การประยุกต์ใช้แผ่นอลูมิเนียมออกไซด์ในการเจียรและขัดแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนแบบผลึกเดี่ยวและผลึกหลายชั้น
อะลูมิเนียมออกไซด์แบบแผ่น (α-Al₂O₃ รูปทรงแผ่น/รูปทรงแผ่นหกเหลี่ยม เทียบได้กับซีรีส์ Fujimi PWA ของญี่ปุ่น) เป็นผลึกหกเหลี่ยมแบนที่มีความบริสุทธิ์สูง มีอัตราส่วนด้านที่ควบคุมได้และขอบมน เป็นสารขัดละเอียดหลักที่ใช้ในกระบวนการทำให้บาง การเจียร และการขัดเงาเบื้องต้นหลังจากการหั่นแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในกระบวนการเจียรสองด้าน การลบคมขอบ และการขัดเงาเบื้องต้นก่อน CMP ของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวและแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกหลายเหลี่ยมเกรดเซลล์แสงอาทิตย์ ช่วยแก้ปัญหาข้อเสียของสารขัดคอรันดัมทั่วไปที่เกิดรอยขีดข่วนได้ง่ายและทำให้เกิดความเสียหายใต้พื้นผิวมากได้อย่างสมบูรณ์แบบ
ลักษณะเฉพาะของอะลูมิเนียมออกไซด์แบบแผ่น
1. เฟสผลึกและความบริสุทธิ์: รูปแบบผลึกคือ α-Al2O3 มีความแข็งตามมาตราโมห์ 9 ความบริสุทธิ์ ≥99% มีโซเดียม เหล็ก และสิ่งเจือปนแม่เหล็กต่ำ เพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของไอออนโลหะในแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน มีความเฉื่อยทางเคมีสูงและไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสในสารละลายขัดเงาที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ
2. รูปทรงแผ่นอนุภาคที่เป็นเอกลักษณ์: อนุภาคมีลักษณะเป็นแผ่นหกเหลี่ยมแบนเรียบ ขอบเรียบ ไม่มีมุมแหลมคม ในระหว่างการเจียร อนุภาคจะวางตัวราบและยึดติดกับพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน โดยใช้การเจียรแบบเลื่อนในแนวระนาบแทนการตัดขนาดเล็กแบบมุมแหลมคม แรงกดกระจายอย่างสม่ำเสมอ อนุภาคไม่แตกหักง่าย และรอยขีดข่วนและความเสียหายใต้พื้นผิวที่ลึกจะลดลงอย่างมาก
3. การควบคุมขนาดอนุภาค: สามารถปรับขนาดอนุภาคได้อย่างแม่นยำ ช่วงการกระจายขนาดอนุภาคแคบ ความสม่ำเสมอในการบดสูง และโอกาสเกิดข้อบกพร่องจากการบดมากเกินไปมีน้อย
2. การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีหลายกระบวนการกับแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยว
1. หลังจากหั่นแล้ว ให้บดหยาบๆ ทั้งสองด้าน
การใช้งาน: เพื่อกำจัดความไม่เรียบของพื้นผิวและชั้นความเสียหายจากการตัดที่เกิดจากการตัดวงกลมด้านในและการตัดลวด และเพื่อควบคุมความเบี่ยงเบนของความหนารวมของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน
การเลือกใช้สารขัด: อลูมินาแผ่นเรียบขนาด 1.5-5 ไมโครเมตร ผสมในรูปแบบสารแขวนลอยสำหรับขัดในน้ำ เพื่อใช้กับแผ่นขัดเหล็กหล่อของเครื่องขัดสองด้าน
ผลลัพธ์ของกระบวนการ: เมื่อเปรียบเทียบกับคอรันดัมสีขาวทั่วไป อัตราการกำจัดวัสดุมีความเสถียรมากขึ้น และความหนาของชั้นความเสียหายใต้พื้นผิวลดลงจาก 8-12 ไมโครเมตร เหลือ 3-5 ไมโครเมตร ไม่มีรอยขีดข่วนขนาดเล็กหนาแน่นบนพื้นผิวเวเฟอร์ซิลิคอน และเวลาในการขัดเงาในขั้นตอนต่อไปสั้นลงกว่า 30% ปริมาณการใช้สารขัดลดลง 40% และการสึกหรอของแผ่นเจียรของอุปกรณ์ลดลง
2. การลบคมขอบและการเจียรขอบแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกเดี่ยว
ขอบของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนเป็นบริเวณที่มีความเค้นสูง และสารขัดถูทั่วไป เช่น คอรันดัมสีขาวหรือซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียว อาจทำให้เกิดการบิ่นและรอยแตกขนาดเล็กที่ขอบได้ง่าย อนุภาคอลูมินาแบบแบนให้การขัดที่อ่อนโยนและสม่ำเสมอที่ขอบของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน ช่วยยับยั้งรอยแตกขนาดเล็กที่ขอบได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปรับปรุงผลผลิตของกระบวนการเอพิแท็กซีและการเชื่อมต่อที่อุณหภูมิสูงในภายหลัง จึงเป็นสารขัดถูเฉพาะสำหรับการขัดเงาขอบของแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์
3. การขัดเงาเบื้องต้น (การเจียรเงาเบื้องต้นด้วยเครื่อง CMP)
วิธีการเลือกใช้: ใช้แผ่นอลูมินาละเอียดพิเศษแบบแบน ร่วมกับแผ่นขัดโพลียูรีเทน เพื่อปรับระดับพื้นผิวก่อนการขัดเงาด้วยสารเคมีและเชิงกล
วัตถุประสงค์: เพื่อลดความหยาบผิว Ra ให้เหลือ 0.8–1.5 นาโนเมตร ลดระยะเวลาการขัดเงาของสารละลายซิลิกา CMP ขั้นสุดท้ายอย่างมีนัยสำคัญ ลดต้นทุนวัสดุสิ้นเปลือง CMP ลดข้อบกพร่องจากรอยขีดข่วน และเพิ่มผลผลิตของเวเฟอร์ให้สูงกว่า 99%
3. การประยุกต์ใช้งานขนาดใหญ่บนแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์
หลังจากตัดแท่งซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ให้เป็นรูปทรงสี่เหลี่ยมแล้ว ก็จะทำการหั่นบล็อกซิลิคอนเป็นชิ้นๆ มีสองขั้นตอนหลักๆ สำหรับการบดแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ในปริมาณมาก:
1. การปรับระดับและการเจียรแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกหลายเหลี่ยมแบบสองด้าน: สารขัดถูแบบดั้งเดิมใช้สารขัดถูอลูมินาที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งทำให้เกิดรอยขีดข่วนตามขอบเกรนของซิลิคอนผลึกหลายเหลี่ยมได้ง่าย การเจียรแบบเลื่อนด้วยอลูมินาแบบเรียบมีการทำงานที่อ่อนโยนและจะไม่ทำให้เกิดร่องหรือข้อบกพร่องตามขอบเกรน ทำให้มั่นใจได้ว่าแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนผลึกหลายเหลี่ยมมีความหนาสม่ำเสมอทั่วทั้งแผ่น ลดปัญหาการขาดตอนของเส้นเมื่อพิมพ์วางเงิน และเหมาะสำหรับกระบวนการเตรียมพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนเซลล์ PERC และ TOPCon
2. การเจียรเพื่อลดความบางของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์บางพิเศษ: สำหรับแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนบางพิเศษ แรงตัดของสารขัดถูแบบแบนนั้นอ่อนโยน ซึ่งช่วยป้องกันไม่ให้แผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนบิดเบี้ยวและแตกได้อย่างมีประสิทธิภาพ และช่วยเพิ่มอัตราความสำเร็จในการเจียรแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนบางพิเศษได้อย่างมาก
