内容回顾内容回顾n上一章内容安排的主要思路：上一章内容安排的主要思路：l要加工什么工件要加工什么工件l采用什么设备采用什么设备l如何进行加工如何进行加工l加工出什么产品加工出什么产品l加工之后有何缺陷加工之后有何缺陷l如何处理加工缺陷如何处理加工缺陷l加工过程的评估加工过程的评估铸锭多晶铸锭多晶单晶圆锭单晶圆锭(晶圆晶圆)光伏圆锭光伏圆锭(单晶单晶)参考面参考面滚磨滚磨滚磨滚磨开方开方开方开方滚磨开方机滚磨开方机金刚石带锯金刚石带锯金刚石线锯金刚石线锯金刚石带锯金刚石带锯表面处理与过程评估表面处理与过程评估n形成的表面损伤层：形成的表面损伤层：l粗糙度，粗糙度，l晶格畸变、晶格畸变、l污染等污染等n处理方案：处理方案：去除损伤层去除损伤层n过程评估：过程评估：l加工效率，加工效率，l切口大小，切口大小，l加工面的质量参数大小（如粗糙度）加工面的质量参数大小（如粗糙度）下一步工艺下一步工艺切片切片第二章第二章 硅晶体的定向切割硅晶体的定向切割n2.1 硅片切割的概况硅片切割的概况n2.2 晶体的定向工艺晶体的定向工艺n2.3 內圆切割设备与工艺內圆切割设备与工艺n2.4 多线切割设备与工艺多线切割设备与工艺n2.5 切割片的清洗切割片的清洗n2.6 硅片的主要参数硅片的主要参数1. 硅片切割概述硅片切割概述n切片切割：切片切割：是指利用外圆、内圆或者多线是指利用外圆、内圆或者多线切切割机割机，按照确定的，按照确定的晶向晶向，将经过滚磨开方，将经过滚磨开方，外形规则的外形规则的硅棒硅棒，切成，切成薄片薄片的过程。
的过程n地位：是主要的光伏硅片的成本，约地位：是主要的光伏硅片的成本，约70% n发展趋势：高效率、低成本、优良的表面参发展趋势：高效率、低成本、优良的表面参数目前切片的主要工艺目前切片的主要工艺切片手段切片手段外圆切割外圆切割内圆切割内圆切割多线切割多线切割光滑钢线切割光滑钢线切割（主流）（主流）金刚石线切割金刚石线切割內（外）圆切割內（外）圆切割n定义：定义：利用内（外）圆切割刀片，将硅棒进利用内（外）圆切割刀片，将硅棒进行切片的过程行切片的过程n内（外）圆切割：内（外）圆切割：刀片呈圆环状，刀口位于刀片呈圆环状，刀口位于内内（外）（外）环环的边缘，刀口上有电镀的金刚石颗粒，的边缘，刀口上有电镀的金刚石颗粒，工作时刀片做高速旋转，从而利用锋利的金刚石工作时刀片做高速旋转，从而利用锋利的金刚石颗粒，对材料进行切割颗粒，对材料进行切割n切割方式：切割方式：固定磨粒式切割固定磨粒式切割内圆切割示意图内圆切割示意图金刚石刀口金刚石刀口固定螺孔固定螺孔多线切割切片原理多线切割切片原理n定义：定义：在机器导线轮带动下，光滑的在机器导线轮带动下，光滑的钢线钢线做做高速运动高速运动，并对线网喷涂研磨，并对线网喷涂研磨砂浆砂浆，高速运，高速运动的钢线将砂浆带到钢线和硅棒的接触面上，动的钢线将砂浆带到钢线和硅棒的接触面上，从而实现线网和工件发生相对摩擦，而完成从而实现线网和工件发生相对摩擦，而完成对材料的切割过程。
对材料的切割过程n切割方式：游离磨粒式研磨切割方式：游离磨粒式研磨多线切割示意图多线切割示意图研磨浆研磨浆放线放线收线收线各种工艺的应用范围各种工艺的应用范围n外圆切割：外圆切割：基本被淘汰基本被淘汰n內圆切割：內圆切割：小批量硅片生产中经常采用小批量硅片生产中经常采用n多线切割（钢线）：多线切割（钢线）：光伏行业主流切片工艺光伏行业主流切片工艺n原因：原因：多线切割的优点：多线切割的优点：l高效率l小切口，低损耗小切口，低损耗l可切硅片很薄可切硅片很薄l表面质量优良（翘曲小，损伤层薄等）表面质量优良（翘曲小，损伤层薄等）切片手段的主要性能参数切片手段的主要性能参数外圆切割外圆切割内圆切割内圆切割多线切割多线切割表面结构表面结构剥落、破碎剥落、破碎剥落、破碎剥落、破碎切痕切痕损伤层厚度损伤层厚度(m)-35-4025-35切割效率切割效率(cm2/h)-20-40110-220硅片最小厚度硅片最小厚度(m)-300200适合硅片尺寸适合硅片尺寸(mm)100以下以下150-200300硅片翘曲硅片翘曲严重严重严重严重轻微轻微切口损耗切口损耗(m)1000300-500150-210切片的主要流程切片的主要流程n主要环节：主要环节：l晶体定向晶体定向l粘结定向粘结定向l上机切割上机切割l清洗清洗2. 晶体的晶体的X射线定向射线定向n1）X射线简介射线简介n2）X射线衍射原理射线衍射原理n3）X射线定向射线定向X射线简介射线简介nX射线：又称伦琴射线，是一种波长极短的电磁射线：又称伦琴射线，是一种波长极短的电磁波（波（0.01nm10nm），满足量子化的能量关系，），满足量子化的能量关系，（可见光（可见光350770nm）。
n主要特点：主要特点： a）波动性）波动性，典型的干涉衍射图样；，典型的干涉衍射图样； b）粒子性）粒子性，具有较强的穿透能力具有较强的穿透能力n晶体结构测量原理：波长和固体晶格常数接近，晶体结构测量原理：波长和固体晶格常数接近，因此，晶体相当于一个三维的衍射光栅，根据衍因此，晶体相当于一个三维的衍射光栅，根据衍射图样分析晶体的结构射图样分析晶体的结构X射线的产生射线的产生n产生方式：产生方式： 1）高速运动的电子撞击靶机高速运动的电子撞击靶机小型小型XRD机 2）同步辐射光源同步辐射光源大型项目大型项目n谱线结构：谱线结构： 1）特征谱特征谱+连续谱 2）宽范围，连续谱宽范围，连续谱n常规实验测量全部使用小型常规实验测量全部使用小型XRD机问，如何获得单色问，如何获得单色X射线光源呢？射线光源呢？n连续谱：电子加速过程辐射产生连续谱：电子加速过程辐射产生n特征谱：靶材料内层电子跃迁产生，是材料的特征谱：靶材料内层电子跃迁产生，是材料的特征谱n实验实验XRD仪：仪：Cu靶，靶，X射线衍射原理射线衍射原理nX射线在晶体内发生弹性散射射线在晶体内发生弹性散射n晶体相当于三维的衍射光栅晶体相当于三维的衍射光栅。
n晶体结构，具有其特征化的衍射图样晶体结构，具有其特征化的衍射图样n衍射图样：三维空间，沿不同方向加强的衍衍射图样：三维空间，沿不同方向加强的衍射光束衍射原理衍射原理布拉格方程布拉格方程n 衍射加强条件：衍射加强条件：三维情况下的衍射三维情况下的衍射衍射加强条件：波矢衍射加强条件：波矢 位于布里渊区边位于布里渊区边界界只要只要K落在布里渊区边界上，落在布里渊区边界上，对特定晶面，对特定晶面，K大小大小和和方向方向受到限制受到限制Si的几何结构因子的几何结构因子1). h k l: 有奇数、偶数混和，消光有奇数、偶数混和，消光2). (h+k+l)/2为奇数，消光为奇数，消光基元、晶格结构因子基元、晶格结构因子n 金刚石结构：金刚石结构：可以看做面心立方的复式晶格，可以看做面心立方的复式晶格，这样基元中含有两个这样基元中含有两个Si原子，可以分别考虑面向立原子，可以分别考虑面向立方和基元的消光系数方和基元的消光系数X射线衍射仪射线衍射仪入射入射探测探测盖革计数器盖革计数器价格高低：价格高低：光强，和可获得的最短波长，光强，和可获得的最短波长，晶体单色晶体单色X射线衍射图样射线衍射图样X射线晶体定向的方法射线晶体定向的方法1. 选用单色选用单色X射线进行照射。
射线进行照射2. 固定固定X射线入射方向射线入射方向3. 依据待切割的晶向，固定出射束测量方向，即固依据待切割的晶向，固定出射束测量方向，即固定待确定的晶面的入射角定待确定的晶面的入射角 4. 沿衍射方向，缓慢旋转晶体，并记录出射线强度沿衍射方向，缓慢旋转晶体，并记录出射线强度变化，出射强度最强时，即需要确定的方向变化，出射强度最强时，即需要确定的方向l光线入射是光线入射是 方向，探测是方向，探测是 ，二者夹角是，二者夹角是2l也可以固定入射方向和晶体，调整测量方向，寻也可以固定入射方向和晶体，调整测量方向，寻找衍射极大方向找衍射极大方向X射线结构分析射线结构分析n专业软件专业软件包含材料的结构数据库包含材料的结构数据库3. 內圆切割设备与工艺內圆切割设备与工艺n1）內圆切割设备与地位內圆切割设备与地位n2）内圆切割工艺流程内圆切割工艺流程内圆切割内圆切割n内圆切割的地位：内圆切割的地位：内圆切割是传统的切割工艺，内圆切割是传统的切割工艺，2000年之前，内圆切割是主流硅片切割技术，而目年之前，内圆切割是主流硅片切割技术，而目前逐渐被多线切割取代，不过由于操作方便、设备前逐渐被多线切割取代，不过由于操作方便、设备成本等因素，在小批量硅片生产中依然经常使用。
成本等因素，在小批量硅片生产中依然经常使用n设备分类：设备分类：立式、卧式内圆切割机立式、卧式内圆切割机 立式内圆切割原理立式内圆切割原理n内圆切割刀片：内圆切割刀片：绕自身轴（主轴）高速旋转运动绕自身轴（主轴）高速旋转运动n工件（硅锭）：工件（硅锭）： 进刀：进刀：硅锭从刀片圆心向外径方向逐渐水平移动，硅锭从刀片圆心向外径方向逐渐水平移动，实现切割实现切割 退刀：退刀：切割完一片，硅锭水平退回到圆心切割完一片，硅锭水平退回到圆心 分度进给：分度进给：硅锭在硅锭在垂直方向垂直方向移动，距离为：移动，距离为： 硅片厚度硅片厚度+切口厚度切口厚度/2 V1d转动速度：高达转动速度：高达2000 r/mim(圈圈/分分)内圆切割的特点内圆切割的特点n优点：优点：l成本低成本低l可切的硅棒尺寸可切的硅棒尺寸中等中等l可以切割不同厚度的硅片可以切割不同厚度的硅片n不足：不足：l效率低效率低每次只切一片每次只切一片l无法切割大尺寸硅棒无法切割大尺寸硅棒l有一定厚度的切口有一定厚度的切口l碎片、划痕较严重碎片、划痕较严重内圆切割典型参数内圆切割典型参数指标指标参数参数最大切割直径最大切割直径152mm最大切割长度最大切割长度400mm切片范围切片范围0.360 mm (300um)水平竖直调整水平竖直调整7、7转速转速02100 r/min切割速度切割速度3200 mm/min多线切割和内圆切割的比较多线切割和内圆切割的比较内圆切割内圆切割多线切割多线切割切割方式切割方式固定磨粒固定磨粒游离磨粒游离磨粒损伤厚度（损伤厚度（um）2030515生产效率（生产效率（cm2/h）1030110200每次切片数量每次切片数量1200400切缝（切缝（um）300500150210切片厚度（切片厚度（um）350180可切硅锭最大直径可切硅锭最大直径（mm）200300硅片硅片TTV （um）2550510内圆切割机组成内圆切割机组成内圆切割机内圆切割机机座机座工作台工作台主轴主轴电器控制电器控制冷却系统冷却系统液压控制液压控制工件移动的平台工件移动的平台工件移动的动力工件移动的动力刀片高速旋转轴刀片高速旋转轴切割过程的控制切割过程的控制冷却切割部分冷却切割部分内圆切割工艺流程内圆切割工艺流程准备工作准备工作粘接粘接定向定向上机切割上机切割先粘结再定向，机器上可以先粘结再定向，机器上可以再次调节切割方向再次调节切割方向n准备工作：准备工作：熟悉操作指令、核对工件、检查设备等。
熟悉操作指令、核对工件、检查设备等 加工指令：加工指令：客户的参数要求，包括晶片取向、厚度、客户的参数要求，包括晶片取向、厚度、 TTV BOW，Warp等 核对工件：核对工件：外观尺寸与编号等外观尺寸与编号等 检查设备检查设备n粘接：粘接： 选取方位选取方位 按照粘接工艺进行粘结按照粘接工艺进行粘结 使用使用AB胶，将硅棒粘结在托板上，托板上有固定螺丝，胶，将硅棒粘结在托板上，托板上有固定螺丝，可以固定在切割机上下一节具体介绍）可以固定在切割机上下一节具体介绍）粘接粘接n粘接方位的选取：粘接方位的选取： （100）硅锭，与主参考面成）硅锭，。