اخبار

فناوری برش سیم الماسه که به عنوان فناوری برش ساینده تحکیمی نیز شناخته می‌شود، از روش آبکاری یا پیوند رزینی برای تثبیت ساینده الماس روی سطح سیم فولادی استفاده می‌کند و سیم الماسه مستقیماً روی سطح میله سیلیکونی یا شمش سیلیکون عمل می‌کند تا سایش ایجاد کند و اثر برش را ایجاد کند. برش سیم الماسه دارای ویژگی‌های سرعت برش سریع، دقت برش بالا و اتلاف کم مواد است.

در حال حاضر، بازار تک کریستال برای ویفر سیلیکونی برش سیم الماسه به طور کامل پذیرفته شده است، اما در فرآیند تبلیغ با مشکلاتی نیز مواجه شده است که از جمله آنها سفید مخملی شایع ترین مشکل است. با توجه به این موضوع، این مقاله بر چگونگی جلوگیری از مشکل سفید مخملی ویفر سیلیکونی تک کریستاله برش سیم الماسه تمرکز دارد.

فرآیند تمیز کردن ویفر سیلیکونی تک کریستالی برش سیم الماسه، برداشتن ویفر سیلیکونی برش داده شده توسط دستگاه اره سیمی از صفحه رزین، برداشتن نوار لاستیکی و تمیز کردن ویفر سیلیکونی است. تجهیزات تمیز کردن عمدتاً شامل یک دستگاه پیش تمیز کردن (دستگاه صمغ‌گیری) و یک دستگاه تمیز کردن است. فرآیند اصلی تمیز کردن دستگاه پیش تمیز کردن عبارت است از: تغذیه-اسپری-اسپری-تمیز کردن اولتراسونیک-صمغ‌گیری-شستشو با آب تمیز-تغذیه زیرین. فرآیند اصلی تمیز کردن دستگاه تمیز کردن عبارت است از: تغذیه-شستشو با آب خالص-شستشو با آب خالص-شستشوی قلیایی-شستشوی قلیایی-شستشو با آب خالص-شستشوی آب خالص-پیش آبگیری (بلند کردن آهسته)-خشک کردن-تغذیه.

اصل ساخت مخمل تک کریستالی

ویفر سیلیکونی تک کریستالی مشخصه خوردگی ناهمسانگرد ویفر سیلیکونی تک کریستالی است. اصل واکنش معادله واکنش شیمیایی زیر است:

Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑

در اصل، فرآیند تشکیل جیر به این صورت است: محلول NaOH برای نرخ خوردگی متفاوت سطح کریستال‌های مختلف، (100) سرعت خوردگی سطح نسبت به (111)، بنابراین (100) به ویفر سیلیکونی تک کریستالی پس از خوردگی ناهمسانگرد، در نهایت روی سطح برای (111) مخروط چهار طرفه، یعنی ساختار "هرمی" (همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است) تشکیل می‌شود. پس از تشکیل ساختار، هنگامی که نور با زاویه خاصی به شیب هرم برخورد می‌کند، نور با زاویه دیگری به شیب منعکس می‌شود و جذب ثانویه یا بیشتری را تشکیل می‌دهد، در نتیجه بازتاب روی سطح ویفر سیلیکونی کاهش می‌یابد، یعنی اثر تله نور (شکل 2 را ببینید). هرچه اندازه و یکنواختی ساختار "هرمی" بهتر باشد، اثر تله واضح‌تر و میزان انتشار سطحی ویفر سیلیکونی کمتر است.

شکل 1: میکرومورفولوژی ویفر سیلیکونی تک کریستالی پس از تولید قلیایی

شکل ۲: اصل تله نوری ساختار «هرمی»

تجزیه و تحلیل سفید کردن تک کریستال

با بررسی ویفر سیلیکونی سفید با میکروسکوپ الکترونی روبشی، مشخص شد که ریزساختار هرمی ویفر سفید در این ناحیه اساساً تشکیل نشده است و به نظر می‌رسد سطح آن دارای لایه‌ای از بقایای "مومی" است، در حالی که ساختار هرمی جیر در ناحیه سفید همان ویفر سیلیکونی بهتر تشکیل شده است (شکل 3 را ببینید). اگر بقایایی روی سطح ویفر سیلیکونی تک‌بلوری وجود داشته باشد، سطح دارای ناحیه باقیمانده "هرمی" خواهد بود که اندازه و یکنواختی ساختار را ایجاد می‌کند و تأثیر ناحیه طبیعی ناکافی است، در نتیجه بازتاب سطح مخملی باقیمانده بیشتر از ناحیه طبیعی است، ناحیه‌ای که بازتاب بالایی در مقایسه با ناحیه طبیعی دارد، در تصویر به صورت سفید منعکس می‌شود. همانطور که از شکل توزیع ناحیه سفید دیده می‌شود، در ناحیه بزرگ شکل منظم یا معمولی ندارد، بلکه فقط در نواحی موضعی است. باید به این نکته توجه داشت که آلاینده‌های موضعی روی سطح ویفر سیلیکونی تمیز نشده‌اند، یا وضعیت سطح ویفر سیلیکونی ناشی از آلودگی ثانویه است.

شکل 3: مقایسه تفاوت‌های ریزساختار منطقه‌ای در ویفرهای سیلیکونی سفید مخملی

سطح ویفر سیلیکونی برش سیم الماسه صاف‌تر است و آسیب کمتری دارد (همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است). در مقایسه با ویفر سیلیکونی ملات، سرعت واکنش قلیا و سطح ویفر سیلیکونی برش سیم الماسه کندتر از ویفر سیلیکونی تک کریستالی برش ملات است، بنابراین تأثیر بقایای سطحی بر اثر مخملی آشکارتر است.

شکل ۴: (الف) تصویر میکروسکوپی سطحی از ویفر سیلیکونی برش خورده با ملات (ب) تصویر میکروسکوپی سطحی از ویفر سیلیکونی برش خورده با سیم الماس

منبع اصلی باقیمانده سطح ویفر سیلیکونی برش داده شده با سیم الماس

(1) خنک‌کننده: اجزای اصلی خنک‌کننده برش سیم الماسه عبارتند از سورفکتانت، پخش‌کننده، عامل پاک‌کننده و آب و سایر اجزا. مایع برش با عملکرد عالی، تعلیق، پراکندگی و قابلیت تمیز کردن آسان خوبی دارد. سورفکتانت‌ها معمولاً خواص آب‌دوستی بهتری دارند که در فرآیند تمیز کردن ویفر سیلیکونی به راحتی تمیز می‌شوند. هم زدن و گردش مداوم این افزودنی‌ها در آب، مقدار زیادی کف تولید می‌کند که منجر به کاهش جریان خنک‌کننده، تأثیر بر عملکرد خنک‌کننده و مشکلات جدی کف و حتی سرریز کف می‌شود که به طور جدی بر استفاده تأثیر می‌گذارد. بنابراین، خنک‌کننده معمولاً با عامل کف‌زدا استفاده می‌شود. به منظور اطمینان از عملکرد کف‌زدایی، سیلیکون و پلی‌اتر سنتی معمولاً آب‌دوستی ضعیفی دارند. حلال موجود در آب بسیار آسان جذب می‌شود و در تمیز کردن بعدی روی سطح ویفر سیلیکونی باقی می‌ماند و در نتیجه مشکل لکه سفید ایجاد می‌شود. و با اجزای اصلی خنک‌کننده سازگاری خوبی ندارد، بنابراین باید به دو جزء تبدیل شود، اجزای اصلی و عوامل کف‌زدا به آب اضافه می‌شوند، در فرآیند استفاده، با توجه به وضعیت کف، نمی‌توان مقدار و دوز عوامل کف‌زدا را از نظر کمی کنترل کرد، به راحتی می‌تواند باعث مصرف بیش از حد عوامل کف‌زدا شود، که منجر به افزایش بقایای سطح ویفر سیلیکونی می‌شود، همچنین کار با آن ناخوشایندتر است، با این حال، به دلیل قیمت پایین مواد اولیه و مواد اولیه عامل کف‌زدا، بنابراین، اکثر خنک‌کننده‌های داخلی از این سیستم فرمول استفاده می‌کنند. خنک‌کننده دیگری از یک عامل کف‌زدای جدید استفاده می‌کند، می‌تواند به خوبی با اجزای اصلی سازگار باشد، بدون افزودنی، می‌تواند به طور موثر و کمی مقدار آن را کنترل کند، می‌تواند به طور موثر از استفاده بیش از حد جلوگیری کند، انجام تمرینات نیز بسیار راحت است، با فرآیند تمیز کردن مناسب، می‌توان بقایای آن را تا سطوح بسیار پایین کنترل کرد، در ژاپن و چند تولیدکننده داخلی این سیستم فرمول را اتخاذ می‌کنند، با این حال، به دلیل هزینه بالای مواد اولیه، مزیت قیمت آن آشکار نیست.

(2) نسخه چسب و رزین: در مرحله بعدی فرآیند برش سیم الماس، ویفر سیلیکونی نزدیک انتهای ورودی از قبل بریده شده است، ویفر سیلیکونی در انتهای خروجی هنوز بریده نشده است، سیم الماس برش اولیه شروع به برش لایه لاستیکی و صفحه رزین کرده است، از آنجایی که چسب میله سیلیکونی و تخته رزین هر دو از محصولات رزین اپوکسی هستند، نقطه نرم شدن آنها اساساً بین 55 تا 95 درجه سانتیگراد است. اگر نقطه نرم شدن لایه لاستیکی یا صفحه رزینی پایین باشد، می‌تواند به راحتی در طول فرآیند برش گرم شود و باعث نرم و ذوب شدن آن شود، به سیم فولادی و سطح ویفر سیلیکونی متصل شود، باعث کاهش توانایی برش خط الماس شود، یا ویفرهای سیلیکونی با رزین دریافت و رنگ‌آمیزی شوند، پس از اتصال، شستشوی آن بسیار دشوار است. چنین آلودگی‌هایی بیشتر در نزدیکی لبه لبه ویفر سیلیکونی رخ می‌دهد.

(3) پودر سیلیکون: در فرآیند برش سیم الماسه، پودر سیلیکون زیادی تولید می‌شود و با برش، محتوای پودر خنک‌کننده ملات بیشتر و بیشتر می‌شود. وقتی پودر به اندازه کافی بزرگ باشد، به سطح سیلیکون می‌چسبد و برش سیم الماسه باعث می‌شود پودر سیلیکون به راحتی روی سطح سیلیکون جذب شود و تمیز کردن آن را دشوار کند. بنابراین، از به‌روزرسانی و کیفیت خنک‌کننده اطمینان حاصل کنید و محتوای پودر را در خنک‌کننده کاهش دهید.

(4) عامل تمیزکننده: تولیدکنندگان فعلی که از برش سیم الماسه استفاده می‌کنند، عمدتاً همزمان از برش ملات استفاده می‌کنند و اغلب از پیش‌شستشوی برش ملات، فرآیند تمیز کردن و عامل تمیزکننده و غیره استفاده می‌کنند. فناوری برش سیم الماسه تکی از مکانیسم برش، یک مجموعه کامل از خط، خنک‌کننده و برش ملات را تشکیل می‌دهد که تفاوت زیادی دارند، بنابراین فرآیند تمیز کردن مربوطه، دوز عامل تمیزکننده، فرمول و غیره باید برای برش سیم الماسه تنظیم مربوطه را انجام دهد. عامل تمیزکننده یک جنبه مهم است، فرمول عامل تمیزکننده اصلی سورفکتانت است، قلیاییت برای تمیز کردن ویفر سیلیکونی برش سیم الماسه مناسب نیست، باید برای سطح ویفر سیلیکونی سیم الماسه، ترکیب و بقایای سطح عامل تمیزکننده هدفمند باشد و با فرآیند تمیز کردن همراه شود. همانطور که در بالا ذکر شد، ترکیب عامل کف‌زدا در برش ملات مورد نیاز نیست.

(5) آب: آب سرریز شده در برش سیم الماسه، پیش شستشو و تمیز کردن حاوی ناخالصی است و ممکن است به سطح ویفر سیلیکون جذب شود.

پیشنهادهایی برای کاهش مشکل سفید شدن موهای مخملی

(1) برای استفاده از خنک‌کننده با پراکندگی خوب، و خنک‌کننده مورد نیاز است که از عامل ضد کف کم باقی مانده برای کاهش باقی مانده اجزای خنک‌کننده روی سطح ویفر سیلیکون استفاده کند.

(2) از چسب و صفحه رزینی مناسب برای کاهش آلودگی ویفر سیلیکونی استفاده کنید.

(3) مایع خنک‌کننده با آب خالص رقیق می‌شود تا اطمینان حاصل شود که هیچ ناخالصی باقی‌مانده‌ی آسانی در آب مورد استفاده وجود ندارد.

(4) برای سطح ویفر سیلیکونی برش سیمی الماسه، از ماده تمیزکننده مناسب‌تری با فعالیت و اثر تمیزکنندگی استفاده کنید.

(5) از سیستم بازیابی آنلاین خنک‌کننده خط الماس برای کاهش محتوای پودر سیلیکون در فرآیند برش استفاده کنید تا به طور موثر باقیمانده پودر سیلیکون روی سطح ویفر سیلیکونی ویفر کنترل شود. در عین حال، می‌تواند بهبود دمای آب، جریان و زمان را در پیش‌شستشو نیز افزایش دهد تا از شسته شدن به موقع پودر سیلیکون اطمینان حاصل شود.

(6) به محض اینکه ویفر سیلیکونی روی میز تمیزکاری قرار گرفت، باید فوراً روی آن عملیات تمیزکاری انجام شود و در طول کل فرآیند تمیزکاری، ویفر سیلیکونی را مرطوب نگه دارید.

(7) ویفر سیلیکونی در فرآیند صمغ‌گیری، سطح را مرطوب نگه می‌دارد و نمی‌تواند به طور طبیعی خشک شود. (8) در فرآیند تمیز کردن ویفر سیلیکونی، می‌توان زمان قرار گرفتن در معرض هوا را تا حد امکان کاهش داد تا از تولید گل روی سطح ویفر سیلیکونی جلوگیری شود.

(9) کارکنان نظافت نباید در طول کل فرآیند تمیز کردن مستقیماً با سطح ویفر سیلیکونی تماس داشته باشند و باید از دستکش لاستیکی استفاده کنند تا اثر انگشت ایجاد نشود.

(10) در مرجع [2]، انتهای باتری از فرآیند تمیز کردن پراکسید هیدروژن H2O2 + NaOH قلیایی با نسبت حجمی 1:26 (محلول 3٪ NaOH) استفاده می‌کند که می‌تواند به طور موثر بروز مشکل را کاهش دهد. اصل آن مشابه محلول تمیز کردن SC1 (که معمولاً به عنوان مایع 1 شناخته می‌شود) یک ویفر سیلیکونی نیمه‌هادی است. مکانیسم اصلی آن: فیلم اکسیداسیون روی سطح ویفر سیلیکونی با اکسیداسیون H2O2 تشکیل می‌شود که توسط NaOH خورده می‌شود و اکسیداسیون و خوردگی به طور مکرر رخ می‌دهد. بنابراین، ذرات متصل به پودر سیلیکون، رزین، فلز و غیره نیز با لایه خوردگی وارد مایع تمیز کننده می‌شوند. به دلیل اکسیداسیون H2O2، مواد آلی روی سطح ویفر به CO2، H2O تجزیه شده و حذف می‌شوند. این فرآیند تمیز کردن، تولیدکنندگان ویفر سیلیکونی را بر آن داشته است که از این فرآیند برای تمیز کردن ویفر سیلیکونی تک کریستالی برش سیم الماس، ویفر سیلیکونی در داخل و تایوان و سایر تولیدکنندگان باتری استفاده کنند. استفاده دسته‌ای از شکایات مربوط به مشکل سفید مخملی. همچنین تولیدکنندگان باتری از فرآیند پیش‌تمیز کردن مشابه مخمل استفاده کرده‌اند که به طور مؤثر ظاهر سفید مخملی را کنترل می‌کند. می‌توان مشاهده کرد که این فرآیند تمیز کردن به فرآیند تمیز کردن ویفر سیلیکونی اضافه می‌شود تا بقایای ویفر سیلیکونی را از بین ببرد تا به طور مؤثر مشکل موهای سفید در انتهای باتری را حل کند.

نتیجه‌گیری

در حال حاضر، برش سیم الماسه به فناوری اصلی پردازش در زمینه برش تک کریستال تبدیل شده است، اما در این فرآیند، مشکل سفید کردن مخمل برای تولیدکنندگان ویفر سیلیکونی و باتری مشکل‌ساز شده است و تولیدکنندگان باتری را به این نتیجه رسانده است که ویفر سیلیکونی برش سیم الماسه تا حدودی مقاوم است. از طریق تجزیه و تحلیل مقایسه‌ای ناحیه سفید، این ناحیه عمدتاً ناشی از بقایای روی سطح ویفر سیلیکونی است. به منظور جلوگیری بهتر از مشکل لکه‌های سفید روی ویفر سیلیکونی در سلول، این مقاله منابع احتمالی آلودگی سطحی ویفر سیلیکونی و همچنین پیشنهادات و اقدامات بهبود در تولید را تجزیه و تحلیل می‌کند. با توجه به تعداد، ناحیه و شکل لکه‌های سفید، علل را می‌توان تجزیه و تحلیل و بهبود بخشید. به ویژه توصیه می‌شود از فرآیند تمیز کردن با پراکسید هیدروژن + قلیایی استفاده شود. تجربه موفق ثابت کرده است که می‌تواند به طور مؤثر از مشکل سفید کردن مخملی ویفر سیلیکونی برش سیم الماسه جلوگیری کند، برای مراجعه به متخصصان و تولیدکنندگان عمومی صنعت.