硅片加工定向切割.pptVIP

内容回顾 上一章内容安排的主要思路： 要加工什么工件 采用什么设备 如何进行加工 加工出什么产品 加工之后有何缺陷 如何处理加工缺陷 加工过程的评估 表面处理与过程评估 形成的表面损伤层： 粗糙度， 晶格畸变、 污染等 处理方案：去除损伤层 过程评估： 加工效率， 切口大小， 加工面的质量参数大小（如粗糙度） 下一步工艺——切片 第二章 硅晶体的定向切割 2.1 硅片切割的概况 2.2 晶体的定向工艺 2.3 內圆切割设备与工艺 2.4 多线切割设备与工艺 2.5 切割片的清洗 2.6 硅片的主要参数 1. 硅片切割概述 切片切割：是指利用外圆、内圆或者多线切割机，按照确定的晶向，将经过滚磨开方，外形规则的硅棒，切成薄片的过程。 地位：是主要的光伏硅片的成本，约70% 。 发展趋势：高效率、低成本、优良的表面参数。 目前切片的主要工艺 內（外）圆切割 定义：利用内（外）圆切割刀片，将硅棒进行切片的过程。 内（外）圆切割：刀片呈圆环状，刀口位于内（外）环的边缘，刀口上有电镀的金刚石颗粒，工作时刀片做高速旋转，从而利用锋利的金刚石颗粒，对材料进行切割。 切割方式：固定磨粒式切割 内圆切割示意图 多线切割切片原理 定义：在机器导线轮带动下，光滑的钢线做高速运动，并对线网喷涂研磨砂浆，高速运动的钢线将砂浆带到钢线和硅棒的接触面上，从而实现线网和工件发生相对摩擦，而完成对材料的切割过程。 切割方式：游离磨粒式研磨。 多线切割示意图 各种工艺的应用范围 外圆切割：基本被淘汰。 內圆切割：小批量硅片生产中经常采用。 多线切割（钢线）：光伏行业主流切片工艺。 原因：多线切割的优点： 高效率。 小切口，低损耗。 可切硅片很薄。 表面质量优良（翘曲小，损伤层薄等） 切片手段的主要性能参数 切片的主要流程 主要环节： 晶体定向 粘结定向 上机切割 清洗 2. 晶体的X射线定向 1）X射线简介 2）X射线衍射原理 3）X射线定向 X射线简介 X射线：又称伦琴射线，是一种波长极短的电磁波（0.01nm~10nm），满足量子化的能量关系，（可见光350～770nm）。 主要特点： a）波动性，典型的干涉衍射图样； b）粒子性，具有较强的穿透能力。 晶体结构测量原理：波长和固体晶格常数接近，因此，晶体相当于一个三维的衍射光栅，根据衍射图样分析晶体的结构。 X射线的产生 产生方式： 1）高速运动的电子撞击靶机——小型XRD机。 2）同步辐射光源——大型项目。 谱线结构： 1）特征谱+连续谱。 2）宽范围，连续谱。 常规实验测量全部使用小型XRD机。 连续谱：电子加速过程辐射产生。 特征谱：靶材料内层电子跃迁产生，是材料的特征谱。 实验XRD仪：Cu靶， X射线衍射原理 X射线在晶体内发生弹性散射。 晶体相当于三维的衍射光栅。 晶体结构，具有其特征化的衍射图样。 衍射图样：三维空间，沿不同方向加强的衍射光束。 衍射原理—布拉格方程 三维情况下的衍射 Si的几何结构因子 基元、晶格结构因子 X射线衍射仪 晶体单色X射线衍射图样 X射线晶体定向的方法 1. 选用单色X射线进行照射。 2. 固定X射线入射方向。 3. 依据待切割的晶向，固定出射束测量方向，即固定待确定的晶面的入射角θ 。 4. 沿衍射方向，缓慢旋转晶体，并记录出射线强度变化，出射强度最强时，即需要确定的方向。 光线入射是 方向，探测是 ，二者夹角是2θ 也可以固定入射方向和晶体，调整测量方向，寻找衍射极大方向。 X射线结构分析 专业软件—包含材料的结构数据库 3. 內圆切割设备与工艺 1）內圆切割设备与地位 2）内圆切割工艺流程 内圆切割 内圆切割的地位：内圆切割是传统的切割工艺，2000年之前，内圆切割是主流硅片切割技术，而目前逐渐被多线切割取代，不过由于操作方便、设备成本等因素，在小批量硅片生产中依然经常使用。 设备分类：立式、卧式内圆切割机。 立式内圆切割原理 内圆切割刀片：绕自身轴（主轴）高速旋转运动。 工件（硅锭）： 进刀：硅锭从刀片圆心向外径方向逐渐水平移动，实现切割。 退刀：切割完一片，硅锭水平退回到圆心。 分度进给：硅锭在垂直方向移动，距离为： 硅片厚度+切口厚度/2。 内圆切割的特点 优点： 成本低 可切的硅棒尺寸—中等 可以切割不同厚度的硅片 不足： 效率低—每次只切一片 无法切割大尺寸硅棒 有一定厚度的切口 碎片、划痕较严重 内圆切割典型参数 多线切割和内圆切割的比较 内圆切割机组成 内圆切割工艺流程 准备工作：熟悉操作指令、核对工件、检查设备等。 加工指令：客户的参数要求，包括晶片取向、厚度、