半导体材料切割酷游九州设备概况

　　丝的浪费。二是生产规模小的生产单位 或多品种硅圆片生产并具有大规模的生 产单位，在设备选型上，应首先考虑选 用内圆切片机。 三、国内外内圆切片机设备技术概 况 在国内引进的内圆切片机中主要 有瑞士的 M&B 和日本东京精密株式会 社 (TOKYO) 两 公 司 的 内 圆 切 片 机， 这 几年随着国外硅片生产公司的设备更 新，国内引进了二手的日本 TOKYO 公司 生产的 200mm（8 吋）的切片机，但数 量不是很多。M&B 公司以卧式机型为 主，TOKYO 公司以立式机型为主。在切 片机主轴支撑方式上，M&B 公司以空 气轴承为发展方向，TOKYO 公司以滚动 轴承和空气轴承两种形式发展。M&B 公 司的产品中 150mm 主流机型有 TS23、 TS202(TS23 为 增 强 型 ) 两 种。200mm 的 主 流 机 型 有 TS205、TS206 两 种。 TS205 机 型 主 要 用 于 200mm 晶 棒 齐 端 头、切样片和切断，TS206 机型则是集 中了内圆切片机现有所有技术的机型。 TOKYO 公司的 TSK 系列内圆切片机中， 150mm~200mm 规 格 机 型 有 S-LM227D， S-LM-434E，S-LM-534B 机 型， 其 产 品 档次和技术含量随型号的增大而增加。 在国内内圆切片机研制中仅有信 息产九州酷游 官网 九州酷游注册业部某单位。其内圆切片机机型在 国内硅片切割行业应用的范围涵盖了从 φ50mm 到 φ200mm 硅 片 的 切 片 加 工， QP-613 机 型 应 用 范 围 为 φ125mm 到 φ150mm 圆片切割加工，QP-816 机型应 用于 φ200mm 圆片切割加工，这些机型 技术层次为国外九十年代初期的水平。 国内某单位研制的某型号多线切 割机，切割线mm， 工 件 尺 寸 150×150×400（×2）， 单 次切片最多 200 片。 在 以 上 诸 多 机 型 中 以 TS205， S-LM-534B 两种机型集中了九州酷游 官网 九州酷游注册当今内圆切 片机制造的最高技术。 但是需要指出的是，这些主要技术 停滞了近 10 年，其技术特点主要体现 在以下几个方面： 1、精密主轴制造技术：不论是采 用空气静压轴承支撑的主轴技术还是以 精密滚动轴承支撑的主轴技术，都是保 证切片机主轴高精度、高寿命及保证切 片质量的关键技术。 2、精密伺服定位技术：这是保证 切片机切片厚度均匀、误差小，减少磨 片时间的关键技术。 3、机械手技术：保证切片后可靠 的取片，减少切片以外损坏的技术。 4、自动检测技术：是刀片导向系 统及自动修刀系统应用于硅圆片质量控 制的前提条件。 5、CNC 控制技术：对机器进行控 制及保证自动检测技术应用的软硬件技 术。 6、直流伺服技术：保证切片质量， 提供可靠的驱动动力技术。 7、精密滚动导轨：保证切片时片 子的平行度、翘曲度、粗糙度的机械导 向技术。 8、端磨技术：提高片子表面弯曲 度、翘曲度和表面粗糙度的技术。 四、国外线切割机设备技术概况 国外线切割设备生产厂家主要有 日本 TAKATORI 公司，不二越机械工业 株式会社，NTC 公司以及瑞士的 M&B 公 司，HCT 公司，从产品技术角度划分， 瑞士的两家公司生产的线切割机水平较 高。尤其是 HCT 公司，该公司自 1984 年成立以来，专攻线切割机技术，如今 已成为业界的技术带头人。 TAKATORI 公 司 产 品 主 要 有 MWS48SD、MWS-610、MWS-610SD 三 种， 可 用于 100mm~200mm 之间半导体材料的切 割。该公司其他一些线切割设备主要用 于截面尺寸较小的磁性材料、光电材料 的切割。以上三种线切割机产品都属于 三轴 ( 导轮 ) 驱动形式，MWS-610SD 采 用材料向下运动的切割方式。这两种线 切割机线KM。不 二越机械工业株式会社线切割机主要 有 FSW-150 型。 三 轴 ( 导 轮 ) 驱 动 形 式，可切割 150×150 方形材料（主要 针对太阳能光电硅材料切割）存线KM。NTC 公司（日平外山公 司）主要提供 300mm 晶圆片线B 两种。三轴 ( 导轮 ) 驱 动 形 式， 存 线KM。 瑞 士 M&B 公司在原 DS260 线切割机基础上研 制出 DS261、DS262、BS800 三种机型。 其中 DS262 机型是专为太阳能级硅片切 割设计的，该机型一次可切四根单晶棒 料。其最大生产效率为一次自动切割过 程中能切出圆片 4400 片。BS800 机型 是带锯切割方形材料的设备。 M&B 公司线mm 硅圆片和太阳能级硅片的切割加工， 四轴 ( 导轮 ) 驱动形式，大大增强了 工 作 台 的 承 料 面 积。HCT 公 司 生 产 的 线 切 割 机 主 要 有 E400SD、E500SD、 E500ED-8、E400E-12 四 种， 其 中 E400SD、E500SD 两 种 机 型 主 要 用 于 太阳能级硅片切割加工，最大加工到 150mm。E500ED-8、E400E-12 适用于半 导体圆片加工生产，E500ED-8 为 200mm 设备，E400E-12 为 300mm 设备。HCT 公 司与 M&B 线切割机设备主要以四轴 ( 导 轮 ) 驱动形式设计，这样可以增大工作 台的面积，增大切割能力。 线切割机所采用的技术可以概括 为以下几个方向： 1、高精度的三轴或四轴排线导轮 驱动装置技术。 2、线丝张紧力自动控制系统技术。 线丝张紧力保持一定张力，是保证切割 表面质量的主要因素。 3、切割进给伺服系统。配合线丝 张紧力自动控制系统的作用，保证在不 断丝的条件下实现切割的高效性。 4、排线导轮的制造、翻新及耐用 度技术。 5、磨料的混合供给及分离技术。 旨在提高磨料的适用寿命，降低生产成 本。 6、自动排线功能，以节约人工手 动布线的时间，减小布线错误，降低劳 动强度，提高切割效率。 7、高质量的磨料、切割线的使用 也是该类线切割设备的关键技术。 五、结语 本文讲述了内圆切割技术和线切 割技术的发展历程，详细介绍了内圆切 割和线切割两种切割技术的差异，及它 们的各自适用范围，希望能够对于硅片 的切割加工设备尤其是多线切割设备的 设计制造提供一些帮助。 参考文献： [1] 康子丰：《大直径硅片加工技 术》， 《电子工业专用设备》，1997 年。 [2] 孙恒等：《机械原理》，高等 教育出版社，1995 年。 [3] 《中国电子专用设备新产品汇 集》，2006 年。

　　为了提高 IC 生产线的生产效率， 降低生产成本，IC 生产线所需硅圆片 直径不断增大。为了满足硅圆片加工的 需要，硅片切割设备一直向大直径化、 高精度、 高自动化及高智能化方向发展。 硅圆片的加工的工艺流程： 晶 棒 成 长 —— 晶 棒 裁 切 与 检 测——外径滚圆——切片——圆角（倒 角） —— 表 面 研 磨 —— 蚀 刻 —— 去 疵——抛光——清洗——检验——包装 硅圆片的加工工艺流程中的切片 大多应用内圆切割技术，该技术于 20 世纪 70 年代末发展成熟。随着硅圆片 直径的增大，内圆切割工艺中所需内圆 刀片尺寸增大，刀片张紧力也相应增 大。同时刀片刃口的加厚增加了切割的 损耗，高速切割使硅片表面的损伤层及 刀具损耗增大，这些缺点使内圆切割技 术在大片径化方向中提高效率，降低生 产成本受到制约。基于这种情况，国际 上又出现了一种新的切割工艺——多线 切割（简称线切割）。 一、内圆切割技术与线 吋）以上规格硅单晶圆

　　通过对表 2 的分析我们可以看出，随着洗涤剂浓度的增加、 温度升高及皂洗时间的延长，各色织物的褪色不断增加。 1、涤剂浓度的增加，各色织物褪色不断增加，而耐洗色 牢度明显降低，严重的比永久色牢度还差。当净洗剂为低浓 度时，作用只发生在纤维表面或无定形区，只能部分地洗除 浮色；当洗涤浓度曾达到一定程度，能深入到棉纤维的晶区， 则会破坏更多的染料分子与棉纤维的结合而使褪色增多，耐 洗色牢度降低。 2、当皂洗温度从 40℃升高到 95℃，各色织物褪色程度 不断增加，耐洗色牢度明显降低，严重者比永久性耐洗色牢 度值还低。皂洗温度低，皂洗液的浸透性差，褪色大多为表 面浮色；温度增加，可以增加染料分子的动能，有利于提高 燃料的扩散速率；但温度过高，会使染料过度分解，形成剥 色现象。并损伤纤维。因此皂洗温度应在 60℃ ~80℃较好。 3、另外皂洗时间和浴比也会对此产生一定的影响。皂洗

　　术却显示出其自身的优越性来。具体表 现为：一是切片精度高；二是切片成本 低，同规格的切片机价格为线，线切割机还需配置专用 粘料机；三是每片都可进行调整；四是 小批量多规格加工时灵活的加工可调 性；五是自动、 单片方式切换操作方便； 六是低成本的辅料（线切割机磨料及磨 料液要定时更换）；七是不同片厚所需 的调整时间较少；八是不同棒径所需较 的调整时间较少；九是修刀、 装刀方便。 二、内圆切割技术与线切割技术在 实际应用中互为补充而存在 在新建硅圆片加工生产线 吨以上的硅单晶加工生产 线，并且圆片品种主要针对较大数量集 成电路用硅圆片时，切割设备选型可定 位在线切割机上。同时大规模、单一硅 圆片品种 （主要指圆片的厚度规格品种） 的太阳能级圆片加工，切割设备选型也 可定位在线切割机上。厚度规格品种的 多少，直接关系到线切割机排线导轮的 多少。该排线导轮目前国内无法配套， 国外供应商配套，价格较高。频繁更换 排线导轮增加了辅助时间，还会增加线

　　片加工可采用内圆切割技术或线切割技 术两种切割方式。在硅圆片规模化生产 中，线切割技术作为主流加工方式，逐 步取代了传统的内圆切割技术方式。随 着硅圆片直径的增大，内圆切割技术固 有的缺点使硅片表面的损伤层加大（约 为 30~40 微米）。线切割技术优点是效 率高（大约为内圆切割技术的 6~8 倍， 在 8 小时左右切割过程中一次可切出 2000 圆片左右）。切口小，硅棒切口 损耗小（约为内圆切割技术的 60%，这 相当于内圆切片机切割 6 片圆片的长度 多线 片圆片），切割的硅 片表面损伤层较浅（约为 10~15 微米）， 硅圆片质量受人为因素影响较小。 但线切割技术同内圆切割技术相 比也有其明显的弱点，一是片厚平均误 差较大（约为内圆切割技术的 2 倍）。 二是切割过程中智能检测控制不易实 现。三是切割过程中对成功率的要求很 高，风险大，一旦断丝而不可挽救时， 直接浪费一根单晶棒。四是不能实现单 片质量控制，一次切割完成后才能检测 圆片的切割质量，并且圆片之间切割质 量也不相同。在这些方面，内圆切割技

　　到一定时间后，因为纤维与染料间有一定的结合力，难于继 续使染料从纤维脱落。浴比的大小会影响洗涤剂的用量和皂 洗效果。还有在皂洗液中加入钢珠，可以增加与织物的碰撞 和机械摩擦，作用明显，能够帮助去除织物表面的颜色，但 对于去除织物内部的颜色作用不大。 三、总结 综上所述将表 2 与表 1 对照，在温度为 80℃‘纯碱 / 皂 浓度为 5/10g/L 浴比 1：50 的溶液中皂洗 30min, 耐洗色牢度 最接近永久性耐洗色牢度，此条件具有一定的参考价值。 参考文献： [1] 王德竹等《染色牢度指标的比较分析》 中国纤检》 ： ， 《 ， 2006 年第 2 期。 [2] 刘瑛： 《棉织物永久耐洗色牢度的测试》， 《印染》， 2001 年第 10 期。

　　摘 要：本文介绍了半导体切割设备的发展概况以及趋势，各国的先进设备，将 内圆切割和线切割进行技术分析和比较，介绍了该类设备的特点。 关键词：半导体材料加工 内圆切割 多线切割 张力控制 张力的伺服控制