ICS77.040 H21 中华人民共和国国家标准 GB/T30860—2014 太阳能电池用硅片表面粗糙度及 切割线痕测试方法 Testmethodsforsurfaceroughnessandsawmarkofsiliconwafersforsolarcells 2014-07-24发布 2015-04-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会(SAC/TC203)及材料分技术委员会(SAC/TC 203/SC2)共同提出并归口。 本标准起草单位:中国有色金属工业标准计量质量研究所、瑟米莱伯贸易(上海)有限公司、江苏协 鑫硅材料科技发展有限公司、有研半导体材料股份有限公司、特变电工新疆新能源股份有限公司、洛阳 鸿泰半导体有限公司、连云港国家硅材料深加工产品质量监督检验中心。 本标准主要起草人:徐自亮、任皓、陈佳洵、李锐、孙燕、熊金杰、杨素心、蒋建国、王丽华、薛抗美、 黄黎。 ⅠGB/T30860—2014 太阳能电池用硅片表面粗糙度及 切割线痕测试方法 1 范围 本标准规定了太阳能电池用硅片(以下简称硅片)的表面粗糙度及切割线痕的接触式或非接触式轮 廓测试方法。 本标准适用于通过线切工艺加工生产的单晶和多晶硅片。如果需要适用于其他产品,则需相关各 方协商同意。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T1031 产品几何技术规范(GPS) 表面结构 轮廓法 表面粗糙度参数及其数值 GB/T3505 产品几何技术规范(GPS) 表面结构 轮廓法 术语、定义及表面结构参数 GB/T10610 产品几何技术规范(GPS) 表面结构 轮廓法 评定表面结构的规则和方法 GB/T14264 半导体材料术语 GB/T18777 产品几何技术规范(GPS) 表面结构 轮廓法 相位修正滤波器的计量特性 GB/T26071 太阳能电池用硅单晶切割片 GB/Z26958(所有部分) 产品几何技术规范(GPS)滤波 GB/T29055 太阳电池用多晶硅片 GB/T29505 硅片平坦表面的表面粗糙度测量方法 GB/T30859 太阳能电池用硅片翘曲度和波纹度测试方法 3 术语和定义 GB/T1031、GB/T3505、GB/T10610、GB/T14264、GB/T18777、GB/T26071、GB/T29055和 GB/Z26958界定的术语和定义适用于本文件。 4 方法原理 4.1 表面粗糙度 4.1.1 一般认为硅片表面粗糙度是硅片表面空域波长小于0.5mm的硅片表面变化,测量采用各种接 触式或非接触式技术的探头,在硅片表面最粗糙的单个或多个区域,或者某些规定的区域,沿一定的扫 描路径进行扫描,得到硅片表面轮廓,进一步提取出粗糙度轮廓,最后计算出硅片表面粗糙度值。 4.1.2 表征硅片表面粗糙度的参数推荐使用粗糙度轮廓算术平均偏差Ra、粗糙度轮廓最大高度Rz、 粗糙度轮廓均方根Rq、粗糙度轮廓单元平均宽度Rsm。如有必要也可采用其他参数。更详细的信息 可参见GB/T1031、GB/T3505、GB/T10610、GB/T18777、GB/T26071、GB/T29505和GB/T30859。 1GB/T30860—2014 4.1.3 采用各种接触式、非接触式光学法或其他非接触式技术测量得到硅片表面轮廓,然后应用合适 的滤波器以及合适的滤波参数设置,从硅片表面轮廓中提取出硅片表面粗糙度轮廓,再依据一定的计算 方法计算出硅片表面粗糙度。推荐使用非接触式光学法测量硅片表面粗糙度。 4.1.4 测量硅片表面粗糙度时,先用肉眼观察硅片表面的粗糙程度,选取最粗糙的区域进行测量;如果 硅片表面有多个区域比其他区域粗糙,但在这多个区域中无法找出最粗糙的区域,则应对此多个区域进 行测量;如果硅片表面粗糙程度均匀,肉眼无法识别出表面最粗糙的区域或者相对更粗糙的数个区域, 则按照如图1中规定的区域进行检测,具体的位置坐标列见表1,其中a为硅片的尺寸规格。 a) 单个区域 b) 5区域A c) 5区域B d) 9区域 图1 硅片表面粗糙度测量区域位置示意图 4.1.5 对于线切割硅片而言,粗糙度主要源于线切工艺的工艺条件及其稳定性,因此在测量线切割硅 片表面粗糙度时,如果无法判定线切工艺的走线方向,应采用两个相互垂直的、分别平行于硅片边缘的 方向进行测量,如图2所示。 4.1.6 测量硅片表面粗糙度时,评定长度应包含至少5个取样长度。如果采用5个取样长度,则可以不 标出评定长度内包含的取样长度数目;如果是其他情况,则应在测量结果报告中明确标注评定长度中包 含的取样长度的数目;有关评定长度和取样长度的更详细的信息,可参见GB/T3505。 4.1.7 测量硅片表面粗糙度时,扫描路径的长度应大于等于5mm。如果使用的仪器的探针或光斑的 行程可以覆盖整个硅片,则扫描路径不小于硅片尺寸规格的4/5,且进行3线测量,中间一条线经过硅 片中心,两边两条线以中间线为对称轴对称分布,距相应的硅片边缘的距离至少大于探头、传感器或光 斑尺寸的一半。 4.2 切割线痕 4.2.1 硅片表面切割线痕与线切工艺的工艺条件及其稳定性相关,其测量可采用各种接触式或非接触 2GB/T30860—2014 式的探头,沿一定的扫描路径进行扫描,得到硅片表面轮廓,最后根据得到的硅片表面轮廓得出硅片表 面切割线痕值。 4.2.2 硅片的切割线痕也是通过各种接触式或非接触式轮廓提取技术测量的。首先得到硅片表面轮 廓,然后应用合适的滤波器滤去短波信号,再根据一定的算法计算出切割线痕的高度、深度或宽度等信 息。作为参考,附录A中给出了切割线痕的定义、基本类型及其参数等。对于在线检测,推荐使用非接 触式光学法测量硅片表面的切割线痕。 4.2.3 测量切割线痕时,为了准确充分地测量出硅片上不同区域切割线痕的最大值,表征硅片切割线 痕,扫描路径应垂直于切割线痕;如果无法判断切割线痕的方向,应沿两条相互垂直的、分别平行于对应 的硅片边缘的路径进行扫描测量,如图2所示。 4.2.4 对于切割线痕的在线测量,建议扫描路径为单线或多线。如果是单线,建议扫描路径与硅片中 线重合;如果采用多线,建议多条扫描路径以硅片中线为对称轴对称分布,而且最外侧的扫描线距相应 一侧的硅片边缘的距离至少大于探头、传感器或光斑尺寸的一半。 4.2.5 测量切割线痕时,扫描路径尽可能地覆盖整个硅片,其长度应不小于硅片尺寸规格的4/5。 表1 推荐粗糙度测量区域的位置坐标 序号 区域位置 具体坐标 单个区域 1 中心点 (0,0) 5区域(A) 1 上 (0,a/3) 2 左 (-a/3,0) 3 中心点 (0,0) 4 右 (a/3,0) 5 下 (0,-a/3) 5区域(B) 1 左上 (-a/3,a/3) 2 右上 (a/3,a/3) 3 中心点 (0,0) 4 左下 (-a/3,-a/3) 5 右下 (a/3,-a/3) 9区域 1 左上 (-a/3,a/3) 2 中上 (0,a/3) 3 右上 (a/3,a/3) 4 左中 (-a/3,0) 5 中心点 (0,0) 6 右中 (a/3,0) 7 左下 (-a/3,-a/3) 8 中下 (0,-a/3) 9 右下 (a/3,-a/3) 3GB/T30860—2014 a) 可以判定硅片表面线切工艺走线方向 b) 无法判定硅片表面线切工艺走线方向 图2 扫描路径方向与线切工艺走线方向关系示意图 5 干扰因素 5.1 对表面粗糙度和切割线痕都有影响的干扰因素 5.1.1 震动对硅片表面粗糙度和切割线痕的测量都有影响。 5.1.2 硅片表面的外来物、表面沾污、水迹,或表面缺陷,如裂纹、孔洞、硅晶脱落等,都会影响硅片表面 粗糙度和切割线痕的测量结果。 5.1.3 由于各种因素的影响,测量硅片表面粗糙度或切割线痕时,选择的扫描路径的起始点应距离硅 片边缘5mm以上,以去除边缘影响。在不影响测量准确性的情况下,可以采用更小的边缘剔除值,但 应经过各方的同意;而且扫描路径的长度最好大于评定长度,以避免扫描开始和结束时偶然因素对测量 结果的影响。 5.1.4 不同的测量技术可能会给出不同的测量结果。 5.1.5 使用同一测量技术的不同厂家或同一厂家的不同型号仪器可能会给出不同的测量结果。 5.1.6 设备采集数据的频率不同,可能会产生不同的测试结果。 5.2 对表面粗糙度有影响的干扰因素 5.2.1 不同的扫描方向可能会给出不同的粗糙度结果。 5.2.2 硅片表面粗糙度的测量结果与选择的测量区域或测量点有很大的关系,因此在报告硅片表面粗 糙度测量结果时,应同时给出测量区域或测量点的具体位置。 5.2.3 在提取粗糙度轮廓时,选用不同的滤波器或者不同的滤波设置,可能会给出不同的粗糙度轮廓, 从而产生不同的表面粗糙度测量结果,因此在报告硅片表面粗糙度测量结果时,应尽可能给出使用的滤 波器以及具体的滤波设置。 5.2.4 对于接触式方法,由于各种原因,比如探针尺寸过大、移动速度过快、探针与硅片表面贴合不充 分、探针臂弹性过大以及仪器数据采集速度不够快等,测量到的硅片表面轮廓与实际的表面轮廓可能会 有差异,这也会影响粗糙度的测量结果。 5.2.5 对于接触式方法,探针的颤