低成本的硅片切割方法与流程

本发明涉及硅片切割技术领域，具体为一种低成本的硅片切割方法。

背景技术：

现有的硅片切割工艺中，由于砂浆消耗量大，大多数企业采用回收砂浆重新利用的方式以节约成本，砂浆回收的基本原理为：利用离心机对废砂浆进行固液分离，分离后的液相主要是包含有大多数小颗粒和切割液的脏液，固相为可以继续使用的大颗粒碳化硅。利用压滤机对液相进行进一步处理，将小颗粒与切割液完全分离，获得能够继续使用的切割液。然后将回收的大颗粒碳化硅和切割液结合一定量的新砂新切割液混合配置，制成具有切割能力的成品砂浆继续使用，往复进行。

现有的硅片切割工艺一般包括以下步骤：

1.切割机利用成品砂浆对硅棒进行切割，切割完成，下料至脱胶机。

2.脱胶机进行预清洗和脱胶，步骤包括：

(1)脱胶机1号、2号槽使用自来水对晶棒进行喷淋预清洗；

(2)脱胶机3号槽自来水超声清洗；

(3)脱胶机4号槽乳酸脱胶。

(4)下料至清洗机

3.清洗机进行插片清洗，步骤包括：

(1)清洗机1号槽柠檬酸超声清洗；

(2)清洗机2号槽、3号槽自来水溢流超声漂洗；

(3)清洗机4号槽、5号槽药剂超声清洗；

(4)清洗机6号槽、7号槽、8号槽、9号槽纯水溢流漂洗。

(5)下料至分选台；

4.分选台分选检验后包装出货。

其中，步骤1中的成品砂浆由新砂浆和在线砂浆配置而成，具体配置方法为：

(1)新砂浆配置：

新砂和回收砂按照9:1的比例配置成砂，新切割液和回收切割液按照5:5的比例配置成切割液；

将砂、切割液按照1:1的比例配置成密度为1.660-1.670kg/L的悬浊液，搅拌8小时后进行密度监控，符合新砂浆标准(如表1)后用于成品砂浆配置。

表1新砂浆标准

(2)在线砂浆配置：

将切割产生的废砂浆密度稀释至1.5-1.6kg/L，然后用离心机将其分离为一次重液和一次轻液。再用压滤机对一次轻液进行压滤，产生在线回收切割液；

将在线回收切割液加入一次重液中加入进行调和，将一次重液的密度调整至1.55-1.6kg/L，然后再用离心机将一次重液分离为二次重液和二次轻液。用压滤机对二次轻液进行压滤，产生在线回收切割液。将在线回收切割液加入二次重液中进行调和，将二次重液的密度调整至1.680-1.685kg/L，即为在线砂浆。

(3)成品砂浆配置：

将配置完成的新砂浆和在线砂浆按照2:8的比例混合为成品砂浆，搅拌2小时后进行密度监控，符合成品砂浆标准(如表2)后用于切割。

表2成品砂浆标准

上述工艺步骤中存在以下缺陷：

1.成品砂浆配置中新砂、新切割液使用比例高，新砂比例为90％，新切割液比例为50％，生产成本高；

2.脱胶机喷淋用自来水使用量大，生产成本高，浪费水资源。

3.清洗机漂洗使用水量大，清洗机2号槽、3号槽自来水溢流漂洗，6号槽、7号槽、8号槽、9号槽纯水溢流漂洗，生产成本高，浪费水资源。

技术实现要素：

针对现有技术中的问题，本发明提供一种低成本的硅片切割方法。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：一种低成本的硅片切割方法，其步骤包括：

A.切割机利用成品砂浆对硅棒进行切割，切割完成，下料至脱胶机。

B.脱胶机自来水喷淋预清洗；

C.脱胶机自来水超声清洗；

D.脱胶机乳酸脱胶，下料至清洗机；

E.清洗机柠檬酸超声清洗；

F.清洗机自来水溢流超声漂洗；

G.清洗机药剂超声清洗；

H.清洗机纯水溢流漂洗，下料至分选台；

I.分选台分选检验后包装出货。

所述步骤A中成品砂浆的配置方法为：

a.新砂浆配置：

新砂和回收砂按照6:4的比例配置成砂，新切割液和回收切割液按照1:9的比例配置成切割液；

将砂、切割液按照1:1的比例配置成密度为1.660-1.670kg/L的悬浊液，搅拌8小时后进行密度监控，符合新砂浆标准后用于成品砂浆配置，新砂浆标准如下：

D50值：9.40-12.00；

小颗粒累计(0-5.13um)：＜5％；

粒径集中累计(7.50-13.31um)：≥80；

最大颗粒(19.50um)：＜0.15％；

PH值25℃：5.0-7.5；

电导率(us/cm)：＜30；

粘度(mPa·s)：240-320；

比重25℃(kg/L)：1.665-1.670；

含水率：≤0.5％。

b.在线砂浆配置：

将切割产生的废砂浆用切割液稀释至1.5-1.6kg/L。然后将稀释好的废砂浆用离心机分离为一次重液和一次轻液。再用压滤机对一次轻液进行压滤，产生在线回收切割液；

将在线回收切割液加入一次重液中加入进行调和，将一次重液的密度调整至1.55-1.6kg/L，然后再用离心机将一次重液分离为二次重液和二次轻液。用压滤机对二次轻液进行压滤，产生在线回收切割液。将在线回收切割液加入二次重液中进行调和，将二次重液的密度调整至1.680-1.685kg/L，即为在线砂浆。

c.成品砂浆配置：

将配置完成的新砂浆和在线砂浆按照2:8的比例混合为成品砂浆，搅拌2小时后进行密度监控，符合成品砂浆标准后用于切割，成品砂浆标准如下：

D50值：8.65-9.40；

小颗粒累计(0-5.13um)：＜6％；

粒径集中累计(7.50-13.31um)：≥80；

最大颗粒(19.50um)：＜0.2％；

PH值25℃：5.0-7.5；

电导率(us/cm)：＜30；

粘度(mPa·s)：200-280；

比重25℃(kg/L)：1.675-1.680；

含水率：≤0.8％。

从以上描述可以看出，本发明具备的优点是：成品砂浆配置中新砂、新切割液使用比例降低，新砂比例为60％，新切割液比例为10％，有效降低了生产成本。

作为改进，所述步骤A中的成品砂浆还添加有分散剂；分散剂用于提高砂浆流动性，防止砂浆粘片。

作为改进，所述步骤B中产生的废水经压滤机压滤处理后重新用于步骤B；废水压滤后重新使用，降低生产成本，节约水资源。

作为改进，所述步骤F中产生的废水经压滤机压滤处理后重新用于步骤B；废水压滤后重新使用，降低生产成本，节约水资源。

作为改进，所述步骤H中产生的废水用于步骤F；步骤H中产生的废水用于步骤F，重复利用，降低生产成本，节约水资源。

从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：

1.成品砂浆配置中新砂、新切割液使用比例降低，新砂比例为60％，新切割液比例为10％，有效降低了生产成本；

2.脱胶机喷淋预清洗产生的废水压滤后重新用于喷淋预清洗，循环利用，降低了生产成本，节约了水资源。

3.清洗机自来水溢流超声清洗产生的废水压滤后重新用于脱胶机喷淋预清洗，循环利用，降低了生产成本，节约了水资源。

4.清洗机纯水溢流漂洗后的废水用于自来水溢流超声清洗，一水两用，降低了生产成本，节约了水资源。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图2是本发明水循环利用流程图。

具体实施方式

结合图1，详细说明本发明的一个具体实施例，但不对本发明的权利要求做任何限定。

如图1所示，一种低成本的硅片切割方法，其步骤包括：

A.切割机利用成品砂浆对硅棒进行切割，切割完成，下料至脱胶机。

B.脱胶机对切割后的硅棒进行预清洗、脱胶，步骤包括：

a.脱胶机1号槽自来水喷淋预清洗

b.脱胶机2号槽自来水超声清洗；

c.脱胶机3号槽乳酸脱胶，下料至清洗机；

C.清洗机进行插片清洗

a.清洗机1号槽柠檬酸超声清洗；

b.清洗机2号槽、3号槽自来水溢流超声漂洗；

c.清洗机4号槽、5号槽药剂超声清洗；

d.清洗机6号槽、7号槽、8号槽、9号槽纯水溢流漂洗。

其中，步骤A中的成品砂浆由新砂浆和在线砂浆配置而成，具体配置方法为：

a.新砂浆配置：

新砂和回收砂按照9:1的比例配置成砂，新切割液和回收切割液按照5:5的比例配置成切割液；

将砂、切割液按照1:1的比例配置成密度为1.660-1.670kg/L的悬浊液，搅拌8小时后进行密度监控，符合新砂浆标准(如表1)后用于成品砂浆配置。

表1新砂浆标准

b.在线砂浆配置：

将切割产生的废砂浆密度稀释至1.5-1.6kg/L(首次生产时，需要用新切割液或者回收切割液稀释废砂浆，开始生产后，当有在线回收切割液产生时，用在线回收切割液稀释废砂浆)，然后用离心机将其分离为一次重液和一次轻液。再用压滤机对一次轻液进行压滤，产生在线回收切割液；

将在线回收切割液加入一次重液中加入进行调和，将一次重液的密度调整至1.55-1.6kg/L，然后再用离心机将一次重液分离为二次重液和二次轻液。用压滤机对二次轻液进行压滤，产生在线回收切割液。将在线回收切割液加入二次重液中进行调和，将二次重液的密度调整至1.680-1.685kg/L，即为在线砂浆。

c.成品砂浆配置：

将配置完成的新砂浆和在线砂浆按照2:8的比例混合为成品砂浆，搅拌2小时后进行密度监控，符合成品砂浆标准(如表2)后用于切割。

表2成品砂浆标准

由于成品砂浆中新切割液的比例较低，砂浆流动性减弱，切片下料时容易出现砂浆沉积粘片，导致裂片问题，为了弥补这一问题，进一步地在成品砂浆中引入化工行业分散剂，以提高砂浆流动性，保证切片品质。

为了保证切片品质，弥补因成品砂浆中新砂和新切割液比例降低带来的切割能力下降问题，在进行切割时，可以在原有工艺基础上适当增加成品砂浆用量。

由于清洗步骤中自来水用量大，对各步骤废水利用压滤机简单处理后回收利用，包括：

1.脱胶机自来水喷淋预清洗用水量大，故将其产生的废水引入废水池，然后经压滤机处理后引入回用水池，回用水池的水用于脱胶机喷淋预清洗，从而降低生产成本，同时节约水资源。

2.由于清洗机自来水超声溢流漂洗和纯水溢流漂洗用水量大，而纯水溢流漂洗产生的废水洁净度较高，符合自来水超声溢流漂洗用水标准，故将纯水溢流漂洗产生的废水用于自来水超声溢流漂洗，从为降低生产成本，同时节约水资源。

3.对清洗机自来水超声溢流漂洗后产生的废水引入废水池，然后经压滤机处理后引入回用水池，回用水池的水用于脱胶机自来水喷淋预清洗，同样降低生产成本和节约水资源。

以切割68万片硅片为例，原工艺和本发明所述新工艺对比如下：

原工艺：

1.成品砂浆配置中新砂浆配置时，新砂和回收砂按照9:1的比例配置，新切割液和回收切割液按照5:5的比例配置。每刀新砂用量为35kg，新切割液用量为19.5kg。

2.每刀成品砂浆用量390kg。

3.脱胶机自来水喷淋预清洗废水、清洗机自来水超声溢流漂洗废水和纯水溢流漂洗废水均不回收利用。

新工艺：

1.成品砂浆配置中新砂浆配置时，新砂和回收砂按照6:4的比例配置，新切割液和回收切割液按照1:9的比例配置。每刀新砂用量为17.2kg，新切割液用量为4.3kg。

2.每刀成品砂浆用量430kg。

3.脱胶机自来水喷淋预清洗废水、清洗机自来水超声溢流漂洗废水和纯水溢流漂洗废水均按照本发明所述的方法回收利用。

单片成本对比如表3。

表3原工艺与新工艺单片成本对比

以原工艺和新工艺分别进行切割，切割良率对比表4。

表4原工艺与新工艺良率对比

从上述对比中可以看出，使用新工艺后，单片成本降低，但并不影响切割效果，成品良率基本与原工艺持平，并无太大变化。

综上所述，本发明具有以下优点：

1.成品砂浆配置中新砂、新切割液使用比例降低，新砂比例为60％，新切割液比例为10％，有效降低了生产成本；

2.成品砂浆中引入化工行业分散剂，提高砂浆流动性，以弥补成品砂浆因新切割液配置比例低所带来的砂浆沉积粘片问题，保证切片品质。

3.脱胶机喷淋预清洗产生的废水压滤后重新用于喷淋预清洗，循环利用，降低了生产成本，节约了水资源。

4.清洗机自来水溢流超声清洗产生的废水压滤后重新用于脱胶机喷淋预清洗，循环利用，降低了生产成本，节约了水资源。

5.清洗机纯水溢流漂洗后的废水用于自来水溢流超声清洗，一水两用，降低了生产成本，节约了水资源。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。