长时间热机导致生产效率下降等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种晶棒线切割辊，所述晶棒线切割辊上设置有多个凹槽，所述多个凹槽沿所述晶棒线切割辊的长度方向均匀间隔分布，所述多个凹槽的底面为圆弧面。

可选地，所述凹槽的节距为1047um～1065um。

可选地，所述凹槽的深度为0.295mm～0.305mm。

可选地，所述凹槽的夹角为95°～101°。

可选地，所述凹槽的底部圆弧半径为60um～70um。

本实用新型还提供一种晶棒多线切割装置，包括晶棒进给装置、切割线及切割线驱动装置；所述切割线驱动装置包括第一主辊和第二主辊，所述第一主辊和第二主辊水平间隔设置；所述第一主辊及第二主辊上沿长度方向均匀间隔设置有多个第一凹槽，所述多个第一凹槽的底面为圆弧面；所述切割线经所述第一凹槽绕设于所述第一主辊和第二主辊上；所述晶棒进给装置用于固定待切割晶棒，并驱动待切割晶棒向所述第一主辊和第二主辊之间的所述切割线运动；所述切割线驱动装置用于驱动所述切割线运动，以对待切割晶棒进行多线切割。

可选地，所述第一主辊和第二主辊的直径相同。

可选地，所述切割线的直径为0.1mm～0.2mm。

可选地，所述切割线驱动装置还包括从动辊，所述从动辊位于所述第一主辊和第二主辊的下方，所述从动辊上沿长度方向均匀间隔设置有多个第二凹槽，所述切割线经所述第一凹槽和第二凹槽依次绕设于所述第一主辊、第二主辊和所述从动辊上。

可选地，所述从动辊、第一主辊和第二主辊的直径相同。

本实用新型的晶棒线切割辊和晶棒多线切割装置经改善的结构设计，在切割辊上设置多个凹槽且凹槽的底面设置为圆弧面，使得切割线能更好地与凹槽相贴合而被稳定地固定于凹槽内，可以有效避免切割过程中切割线的跳动(尤其是极大改善第一刀切割中的质量问题)，可以有效提高切割质量，避免原材料的浪费。采用本实用新型的晶棒多线切割装置，无需进行热机，有助于提高生产效率和降低生产成本。

附图说明

图1显示为本实用新型实施例一中的晶棒线切割辊沿长度方向的截面结构示意图。

图2显示为本实用新型实施例二中的晶棒多线切割装置的截面结构示意图。

图3显示为本实用新型实施例三中的晶棒多线切割装置的侧视图。

图4为显示为本实用新型实施例三中的晶棒多线切割装置沿主辊的直径方向的截面结构示意图。

元件标号说明

10-待切割晶棒；11-晶棒进给装置；111-树脂砧板；112-晶棒进给驱动装置；12-切割线；131-第一主辊；132-第二主辊；14-从动辊；15-保护层；16-放线辊；17- 收线辊；2-晶棒线切割辊；21-凹槽

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例一

如图1所示，本实用新型提供一种晶棒线切割辊2，所述晶棒线切割辊2上设置有多个凹槽21，所述多个凹槽21沿所述晶棒线切割辊2的长度方向均匀间隔分布，所述多个凹槽21的底面为圆弧面。本实用新型的晶棒线切割辊经改善的结构设计，在切割辊上设置多个凹槽且凹槽的底面设置为圆弧面，使得切割线能更好地与凹槽相贴合而被稳定地固定于凹槽内，可以有效避免切割过程中切割线的跳动(尤其是极大改善第一刀切割中的质量问题)，可以有效提高切割质量，避免原材料的浪费。

作为示例，所述凹槽21的上表面宽度大于下表面宽度(具体可以参考图1，其上半部分的截面可以为倒梯形或矩形)，且其上表面宽度大于待放置的切割线 12的直径而底部的圆弧面的尺寸与切割线12尺寸相匹配，优选凹槽21的底部圆弧半径和待放置的切割线12的半径相同，以使切割线和底部的圆弧面能紧密贴合。在一示例中，所述凹槽21的节距L(pitch)为1047um～1065um，所述凹槽21的夹角θ为95°～101°，所述凹槽21的底部圆弧半径为60um～70um。需要说明的是，节距是指相邻两个凹槽的中心线之间的间距，具体可以参考图1 所示。

作为示例，所述凹槽21的深度大于待放置的切割线12的直径，以确保所述切割线12能完全嵌设于所述凹槽21内。在一示例中，所述凹槽21的深度为 0.295mm～0.305mm(由于凹槽的底部为圆弧状，因而此深度是指凹槽的最大深度值)。

本实用新型的晶棒线切割辊可用于多种结构的晶棒切割装置中，通过使切割线更稳定地固定于凹槽内，可以有效避免切割过程中切割线的跳动，可以有效提高切割质量。

实施例二

如图2所示，本实用新型还提供一种晶棒多线切割装置，包括晶棒进给装置11、切割线12及切割线驱动装置；所述切割线驱动装置包括第一主辊131和第二主辊132，所述第一主辊131和第二主辊132水平间隔设置；所述第一主辊 131和第二主辊132可以采用实施例一中所述的晶棒线切割辊，比如所述第一主辊131及第二主辊132上沿长度方向均匀间隔设置有多个第一凹槽，所述多个第一凹槽的底面为圆弧面(所述第一凹槽的设置可以完全参照实施例一，比如所述第一凹槽的节距L可以为1047um～1065um，夹角θ可以为95°～101°，第一凹槽的底部圆弧半径可以为60um～70um)；所述切割线12经所述第一凹槽绕设于所述第一主辊131和第二主辊132上；所述晶棒进给装置11用于固定待切割晶棒10，并驱动待切割晶棒10向所述第一主辊131和第二主辊132之间的所述切割线12运动；所述切割线驱动装置用于驱动所述切割线12运动，以对待切割晶棒10进行多线切割以一次性同时切割出多个晶圆。本实用新型的晶棒多线切割装置经改善的结构设计，在第一主辊和第二主辊上设置多个第一凹槽且第一凹槽的底面设置为圆弧面，使得切割线能更好地与第一凹槽的底面相贴合而被稳定地固定于第一凹槽内，可以有效避免切割过程中切割线的跳动(尤其是极大改善第一刀切割中的质量问题)，可以有效提高切割质量，降低切割出的晶圆的翘曲度，可以有效避免原材料的浪费。采用本实用新型的晶棒多线切割装置无需进行热机即可进行晶棒切割，有助于提高生产效率和降低生产成本。

作为示例，所述待切割晶棒10表面涂覆有保护层15。在所述待切割晶棒10 表面涂覆所述保护层15，可以减小开始切割时对所述待切割晶棒10边缘造成的边缘切损，进而保证切片的质量。作为示例，所述保护层15包括但不仅限于环氧树脂。

在一示例中，所述第一主辊131和第二主辊132的直径相同。且作为示例，所述第一主辊131和第二主辊132中的至少一个与马达等驱动装置(未图示)相连接(与马达相连接的主辊可以为空心辊，所述驱动装置安装于该主辊内)，以通过马达带动该主辊运动，比如做往复旋转，由此带动位于主辊上的切割线12 往复运动，比如沿水平方向左右往复运动以实现对待切割晶棒的切割。当然，在其他示例中，所述驱动装置还可以在驱动对应主辊做往复旋转运动的同时驱动对应主辊向上运动，本实施例中不做严格限制。

作为示例，所述晶棒进给装置11包括树脂砧板111及晶棒进给驱动装置112；所述树脂砧板111一端固定所述待切割晶棒10；所述晶棒进给驱动装置112与所述树脂砧板111相连接，用于驱动所述树脂砧板111及所述待切割晶棒10运动，所述晶棒进给驱动装置112包括但不限于马达。

作为示例，所述切割线12包括但不限于金刚石线和钢线中的一种。且在一示例中，所述切割线12的直径为0.1mm～0.2mm。

需要说明的是，图2中并未示意出放线辊16和收线辊17，实际上所述切割线12自所述放线辊16放出后绕设于所述第一主辊131和第二主辊132上并收至所述收线辊17，此部分内容可以参考实施例3中的图示。

本实施例中由于仅通过两个主辊对晶棒10进行多线切割，为避免对晶棒10 的向下运动造成干扰，作为示例，所述第一主辊131和第二主辊132的直径大于待切割晶棒10的直径。

作为示例，所述晶棒多线切割装置还包括多个浆料喷嘴(未图示)，所述多个浆料喷嘴位于所述第一主辊131和第二主辊132的上方且沿所述第一主辊131 和第二主辊132的长度方向均匀间隔分布，用于向所述切割线12上喷洒切割浆料。所述晶棒多线切割装置还可以包括清洗喷嘴，所述清洗喷嘴同样位于所述第一主辊131和第二主辊132的上方(比如位于与所述浆料喷嘴相对的一侧)且沿所述第一主辊131和第二主辊132的长度方向均匀间隔分布，用于根据需要向所述切割线12喷洒清洗液。

需要特别说明是，本实施例中的“第一”和“第二”是仅出于描述的方便而引入的定义而并不具有实质上的限定意义。

实施例三

如图3及图4所示，本实用新型还提供另一种结构的晶棒多线切割装置。本实施例的晶棒多线切割装置与实施例二的区别主要在于：实施例二中，所述切割线驱动装置仅包括第一主辊131和第二主辊132，即所述切割线12仅通过第一主辊131和第二主辊132驱动，因而为了避免对晶棒10的向下运动造成干扰，所述第一主辊131和第二主辊132的直径大于所述晶棒10的直径；而本实施例中，所述切割线驱动装置除包括第一主辊131和第二主辊132外，还包括从动辊 14，所述从动辊14位于所述第一主辊131和第二主辊132的下方(优选位于第一主辊131和第二主辊132的正中间的正下方)，所述从动辊14上均匀间隔设置有多个第二凹槽，所述切割线12经所述第一凹槽和第二凹槽依次绕设于所述第一主辊131、第二主辊132和所述从动辊14上，即切割线12自放线辊16放出后依次经第一凹槽绕设在第一主辊131、第二主辊132上，从第一主辊131、第二主辊132上的第一凹槽出来后经所述从动辊14的第二凹槽绕设于所述从动辊 14上，最后收纳至所述收线辊17。本实施例中，所述从动辊14至第一主辊131、第二主辊132上表面之间的纵向距离大于晶棒10的直径，以避免对晶棒10的向下运动造成干扰。且本实施例中，作为示例，所述第一主辊131、第二主辊132 和从动辊14三者的直径相同，所述第二凹槽的底部同样可以设置为圆弧面，所述第二凹槽的尺寸，包括节距、深度、底部圆弧半径、夹角等优选与第一凹槽相同。除上述区别外，本实施例的晶棒多线切割装置均与实施例二相同，具体请参考实施例二，出于简洁的目的不赘述。通过设置所述从动辊，有利于确保切割线各处的张力一致，同时有助于提高切割线运动的稳定性，有助于提高切割质量，降低晶圆翘曲度。

作为示例，使用本实施例的晶棒多线切割装置进行晶棒多线切割的一示例性方法如下：

1)调整两个第一主辊131、第二主辊132之间的间距以及和从动辊14的间距，将所述切割线12自放线辊16放出后经所述第一凹槽绕设于所述第一主辊 131和第二主辊132的表面，然后再经第二凹槽绕设于从动辊14上，之后收至收线辊17，调整切割线12的松紧以使张力满足切割要求；

2)驱动所述待切割晶棒10向所述第一主辊131和第二主辊132之间的切割线12运动，切割线12处于紧绷状态，第一主辊131和第二主辊132之间的切割线12呈水平状态；

3)在所述待切割晶棒10与所述切割线12接触时，结合所述待切割晶棒10 的运动调整所述第一主辊131及第二主辊132以驱动所述切割线12运动，以对运动的所述待切割晶棒10进行多线切割。

作为示例，步骤3)中调整所述第一主辊131及第二主辊132以驱动所述切割线12，所述切割线12与所述待切割晶棒10接触的部分沿所述待切割晶棒10 运动方向的运动速度与所述待切割晶棒10的运动速度相同，以确保所述切割线 12不向所述待切割晶棒10施加与运动方向相反的作用力，减小该步骤中所述切割线12与所述待切割晶棒10的摩擦，从而减少对所述待切割晶棒10边缘的损伤。

需要说明的是，在所述晶棒的表面设置有所述保护层的情况下，先对位于所述待切割晶棒表面的所述保护层进行切割，切割速度由第一切割速度向第二切割速度渐变，所述第一切割速度小于所述第二切割速度；即在切割初始时，使用低速模式对位于所述待切割晶棒外围的所述保护层进行切割，在切割的过程中，所述待切割晶棒继续运动并逐渐提高切割速度，并在对所述保护层切割完毕时，所述切割速度由第一切割速度提高至第二切割速度，之后使用第二切割速度对所述待切割晶棒进行切割。

发明人对本实用新型的晶棒多线切割装置进行了切割试验。试验表明，采用本实施例的晶棒多线切割装置，在完成主辊和切割线的匹配设置后在不进行空切和长时间热机的情况下，第一刀切割出的晶圆的翘曲度也能达到≤12um的规格要求，表明采用本实用新型的晶棒多线切割装置可以有效提高切割质量，避免了原材料的浪费，且有助于提高生产效率和降低生产成本。

综上所述，本实用新型提供一种晶棒线切割辊和晶棒多线切割装置。所述晶棒线切割辊上设置有多个凹槽，所述多个凹槽沿所述晶棒线切割辊的长度方向均匀间隔分布，所述多个凹槽的底面为圆弧面。本实用新型的晶棒线切割辊经改善的结构设计，在切割辊上设置多个凹槽且凹槽的底面设置为圆弧面，使得切割线能更好地与凹槽相贴合而被稳定地固定于凹槽内，可以有效避免切割过程中切割线的跳动(尤其是极大改善第一刀切割中的质量问题)，可以有效提高切割质量，避免原材料的浪费。采用本实用新型的晶棒多线切割装置，无需进行热机，有助于提高生产效率和降低生产成本。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种晶棒线切割辊，其特征在于，所述晶棒线切割辊上设置有多个凹槽，所述多个凹槽沿所述晶棒线切割辊的长度方向均匀间隔分布，所述多个凹槽的底面为圆弧面。

2.根据权利要求1所述的晶棒线切割辊，其特征在于：所述凹槽的节距为1047um～1065um。

3.根据权利要求1所述的晶棒线切割辊，其特征在于：所述凹槽的深度为0.295mm～0.305mm。

4.根据权利要求1所述的晶棒线切割辊，其特征在于：所述凹槽的夹角为95°～101°。

5.根据权利要求1所述的晶棒线切割辊，其特征在于：所述凹槽的底部圆弧半径为60um～70um。

6.一种晶棒多线切割装置，其特征在于，包括：晶棒进给装置、切割线及切割线驱动装置；所述切割线驱动装置包括第一主辊和第二主辊，所述第一主辊和第二主辊水平间隔设置；所述第一主辊及第二主辊上沿长度方向均匀间隔设置有多个第一凹槽，所述多个第一凹槽的底面为圆弧面；所述切割线经所述第一凹槽绕设于所述第一主辊和第二主辊上；所述晶棒进给装置用于固定待切割晶棒，并驱动待切割晶棒向所述第一主辊和第二主辊之间的所述切割线运动；所述切割线驱动装置用于驱动所述切割线运动，以对待切割晶棒进行多线切割。

7.根据权利要求6所述的晶棒多线切割装置，其特征在于：所述第一主辊和第二主辊的直径相同。

8.根据权利要求6所述的晶棒多线切割装置，其特征在于：所述切割线的直径为0.1mm～0.2mm。

9.根据权利要求6-8任一项所述的晶棒多线切割装置，其特征在于：所述切割线驱动装置还包括从动辊，所述从动辊位于所述第一主辊和第二主辊的下方，所述从动辊上沿长度方向均匀间隔设置有多个第二凹槽，所述切割线经所述第一凹槽和第二凹槽依次绕设于所述第一主辊、第二主辊和所述从动辊上。

10.根据权利要求9所述的晶棒多线切割装置，其特征在于：所述从动辊、第一主辊和第二主辊的直径相同。

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