1.引言

金剛線切割技術(shù)也被稱為固結(jié)磨料切割技術(shù)。它是利用電鍍或樹(shù)脂粘結(jié)的方法將金剛石磨料固結(jié)在鋼線表面，將金剛線直接作用于硅棒或硅錠表面產(chǎn)生磨削，達(dá)到切割的效果。金剛線切割具有切割速度快，切割精度高，材料損耗低等特點(diǎn)。

目前單晶市場(chǎng)上對(duì)金剛線切割硅片已經(jīng)完全接受，但在推進(jìn)過(guò)程中也遇到過(guò)，其中制絨發(fā)白是最常見(jiàn)的問(wèn)題。針對(duì)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(wèn)題。

金剛線切割單晶硅片清洗工序是將線鋸機(jī)床切割完畢的硅片從樹(shù)脂板上脫離下來(lái)，將膠條去除后，將硅片清洗干凈。清洗設(shè)備主要是預(yù)清洗機(jī)(脫膠機(jī))和清洗機(jī)。預(yù)清洗機(jī)的主要清洗流程為：上料-噴淋-噴淋-超聲清洗-脫膠-清水漂洗-下料。清洗機(jī)的主要清洗流程為：上料-純水漂洗-純水漂洗-堿洗-堿洗-純水漂洗-純水漂洗-預(yù)脫水(慢提拉)-烘干-下料。

2.單晶制絨的原理

單晶硅片制絨是利用堿液對(duì)單晶硅片進(jìn)行各向異性腐蝕的特點(diǎn)來(lái)制備絨面。反應(yīng)原理如下化學(xué)反應(yīng)方程式

Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑

從本質(zhì)上講，絨面形成過(guò)程是：NaOH溶液對(duì)不同晶面的腐蝕速率不同，(100)面的腐蝕速度比(111)面大十倍以上，所以(100)晶向的單晶硅片經(jīng)各向異性腐蝕后，最終在表面形成許許多多表面為(111)的四面方錐體，即“金字塔”結(jié)構(gòu)(如圖1)。此結(jié)構(gòu)形成后，當(dāng)光入射到一定角度的金字塔斜面，光會(huì)反射到另一角度的斜面，形成二次或更多次吸收，從而減少硅片表面的反射率，即陷光效應(yīng)(如圖2)。“金字塔”結(jié)構(gòu)的大小與均勻性越好，陷光效應(yīng)越明顯，硅片表面發(fā)射率越低。

3.單晶制絨發(fā)白的原因分析

對(duì)制絨發(fā)白的硅片進(jìn)行了掃描電鏡的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)制絨發(fā)白的區(qū)域其制絨后的金字塔微結(jié)構(gòu)基本沒(méi)有形成，表面似乎有一層“蠟狀”的殘留物，而同一張硅片未出現(xiàn)發(fā)白區(qū)域的絨面的金字塔結(jié)構(gòu)形成較好(如圖3)。如果單晶硅片表面局部區(qū)域有殘留物，會(huì)造硅片表面有殘留區(qū)域“金字塔”結(jié)構(gòu)大小和均勻性生成與效果較正常區(qū)域有不足，從而造成有殘留區(qū)域制絨表面反射率較正常區(qū)域高，反射率高的區(qū)域?qū)Ρ日^(qū)域在視覺(jué)上體現(xiàn)為發(fā)白。從發(fā)白的區(qū)域分布形狀可以看出，其并不是有規(guī)律或者規(guī)則的形狀大面積出現(xiàn)的，而只是局部區(qū)域出現(xiàn)的，應(yīng)該是硅片表面局部的污染物沒(méi)有被清洗干凈，或者硅片表面局面被二次污染導(dǎo)致的。

金剛線切割硅片表面更光潔、損傷更小(如圖4)，相對(duì)與砂漿硅片來(lái)說(shuō)，相對(duì)于來(lái)說(shuō)堿液跟金剛線切割硅片表面的反應(yīng)速度較砂漿切割單晶硅片要慢，所以表面殘留物對(duì)制絨效果的影響更加明顯。