多线切割线痕产生原因
太阳能硅片多线切割技术详解
硅片是半导体和光伏领域的主要生产材料。
硅片多线切割技术是目前世界上比较先进的硅片加工技术，它不同于传统的刀锯片、砂轮片等切割方式，也不同于先进的激光切割和内圆切割，它的原理是通过一根高速运动的钢线带动附着在钢丝上的切割刃料对硅棒进行摩擦，从而达到切割效果。
在整个过程中，钢线通过十几个导线轮的引导，在主线辊上形成一张线网，而待加工工件通过工作台的下降实现工件的进给。
硅片多线切割技术与其他技术相比有：效率高，产能高，精度高等优点。
是目前采用最广泛的硅片切割技术。
多线切割技术是硅加工行业、太阳能光伏行业内的标志性革新，它替代了原有的内圆切割设备，所切晶片与内圆切片工艺相比具有弯曲度（BOW）、翘曲度（WARP）小，平行度（TAPER）好，总厚度公差（TTA）离散性小，刃口切割损耗小，表面损伤层浅，晶片表面粗糙度小等等诸多优点。
太阳能硅片的线切割机理就是机器导轮在高速运转中带动钢线，从而由钢线将聚乙二醇和碳化硅微粉混合的砂浆送到切割区，在钢线的高速运转中与压在线网上的工件连续发生摩擦完成切割的过程。
在整个切割过程中，对硅片的质量以及成品率起主要作用的是切割液的粘度、碳化硅微粉的粒型及粒度、砂浆的粘度、砂浆的流量、钢线的速度、钢线的张力以及工件的进给速度等。
一、切割液（PEG）的粘度由于在整个切割过程中，碳化硅微粉是悬浮在切割液上而通过钢线进行切割的，所以切割液主要起悬浮和冷却的作用。
1、切割液的粘度是碳化硅微粉悬浮的重要保证。
由于不同的机器开发设计的系统思维不同，因而对砂浆的粘度也不同，即要求切割液的粘度也有不同。
例如瑞士线切割机要求切割液的粘度不低于55，而NTC要求22-25，安永则低至18。
只有符合机器要求的切割标准的粘度，才能在切割的过程中保证碳化硅微粉的均匀悬浮分布以及砂浆稳定地通过砂浆管道随钢线进入切割区。
2、由于带着砂浆的钢线在切割硅料的过程中，会因为摩擦发生高温，所以切割液的粘度又对冷却起着重要作用。
PV800线痕分析
PV800线痕分析分类：线痕按表现形式分为杂质线痕、划伤线痕、密布线痕、错位线痕、边缘线痕等。
各种线痕产生的原因如下：1、杂质线痕：由多晶硅锭内杂质引起，在切片过程中无法完全去除，导致硅片上产生相关线痕。
表现形式：（1）线痕上有可见黑点，即杂质点。
（2）无可见杂质黑点，但相邻两硅片线痕成对，即一片中凹入，一片凸起，并处同一位置。
（3）以上两种特征都有。
（4）一般情况下，杂质线痕比其它线痕有较高的线弓。
改善方法：（1）改善原材料或铸锭工艺，改善IPQC检测手段。
（2）改善切片工艺，采用粗砂、粗线、降低台速、提高线速等。
其它相关：硅锭杂质除会产生杂质线痕外，还会导致切片过程中出现“切不动”现象。
如未及时发现处理，可导致断线而产生更大的损失。
2、划伤线痕：由砂浆中的SIC大颗粒或砂浆结块引起。
切割过程中，SIC颗粒“卡”在钢线与硅片之间，无法溢出，造成线痕。
表现形式：包括整条线痕和半截线痕，内凹，线痕发亮，较其它线痕更加窄细。
改善方法：（1）针对大颗粒SIC（2.5~3D50），加强IQC检测；使用部门对同一批次SIC先进行试用，然后再进行正常使用。
（2）导致砂浆结块的原因有：砂浆搅拌时间不够；SIC水分含量超标，砂浆配制前没有进行烘烤；PEG水分含量超标（重量百分比<0.5%）；SIC成分中游离C（<0.03%）以及<2μm 微粉超标。
其它相关：SIC的特性包括SIC含量、粒度、粒形、硬度、韧性等，各项性能对于切片都有很大的影响。
3、密布线痕（密集型线痕）：由于砂浆的磨削能力不够或者切片机砂浆回路系统问题，造成硅片上出现密集线痕区域。
表现形式：（1）硅片整面密集线痕。
（2）硅片出线口端半片面积密集线痕。
（3）硅片部分区域贯穿硅片密集线痕。
（4）部分不规则区域密集线痕。
（5）硅块头部区域密布线痕。
改善方法：（1）硅片整面密集线痕，原因为砂浆本身切割能力严重不足引起，包括SIC颗粒度太小、砂浆搅拌时间不够、砂浆更换量不够等，可针对性解决。
多线切割硅片线痕问题研究
多线切割硅片线痕问题研究杨春明【摘要】线痕是多线切割领域比较常见的问题之一,分类总结了各种线痕产生的原因,并提出了相应的解决方法.【期刊名称】《电子工业专用设备》【年(卷),期】2015(044)012【总页数】5页(P13-16,49)【关键词】多线切割;线痕;产生原因;解决方法【作者】杨春明【作者单位】中国电子科技集团公司第四十六研究所,天津300220【正文语种】中文【中图分类】TN305硅棒的切割不管是在半导体行业还是在太阳能光伏行业都是必不可少的一道工序，硅片质量的好坏直接关系到后续工序的加工。
在切割过程中，线痕问题是困扰多线切割工艺技术人员的主要问题之一，该问题的解决对硅片的质量和成品率有着非常重要的意义［5-7］。
本文从多个视角对线痕问题进行了分析，以期给出相应的解决措施，为多线切割工艺人员解决线痕问题提供一些解决方案。
所以，了解线切割过程硅片线痕产生的原因，来减少线痕片的产生，是非常有必要的。
多线切割方式因具有厚度一致性好、几何参数一致性好、适于批量生产等优势，已经成为单晶切割的主要方式。
多线切割机的原理如图1所示，通过伺服电机控制的放线轮拉出的镀铜拉丝绕过几个起转向作用的滑轮，然后经过控制张力的控制器，在切割室内连续缠绕在2～4个主导轮上，形成一个在水平面上弥补的平行线网。
而在线网的上方，单晶的两侧布置有砂浆喷灌提供稳定的砂浆流量。
钢丝绕过线网后再通过滑轮和张力控制器回到收线轮上，在切割时高速运动的钢线携带附着在钢丝上的SiC磨料对硅棒进行研磨从而达到切割的目的。
在切割过程中钢线通过滑轮的引导，在导轮上形成一张线网，而待加工硅棒通过工作台的下降或上升实现工作的供给，把硅棒按一定晶格方向切割成片。
针对切割过程中随时可能出现的线痕现象，我们提取了某月某一周的质量统计数据，如图2所示。
3.1 线痕产生图3为线痕产生示意图。
3.2 线痕分类线痕按照形状分为单一线痕、硬质点线痕和均匀线痕。
多线切割工艺断线问题的分析
多线切割工艺断线问题的分析摘要:在多线切割工艺中,镀铜金属线对硅单晶切割片的质量有着重要影响,成为多线切割工艺需要控制的重要辅料。
断线问题一直是困扰多线切割工艺人员的主要问题之一,一直得不到有效的解决,本文从材料、设备、工艺以及人员等多个视角对断线问题进行了分析,并给出相应的解决措施。
关键词:硅钢线断线多线切割钢线破断力多线切割工艺的基本原理是通过镀铜金属线携带砂浆按一定的速度对硅单晶进行切割。
在切割过程中,断线问题是困扰多线切割工艺技术人员的主要问题之一,该问题的解决对硅片的质量和成品率有着非常重要的意义[1-3]。
随着硅单晶尺寸逐步增大以及硅片向越来越薄的方向发展,断线问题对设备有效运行时间以及成本控制等带来的影响日趋显著,因此断线问题成为多线切割工艺丞待解决的主要技术问题之一。
在多线切割工艺领域,鲜有关于断线问题的文献报道。
本文从材料、设备、工艺以及人员等多个视角对断线问题进行了分析,以期给出相应的解决措施,为多线切割工艺人员解决断线问题提供一些解决方案。
1 断线问题的原因分析及解决措施断线问题是多线切割工艺中的常见问题之一,本文从材料、设备、工艺以及操作人员等角度进行了分析,具体如下。
1.1 镀铜金属线质量缺陷导致的断线问题及解决措施在多线切割工艺中,镀铜金属线是在一定的张力条件下以一定的速度与硅单晶之间相互作用,从而实现对硅单晶的切割。
在切割过程中,镀铜金属线需要承受一定的拉力,从而镀铜金属线需要具有一定的强度,并且表面应无瑕疵、无杂质。
镀铜金属线的质量缺陷是造成断线问题的一个主要因素,可以从镀铜金属线的质量控制入手,严格控制镀铜金属线的强度值、外观质量,必要时可以采取复验强度、外观检验等措施,以防止镀铜金属线在多线切割过程中出现断线问题。
(1)断线原因:钢线生产过程中制造工艺出现问题,造成镀铜金属线的强度偏低。
(2)断线原因:在钢线生产过程中混入杂质,形成镀铜金属线夹杂物。
(3)断线原因:在钢线生产拉拔过程中对钢线表面的损伤,形成镀铜金属线表面缺陷。
单多晶太阳能硅片切割线痕问题研究
２ 单 一 线 痕
造 成 单 一 线痕 的原 因 有 很 多种 因素 ， 主 要有 ： （ １ ） 停机 。 切 割机 有 时在 某 些 警 报 下会 自动 停 机， 比如 ： 砂 浆 流 量 过低 ， 冷却液异常， 电气 柜 温 度 过高 ； 有 时 也 需 要 人 为停 机 ， 比如 ： 雷 电 天 气 致 供
Ｊ Ｉ Ａ ＮＧ Ｇ ｕ ｏ ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ， Ｊ Ｉ Ａ ＮＧ Ｙｕ ｎ ｌ ｏ ｎ ｇ ， ＷＡ ＮＧ Ｘｕ ￣ ｕ ｎ （ Ｔ ｈ ｅ ４ ５ ｔ ｈ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｃ Ｅ Ｔ Ｃ， Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ １ ７ ６ ）
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ ． ０ ８ ． ０ １
光 伏 制 造 工 艺 与设 备
电 子 工 业 苣 用 设 菁
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一
线痕【 ” 。
过 程 中要 特 别 注 意 ： 倒料 时应慢倒 ， 控制在 ２ ． ５ ～ ３ ｍｉ ｎ一 袋 ， 避 免 猛 倒 造 成 微 粉 沉 底 结 块 搅 拌 不
变 。如 果 改 为 自 化 硅 微 粉 在 ８ ０ ￣９ ０ ￣ Ｃ烘箱 里 ， 烘８ ｈ 以上 ， 来 优 化 碳 化 硅 微 粉 的各 项 指 标 。一 般 来 说 ，
非常薄 ， 并且整个行业原料相对紧缺 ， 不 可 能 把 硅
料浪 费在 研 磨 损 失 上 ，再 者 增 加 研 磨 工 艺 就 要 增
加成本 ， 因此 研 磨 工 艺在 太 阳 能行 业 是 不 适 用 的 。 所 以， 了解 线切 割 过 程 硅 片 线 痕产 生 的 原 因 ， 来 减
线切割常遇到的几个问题
在切割中经常出现的几种现象中以下几种较为突出：线痕、崩边、薄厚偏差片、断线现将以上几种现象进行归纳总结分析一、线痕线痕是由于在切割过程中线网因受某种异常波动而产生偏移变化产生的。
可分为三类进行分析：边沿线痕、线网片面线痕、密集线痕。
（1）边沿线痕边沿线痕的形成主要一方面是线网入刀时不稳，钢线由空载到接触晶棒进行切割的初期形成线弓或者晶棒表面不平与线网接触时产生偏移同时也可能出现薄厚片插片现象，这种现象可以用增加树脂条的方式进行矫正替补。
另外的一种是在即将切割结束时砂浆的切割能力下降，张力、线弓发生改变线网产生波动。
譬如线速的变化、粘接玻璃、工作台速度、砂浆流量等变化配合是否合理，还有在员工操作时因为设置工作台零点、粘接的晶棒不合乎要求等原因。
下图为切割切后砂浆的变化：（2）线网片面线痕产生片面线痕的的原因很多，最常见的为晶棒收线口位置。
这种现象多为钢线磨损热应力变大带砂能力减弱造成，工艺需要调整或减少负载，此现象M+B264、NTCpv800较为常见。
另外一种为砂浆帘产生断帘现象，造成线网部分区域砂浆需求量不足造像线痕。
如图所示：•喷嘴里有杂质或脏东西•浆料帘的间隙—硅片上有锯痕和可能断线•用一个刀片清洁喷嘴或清洁浆料管路还有导轮加工成锥形，也会造成线张力衰减大出现线痕的现象。
导轮槽底有杂质、导轮超过使用寿命也会出现这种现象。
（3）密集线痕线网片面出现大量片面密集的线痕主要是由砂浆质量或工艺不稳造成。
工人操作时因为不注意造成砂浆更新量不够，或密度不符合要求的现象。
砂浆在配治时受潮或砂、液本身含水量大造成砂浆质量不符合切割要求。
通常会出现片面线痕、砂浆堵塞、严重时会产生断线。
现将砂浆的制备时的应注意的地方进行介绍：在湿度相对较高的区域，最好将研磨砂加热至120°C，蒸发掉其中的水分再进行混合搅拌。
否则，研磨砂所吸附的水分会使晶粒结块，堵塞过滤器，从而在晶片上留下切割痕迹。
判断湿度是否超量的一个明显标志是看过滤器是否堵塞。
切割过程中的线痕、TTV分析
平顶山易成新材料股份有限公司
2011 年 5 月
引领中国碳化硅精细微粉发展
内
★线痕 ★台阶
容
★TTV （Total Thickness Variety）
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线痕
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线痕按表现形式分为： 杂质线痕； 划伤线痕； 密布线痕； 错位线痕； 边缘线痕等。
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（2）导致砂浆结块的原因有：砂浆搅拌时间不
够；SIC水分含量超标，砂浆配制前没有进行烘 烤；PEG水分含量超标（重量百分比<0.5%）； SIC成分中游离C（<0.15%）以及<2μm微粉超 标。
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重点提示：SIC的特性包括SIC含量、粒度、粒 形、硬度、韧性等，各项性能对于切片都有很 大的影响。
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密布线痕（密集型线痕）： 由于砂浆的磨削能力不够或者切片机砂浆回路 系统问题，造成硅片上出现密集线痕区域。 表现形式： 硅片整面密集线痕，原因为砂浆本身切割能力 严重不足引起，包括SIC颗粒粒形圆钝、粒度太 小、砂浆搅拌时间不够、砂浆更换量不够，也 可以将切割速度调整慢一点等，可针对性解决。
1、设备精度：
导轮径向跳动<40μm，轴向跳动<20μm。
改善方法：校准设备。
2、工作台问题：
工作台的不稳定性会导致大量TTV不良的产生。
改善方法：维修工作台。
一握易成手
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碳化硅晶圆片切割产生线痕的原因
碳化硅晶圆片切割产生线痕的原因碳化硅是一种性能优良的半导体材料，广泛应用于电子器件和光电子器件中。
在制备碳化硅器件时，常常需要对碳化硅晶圆片进行切割。
然而，切割过程中往往会产生一些线痕，影响器件的质量和性能。
本文将从多个方面分析碳化硅晶圆片切割产生线痕的原因。
碳化硅晶圆片切割产生线痕的原因之一是切割工艺参数不合适。
切割过程中，刀具的转速、进给速度、切割深度等参数的选择对线痕的产生会有重要影响。
若刀具转速过低或进给速度过快，容易造成切割时刀具与晶圆片之间的滑移，导致线痕的产生。
此外，切割深度过大也容易引起线痕的产生。
因此，在切割碳化硅晶圆片时，必须合理选择切割工艺参数，保证刀具与晶圆片之间的良好配合，减少线痕的产生。
碳化硅晶圆片切割产生线痕的原因之二是切割工具的选择不当。
切割碳化硅晶圆片常用的工具有金刚石刀片和金刚石线锯。
金刚石刀片切割速度快，但容易产生较大的线痕。
而金刚石线锯切割速度较慢，但线痕相对较小。
因此，在选择切割工具时，需要综合考虑切割速度和线痕大小的关系，选择最适合的工具。
碳化硅晶圆片切割产生线痕的原因之三是晶圆片表面存在缺陷。
碳化硅晶圆片在制备过程中，可能会出现表面缺陷，如裂纹、气泡等。
这些缺陷会导致切割时晶圆片易于断裂，从而产生线痕。
因此，在制备碳化硅晶圆片时，应尽量减少表面缺陷的产生，提高晶圆片的质量。
碳化硅晶圆片切割产生线痕的原因之四是切割过程中的振动。
切割过程中，刀具与晶圆片之间的振动会增加切割力，导致晶圆片的断裂和线痕的产生。
因此，在切割碳化硅晶圆片时，需要采取有效的措施减小振动的影响，如增加切割液的冷却效果、优化切割工艺参数等。
碳化硅晶圆片切割产生线痕的原因主要包括切割工艺参数不合适、切割工具选择不当、晶圆片表面存在缺陷以及切割过程中的振动等。
为了减少线痕的产生，需要合理选择切割工艺参数，选择适合的切割工具，提高晶圆片的质量，并采取有效的振动控制措施。
只有在各个方面都做到合理优化，才能有效降低碳化硅晶圆片切割产生线痕的问题，提高器件的质量和性能。
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多线切割线痕产生原因
1.硅片表面出现单一的一条阴刻线（凹槽）、一条阳刻线（凸出），并不是由于碳化硅微粉的大颗粒造成的，单晶硅、多晶硅在拉制过程中出现的硬质点造成跳线，而形成的线痕；
2.硅片表面集中在同一位置的线痕，很乱且不规则；①机械原因、②导轮心震过大、③多晶硅铸锭的大块硬质晶体；
3.硅片切割第一刀出现线痕，硅片表面很多并不太清晰：①沙浆粘度不够、碳化硅微粉粘浮钢线少、切削能力不够，②碳化硅微粉有大颗粒物，③钢线圆度不够、带沙量降低，④钢线的张力太小产生的位移划错，⑤钢线的张力太大、线弓太小料浆带不过去，⑥打沙浆的量不够，⑦线速过高、带沙浆能力降低，⑧沙、液比例不合适，⑨热应力线膨胀系数太大，⑩各参数适配性差。
4.切割中集中在某一段的废片，是由于跳线引起的；跳线的原因：①导轮使用时间太长、严重磨损引起的跳线（导轮使用次数一般为75-85次），②沙浆的杂
质进入线槽引起的跳线。
5.常见阴刻线线痕，由于晶棒本身有生成气孔，切割硅片后可见像硅表面一样亮的阴刻线，并不是线痕。
6.常见线痕：①进刀口：由于刚开始切割，钢线处在不稳定状态，钢线的波动产生的线痕（进线点质硬，加垫层可消除线摆）；②倒角处的线痕：由于在粘结硅棒时底
部残留有胶，到倒角处钢线带胶切割引起的线痕，③硅棒后
面的线痕：钢线磨损、造成光洁度、圆度都不够，带沙量低、切削能力下降、线膨胀系数增大引起的线痕。