【干貨】多線(xiàn)切割工藝對(duì)研磨去除量的影響

　　太陽(yáng)能光伏網(wǎng)訊在晶體加工過(guò)程中，隨著硅單晶尺寸的增大，多線(xiàn)切割技術(shù)正被廣泛應(yīng)用于晶體切割工序。線(xiàn)切割不會(huì)明顯改善翹曲，但是切割時(shí)硅的損耗顯著減小，同時(shí)損傷深度減小。這進(jìn)一步反饋到后續(xù)工藝，減小了顆粒產(chǎn)生、殘余損傷引起的位錯(cuò)形成、硅片破裂等可能性[5]。硅切片的損傷層深度直接受晶體切割工藝影響，并影響著后續(xù)的晶片研磨工序的去除量。此外，切片的幾何參數(shù)[如彎曲度(TTV)、翹曲度(Warp)和平整度(Bow)]也間接影響著研磨工序的去除量。因此，本文從降低切片損傷層深度、控制切片幾何參數(shù)精度兩方面對(duì)多線(xiàn)切割工藝進(jìn)行研究。

　　1、試驗(yàn)

　　1.1樣品

　　直徑151mm±0.2mm；長(zhǎng)度260mm±10mm；導(dǎo)電類(lèi)型P型；電阻率8～13Ω·cm。

　　1.2工藝流程

　　經(jīng)斷頭尾、單晶滾圓工序后，得到符合多線(xiàn)切割機(jī)加工要求的硅單晶，經(jīng)定向粘接、多線(xiàn)切割、脫膠、清洗等工藝過(guò)程獲得厚度為780μm±20μm的硅切割片，對(duì)硅切割片的參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)倒角、磨片等工序進(jìn)行驗(yàn)證。

　　1.3試驗(yàn)驗(yàn)證

　　將硅切割片進(jìn)行倒角、研磨，雙面去除量30μm時(shí)，表面質(zhì)量符合GB/T12965硅單晶切割片和研磨片的要求。

　　2、結(jié)果與討論

　　2.1表面損傷層的控制

　　2.1.1表面損傷層形成機(jī)理

　　多線(xiàn)切割過(guò)程中砂漿因切割線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶到切割區(qū)域，其中的碳化硅顆粒在切割線(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)下通過(guò)滾壓、鑲嵌、刮擦過(guò)程完成切割。在一定壓力下，與負(fù)載軸產(chǎn)生的塑性區(qū)域平行的材料開(kāi)始破裂、變碎并向表面擴(kuò)散。同時(shí)，塑性區(qū)域的邊緣還產(chǎn)生了淺徑向裂紋；外力卸載后殘余壓力組成的彈塑性區(qū)域可能導(dǎo)致表面產(chǎn)生平行橫向裂紋。當(dāng)裂紋到達(dá)表面后，碎屑材料即被移除。然而放射狀裂紋和中心狀裂紋仍然存在且直達(dá)表面，這就是多線(xiàn)切割工藝中晶片表面損傷層的形成機(jī)理。

　　2.1.2多線(xiàn)切割工藝對(duì)表面損傷層的影響

　　通常情況下，硅切片損傷層深度與碳化硅的粒徑大小有關(guān)，碳化硅粒徑越大，損傷層深度越深。由于砂漿的黏度隨使用時(shí)間的增加而降低[6]，將導(dǎo)致金屬線(xiàn)攜帶砂漿的能力逐步降低。考慮到砂漿的配比決定著砂漿的密度以及碳化硅在砂漿中的分布，故使用不同體積比的砂漿(即綠碳化硅和切削液的混合液)進(jìn)行試驗(yàn)。由表1可知，當(dāng)砂漿中綠碳化硅濃度過(guò)大或過(guò)小時(shí)，晶片表面研磨作用弱化，金屬線(xiàn)的切削力加強(qiáng)，增加了表面損傷層的深度，導(dǎo)致表面粗糙度變差。因此，綠碳化硅的濃度是晶片表面損傷層的影響因素。

　　2.2多線(xiàn)切割工藝對(duì)切片幾何參數(shù)的影響

　　2.2.1多線(xiàn)切割工藝對(duì)切片TTV的影響

　　在砂漿流量一定的條件下，提高供線(xiàn)速度，金屬線(xiàn)上的砂漿分布均勻，砂漿與單晶的接觸面積增大，由于砂漿的研磨作用，切片表面凹點(diǎn)與凸點(diǎn)之間的差異降低，提高切片的TTV水平。在供線(xiàn)速度一定的條件下，提高砂漿流量，金屬線(xiàn)的負(fù)載增加且在切割方向的波動(dòng)增大，容易出現(xiàn)斷線(xiàn)。本研究中，開(kāi)展了不同供線(xiàn)速度、不同砂漿流量的多線(xiàn)切割工藝的正交試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。從表2表中可知，砂漿流量一定時(shí)，若供線(xiàn)速度為30m/min，硅片的TTV數(shù)值較為理想；供線(xiàn)速度一定時(shí)，硅片的TTV隨流量的增大而減小。為獲得較好的TTV，確定供線(xiàn)速度為30m/min，砂漿流量為25～30LPM。