梅耶博格262工艺说明(cn).pdf
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1、083133-ch-00最先进的精确切割技术加工手册加工手册DS262/C 型线锯型线锯2DS 262-083133-ch-00MEYER+BURGER Ltd梅耶博格有限公司电话+41(0)33 439 05 05传真+41(0)33 439 05 10电子邮件salesmeyerburger.ch公司主页www.meyerburger.ch 3083133-cn-00目录目录1基本操作知识.51.1推荐浆液 .51.1.1载液.61.1.2研磨砂.61.1.3储存和装卸.81.1.4制备.81.2质量问题与断线分析 .121.2.1断线.121.3过程控制 .131.3.1常规操作步骤.1
2、31.3.2首次质量检查.141.3.3产量分析 .152拌浆.173晶锭粘合 .193.1夹持导轨的安装.193.2玻璃切割垫块的切割 .203.3玻璃切割垫块的粘合 .213.3.1准备切割垫块和工件夹具.213.3.2准备粘结剂.223.3.3玻璃切割垫块的粘合 .224DS 262-目录 083133-cn-003.4晶锭粘合.233.4.1准备切割垫块和晶锭.233.4.2准备粘结剂.233.4.3粘合晶锭.244更换主辊.255绕线.376晶锭加载.497切割.538晶锭卸载.579晶片的手工清洗.65 5083133-cn-001.1.基本操作知识基本操作知识1.1推荐浆液推荐浆
3、液推荐浆液:SiC F500 和 PEG 300乙二醇和碳化硅的比重为:PEG 300=1.125 kg/dm3SiC=3.178 kg/dm36DS 262-基本操作知识 083133-cn-001.1.1载液载液表 1-1 分子式为H(OCH2CH2)nOH的PEG 300 规范 来自SiC技术数据表。将乙二醇从储液罐中泵送到搅拌桶中后,必须立刻关闭储液罐,否则乙二醇可能吸入空气中的水份。许多供应商在氮气环境中加满乙二醇储液罐,这样可避免潮气在罐装过程中进入储液罐。1.1.2研磨砂研磨砂1.1.2.1不同供应商产品的质量分布不同供应商产品的质量分布不同供应商的研磨剂质量差异很大。即使同一标
4、称粒度的研磨砂,粒度分布也可能不同。由于我们假设在同一分布下大颗粒对切割加工的贡献最大,因此具有较宽分布的名义上相同的研磨砂往往具有更大的粒度,其粒度分布更加趋中。图 1-1 测定的粒度分布属性单位规范属性单位规范pH(10%)-5.0-8.020C 下粘度mPas86-100水份残余 K.F.%p不超过 0.5密度kg/dm31.1257083133-cn-001.1.2.2采用回收研磨砂采用回收研磨砂与新研磨砂相比,回收研磨砂不仅价格便宜,还具有某些优越性。因为不仅可以用来切割硅,而且拉伸的晶粒可能会破碎成粒度相同的小颗粒,因此回收研磨砂的粒度分布确实更加趋中。这样,就有更多粒度相同的晶粒
5、同时进行切割。图 1-2 来自同一供应商的SiC晶粒的 REM 图像(切割前和切割后)。图 1-3 来自同一供应商的SiC晶粒的粒度分布(切割前和切割后)。浆液回收最简单的方法就是采用离心机将碳化硅从研磨剂和乙二醇的混合液中分离出来。由于硅的切口尺寸太小,因此不能被分离出来,这是因为离心机在分离硅微粒和钢微粒(切割线因磨损产生的微粒)时,对微粒的最小尺寸有一定要求。这些极细微的微粒可能会黏着在 SiC 晶粒上,从而妨碍 SiC 晶粒的切割效果。图 1-4 REM 回收 SiC的 REM 图像。左:采用离心机回收的SiC,注意图中SiC晶粒被SiC微粒黏着。右:采用化学工艺回收的SiC晶粒。当采
6、用 PEG 300 作为载液切割硅片时,浆液密度应维持在以下范围8DS 262-基本操作知识 083133-cn-00SiC+PEG+Si=1.628.1.646 kg/dm31.1.3储存和装卸储存和装卸所有储存研磨砂的房间湿度不能超过 55%,所以一般只在有空调的房间内才能进行储存、装卸和维护研磨砂和浆液。每个房间都需要安置湿度计来监控湿度,例如:储存室、制备室和切割室。湿度 55%研磨砂和乙二醇的吸水率限值为:SiC=0.2%Glycol=0.5%1.1.4制备制备1.1.4.1加热研磨砂,使其释水加热研磨砂,使其释水在湿度相对较高的区域,最好将研磨砂加热至 120C,蒸发掉其中的水分再
7、进行混合搅拌。否则,研磨砂所吸附的水分会使晶粒结块,堵塞过滤器,从而在晶片上留下切割痕迹。征兆:征兆:n机器和过滤器中出现浆液结块n切割痕迹步骤:步骤:n打开 SiC 包装袋(这样能加快水气蒸发)n将包装袋放在加热炉中n加热至 120 C,加热时间 1 小时1.1.4.2浆液受潮的征兆浆液受潮的征兆判断湿度是否超量的一个明显标志是看过滤器是否堵塞。过滤器堵塞会减少浆液流量,而浆液流量减少则表现为浆液输入压力增大。9083133-cn-00图 1-5 位于浆液箱顶部的压力表上的压力读数增加说明过滤器发生堵塞。1.1.4.3将研磨砂和载液混合搅拌(参见第将研磨砂和载液混合搅拌(参见第 2 章)章)
8、为保证晶片质量,在将浆液倒入线锯的浆液箱之前,应将研磨砂与载液长时间充分搅拌混合。由于研磨砂粉层极易飘散,在干燥的房间内很容易渗透并穿过密封条,进而磨损机床的轴承和导向装置,对机床造成损害,因此混合搅拌工序必须在一个隔离空调房内完成。n搅拌时间:在独立的容箱内搅拌 8 小时n空调房n隔离房间10DS 262-基本操作知识 083133-cn-00正确的浆液密度对确保晶片质量非常重要。密度范围取决于 SiC 研磨砂的粒度和乙二醇的种类。例子:例子:Orkla Exolon F500 新 SiC(20%)Orkla Exolon F500 回收 SiC(80%)PEG 300 乙二醇(回收)为顺利
9、开始生产,最合适的起始密度为:1.650 kg/dm3。新浆液箱(990kg):乙二醇 505 kg/SiC 485 kg。每次切割都要根据待切割晶锭的长度来计算浆液密度变化。计算工作必须认真仔细,并使用梅耶博格提供 Excel 电子表格进行计算。切割完成后浆液箱中的浆液密度的最大值不得超过 1.678 kg/dm3。浆液数据:回收浆液数据:回收 F500 系列系列PEG:SIC:20 C 时的粘度:85-100 m Pa s(PEG300)45-65 m Pa s(PEG 200)含水量:1%外观:clear liquid颜色 MAX 25 APHAFe 100 ppmSic 湿度 0.04
10、%游离 Si 0.25%粒度分布(F500):不含粒度小于 4m 的颗粒。11083133-cn-00图 1-6 研磨砂的理想分布12DS 262-基本操作知识 083133-cn-001.2质量问题与断线分析质量问题与断线分析1.2.1断线断线1.2.1.1线网前后断线线网前后断线图 1-7 切割线系统:在中心部分、主辊周围的断线原因与切割线拉伸系统及绕线系统的断线原因不同。线网前后断线的主要原因有:n滑轮未校准n滑轮磨损n线轴运转不正确n切割线质量不合格如果线轴从上法兰处被升起(吊起),卷轴将会隆起,绕线位置下移,导致切割线在线轴处发生交叉。当线轴退绕准备切割时,只要切割线到达交叉点,切割
11、线就会断裂。在这种情况下,断线发生在线轴下端的靠近上方部位。1.2.1.2线网上断线线网上断线n切割线交叉n硅中有夹杂物(多晶硅)切割前线网准备不仔细会造成跳线。跳线会导致切割后的晶片厚度不均。在重新校准后,应仔细检查线网中每个主辊是否存在交叉点。在该加工过程中这种切割线交叉可能会一直会存在于线网中,直到在切割下一个晶锭时发生阻断并造成断线。其它造成断线的原因可能是因为浆液中一些较大的颗粒能穿过过滤器和滤筛并淤积在切割线导槽中,从而引发跳线,导致切割线交叉。这种情况一般出现在较温暖的切割区域,在这种环境下研磨砂会吸收水分并形成结块。要进一步识别受潮征兆,请参见 1.1.4.2 节和 1-5 中
12、的内容。13083133-cn-001.3过程控制过程控制1.3.1常规操作步骤常规操作步骤(参见上述章节)1.3.1.1粘合晶锭(参见第粘合晶锭(参见第 3 章)章)切割任何材料都会使浆液温度升高。对于同一尺寸的材料,控制电路会使浆液温度保持恒定。如果工件长度突然增加,热交换器不能及时进行调整,局部浆液温度就会迅速升高。如果与晶锭粘合的玻璃板的尺寸与晶锭尺寸不一致,就会出现这种情况。突增的热量会造成晶锭膨胀,从而在晶片外表产生切割痕迹。另外,如果在粘合晶锭时粗心大意,使过多粘结剂残留在工件和玻璃板之间,这样环氧树脂就会被切割线带入切割区域,从而也会在晶片外表留下切割痕迹。因此,必须注意以下要
13、点:n粘合前将玻璃板切割成与晶锭相同的尺寸n避免任何粘结剂过多地淤积在玻璃板与晶锭之间1.3.1.2检查线锯检查线锯每次运行后都要进行检查和校正:n每次运行后都要在隔离的房间中用水清洗浆液喷嘴。n每次运行后都要检查滑轮的磨损情况,必要时更换。n检查滑轮是否对准,必要时重新校准滑轮,使切割线与滑轮槽共线。14DS 262-基本操作知识 083133-cn-001.3.2首次质量检查首次质量检查无论对线锯及其耗材的操作多么细心,质量问题都可能会出现。由于晶片的分离、清洗和测量时间相对较长,切割质量通常只能在下一次切割开始后才能知道。因此,操作人员首先应在切割完成后立刻对小样本晶片进行快速检查。操作
14、人员只需将几个晶片分离和清洗,并进行目检。对于易受切割痕迹影响的晶片位于切割线输出侧,靠近使用后的切割线绕出线网的位置,例如:在 DS262 机床中,这类晶片通常出现在固定轴承侧的 4 号加载位置(参见 1-8)处。图 1-8 固定轴承端侧的 4 号加载位置如果出现问题(譬如,因浆液批号问题而出现切割痕迹从而导致产量降低),应当在重新开机前将问题解决。例如,换掉浆液可避免第二次切割时再次出现低产量,并在实验室检验结果出来之前对问题进行检测。如果出现上述问题,请检查:n浆液过滤器,浆液湿度是否太高(压力,参见 1.1.4.2)n浆液饱和度,密度是否太高Pos.4 FB 15083133-cn-0
15、01.3.3产量分析产量分析如果问题一直出现并且不能在短期内解决,产量分析可以帮助查找问题。尽管没有问题出现,大多数大型晶片公司还是会采用“产量分析”工具来监控有关切割过程数据,一旦问题突然出现,他们可以及时将其解决。图 1-9 Excel产量分析样表16DS 262-基本操作知识 083133-cn-00 17083133-cn-002.2.拌浆拌浆图 2-1 18DS 262-拌浆 083133-cn-00图 2-2 步骤:步骤:1为保证晶片质量,在将浆液倒入线锯的浆液箱之前,应将研磨砂与载液长时间充分搅拌混合。由于研磨砂粉层极易飘散,在干燥的房间内很容易渗透并穿过密封条,进而磨损机床的轴
16、承和导向装置,对机床造成损害,因此混合搅拌工序必须在一个隔离空调房内完成。n搅拌时间:在独立的容箱内搅拌 8 小时n空调房n隔离房间图 2-3 19083133-cn-003.晶锭粘合晶锭粘合3.1夹持导轨的安装夹持导轨的安装$图 3-1 夹持导轨的安装20DS 262-晶锭粘合 083133-cn-00步骤:步骤:1用螺丝将夹持导轨固定在工件夹具上(如果需要,可使用测力计)。3.2玻璃切割垫块的切割玻璃切割垫块的切割图 3-2 将玻璃板切割成条状的玻璃切割垫块步骤:步骤:1用玻璃刀将玻璃板切割成条状的玻璃切割垫块。2玻璃切割垫块的长度不应超出晶锭长度 10 mm。21083133-cn-00
17、3.3玻璃切割垫块的粘合玻璃切割垫块的粘合3.3.1准备切割垫块和工件夹具准备切割垫块和工件夹具图 3-3 步骤:步骤:1将切割垫块放在工件夹具上。2用调节螺钉调整玻璃垫块,使其与工件夹具平行。3清洗将要粘合的表面(粘合表面必须无油脂。不要使用丙酮,因为它可能导致某些问题。)图 3-4 22DS 262-晶锭粘合 083133-cn-003.3.2准备粘结剂准备粘结剂图 3-5 步骤步骤1准备所需要的粘结剂成分和部件,含两种成分的粘结剂的作用时间在 30-60 秒之间。(玻璃垫块、粘结剂、碗、天平、抹刀)2按 1:1 的比例称取两种粘结剂成分。3混合并搅拌两种粘结剂成分,一定要充分搅匀。4将粘
18、结剂涂抹在工件夹具上。粘合层必须尽可能薄,且涂抹均匀(不能结块)。3.3.3玻璃切割垫块的粘合玻璃切割垫块的粘合图 3-6 步骤:步骤:1将玻璃切割垫块放在工件夹具上。2用调节螺钉调整玻璃垫块,使其与工件夹具平行,并水平固定。3为确保充分粘合,工件夹具/切割垫块的干燥时间得不少于 15 分钟。23083133-cn-003.4晶锭粘合晶锭粘合3.4.1准备切割垫块和晶锭准备切割垫块和晶锭图 3-7 步骤:步骤:1去除玻璃板上多余的粘结剂。2将晶锭放在切割垫块上。3清洗将要粘合的表面(粘合表面必须无油脂。不要使用丙酮,因为它可能导致某些问题。)3.4.2准备粘结剂准备粘结剂图 3-8 24DS
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