線痕的存在會影響電池片的生產(chǎn)工藝。是太陽能硅片生產(chǎn)中比較重要的一個問題。本文分析了多晶太陽能級硅片產(chǎn)生線痕的原因.并針對各不同成因。對降低和避免硅片線痕的措施進(jìn)行了探討。

前 言

硅棒的切割不管是在半導(dǎo)體行業(yè)還是太陽能光伏行業(yè)都是必不可少的一道工序，硅片質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到后續(xù)工序的制造和加工。線痕是影響硅片表面質(zhì)量的一個比較重要因索。半導(dǎo)體行業(yè)對硅片表面質(zhì)量要求較高，但其線痕并不是一個大問題，因?yàn)橄鄬Χ云涔杵^厚，切割過后有一拋光研磨過程可以去除線痕;而光伏行業(yè)的硅片非常薄(160-220um)，因此研磨工藝在太陽能行業(yè)是不適用的。線痕的存在還會影響電池片的生產(chǎn)工藝，易造成破片。

1. 線痕的分類

線痕按照形狀分有單一線痕，密集性線痕和硬點(diǎn)線痕。硅片表面的單一線痕，有深有淺，一般線痕較小還是可以接受為合格片;密集性線痕體現(xiàn)為整個或者部分硅片表面出現(xiàn)多條由深至淺狀的線痕;而硬點(diǎn)線痕出現(xiàn)的毫無規(guī)律，但是其形狀似單一線痕。但是線痕上可以明顯看到有硬點(diǎn)的存在。對于單晶來說，線痕主要有密集性線痕和單一線痕;對于多晶來說，三種都存在，即比單晶增加一種由于硬點(diǎn)造成的線痕。

2. 單一線痕

單一線痕主要產(chǎn)生的原因和處理措施為：

1)跳線。跳線造成的線痕一般會集中在晶棒的某一段，但有時也會整根棒跳線，從而導(dǎo)致切割后整根棒幾乎都有線痕片。造成跳線的主要原因?yàn)椋?/p>

a，雜質(zhì)(碎硅片，砂漿中的雜質(zhì))進(jìn)入線槽或者粘附于線網(wǎng)，若上一次切割完畢后線網(wǎng)未清理干凈或者砂漿過濾袋質(zhì)量出現(xiàn)問題，則很容易發(fā)生這種情況;

b， 導(dǎo)輪磨損過大，導(dǎo)輪使用壽命有限制，超過一定時間則需要更換導(dǎo)輪;

c，鋼線張力太小，線弓過大產(chǎn)生滑移，一般在工藝穩(wěn)定的情況下，這種情況不易發(fā)生，如為此種情況，須適當(dāng)調(diào)整工藝;

d，硅棒對接位置不好也易引起跳線。

為了盡量避免跳線，每次切割完畢后清理工作要做到位，確保線網(wǎng)上的雜質(zhì)都被氣槍吹盡，切割前砂漿循環(huán)足夠時間，使砂漿中攜帶的雜質(zhì)都被有效過濾，每次切割前確認(rèn)導(dǎo)輪使用時間是否超出限制，如果超出及時更換。

2) 斷線。斷線后的晶棒即使能夠挽救回來，或多或少會產(chǎn)生線痕片。影響斷線的主要因素為：

a，鋼絲本身缺陷，如①鋼絲強(qiáng)度偏底;②鋼絲內(nèi)含夾雜物，鋼絲的斷面照片可以明顯看到成不相容相的顆粒;③鋼絲存在表面缺陷，當(dāng)切割受力時這些雜質(zhì)和缺陷成為應(yīng)力承受的薄弱部位，易于斷裂。

b，收(放)線端異常受力，如①工字輪變形;②放線端線頭穿錯也稱壓線;③收(放)線端工字輪毛刺，收、放線時鋼絲被刮在其上引起斷線;④收(放)線端走線部件即滑輪、滾套的表面質(zhì)量和工作狀態(tài)，放線輪的跟隨性不佳，滑輪滾套異常磨損，張力檢測設(shè)備故障等引起收(放)線側(cè)張力的波動或鋼絲異常受力斷線;⑤收線端排線質(zhì)量不平整引起收線張力急劇跳動從而斷線;⑥收(放)線側(cè)張力瞬時波動超過了鋼絲的承載極限，或承受異常應(yīng)力(如剪切應(yīng)力)作用引起斷線;

c，切割工藝出現(xiàn)異常，①張力設(shè)定合理性;②砂漿配置參數(shù)，砂漿配比或質(zhì)量影響到鋼絲攜帶砂漿量及切削能力，直接對鋼線的磨損量造成影響，隨著磨損量的增大，一方面鋼線表面缺陷增多，另一方面載荷橫斷面積減少，一旦鋼線的磨損量超過所能承受的范圍，鋼線斷裂;③雜質(zhì)，砂漿中混入硬質(zhì)異物(如碎片)，或在過線輪、導(dǎo)輪上有硬質(zhì)顆粒卡住對鋼絲造成刮傷，同上面也提到的雜質(zhì)異物，輕則跳線，重則斷線;④粘膠不當(dāng)或硅棒粘接位置不好等原因的跳線，導(dǎo)致某些線槽內(nèi)有多根鋼絲相互壓線引起斷線。由此可見，控制斷線首先要求有比較良好鋼線的質(zhì)量，其次是要控制好切割的工藝，其中砂漿的配置是一個比較重要的環(huán)節(jié)。砂漿由SiC和懸浮液PEG混合配置而成，SiC顆粒較為細(xì)小，根據(jù)粒徑范圍分為不同規(guī)格，一般粒子越細(xì)，切出的硅片表面越光滑，但對應(yīng)的切割能力也下降。微粉由于顆粒細(xì)，易在包裝、運(yùn)輸、存放過程中擠壓團(tuán)結(jié)，因此配置配制沙漿是時倒料應(yīng)慢，避免猛倒造成微粉沉底結(jié)塊攪拌不開，造成砂漿密度與預(yù)期的不一致或者不均勻而影響切割。碳化硅微粉在空氣中極容易受潮團(tuán)結(jié)，分散性降低，在料漿中形成假性顆粒物和團(tuán)積物，砂漿過攪拌也會吸收水分造成此問題，因此應(yīng)避免微粉裸漏在空氣中時間過長和過攪拌，烘砂的目的也在于此，一般把碳化硅微粉在80-90度烘箱里，烘8小時以上，來優(yōu)化碳化硅微粉的各項(xiàng)指標(biāo)。當(dāng)然砂漿配置如果采用集中供應(yīng)系統(tǒng)，會減少諸多人工配置的不穩(wěn)定因素，更利于砂漿質(zhì)量的穩(wěn)定。