半导体材料切割设备概况

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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,各织物的褪不断增加。
1、涤剂浓度的增加,各织物褪不断增加,而耐洗牢度明显降低,严重的比永久牢度还差。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;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增多,耐洗牢度降低。
2、当皂洗温度从40℃升高到95℃,各织物褪程度不断增加,耐洗牢度明显降低,严重者比永久性耐洗牢度值还低。皂洗温度低,皂洗液的浸透性差,褪大多为表面浮;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
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,但对于去除织物内部的颜作用不大。
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,耐洗牢度最接近永久性耐洗牢度,此条件具有一定的参考价值。参考文献:[1] 王德竹等:《染牢度指标的比较分析》,《中国纤检》,2006年第2期。
[2] 刘瑛:《棉织物永久耐洗牢度的测试》,《印染》,2001年第10期。
半导体材料切割设备概况
西北机器有限公司    王  帅  马利军  张国库  刘  薇
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
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、内圆切割技术与线切割技术分析
200mm(8吋)以上规格硅单晶圆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片圆片的长度多线切割可切出7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切割机价格的1/3~1/4,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时,规模在年产达50吨以上的硅单晶加工生产线,并且圆片品种主要针对较
合肥荣事达洗衣设备制造有限公司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
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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~200m
m 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,切割线直径0.18mm,片厚0.2mm,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:
虚拟电子围栏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。
熔炼焊剂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MWS-48SD、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。这两种线切割机线丝存线长度不超过150KM。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)存线长度不
超过150KM。NTC 公司(日平外山公司)主要提供300mm 晶圆片线切割机MNM444B 和MWM454B 两种。三轴(导轮)驱动形式,存线长度达400KM。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 公司线切割机主要用于200mm 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。
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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。
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参考文献:
断头锁
[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。

本文发布于:2024-09-23 22:38:00,感谢您对本站的认可!

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