多線切割工藝斷線問題的分析

苗廣志++馬玉通++趙文華

摘 要：在多線切割工藝中，鍍銅金屬線對硅單晶切割片的質(zhì)量有著重要影響，成為多線切割工藝需要控制的重要輔料。斷線問題一直是困擾多線切割工藝人員的主要問題之一，一直得不到有效的解決，本文從材料、設(shè)備、工藝以及人員等多個視角對斷線問題進行了分析，并給出相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：硅 鋼線斷線 多線切割 鋼線破斷力

中圖分類號：TH132 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（b）-0073-01

多線切割工藝的基本原理是通過鍍銅金屬線攜帶砂漿按一定的速度對硅單晶進行切割。在切割過程中，斷線問題是困擾多線切割工藝技術(shù)人員的主要問題之一，該問題的解決對硅片的質(zhì)量和成品率有著非常重要的意義[1-3]。隨著硅單晶尺寸逐步增大以及硅片向越來越薄的方向發(fā)展，斷線問題對設(shè)備有效運行時間以及成本控制等帶來的影響日趨顯著，因此斷線問題成為多線切割工藝丞待解決的主要技術(shù)問題之一。在多線切割工藝領(lǐng)域，鮮有關(guān)于斷線問題的文獻報道。

本文從材料、設(shè)備、工藝以及人員等多個視角對斷線問題進行了分析，以期給出相應(yīng)的解決措施，為多線切割工藝人員解決斷線問題提供一些解決方案。

1 斷線問題的原因分析及解決措施

斷線問題是多線切割工藝中的常見問題之一，本文從材料、設(shè)備、工藝以及操作人員等角度進行了分析，具體如下。

1.1 鍍銅金屬線質(zhì)量缺陷導(dǎo)致的斷線問題及解決措施

在多線切割工藝中，鍍銅金屬線是在一定的張力條件下以一定的速度與硅單晶之間相互作用，從而實現(xiàn)對硅單晶的切割。在切割過程中，鍍銅金屬線需要承受一定的拉力，從而鍍銅金屬線需要具有一定的強度，并且表面應(yīng)無瑕疵、無雜質(zhì)。鍍銅金屬線的質(zhì)量缺陷是造成斷線問題的一個主要因素，可以從鍍銅金屬線的質(zhì)量控制入手，嚴格控制鍍銅金屬線的強度值、外觀質(zhì)量，必要時可以采取復(fù)驗強度、外觀檢驗等措施，以防止鍍銅金屬線在多線切割過程中出現(xiàn)斷線問題。

（1）斷線原因：鋼線生產(chǎn)過程中制造工藝出現(xiàn)問題，造成鍍銅金屬線的強度偏低。

（2）斷線原因：在鋼線生產(chǎn)過程中混入雜質(zhì)，形成鍍銅金屬線夾雜物。

（3）斷線原因：在鋼線生產(chǎn)拉拔過程中對鋼線表面的損傷，形成鍍銅金屬線表面缺陷。

1.2 設(shè)備異常以及人員操作不當(dāng)

多線切割設(shè)備異常與人員操作不當(dāng)也是形成斷線問題的因素之一，二者往往交織在一起，難以完全區(qū)分開，本文將這兩個因素放到一起進行討論。

1.2.1 工字輪變形引起排線松動或夾絲

工字輪強度不足以支撐鋼絲壓力引起變形，并造成鋼線排線松動或夾絲，從而造成切割過程中過載頸縮斷，放線側(cè)工字輪靠近法蘭邊處排線松動，嚴重時工字輪明顯變形。該問題可采取事前檢查、事中監(jiān)控的措施進行控制，即在切割前仔細檢查工字輪是否變形，切割過程中要注意跟蹤鋼線的跳動是否有異常。

1.2.2 工字輪毛刺

工字輪上有鑿傷痕跡或有毛刺，會出現(xiàn)鋼線被刮在其上而在放線端或收線端造成斷線。 其具體表現(xiàn)為過載頸縮斷或表面損傷。工字輪的質(zhì)量問題可以通過工字輪外觀檢查加以控制，從而防止有缺陷的工字輪帶病工作。

1.2.3 壓線

在穿線操作的過程中，由于操作人員的操作不慎導(dǎo)致線頭松掉并重新拾起時鋼線線頭從下一圈鋼線中穿過造成放線壓線斷線，其斷口特征為過載頸縮斷或竹節(jié)狀，通常容易伴隨切割線痕，切割后廢線呈卷曲狀。該問題通常在一次斷線后出現(xiàn)，可以將放線輪上的鋼線轉(zhuǎn)掉幾百米，可有效預(yù)防因操作失誤而造成的壓線現(xiàn)象。

1.2.4 切割設(shè)備影響

多線切割設(shè)備本身的精度出現(xiàn)問題也會導(dǎo)致斷線問題，如收放線輪導(dǎo)線輪磨損過大或被切透、放線輪和收線輪隨動性不佳、控制系統(tǒng)故障、張力檢測設(shè)備以及張力臂擺動異常等。這類設(shè)備問題所造成的斷口特征表現(xiàn)為過載頸縮斷或不規(guī)則斷口。這類設(shè)備問題可通過采取設(shè)備的點檢、日常維護保養(yǎng)以及事前檢查等措施加以解決，如消耗性物品應(yīng)在每刀切割前檢查是否需要更換、定期檢查測試收放線輪隨動性以及切割前檢查壓縮空氣是否正常。

1.3 工藝條件不匹配

多線切割工序是一個系統(tǒng)性較強的工序，涉及工藝環(huán)節(jié)較多，只有各環(huán)節(jié)之間良好匹配，才能在保證工序正常流轉(zhuǎn)并得到各項性能具佳的硅片。切割工序的膠、砂漿、潔凈程序等均會對金屬線的性能產(chǎn)生不同程度的影響，以下給出了因工藝條件不匹配而造成的斷線問題，并給出了相應(yīng)的解決措施。

（1）斷線原因：砂漿配比或者質(zhì)量影響到鋼線攜帶砂漿量及切削能力，或直接對鋼線造成損傷。該問題歸結(jié)為砂漿原因造成磨損量過大斷線。

解決措施：嚴格按照規(guī)定配制砂漿 如烘制金剛砂，砂漿配制室清潔等。

（2）斷線原因：粘膠不當(dāng)，四周去膠不干凈，硅棒對接垂直度。該問題歸結(jié)為粘膠或硅棒對接質(zhì)量問題。

解決措施：將晶棒四周殘余的膠水去除干凈，晶棒粘完后檢查對接是否平行。

（3）斷線原因：鋼線在線網(wǎng)上因?qū)л啿勰p、導(dǎo)輪槽中有雜質(zhì)、硅棒拼接等原因跳線，導(dǎo)致某些導(dǎo)輪槽內(nèi)有多根鋼線互相壓住引起斷線。該問題歸結(jié)為跳線問題。

解決措施：切割前完全清理導(dǎo)輪槽、壓縮空氣吹，鋼絲刷刷等，檢查導(dǎo)線滑輪是否需要更換。

（4）斷線原因：砂漿中混人硬質(zhì)異物如碎片等，或者在導(dǎo)線槽導(dǎo)輪槽內(nèi)有未清理干凈的碎硅渣等，對鋼線造成刮傷。該問題歸結(jié)為導(dǎo)輪槽或?qū)Ь€槽有異物。

解決措施：切割前仔細清理設(shè)備包括導(dǎo)輪槽、各擋板、線網(wǎng)等，嚴格按照規(guī)定清洗導(dǎo)輪槽。

2 結(jié)論

斷線問題是多線切割工藝的主要問題之一，本文通過從材料、設(shè)備、工藝以及人員等四個角度進行分析，得出如下的初步結(jié)論。

（1）鍍銅金屬線的自身質(zhì)量是造成斷線問題的主要因素，需要密切關(guān)注鍍銅金屬線的強度以及外觀質(zhì)量。（2）設(shè)備維護保養(yǎng)以及事前檢查是預(yù)防斷線問題的有效措施，需要將這些措施落到實處。（3）人員因素是造成斷線問題不容忽視的因素，需要從制度上規(guī)范人員操作，杜絕因人員因素造成的斷線問題。（4）多線切割工藝是一個綜合性較強的工藝，各環(huán)節(jié)匹配是切割工藝人員需要考慮的首要問題。

參考文獻

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