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  • 探究:金剛線切割單晶硅片制絨白斑問題

    2018-05-30 14:54:41 大云網(wǎng)  點(diǎn)擊量: 評論 (0)
    目前單晶市場上對金剛線切割硅片已經(jīng)完全接受,但在推進(jìn)過程中也遇到過,其中制絨發(fā)白是最常見的問題。針對此,本文重點(diǎn)分析了如何預(yù)防金剛線切割單晶硅片制絨發(fā)白的問題。

    4.金剛線切割硅片表面主要?dú)埩魜碓?/strong>

    (1)冷卻液:

    金剛線切割冷卻液的主要成分是表面活性劑、分散劑、消泡劑和水等成分。性能優(yōu)良的切割液具有良好的懸浮性、分散性和易清洗性。表面活性劑通常都能夠有較好的親水性,在硅片清洗過程中比較容易清洗掉。這些助劑在水中不斷攪拌和循環(huán)會產(chǎn)生大量的泡沫,導(dǎo)致冷卻液流量下降,冷卻性能受到影響,泡沫嚴(yán)重甚至?xí)霈F(xiàn)泡沫溢出等問題,嚴(yán)重影響使用。故通常冷卻液都會配合消泡劑使用。傳統(tǒng)的有機(jī)硅、聚醚類的消泡劑為保證消泡性能,消泡劑通常親水性差,在水中溶劑破乳析出,容易在在后續(xù)清洗中非常容易吸附并殘留在硅片表面,從而產(chǎn)生制絨白斑問題。

    且不能與冷卻液的主體成分很好的配伍,故必須制成雙組份,使用稀釋時主體成分和消泡劑分別加入水中稀釋,使用過程中要根據(jù)泡沫情況需要進(jìn)行補(bǔ)加,無法定量控制消泡劑的使用和補(bǔ)加量,很容易使得消泡劑過量使用,導(dǎo)致硅片表面殘留物增加,操作起來也較不方便,但由于其主體成分原料和消泡劑原料價格比較低廉,故國內(nèi)大多數(shù)冷卻液均采用此種配方體系;另一種冷卻液采用新型的消泡劑,可以與主體成分很好的配伍,不需要補(bǔ)加,能夠有效的定量控制其用量,可有效防止過量使用,操做起來也非常方便,配合適當(dāng)?shù)那逑垂に嚕錃埩粑锟梢钥刂频胶艿退剑毡竞蛧鴥?nèi)少數(shù)廠家采用此種配方體系,但由于其原料成本較高,其價格優(yōu)勢并不明顯。

    (2)膠水及樹脂版:

    金剛線切割過程的后期,靠近進(jìn)線端硅片已經(jīng)提前切透,出線端硅片還未切透,提前切透的金剛線已經(jīng)開始切割到膠層和樹脂版,由于硅棒膠水和樹脂板都是環(huán)氧樹脂類的產(chǎn)品,其軟化點(diǎn)基本在55-95℃之間,如果膠層或者樹脂板的軟化點(diǎn)偏低很容易在切割過程中發(fā)熱導(dǎo)致其變軟熔化,附著在鋼線和硅片表面,造成金剛線的切割能力下降,或者硅片收到樹脂沾污,一旦附著后就很難清洗掉,此類污染多發(fā)生在硅片的出刀面邊緣附近。

    (3)硅粉:

    在金剛線切割過程中會產(chǎn)生大量硅粉,隨著切割的進(jìn)行,砂漿冷卻液中的微粉含量會越來越高,當(dāng)微粉量足夠大時,便會粘附在硅片表面,而且金剛線切割產(chǎn)生的硅粉的粒型和粒徑導(dǎo)致其更容易吸附在硅片表面,使其難以清洗干凈。因此,在進(jìn)行硅塊切割時要保證冷卻液的更新量和質(zhì)量,降低冷卻液中的微粉含量。

    (4)清洗劑:

    目前使用金剛線切割的廠家大多同時在使用砂漿切割,大多還是沿用砂漿切割的預(yù)沖洗、清洗的工藝和清洗劑等,單金剛線切割技術(shù)從切割機(jī)理、配套的線、冷卻液等都與砂漿切割存在較大的差異,故其相應(yīng)的清洗工藝,清洗劑用量、配方等都應(yīng)針對金剛線切割做成相應(yīng)的調(diào)整。清洗劑就是一個重要的方面,原有的清洗劑配方中的表面活性劑、堿度等不一定適合清洗金剛線切割的硅片,應(yīng)針對金剛線硅片的表面情況、冷卻液中的成分及表面殘留物的情況開發(fā)有針對性的清洗劑,并采取與之配合的清洗工藝。如前所述的消泡劑成分,就是砂漿切割中不需要的成分。

    (5)水:

    金剛線切割、預(yù)沖洗及清洗溢流的水中如果含有雜質(zhì),可能會吸附到硅片表面。

    5.減少金剛線切割單晶硅片制絨發(fā)白問題出現(xiàn)的建議

    (1)使用分散性好的冷卻液,要求冷卻液使用低殘留的消泡劑,減少冷卻液成分在硅片表面的殘留;

    (2)使用適合的膠水和樹脂板,減少對硅片的污染;

    (3)冷卻液使用純水稀釋,確保使用的水中沒有易殘留的雜質(zhì);

    (4)針對金剛線切割的硅片表面情況,使用活性及清洗效果更適合的清洗劑;

    (5)使用金剛線冷卻液在線回收系統(tǒng),降低切割過程中硅粉的含量,從而有效控制硅粉在硅片表面殘留,同時也可以增加對預(yù)沖洗中水溫、流量、時間的改善,確保硅粉及時沖洗干凈

    (6)硅片一經(jīng)放到清洗臺上,必須馬上進(jìn)行處理,在整個清洗過程中讓硅片保持濕潤。

    (7)硅片在脫膠過程中保持表面濕潤,不能自然干燥。

    (8)硅片在清洗過程中盡可能減少裸露在空氣中的時間,以防止硅片表面產(chǎn)生花片。

    (9)清洗工作人員在整個清洗過程中不得直接接觸硅片表面,必須佩帶橡膠手套,以免產(chǎn)生指紋印。

    (10)電池片端使用雙氧水H2O2+堿NaOH按照體積比為1:26(3%NaOH溶液)清洗工藝,可有效減少制絨白斑問題的發(fā)生。其原理類似于半導(dǎo)體硅晶圓片的SC1清洗液(俗稱一號液)。其主要作用機(jī)理:硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜,該氧化膜又被NaOH腐蝕,腐蝕后立即又發(fā)生氧化,氧化和腐蝕反復(fù)進(jìn)行,因此附著在硅片表面的顆粒(如硅粉、樹脂、金屬等)也隨腐蝕層而落入清洗液內(nèi);由于H2O2的氧化作用,晶片表面的有機(jī)物被分解成CO2、H2O而被去除。此清洗工藝目前已經(jīng)有硅片廠家采用此工藝處理清洗的金剛線切割單晶硅片,硅片在國內(nèi)和臺灣等電池廠家批量使用未有制絨發(fā)白問題的投訴。也有電池廠家也有采用類似的制絨預(yù)清洗工藝,也有效的控制了制絨發(fā)白出現(xiàn)的。可見在硅片清洗環(huán)節(jié)增加此清洗工藝來去除硅片殘留從而有效解決電池片端制絨發(fā)白問題。

    6.總結(jié)

    目前,金剛線切割已經(jīng)成為單晶切割領(lǐng)域的主要加工技術(shù),但在推進(jìn)過程中制絨發(fā)白的問題一直困擾著硅片和電池廠家,導(dǎo)致電池廠家對金剛線切割的硅片出現(xiàn)了一些抵觸。通過對發(fā)白區(qū)域的比對分析,得出制絨發(fā)白主要是硅片表面有殘留物造成的制絨不良。為了更好的防止硅片在電池片端的制絨發(fā)白問題,本文分析可能造成硅片表面污染的可能的來源,以及生產(chǎn)中的改善建議及措施。可以根據(jù)白斑發(fā)生的數(shù)量、區(qū)域、形狀等有針對性的進(jìn)行成因分析和改善。特別建議采用雙氧水+堿的清洗清洗工藝,成功的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)證明可以有效的預(yù)防金剛線切割硅片制絨發(fā)白的問題,供廣大業(yè)內(nèi)人士和廠家參考。

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    責(zé)任編輯:蔣桂云

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