夹紧结构、硅片切割装置及其切割工艺

文档序号:180180 发布日期:2021-11-02 浏览:44次 >En<

阅读说明:本技术 夹紧结构、硅片切割装置及其切割工艺 (Clamping structure, silicon wafer cutting device and cutting process thereof ) 是由 孙信明 于 2021-07-30 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种夹紧结构、硅片切割装置及其切割工艺,其中硅片切割工艺,包括目测确定晶棒与切割线网接触的位置,并将所述位置在进给方向上的坐标确定为目测零点坐标;根据所述目测零点坐标确定在所述进给方向上的入刀位置区间值,并预设第一加工参数;所述晶棒沿所述进给方向移动,直至所述晶棒的即时位置坐标落入所述入刀位置区间值内时,控制硅片切割设备处于采用所述第一加工参数运行的状态,当所述晶棒接触所述切割线网时,以所述第一加工参数进行切割。本发明减小了因目测确定的切割零点与实际切割零点之间的偏差造成的入刀TTV。(The invention relates to a clamping structure, a silicon wafer cutting device and a silicon wafer cutting process, wherein the silicon wafer cutting process comprises the steps of visually determining the contact position of a crystal bar and a cutting wire net, and determining the coordinate of the position in the feeding direction as a visual zero coordinate; determining a cutter feeding position interval value in the feeding direction according to the visual inspection zero point coordinate, and presetting a first machining parameter; the crystal bar moves along the feeding direction, when the instant position coordinate of the crystal bar falls into the knife entering position interval value, the silicon wafer cutting equipment is controlled to be in a state of adopting the first processing parameter to operate, and when the crystal bar contacts the cutting wire net, the cutting is carried out according to the first processing parameter. The invention reduces the tool-entering TTV caused by the deviation between the cutting zero point determined by visual inspection and the actual cutting zero point.)

夹紧结构、硅片切割装置及其切割工艺

技术领域

本发明涉及硅片加工技术领域,特别是涉及一种夹紧结构、硅片切割装置及其切割工艺。

背景技术

随着太阳能光伏行业的发展,硅片在半导体器件、太阳能电池等领域的应用不断增多。随之出现了硅片多线切割技术,其是通过晶棒与切割线网之间的高速相对往复运动,将半导体加工区域的晶棒一次性切割为数百片硅片的一种切割加工方法。

硅片多线切割过程中存在TTV异常,TTV异常是硅片多线切割所得到的硅片在厚度测量值中的最大厚度与最小厚度的差值,用户称作硅片的总厚度变化,这个差值是衡量硅片优劣的一个重要标准。由此可见,TTV异常的存在会直接影响硅片合格率,甚至导致硅片降级为B片。然而,TTV异常通常包括入刀TTV及中后期TTV;目前的硅片切割工艺在对TTV异常进行改善时主要是针对切割加工的中后期的加工参数进行优化,进而提出了中后期TTV异常处理方法,以改善切割加工的中后期TTV。但导致中后期TTV与导致入刀TTV原因完全不一样,中后期TTV主要是切割过程异常所导致的,入刀TTV主要是机台及切割前异常所导致的,例如工件夹持不稳或工件与切割线网接触时的加工参数异常均会导致入刀TTV。现有的中后期TTV异常处理方法无法改善入刀TTV,另外,现有的硅片切割装置也没有针对改善入刀TTV进行的改进。

然而,在生产过程中,通过数据采集系统(MES数据系统)检测得到入刀TTV占总TTV异常的50%左右,因此对入刀TTV进行优化,能够减小TTV异常,利于提高硅片合格率。

发明内容

基于此,有必要针对现有的硅片切割工艺及装置,无法改善入刀TTV的问题,提供一种夹紧结构、硅片切割装置及其切割工艺。

一种夹紧结构,所述夹紧结构设置于切割线网的上方,所述夹紧结构包括本体及工件板;本体包括夹持槽及拉升件,所述夹持槽开设于所述本体靠近所述切割线网的一侧,所述夹持槽具有两个在第一方向上相对设置的第一夹持面及第二夹持面,所述拉升件沿第二方向固定于所述夹持槽的槽底、且所述拉升件位于所述第一夹持面及第二夹持面之间,所述拉升件具有第一抵接面,所述第一方向与所述第二方向垂直;工件板可移除地设置于所述本体,所述工件板包括夹持于所述第一夹持面及所述第二夹持面之间的夹持部及用于固定工件的连接部,所述夹持部开设有与所述拉升件相配合的配合凹槽,所述配合凹槽具有与所述第一抵接面在所述第二方向上相抵的第二抵接面。

上述夹紧结构在本体上开设夹持槽,夹持槽设置有第一夹持面及第二夹持面,以对工件板的两侧进行第一方向上地夹持;同时在本体上设置拉升件,并在工件板上设置配合凹槽,第一抵接面与第二抵接面相抵时,本体能够沿第二方向拉升固定工件板。如此设置,本体与工件板在相互垂直的第一方向及第二方向均存在配合关系,使工件板较为稳定地固定在本体上,当工件接触切割线网时,减轻工件板的抖动,也就使得工件较为稳定地进入被切割状态,能够减小入刀TTV,利于提高硅片合格率。

下面对本申请的技术方案作进一步说明:

在其中一个实施例中,所述第一夹持面及所述第二夹持面均朝向所述切割线网的方向倾斜设置。

在其中一个实施例中,所述第一夹持面固定设置有第一加强部,以形成平行于所述第一夹持面的第一加强夹持面;所述第二夹持面固定设置有第二加强部,以形成平行于所述第二夹持面的第二加强夹持面;所述夹持部夹持于所述第一加强夹持面与第二加强夹持面之间,以提供第二抵接面沿所述第二方向下压所述第一抵接面的作用力。

在其中一个实施例中,所述第一加强部包括在第一夹持面焊接形成的第一加厚层,所述第二加强部包括在第一夹持面焊接的第二加厚层。

本发明还提供一种硅片切割装置,其包括上述的夹紧结构。

本发明还提供一种硅片切割工艺,其包括步骤:

S1、目测确定晶棒与切割线网接触的位置,并将所述位置在进给方向上的坐标确定为目测零点坐标;

S2、根据所述目测零点坐标确定在所述进给方向上的入刀位置区间值,并预设第一加工参数;

S3、所述晶棒沿所述进给方向移动,直至所述晶棒的即时位置坐标落入所述入刀位置区间值内时,控制硅片切割设备处于采用所述第一加工参数运行的状态,确保当所述晶棒接触所述切割线网时,以所述第一加工参数进行切割。

上述硅片切割工艺根据目测零点位置确定一个入刀位置区间值,当晶棒相对于切割线网沿进给方向移动,直至晶棒的即时位置坐标落入入刀位置区间值内时,控制硅片切割工艺处于采用第一加工参数运行的状态,如此当晶棒实际接触切割线网时,能够采用第一加工参数进行切割。本申请中的硅片切割工艺相较于现有技术中的硅片切割工艺,设置入刀位置区间值,并在入刀位置区间值内采用同一个预设的第一加工参数,以一定程度上减小因目测确定的切割零点与实际切割零点之间的偏差造成的入刀TTV。

在其中一个实施例中,所述硅片切割工艺还包括步骤:

S4、所述晶棒沿所述进给方向继续移动,直至所述即时位置坐标脱离所述入刀位置区间值时,开始以预设的第二加工参数进行切割,且所述第二加工参数大于所述第一加工参数。

在其中一个实施例中,步骤S2包括将所述目测零点坐标确定为入刀位置区间值的中点值,并根据目测误差区间值确定所述入刀位置区间值的极值,并确保所述入刀位置区间值包含所述目测误差区间值。

在其中一个实施例中,所述目测误差区间值的确定方法包括步骤:

S01、目测确定在晶棒的进给方向上晶棒与切割线网接触的位置;

S02、确定晶棒与切割线网接触的实际位置;

S03、将目测确定的位置在进给方向的坐标与实际位置在进给方向的坐标作差,得到误差值;

反复进行步骤S01-步骤S03多次后,对多次得到的误差值的绝对值加和求平均值t,确定目测误差区间值为[-t,+t]。

在其中一个实施例中,当所述目测零点坐标为0mm,且所述目测误差区间值为[-1.5mm,+1.5mm]时,将所述入刀位置区间值确定为[-2.5mm,+2.5mm]。

附图说明

图1为本发明一实施例中夹紧结构的结构分解示意图;

图2为本发明一实施例中夹紧结构的结构示意图;

图3为本发明另一实施例中夹紧结构的结构示意图;

图4为图3中I部分的局部放大图;

图5为图3中II部分的局部放大图;

图6为本发明一实施例中硅片切割工艺的步骤示意图;

图7为本发明一实施例中硅片切割工艺的加工状态示意图;

附图标记:

10、夹紧结构;100、本体;110、夹持槽;111、槽底;112、第一夹持面;113、第二夹持面;114、第一加强部;1141、第一加强夹持面;115、第二加强部;120、拉升件;121、第一抵接面;200、工件板;210、夹持部;220、连接部;230、顶面;240、配合凹槽;241、第二抵接面;300、第一缝隙;400、第二缝隙;20、切割线网;30、晶棒。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明实施例提供了一种硅片切割装置,其包括切割线网及夹紧结构,工件固定在夹紧结构上并向靠近切割线网的方向进给,通过切割线网对工件进行切割,将晶棒一次性切割为数百片硅片。

参见图1及图2,本发明实施例提供了的一种夹紧结构10,其设置于切割线网20的上方。夹紧结构10包括可拆卸连接的本体100及工件板200,其中本体100固定于硅片切割装置的移动工作台(图中未示出)上,移动工作台能够相对于切割线网20移动。工件板200的一侧可移除地设置于本体100,工件板200的另一侧用于固定工件,在本实施例中工件为晶棒30。具体设置时,可以将晶棒30胶接在工件板200的底面,或采用其他方式固定工件。

参见图1,在本实施例中,本体100包括夹持槽110及拉升件120,夹持槽110开设于本体100相对靠近切割线网20的一侧,夹持槽110具有两个在第一方向上相对设置的第一夹持面112及第二夹持面113,拉升件120沿第二方向固定于夹持槽110的槽底111、且拉升件120位于第一夹持面112及第二夹持面113之间,拉升件120具有第一抵接面121。第一方向与第二方向垂直,作为一个示例,第一方向为图1中x方向,即水平方向,第二方向为图1中y方向,即竖直方向。工件板200包括夹持于第一夹持面112及第二夹持面113之间的夹持部210及用于固定工件的连接部220,夹持部210与槽底111相对的顶面230开设有与拉升件120相配合的配合凹槽240,配合凹槽240具有与第一抵接面121在第二方向上相抵的第二抵接面241。

上述夹紧结构10,在本体100上开设夹持槽110,夹持槽110设置第一夹持面112及第二夹持面113,以对工件板200的侧部进行第一方向上的夹持;同时在本体100上设置拉升件120,并在工件板200上设置配合凹槽240,第一抵接面121与第二抵接面241相抵时,本体100能够第二方向上拉升固定工件板200。如此设置,本体100与工件板200在相互垂直的第一方向与第二方向上均存在配合关系,使工件板200较为稳定地固定在本体100上,当工件接触切割线网20时,减轻工件板200的抖动,也就使得工件较为稳定地进入被切割状态,能够减小入刀TTV,利于提高硅片合格率。

继续参见图1及图2,在一实施例中,第一夹持面112及第二夹持面113均朝向切割线网20的方向倾斜设置。上述夹紧结构10的夹持槽110为开设于本体100底部的燕尾槽,当工件板200的夹持部210夹持在第一夹持面112及第二夹持面113之间时,本体100对工件板200的作用力垂直于倾斜的第一夹持面112及第二夹持面113,如此,除了沿第一方向的夹持力以外,还有沿第二方向的分力作用在工件板200的夹持部210,并由夹持部210传递至配合凹槽240的第二抵接面241,以使第二抵接面241与第一夹持面112之间除了因工件板200的重力产生的作用力以外,还产生了额外的下压作用力,以进一步提高本体100与工件板200在竖直方向固定的稳定性。

继续参见图3-图5,在一实施例中,第一夹持面112固定设置有第一加强部114,以形成平行于第一夹持面112的第一加强夹持面1141;第二夹持面113固定设置有第二加强部115,以形成平行于第二夹持面113的第二加强夹持面(图中未标出)。夹持部210夹持于第一加强夹持面1141与第二加强夹持面之间,以提供第二抵接面241沿第二方向下压第一抵接面121的作用力。

为了更好地对上述结构进行说明,参见图2,当未设置第一加强部114及第二加强部115的结构时,在工件板200的顶面230与本体100的槽底111之间形成第一缝隙300。结合参见图3及图4,在设置有第一加强部114及第二加强部115的实施例中,工件板200的顶面230与本体100的槽底111之间形成第二缝隙400,图4中L1所示即为第一缝隙300的尺寸,图4中L2所示即为第二缝隙400的尺寸,第二缝隙400大于第一缝隙300。结合参见图4及图5,工件板200的夹持部210相对于本体100下移,以进一步提供第二抵接面241下压第一抵接面121的作用力(如图5中F所示)。需要说明的是,第一加强夹持面1141可视为将第一夹持面112微小距离平移后得到的夹持面,同理,第二加强夹持面可视为将第二夹持面113微小距离平移后得到的夹持面。作为一个示例,第一加强部114包括在第一夹持面112焊接形成的第一加厚层,第二加强部115包括在第一夹持面112焊接的第二加厚层。例如在第一夹持面112焊接增厚1mm,同时在第二夹持面113焊接增厚1mm。上述夹紧结构10设置第一加强部114及第二加强部115,一方面加强了第二抵接面241沿第二方向下压第一抵接面121的作用力,进而加强了本体100与工件板200之间的连接,另一方面为本体100与工件板200接触位置的磨损留有一定余量。

另外,现有技术中的硅片切割工艺通常目测确定切割零点,并默认目测确定的切割零点无偏差,将得到的目测切割零点设置为工艺的切割零点,即晶棒30与切割线网20接触位置,并在所设置的切割零点处由初始台速及线速开始逐渐提高台速及线速。实际生产过程中目测所确定的切割零点往往存在误差,例如,当零点误差高了1mm,即目测切割零点相较于实际切割零点在晶棒30进给方向的坐标高了1mm,在晶棒30还未接触线网时,就根据所确定的目测切割零点开始提高台速线速。如此当晶棒30实际接触线网时,工艺已进入高台速阶段,即处于高于初始台速及线速的状态,使得晶棒30接触线网不稳、导致入刀TTV增大。为了更清楚地对上述技术问题进行说明,参见图7,在一实施例中,中心线c为目测确定的在晶棒30进给方向(图7中a方向)上晶棒30与切割线网20接触的位置,即上述的目测切割零点。然而晶棒30实际接触切割线网20的位置为图中实线b位置,因目测偏差的存在中心线c偏离实线b,即目测切割零点偏离实际切割零点。若晶棒30移动至中心线c处就开始提高台速及线速,当晶棒30移动至实线b处台速及线速偏高,会使晶棒30接触线网不稳、导致入刀TTV增大。

为解决上述因目测偏差导致的入刀TTV增大的问题,参见图6及图7,本发明实施例提供了的一种硅片切割工艺,其包括:

步骤S1、目测确定晶棒30与切割线网20接触的位置,并将目测确定的位置在进给方向上的坐标确定为目测零点坐标。

步骤S2、根据目测零点坐标确定在进给方向上的入刀位置区间值,并预设第一加工参数。

S3、晶棒30沿进给方向移动,直至晶棒30的即时位置坐标落入入刀位置区间值内时,控制硅片切割设备处于采用第一加工参数运行的状态,确保当晶棒30接触切割线网20时,以第一加工参数进行切割,其中即时位置坐标是指晶棒30当下所处的位置在进给方向上的坐标。

为了更清楚地说明,作为一种示例,参见图7,晶棒30在进给方向(图7所示a方向)上相对于切割线网20进给,目测确定晶棒30与切割线网20接触的位置(图7所示中心线c处),以中心线c在a方向上的坐标作为目测零点坐标。根据目测零点坐标确定在进给方向上的入刀位置区间值(图7中虚线e和虚线f之间的坐标区间值)。晶棒30沿进给方向移动至两个虚线之间时,控制硅片切割设备均处于采用第一加工参数运行的状态,如此确保了在晶棒30实际接触切割线网20,即晶棒30运动至图中实线b位置时,以第一加工参数对晶棒30进行切割。

上述硅片切割工艺是根据目测确定的晶棒30与切割线网20接触的位置确定一个区域,即在目测确定的接触位置(中心线c)上方间隔一定距离确定区域的起点(虚线e),并在其下方间隔一定距离确定区域的终点(虚线f)。当晶棒30移动至虚线e与虚线f之间的区域内时,硅片切割设备运行第一加工参数。如此能够确保在晶棒30与切割线网20实际接触的位置(实线b)时,以第一加工参数进行切割。

另外,需要说明的是,第一加工参数包括一种以上的加工参数,本申请中不作限制,可以包括但不限于台速及线速。第一加工参数根据需要预设即可,例如,第一加工参数包括现有技术中的硅片切割工艺预设的切割零点处所采用的初始台速及线速。

上述硅片切割工艺根据目测零点位置确定一个入刀位置区间值,当晶棒30沿进给方向移动,直至晶棒30的即时位置坐标落入入刀位置区间值内时,控制硅片切割工艺处于采用第一加工参数运行的状态,当晶棒30实际接触切割线网20时,能够采用第一加工参数进行切割。本申请中的硅片切割工艺相较于现有技术中的硅片切割工艺,设置一个目测切割零点所可能处于的入刀位置区间值,并在入刀位置区间值内采用同一个预设的加工参数,以一定程度上减小因目测确定的切割零点与实际切割零点之间的偏差造成的入刀TTV。

进一步地,在一实施例中,硅片切割工艺还包括步骤S4、晶棒30沿进给方向继续移动,直至即时位置坐标脱离入刀位置区间值时,开始以预设的第二加工参数进行切割,且第二加工参数大于第一加工参数。第二加工参数包括但不限于台速、线速,根据需要预设即可。

具体地,在一实施例中,步骤S2包括将目测零点坐标确定为入刀位置区间值的中点值,并根据目测误差区间值确定入刀位置区间值的极值,并确保入刀位置区间值包含目测误差区间值。上述硅片切割工艺设置入刀位置区间值,目测误差区间值所对应的位置区域即为因目测误差存在目测零点位置最可能出现的区域,确保入刀位置区间值包含目测误差区间值,能进一步减小因目测切割零点的偏差对入刀TTV产生影响的可能性。具体地,在一实施例中,当目测零点坐标为0mm,且目测误差区间值为[-1.5mm,+1.5mm]时,将入刀位置区间值确定为[-2.5mm,+2.5mm]。

目测误差区间值的获取方法不作限制,在一实施例中,目测误差区间值的确定方法包括步骤:

S01、目测确定在晶棒30的进给方向上晶棒30与切割线网20接触的位置;

S02、确定晶棒30与切割线网20接触的实际位置;

S03、将目测确定的位置在进给方向的坐标与实际位置在进给方向的坐标作差,得到误差值;

反复进行步骤S01-步骤S03多次后,对多次得到的误差值的绝对值加和求平均值t,确定目测误差区间值为[-t,+t]。

目测误差区间值的确定方法除了上述方法,也可以在多个晶棒30进行切割加工过程中,进行抽检,每次抽检包括目测确定在晶棒30的进给方向上晶棒30与切割线网20接触的位置;通过测量等方式准确获得晶棒30与切割线网20接触的实际位置,将目测确定位置沿进给方向的坐标与实际位置沿进给方向的坐标作差,得到误差值。将抽检得到的误差值的绝对值相加后求平均数以得到目测误差区间值。

需要说明的是,本申请中的硅片切割工艺只需要预设一个合理的区间范围,之后的多次加工,只需要根据每次加工目测得到目测零点位置,以其为区间内零点,确定对应的入刀位置区间值。相较于采用测量等方式确定实际的切割零点再进行加工的方式,更加便捷,有利于提高切割效率。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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