切割硅棒的方法与流程

本发明属于晶棒切割领域，具体而言，本发明涉及切割硅棒的方法。
背景技术：
：目前砂浆多线切割是藉由碳化硅粉与硅棒互相对磨产生切割能力，所以需要控制的工艺物料比较多种且工艺时间需求比较长，而金刚石多线切割方式主要是藉由金刚石将硅棒上的硅料挖除产生切割能力，可以简化工艺条件且大幅缩短切割的工艺时间，但工艺时间的缩短也造成了切割的不稳定性，且光伏材料为方柱状其平坦度的要求也较低，所以金刚石多线切割可完全导入并不影响良率，但半导体硅棒是圆柱状，在切割生产时会随着时间经由切割接触面积产生大幅度的改变导致切割稳定性更差，而造成良率的影响，所以半导体硅棒的多线切割导入金刚石多线切割工艺有待进一步研究改进。技术实现要素：本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种切割硅棒的方法，采用该方法可以保证切割得到的硅片具有较高的品质。在本发明的一个方面，本发明提出了一种切割硅棒的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：采用冷却管向金刚石线供给切削液，利用所述金刚石线对所述硅棒进行切割，其中，所述切削液的供给位置距所述硅棒边缘距离为10～20mm。根据本发明实施例的切割硅棒的方法通过冷却管向金刚石线供给切削液的供给位置即供给切削液与金刚石线的接触位置距硅棒边缘距离为10～20mm，保证切削液与切割硅片接触面积最大，有效避免金刚石线与硅棒之间形成洋流现象而导致的切割时金刚石线的左右摇摆，从而降低切割硅片的ttv或翘曲度，提高切割硅片的品质。另外，根据本发明上述实施例的切割硅棒的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本发明的一些实施例中，采用两个所述冷却管向所述金刚石线供给切削液。由此，可以提高切割硅片的品质。在本发明的一些实施例中，所述两个冷却管相对于所述硅棒对称布置。由此，可以提高切割硅片的品质。在本发明的一些实施例中，所述冷却管上设有流量调节阀。在本发明的一些实施例中，所述冷却管上设有承载组件，所述承载组件固定所述冷却管。在本发明的一些实施例中，通过在所述冷却管上设置喷嘴向所述金刚石线供给所述切削液，在切削过程中，通过所述喷嘴控制切削液的流量，其中，所述金刚石线的切割深度低于所述硅棒直径的1/4时，优选低于1/8时，所述切削液的流量为25～30l/min；所述金刚石线的切割深度大于所述硅棒直径的3/4时，优选大于7/8时，所述切削液的流量为25～30l/min；所述金刚石线的切割深度为所述硅棒直径的1/4～3/4时，优选1/8～7/8时，所述切削液的流量为20～25l/min。由此，可以保证切割硅片的品质。在本发明的一些实施例中，在所述冷却管的出口处设置导流板，所述导流板的一端与所述冷却管出口处相连，所述导流板的另一端设在所述切削液的供给位置，在切削过程中，通过所述导流板控制切削液的流量，其中：所述金刚石线的切割深度低于所述硅棒直径的1/4时，优选低于1/8时，所述切削液的流量为100～120l/min；所述金刚石线的切割深度大于所述硅棒直径的3/4时，优选大于7/8时，所述切削液的流量为100～120l/min；所述金刚石线的切割深度为所述硅棒直径的1/4～3/4时，优选1/8～7/8时，所述切削液的流量为50～70l/min。由此，可以保证切割硅片的品质。在本发明的一些实施例中，所述承载支架为可上下前后移动的调整组件，通过调整所述调整组件的角度控制切削液的喷洒位置。在本发明的一些实施例中，所述调整组件的角度调整按照下列公式：其中，θ为调整角度，单位为度，y为两个冷却管之间距离，单位为mm，z为冷却管与线轴马达高度，单位为mm，r为硅棒直径，单位为mm，x为金刚石线的切割深度，单位为mm。在本发明的一些实施例中，所述切削液为水。由此，可以在提高设备清洁度的同时保证切割硅片的品质。在本发明的一些实施例中，采用自动补水装置通过所述冷却管向所述金刚石线供给水。由此，可以保证切割硅片的品质。在本发明的一些实施例中，所述切割过程中所述金刚石线的张力为23～25n，所述金刚石线线轴马达线速度为700～1500m/min，切割速度0.6～1.2mm/min。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本发明一个实施例的切割硅棒的方法过程结构图；图2是根据本发明再一个实施例的切割硅棒的方法过程结构图；图3是根据本发明又一个实施例的切割硅棒的方法过程结构图；图4是根据本发明又一个实施例的切割硅棒的方法过程结构图；图5是根据本发明又一个实施例的切割硅棒的方法过程结构图；图6是根据本发明又一个实施例的切割硅棒的方法过程结构图。具体实施方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。在本发明的一个方面，本发明提出了一种切割硅棒的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：采用冷却管向金刚石线供给切削液，利用金刚石线对硅棒进行切割，其中，所述切削液的供给位置距所述硅棒边缘距离为10～20mm。该步骤中，将待切割硅棒固定在机台上，需要说明的是，该过程为本领域常规操作，此处不再赘述，然后采用冷却管向金刚石线供给切削液，采用金刚石线对硅棒进行切割，其中，切削液的供给位置距硅棒边缘距离为10～20mm，例如10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm和20mm。发明人发现，通过冷却管向金刚石线供给切削液的供给位置即供给切削液与金刚石线的接触位置距硅棒边缘距离为10～20mm，保证切削液与切割硅片接触面积最大，有效避免金刚石线与硅棒之间形成洋流现象而导致的切割时金刚石线的左右摇摆，从而降低切割硅片的ttv或翘曲度，提高切割硅片的品质。进一步的，采用两个冷却管向金刚石线供给切削液，优选两个冷却管相对于硅棒对称布置。由此，通过设置两个冷却管同时从硅棒两侧向切割硅棒供给切削液，提高切割硅片的品质。具体的，参考图1，金刚石线2由两个线轴马达1带动往返跑动进行对硅棒3进行切割，切割过程中金刚石线的张力维持在23～25n，例如23n、24n和25n，线轴马达维持线速度为700～1500m/min，例如700m/min、800m/min、900m/min、1000m/min、1100m/min、1200m/min、1300m/min、1400m/min和1500m/min，切割速度0.6～1.2mm/min，例如0.6mm/min、0.7mm/min、0.8mm/min、0.9mm/min、1.0mm/min、1.1mm/min和1.2mm/min。并且在是冷却管4上设置承载支架5(该承载支架5可以为现有技术中任何可以实现固定功能的组件，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择)，该承载支架5可以固定冷却管4，从而使得冷却管4中切削液的供给位置在硅棒3切割到最大面积时的边缘。同时发明人发现，因切削液黏附性非常低，所以需距离硅棒较近的距离较容易被金刚石线带入硅棒内部形成排屑效应，且需配合适当流量的切削液进行切割，而过多的切削液容易造成液体团聚在硅棒边缘形成扰流，造成金刚石线快速进入硅棒时的偏摆。由此，本申请通过冷却管向金刚石线供给切削液的供给位置的接触位置距硅棒边缘距离为10～20mm，保证切削液与切割硅片接触面积最大，有效避免金刚石线与硅棒之间形成洋流现象而导致的切割时金刚石线的左右摇摆，从而降低切割硅片的ttv或翘曲度，提高切割硅片的品质。在本发明的另一个方面，上述承载支架5为可上下前后移动的调整组件，通过调整调整组件的角度控制切削液的喷洒位置，从而保证切削液的供给位置距硅棒边缘距离为10～20mm。具体的，参考图2，该调整组件的角度调整可以按照下列方式：θ为调整角度，y为两个冷却管之间距离mm，z为冷却管与线轴马达高度mm，r为硅棒直径mm，x为金刚石线的切割深度mm。需要说明的，本文中“金刚石线的切割深度”可以理解为，沿着切割方向，金刚石线2进入到硅棒3中的深度。需要说明的是，参考图3，本文中的“切削液供给位置”p可以理解为从冷却管4喷出的切削液与金刚石线2接触的位置。进一步的，冷却管中切削液供给至金刚石线可以采用喷洒和/或导流的方式。例如参考图4，采用喷洒方式为在两个冷却管4上设置喷嘴6，发明人发现，在喷洒过程中，切削液流量越大，其冲击力越强，喷洒的位置越远，因此通过调整切削液的流量就可以达到切削液的供给位置离硅棒边缘10～20mm。具体的，参考图4，通过在两个冷却管4上设有流量调节阀7，在切割过程中，在金刚石线的切割深度低于硅棒直径的1/4时，优选低于1/8时，通过流量调节阀7调整切削液的流量为25～30l/min，例如调整切削液的流量为25l/min、26l/min、27l/min、28l/min、29l/min和30l/min，即可实现切削液的供给位置p离硅棒3边缘长度h1为10～20mm；而当金刚石线的切割深度为硅棒直径的1/4～3/4时，优选1/8～7/8时，通过流量调节阀7调整切削液的流量为20～25l/min，例如20l/min、21l/min、22l/min、23l/min、24l/min和25l/min，即可实现切削液的供给位置离硅棒边缘长度h1为10～20mm；当金刚石线的切割深度大于硅棒直径的3/4时，优选大于7/8时，通过流量调节阀7调整切削液的流量为25～30l/min，例如调整切削液的流量为25l/min、26l/min、27l/min、28l/min、29l/min和30l/min，即可实现切削液的供给位置离硅棒边缘长度h1为10～20mm，有效避免金刚石线与硅棒之间形成洋流现象而导致的切割时金刚石线的左右摇摆，从而降低切割硅片的ttv或翘曲度，提高切割硅片的品质。例如参考图5，采用导流方式为在两个冷却管4出口处设置导流板8，导流板8的一端与冷却管4出口处相连，导流板8的另一端设在切削液的供给位置p，同理，在导流过程中，切削液流量越大，其冲击力越强，喷洒的位置越远，因此通过调整切削液的流量就可以达到切削液的供给位置离硅棒边缘长度h1为10～20mm。参考图5，通过在两个冷却管4上设有流量调节阀7，在切割过程中，在金刚石线的切割深度低于硅棒直径的1/4时，优选低于1/8时，通过流量调节阀7调整切削液的流量为100～120l/min，例如调整切削液的流量为100l/min、101l/min、102l/min、103l/min、104l/min、105l/min、106l/min、107l/min、108l/min、109l/min、110l/min、111l/min、112l/min、113l/min、114l/min、115l/min、116l/min、117l/min、118l/min、119l/min和120l/min，即可实现切削液的供给位置离硅棒边缘长度h1为10～20mm；而当金刚石线的切割深度为硅棒直径的1/4～3/4时，优选1/8～7/8时，通过流量调节阀7调整切削液的流量为50～70l/min，例如50l/min、51l/min、52l/min、53l/min、54l/min、55l/min、56l/min、57l/min、58l/min、59l/min、60l/min、61l/min、62l/min、63l/min、64l/min、65l/min、66l/min、67l/min、68l/min、69l/min和70l/min，即可实现切削液的供给位置离硅棒边缘长度h1为10～20mm；当金刚石线的切割深度大于硅棒直径的3/4时，优选大于7/8时，通过流量调节阀7调整切削液的流量为100～120l/min，例如调整切削液的流量为100l/min、101l/min、102l/min、103l/min、104l/min、105l/min、106l/min、107l/min、108l/min、109l/min、110l/min、111l/min、112l/min、113l/min、114l/min、115l/min、116l/min、117l/min、118l/min、119l/min和120l/min，即可实现切削液的供给位置离硅棒边缘10～20mm，有效避免金刚石线与硅棒之间形成洋流现象而导致的切割时金刚石线的左右摇摆，从而降低切割硅片的ttv或翘曲度，提高切割硅片的品质。进一步的，上述切削液为水。发明人发现，通过采用水作为切削液和冷却液，并且切割后的水不进行循环使用，即一直供给新鲜水作为切削液和冷却液，一方面，可以保证切削液具有稳定的温度和洁净度，有效避免目前采用切削液循环使用而导致的切削液浓度升高而降低硅棒的切割效率的问题，并且无需在每根晶棒切割完后均需对机台切削室进行清洁，同时有效改善切削液循环使用而导致残留硅粉粘附到硬件上而影响硬件的稳定性的问题，延长设备使用寿命，再一方面，不用添加循环冷却辅助液来对过滤后切削液进行降温，降低处理成本，另一方面，直接排放后的切削液成分为硅粉、金刚石和水，大幅简化厂务废水处理工序。进一步的，参考图6，可以采用自动补水装置9通过两个冷却管4向金刚石线2供给水。具体的，冷却管4的进水端与自动补水装置9相连，并且自动补水装置9内设有液位感知器或浮球式阀组，实时检测自动补水装置9内的液位，并且及时补充自动补水装置9内的水量，从而保证冷却管4内水的连续供给。下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。实施例1(1)将待切割硅棒固定到机台上；(2)两个冷却管均采用喷洒方式向金刚石线供给切削液，采用金刚石线对硅棒进行切割，其中，在金刚石线的切割深度低于硅棒直径的1/4时，通过流量调节阀调整切削液的流量为25l/min，实现切削液的供给位置离硅棒边缘长度h1为16mm；而当金刚石线的切割深度为硅棒直径的1/4～3/4时，通过流量调节阀调整切削液的流量为20l/min，实现切削液的供给位置离硅棒边缘长度h1为16mm；当金刚石线的切割深度大于硅棒直径的3/4时，通过流量调节阀调整切削液的流量为25l/min，实现切削液的供给位置离硅棒边缘长度h1为16mm，同时，切割过程中金刚石线的张力维持在23n，线轴马达维持线速度为700m/min，切割速度0.6mm/min。实施例2(1)将待切割硅棒固定到机台上；(2)两个冷却管均采用喷洒方式向金刚石线供给切削液，采用金刚石线对硅棒进行切割，其中，在金刚石线的切割深度低于硅棒直径的1/8时，通过流量调节阀调整切削液的流量为28l/min，实现切削液的供给位置离硅棒边缘长度h1为16mm；而当金刚石线的切割深度为硅棒直径的1/8～7/8时，通过流量调节阀调整切削液的流量为25l/min，实现切削液的供给位置离硅棒边缘长度h1为18mm；当金刚石线的切割深度大于硅棒直径的7/8时，通过流量调节阀调整切削液的流量为28l/min，实现切削液的供给位置离硅棒边缘长度h1为16mm，同时，切割过程中金刚石线的张力维持在24n，线轴马达维持线速度为800m/min，切割速度0.8mm/min。实施例3(1)将待切割硅棒固定到机台上；(2)两个冷却管均采用喷洒方式向金刚石线供给水，采用金刚石线对硅棒进行切割，其中，在金刚石线的切割深度低于硅棒直径的3/16时，通过流量调节阀调整水的流量为29l/min，实现水的供给位置离硅棒边缘长度h1为17mm；而当金刚石线的切割深度为硅棒直径的3/16～13/16时，通过流量调节阀调整水的流量为24l/min，实现水的供给位置离硅棒边缘长度h1为17mm；当金刚石线的切割深度大于硅棒直径的13/16时，通过流量调节阀调整水的流量为30l/min，实现水的供给位置离硅棒边缘长度h1为17mm，同时，切割过程中金刚石线的张力维持在25n，线轴马达维持线速度为1000m/min，切割速度1.2mm/min。实施例4(1)将待切割硅棒固定到机台上；(3)两个冷却管均采用导流板导流方式向金刚石线供给切削液，采用金刚石线对硅棒进行切割，其中，在切割过程中，在金刚石线的切割深度低于硅棒直径的1/8时，通过流量调节阀调整切削液的流量为100l/min，实现切削液的供给位置离硅棒边缘长度h1为15mm；而当金刚石线的切割深度为硅棒直径的1/8～7/8时，通过流量调节阀调整切削液的流量为50l/min，实现切削液的供给位置离硅棒边缘长度h1为15mm；当金刚石线的切割深度大于硅棒直径的7/8时，通过流量调节阀调整切削液的流量为100l/min，实现切削液的供给位置离硅棒边缘长度h1为15mm，同时，切割过程中金刚石线的张力维持在24n，线轴马达维持线速度为1300m/min，切割速度0.9mm/min。实施例5(1)将待切割硅棒固定到机台上；(2)两个冷却管均采用导流板导流方式向金刚石线供给切削液，采用金刚石线对硅棒进行切割，其中，在切割过程中，在金刚石线的切割深度低于硅棒直径的1/4时，通过流量调节阀调整切削液的流量为110l/min，实现切削液的供给位置离硅棒边缘长度h1为19mm；而当金刚石线的切割深度为硅棒直径的1/4～3/4时，通过流量调节阀调整切削液的流量为60l/min，实现切削液的供给位置离硅棒边缘长度h1为19mm；当金刚石线的切割深度大于硅棒直径的3/4时，通过流量调节阀调整切削液的流量为110l/min，实现切削液的供给位置离硅棒边缘长度h1为19mm，同时，切割过程中金刚石线的张力维持在24n，线轴马达维持线速度为1100m/min，切割速度0.6mm/min。实施例6(1)将待切割硅棒固定到机台上；(2)两个冷却管均采用导流板导流方式向金刚石线供给水，采用金刚石线对硅棒进行切割，其中，在切割过程中，在金刚石线的切割深度低于硅棒直径的3/16时，通过流量调节阀调整水的流量为120l/min，实现水的供给位置离硅棒边缘长度h1为19mm；而当金刚石线的切割深度为硅棒直径的3/16～13/16时，通过流量调节阀调整水的流量为70l/min，实现水的供给位置离硅棒边缘长度h1为19mm；当金刚石线的切割深度大于硅棒直径的13/16时，通过流量调节阀调整水的流量为120l/min，实现水的供给位置离硅棒边缘长度h1为19mm，同时，切割过程中金刚石线的张力维持在25n，线轴马达维持线速度为1200m/min，切割速度0.7mm/min。实施例7(1)将待切割硅棒固定到机台上；(2)采用喷嘴喷洒方式向金刚石线供给水，采用金刚石线对硅棒进行切割，其中，保持切削液的流量为25l/min。采用可上下前后移动的调整组件固定冷却管，通过控制调整组件的角度，使得切削液距离硅棒边缘h1为15mm。同时，切割过程中金刚石线的张力维持在24n，线轴马达维持线速度为750m/min，切割速度0.8mm/min。实施例8(1)将待切割硅棒固定到机台上；(2)采用导流板导流方式向金刚石线供给切削液，采用金刚石线对硅棒进行切割，其中，保持切削液的流量为70l/min。采用可上下前后移动的调整组件固定冷却管，通过控制调整组件的角度，使得切削液距离硅棒边缘h1为18mm。同时，切割过程中金刚石线的张力维持在25n，线轴马达维持线速度为850m/min，切割速度1.0mm/min。对比例(1)将待切割硅棒固定到机台上；(2)采用采用喷洒方式向金刚石线供给切削液synergydws260，采用金刚石线对硅棒进行切割，其中，在切割过程中，保持切削液的流量为25l/min。同时，切割过程中金刚石线的张力维持在24n，线轴马达维持线速度为1000m/min，切割速度1.0mm/min。评价：1、分别对采用实施例1-8的方法得到的硅片的ttv(硅片表面相对于背面理想参考平面时的最大厚度与最小厚度差值)和翘曲度(硅片中间面相对与背面参考面的最高点与最低点的变化范围)进行测试。2、测试方法：ttv测试方法：gb/t29507-2013硅片平整度、厚度及总厚度变化测试自动非接触扫描法。翘曲度测试方法：gb/t32280-2015硅片翘曲度测试自动非接触扫描法。测试结果如表1。表1实施例1-8和对比例的方法得到的硅片的ttv和翘曲度ttv(μm)翘曲度(μm)实施例18～139～15实施例210～1410～15实施例39～1511～16实施例410～1610～17实施例511～1710～18实施例613～2011～17实施例78～119～17实施例812～1911～18对比例10～5711～45在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。当前第1页12