回收砂浆对硅片表面质量的影响

史振刚

锦州阳光能源有限公司

回收砂浆对硅片表面质量的影响

史振刚

锦州阳光能源有限公司

工业的对硅片进行加工过程往往会使用回收的砂浆来对硅片进行加工切割，这样的工艺对于公司而言，能够大大地节约其成本费用，而且，随着工艺的发展和社会经济的进步，很多企业往往会使用很多工艺来降低对硅片进行加工过程中的成本费用，从而扩大自己的效益，笔者在本文中，将会回收砂浆对硅片切割并在保证质量的前提下，回收砂浆的最优比例，着重分析这种回收砂浆的使用对企业效益的影响，以及在保证质量的前提下，砂浆使用应保持的比例。

砂浆；硅片；成本

硅片在我们的生活中大面积地被运用，但是，对硅的使用往往是以硅片的形式，例如在制备太阳能电池的过程中，不是直接使用硅棒或者硅锭，而是对其加工后的硅片，经过多线切割完成后的硅片才能投入太阳能的使用。而对于切割，主要由以下过程完成：主要由金属丝带动sic颗粒来完成切割，但是对使用的液体组织有着很高的要求，要使用参杂聚乙二醇分散剂的水溶液.但是有一点必须提出，就是在水溶液切割过程中需进行动态控制，而动态控制的主要目的就是防止切割溶液质量的变化，影响切割效果。因为在加工过程中，会有一半的硅消耗流入切割液体中，影响切割质量。关于这个问题，现在已经得到很大的重视，而且很多的学者仍然在研究这个难题，关于如何回收利用废弃浆料的问题仍然引发很多专家学者的兴趣。

一、实验部分

在工业生产中，对于硅片质量的评估往往通过以下几步，第一，是通过不同比例的回收液体而对标准硅棒进行切割，标准的硅棒一般规格为156*156mm准方棒，在对合格率以及缺陷的数据进行分析的基础上，对硅片质量进行科学评估，第二，对回收和新的聚乙二醇进行流动性进行检测，这个过程主要使用的仪器为ndj～8s粘度检测仪，第三步，检测回收以及新sic的粒径和粒径在7.529～13.30um之间的集中度，这个过程主要使用的仪器为multisizer3粒径分布仪，第四步，用金相显微镜对硅片的表面线痕进行分析观察，这个过程主要使用的仪器为axio scope al金相显微镜。通过以上的四个步骤，就能够分析出对多晶硅片进行切割的最适回收砂浆比例，以及不同比例下的回收砂浆所产生的不同质量的多晶硅表面质量。

二、实验结果与讨论

1.悬浮液PEG的物理性能检测

切割液对硅片的切割具有很重要的意义，而切割的完成主要依赖于金刚砂所粘附的钢线，新旧悬浮液的主要差别体现在颜色上的差别，新的悬浮液在颜色上会略显微黄，而旧的悬浮液是近无色的，另外，粘度对硅片的切割也同样具有很大的意义，适当的粘度才能有很好的质量，金刚砂粘度较小，则表明金刚砂分布不均，携带金刚砂的能力较弱，而粘度较高，则容易产生掉片现象，对硅片的切割影响较大，所以合理范围的金刚砂才能保障切割液的质量，也能保证硅片表面的质量效果。

2.不同比例金刚砂SiC对多晶硅片表面线痕的影响

对硅片切割的主要原理为：砂浆中的碳化硅与硅片中的硅晶体摩擦碰撞，让晶体磨损破碎，这种切割运用的是切割液下的滚动式切割，依靠碳化硅来完成切割过程。影响碳化硅的主要因素有：粒型、硬度、圆形度以及微粉含量，这些因素会影响切割的切割效果。而碳化硅生产原料的硬度能够决定碳化硅的硬度，而冶炼时间长短决定了碳化硅的硬度，在硅片的切割过程中，如果硬度不够，则会形成磨平钝化的颗粒，会影响切割的能力，另外，不同的粒径会有不同的破碎的工艺，例如，长条状扁平状颗粒，切割过程中会发生滚动摩擦，从而导致线痕和斜切现象。生产工艺中由于粒径不同会有不同的工艺，但是生产工艺由于无法对粒径进行集中分离，而且大的颗粒和小的颗粒也会有不同的质量，因此，只有将颗粒集中在某一范围，才能保证切割质量。圆形度以及微粉含量对于碳化硅的影响较大，硅片切割时，圆形度大即菱角平滑，这样容易导致线痕产生。

经过使用的砂浆并没有变化很大，仍然保留着使用前的良好状态，所以从这一点可以看出较高比例的回收砂浆能够大量当切割液使用，而且对硅片的质量影响会很小，回收砂的比例越大，会使得切割钢线末端直径变小，圆形度会增大。但是从上面的检测可以看出，钢线的切割能力并没有因此而使能力得到减弱，相应的硅片加工没有受到影响，而切割硅片的质量也没有受到较大的影响，而这些数据均是发生在回收砂比例在0.8以下的范围。另外，当回收砂的比例大于0.8时，从数据可以看出硅片的加工受到了影响，而且硅片的合格率下降较快，而比例由0.80增加到0.85时，合格率会由明显变化，合格率减少到了0.8166，降低的比例达到0.1356。这个结果指明，比例超过0.8的回收砂，切割的效果受到较大的影响，和钢线接触的硅片边缘有明显的破碎磨损和小崩边出现，大大地影响了硅片的切割质量和效果。综上所述，从控制硅片切割的质量效果以及经济效益方面来说，将比例控制在0.8以及将保持回收砂和悬浮液稳定是对质量控制的关键。

三、结语

在研究不同比例切割砂多切割质量的影响以及本公司出现的问题的基础上，给出了一些切实可行的建议，并提高了生产力。在相关措施的作用下，线痕片以及粘面小崩边的数量得到有效的控制，脏片的数量也减少很多，而且大大减少了返工清洗的次数，很大程度上加快了硅片清洗与检验的速度，并且，硅片的加工成本得以降低，公司效益得到了提高。在PV800型线切机基础上，本文叙述了切割砂浆比例对硅片表面质量的影响，在一定程度上能够应用到其他相关的切割工艺，希望对其他的切割过程具有参考意义。

[1]韩燕旭,赵彩霞,贾艳飞等.回收砂浆对多晶硅片表面质量的影响[J].新型工业化,2014,(1)：79-83

[2]陈卓,魏昕,任庆磊等.大尺寸硅片自旋转磨削运动分析及仿真[J].金刚石与磨料磨具工程,2009,(5)：1-6,12

史振刚（1957-），男，河北人，工作单位：锦州阳光能源有限公司-技术研发部：工程师，大专，研究方向：硅单晶系列新产品。