[發明專利]硅錠切割用漿料及用該漿料的硅錠切割方法

有效

• 申請號: 200680051648.5
• 申請日: 2006-10-20
• 公開（公告）號: CN101360592A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: 河崎貴文;三村誠一;西田博一;吉田育弘
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: B28D5/04
• 分類號: B28D5/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 李帆

技術領域

本發明涉及在切割硅錠時使用的漿料及使用該漿料的硅錠切割方法，用以制造例如太陽能電池用晶片。

背景技術

目前，在硅錠切割中，使用能夠以較小的切割允許量一次切割多片晶片的多絲切割機。圖1表示涉及太陽能電池用晶片制造的硅錠切割的基本的多絲切割機的裝置構成。圖中所示的金屬絲切割機10中，1為硅錠，與工作臺2粘接固定，通常較多地使用口徑150mm見方、長度400mm左右的硅錠。

3為自金屬絲輸送機構4送出的金屬絲，以0.3～0.4mm左右的間隙卷繞在兩根金屬絲導輥5之間，利用金屬絲卷取機構6卷取。金屬絲3通常用直徑0.16mm的鋼琴線。利用同步控制的電動機(未圖示)驅動送出機構4和兩根金屬絲導輥5和卷取機構6，并且控制張力輥7的位置，將規定的張力持續施加于金屬絲3且以600m/min左右的速度輸送。另外，將漿料自漿料攪拌、供給罐8通過漿料涂敷頭9涂敷于金屬絲3。在該狀態下，將與工作臺2粘接固定的錠2向下方輸送。

使用該金屬絲切割機10的硅錠1的切割通過如下方式進行，將含有磨粒的切削用漿料導入行進中的金屬絲3和錠1之間，通過金屬絲3將磨粒向錠1擠壓，并且使其滾動，在錠1表層產生微小裂紋并作為硅的細粉末切去。在這種硅錠1的切割中，為了提高晶片成品率、降低晶片的材料成本，要求縮小切割允許量及切薄晶片。

圖2是使用上述多絲切割機10的硅錠2的切割部放大圖，又是表示硅錠1切割中的各參數之間關系的圖。圖3是表示施加在硅錠1的切割槽中的金屬絲上的力的示意圖。在圖2、圖3中，作為表示硅錠1?的輸送速度V、金屬絲3的輸送速度U、切割阻力P、與切割方向成直角的方向上的金屬絲3的位移δ_X、切割方向上的金屬絲3的位移δ_Y、金屬絲3的張力T的關系的試驗式，通常公知有下面的試驗式。

P∝V/U????(1)

δ_X∝P/T????(2)

δ_Y∝P/T????(3)

通過金屬絲3將含有磨粒11的漿料導入被切割的界面后，金屬絲3撓曲而產生位移δ_Y且產生切割阻力P。切割阻力P慢慢增加，但當達到規定值后，將會穩定。在上述切割界面上，磨粒11的分散不均勻，與切割阻力P成比例的力作用于與切割方向成直角的方向而產生金屬線3的位移δ_X。

當δ_X的值變大時，切割硅錠1而獲得的晶片的撓度、厚度不均、微小的凹凸產生，導致晶片的質量下降。由式(2)可知，為了減小δ?_X，可以考慮降低切割阻力P。

由式(1)可知，只要減小硅錠1的輸送速度V或增大金屬絲3的輸送速度U即可，但是，當使錠1的輸送速度V降低時，切割時間變長，生產效率下降。當使金屬絲的行進速度U增加時，昂貴的金屬絲的使用量增加，切割中的運轉成本增加。另一方面，要減小切割允許量，就需要減小金屬絲3的直徑，但是，那樣的話，由于金屬絲3的抗斷強度降低，需要減小施加于金屬絲3的張力T。當減小張力T時，由式(2)可知，金屬絲3的位移δ_X變大，如上所述，晶片的質量下降。

另外，在切割后的晶片表層部殘存有微小裂紋。在對晶片實施加工而制造太陽能電池元件時，需要事先通過蝕刻除去該損傷層，對錠切割后，晶片厚度進一步減小。晶片厚度越薄，晶片的運輸、加工工序中晶片損壞率越增加。在現有技術中，該損傷層的深度有10μm左右，妨礙晶片切薄。

作為解決這種問題的裝置，正在進行利用包含堿水溶液和磨粒的漿料的金屬絲切割機的基礎性研究。報告有在硅錠切割時，當加工液?具有化學性的熔蝕作用時，使金屬絲移動時的阻力(以下稱拉拔阻力)減小，錠表層的裂紋深度也減小。(例如，參照技術文獻1)

圖4表示對上述漿料具有化學作用時的效果進行說明的概念圖。圖中，A1為使用中性漿料時的狀態，A2為表示此時的時間和金屬絲3的拉拔阻力F之間關系的圖。B1為使用堿性漿料時的狀態，B2為表示此時的時間和金屬絲3的拉拔阻力F之間關系的圖。漿料中的磨粒11通過金屬絲3向錠1擠壓，并且使其滾動，錠1的表面連續不斷產生的裂紋12連接且在達到錠1表面的部分產生硅細粉末，通過滾動的磨?；蛄鲃拥臐{料液體自切割槽排出。所謂細粉末產生就是裂紋消失的意思。研究表明：將漿料堿性化后，如將A2和B2進行比較所示，從裂紋產生到消失的周期變短，在切割界面不需要大的去除力(拉拔阻力F)時，就能在錠1的表面上生成細粉末并排出。