RU2429964C1 - Procedure for wire cut of silicon ingot into plates - Google Patents
Procedure for wire cut of silicon ingot into plates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2429964C1 RU2429964C1 RU2010108631/03A RU2010108631A RU2429964C1 RU 2429964 C1 RU2429964 C1 RU 2429964C1 RU 2010108631/03 A RU2010108631/03 A RU 2010108631/03A RU 2010108631 A RU2010108631 A RU 2010108631A RU 2429964 C1 RU2429964 C1 RU 2429964C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ingot
- wire
- mandrel
- cutting
- rows
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 16
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 16
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 13
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 52
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000013521 mastic Substances 0.000 claims description 20
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 9
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 9
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 7
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 8
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002556 Polyethylene Glycol 300 Polymers 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 235000015220 hamburgers Nutrition 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки поли- и монокристаллических слитков кремния с целью разделения их на пластины и может быть использовано при изготовлении пластин, используемых в производстве полупроводниковых фотоэлектрических преобразователей, полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.The invention relates to the field of processing poly- and single-crystal silicon ingots in order to separate them into wafers and can be used in the manufacture of wafers used in the manufacture of semiconductor photoelectric converters, semiconductor devices and integrated circuits.
Известен способ проволочной резки кремниевого слитка, который предусматривает фиксацию разрезаемого слитка на держателе и резку слитка движущейся со скоростью 700÷800 м/с в горизонтальной плоскости перпендикулярно оси слитка проволокой, армированной алмазной крошкой [1].A known method of wire cutting a silicon ingot, which involves fixing the cut ingot on the holder and cutting the ingot moving at a speed of 700 ÷ 800 m / s in a horizontal plane perpendicular to the axis of the ingot with wire reinforced with diamond chips [1].
Указанный способ имеет следующие недостатки:The specified method has the following disadvantages:
- высокая стоимость инструмента, обусловленная использованием в качестве режущего инструмента высокопрочной стальной проволоки, армированной абразивным материалом из искусственных или природных алмазов;- the high cost of the tool, due to the use of high-strength steel wire reinforced with abrasive material from artificial or natural diamonds as a cutting tool;
- большие потери кремния при резке, обусловленные тем, что резка осуществляется с весьма большой (V~5÷10 мм/мин) скоростью, при этом ширина реза оказывается весьма значительной, а в области реза возникают значительные механические нарушения;- large losses of silicon during cutting, due to the fact that the cutting is carried out at a very large (V ~ 5 ÷ 10 mm / min) speed, while the width of the cut is very significant, and significant mechanical damage occurs in the region of the cut;
- малая производительность метода, обусловленная тем, что резка производится одиночной проволочной пилой.- low productivity of the method, due to the fact that the cutting is performed by a single wire saw.
В настоящее время данный способ резки применяется только для раскройки слитка, резки слитка на мерные заготовки, а также для отрезания от слитка толстых тестовых шайб для контрольных операций.Currently, this method of cutting is used only for cutting an ingot, cutting an ingot into measured billets, as well as for cutting thick test washers from an ingot for control operations.
Известен способ проволочной резки кремниевого слитка на пластины, включающий приклейку с помощью клеящей мастики слитка боковой поверхностью к оправке, закрепленной на держателе, подачу слитка в направлении сверху вниз боковой поверхностью сквозь ряды проволоки, совершающей возвратно-поступательное движение в горизонтальной плоскости, и резку слитка рядами проволоки с подачей в область резания абразивной суспензии вплоть до прорезания слитка до оправки [2].There is a method of wire cutting a silicon ingot into wafers, including gluing the ingot with adhesive on the side surface to the mandrel mounted on the holder, feeding the ingot from top to bottom with the side surface through rows of wire reciprocating in the horizontal plane, and cutting the ingot in rows wire with feeding the abrasive slurry into the cutting area up to cutting the ingot to the mandrel [2].
Основное достоинство резки параллельными рядами проволоки заключается в том, что этим методом получают резаные пластины с минимальными поверхностными нарушениями структуры ввиду малых термодинамических напряжений, возникающих в зоне контакта инструмента с разрезаемым слитком.The main advantage of cutting in parallel rows of wire is that this method produces cut plates with minimal surface structural defects due to the small thermodynamic stresses arising in the contact zone of the tool with the cut ingot.
Такой способ позволяет выполнять одновременно разрезку слитка на большое количество пластин, при этом за счет обеспечения наименее возможной из всех существующих методов резки толщины отрезаемых пластин и ширины пропила достигается большая экономия обрабатываемых материалов [3].This method allows you to simultaneously cut the ingot into a large number of plates, while ensuring the least possible of all existing methods of cutting the thickness of the cut plates and the width of the cut, large savings are achieved in the processed materials [3].
Сущность способа поясняется фиг.1, на которой представлена схема устройства, обеспечивающего осуществление процесса резки, где:The essence of the method is illustrated in figure 1, which shows a diagram of a device that provides the implementation of the cutting process, where:
1 - слиток кремния;1 - silicon ingot;
2 - оправка из эпоксидной композиции;2 - a mandrel of an epoxy composition;
3 - слой клеящей мастики;3 - a layer of adhesive mastic;
4 - держатель;4 - holder;
5 - проволока;5 - wire;
6 - цилиндрические барабаны;6 - cylindrical drums;
Vc - скорость подачи слитка сквозь ряды проволоки, мм/мин;V c - ingot feed rate through the rows of wire, mm / min;
Vп - скорость движения проволоки, м/с;V p - wire speed, m / s;
- направления перемещения проволоки. - the direction of movement of the wire.
Проволочная пила представляет собой проволоку 5 из высокопрочной стали толщиной 0,08÷0,15 мм с наружным покрытием толщиной до 20 мкм из мягкого металла (как правило, это медь). С помощью автоматизированного укладчика станка резки формируют ряды проволоки 5 между барабанами 6.The wire saw is a
Барабаны 6 представляют собой цилиндры длиной ~300 мм, на поверхности которых сформировано до 800 шт кольцевых канавок, расположенных на расстоянии 100÷200 мкм друг от друга, в которые и происходит укладка проволоки автоматизированным укладчиком [3].
Слиток 1 закрепляют боковой поверхностью на оправке 2 с помощью клеящей мастики 3, после чего оправку с закрепленным на ней слитком фиксируют в держателе 4. Как правило, фиксацию оправки на держателе осуществляют креплением типа «ласточкин хвост».The ingot 1 is fixed with a lateral surface on the mandrel 2 using adhesive mastic 3, after which the mandrel with the ingot fixed on it is fixed in the holder 4. As a rule, the mandrel is fixed on the holder with a dovetail mount.
Проволоку приводят в движение со скоростью Vп=4÷12 м/с, циклически изменяя направление движения проволоки на противоположное, в результате чего обеспечивается синхронное возвратно-поступательное перемещение рядов проволоки 5 между барабанами 6.The wire is driven at a speed of V p = 4 ÷ 12 m / s, cyclically changing the direction of the wire in the opposite direction, resulting in a synchronous reciprocating movement of the rows of
Слиток 1 боковой поверхностью опускают до соприкосновения с виртуальной плоскостью, образованной движущимися рядами проволоки 5, и устанавливают заданную скорость подачи слитка Vc=0,3÷1,0 мм/мин.The ingot 1 is lowered by its lateral surface until it touches the virtual plane formed by the moving rows of
При этом на проволоку через щелевые сопла распылителей (на фиг.1 не показаны) непрерывно подается абразивная суспензия, частицы абразива из которой (обычно это частицы карбида кремния SiC размером 4÷15 мкм), захваченные поверхностью движущейся проволоки, собственно и осуществляют процесс резки.At the same time, an abrasive slurry is continuously fed to the wire through the slot nozzles of the nozzles (not shown in Fig. 1), the abrasive particles from which (usually these are silicon carbide particles SiC 4-15 microns in size), captured by the surface of the moving wire, actually carry out the cutting process.
Взаимодействие абразивных зерен с полупроводниковым материалом приводит к появлению микротрещин и выколов в последнем и послойному удалению обрабатываемого материала.The interaction of abrasive grains with a semiconductor material leads to the appearance of microcracks and punctures in the last and layer-by-layer removal of the processed material.
При малых скоростях подачи кремниевого слитка (Vc=0,3÷0,4 мм/мин, т.е. когда прикладываемое усилие невелико) происходит незначительное его разрушение. При этом ширина реза обеспечивается на уровне 0,08÷0,2 мм.At low feed rates of the silicon ingot (V c = 0.3 ÷ 0.4 mm / min, i.e., when the applied force is small), its slight destruction occurs. In this case, the cutting width is provided at the level of 0.08 ÷ 0.2 mm.
При указанных режимах слиток ⌀ 150 мм в процессе резки будет разделен на 600÷700 пластин толщиной до 200 мкм за 6÷7 час.Under these conditions, an ingot ⌀ 150 mm during the cutting process will be divided into 600 ÷ 700 plates with a thickness of up to 200 μm in 6-7 hours.
К недостаткам, присущим этому способу, относится следующее:The disadvantages inherent in this method include the following:
- повышенный износ нижнего барабана, обусловленный тем, что абразивная суспензия, подаваемая на верхние ряды проволоки, частично стекает вниз и попадает на нижний барабан, что и приводит к его преждевременному износу по сравнению с горизонтальными барабанами;- increased wear of the lower drum, due to the fact that the abrasive slurry supplied to the upper rows of the wire partially flows down and falls on the lower drum, which leads to its premature wear in comparison with horizontal drums;
- время, необходимое для разделения разрезанного слитка на отдельные пластины, составляет до 10% времени резки, что определяется технологией разделения: оправку с прикрепленными к ней пластинами снимают с держателя и располагают наклонно в ванне с холодной (Т=15÷20°С) водой, затем в течение 30÷40 мин плавно поднимают температуру воды до Т~70°С, в результате чего мастика размягчается, и пластины отделяют от оправки.- the time required to separate the cut ingot into separate plates is up to 10% of the cutting time, which is determined by the separation technology: the mandrel with the plates attached to it is removed from the holder and placed obliquely in a bath with cold (T = 15 ÷ 20 ° C) water , then for 30–40 min the water temperature is gradually raised to T ~ 70 ° C, as a result of which the mastic softens, and the plates are separated from the mandrel.
Известен способ проволочной резки кремниевого слитка на пластины, включающий приклейку с помощью клеящей мастики слитка боковой поверхностью к оправке, закрепленной на держателе, подачу слитка в горизонтальном направлении боковой поверхностью сквозь ряды проволоки, совершающей возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости, и резку слитка рядами проволоки с подачей в область резания абразивной суспензии вплоть до прорезания слитка до оправки [4].There is a method of wire cutting a silicon ingot into wafers, including gluing the ingot with adhesive with the side surface to the mandrel mounted on the holder, feeding the ingot in the horizontal direction with the side surface through rows of wire reciprocating in the vertical plane, and cutting the ingot in rows of wire with the supply of abrasive slurry to the cutting area up to cutting the ingot to the mandrel [4].
Сущность способа поясняется фиг.2, на которой представлена схема устройства, обеспечивающего осуществление процесса резки, где:The essence of the method is illustrated in figure 2, which shows a diagram of a device that provides the implementation of the cutting process, where:
1 - слиток кремния;1 - silicon ingot;
2 - оправка из эпоксидной композиции;2 - a mandrel of an epoxy composition;
3 - слой клеящей мастики;3 - a layer of adhesive mastic;
4 - держатель;4 - holder;
5 - проволока;5 - wire;
6 - цилиндрические барабаны;6 - cylindrical drums;
7 - форсунки подачи абразивной суспензии;7 - nozzles feed abrasive suspension;
8 - привод горизонтального перемещения слитка;8 - drive horizontal movement of the ingot;
Vc - скорость подачи слитка сквозь ряды проволоки, мм/мин;V c - ingot feed rate through the rows of wire, mm / min;
Vп - скорость движения проволоки, м/с;V p - wire speed, m / s;
- направления перемещения проволоки. - the direction of movement of the wire.
Недостатком данного способа проволочной резки является снижение производительности процесса, обусловленная необходимостью демонтажа оправки с прорезанным слитком, помещения оправки в ванну с холодной водой с плавным нагревом воды до размягчения мастики и последующим отделением пластин от оправки.The disadvantage of this method of wire cutting is the decrease in process productivity due to the need to dismantle the mandrel with a cut ingot, placing the mandrel in a cold water bath with smooth heating of the water until the mastic softens and the plates are separated from the mandrel.
Задачей изобретения является увеличение производительности процесса резки.The objective of the invention is to increase the productivity of the cutting process.
Это достигается тем, что при резке кремниевого слитка на пластины, предусматривающей фиксацию слитка на оправке с помощью клеящей мастики, подачу слитка в горизонтальном направлении боковой поверхностью сквозь совершающие циклическое возвратно-поступательное движение вертикальные ряды смачиваемой абразивной суспензией проволоки вплоть до полного прорезания слитка, слиток фиксируют на оправке торцевой частью, причем между боковой поверхностью слитка и оправкой размешают слой вязкой мастики, оправку с приклеенным слитком располагают вертикально свободным торцом вниз под углом не менее 7° к виртуальной плоскости, в которой расположены ряды проволоки, а подачу слитка осуществляют сквозь ряды проволоки, совершающие циклическое возвратно-поступательное движение в горизонтальной плоскости.This is achieved by the fact that when cutting a silicon ingot onto wafers, which involves fixing the ingot on the mandrel using adhesive mastic, feeding the ingot horizontally with its lateral surface through vertical rows of wettable abrasive suspension of the wire until the ingot is completely cut, the ingot is fixed on the mandrel the end part, and between the side surface of the ingot and the mandrel, a layer of viscous mastic is mixed t vertically with a free end face down at an angle of not less than 7 ° to the virtual plane in which the rows of wire are located, and the ingot is fed through rows of wires that perform cyclic reciprocating motion in the horizontal plane.
В известных науке и технике решениях аналогичной задачи не обнаружено использование вертикальной ориентации слитка под небольшим углом к плоскости рядов проволоки, с размещением между боковой поверхностью слитка и оправкой слоя вязкой мастики, с целью исключения операции последующего отделения отрезанных пластин от оправки.In the solutions of a similar problem known to science and technology, the use of the vertical orientation of the ingot at a slight angle to the plane of the rows of wire was not found, with a layer of viscous mastic placed between the side surface of the ingot and the mandrel, in order to exclude the operation of subsequent separation of the cut plates from the mandrel.
Сущность изобретения поясняется фиг.3, где:The invention is illustrated in figure 3, where:
1 - слиток кремния;1 - silicon ingot;
2 - оправка из эпоксидной композиции;2 - a mandrel of an epoxy composition;
3 - слой клеящей мастики;3 - a layer of adhesive mastic;
4 - держатель;4 - holder;
5 - проволока;5 - wire;
8 - привод горизонтального перемещения слитка;8 - drive horizontal movement of the ingot;
9 - слой вязкой мастики;9 - a layer of viscous mastic;
10 - виртуальная плоскость расположения рядов проволоки;10 - virtual plane of the arrangement of rows of wire;
11 - ось слитка;11 - axis of the ingot;
φ - угол наклона слитка к виртуальной плоскости расположения рядов проволоки, °;φ is the angle of inclination of the ingot to the virtual plane of the arrangement of rows of wire, °;
Vc - скорость подачи слитка сквозь ряды проволоки, мм/мин;V c - ingot feed rate through the rows of wire, mm / min;
Vп - скорость движения проволоки, м/с;V p - wire speed, m / s;
- направления перемещения проволоки. - the direction of movement of the wire.
Для реализации заявляемого способа используют Г-образную оправку 2, изготавливаемую из эпоксидной композиции.To implement the proposed method using a L-shaped mandrel 2 made of an epoxy composition.
Слиток 1 приклеивают торцом к короткому плечу оправки 2 с помощью клеящей мастики 3 (смесь из 60 г клея «APALDITE AV 144-2» и 40 г клея «HARDENER HV 997»), а между боковой поверхностью слитка 1 и длинным плечом оправки 2 размещают слой вязкой мастики 9. Оправку 2 с закрепленным слитком 1 фиксируют в держателе 4, после чего производят ориентацию оси слитка 11 относительно виртуальной плоскости 10, образованной движущимся рядам проволоки 5, под углом φ~7°.Ingot 1 is glued with an end face to the short shoulder of mandrel 2 using adhesive mastic 3 (a mixture of 60 g of APALDITE AV 144-2 glue and 40 g of HARDENER HV 997 glue), and placed between the side surface of the ingot 1 and the long shoulder of mandrel 2 a layer of viscous mastic 9. The mandrel 2 with the fixed ingot 1 is fixed in the holder 4, after which the axis of the ingot 11 is oriented relative to the virtual plane 10 formed by the moving rows of
Слиток 1 боковой поверхностью с помощью привода горизонтального перемещения 8 подают в сторону рядов проволоки 5, при этом на проволоку через щелевые сопла распылителей (на фиг.3 не показаны) осуществляют подачу абразивной суспензии, содержащей частицы карбида кремния SiC.An ingot 1 with a lateral surface using a horizontal displacement drive 8 is fed towards the rows of
Ориентированный таким образом слиток 1 со скоростью Vп=0,3÷0,4 мм/мин подают сквозь ряды проволоки 5, при этом разрезание слитка начинается со стороны нижнего свободного торца. Слиток в процессе резки разогревается до температуры Т~45°С.The ingot 1 oriented in this way with a speed of V p = 0.3 ÷ 0.4 mm / min is fed through the rows of
Когда нижние ряды проволоки прорежут слиток до слоя вязкой мастики 9, отрезанные пластины начнут под собственным весом отклоняться в противоположную сторону от оси слитка, поскольку оказываются приклеенными к оправке слоем вязкой мастики. Вязкость мастики подбирают таким образом, чтобы отрезанная пластина, отклонившись от оправки 2 до вертикального положения, под собственным весом самостоятельно отрывалась от оправки.When the lower rows of wire cut through the ingot to the layer of viscous mastic 9, the cut off plates begin to deviate under their own weight in the opposite direction from the axis of the ingot, since they are glued to the mandrel with a layer of viscous mastic. The viscosity of the mastic is selected so that the cut plate, deviating from the mandrel 2 to a vertical position, under its own weight, breaks off from the mandrel.
Поскольку полное прорезание слитка 1 до слоя вязкой мастики 9 вследствие наклона слитка происходит неодновременно по длине слитка, отделение отрезанных пластин от оправки 2 происходит также с небольшим сдвигом во времени (например, при резке слитка ⌀ 150 мм и длиной 300 мм при скорости резания Vc=0,4 мм/мин отделение пластин от оправки начинается примерно за 10÷12 мин до окончания процесса резки, т.е. скорость отделения пластин составляет 50÷60 пластин/мин). Оторвавшиеся от оправки пластины выводятся из зоны резания либо по дополнительно размещенному под слитком наклонному лотку, либо за счет естественного падения вниз в расположенную под слитком емкость с теплой (Т~45°С) водой.Since the complete cutting of the ingot 1 to the layer of viscous mastic 9 due to the inclination of the ingot occurs simultaneously along the length of the ingot, the separation of the cut plates from the mandrel 2 also occurs with a slight time shift (for example, when cutting an ingot ⌀ 150 mm and 300 mm long at a cutting speed V c = 0.4 mm / min, the separation of the plates from the mandrel begins about 10 ÷ 12 minutes before the end of the cutting process, i.e. the speed of separation of the plates is 50 ÷ 60 plates / min). The plates torn off from the mandrel are removed from the cutting zone either along an inclined tray additionally placed under the ingot, or due to a natural fall down into a container with warm (T ~ 45 ° С) water located under the ingot.
Нижний предел угла наклона слитка φ ограничен величиной 7°, т.к. при меньшем угле наклона скорость отделения пластин от оправки существенно возрастает. Это приводит к лавинному сползанию пластин с оправки и захвату массивом отделившихся пластин части вязкой мастики, что вызывает необходимость включения в технологический процесс непредусмотренной операции отмывки пластин от следов вязкой мастики.The lower limit of the angle of inclination of the ingot φ is limited to 7 °, because with a smaller angle of inclination, the speed of separation of the plates from the mandrel increases significantly. This leads to an avalanche sliding of the plates from the mandrel and capture of an part of the viscous mastic by an array of separated plates, which makes it necessary to include in the process an unintended operation of washing the plates from traces of viscous mastic.
Верхний предел угла наклона φ теоретически ничем не ограничен, однако на практике при углах φ>7° искажение формы отрезаемых пластин (эллипсность - при резке цилиндрических слитков, прямоугольность - при резке квадратированных слитков) резко ограничивает их использование в дальнейшем производстве фотоэлектрических преобразователей, полупроводниковых приборов и интегральных микросхем (например, стандартное предельно допустимое отклонение для пластин ⌀ 150 мм не должно превышать ±1 мм, что как раз и соответствует отклонению оси слитка на 7° от виртуальной плоскости, в которой расположены ряды проволоки [5]).The upper limit of the angle of inclination φ is theoretically unlimited, however, in practice, at angles φ> 7 °, the distortion of the shape of the cut off plates (ellipse when cutting cylindrical ingots, rectangularity when cutting square ingots) sharply limits their use in the further production of photoelectric converters, semiconductor devices and integrated circuits (for example, the standard maximum permissible deviation for plates ⌀ 150 mm should not exceed ± 1 mm, which exactly corresponds to the deviation of the axis of the ingot by 7 from the virtual plane in which the rows are arranged wire [5]).
Пример выполнения.Execution example.
По предлагаемому способу были проведены 3 процесса резки слитков монокристаллов кремния ⌀150 мм марки КДБ-10 (111)-4° на модернизированном станке проволочной резки фирмы «Mayer & Burger» (модель DS-265).According to the proposed method, 3 processes were performed for cutting ingots of silicon monocrystals of ⌀150 mm of the KDB-10 (111) -4 ° grade on an upgraded wire cutting machine from Mayer & Burger (model DS-265).
Длина слитков составляла от 290 до 310 мм. При этом использовалась проволока марки ТА-63 (производства фирмы «Trefil Arbed») с содержанием углерода более 0,6 мас.%. Диаметр проволоки - 140 мкм, толщина нанесенного на проволоку медного слоя - 20 мкм. Длина проволоки на бобине - 65000 м. Для смачивания рядов проволоки при резке использовалась абразивная суспензия марки ПЭГ-300 на основе полиэтиленгликоля (абразив - SiC, размер зерна - 10÷11 мкм).The length of the ingots ranged from 290 to 310 mm. In this case, TA-63 wire (manufactured by Trefil Arbed) with a carbon content of more than 0.6 wt.% Was used. The diameter of the wire is 140 microns, the thickness of the copper layer deposited on the wire is 20 microns. The length of the wire on the reel is 65,000 m. To wet the rows of wire during cutting, an abrasive slurry of the PEG-300 grade based on polyethylene glycol (abrasive SiC, grain size 10–11 μm) was used.
Скорость подачи слитка составляла Vc=0,3 мм/мин, скорость перемещения проволоки составляла Vп=11 м/с (режим возвратно-поступательного перемещения проволоки - циклическая подача 3000 м в прямом направлении и 2700 м в обратном).The ingot feed rate was V c = 0.3 mm / min, the wire speed was V p = 11 m / s (the reciprocating mode of wire transfer is a cyclic feed of 3000 m in the forward direction and 2700 m in the opposite).
Средняя длительность процессов резки (с учетом подготовительных операций по формированию рядов проволоки на барабанах) составляла около 8 часов.The average duration of the cutting processes (taking into account the preparatory operations for the formation of rows of wire on the drums) was about 8 hours.
Время от начала отделения первой отрезанной пластины до последней (всего отрезалось 600 пластин) составляло в среднем 11 мин.The time from the beginning of the separation of the first cut-off plate to the last (a total of 600 plates was cut off) averaged 11 minutes.
Отрезанные пластины удалялись из зоны резания с помощью наклонного лотка, расположенного под нижним торцом слитка.Cut off plates were removed from the cutting zone using an inclined tray located under the lower end of the ingot.
Таким образом, производительность процесса резки (средние затраты времени на резку 1 пластины, вычисленные по результатам 3-х процессов), составила величину 1,25 пластин/мин.Thus, the productivity of the cutting process (average time spent on cutting 1 plate, calculated according to the results of 3 processes), amounted to 1.25 plates / min.
Производительность процесса при резке аналогичного слитка кремния по технологии прототипа (включающего разделение разрезанного слитка на пластины в ванне с теплей водой в течение 1,17 час) составляла 1,08 пластин/мин.The performance of the process when cutting a similar silicon ingot using the technology of the prototype (including the separation of the cut ingot into plates in a bath with warm water for 1.17 hours) was 1.08 plates / min.
Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает увеличение производительности процесса резки слитков кремния на пластины минимум на 13%.Thus, the proposed method in comparison with the prototype provides an increase in productivity of the process of cutting silicon ingots into wafers by at least 13%.
Источники информацииInformation sources
1. Патент США, МПК B28D 1/02, №5878737 от 09 марта 1999 г.1. US patent, IPC B28D 1/02, No. 5878737 dated March 09, 1999
2. Патент США, МПК B28D 1/06, №6237585 от 29 мая 2001 г.2. US Patent, IPC B28D 1/06, No. 6237585 of May 29, 2001
3. At the cutting edge of precision silicon technology. Manual (Wire Saw DS 265). - «Mayer Burger Swiss Slicing Systems» (CH-3613, Steffisburg / Switzerland), 2006, pp.87÷122.3. At the cutting edge of precision silicon technology. Manual (Wire Saw DS 265). - “Mayer Burger Swiss Slicing Systems” (CH-3613, Steffisburg / Switzerland), 2006, pp. 87 ÷ 122.
4. Патент США, МПК B28D 1/08, №6067976 от 30 мая 2000 г. - прототип.4. US patent, IPC B28D 1/08, No. 6067976 of May 30, 2000 - a prototype.
5. SEMI M6.6-85. Standard for 150 mm monocrystalline solar cell grade silicon clices. - «Book of SEMI Standards» (805 East Middlefield Road, Mountain View, CA 94043-4080, USA), 1997, p.1.5. SEMI M6.6-85. Standard for 150 mm monocrystalline solar cell grade silicon clices. - “Book of SEMI Standards” (805 East Middlefield Road, Mountain View, CA 94043-4080, USA), 1997, p. 1.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010108631/03A RU2429964C1 (en) | 2010-03-11 | 2010-03-11 | Procedure for wire cut of silicon ingot into plates |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010108631/03A RU2429964C1 (en) | 2010-03-11 | 2010-03-11 | Procedure for wire cut of silicon ingot into plates |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2429964C1 true RU2429964C1 (en) | 2011-09-27 |
Family
ID=44804071
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010108631/03A RU2429964C1 (en) | 2010-03-11 | 2010-03-11 | Procedure for wire cut of silicon ingot into plates |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2429964C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU120764A1 (en) * | 1956-12-24 | 1958-11-30 | Е.Н. Рогаткин | Crystal cutting machine, in particular germanium and silicon |
SU1689089A1 (en) * | 1989-04-04 | 1991-11-07 | Черновицкое Отделение Института Проблем Материаловедения Ан Усср | Method of string cutting of semiconductor crystals |
US6067976A (en) * | 1994-01-10 | 2000-05-30 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd. | Wafer cut method with wire saw apparatus and apparatus thereof |
RU2155131C2 (en) * | 1998-09-11 | 2000-08-27 | Ульяновский государственный технический университет | Method of cutting silicon single crystals |
US6237585B1 (en) * | 1998-08-20 | 2001-05-29 | Super Silicon Crystal Research Institute Corp. | Wire-sawing machine |
-
2010
- 2010-03-11 RU RU2010108631/03A patent/RU2429964C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU120764A1 (en) * | 1956-12-24 | 1958-11-30 | Е.Н. Рогаткин | Crystal cutting machine, in particular germanium and silicon |
SU1689089A1 (en) * | 1989-04-04 | 1991-11-07 | Черновицкое Отделение Института Проблем Материаловедения Ан Усср | Method of string cutting of semiconductor crystals |
US6067976A (en) * | 1994-01-10 | 2000-05-30 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd. | Wafer cut method with wire saw apparatus and apparatus thereof |
US6237585B1 (en) * | 1998-08-20 | 2001-05-29 | Super Silicon Crystal Research Institute Corp. | Wire-sawing machine |
RU2155131C2 (en) * | 1998-09-11 | 2000-08-27 | Ульяновский государственный технический университет | Method of cutting silicon single crystals |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105034181B (en) | It is cut into the method for the section of many uniform thickness simultaneously by workpiece | |
US20100126489A1 (en) | In-situ wafer processing system and method | |
CN1938136A (en) | Method and apparatus for cutting ultra thin silicon wafers | |
US8065995B2 (en) | Method and apparatus for cutting and cleaning wafers in a wire saw | |
CN112643910A (en) | Cutting method of large-size silicon wafer | |
CN101554757A (en) | Cutting method of crystalline silicon blocks | |
CN101966719A (en) | Technology for producing natural stone composite board | |
JP2011031386A (en) | Electro-deposition fixed abrasive grain wire and crystal slicing method using the same | |
CN102294757A (en) | Method for splicing short mono-crystal rods cut by using diamond wire | |
CN101071791A (en) | Cutting method of chip and apparatus | |
CN106956375A (en) | The cutting method and sticky stick frock of a kind of polygonal structures size silicon chip | |
CN105382947B (en) | A kind of secondary cut method of silicon chip | |
CN107457924B (en) | A kind of polysilicon dicing method | |
RU2429964C1 (en) | Procedure for wire cut of silicon ingot into plates | |
JP5495981B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor substrate | |
Maeda et al. | High-speed slicing of SiC ingot by high-speed multi wire saw | |
Möller | Wafer processing | |
US9085092B2 (en) | Apparatus for slicing ingot | |
JP2003159642A (en) | Work cutting method and multi-wire saw system | |
CN107263749A (en) | A kind of new clamping tool | |
CN105365062B (en) | Method for cutting off heads and tails for squarer | |
EP2711978A1 (en) | Method of making wafers | |
CN112829094A (en) | A kind of method and application of preparing single crystal silicon wafer using silicon rod head and tail material | |
CN207240532U (en) | A kind of sticky stick frock of polygonal structures size silicon chip | |
JP2010076070A (en) | Method for manufacturing substrate, and solar cell element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130312 |