一種實現(xiàn)SiC單晶不同直徑切割的多線切割機羅拉及其使用方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)SiC單晶不同直徑切割的多線切割機羅拉及其使用方法，屬于半導體單晶材料加工領域。
【背景技術(shù)】
[0002]多線切割方法是金屬切割線通過一組導輪的指引，形成一張線網(wǎng)，通過在高速往復運轉(zhuǎn)的金屬切割絲上的切割液與半導體硅片等材料產(chǎn)生摩擦，依靠工作臺的上升或下降，將半導體硅、SiC、藍寶石等硬脆材料一次同時切割為數(shù)百薄片的新型切割加工方法。目前數(shù)控多線切割機憑借其極高的生產(chǎn)效率和出片率已經(jīng)成為半導體材料的主要切割方式。
[0003]SiC單晶是寬禁帶半導體材料的典型代表，是制備高溫、高頻、大功率電子器件的關鍵材料，同時又是制備綠、藍、紫外LED的理想襯底材料。然而SiC的莫氏硬度為9.2，僅次于金剛石，導致SiC晶體的切割難度相當大，切割速率非常慢，需要的切割時間隨直徑增大而急速增加。一般而言，晶體直徑越大，晶體內(nèi)部應力越大，晶體切割時工作臺移動速度越慢，切割時間越長。優(yōu)化后的切割工藝表明，2inch SiC單晶的切割時間為10?20h，3inchSiC單晶的切割時間為20?30h，4inch SiC單晶的切割時間為80?lOOh，6inch SiC單晶的切割時間為150?200h，如此長的切割時間導致成本急劇增加。
[0004]在切割SiC單晶晶體時，不同單晶直徑的薄片有不同的厚度要求，2inch?4inchSiC襯底厚度為350?450 ym，6inch SiC襯底厚度為500?800 μ m。在多線切割機對材料進行切割加工時，羅拉的開槽間距決定著切割材料的厚度。羅拉的設計決定著切割材料最終薄片的厚度。一般情況下，切割材料的薄片厚度近似等于羅拉槽間距減去金屬切割線的直徑和切割液中磨料顆粒的大小。單一羅拉槽的羅拉設計方案不能同時切割不同直徑且薄片厚度要求不同的SiC單晶。因此需要頻繁拆卸、安裝不同規(guī)格的羅拉，極大地增加了工作量；同時由于單次切割相同直徑、薄片厚度要求相同的晶體，使得時間利用率低，嚴重地降低了切割效率。
[0005]中國專利文件CN103009490A(申請?zhí)?201210569696.0)公開了一種提高多線切割機切割厚度范圍的多線切割機鋼絲線的調(diào)線裝置，它包括安裝在前固定板、后主板上尺寸、線槽數(shù)、槽間距相同的左切割羅拉、右切割羅拉，其特征是后主板上設有導輪安裝板，導輪安裝板上分別設有進線導輪組、出線導輪組；使鋼絲線由左切割羅拉的第一個線槽豎直引出，切入進線導輪組上的第一個導輪，再切入出線導輪組上與之共面的第一個導輪，然后豎直向下進入右切割羅拉的第二個線槽，完成鋼絲線的換槽，該發(fā)明避免因切割羅拉上V形環(huán)槽的間距過大而引起切割羅拉的槽間跨角過大，出現(xiàn)跳線和切割羅拉偏磨等不良現(xiàn)象，雖然可以實現(xiàn)調(diào)節(jié)晶體的切割厚度，但是仍然需要利用調(diào)線裝置對多線切割機進行調(diào)節(jié)之后才能實現(xiàn)，操作步驟仍然繁瑣，而且影響工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種實現(xiàn)超硬SiC單晶不同直徑同時切割的多線切割機羅拉及其使用方法。該羅拉在晶體不同厚度的多線切割過程中，可減少羅拉的安裝、拆卸次數(shù)，進而降低了軸承底座拆卸過程中軸承意外進砂的機率，節(jié)省人力、增加羅拉使用次數(shù)和軸承底座中導輪壽命。由于羅拉槽間距不同，可以同時切割不同直徑的組合晶體，從而達到節(jié)時節(jié)能節(jié)材的效果。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]—種實現(xiàn)SiC單晶不同直徑切割的多線切割機羅拉，該羅拉設置有兩種或兩種以上槽區(qū)間，每個槽區(qū)間設置有等間距的槽，不同槽區(qū)間內(nèi)的槽間距不同，槽區(qū)間之間設置有過渡槽。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，設置過渡槽的目的在于防止羅拉開槽時造成崩邊。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，槽區(qū)間的個數(shù)為2-5個；槽區(qū)間的個數(shù)由待切割組合晶體中不同直徑的數(shù)量決定。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，槽區(qū)間內(nèi)的槽間距為0.6?1mm，不同槽區(qū)間內(nèi)的槽間距不同；槽間距的大小由不同直徑的SiC晶片的厚度決定。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，過渡槽的寬度為I?1.5mm。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，每個槽區(qū)間內(nèi)槽的個數(shù)為30-120個；每個槽區(qū)間內(nèi)槽的個數(shù)由用該槽切割的SiC晶體厚度決定。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述羅拉的材質(zhì)為聚乙烯材料或者聚氨酯材料。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的槽為V形槽；進一步優(yōu)選的，當羅拉材質(zhì)為聚乙烯材料時，V形槽角度為50°，當羅拉的材質(zhì)為聚氨酯材料時，V形槽角度為70°。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，上述實現(xiàn)SiC單晶不同直徑切割的多線切割機羅拉可安裝到現(xiàn)有的多線切割機中使用。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，上述實現(xiàn)SiC單晶不同直徑切割的多線切割機中使用的金屬切割線為鋼絲線或者金剛石線。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，上述實現(xiàn)SiC單晶不同直徑切割的多線切割機羅拉的使用方法，包括步驟如下:
[0019](I)羅拉安裝:
[0020]將羅拉安裝在多線切割機上，安裝之后，所述的多線切割機包括供線輪、供線導輪組、羅拉、收線導輪組、收線輪和工作臺；
[0021](2)繞線:
[0022]將金屬切割線從所述供線輪處引出，依次經(jīng)過所述供線導輪組，然后繞至所述羅拉上；在所述羅拉的一個槽區(qū)間一端繞線，然后所述金屬切割線繞至過渡槽，然后繼續(xù)將金屬切割線繞至下一個槽區(qū)間，以此類推，繞完所有槽區(qū)間為止；最后將所述金屬切割線依次從所述羅拉上繞至所述收線導輪組和收線輪上，完成繞線；
[0023](3)切割晶體放置:
[0024]將待切割的不同直徑的組合晶體放置在工作臺上，并且按照最終薄片厚度要求對應放置在相匹配的槽區(qū)間下方；
[0025](4)晶體切割:
[0026]啟動多線切割機，供線輪供線，金屬切割線運行，工作臺上升，待切割晶體被切割成薄片。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(4)中供線速度為10-20m/min，金屬切割線運行速度為400_1000m/min，工作臺上升速度為 0.009mm/min~0.050mm/min。
[0028]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的晶體為硬脆半導體材料，進一步優(yōu)選為不同直徑的碳化硅單晶，但不局限于此，對藍寶石、單晶硅、砷化鎵等半導體材料同樣適用。
[0029]根據(jù)本發(fā)明，切割完成后，取下晶片，可用螺旋測微器測量處于不同槽區(qū)間下方的薄片厚度。根據(jù)不同材料制作的羅拉有效使用壽命，羅拉上不同槽間距的槽區(qū)間的個數(shù)以及槽數(shù)量取決于使用該槽的切割次數(shù)及單次使用時間，即由切割該槽使用的總時間決定。一般而言，使用的總時間越長，該槽在羅拉上的數(shù)量應越多。
[0030]本發(fā)明適用于所有多線切割機機型。
[0031]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:
[0032]1、本發(fā)明通過將羅拉設計為不同的槽間距，可以同時切割不同直徑且厚度要求不同的材料，從而提高切割效率，實現(xiàn)了節(jié)省能源、材料、時間的目的。
[0033]2、本發(fā)明通過將羅拉設計為不同的槽間距，減少了安裝、拆卸羅拉的次數(shù)，減少了操作工序，提高了工作效率。
[0034]3、本發(fā)明的羅拉，易于實現(xiàn)，便于推廣實用。
[0035]4、本發(fā)明尤其適用于切割厚度變化、直徑大、硬度大的材料，更能體現(xiàn)節(jié)能節(jié)時，提高效率的目的。
【附圖說明】
[0036]圖1是本發(fā)明實施例1多線切割機切割晶體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖2是本發(fā)明實施例1中羅拉的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0038]圖3是本發(fā)明實施例1中羅拉的局部放大圖。
[0039]附圖標記說明:
[0040]I一一供線輪；2—一供線導輪組；
[0041]3 羅拉；4 收線導輪組；
[0042]5——收線輪；6——金屬切割線；
[0043]7 待切割晶體；8 工作臺；
[0044]3-1一一第一槽區(qū)間；3_2—一過渡槽；
[0045]3-3--第二槽區(qū)間。
【具體實施方式】
[0046]下面結(jié)合實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明，但不限于此。
[0047]如圖1所示:實施例中使用的多線切割機包括供線輪1、供線導輪組2、羅拉3、收線導輪組4、收線輪5、金屬切割線6、待切割晶體7、工作臺8。多線切割機切割待切割晶體7時，工作臺8按照設定的參數(shù)上升，直至待切割晶體7被切割成薄片。所述羅拉3的槽間距決定著待切割晶體7的厚度。
[0048]實施例1
[0049]—種實現(xiàn)SiC單晶不同直徑切割的多線切割機羅拉3，該羅拉3設置有第一槽區(qū)間3-1和第二槽區(qū)間3-3，每個槽區(qū)間設置有等間距的V形槽，羅拉3的材質(zhì)為聚乙烯材料，V形槽的開槽角度為50°，第一槽區(qū)間3-1的槽間距為0.73mm，第二槽區(qū)間3_3的槽間距為0.85_，槽區(qū)間之間設置有過渡槽3-2，過渡槽3-2的寬度為1.5_。過渡槽3_2目的是防止羅拉3開槽時造成崩邊。
[0050]本實施例中羅拉3有效長度為260_，羅拉兩端各預留5mm。金屬切割線6的直徑為 0.16mm。
[0051]本實施例按如下步驟進行操作:
[0052](I)羅拉安裝:
[0053]將多線切割機羅