硅片切割工艺讲义
硅片激光划片切割工艺概况
硅片激光划片切割工艺概况１用激光来划片切割硅片是目前最为先进的，它使用精度高、而且重复精度也高、工作稳定、速度快、操作简单、维修方便。
２激光最大输出≧５０W（可调）、激光波长为１.０６４µm、切割厚度≦１.２mm、光源是用Nd：YAG晶体组成激光器、是单氪灯连续泵浦、声光调Q、并用计算机控制二维工作台可预先设定的图形轨迹作各种精确运动。
±部件分析：１操作可分为外控与内控。
２计算机操作系统－有专用软件设立工作台划片步骤实现划片目标。
３电源控制盒－供应激光电源、Q电源驱动、水冷系统的输入电源进行分配及自控，当循环水冷系统出现故障时，自动断开激光电源及Q电源驱动盒的供电。
４激光电源盒－点燃氪灯的自动引燃恒流电源。
５Q电源驱动盒－产生射频信号并施加到Q开关晶体对激光进行有无控制和Q调制。
６激光糸统氪灯将电能转化为光能，在聚光腔内反射到Nd：YAG晶体棒上，输出镜与全反镜组成光谐振腔，使光振荡放人形成激光，经反射镜与聚焦镜，到达加工工件表面。
当光谐振镜片偏差或腔内各光学器件端面污染或氪灯老化，均会影响激光输出。
７调Q晶体Q电源驱动盒输出射频信号至调Q晶体，对激光进行偏转或调制，控制激光输出或关断，以提高激光的峰值功率。
当调Q晶体略偏移或调Q工作电源太小，调Q效果会明显下降。
８水循环系统本机冷却用水建议使用去离子水或纯水，并应保持其纯净。
本机电光转换率≤3％，极大部分电能会以热能形式由水循环冷却带走。
－旦无水循环冷却会立即损坏激光器，水循环系统可提供本机水循环功能。
无水或水路堵塞时，会立即输出关机保护信号给电源控制盒，切断激光电源盒供电，同时报警提示灯(红灯)亮，以警示用户，同时会有蜂呜器发山蜂鸣声，以提示用户及时补充冷却水。
9 压缩机制冷系统本机采用优质变频控制压缩机制冷系统，可随时根据水循环系统中水温变化来控制压缩机自动变频工作，使水循环系统中水温能保持在一个极小范围内波动，从而保证本机能长时间稳定可靠的输出激光。
《硅片加工技术》课件
技术发展的未来展望
新材料的应用
绿色制造的推广
随着新材料技术的发展，未来硅片加 工将更多地应用新材料，以提高硅片 的性能和加工效率。
未来硅片加工将更加注重绿色制造， 通过环保技术的推广和应用，降低生 产过程中的环境污染，实现可持续发 展。
智能化技术的应用
智能化技术将在硅片加工中发挥越来 越重要的作用，如人工智能、大数据 和云计算等，以提高加工过程的自动 化和智能化水平。
05
硅片加工技术的发展趋势 与挑战
技术发展趋势
03
高效化
自动化
精细化
随着对硅片加工效率要求的提高，高效化 的加工技术成为发展趋势。例如，采用更 先进的切割设备和工艺，提高切割速度和 硅片质量。
自动化技术广泛应用于硅片加工过程，包 括自动上下料、自动检测和自动控制等， 以提高生产效率和加工精度。
随着集成电路的发展，硅片加工的精细化 程度不断提高，需要更精确的加工设备和 工艺。
《硅片加工技术》ppt课件
目录
• 硅片加工技术概述 • 硅片加工技术原理 • 硅片加工设备与工具 • 硅片加工技术的应用 • 硅片加工技术的发展趋势与挑战 • 硅片加工技术案例分析
01
硅片加工技术概述
硅片加工的定义与重要性
01
硅片加工的定义
02
硅片加工的重要性
硅片加工是指将硅材料通过一系列的物理和化学处理，加工成具有特 定形状和规格的硅片的过程。
以提高硅片的加工效率，降低生产成本。
案例二：硅片研磨与抛光技术的优化
总结词
硅片研磨与抛光技术的优化是提高硅片表面 质量和光学性能的关键。
详细描述
通过对硅片研磨与抛光技术的优化，可以有 效地降低硅片表面的粗糙度，提高硅片的光 学性能。这种技术可以应用于太阳能电池、 集成电路和微电子器件等领域。通过采用先 进的研磨和抛光设备，选用合适的磨料和抛 光液，优化工艺参数等方式，可以实现硅片 表面的超光滑加工。
实验用硅片切割操作方法
实验用硅片切割操作方法
硅片切割操作方法一般如下：
1. 准备工具：硅片切割机、锯片、砂轮、钳子、手套、口罩等。
2. 将硅片固定在钳子上，用手持砂轮将硅片切一片。
3. 将硅片放在切割机架上，调整切割厚度和宽度，并选择合适的锯片。
4. 打开切割机开关，开始切割，同时要保持切割速度均匀。
5. 在切割过程中，注意观察硅片表面是否有裂纹或破损，一旦发现应及时停机检查。
6. 切割完成后，用洁净的布擦拭表面，将硅片存放在干燥、清洁的地方。
需要注意的是，硅片切割时需要进行严格的安全防护，戴好手套、口罩等防护用品，以免因操作不慎导致受伤。
另外，硅片是一种易碎材料，切割时应注意力度和速度，避免出现断裂或破损。
CH2 硅片加工定向切割
并处理。
多线切割机部件： 钢线、砂浆、切割液， 影响多线切割的因素
多线切割机工艺流程 粘结、 去胶、 故障处理（断线）
钢线
超精细钢线，直径120～150um，（人头发丝 70～100um）
运动速度：10～13 m/S (HTC) 作用：高速运动，负载砂浆到切割区 主要参数：速度，张力 张力：过大，摩擦力变大，易形成崩边破裂；
主要特点： a）波动性，典型的干涉衍射图样； b）粒子性，具有较强的穿透能力。
晶体结构测量原理：波长和固体晶格常数接近， 因此，晶体相当于一个三维的衍射光栅，根据衍 射图样分析晶体的结构。
E hhc
X射线的产生
产生方式： 1）高速运动的电子撞击靶机——小型XRD机。 2）同步辐射光源——大型项目。
粘接
粘接方位的选取： （100）硅锭，与主参考面成45º角。 （111）硅锭，与主参考面成90º角。
选取的原因： 1）出刀口避开解理面。 2）便于定向切割。
(1 1 0 ), (1 1 1)
(a b c)
a b c 0
a
b
0
(1 1 2 )
(1 1 0 ), (0 0 1)
(a b c)
过小，切割面弯曲，硅片翘曲，切割速度慢 速度：过大，携带砂浆减少，切割慢，易断线
过小，切割区砂浆增多，摩擦力过大，容易断线。 钢线运动，应该和设备功率，砂浆参数相匹配
砂浆
主要组成： 切割液：4分子聚乙二醇(PEG)—粘稠油状
液体 作用：负载磨粒，形成悬浮液 磨粒：SiC颗粒——8～10um； 作用：研磨
乙二醇：HO—CH2-CH2—OH 聚乙二醇： HO-CH2— (CH2-O-CH2)3—CH2-OH
光伏硅片切割流程
光伏硅片切割流程《光伏硅片切割流程：一场神奇的“硅片变身记”》嘿，小伙伴们！今天我要给你们讲一讲超级有趣的光伏硅片切割流程。
你们知道吗？那些在太阳能板里起着超级重要作用的硅片，可不是随随便便就长成我们看到的样子的。
我先来说说硅料吧。
硅料就像是一块超级大的蛋糕，不过这个蛋糕可不能直接吃哦，它是制造硅片的原料。
这硅料有单晶硅和多晶硅之分。
单晶硅就像是一群特别听话、排得整整齐齐的小士兵，它们的原子排列很规则；多晶硅呢，就像是一群有点调皮的小娃娃，原子排列没有那么整齐。
接下来就是切割前的准备啦。
我们得把硅料固定好，这就好比是把我们要雕刻的东西稳稳地放在桌子上一样。
这个固定的工具可厉害了，要保证硅料在切割的时候不会乱跑。
这时候呀，工人们就像是小心翼翼照顾小宝宝的爸爸妈妈，一点点调整着硅料的位置，嘴里可能还嘟囔着：“可不能歪了呀，宝贝。
”然后，真正的切割就要开始喽。
切割硅片的线锯就像是一把超级精细的梳子。
不过这把梳子不是用来梳头发的，而是用来把硅料切成一片片薄薄的硅片。
这线锯的线特别细，细得就像我们的头发丝儿似的。
这些线在高速运转，就像一群小旋风在硅料上飞舞。
你可能会问：“这么细的线能把硅料切开吗？”哈哈，这你就不懂了吧。
这线锯上还带着切割液呢，切割液就像是线锯的小助手，它能让切割变得更容易，还能把切割时产生的那些小碎末给带走，就像小清洁工一样。
在切割的时候呀，机器发出嗡嗡嗡的声音，就像是一群小蜜蜂在辛勤工作。
工人叔叔们就站在旁边，眼睛紧紧地盯着机器，就像老鹰盯着猎物一样。
他们可不敢有丝毫的松懈，要是出了点小问题，那可不得了。
比如说，如果线锯断了，那就像是做饭的时候锅铲突然断了一样糟糕。
这时候，他们就得赶紧停下来，重新调整。
我想呀，他们心里肯定在想：“哎呀，可别出岔子呀。
”切割完一片后，一片又一片，就像魔术师从帽子里不断地变出小兔子一样神奇。
这些硅片的厚度那是相当薄，薄得就像我们的纸张一样。
你能想象这么薄的硅片是从那么大块的硅料上切下来的吗？这就像是把一座大山削成一片片小树叶一样厉害。
太阳能硅片多线切割技术详解
硅片是半导体和光伏领域的主要生产材料。
硅片多线切割技术是目前世界上比较先进的硅片加工技术，它不同于传统的刀锯片、砂轮片等切割方式，也不同于先进的激光切割和内圆切割，它的原理是通过一根高速运动的钢线带动附着在钢丝上的切割刃料对硅棒进行摩擦，从而达到切割效果。
在整个过程中，钢线通过十几个导线轮的引导，在主线辊上形成一张线网，而待加工工件通过工作台的下降实现工件的进给。
硅片多线切割技术与其他技术相比有：效率高，产能高，精度高等优点。
是目前采用最广泛的硅片切割技术。
多线切割技术是硅加工行业、太阳能光伏行业内的标志性革新，它替代了原有的内圆切割设备，所切晶片与内圆切片工艺相比具有弯曲度（BOW）、翘曲度（WARP）小，平行度（TAPER）好，总厚度公差（TTA）离散性小，刃口切割损耗小，表面损伤层浅，晶片表面粗糙度小等等诸多优点。
太阳能硅片的线切割机理就是机器导轮在高速运转中带动钢线，从而由钢线将聚乙二醇和碳化硅微粉混合的砂浆送到切割区，在钢线的高速运转中与压在线网上的工件连续发生摩擦完成切割的过程。
在整个切割过程中，对硅片的质量以及成品率起主要作用的是切割液的粘度、碳化硅微粉的粒型及粒度、砂浆的粘度、砂浆的流量、钢线的速度、钢线的张力以及工件的进给速度等。
一、切割液（PEG）的粘度由于在整个切割过程中，碳化硅微粉是悬浮在切割液上而通过钢线进行切割的，所以切割液主要起悬浮和冷却的作用。
1、切割液的粘度是碳化硅微粉悬浮的重要保证。
由于不同的机器开发设计的系统思维不同，因而对砂浆的粘度也不同，即要求切割液的粘度也有不同。
例如瑞士线切割机要求切割液的粘度不低于55，而NTC要求22-25，安永则低至18。
只有符合机器要求的切割标准的粘度，才能在切割的过程中保证碳化硅微粉的均匀悬浮分布以及砂浆稳定地通过砂浆管道随钢线进入切割区。
2、由于带着砂浆的钢线在切割硅料的过程中，会因为摩擦发生高温，所以切割液的粘度又对冷却起着重要作用。
切硅片的原理
切硅片的原理切割硅片是指将硅棒或硅大块切割成薄片或小块的加工过程，是制备半导体器件的基础步骤之一。
切割硅片的原理主要涉及到切割工具、切割方式以及切割操作。
1. 切割工具：切割硅片常用的工具是切割盘和金刚石切割线。
切割盘通常由多晶刚玉等材料制成，具有高硬度和刚性，能够提供足够的切割压力。
金刚石切割线则是由金刚石粉末与金属或陶瓷材料混合压制而成，具有极高的硬度和耐磨性。
2. 切割方式：主要有线切割和盘切割两种方式。
线切割是将硅棒或硅大块固定在两个滚轮之间，通过线切割盘上的金刚石线切割硅材料。
盘切割是将硅大块放置在切割盘上，通过旋转盘切割硅材料。
3. 切割操作：切割硅片的具体操作步骤如下：（1）准备工作：将硅棒或硅大块清洗，去除表面的杂质和氧化层。
将硅材料固定在切割盘上或两个滚轮之间，并调整好切割机的参数。
（2）切割：开启切割机，启动切割盘或滚动线切割设备，硅材料开始被切割。
切割盘或线切割设备的切割方式可以根据需要进行选择和调整。
（3）润滑剂：在切割过程中，为了降低切割盘或线与硅材料的摩擦，防止过热和损伤硅材料，通常会使用润滑剂。
润滑剂可以增加切割效率和保护硅材料的质量。
（4）切割后处理：切割完成后，将切割下来的硅片从切割盘或滚轮上取下，进行清洗和检查。
根据需要，可以将硅片进行进一步的处理，如去除边缘磕碰，修整大小等。
总结：切割硅片的原理主要包括切割工具、切割方式和切割操作。
切割工具包括切割盘和金刚石切割线，能够提供足够的切割压力和硬度。
切割方式主要有线切割和盘切割两种，可以根据需要选择。
切割操作需要将硅材料固定好，调整好切割机的参数，并使用润滑剂降低摩擦，防止过热和损伤硅材料。
切割完成后进行处理，如清洗和修整等。
切割硅片是制备半导体器件的重要步骤，其切割质量和精度对后续工艺和器件性能有重要影响。
《硅片加工技术》课件
抛光材料
使用抛光布、抛光液和磨 料等材料，根据抛光阶段 进行选择和更换。
抛光工艺
控制抛光压力、转速和抛 光时间等工艺参数，确保 抛光效果和硅片质量。
硅片清洗
清洗目的
去除硅片表面的污垢、杂 质和残留物，确保硅片的 清洁度和质量。
清洗方法
采用超声波清洗、化学浸 泡和喷淋等方式进行清洗 。
清洗流程
包括预清洗、主清洗和后 清洗等步骤，确保硅片表 面的彻底清洁。
硅片研磨
研磨目的
去除硅片表面的切割痕迹和损伤 层，提高硅片的平整度和光泽度
。
研磨材料
选用不同粒度的研磨石和研磨液， 根据研磨阶段进行选择和更换。
研磨工艺
控制研磨压力、转速和研磨时间等 工艺参数，确保研磨效果和硅片质 量。
硅片抛光
01
02
03
抛光目的
进一步平滑硅片表面，减 小表面粗糙度，提高光学 性能。
硅片加工是指将硅材料通过一系 列的物理和化学处理，加工成具 有特定形状和规格的硅片的过程 。
硅片加工的重要性
硅片作为光伏、半导体等高科技 产业的基础材料，其加工技术的 不断发展和进步对于推动相关产 业的发展和进步具有重要意义。
硅片加工技术的发展历程
硅片加工技术的起源
20世纪中叶，随着晶体管的发明和集成电路的兴起，硅片加工技术开始起步。
绿色环保与可持续发展
随着环保意识的提高，硅片加工技术将更加注重绿色环保 和可持续发展，减少对环境的负面影响，实现可持续发展 。
2023-2026
END
THANKS
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REPORTING
。
尺寸测量
使用测量工具对硅片的 尺寸进行精确测量，确
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BRICK PREPARATION
BAND SAW SURFACE GRINDER
Prepare bricks in such a way that usable in wire saw and Wafers are acceptable in Cell Line.
CHAMFER GRINDER
Lift and glue Ingot on gluing plate (Activity), Hoist & Glueing plate (Equip) Load gluing plate onto Squarer Cart (Activity) Fork lift and Squarer cart
硅片切割工艺讲义
制造二部 林青云 2006年3月
主要内容
1、车间流程的介绍 2、Squarer的介绍 3、Cropping Saw的介绍 4、Grinder的介绍 5、gluing Brick 的介绍 6、Wire Saw 7、Cleaning Station的介绍
1、车间流程的介绍
Building 1 Layout
BRICK PREPARATION
Ingot is sliced into 16 pieces of 156x 156 x 220 mm size bricks.
Top & Bottom of Ingot has contaminations and has less Life time and hence to be cropped. BAND SAW(GT Supplied) Crops Top & Bottom.
4、SURFACE GRINDER
WHY DIAMOND GRINDING WHEEL?
High Productivity - Higher Material Removal Rates Improve Quality – Less Damage to work piece Longer Wheel Life Above brought down Grinding Cost.
Bottom portion of bricks to blaster for recycling
Bricks On Cart Diamond Grinding Wheel and Utilities as in the Chart Angle & Size Correction [For Square] (Activity). It may not be required, if the size of brick is as per spec Surface Grinder - I (Equip) Bricks on Cart
Measure Resistivity and Lifetime tester of sample bricks (Activity) Resistivity station and Life time tester (Equip) Bricks on Cart Brick Top Cropping [Length of Brick adjusted depending on the Ingot Life time] (Activity) Cropping Saw I & II (Equip) Bricks on Cart Brick Bottom Cropping [Length of Brick adjusted depending on the Ingot Life time] (Activity) Cropping Saw –III & IV (Equip) Bricks on Cart Top portion of Bricks To SCRAP
Silicon: Product is cut using water as the coolant (Some prefer to condition the water to minimize contamination of the silicon metal). Thin-band saws (consisting of an endless, highstrength steel band with an electroplated diamond cutting edge) is capable of cutting large-diameter silicon ingots and other large diameter materials accurately and efficiently and can be manufactured in different sizes. Cutting rates are relatively slow, approximately 2-4 in² per minute. Proper grit size selection is important to minimize chipping of the workpiece. Smaller grit size, such as 80/100 mesh, will slow cutting rates but improve surface finish.
SPECIFICATIONS
1. Band Specifications: Diamond coated steel blade . Length : 240", Width : 1", Thickness: 0.020", Grit : 80/100 2. Cutting Specifications: • • • • Feed rate: 0.5” to 1” per minute Feed pressure: 100 PSI (1Bar=14.5PSI) Blade tension: 22000 PSI Belt Speed : 3500 ~4000 FPM
7、WAFER CLEANING
WAFER CLEANING HAS TWO STAGE
Pre-Cleaning
Beam, which contains sliced wafer is transferred to Pre cleaning station, where the 90% of slurry is cleaned.. It is crucial step on Wafer surface quality
5、Gluing Brick
6、WIRE SAW
Wire Management Web Winders Tension Tran scanner/Travel
Wire Safety
Table Management Slurry Management Temperature Mgmt Machine Safety
2、SQUARER的介绍
3、Cropping Saw
BAND SAW
Slice usable length of brick by cropping top & bottom Usable length of brick is determined by the Life time tester. Special diamond coated blade is used for cropping Blade rotates at constant speed. Mount the Brick Suitably on the Table Table moves at set speed to slice the brick
Side Slabs to blaster for recycling
Load Ingot into Square Cut ingot into Brick Ingot into Slab(Activity), Squarer (Equip) Unload Bricks using squarer cart and transport the bricks to Brick cleaning Booth (Activity) . Squarer cart, Fork Lift, Water gun (Equip)
Chamfering [(To eliminate the Sharp Edges] (Activity) Chamfer Grinder (Equip)
Bricks On Cart
Grind the surfaces to match the specification of 156 x 156 mm cross section Uses Diamond coated Grinding Wheel 3 AXIS Machine Brick is mounted on Special a chuck. Special Diamond coated grinding Wheel grinds the surface
Y X
1 Diamond grinding wheel(Model # SDC 230 N100 B6)
Type : Nickel & Copper coated Diamond Grid Size : US MESH # 230( Micron size: 62 micron) Grade : Medium Concentration : 100 Bond : Resinoid. Size:D (14”) x T (1 ½”) x H(5”) x J(8”) x U(1”) x X(1/4”). (Standard # 14A1)
Some time Brick Sizes may be higher than 125 x 125(Man or Machine error). Hence, surfaces needs to be grinded to required 125 x 125 mm. SURFACE GRINDER (GT Supplied) helps in Surface Grinding and to get right size bricks. As silicon is brittle and sharp edges are prone to cracks while Handling. CHAMFERING(GT Supplied) grind edges to avoid cracks during Brick & Wafer handling