多晶硅生产常见问题分析

线痕
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。

（2）硅片出线口端半片面积密集线痕。原因为砂浆切

割能力不够，回收砂浆易出现此类情况，通过改

善回收工艺解决。

（3）硅片部分区域贯穿硅片密集线痕。原因为切片机

台内砂浆循环系统问题，如砂浆喷嘴堵塞。在清

洗时用美工刀将喷嘴内赃物划向两边。

（4）部分不规则区域密集线痕。原

因为多晶硅锭硬度

不均匀，部分区域硬度过高。改善铸锭工艺解决

此问题。

（5）硅块头部区域密布线痕。切片机内引流杆问题。

4、错位线痕：由于切片机液压夹紧装置表面有砂浆等异物或者托板

上有残余胶水，造成液压装置与托板不能完全夹紧，

以及托板螺丝松动，而产生的线痕。

表现形式：

改善方法：规范粘胶操作，加强切片前检查工作，定期清洗机床。

5、边缘线痕：由于硅块倒角处余胶未清理干净而导致的线痕。

表现形式：一般出现在靠近粘胶面一侧的倒角处，贯穿整片硅片。

改善方法：规范粘胶操作，加强检查和监督。

二、TTV（Total Thickness Variety）

TTV不良，都是由于各种问题导致线网抖动而产生的硅片不良，包括设备精度问题、工作台问题、导轮问题、导向条粘胶问题等。

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。

3、导轮问题：

因导轮问题而产生的TTV不良，一般出现在新导轮和导轮磨损很大的时候。

改善方法：更换导轮。

4、导向条粘胶问题：

当导向条下的胶水涂抹不均匀，出现部分空隙，在空隙位置的硅片，易出现TTV不良问题。

改善方法：规范粘胶操作。

三、台阶

台阶的出现，是由切片过程中的钢线跳线引起，而导致钢线跳线的原因，包括设备、工艺、物料等各方面的问题，部分如下：

1、砂浆问题：

砂浆内含杂质过多，没有经过充分过滤，造成钢线跳线。

改善方法：规范砂浆配制、更换，延长切片的热机时间和次数。

2、硅块杂质问题：

硅块的大颗粒杂质会引起跳线而产生台阶。

改善方法：改善原材料或铸锭工艺，改善IPQC检测手段。

3、单晶停机、切起工艺问题：

单晶相对多晶硬度较大，在异常停机并重新切起的过程中，采用违规操作产生的钢线跳线。

改善方法：严格遵循工艺操作。

4、线、砂工艺匹配问题：

钢线、砂浆型号不匹配造成切片跳线，此种情况很少出现。
线切中常出现问题的分析总结(2009-12-02 10:16:42)
转载标签： 线痕切割线浆液砂浆线网杂谈
线切中常出现问题的分析总结

郭明洲


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。过滤器堵塞会减少浆液流量，而浆液流量减少则表现为浆液输入压力增大。同时会出现以下情况：

n 机器和过滤器中出现浆液结块

n 切割痕迹

可以通过打开SiC 包装袋（这样能加快水气蒸发）将包装袋放在加热炉中加热至120° C ，加热时间3 小时。为保证晶片质量，在将浆液倒入线锯的浆液箱之前，应将研磨砂与载液长时间充分搅拌混合8 小时。由于研磨砂粉层极易飘散，在干燥的房间内很容易渗透并穿过密封条，进而磨损机床的轴承和导向装置，对机床造成损害，因此混合搅拌工序必须在一个隔离空调房内完成。

正确的浆

液密度对确保晶片质量非常重要。密度范围取决于 SiC 研磨砂的粒度和乙二醇的种类。每次切割都要根据待切割晶锭的长度来计算浆液密度变化。

有些厂家使用回收砂回收液，这些也对切割产生较大影响。浆液回收最简单的方法就是采用离心机将碳化硅从研磨剂和乙二醇的混合液中分离出来。由于硅的切口尺寸太小，因此不能被分离出来，这是因为离心机在分离硅微粒和钢微粒（切割线因磨损产生的微粒）时，对微粒的最小尺寸有一定要求。这些极细微的微粒可能会黏着在SiC 晶粒上，从而妨碍SiC 晶粒的切割效果所以在选购时一定要注意。


REM 回收 SiC 的REM 图像。左：采用离心机回收的SiC，注意图中SiC 晶粒被SiC 微粒黏着。右：采用化学工艺回收的SiC 晶粒。

（4）切割任何材料都会使浆液温度升高。对于同一尺寸的材料，控制电路会使浆液温度保持恒定。如果工件长度突然增加，热交换器不能及时进行调整，局部浆液温度就会迅速升高。如果与晶锭粘合的玻璃板的尺寸与晶锭尺寸不一致，就会出现这种情况。突增的热量会造成晶锭膨胀，从而在晶片外表产生切割痕迹。

二、 崩边

在切割即将切割时砂浆切割能力下降至最低又掺合大量的硅粉，在切割到最后阶段时所剩未切透晶棒部分过薄被钢线崩裂。一般为以下几种原因造成：

（1） 由于生产原材料的变化，造成已有的生产工艺不符合生产加工要求。表现在生产时出现大规模的同类现象，建议调整工艺或更换生产原材料。包括张力过大、砂浆切割能力不足等。

（2） 在生产操作过程中不符合中间环节要求，在粘接过程会出现粘接偏移、晶棒粘接面的两个边有胶的残留。这两种现象都会影响到钢线对砂的携带，造成切割能力下降引起崩边或边沿线痕。可以通过对粘结工序进行控制来进行缓解。

（3） 粘接胶问题。粘接胶在配制使用时有气泡，或存在不均匀现象硬度不一致造成粘接面有崩边。

三、 薄厚不均片

在切割时常见切割不均的现象，产生的原因类似于线痕产生的原因。其中包括设备张力不稳，设置零点不正确，导轮抖动大（大于50um），还有同一锯切割中的晶棒高度差过大(大于0.5mm)等原因。

四、 断线

在中心部分、主辊周围的断线原因与切割线拉伸系统及绕线系

统的断线原因不同。



线网前后断线的主要原因有：

n 滑轮未校准

n 滑轮磨损

n 线轴运转不正确

n 切割线质量不合格

如果线轴从上法兰处被升起（吊起），卷轴将会隆起，绕线位置下移，导致切割线在线轴处发生交叉。当线轴退绕准备切

割时，只要切割线到达交叉点，切割线就会断裂。在这种情况下，断线发生在线轴下端的靠近上方部位。切割前线网准备不仔细会造成跳线。跳线会导致切割后的晶片厚度不均。在重新校

准后，应仔细检查线网中每个主辊是否存在交叉点。在该加工过程中这种切割线交叉可能会一直会存在于线网中，直到在切割下一个晶锭时发生阻断并造成断线。

其它造成断线的原因可能是因为浆液中一些较大的颗粒能穿过过滤器和滤筛并淤积在切割线导槽中，从而引发跳线，导致切割线交叉。这种情况一般出现在较温暖的切割区域，在这种环境下研磨砂会吸收水分并形成结块。要进一步识别受潮征兆。