弹性磨抛轮加工硅片面形预测模型及试验验证

目的为分析弹性磨抛轮磨削硅片面形精度变化的影响因素,优化加工参数以获得良好的磨削面形。方法通过建立考虑弹性磨抛轮转速、硅片转速、偏心距等参数的弹性磨抛轮磨粒运动轨迹模型,结合单颗磨粒切削深度,提出了弹性磨抛轮加工硅片的材料去除非均匀性预测方法,建立了基于弹性磨抛轮磨削硅片的面形预测模型,并通过不同转速比下的磨削试验验证了预测模型的准确性。结果面形预测模型仿真出的面形与弹性磨抛轮加工试验后的硅片面形一致,均呈“凸”形,且PV值随转速比的增大而增大。转速比为1时,磨削后硅片面形PV值为0.54μm,仿真模型计算出的PV值为0.49μm,转速比为5时,磨削后硅片面形PV值为2.12μm,仿真模型计算出的PV值为2.38μm。结论磨削试验面形PV值与模型计算面形PV值的预测误差小于13%,建立的面形预测模型能够成功预测硅片的面形规律,可以分析加工参数对硅片面形的影响规律。由面形预测模型分析可知,转速比对硅片面形精度有影响,且随着转速比的增加,硅片面形不断恶化,因此在实际加工中,应选择较小的转速比进行加工,以获得更优的硅片面形精度。

一种基于多目机器视觉技术的硅片搬运机构研究

在太阳电池生产过程中,传统的硅片搬运机构存在搬运效率低、容易产生硅片搭边不良、吸盘印不良的问题,且无法在线检测硅片搭边不良。研究了一种基于多目机器视觉技术的硅片搬运机构,在对传统硅片搬运机构的机械结构和动作流程分析的基础上,介绍了基于多目机器视觉技术的硅片搬运机构的动作流程、机械结构及特性,并重点分析了其使用多目机器视觉技术实现硅片位置检测及硅片搭边不良在线检测的原理,提出了该机构与传统的硅片搬运机构相比所具有的优势,其创新性在于引入了多目机器视觉技术和独特的动作流程,从而解决了硅片搬运过程中会产生吸盘印、划伤、隐裂等缺陷的问题。研究结果为多目机器视觉技术在光伏自动化设备中的应用开拓了思路,该新型硅片搬运机构在物理气相沉积(PVD)自动化设备的实际应用中,生产效率与良率均达到了全球领先水平。

硅片磨床伺服进给系统仿真模型与分析

在硅片磨削时,硅片加工质量与硅片磨床的进给系统性能密切相关。为了提升硅片磨床进给系统的精度和稳定性,提出了采用上位机、运动控制卡、伺服驱动器、位置传感器进行闭环控制进给的技术方案。研究了伺服系统和机械系统两者之间的相互耦合关系,建立了动力学模型,搭建了基于PID控制的三闭环控制系统,采用MATLAB中Simulink模块对进给系统进行仿真分析。仿真结果表明,磨床进给系统速度波动量在1%以下满足硅片磨削对进给精度的要求。

基于小样本数据驱动模型的硅片线切割质量预测

在单晶硅加工中,硅片多线切割质量检测耗时和检测成本高造成硅片质量检测难。因此,提出一种基于生成对抗网络(WGAN-GP)数据处理与自注意力残差网络(SeResNet)的硅片质量预测方法。分析多线切割的机制,确定影响硅片质量的工艺参数,建立数据样本,使用WGAN-GP对样本数据进行数据增强。在此基础上,建立基于SeResNet的硅片总体厚度偏差预测模型。以硅片的多线切割加工过程监控数据为模型验证数据,对构建的硅片总体厚度偏差预测模型进行验证。实验结果表明:该模型具有良好泛化性和高准确率,有效解决了小样本数据下的预测难题,实现了平均相对误差小于10%的硅片总体厚度偏差预测,所以基于数据驱动的硅片质量预测来代替硅片加工中的质量检测具有重要的现实意义。

金刚线切割硅片废料制备高模数硅酸钾的研究

近年来,我国光伏能源飞速发展,对晶体硅片的需求量逐年大幅增加。但在生产太阳能硅片过程中,会产生大量的切割废料,有效地回收利用该废料已成为亟待解决的问题。本研究以金刚线切割硅片废料为原料,考察不同反应条件对制备4.8模数硅酸钾的影响。试验确定最佳的反应条件为:采用分批缓慢将前处理后的回收硅粉加入到预热好的碱液中反应的加料方式,控制反应温度为50~60℃,反应时间为4~5 h。区别于传统的硅酸钾生产方法,本方法在常压下,即可生产出模数高达4.8、稳定性良好的无色透明硅酸钾,为金刚线切割硅片废料的回收利用,提供了一个新的处理方法。

硅片双面研磨过程数学模拟及分析

建立了双面研磨过程中硅片表面上的一点相对于研磨盘的运动模型;利用数学软件,模拟出不同速度下的运动轨迹。轨迹和实验结果表明,在其他双面研磨工艺不变的情况下,改变研磨机4个部分(游轮片的公转速度ωh、研磨大盘的转速ωp、内齿轮转速ωs和外齿轮转速ωr)的转速,对硅片表面的平整度有很大的影响,特别是边缘部分的局部平整度。优化4个转速,可以显著改善硅片表面的平整度和局部平整度。

初始硅片产能6GW/年!德国NexWafe公司计划进军美国光伏市场

近日,德国太阳能硅片生产商NexWafe表示,公司已成立美国子公司,用以评估在美国开发建设数GW级太阳能硅片生产设施的可行性,计划的硅片初始产能目标是6GW,美国硅片厂的建设地点和相关的区域激励措施还未确定。NexWafe将把EpiNex生产技术应用到美国硅片制造计划中,该技术也将在NexWafe位于德国比特费尔德的工厂中使用,目前德国工厂正在建设中,计划年产量250MW。NexWafe北美业务开发副总裁Jonathan Pickering表示:“多家顶级太阳能公司已致力于在美国进行数吉瓦规模的先进光伏电池和组件制造,但现在,我们看到国内硅片来源的供应链存在重大瓶颈,我们突破性的EpiNex直接‘气体-晶圆’制造工艺正是瞄准了这个机会。我们正在开发一个千兆瓦级的工厂,用于制造高性能、美国制造的薄硅片,为我们的美国客户提供服务。与当今的技术相比,我们可以在实现这一目标的同时将碳足迹减少60%。”

半导体硅片废水处理工艺及应用研究

为研究半导体硅片废水处理工艺及具体应用,以某企业二期半导体硅片废水处理项目为案例,基于项目实际情况,阐述了半导体硅片废水处理工艺应用、重难点问题及技术措施,包括HUBF水解酸化+HFST好氧工艺(钢制罐体)、前端物化预处理、末端气浮及置换、钢罐内部聚脲防腐等主要方面,最终取得了较为理想的废水处理成效。

200mm超薄硅片边缘抛光技术

在大尺寸硅片外延加工过程中,边缘损伤极易导致外延层位错的产生。厚度为450μm的超薄硅片因其机械强度较低,在边缘抛光过程中极易导致碎片产生。为此采用化学机械抛光(CMP)对8英寸(1英寸=2.54 cm)超薄硅片进行边缘抛光,通过优化工艺参数改善硅片边缘粗糙度及过抛量,并讨论了边缘抛光前后硅片倒角角度及边缘残余应力的变化。结果表明边缘抛光工序对硅片边缘去除量较小,且仅对边缘损伤层起到去除作用,因此可以有效降低硅片边缘残余应力,而对倒角角度影响较小,有助于获得边缘质量较好的硅片,为后续外延加工打下良好基础。

硅片清洗及最新发展

对目前硅片湿式化学清洗方法中常用的化学清洗溶液的清洗机理、清洗特点、清洗局限以及清洗对硅片表面微观状态的影响进行了详细论述。介绍了兆声波、臭氧、电解离子水、只用HF清洗或简化常规工艺后最后用HF清洗等最新的硅片清洗技术,指出了硅片清洗工艺的发展趋势。

扫描白光干涉技术在硅片检焦过程中的应用

晶圆检测设备常采用机器视觉方法采集晶圆图像,但基于光谱共焦位移传感器的调焦系统测量精度低、鲁棒性差,基于三角测量原理的调焦系统虽精度足够高,但硅片表面图案与沟槽会影响探测光路从而导致系统无法工作。针对这些问题,提出一种基于扫描白光干涉技术的调焦系统,以实现对于不同工艺属性硅片焦面位置的快速精准测量。此检焦系统首先进行相机最佳焦面位置与PZT零光程差位置之间垂向距离的标定,使得在检焦测量时可将零光程差位置作为检出对象,极大地提高了检出速度,并且在零光程差位置定位时,根据干涉波形的形状自适应选择定位算法,提高了检焦系统的工艺适应性。实验结果表明,对于单峰波形和双峰且双峰半分离波形,重心法处理得到的焦面位置的平均绝对误差分别为20 nm和56.1 nm,而包络法则有38 nm和56.2 nm,并且重心法处理耗时在1 ms之内,包络法则需25 ms左右,故选用重心法作为零光程差定位算法。对于双峰且双峰完全融合波形和双峰且双峰完全分离波形,重心法处理得到的焦面位置的平均绝对误差分别为20.3 nm和17.8 nm,而包络法则有13.2 nm和15.8 nm,故选用包络法作为零光程差定位算法。模板匹配法对于4种波形的处理精度最高,在模板形状确定的情况下使用。文中所提系统的焦面测量结果最大平均绝对误差仅为57 nm,最小可达到8 nm,有较强的实际应用意义。

特定分布硅片曝光场的复合S型轨迹规划算法研究

为减小光刻机硅片台在步进扫描运动中的冲击和振荡,研究了一种S型轨迹规划算法。采用S型轨迹规划方法中的复合法,引入可调节的权重系数,兼顾时间和冲击两个因素,分别对步进运动、扫描运动加速段和扫描运动减速段进行研究。在对步进运动和扫描运动进行仿真分析的基础上,针对一种特定分布的曝光场进行“步进+扫描”综合仿真。仿真结果表明,相较于传统3阶轨迹规划,所研究的S型轨迹规划的加速度曲线更加平滑,不易激励柔性环节产生残余振动,可有效地减小冲击和振荡,保证光刻机硅片台在扫描曝光过程中的稳定性。

我国半导体硅片发展现状与展望

硅片是半导体关键的基础材料,我国半导体硅片对外依存度较高,增强硅片的自主保障能力,对提升我国半导体产业整体水平至关重要。本文重点围绕市场主流的8 in、12 in硅片,分析了全球半导体硅片的技术和产业发展现状,研判了全球半导体硅片产业未来的发展趋势,重点分析了我国半导体硅片的发展现状,指出我国半导体硅片在当前市场需求、宏观政策、配套能力、研发投入等利好因素下迎来难得的发展机遇,同时提出我国半导体硅片产业发展面临挑战,在此基础上,从进一步加强顶层设计和宏观规划、强化政策落实和政策持续性、协调支持产业链协同发展、布局研发集成电路先进制程用半导体硅片等方面提出对策建议,以期为推动我国半导体硅片向更高质量发展提供参考。

硅片纳秒激光附加电流打孔实验研究

针对硅片具有反射率高、吸收率低等缺点,为了提高纳秒激光(波长为355 nm)在硅片上打孔蚀除材料效率,设计附加电流场装置,建立单脉冲烧蚀阈值模型,经过实验计算得到硅片烧蚀阈值为1.885 J/cm^(2)。采用电流场辅助激光环切式进行硅片打孔,分别在激光加工次数和附加电流不同时做实验研究,当激光加工次数较少而附加电流较大时,激光加工的微孔入口孔和出口孔直径均显著增加,锥度减小,蚀除材料效率增大;当激光加工次数较多时,施加电流后由于多脉冲的累积效应,微孔直径变化不明显,这是由于附加电流场导致硅片内自由电子增多,更多的自由电子与激光光子发生碰撞,增加硅片对激光能量的吸收。实验表明,附加电流增加了硅片对波长为355 nm纳秒激光光子的吸收率,提高了硅片蚀除材料效率,也为高效率的纳秒激光加工硅片提供一种新方法。

半导体硅片生产形势的分析

半导体器件支撑着庞大的信息产业,而半导体器件93%以上是硅器件,它们以硅片为基础材料。本文将叙述半导体器件和硅片在世界与国内的生产状况和需求量,并对我国硅材料企业满足市场能力进行分析。2001年世界半导体器件生产低落,

半导体硅片清洗工艺发展方向

对半导体硅片传统的RCA清洗办法中各种清洗液的清洗原理、清洗特点、清洗局限以及清洗对硅片表面微观状态的影响进行了详细的论述,同时在此基础上,对新的清洗办法(改进的RCA清洗办法)进行了一定的说明,指出了硅片清洗工艺的发展方向。

基于统计反演的硅片微区电阻率测试方法

提出了一种基于统计反演重建电阻率分布图像的硅片电阻率测试方法,该方法采用马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)方法求解电阻抗成像技术(EIT)的逆问题,可以避免确定性方法中迭代误差和分辨率低的问题。建立了一种基于MCMC方法的电阻率分布图像重建算法,搭建了电压数据采集系统以测量边缘电压。对比MCMC算法重建的硅片微区电阻率分布图像与4D-333A测试仪的测量结果,二者的电阻率分布情况呈现出相同的分布趋势。将采用MCMC算法得出的256个单元的数值与采用其他重建方法得出的数值、真实的电阻率进行对比,发现MCMC算法得到的数值与真实数值最接近的单元数最多,为88个,比其他重建方法更为准确。

210 mm大尺寸硅片光伏组件和组串式逆变器的匹配性研究

将采用210 mm大尺寸硅片的光伏组件(下文简称为“210 mm硅片光伏组件”)串联成的两个光伏组串输入1个最大功率点追踪(MPPT)时,光伏组串的输出电流会大于MPPT的输入电流,从而产生限流损失。针对当前210 mm硅片光伏组件与现有组串式逆变器之间不匹配导致的限流损失、过载损失问题,首先利用PVsyst仿真软件对3种逆变器设置模式时逆变器的限流损失和过载损失情况进行模拟,从中选取最优的逆变器设置模式;然后模拟分析采用“多MPPT+power sharing”逆变器设置模式时,组串式逆变器在不同太阳能资源区和不同容配比下的限流损失和过载损失情况。模拟结果显示:对于1个MPPT的最大输入电流为30 A的组串式逆变器而言,其限流损失随容配比增大有先增后减的趋势,当容配比较大时则以交流输出端过载损失为主。因此,在进行光伏组件和组串式逆变器选型时,应根据二者的最新发展情况,选用合理的配置,避免限流损失和过载损失,以提升光伏电站的收益。

浅析半导体硅片行业废水处理工程

近年来国内半导体产业发展态势良好,硅片生产规模不断扩大,但随之出现的就是废水排放及处理问题。文中以300 mm硅片生产废水处理工程为例,根据工程概况,阐述含氟废水、CMP废水、含铜废水的处理工艺,并以此为基础提出改进建议。

光伏硅片无磷清洗剂的配方设计与应用

太阳能级硅片在金刚线切割和打磨过程中会受到严重沾污,需要采用物理或化学方法去除其表面的污染物,以符合洁净度和表面状态的要求。为减少对硅片的过度腐蚀以及保持清洗工作液的持久性,通过正交实验,确定了表面活性剂A组分和碱剂B组分的最佳配比。表面活性剂A组分最佳配比为无磷乙二胺二邻苯基乙酸钠∶PO嵌段FMEE∶喜赫FMES∶伯烷基磺酸钠PAS∶烷基糖苷APG=7∶8∶3∶5∶3。碱剂B组分最佳配比为KOH∶Na OH∶Na_(2)SiO_(3)·5H2O∶Na_(2)CO_(3)=3∶1∶2∶2,产品环保、无磷、碱性适中,清洗时间短,对Si粉和金属氧化膜去除效果好,洗后的Si片表面光滑无凹坑、线痕等现象。