線鋸設(shè)備HCT B/5切片工藝新知
隨著全球市場對高品質(zhì)多晶硅硅片產(chǎn)品的需求日漸攀升，擁有先進(jìn)技術(shù)和更具成本效益的制造設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，在此背景下，切片工藝也隨之出現(xiàn)各種差異化演變。本文中，筆者謹(jǐn)結(jié)合所在公司采用的線鋸設(shè)備HCT B/5的實(shí)際運(yùn)用，試對切片工藝進(jìn)行較為詳盡的解析。
線鋸設(shè)備的主要架構(gòu)及操作界面
如圖1所示，線鋸設(shè)備HCT B/5的主要架構(gòu)由6部分組成：主框架（1）；繞線室；切割室；漿料供應(yīng)系統(tǒng)；冷卻系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)（含操作系統(tǒng)）。操作系統(tǒng)的主界面如圖2所示。
圖中所示：
1、張力
2、已用切割線。就是一卷新線有了多少KM（換新線后要清零）
3、本刀切割還需要用多少切割線。
4、本刀切割完后還剩余的切割線
5、已切割的距離占所設(shè)置距離的百分比
6、已切割距離
7、工作臺離所設(shè)的零點(diǎn)的距離（向下為正值，向上為負(fù)值）
8、工作臺速度
9、線速度
10、線網(wǎng)的功率
11/12、上/下砂路砂漿的流量
13/14、上/下砂路砂漿泵的
以下是筆者針對B/5設(shè)備歸納出來的切前準(zhǔn)備工作。
1.上次切割結(jié)束取片后，將線網(wǎng)清潔干凈。
2.檢查線網(wǎng)是否有跳線。
如有跳線，先用強(qiáng)力膠帶將線網(wǎng)校正--不宜用手按，若用手按跳線，要檢查上下兩個線網(wǎng)在跳線的地方是否有鋼線交叉。
3.將收線輪上的線放掉，并將中間的伸縮軸用潔凈紙擦凈，檢查收線輪是否有漏油現(xiàn)象,清潔干凈廢鋼線,之后再將收線輪裝好，并將繞線室門上激光器的玻璃窗口擦干凈，否則，切割過程中會出現(xiàn)收線輪未完全打開等關(guān)于收線輪的報警。
4.更換放線輪。
將新的放線輪裝上后，要用扭力扳手調(diào)到180Nm的力矩將放線輪擰緊,自校驗(yàn)工字輪的動平衡，拆掉放線輪外包裝線，將外面的幾圈線拆出來，到里面的膠帶剩20-30cm的地方將線剪掉，打好線結(jié)后再將最后面的那圈膠帶拆掉，這樣做的目的是避免人為造成的壓線。放線輪換好之后需設(shè)置高限位。
5.更換收放線輪的同時，可以將上下工作臺的碎片清理干凈，下工作臺的過濾及砂漿噴嘴網(wǎng)需拿出來清洗，且清洗干凈后一定要用壓縮空氣吹干。
6.編織新線網(wǎng)
注意走線時用了幾塊膠布粘線網(wǎng)就要拿出來幾塊，中間膠布脫落了一定要找到并拿出來。走完線網(wǎng)后還需檢查是否有跳線。
7.將設(shè)備切割室及繞線室清理干凈，并將過濾網(wǎng)、砂漿噴嘴裝好。裝過濾網(wǎng)時，要確保裝好，保證四周圍沒有空隙；裝砂漿噴嘴時，噴嘴要保持與線網(wǎng)平行，不能一邊高一邊低，并調(diào)整噴嘴與線網(wǎng)的高度在2-3mm。
8.將砂漿缸處的過濾筒拿出來清洗并吹干，裝好。
9.檢查滾筒、滑輪、滑輪軸承及滑輪支架是否完好可用，有問題的要及時更換；檢查進(jìn)線口及出線口的第一根線是否與導(dǎo)輪垂直，切割線掛在滑輪上時是否都在滑輪的中間。
10.確認(rèn)砂漿是否需要更換。
11.將工作臺復(fù)位。
12.打開砂漿檢查砂簾是否完好、斷流，線網(wǎng)兩端要有砂漿流到，砂簾分布均勻。
13.檢查準(zhǔn)備要切割的硅塊，硅錠號硅塊號是否與隨工單上一致，是否有崩邊，粘膠室是否脫膠已經(jīng)脫干凈，硅塊有無粘斜，硅塊端面是否平，托板有沒有問題，硅塊是否是否滿足規(guī)格。如已確認(rèn)將硅塊裝進(jìn)設(shè)備。
14.檢查切割工藝參數(shù)是否與所要求的一致。
15.熱機(jī)，在熱機(jī)的同時檢查砂漿密度是否偏高或偏低，檢查有沒有跳線，若有跳線，查明原因，重新熱機(jī)一遍，直至沒有跳線為止。
在精心的準(zhǔn)備之后，切割過程亦不能放松，須注意在切割過程中檢查線網(wǎng)，有跳線、切不動、嚴(yán)重掉片等現(xiàn)象。
切割結(jié)束，要檢查硅塊是否已經(jīng)切透。如確認(rèn)已經(jīng)切透之后，將硅塊升起，工作臺速度不要超過15mm/min，而且在硅塊抬升的過程中，如果有線被硅片夾住升不起則要停下，把線撥好后再繼續(xù)提升。需注意的是，取片時動作要輕，不能用力過大引起硅片劇烈晃動，取片時托板要始終保持平衡，以免掉片。取片車從切片運(yùn)到預(yù)洗區(qū)時，不能產(chǎn)生過大振動。
此外，設(shè)備要定期進(jìn)行清洗，并定期進(jìn)行系統(tǒng)的保養(yǎng)。
切片中所產(chǎn)生的主要不良項(xiàng)包含以下幾方面：TTV值的控制；線痕；臺階；超厚或超薄；單晶裂片；單晶翹曲，等等。分別探查并了解缺陷的成因，能幫助我們找到對癥的改善方案。
1.TTV
所謂TTV，一般一片硅片中取五點(diǎn)測量硅片厚度，而其中厚度最大與最小之間的差值便是TTV。這個值為何控制不好，其原因及改善方案詳見表1。
表1 TTV改善方案列表
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No. |
原因分析 |
改善方案 |
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1 |
設(shè)備臟，影響砂漿的切割能力。 |
定期用水或懸浮液清洗設(shè)備 |
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2 |
漿料中或設(shè)備里有水分，或是漿料的密度達(dá)不到要求，影響砂漿的切割能力。 |
避免水分進(jìn)入到漿料里面，用水清洗設(shè)備后一定要用懸浮洗過，用懸浮液洗后要把設(shè)備里殘留的懸浮液排干凈。 |
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3 |
切割線速度和工作臺速度設(shè)置配合不合理，工作臺太快。 |
調(diào)整切割工藝 |
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4 |
樹脂條未粘好 |
按要求粘好樹脂條 |
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5 |
漿料中大顆粒太多 |
保證SiC品質(zhì)，并確保砂漿充分?jǐn)嚢琛?SPAN lang=EN-US> |
線痕體現(xiàn)為不同的形式和程度，包括雜質(zhì)線痕；密布線痕；劃傷線痕；粘膠面的倒角面線痕等多種缺陷形式。表現(xiàn)形式不同的各種線痕，也各自起源于不同的成因，相應(yīng)地，其改善途徑也會大相徑庭。
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線痕種類 |
表現(xiàn) |
成因及改善途徑 | |
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雜質(zhì)線痕 |
硅塊中有雜質(zhì)、硬點(diǎn)。特征：線痕處有黑點(diǎn)。 |
晶體生長缺陷所致 | |
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密布線痕 |
1 |
砂漿切割能力不足 |
提高砂漿切割能力：增加砂漿的密度；若剛清洗過設(shè)備，將懸浮液排干凈；增加砂漿更換量；加大砂漿流量；加快線速度。 |
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2 |
砂漿噴嘴堵塞 |
保持設(shè)備清潔：切前檢查砂簾，經(jīng)常把砂漿噴嘴拆下清洗；清理切割室雜物。 | |
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劃傷線痕 |
砂漿中有顆粒沉積物或外來污染物 |
維持設(shè)備干凈，定期清洗；切割前將碎片和沉積的SIC等清干凈；抽取砂漿時每臺氣泵只抽一種砂漿，新舊砂漿的氣泵分開。 | |
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粘膠面的倒角面線痕 |
粘膠室刮膠時，倒角面的膠未刮干凈。 |
脫膠時將倒角面的膠清除干凈 | |
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其他線痕 |
1 |
工作臺急劇下降、粘膠托盤松動等。 |
每次切割設(shè)定零點(diǎn)前將工作臺復(fù)位一次 |
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2 |
砂漿噴嘴離線網(wǎng)距離太高，切割時導(dǎo)致鋼線上所帶SIC被沖下線網(wǎng)。 |
將砂漿噴嘴到線網(wǎng)的距離設(shè)定為2mm，且保證噴嘴下面的橡膠皮呈平整狀態(tài)。 | |
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3 |
停機(jī)時間太長 |
若切割中途停機(jī)，要盡快重新切割。 | |
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4 |
導(dǎo)輪安裝精度差（跳動、竄動超標(biāo)） |
裝導(dǎo)輪時，嚴(yán)格按照導(dǎo)輪安裝要求，提高導(dǎo)輪安裝精度。 | |
臺階片也是切片過程中產(chǎn)生的一種不良現(xiàn)象，有時其產(chǎn)生是非常難于避免的，比如硅塊端面的一兩片臺階片是正常現(xiàn)象，這是因?yàn)楣鑹K兩端的兩三根切割線的晃動所引起，目前還沒有有效的改善途徑。表3中列出幾點(diǎn)造成臺階片的原因，也提出了針對性的解決方案。
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No. |
成因 |
改善途徑 |
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1 |
硅塊兩端的兩三根切割線晃動造成 |
對于硅塊端面的一兩片臺階片是正?，F(xiàn)象，目前無法改善。 |
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2 |
雜質(zhì)進(jìn)入導(dǎo)輪引起跳線 |
保持設(shè)備干凈，切割前清理干凈碎片等雜質(zhì)；熱機(jī)后若有跳線，處理好后再熱機(jī)，直到熱機(jī)后沒有跳線為止。 |
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3 |
雜質(zhì)引起的切不動跳線 |
鑄錠造成的硅塊質(zhì)量問題，目前無法解決。 |
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4 |
硅塊端面不平整 |
去頭尾處將端面去平整 |
4.其他缺陷
切片過程所產(chǎn)生的不良還包括切片超厚或者超薄、單晶裂片、單晶蹺曲等。其中，切片超厚或者超薄，如果主要是由跳線引起的不良，便需注意在切割前認(rèn)真檢查，防止跳線，并按規(guī)定更換過濾袋；而如果是因?yàn)榉啪€輪未安裝好，導(dǎo)致進(jìn)入導(dǎo)輪的鋼線出現(xiàn)晃動，則需按要求更換好放線輪。
至于單晶裂片的產(chǎn)生，則主要有兩方面原因：1、由單晶長晶過程中位錯引起；2、開方經(jīng)線位置未對好，切斜；單晶蹺曲的成因主要也是兩條：1、由單晶長晶過程中位錯引起；2、單晶長晶過程頭尾未做好冷卻，產(chǎn)生應(yīng)力。
在本文最后，特辟出篇幅對斷線原因進(jìn)行歸納總結(jié)。
斷線一直是困擾生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的一個重要問題，其起因更涉及到多項(xiàng)影響因素，包括設(shè)備中關(guān)鍵零部件的品質(zhì)和維護(hù)；軟件故障；參數(shù)設(shè)置不妥；操作員工的不當(dāng)操作；硅塊和玻璃原材料品質(zhì)不良；乃至廠房供電和天氣原因。無論是引發(fā)不良的主體還是直接導(dǎo)致故障的原因，都可謂五花八門，"防不勝防"，鑒于此，筆者特將生產(chǎn)實(shí)踐中引發(fā)斷線的不同主體（或"載體"）、直接原因及其解決措施歸納如下，以饗讀者。
