Le sciage au fil diamanté (DWS) est une technologie bien établie pour la découpe de lingots de semi-conducteurs en plaquettes, car elle présente de nombreux avantages par rapport à d'autres techniques, telles que la découpe à la boue abrasive. Parmi ces avantages, on peut citer des vitesses de coupe plus élevées et une meilleure efficacité de coupe, la production de plaquettes plus fines avec une meilleure uniformité d'épaisseur, un moyen plus simple de filtrer les débris de silicium pour le recyclage de la boue (si souhaité), et la possibilité d'utiliser le fil de coupe pour plusieurs coupes.
Le sciage au fil diamanté utilise un long fil (de plusieurs centaines de kilomètres), imprégné de paillettes de diamant (grains) comme agent de coupe. Le fil de coupe est constitué d’un noyau en acier inoxydable (80–120 µm de diamètre) recouvert de paillettes de diamant (8–25 µm) qui sont ensuite liées au fil par une couche de nickel électroplaqué ou une couche de résine.
La plaquette DWS telle qu’elle sort de la scie peut sembler parfaite à l’œil nu, mais le fil diamanté et la stratégie de déplacement de celui-ci à travers le lingot (vitesse et mouvement de va-et-vient) ont un impact important sur la qualité des plaquettes telles qu’elles sortent de la scie, ainsi que sur les processus ultérieurs tels que le rodage, le meulage ou la gravure. Pour les plaquettes photovoltaïques en particulier, il peut y avoir une différence considérable dans les dommages sous-superficiels sur la plaquette carrée telle qu’elle est sciée, et cela doit être pris en compte lors des étapes de gravure de détérioration et de texturation qui précèdent le processus DWS.
La spectroscopie SPV utilisant l'outil HR-SPS fournit des informations directes sur la qualité des plaquettes fraîchement sciées : elle permet de localiser les zones de rupture du fil et de mouvement de va-et-vient du fil, et fournit également une carte indiquant la profondeur des dommages sous-jacents. Cette technique est sans contact et rapide, ce qui permet d'intégrer l'outil dans une ligne de contrôle qualité des plaquettes fraîchement sciées. Vous trouverez ci-dessous un exemple de plaquette photovoltaïque DWS pseudo-carrée de 156 x 156 mm² (monocristalline de type n, 1-3 Ohm-cm).
La figure 1 présente des cartes de la hauteur SPV sur la plaquette photovoltaïque de type n éclairée par trois énergies de photons différentes – les profondeurs de pénétration des photons dans la plaquette sont respectivement d'environ 0,1, 10 et 100 mm. Sont également représentées les constantes de temps de relaxation sur l'ensemble de la plaquette – définies comme le temps de décroissance logarithmique du signal SPV après extinction de la lumière. Les cartes SPV (à gauche) montrent clairement que la plaquette présente des degrés variables de dommages sous-superficiels ; la partie supérieure est plus endommagée que la partie inférieure et la périphérie présente également davantage de dommages. Ceci est prévisible car la force exercée par le fil est plus élevée à la périphérie du lingot à scier. Sur les cartes de relaxation (côté droit), on observe une zone distincte située sous le centre de la plaquette, vers le bas. Ce centre distinct présente un temps de relation inférieur aux prévisions (-10 %), ce qui marque probablement le début du processus de va-et-vient. Les cartes SPV et de relaxation se complètent et fournissent une empreinte de l'état de la plaquette PV telle qu'elle est sortie de la scie.
Fig. 1. SPV maps (right) and relaxation time maps (left) for the same DWS wafer and illuminated with three different energies (wavelengths)
Solutions et secteurs industriels associés: Couches épitaxiées et couches minces
