回收砂漿對硅片表面質量的影響

史振剛

錦州陽光能源有限公司

回收砂漿對硅片表面質量的影響

史振剛

錦州陽光能源有限公司

工業的對硅片進行加工過程往往會使用回收的砂漿來對硅片進行加工切割，這樣的工藝對于公司而言，能夠大大地節約其成本費用，而且，隨著工藝的發展和社會經濟的進步，很多企業往往會使用很多工藝來降低對硅片進行加工過程中的成本費用，從而擴大自己的效益，筆者在本文中，將會回收砂漿對硅片切割并在保證質量的前提下，回收砂漿的最優比例，著重分析這種回收砂漿的使用對企業效益的影響，以及在保證質量的前提下，砂漿使用應保持的比例。

砂漿；硅片；成本

硅片在我們的生活中大面積地被運用，但是，對硅的使用往往是以硅片的形式，例如在制備太陽能電池的過程中，不是直接使用硅棒或者硅錠，而是對其加工后的硅片，經過多線切割完成后的硅片才能投入太陽能的使用。而對于切割，主要由以下過程完成：主要由金屬絲帶動sic顆粒來完成切割，但是對使用的液體組織有著很高的要求，要使用參雜聚乙二醇分散劑的水溶液.但是有一點必須提出，就是在水溶液切割過程中需進行動態控制，而動態控制的主要目的就是防止切割溶液質量的變化，影響切割效果。因為在加工過程中，會有一半的硅消耗流入切割液體中，影響切割質量。關于這個問題，現在已經得到很大的重視，而且很多的學者仍然在研究這個難題，關于如何回收利用廢棄漿料的問題仍然引發很多專家學者的興趣。

一、實驗部分

在工業生產中，對于硅片質量的評估往往通過以下幾步，第一，是通過不同比例的回收液體而對標準硅棒進行切割，標準的硅棒一般規格為156*156mm準方棒，在對合格率以及缺陷的數據進行分析的基礎上，對硅片質量進行科學評估，第二，對回收和新的聚乙二醇進行流動性進行檢測，這個過程主要使用的儀器為ndj～8s粘度檢測儀，第三步，檢測回收以及新sic的粒徑和粒徑在7.529～13.30um之間的集中度，這個過程主要使用的儀器為multisizer3粒徑分布儀，第四步，用金相顯微鏡對硅片的表面線痕進行分析觀察，這個過程主要使用的儀器為axio scope al金相顯微鏡。通過以上的四個步驟，就能夠分析出對多晶硅片進行切割的最適回收砂漿比例，以及不同比例下的回收砂漿所產生的不同質量的多晶硅表面質量。

二、實驗結果與討論

1.懸浮液PEG的物理性能檢測

切割液對硅片的切割具有很重要的意義，而切割的完成主要依賴于金剛砂所粘附的鋼線，新舊懸浮液的主要差別體現在顏色上的差別，新的懸浮液在顏色上會略顯微黃，而舊的懸浮液是近無色的，另外，粘度對硅片的切割也同樣具有很大的意義，適當的粘度才能有很好的質量，金剛砂粘度較小，則表明金剛砂分布不均，攜帶金剛砂的能力較弱，而粘度較高，則容易產生掉片現象，對硅片的切割影響較大，所以合理范圍的金剛砂才能保障切割液的質量，也能保證硅片表面的質量效果。

2.不同比例金剛砂SiC對多晶硅片表面線痕的影響

對硅片切割的主要原理為：砂漿中的碳化硅與硅片中的硅晶體摩擦碰撞，讓晶體磨損破碎，這種切割運用的是切割液下的滾動式切割，依靠碳化硅來完成切割過程。影響碳化硅的主要因素有：粒型、硬度、圓形度以及微粉含量，這些因素會影響切割的切割效果。而碳化硅生產原料的硬度能夠決定碳化硅的硬度，而冶煉時間長短決定了碳化硅的硬度，在硅片的切割過程中，如果硬度不夠，則會形成磨平鈍化的顆粒，會影響切割的能力，另外，不同的粒徑會有不同的破碎的工藝，例如，長條狀扁平狀顆粒，切割過程中會發生滾動摩擦，從而導致線痕和斜切現象。生產工藝中由于粒徑不同會有不同的工藝，但是生產工藝由于無法對粒徑進行集中分離，而且大的顆粒和小的顆粒也會有不同的質量，因此，只有將顆粒集中在某一范圍，才能保證切割質量。圓形度以及微粉含量對于碳化硅的影響較大，硅片切割時，圓形度大即菱角平滑，這樣容易導致線痕產生。

經過使用的砂漿并沒有變化很大，仍然保留著使用前的良好狀態，所以從這一點可以看出較高比例的回收砂漿能夠大量當切割液使用，而且對硅片的質量影響會很小，回收砂的比例越大，會使得切割鋼線末端直徑變小，圓形度會增大。但是從上面的檢測可以看出，鋼線的切割能力并沒有因此而使能力得到減弱，相應的硅片加工沒有受到影響，而切割硅片的質量也沒有受到較大的影響，而這些數據均是發生在回收砂比例在0.8以下的范圍。另外，當回收砂的比例大于0.8時，從數據可以看出硅片的加工受到了影響，而且硅片的合格率下降較快，而比例由0.80增加到0.85時，合格率會由明顯變化，合格率減少到了0.8166，降低的比例達到0.1356。這個結果指明，比例超過0.8的回收砂，切割的效果受到較大的影響，和鋼線接觸的硅片邊緣有明顯的破碎磨損和小崩邊出現，大大地影響了硅片的切割質量和效果。綜上所述，從控制硅片切割的質量效果以及經濟效益方面來說，將比例控制在0.8以及將保持回收砂和懸浮液穩定是對質量控制的關鍵。

三、結語

在研究不同比例切割砂多切割質量的影響以及本公司出現的問題的基礎上，給出了一些切實可行的建議，并提高了生產力。在相關措施的作用下，線痕片以及粘面小崩邊的數量得到有效的控制，臟片的數量也減少很多，而且大大減少了返工清洗的次數，很大程度上加快了硅片清洗與檢驗的速度，并且，硅片的加工成本得以降低，公司效益得到了提高。在PV800型線切機基礎上，本文敘述了切割砂漿比例對硅片表面質量的影響，在一定程度上能夠應用到其他相關的切割工藝，希望對其他的切割過程具有參考意義。

[1]韓燕旭,趙彩霞,賈艷飛等.回收砂漿對多晶硅片表面質量的影響[J].新型工業化,2014,(1)：79-83

[2]陳卓,魏昕,任慶磊等.大尺寸硅片自旋轉磨削運動分析及仿真[J].金剛石與磨料磨具工程,2009,(5)：1-6,12

史振剛（1957-），男，河北人，工作單位：錦州陽光能源有限公司-技術研發部：工程師，大專，研究方向：硅單晶系列新產品。