半导体设备——切片机，你了解多少？

失效分析 赵工 半导体工程师 2023-11-12 08:27 发表于北京

半导体设备对整个半导体行业起着重要的支撑作用。因半导体制造工艺复杂，各个环节需要的设备也不同，从流程工序分类来看，半导体设备主要可分为晶圆制造设备（前道工序）、封装测试设备（后道工序）等。

本文是半导体设备专题栏目的第 2 篇文章，介绍单晶炉后第二个工序设备——切片机。

单晶炉拉出硅棒后，经硅棒切断、外园整形，便用切片机切成薄片，供后续工艺使用。切片机也用于玻璃、陶瓷、 大理石、花岗岩等硬脆材料的切割。

半导体行业使用的切片机按结构形式可分为立式切片机、卧式切片机，按刀片形式可分内圆切片机、外园切片机、多刀切片机、线切割机等如下图所示。

现以立式内圆切片机为例，介绍其工作原理和功能特点：

切片机的切割刀具的基片是不锈钢环形薄片，内口镀有金刚砂（如下图），当刀片高速旋转时，不断磨削硅棒，从而完成切割硅片。

切割中不断向刀口浇注冷却润滑液，以减少刀片磨损，延长刀片使用寿命。

切片机主要由以下几部分构成：

1.主轴

这是切片机的核心部件。用液体静压轴承支承，以保证主轴旋转的稳定性。主轴中心为较大空腔，以便方便取出切下的硅片。

2.刀环

采用液压装置使刀片张紧固定在刀环上。

3.单晶的定向和固定装置

一般采用激光进行单晶晶格方向的定位。单晶用树脂胶粘接在送料滑板上，滑板用两根导柱和燕尾导轨导向。单晶硅的送料进给由步进电机通过涡轮蜗杆和丝杆系统驱动。

4.切割进给装置

由油缸驱动工作台，从而使与工作台固联的刀环完成切割进给运动。

5.晶片的传送

切下的硅片通过一套机械手，自动取片，传送到收片盒里。

6.晶片的测量和分类

切片机会把切下的晶片进行片子厚度和平整度的自动测量，然后进行分类。

7.液压气动系统

切片中静压轴承和切割进给都采用了液压作为动力，取片采用了压缩空气，所以该机还配备了液压气动单元。

8.电控系统

设备的全部动作和数据采集处理都由电控系统进行指挥控制。

国外切片机主要生产厂家概况：

国内的主要生产厂家有上海无线电专用设备厂（上无专）和中电科第45研究所等。

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