梅耶博格262工艺说明(cn).pdf

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 2 DS 262 083133 ch 00 MEYER 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sales meyerburger ch 公司主页www meyerburger ch 3 083133 cn 00 目录目录 1基本操作知识 5 1 1推荐浆液 5 1 1 1载液 6 1 1 2研磨砂 6 1 1 3储存和装卸 8 1 1 4制备 8 1 2质量问题与断线分析 12 1 2 1断线 12 1 3过程控制 13 1 3 1常规操作步骤 13 1 3 2首次质量检查 14 1 3 3产量分析 15 2拌浆 17 3晶锭粘合 19 3 1夹持导轨的安装 19 3 2玻璃切割垫块的切割 20 3 3玻璃切割垫块的粘合 21 3 3 1准备切割垫块和工件夹具 21 3 3 2准备粘结剂 22 3 3 3玻璃切割垫块的粘合 22 4 DS 262 目录 083133 cn 00 3 4晶锭粘合 23 3 4 1准备切割垫块和晶锭 23 3 4 2准备粘结剂 23 3 4 3粘合晶锭 24 4更换主辊 25 5绕线 37 6晶锭加载 49 7切割 53 8晶锭卸载 57 9晶片的手工清洗 65 5 083133 cn 00 1 1 基本操作知识基本操作知识 1 1推荐浆液推荐浆液 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 dm3 SiC 3 178 kg dm3 6 DS 262 基本操作知识 083133 cn 00 1 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 0 20 C 下粘度mPas86 100 水份残余 K F p不超过 0 5 密度 kg dm31 125 7 083133 cn 00 1 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 当采用 PEG 300 作为载液切割硅片时 浆液密度应维持在以下范围 8 DS 262 基本操作知识 083133 cn 00 SiC PEG Si 1 628 1 646 kg dm3 1 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 120 C 蒸发掉其中的水分再进行混 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 9 083133 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 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 10 DS 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 APHA Fe 100 ppm Sic 湿度 0 04 游离 Si 0 25 粒度分布 F500 不含粒度小于 4 m 的颗粒 11 083133 cn 00 图 1 6 研磨砂的理想分布 12 DS 262 基本操作知识 083133 cn 00 1 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 中的内容 13 083133 cn 00 1 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 14 DS 262 基本操作知识 083133 cn 00 1 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 15 083133 cn 00 1 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 16 DS 262 基本操作知识 083133 cn 00 17 083133 cn 00 2 2 拌浆拌浆 图 2 1 18 DS 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 19 083133 cn 00 3 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 20 DS 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 21 083133 cn 00 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 22 DS 262 晶锭粘合 083133 cn 00 3 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 23 083133 cn 00 3 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 24 DS 262 晶锭粘合 083133 cn 00 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 4 3粘合晶锭粘合晶锭 图 3 9 步骤 步骤 1将晶锭放置在玻璃垫块上 2为确保充分粘合 工件夹具 切割垫块的干燥时间得不少于 120 分钟 3切割垫块和晶锭之间的结合处不得有多余的粘结剂 25 083133 cn 00 4 更换主辊更换主辊 图 4 1 注意 注意 主辊 WGR 的安装顺序 先低后高 26 DS 262 更换主辊 083133 cn 00 步骤步骤 1将活动轴承拖至最大位置处 2检查唇型密封是否清洁 3清洁外轴承 品牌 Hydrel 如有需要 可采用 Scotch Brite 拭亮 魔布 来清除杂物 4将 Teflon 喷液喷洒在 Hydrel 外轴承上 图 4 2 步骤 步骤 1加油润滑拆卸杆及其螺纹 图 4 3 步骤 步骤 1在活动轴承环上涂抹 Turmoplast MA2 27 083133 cn 00 图 4 4 注意 注意 采用悬挂机构起升 WGR 主辊 图 4 5 步骤 步骤 1清洗 Hydrel 内轴承 28 DS 262 更换主辊 083133 cn 00 图 4 6 步骤 步骤 1将 Teflon 喷液喷洒在 Hydrel 内轴承上 图 4 7 注意 注意 检查所有的合成轴套 每边四个 一共八个 29 083133 cn 00 图 4 8 步骤步骤 1使用扭矩扳手旋紧螺钉 施加力矩 11 Nm 图 4 9 30 DS 262 更换主辊 083133 cn 00 步骤 步骤 在主辊的一侧有一个沟槽 该沟槽必须面向固定轴承 参见机床上的标签 图 4 10 步骤 步骤 1将主辊放至轴承处 2插入拆卸杆 降低起重机 图 4 11 步骤 步骤 1旋紧拆卸杆 31 083133 cn 00 图 4 12 步骤 步骤 1将主辊调节到固定轴承的轴销位置 2推动主辊越过轴销至止推块处 32 DS 262 更换主辊 083133 cn 00 图 4 13 步骤 步骤 1使用整平装置将滑动轴承向后推动 注意 注意 为装配需要 这些活动轴承的轴销也需要进行调整 33 083133 cn 00 图 4 14 步骤 步骤 1重新调整弹簧轴套 2重新调整管接螺母 34 DS 262 更换主辊 083133 cn 00 图 4 15 步骤 步骤 1插入锁定装置 步骤 步骤 1拧紧管接螺母 直至橙色标志消失 100 kN 2拆除锁定装置 35 083133 cn 00 图 4 16 步骤 步骤 1拧紧锁定螺钉 36 DS 262 更换主辊 083133 cn 00 37 083133 cn 00 5 绕线绕线 图 5 1 步骤 步骤 1用橡胶带绕过四个主辊并捆紧 如果需要 捆完后可再次检查并且拉紧橡胶 带 38 DS 262 绕线 083133 cn 00 图 5 2 步骤 步骤 1将线轴连接到线卷接收器 切割线入口 右侧 但不要将摆动辊固定 2输入线匝数据 Setup 设置 按钮 图 5 3 步骤 步骤 1用换向轮将切割线拉至切割区域 39 083133 cn 00 图 5 4 步骤 步骤 1将切割线的一端固定在橡胶带上 橡胶带卡扣上有一个螺钉 图 5 5 注意 注意 切割线必须在橡胶带的正面或背面 而不能在金属表面 如果在金属表面 则有断 线的危险 40 DS 262 绕线 083133 cn 00 图 5 6 步骤 步骤 1拉动切割线穿过摆动杆 图 5 7 41 083133 cn 00 步骤 步骤 1减少两边切割线的张紧力 15N 2设定切割线速度 2 m 秒 参见操作手册 图 5 8 步骤 步骤 1在主菜单中选择 windup 绕线 程序 2增加入口侧 右边 切割线的张紧力 3启动机床 参见操作手册 42 DS 262 绕线 083133 cn 00 图 5 9 步骤 步骤 1将切割线放入第一道沟槽中 如果需要 可使用划线器等辅助工具 注意 注意 切割线的偏移 从一条沟槽运行至下一条沟槽 发生在切割线从 4 号主辊向 1 号主 辊运行时 也就是说 切割线在 2 3 4 号主辊的第一条沟槽上运行 在切割线从 4 号主辊回到 1 号主辊时 切割线将绕在第二条沟槽上 以此类推 图 5 10 43 083133 cn 00 步骤 步骤 1绕一个大约 10 mm 宽的线网 图 5 11 步骤 步骤 1清洁粘合点 这些地方不能有油污 44 DS 262 绕线 083133 cn 00 图 5 12 步骤 步骤 1Put the adhesive tape with the adhesive surface up under the wires back off the machine 将胶带放在切割线 机器后面 下面 胶带正面朝上 图 5 13 45 083133 cn 00 步骤 步骤 1将胶带粘牢 注意 粘好后切割线之间应当保持一定距离 否则切割线在运转 时可能出现问题 图 5 14 步骤 步骤 1以沟槽为参照 将胶带割开 并将多余胶带拿开 图 5 15 46 DS 262 绕线 083133 cn 00 步骤 步骤 1将靠近胶带的切割线线头剪掉 图 5 16 步骤 步骤 1将切割线速度增至 5 m 秒 2以适当速度绕线 直至线网宽约 50 mm 然后观察切割线是否有误差 如果 有必要 用划线器调整 3增加两侧切割线的张紧力 如 33 N 继续以适当速度绕线 直至线网宽 约 100 mm 47 083133 cn 00 图 5 17 步骤 步骤 1松开橡胶带 图 5 18 48 DS 262 绕线 083133 cn 00 步骤 步骤 1绕整个线网 2装上机床线卷 输入线卷数据 3将切割线穿过换向轮运行至机床线卷 摆动杆除外 4将切割线在机床线卷上绕两圈 继续运行并从正面穿过沟槽到达螺钉处 5拉动切割线穿过摆动杆 图 5 19 步骤 步骤 1更改菜单 将 windup 绕线 改为 setup 设置 2运行机床 并调整排线装置行程 参见操作手册 49 083133 cn 00 6 晶锭加载晶锭加载 图 6 1 步骤 步骤 1将粘合好并且变硬的晶锭推到加载设备上 50 DS 262 晶锭加载 083133 cn 00 图 6 2 步骤 步骤 1将晶锭在机床夹具中定位 并尽量向后推 然后拔出安全销 图 6 3 步骤 步骤 1将晶锭 夹持导轨尽量向后推 2重复以上步骤直到所有晶锭安装完毕 3触发夹持系统 51 083133 cn 00 图 6 4 步骤 步骤 1将晶锭移向线网 并将其推入线网约 1mm 此时可以看到切割线换向 图 6 5 52 DS 262 晶锭加载 083133 cn 00 步骤 步骤 1将晶锭移出线网 直到看不到切割线换向为止 2设置零点 详细指导请参见操作手册 53 083133 cn 00 7 切割切割 详细说明应参照机床操作手册 详细说明应参照机床操作手册 54 DS 262 切割 083133 cn 00 图 7 1 实例 边缘宽度为 125 mm 晶片的切割数据 进给高度步骤进给速度切割线速度 顶部浆液底部浆液断线接地切割时间切割线消耗 mm 分钟 m 秒 分钟Km 12 2 10 425 044249004900114 81 4 0 20 425 044249004900114 81 4 2 30 428 47049004900112 41 2 3 40 421210049004900117 15 1 6 50 421210049004900111 20 9 6 5 60 421210058005800111 20 9 7 70 421210065006500111 71 2 7 7 80 421210071007100110 70 5 8 90 421210075007500114 83 4 10 100 42121007500750011278 6200 6 127 110 4212100750075001010 77 7 131 5 120 18 470750075001010 05 0 132 5327 9229 406 晶锭长度2000mm5 464285714 晶锭直径125mm 倾斜度0 458mm 接触部分切割线长度545 9m 晶片数量4367Stk 55 083133 cn 00 图 7 2 实例 边缘宽度为 156 mm 晶片的切割数据 进给高度步骤进给速度切割线速度 顶部浆液底部浆液断线接地切割时间切割线消耗 mm 分钟 m 秒 分钟Km 14 2 10 45 884249004900115 01 8 0 20 45 884249004900115 01 8 2 30 49 87049004900112 51 5 3 40 41410049004900117 56 3 6 50 41410049004900111 31 1 6 5 60 41410058005800111 31 1 7 70 41410065006500111 81 5 7 7 80 41410071007100110 80 6 8 90 41410075007500115 04 2 10 100 4141007500750011370 0310 8 158 110 414100750075001012 510 5 163 120 19 870750075001015 08 8 164 5427 5349 818 晶锭长度2000mm7 125 晶锭直径156mm 倾斜度0 458mm 接触部分切割线长度681 2m 晶片数量4367Stk 56 DS 262 切割 083133 cn 00 57 083133 cn 00 8 晶锭卸载晶锭卸载 详细说明应参照机床操作手册详细说明应参照机床操作手册 58 DS 262 晶锭卸载 083133 cn 00 图 8 1 步骤 步骤 1 卸载晶锭时 机床应从 automatic 自动 切换至 set up 设置 菜单 图 8 2 步骤 步骤 1打开切割区域前 必须退出任何操作 2检查切割过程是否结束 59 083133 cn 00 图 8 3 步骤 步骤 1在 feed 进给 菜单中 将进给速度设为 30 mm min 图 8 4 步骤 步骤 1切换至 feed 进给 主菜单 60 DS 262 晶锭卸载 083133 cn 00 图 8 5 图 8 6 步骤 步骤 1选择 update 更新 菜单 更新进给速度 机器将开始向上移动 图 8 7 61 083133 cn 00 步骤 步骤 1如果切割线向上偏移幅度超过 10 mm 应小心将切割线下压 图 8 8 步骤 步骤 1当工件到达零点时 机床模式应切换为 workpiece unloading 工件卸载