CN108389783B - 一种多晶硅片制备工艺 - Google Patents

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，对多晶硅片进行腐蚀处理；

步骤五：对经步骤四中腐蚀处理的多晶硅片进行清洗；

步骤六：步骤五中多晶硅片经清洗后，对清洗干净的多晶硅片进行热处理；

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；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、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，对多晶硅片进行腐蚀处理；

步骤五：对经步骤四中腐蚀处理的多晶硅片进行清洗；

步骤六：步骤五中多晶硅片经清洗后，对清洗干净的多晶硅片进行热处理；

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，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；所述排屑模块位于切刀1内部，排屑模块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；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 (4)

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，对多晶硅片进行腐蚀处理；

步骤五：对经步骤四中腐蚀处理的多晶硅片进行清洗；

步骤六：步骤五中多晶硅片经清洗后，对清洗干净的多晶硅片进行热处理；

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，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；所述排屑模块位于切刀(1)内部，排屑模块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。

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；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。

3.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。

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。

Images