[发明专利]一种金刚石线切割硅棒的切割工艺

说明书

技术领域

本发明属于晶体硅切割技术领域，具体涉及一种金刚石线切割硅棒的切割工艺。 

背景技术

现代信息技术和现代电子技术的基础是半导体技术，而硅材料是最重要的半导体材料。目前国内外通用的硅片切割技术为：游离磨料附着镀铜钢线切割技术，该技术是在内圆切割技术的基础上升级换代的切割技术，虽然取得了很大的科技进步，但存在着很多缺陷：（1）需要用聚乙二醇做悬浮剂，对环境造成的污染较大；（2）切割的硅片表面损伤层较大，不适宜切割超薄硅片；（3）镀铜钢线因磨损产生的铜铁离子在切割前沿与硅片产生键合吸附，极难清洗掉，导致表面金属杂质沾污，降低晶硅电池光电转化效率。 

多线切割是一种不影响工件特性的非化学的物理加工方法, 通过切割线的高速往复运动, 把砂浆等带入工件加工区域进行研磨, 最终把工件切割成薄片，在整个切割过程中, 主要涉及高速运动的切割线、砂浆和被加工件, 砂浆在此起着刀具的作用.从而把硅棒切割成溥片。对于现在的多线切割机来说，钢线无疑是重要的耗材之一。同时采用砂浆作为切割液时切割效率低，切割消耗大，因此，目前的多线切割工艺，环境污染严重，钢线磨损量高，硅片损伤和受污严重，加工时间长，切割成本高。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种金刚石线切割硅棒的切割工艺，该切割工艺通过采用切削液替代砂浆以及采用金刚石线替代钢线，能减少环境污染，降低硅棒切割时间，有效提高切割硅片的切割能力和切割效率，降低切割成本，提高切割硅片质量。 

本发明的上述技术问题是通过如下技术方案来实现的：一种金刚石线切割硅棒的切割工艺，采用多线切割机切割，含以下步骤： 

（1） 配制切削液，取切割液和纯水混匀，获得切削液，置于多线切割机的机床冷却缸中备用；

（2）粘棒  根据硅棒的晶向将硅棒进行粘结；

（3）上料  把粘结好的硅棒置于多线切割机上，固定，下降到适合切割线切割高度，打开切削液供给，关闭多线切割机切割工作舱舱门；

（4）切割预热 切割前将切削液在切割工作舱内充分循环，将切割线以400~750m/min的速度作往复运行；

（5） 切割  采用直径为0.1~0.14mm的金刚石线作为切割线，调节切割线的预加张力为14~20N，线速度为400~800m/min，切割速度为0.2~1mm/min，调节切削液的流量为100~120 L/min，切削液的温度为20~30℃，对硅棒进行切割；

（6）下料 切割完毕后，关闭切削液供给，打开切割工作舱舱门，将切割后的硅片取出，并对切割后的硅片进行后续处理。

本发明步骤（1）中采用切削液替代砂浆，该切削液成分主要是高特高级水性金刚石线切削液，该切削液可选自尤希路youshiro GMW450太阳能硅晶片单/多晶硅金刚石多线切割液，由Cavo Special  Lubricants加孚公司研制的GF-506C金刚石线切割液，东莞市源德润滑油有限公司生产的金刚石线切割液，以及多线切割液 Prolap 60等，这些切削液都具有优良的被清洗性，可用水进行清洗，还具有优良的用离心分离而进行的磨粒和切割液的再生利用性能，且对切屑有良好的分散性；另外该切割液与金刚石线有良好的协调作用，具有使用方便，润滑性能好，切面平整光滑且不易崩边，加工效率高，能有效提高金刚石线及锯片使用寿命等特点；能有效改善车间环境、使用更加安全环保，节约资源；使用过程中亦不会损害皮肤、对环境无污染、对机床设备不锈蚀。 

本发明步骤（1）中通过采用切削液代替传统砂浆，可以降低切割时间，提高切割效率。 

本发明步骤（1）中切割液的用量占其和纯水总质量的2~10%。 

本发明步骤（2）中所述硅棒的直径优选不大于210mm，长度优选不大于1000mm。 

本发明步骤（2）中根据硅棒的晶向将硅棒进行粘结时，粘结剂采用环氧树脂胶。 

作为本发明的一种优选的实施方式，本发明硅棒粘结时，最好在硅棒下面垫上树脂垫板，然后将硅棒和树脂垫板采用粘结剂粘结在粘结托上，所采用的粘结剂为环氧树脂胶，在相对于粘结托那一侧面的硅棒上粘结有导向条。 

本发明步骤（3）中上料时，具体操作步骤可以为：用上料铲车把粘接好的硅棒放入机器内，夹紧固定，下降到适当切合线网的适当高度，选择切割工艺，打开切削液供给，关闭舱门。