Исследование и разработка процесса изготовления пластин заданной толщины из хрупких материалов методом лазерного параллельного термораскалывания, страница 2

Солнечные элементы представляют собой одно из самых динамично развивающихся направлений в электронике. По данным , к 2012 году объем электричества, получаемого при помощи солнечных батарей в США и Израиле увеличится вшестеро. Произойдет постепенный переход с кремниевых элементов на элементы из арсенида галлия. (добавить)

Тем не менее, технологии разделения буль на пластины практически остаются все теми же, что и двадцать лет назад. Наибольшее применение имеют резка проволокой или алмазными кругами с внутренней режущей кромкой. Проектируются станки для обработки буль все большего размера, повышается точность и производительность станков, вводятся средства автоматизации, но, по существу, ничего нового не появляется .

В настоящие время для получения тонких пластин используются два основных метода:

- для стекла – вытягивание с помощью вертикальной вытяжки или флоат-метода пластину сразу требуемой толщины;

- для монокристаллов – резка були;

(переделать, добавить)

(добавить ещё, указать источники)

(переделать, т.к не соотв новой теме введения)

Укажем основные недостатки существующих методов резки кристаллов размера 300 мм:

-  необходимость введения дополнительных операций: утонения для исправления формы поверхности и доведения толщины пластины до необходимой, шлифования и полирования для снятия нарушенного слоя;

-  относительно большое время выполнения процесса;

-  потери кристаллических материалов и абразивов в процессе резки и последующих утонения, шлифования, полирования, износ абразивных кругов и проволоки;

-  загрязнение окружающей среды отходами, образовавшимися в процессе работы и содержащими кристаллический материал, абразив, смазочно-охлаждающую жидкость, жидкость для химического полирования, промывочную воду.

Отмеченные недостатки связаны с применением механизма хрупкого разрушения материала свободным или связанным абразивом для резки материала и не могут быть устранены без коренного изменения принципа резки.

Потери материала при разделении можно разделить на несколько частей:

1)  потери при резке проволокой или с помощью АКВР.

2)  потери при последующей обработке (утонении, шлифовании и полировании) пластин.

После резки и утонения на поверхности материала остается нарушенный и трещиноватый слои, требующие удаления перед нанесением структур. Традиционно это производится с помощью шлифования и полирования, удалением слоя материала с помощью абразивов либо химического полирования.

Производительность разделения относительно невелика и для станков проволочной резки  составляет от 5 до 100 мкм/мин. Для пластины диаметром 300 мм потребуется не менее 3000 минут (50 часов) обработки. Время на утонение, шлифование и полирование пластин ещё увеличит время обработки.

(добавить ещё)

Ещё в начале 80-х годов (указать статью Кондратенко)  была показана принципиальная возможность разделения материалов без помощи абразивов, а путем создания управляемой трещины, отделяющей слой материала (коряво!). Метод был назван лазерным параллельным термораскалыванием (ЛПТ). У этого метода имеются очевидные преимущества. (переделать, добавить)

Актуальность работы вызвана необходимостью разработки принципиально новой технологии разделения материалов, применяемых в полупроводниковой промышленности, на пластины. (добавить, развить)

Целью работы является разработка, изучение и оптимизация лазерного параллельного термораскалывания для анизотропных хрупких материалов, используемых для производства полупроводниковых приборов, а именно кремния, кристаллического кварца, сапфира, арсенида галлия, с предварительной проверкой технологии на изотропном материале – стекле.

Решение данной задачи включает следующие основные этапы:

- составление математической модели процесса;

- исследование и разработка ЛПТ для изотропных материалов (стекла), выявление основных зависимостей;