Ulf Willén馬爾文儀器全球銷售經理 (激光衍射和成像)

　　太陽能發電網訊：在光伏、半導體和微電子行業的太陽能電池生產中，用于將硅塊切割成晶片的主要技術就是多線鋸切割技術。這種工藝的特點是產量高，并且能夠獲得極佳的表面質量。近年來，為了進一步提高效率，減少浪費，該行業已經逐漸開始向循環利用磨料漿的方向發展。這也意味著對于加工過程中漿料質量監控提出了更高的要求。

　　硅晶片切割

　　硅塊被單根線構成的鋼絲鋸切割成晶片，線的直徑一般為80-200μm，通過一個鋼絲張力系統從卷線筒中拉出，然后卷繞在導輥上，以形成線網(如圖1所示)，最后線被收線筒收起。當線從一側被卷繞到另一側時，鋼絲線穿過鋸槽，此時在鋸槽中供給的磨料漿附著在線上，以進行切磨過程，最終硅工件被推向鋼絲網，一次即可被切割成數千塊晶片。

　　磨料漿是碳化硅等硬質研磨顆粒的乙二醇或油懸浮液。磨料通過嚴格的質量控制程序制造而成，具有符合加工需求的精度水平。在傳統工藝中，切割完成后，當出現很高比例的細硅粉顆粒和破碎的磨料顆粒時，磨料漿成為廢漿并被丟棄。同時切割過程中產生的熱和化學反應會導致顆粒團聚。這兩個因素都會降低生產工藝的效率和晶片的質量。

　　為了能夠降低生產成本，同時減少工業廢物的排放，該行業最近開始推廣磨料漿的回收技術。該技術是通過離心機從液體中分離出固體材料，然后將可重復使用的磨料從細粒物料中分離，再重新導入液體中制成磨料漿。

　　監測回收過程

　　通過使用流動顆粒圖像分析技術(使用馬爾文儀器的Sysmex FPIA-3000系統)監測在切割過程中磨料漿中固體顆粒的變化過程，包括顆粒大小、形態以及分布等信息，以決定何時進行回收工藝。懸浮樣品經過樣品池，系統會自動選取顆粒并對焦，通過高分辨率的CCD相機進行自動拍攝存儲，可拍攝高達 360,000個顆粒的圖像。采用標準作業程序(SOP)更可講分析時間縮短到大約兩分鐘的時間。同時該儀器還能夠提供粒度、形狀以及顆粒數量方面的統計結果。這樣就能夠對磨料漿中不需要的微細成分進行定量監測，例如磨損的磨粒和廢硅粉顆粒。此外，通過標示有顆粒粒度與形狀的散點圖，客戶能夠輕易區分顆粒和團聚物。

　　鋼絲鋸加工前后的分析

　　圖2顯示了對磨料漿用于鋼絲鋸工藝之前和之后的分析結果。通過當量圓直徑大小的數量分布我們可以看出，與實施鋼絲鋸工藝之前相比，鋼絲鋸工藝后磨料漿樣品中細顆粒物料的比例有較大的增加(以綠色圈出顯示)。而通過當量圓直徑與圓度的散點圖則可以發現鋼絲鋸工藝后存在團聚物顆粒(以藍色圈出顯示)，而這些團聚物在鋼絲鋸工藝之前則并不存在。同時散點圖上的區域可根據需要在SOP中自由定義，從而能夠對不需要的顆粒和可用磨粒(以紅色圈出顯示)的比例進行量化和比較。此外，分析系統還能夠保留所分析的每個顆粒的圖像。

　　結論

　　本文中的分析表明，Sysmex FPIA-3000系統可用于監測在硅塊切割成晶片的加工過程中磨料漿的整個變化過程。通過定量分析，可對磨料漿中的固體顆粒進行監測，從而可以決定何時進行回收循環工藝。同時圖像分析系統可用于監測回收過程，以確保成功去除不需要的顆粒。

圖1：鋼絲鋸示意圖

　　圖2：鋼絲鋸工藝中磨料漿使用前后的分析結果以及顆粒圖像示例