CN108389783A - 一种多晶硅片制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于多晶硅生产工艺技术领域,具体的说是一种多晶硅片制备工艺,该工艺采用的多晶硅切片装置包括切刀、切割模块、刃磨模块和排屑模块,切刀固定在切割模块上;切割模块用于实现切刀的运动,对多晶硅进行切片;刃磨模块位于切割模块上方,刃磨模块用于实现对切刀的刃磨、提高切刀的使用寿命和保证切割的精度;排屑模块位于切刀内部,排屑模块用于在切割过程中将切刀附近的碎屑排出,利于切刀的运动和提高切割的有效性。本发明减少了生产工序、提高了生产效率,同时通过多把刀的连续切割将硅片切断,提高了产品质量和刀具的使用寿命。

Description

一种多晶硅片制备工艺
技术领域
本发明属于多晶硅生产工艺技术领域,具体的说是一种多晶硅片制备工艺。
背景技术
多晶硅是制造半导体器件和太阳能电池等产品的主要原材料,还可以制备单晶硅,其深加工产品被广泛用于半导体工业中,作为人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等器件的基础材料。同时,由于能源危机和低碳经济的呼吁,全球正在积极开发利用可再生能源。太阳能由于其清洁、安全、资源丰富,在可再生能源中最引人关注。利用太阳能的一种方法是通过光电效应将太阳能转化为电能。在硅片生产过程中,需要对硅片进行切片,切割不均匀对硅片的使用性能影响大,无形中增加了切割的难度。
鉴于此,本发明所述的一种多晶硅片制备工艺,减少了生产工序、提高了生产效率,同时通过多把刀的连续切割将硅片切断,提高了产品质量和刀具的使用寿命。
发明内容
为了弥补现有技术的不足,本发明提出了一种多晶硅片制备工艺,本发明主要用于实现多晶硅片的制备。本工艺采用的切片装置通过切割模块、刃磨模块和排屑模块的相互配合工作能够实现对多晶硅的连续切割,多晶硅受到的冲击力小、切刀的使用寿命长;同时,本发明能够实现在切割过程中的冷却、降温,保证了多晶硅的性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:本发明所述的一种多晶硅片制备工艺,该制备工艺包括如下步骤:
步骤一:将多晶硅原料放入铸锭炉中,形成多晶硅锭;
步骤二:将步骤一中多晶硅锭切割呈方棒;
步骤三:步骤二完成后,通过多晶硅切片装置对方棒进行切片;
步骤四:步骤三中多晶硅完成切片后,对硅片进行腐蚀处理;
步骤五:对经步骤四中腐蚀处理的多晶硅进行清洗;
步骤六:步骤五中多晶硅经清洗后,对清洗干净的硅片进行热处理;
其中,步骤三中所述的多晶硅切片装置包括切刀、切割模块、刃磨模块和排屑模块,所述切刀固定在切割模块上;所述切割模块用于实现切刀的运动,对多晶硅进行切片;所述刃磨模块位于切割模块上方,刃磨模块用于实现对切刀的刃磨、提高切刀的使用寿命和保证切割的精度;所述排屑模块位于切刀内部,排屑模块用于在切割过程中将切刀附近的碎屑排出,利于切刀的运动和提高切割的有效性。
所述切割模块包括带轮、传送带、切割电机、刀具固定座、立柱、升降板、定位座、螺杆和升降电机,所述带轮数量为二,带轮左右对称水平布置;所述传送带安装在带轮上;所述切割电机用于驱动带轮转动;所述刀具固定座安装在传送带上,刀具固定座用于将切刀固定在传送带上,切刀能够随着传送带的转动而发生移动;所述立柱数量为二,立柱位于切刀的下方,立柱左右对称竖直放置,立柱内侧设置有滑槽;所述升降板水平设置于切刀的下方,升降板位于两立柱之间,升降板左右两端位于立柱的滑槽内,升降板上表面设置有的定位座,多晶硅通过定位座固定在升降板上表面;所述螺杆竖直安装在立柱的滑槽内,螺杆与升降板通过螺纹实现连接,螺杆用于实现升降板沿着滑槽上下移动;所述升降电机安装在立柱上,升降电机用于实现螺杆的转动。工作时,切割电机转动,使传送带发生运动,切刀随着传送带移动;在切刀移动的过程中,升降电机工作带动螺杆转动,升降板沿着立柱的滑槽向上运动,升降板推着多晶硅向切刀靠近,使切刀对多晶硅进行切割。
所述刃磨模块包括刃磨座、刃磨石、调节螺钉和弹簧一,所述刃磨座为下端设有V型开口的长方体,切刀随着传送带运动时从刃磨座的下端V型开口穿过,刃磨座在V型开口的两侧与切刀刃磨区对应的位置设置有导向槽,刃磨座的导向槽底部设置有螺纹孔与;所述刃磨石数量为二,刃磨石通过弹簧一设置于刃磨座的导向槽内,两块刃磨石用于对切刀的两侧面分别进行刃磨;所述调节螺钉安装在刃磨座上,调节螺钉端部延伸到刃磨座内部与刃磨石接触,调节螺钉用于推动刃磨石沿着导向槽运动,从而调节刃磨的程度。通过调节螺钉调节刃磨石的位置使刃磨石能够与切刀表面接触,多晶硅切割完成后,运动到传送带上方的切刀逐一穿过刃磨座,进入刃磨座的切刀与刃磨石接触,利用切刀的运动,通过刃磨石对切刀进行刃磨,实现切刀的自动刃磨。
所述排屑模块包括螺旋轴、支架和排屑电机,所述切刀在内部由刃部向背部设置有倾斜向上的排屑槽,排屑槽两端与外界相通;所述螺旋轴设置于切刀内部的排屑槽内;所述支架安装在切刀的背部,螺旋轴安装在支架上;所述排屑电机安装在支架上,排屑电机用于实现螺旋轴转动。在切刀对多晶硅进行切割的过程中,切割下来的碎屑会残留在切刀的刀刃附近,不仅影响切刀的切割效率,同时容易对切刀造成损坏。在碎屑堆积在切刀刀刃附近时,启动排屑电机工作,螺旋轴将切刀刀刃部位的碎屑卷入切刀内部,并通过切刀内部的排屑槽从切刀背部排出,实现了排屑。
所述定位座上表面与切刀运动轨迹相对应的位置设置有切割槽,定位座在切割槽内设置有堵头,定位座在切割槽的底部设置有储液槽,储液槽内储存有去离子水,去离子水用于对刀具及切割部位进行冷却降温;堵头下部设置有环型凹槽,堵头与切割槽内壁接触,堵头底部通过弹簧二与储液槽底部相连,堵头内部设置有出水通道,出水通道下端与堵头的环型凹槽相通,出水通道上端在堵头斜面的位置与外界相通。在切刀对多晶硅进行切割的过程中,切刀的尖部推动堵头沿着切割槽向下移动,储液槽内的去离子水经堵头内部的出水通道喷出,实现对切割部位进行冷却、降温。
本发明的有益效果是:
1.本发明所述的一种多晶硅片制备工艺,本工艺缩短了生产工序、效率更高,同时采用的多晶硅切片装置通过切割模块、刃磨模块和排屑模块的相互配合工作,采用带传动带动多把刀具循环的对硅片进行切割,减少了硅片受到的冲击、保证了多晶硅的性能。
2.本发明所述的一种多晶硅片制备工艺,所述切刀在运动过程中能够实现自动刃磨,提高了刀具的使用寿命、降低了生产成本。
3.本发明所述的一种多晶硅片制备工艺,所述定位座内设置有储液槽和堵头,在切刀对多晶硅进行切割的过程中,储液槽内的去离子水通过堵头喷出,对切割部位进行冷却,改善了多晶硅的性能。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的工艺流程图;
图2是本发明的主视图;
图3是本发明刃磨模块的剖视图;
图4是本发明排屑模块的剖视图;
图5是本发明图2中A-A剖视图;
图中:切刀1、切割模块2、刃磨模块3、排屑模块4、多晶硅5、带轮21、传送带22、刀具固定座23、立柱24、升降板25、定位座28、螺杆26、升降电机27、刃磨座31、刃磨石32、调节螺钉33、螺旋轴41、支架42、排屑电机43、堵头6。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
如图1至图5所示,本发明所述的一种多晶硅片制备工艺,该制备工艺包括如下步骤:
步骤一:将多晶硅原料放入铸锭炉中,形成多晶硅锭;
步骤二:将步骤一中多晶硅锭切割呈方棒;
步骤三:步骤二完成后,通过多晶硅切片装置对方棒进行切片;
步骤四:步骤三中多晶硅完成切片后,对硅片进行腐蚀处理;
步骤五:对经步骤四中腐蚀处理的多晶硅进行清洗;
步骤六:步骤五中多晶硅经清洗后,对清洗干净的硅片进行热处理;
其中,步骤三中所述的多晶硅切片装置包括切刀1、切割模块2、刃磨模块3和排屑模块4,所述切刀1固定在切割模块2上;所述切割模块2用于实现切刀1的运动,对多晶硅5进行切片;所述刃磨模块3位于切割模块2上方,刃磨模块3用于实现对切刀1的刃磨、提高切刀1的使用寿命和保证切割的精度;所述排屑模块4位于切刀1内部,排屑模块4用于在切割过程中将切刀1附近的碎屑排出,利于切刀1的运动和提高切割的有效性。
所述切割模块2包括带轮21、传送带22、切割电机、刀具固定座23、立柱24、升降板25、定位座28、螺杆26和升降电机27,所述带轮21数量为二,带轮21左右对称水平布置;所述传送带22安装在带轮21上;所述切割电机用于驱动带轮21转动;所述刀具固定座23安装在传送带22上,刀具固定座23用于将切刀1固定在传送带22上,切刀1能够随着传送带22的转动而发生移动;所述立柱24数量为二,立柱24位于切刀1的下方,立柱24左右对称竖直放置,立柱24内侧设置有滑槽;所述升降板25水平设置于切刀1的下方,升降板25位于两立柱24之间,升降板25左右两端位于立柱24的滑槽内,升降板25上表面设置有的定位座28,多晶硅5通过定位座28固定在升降板25上表面;所述螺杆26竖直安装在立柱24的滑槽内,螺杆26与升降板25通过螺纹实现连接,螺杆26用于实现升降板25沿着滑槽上下移动;所述升降电机27安装在立柱24上,升降电机27用于实现螺杆26的转动。工作时,切割电机转动,使传送带22发生运动,切刀1随着传送带22移动;在切刀1移动的过程中,升降电机27工作带动螺杆26转动,升降板25沿着立柱24的滑槽向上运动,升降板25推着多晶硅5向切刀1靠近,使切刀1对多晶硅5进行切割。
所述刃磨模块3包括刃磨座31、刃磨石32、调节螺钉33和弹簧一,所述刃磨座31为下端设有V型开口的长方体,切刀1随着传送带22运动时从刃磨座31的下端V型开口穿过,刃磨座31在V型开口的两侧与切刀1刃磨区对应的位置设置有导向槽,刃磨座31的导向槽底部设置有螺纹孔与;所述刃磨石32数量为二,刃磨石32通过弹簧一设置于刃磨座31的导向槽内,两块刃磨石32用于对切刀1的两侧面分别进行刃磨;所述调节螺钉33安装在刃磨座31上,调节螺钉33端部延伸到刃磨座31内部与刃磨石32接触,调节螺钉33用于推动刃磨石32沿着导向槽运动,从而调节刃磨的程度。通过调节螺钉33调节刃磨石32的位置使刃磨石32能够与切刀1表面接触,多晶硅5切割完成后,运动到传送带22上方的切刀1逐一穿过刃磨座31,进入刃磨座31的切刀1与刃磨石32接触,利用切刀1的运动,通过刃磨石32对切刀1进行刃磨,实现切刀1的自动刃磨。
所述排屑模块4包括螺旋轴41、支架42和排屑电机43,所述切刀1在内部由刃部向背部设置有倾斜向上的排屑槽,排屑槽两端与外界相通;所述螺旋轴41设置于切刀1内部的排屑槽内;所述支架42安装在切刀1的背部,螺旋轴41安装在支架42上;所述排屑电机43安装在支架42上,排屑电机43用于实现螺旋轴41转动。在切刀1对多晶硅5进行切割的过程中,切割下来的碎屑会残留在切刀1的刀刃附近,不仅影响切刀1的切割效率,同时容易对切刀1造成损坏。在碎屑堆积在切刀1刀刃附近时,启动排屑电机43工作,螺旋轴41将切刀1刀刃部位的碎屑卷入切刀1内部,并通过切刀1内部的排屑槽从切刀1背部排出,实现了排屑。
所述定位座28上表面与切刀1运动轨迹相对应的位置设置有切割槽,定位座28在切割槽内设置有堵头6,定位座28在切割槽的底部设置有储液槽,储液槽内储存有去离子水,去离子水用于对刀具及切割部位进行冷却降温;堵头6下部设置有环型凹槽,堵头6与切割槽内壁接触,堵头6底部通过弹簧二与储液槽底部相连,堵头6内部设置有出水通道,出水通道下端与堵头6的环型凹槽相通,出水通道上端在堵头6斜面的位置与外界相通。在切刀1对多晶硅5进行切割的过程中,切刀1的尖部推动堵头6沿着切割槽向下移动,储液槽内的去离子水经堵头6内部的出水通道喷出,实现对切割部位进行冷却、降温。
作为本发明的一种实施方式,所述传送带22为钢带,传送带22的内侧设有电磁铁,所述刀具固定座23由铁质材料制成,切割时,位于下方的传送带22的上表面与具有磁性的电磁铁的下表面滑动接触。通过设置的电磁铁可增加切刀1在切割时的稳定性,有利于提高切割的效果。进一步的,所述电磁铁沿传送带22的长度方向布置,电磁铁的下表面设有左右贯通的三角形开口槽,三角形开口槽内填装有润滑脂,润滑脂有利于降低传送带22与电磁铁之间的摩擦力,从而提高传送带22的使用寿命。
作为本发明的另一种实施方式,所述传送带22为钢带,传送带22的内侧设有电磁铁,所述刀具固定座23由铁质材料制成,钢带的内侧设有磨损层,磨损层与电磁铁贴合,在进行切割时,磨损层磨损,使得切刀1的位置相对上移,从而实现切刀1切割位置的自动调整,避免切刀1局部磨损过大,优选的,磨损层的磨损极限与切刀1的锋利度相适应,当磨损层达到磨损极限位置时,切刀1刚好需要刃磨,在本实施例中,可以取消刃磨模块3的使用。优选的,所述磨损层是将铜电镀在钢带内表面形成的铜镀层。
具体工作流程如下:
工作前,首先将多晶硅5固定在定位座28上;工作时,切割电机转动,使传送带22发生运动,切刀1随着传送带22移动;在切刀1移动的过程中,升降电机27工作带动螺杆26转动,升降板25沿着立柱24的滑槽向上运动,升降板25推着多晶硅5向切刀1靠近,使切刀1对多晶硅5进行切割。通过调节螺钉33调节刃磨石32的位置使刃磨石32能够与切刀1表面接触,多晶硅5切割完成后,运动到传送带22上方的切刀1逐一穿过刃磨座31,进入刃磨座31的切刀1与刃磨石32接触,利用切刀1的运动,通过刃磨石32对切刀1进行刃磨,实现切刀1的自动刃磨。在碎屑堆积在切刀1刀刃附近时,启动排屑电机43工作,螺旋轴41将切刀1刀刃部位的碎屑卷入切刀1内部,并通过切刀1内部的排屑槽从切刀1背部排出,实现了排屑。在切刀1对多晶硅5进行切割的过程中,切刀1的尖部推动堵头6沿着切割槽向下移动,储液槽内的去离子水经堵头6内部的出水通道喷出,实现对切割部位进行冷却、降温。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种多晶硅片制备工艺,其特征在于:该制备工艺包括如下步骤:
步骤一:将多晶硅原料放入铸锭炉中,形成多晶硅锭;
步骤二:将步骤一中多晶硅锭切割呈方棒;
步骤三:步骤二完成后,通过多晶硅切片装置对方棒进行切片;
步骤四:步骤三中多晶硅完成切片后,对硅片进行腐蚀处理;
步骤五:对经步骤四中腐蚀处理的多晶硅进行清洗;
步骤六:步骤五中多晶硅经清洗后,对清洗干净的硅片进行热处理;
其中,步骤三中所述的多晶硅切片装置包括切刀(1)、切割模块(2)、刃磨模块(3)和排屑模块(4),所述切刀(1)固定在切割模块(2)上;所述切割模块(2)用于实现切刀(1)的运动,对多晶硅(5)进行切片;所述刃磨模块(3)位于切割模块(2)上方,刃磨模块(3)用于实现对切刀(1)的刃磨、提高切刀(1)的使用寿命和保证切割的精度;所述排屑模块(4)位于切刀(1)内部,排屑模块(4)用于在切割过程中将切刀(1)附近的碎屑排出,利于切刀(1)的运动和提高切割的有效性。
2.根据权利要求1所述的一种多晶硅片制备工艺,其特征在于:所述切割模块(2)包括带轮(21)、传送带(22)、切割电机、刀具固定座(23)、立柱(24)、升降板(25)、定位座(28)、螺杆(26)和升降电机(27),所述带轮(21)数量为二,带轮(21)左右对称水平布置;所述传送带(22)安装在带轮(21)上;所述切割电机用于驱动带轮(21)转动;所述刀具固定座(23)安装在传送带(22)上,刀具固定座(23)用于将切刀(1)固定在传送带(22)上,切刀(1)能够随着传送带(22)的转动而发生移动;所述立柱(24)数量为二,立柱(24)位于切刀(1)的下方,立柱(24)左右对称竖直放置,立柱(24)内侧设置有滑槽;所述升降板(25)水平设置于切刀(1)的下方,升降板(25)位于两立柱(24)之间,升降板(25)左右两端位于立柱(24)的滑槽内,升降板(25)上表面设置有的定位座(28),多晶硅(5)通过定位座(28)固定在升降板(25)上表面;所述螺杆(26)竖直安装在立柱(24)的滑槽内,螺杆(26)与升降板(25)通过螺纹实现连接,螺杆(26)用于实现升降板(25)沿着滑槽上下移动;所述升降电机(27)安装在立柱(24)上,升降电机(27)用于实现螺杆(26)的转动。
3.根据权利要求2所述的一种多晶硅片制备工艺,其特征在于:所述刃磨模块(3)包括刃磨座(31)、刃磨石(32)、调节螺钉(33)和弹簧一,所述刃磨座(31)为下端设有V型开口的长方体,切刀(1)随着传送带(22)运动时从刃磨座(31)的下端V型开口穿过,刃磨座(31)在V型开口的两侧与切刀(1)刃磨区对应的位置设置有导向槽,刃磨座(31)的导向槽底部设置有螺纹孔与;所述刃磨石(32)数量为二,刃磨石(32)通过弹簧一设置于刃磨座(31)的导向槽内,两块刃磨石(32)用于对切刀(1)的两侧面分别进行刃磨;所述调节螺钉(33)安装在刃磨座(31)上,调节螺钉(33)端部延伸到刃磨座(31)内部与刃磨石(32)接触,调节螺钉(33)用于推动刃磨石(32)沿着导向槽运动,从而调节刃磨的程度。
4.根据权利要求1所述的一种多晶硅片制备工艺,其特征在于:所述排屑模块(4)包括螺旋轴(41)、支架(42)和排屑电机(43),所述切刀(1)在内部由刃部向背部设置有倾斜向上的排屑槽,排屑槽两端与外界相通;所述螺旋轴(41)设置于切刀(1)内部的排屑槽内;所述支架(42)安装在切刀(1)的背部,螺旋轴(41)安装在支架(42)上;所述排屑电机(43)安装在支架(42)上,排屑电机(43)用于实现螺旋轴(41)转动。
5.根据权利要求2所述的一种多晶硅片制备工艺,其特征在于:所述定位座(28)上表面与切刀(1)运动轨迹相对应的位置设置有切割槽,定位座(28)在切割槽内设置有堵头(6),定位座(28)在切割槽的底部设置有储液槽,储液槽内储存有去离子水,去离子水用于对刀具及切割部位进行冷却降温;堵头(6)下部设置有环型凹槽,堵头(6)与切割槽内壁接触,堵头(6)底部通过弹簧二与储液槽底部相连,堵头(6)内部设置有出水通道,出水通道下端与堵头(6)的环型凹槽相通,出水通道上端在堵头(6)斜面的位置与外界相通。
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