引言： 砂浆就是悬浮液（PEG）和碳化硅（SiC）的混合物，切割完的废砂浆中由于含有较多的铁粉、硅粉等杂质，并且参与切割后的许多碳化硅颗粒破损，直接再参与切割会对切割能力造成极大影响，从而影响硅片质量，所以需要对废砂浆进行提炼，将里面的碳化硅及悬浮液进行再处理，然后将再处理后的碳化硅及悬浮液与新碳化硅、新悬浮液进行一定的比例混配再次切割，目前行业内一般回收碳化硅比例到60%-80%，回收切割液比例使用比例达到40%-90%，甚至100%。 一、碳化硅中影响质量的参数 硅片切割主要是钢线携带砂浆进行研磨的滚动式切割，而起主导作用的就是砂浆中的碳化硅，由于切割中碳化硅会与硅发生碰撞、摩擦，使得碳化硅部分颗粒不断的磨损及破碎，从而影响了硅片切割的质量。在碳化硅几个主要的参数当中，硬度、粒型、粒径、圆形度及微粉含量在切割中起到了至关重要的作用，碳化硅硬度是受碳化硅生产的原料的硬度决定的，冶炼时间的长短决定了碳化硅的硬度，如果硬度过低，在切割过程中与硅碰撞摩擦，会导致颗粒被磨平钝化，导致切割能力不足，最终会使硅片产生锯痕；粒型与其破碎的工艺相关，如果颗粒当中长条状、扁平状颗粒较多，切割过程中就不会起到对硅的滚动摩擦，从而使切割能力下降，造成硅片锯痕、切斜的发生；碳化硅生产过程中无法对相同粒径的颗粒进行集中分离，但是颗粒较大与颗粒较小的碳化硅对切割质量都有不利影响，所以都会要求中值粒径在某一范围内；圆形度及微粉含量在回收碳化硅中体现尤为明显，圆形度表征的是碳化硅棱角的锋利程度，在硅片切割时，如果圆形度较大，即棱角平滑，会使切割能力不足导致硅片锯痕的产生；碳化硅的制作过程中尤其是碳化硅从废砂浆回收过程中，微粉很难处理干净，一般指粒径小于2μm的颗粒，微粉存在过多的话，切割过程中微粉会对碳化硅形成包裹，从而使碳化硅的切割能力下降，影响硅片质量。 二、机床试验部分 使用相同的设备对156*156mm多晶硅块进行切割，对比不同回收碳化硅比例下的硅片切割质量情况，回收碳化硅比例50%、60%、65%，回收切割液比例90%、钢线型号0.13mm，相同的工艺参数、相同的砂浆更新量的条件下进行，同时使用扫描电镜、贝克曼粒径分析仪、马尔文3000圆形度仪对碳化硅颗粒进行了圆形度、粒径及微粉含量等的检测，同时对比了不同回收碳化硅比例的废砂浆中硅粉、铁粉及硅片质量的检测。 三、试验结果分析 1．取GC1200#新碳化硅和切割后回收碳化硅各一组样品进行粒度及圆形度检测，从图中可以看出切割前后碳化硅粒度分布无明显区别。
看出回收碳化硅的圆形度值由于切割中磨损数值明显高于新碳化硅，数值约相差0.1um。
中观察抽测的新旧碳化硅中小于2um微粉含量情况，由于回收碳化硅处理工艺决定，回收碳化硅中微粉较新碳化硅中微粉略多2-3%。
2．根据试验部分，分别抽测切割完毕后的3组废砂浆若干次进行检测，检测后发现不同回收砂比例切割后的废砂浆中所含铁粉有较大差别，因为回收砂比例增大后回收砂对切割质量产生一定的影响，导致钢线摩擦加大，使铁粉含量增加。 2．根据试验部分，分别抽测切割完毕后的3组废砂浆若干次进行检测，检测后发现不同回收砂比例切割后的废砂浆中所含铁粉有较大差别，因为回收砂比例增大后回收砂对切割质量产生一定的影响，导致钢线摩擦加大，使铁粉含量增加。
四、不同回收砂比例对硅片质量的影响 从上述检测结果不难看出，随着回收砂比例的增大，钢线磨损增加，导致切割末端钢线直径变小，断线的几率也就随之增大；而且随切割时间的推移，碳化硅颗粒不断破碎磨损，切割能力必定有所降低，那么硅片出现锯痕的几率就会增加，并且参加完整个切割过程后，胶面出刀部位很容易出现硅片小崩边现象。 1．根据机床试验部分对切割后的硅片若干组样品进行锯痕检测，从检测结果看出硅片锯痕值都能满足生产标准要求，但是不同回收砂比例切割后的硅片锯痕有一定区别，回收砂比例越大，锯痕越大，基本呈线性关系，每提高10%比例的回收砂，硅片锯痕值增大约0.8um。 2．根据机床试验部分对切割后的硅片若干组样品进行TTV检测，从检测结果看出硅片TTV值都能满足生产标准要求，但是不同回收砂比例切割后的硅片TTV有一定区别，回收砂比例越大，TTV值越小，因为回收砂比例增大后对硅的磨损普遍下降尤其是入线口处，每提高10%比例的回收砂，硅片TTV值减小约1.5um。 3．由硅片TTV和锯痕检测不难发现，不同回收砂比例切割硅片质量参数有不同之处，但是都符合生产质量的要求。而对应不同回收碳化硅使用比例所切割的合格率为95.45%、95.62%、95.23%。随着回收砂比例的增大，切割质量并未见多大影响，而且也并不是随比例增加呈线性关系。 五、结论 通过试验数据可以看出，其它切割条件相同，使用不同回收砂比例切割，如果质量不稳定会使硅片切斜的几率增大，导致锯痕增大，同时增大回收砂比例也会对胶面出刀小崩边有一定影响。如果回收砂质量稳定的前提下，增大回收砂比例对硅片TTV有好的影响，但会使硅片锯痕稍偏大，也会不同程度的影响硅片小崩边尤其是出刀胶面小崩边会增多，如果工艺调试的比较匹配不会对切割合格率造成影响，而且随着回收砂比例的增大，对硅片切割成本有较大贡献。 |
