CN113352485A - 硅片多线切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种硅片多线切割方法，包括S1、在待切割晶锭的两端分别确定与长度方向垂直的第一横截面和第二横截面的位置，其中第一横截面为面积满足预定要求、且与第一端面具有一个以上的公共点的横截面，二横截面为面积满足预定要求、且与第二端面具有一个以上的公共点的横截面；S2、在待切割晶锭的外表面与第一横截面的交线上标记第一标识；在待切割晶锭的外表面与第二横截面的交线上标记第二标识；S3、根据第一标识确定起始切割位置，根据第二标识确定末尾切割位置。本发明一定程度提高了生产效率，提高多次动作的重复度。起始切割位置及末尾切割位置的定位较为准确，减少了硅料损失，提高了晶锭的产出率。

Description

硅片多线切割方法

技术领域

本发明涉及硅片加工技术领域，特别是涉及硅片多线切割方法。

背景技术

随着太阳能光伏行业的发展，硅片在半导体器件、太阳能电池等领域的应用不断增多。随之出现了硅片多线切割技术，其是通过切割线网的高速往复运动，将半导体加工区域的晶锭一次性切割为数百片硅片的一种切割加工方法。

传统技术中，晶锭通常是采用直拉法、区熔法制作完成的，其成品一般为棒状或块状结构，晶锭的两个端面通常为斜面或其他不规则的表面。在多线切割机对晶锭进行切片加工时，由于晶锭的两个端面可能存在倾斜或其他不规则情况，对两端切割会切割出不完整片状或其他不规则形状的头、尾片，此部分头、尾片需要当作废片处理。

然而，为了减小头、尾片的浪费，通常需要在晶棒上机后，操作人员通过直尺等量具反复测量，确定多线切割设备上切割线网的起始切割位置和末尾切割位置，并且反复调整切割线网。此种方式不但效率低下，而且存在因测量误差而导致头、尾片切割精度较低的问题，而造成不必要的浪费，降低了多线切割加工的产出。

发明内容

基于此，有必要针对头、尾片切割精度较低，导致其对多线切割加工的产出率影响较大的问题，提供一种硅片多线切割方法。

一种硅片多线切割方法，用于待切割晶锭的切片，所述待切割晶锭长度方向具有第一端面及第二端面，所述硅片多线切割方法包括如下步骤：

S1、在待切割晶锭的两端分别确定与长度方向垂直的第一横截面和第二横截面的位置，其中所述第一横截面为面积满足预定要求、且与所述第一端面具有一个以上的公共点的横截面，所述二横截面为面积满足预定要求、且与所述第二端面具有一个以上的公共点的横截面；

S2、在所述待切割晶锭的外表面与所述第一横截面的交线上标记第一标识；在所述待切割晶锭的外表面与所述第二横截面的交线上标记第二标识；

S3、根据所述第一标识确定起始切割位置，根据所述第二标识确定末尾切割位置。

下面对本申请的技术方案作进一步说明：

在其中一个实施例中，步骤S1包括：获取所述待切割晶锭的尺寸数据，根据所述尺寸数据确定所述第一横截面及所述第二横截面。

在其中一个实施例中，步骤S1包括：测量所述待切割晶锭的外轮廓信息，根据所述外轮廓信息获得所述尺寸数据。

在其中一个实施例中，所述外轮廓信息采用接触式测量装置或非接触式测量装置获取。

在其中一个实施例中，步骤S1包括：

获取所述第一端面的第一形态信息，根据所述第一形态信息获得第一基准特征，将所述第一基准特征所在的横截面确定为所述第一横截面；

获取所述第二端面的第二形态信息，根据所述第二形态信息获得第二基准特征，将所述第二基准特征所在的横截面确定为所述第二横截面。

在其中一个实施例中，步骤S1包括：

取位于所述待切割晶锭以外、靠近所述第一端面、且垂直于所述待切割晶锭长度方向的任一平面作为第一基准面，将位于所述第一端面上、且至所述第一基准面距离最长的点所组成的集合作为所述第一基准特征；

取位于所述待切割晶锭以外、靠近所述第二端面、且垂直于所述待切割晶锭长度方向的任一平面作为第二基准面，将位于所述第二端面上、且至所述第二基准面距离最长的点所组成的集合作为所述第二基准特征。

在其中一个实施例中，步骤S1包括：

取垂直于所述待切割晶锭长度方向的任一横截面为基准横截面；将位于所述第一端面上、且至所述基准横截面距离最短的点所组成的集合作为所述第一基准特征；将位于所述第二端面上、且至所述基准横截面距离最短的点所组成的集合作为所述第二基准特征。

在其中一个实施例中，步骤S2包括采用激光打标机标识所述第一标识及第二标识。

在其中一个实施例中，步骤S3包括：

将所述待切割晶锭固定于多线切割设备；

将所述多线切割设备上切割线网的起始切割位置与所述第一标识对应，将所述切割线网的末尾切割位置与所述第二标识对应。

在其中一个实施例中，所述第一标识包括标识线和/或标记点；所述第二标识包括标识线和/或标记点。

上述硅片多线切割方法，先在待切割晶锭的两端分别确定第一横截面和第二横截面的位置，即在待切割晶锭上确定了距离最远的两个横截面，以满足使晶锭具有最大产出的需求。通过确定的第一横截面及第二横截面，在待切割晶锭的外表面进行标识，最后根据标识确定起始切割位置及末尾切割位置。如此，无需采用人眼配合量具调整切割线网，可一定程度上提高生产效率，将调整切割位置的动作标准化，提高多次动作的重复度。相较于人工测量及调整，起始切割位置及末尾切割位置的定位较为准确，减少生产的硅料损失，降低生产成本，提高了晶锭的产出率。

附图说明

图1为本发明一实施例中待切割晶锭的结构示意图；

图2为本发明一实施例的步骤S1中第一横截面及第二横截面的位置示意图；

图3为本发明一实施例的步骤S3中切割线网与待切割晶锭的位置关系示意图；

图4为图3中的位置关系的侧视图；

图5为图3中的位置关系的主视图；

图6为本发明另一实施例(第一端面为折面)的步骤S3中切割线网与待切割晶锭的位置关系的局部放大图；

图7为本发明另一实施例(第一端面为曲面)的步骤S3中切割线网与待切割晶锭的位置关系的局部放大图；

图8为本发明另一实施例(第一端面与第二端面的倾斜方向不同)的步骤S1中第一横截面及第二横截面的位置示意图；

图9为本发明一实施例中第一基准面及第二基准面的示意图；

图10为图9中第一基准面及第二基准面的侧视图；

图11为本发明一实施例中基准横截面的示意图；

图12为图11中基准横截面的侧视图。

附图标记：

100、待切割晶锭；110、第一端面；111、第一基准特征；120、第二端面；121、第二基准特征；130、第一横截面；131、第一标识；140、第二横截面；141、第二标识；200、起始切割位置；300、末尾切割位置；400、绕线辊；500、第一基准面；600、第二基准面；700、基准横截面。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

传统的晶锭切割工艺流程包括：晶锭检测、晶向调整、晶锭粘接、多线切割、晶棒清洗、硅片解胶分离等步骤，其中，晶锭测量、多线切割的步骤通常采用单独的设备完成。具体来说，晶锭检测的步骤通常采用测量装置对晶锭进行测量，进而获得对角线、倒角、长度、垂直度等数据。参见与3，多线切割的步骤通常采用多线切割机对经过检测的晶锭进行切片处理，多线切割机的工作原理具体为在两个相互平行的绕线辊400上缠绕切割线网，切割线网具有起始切割位置200及末尾切割位置300，将待切割晶锭100固定于切割线网上方，结合参见图4及图5所示的B方向，并将待切割晶锭100向切割线网方向给进，进而将晶锭一次性切割为多个硅片。利用传统的多线切割工艺处理单根晶锭后，通常会在靠近两端位置切割得到头、尾片，由于晶锭的两端多数情况存在不平整现象，导致此部分头、尾厚片无法满足硅片的尺寸要求，通常当作废片处理。根据切片工厂的管控能力，头、尾片一般厚度在0.7mm-1.5mm，而随着硅片的种类、规格不断增多，硅片的尺寸不断增大，头、尾片切割的精度对晶锭的产出率影响不断增大。现有技术中采用人眼配合量具调整切割线网，头、尾片切割的精度较不准确，可能会出现两种情况。一种情况，头、尾两端切割厚度较小，晶锭的其他位置未被切割线网切断，而晶锭的头、尾两端已经被切断，进而头、尾片掉落，甚至可能出现断线、爆网的情况，如此，会一定程度上影响处理效率。另一种情况，头、尾两端切割厚度较大，其虽然能减小前一种情况中的掉落风险，但会造成不必要的浪费，而影响晶锭的产出率，且晶锭的规格尺寸越大，影响越明显。

参见图1-图5，为了较为准确地确定头、尾片的切割位置，进而提高头、尾片切割的精度。本发明一实施例提供了的一种硅片多线切割方法，用于待切割晶锭100的切片，采用多线切割机对晶锭进行多线切割。具体参见图1，待切割晶锭100通常为晶棒或晶块结构，且长度方向(参见图3所示的A方向或A方向的反方向)具有第一端面110及第二端面120，需要说明的是，当晶锭为晶棒结构时，长度方向即为晶锭的轴向。另外，长度方向可以是与晶锭中晶粒的生长方向一致，也可以是与晶粒的生长方向垂直。具体地，硅片多线切割方法包括如下步骤：

S1、参见图2，在待切割晶锭100的两端分别确定与长度方向垂直的第一横截面130和第二横截面140的位置，其中第一横截面130为面积满足预定要求、且与第一端面110具有一个以上的公共点的横截面，二横截面为面积满足预定要求、且与第二端面120具有一个以上的公共点的横截面；

需要说明的是，上述的满足预定要求是指按照横截面对待切割晶锭100进行切割后所得到的截断面符合其对应规格的硅片尺寸要求，例如，切割晶锭以得到其对应的尺寸规格为M6的硅片，则要求第一横截面130及第二横截面140的面积为166mm*166mm，或面积差值在允许范围内。亦或者，切割晶锭以得到其对应的尺寸规格为M2的硅片，则要求第一横截面130及第二横截面140的面积为156mm*156mm，或面积差值在允许范围内。而硅片的合格尺寸范围可按照行业标准确定，亦或者采用其他方式定义。从另一个角度说明，以第一端面110为斜面为例，当切割位置不准确，只切除部分斜面，而未将整个斜面切除，此时横截面的面积则不在合格范围内，切割后所得到的截断面较小，不符合其对应规格的硅片尺寸要求。另外，需要说明的是，第一横截面130与第一端面110具有一个以上的公共点是指第一横截面130与第一端面110相交或者重合，即公共点同时处于第一横截面130与第一端面110上。待切割晶锭100的第一端面110为不平整的表面时，第一端面110与第一横截面130相交，例如，第一端面110为斜面、曲面或其他不规则表面。待切割晶锭100的第一端面110平整且面积满足预定要求时，第一端面110与第一横截面130重合，所确定的第一横截面130即为第一端面110。第二横截面140与第一横截面130的确定方式类似，在此不再赘述。

S2、结合参见图2及图3，在待切割晶锭100的外表面与第一横截面130的交线上标记第一标识131；在待切割晶锭100的外表面与第二横截面140的交线上标记第二标识141；

S3、参见图4，根据第一标识131确定起始切割位置200，根据第二标识141确定末尾切割位置300。

上述硅片多线切割方法，先在待切割晶锭100的两端分别确定第一横截面130和第二横截面140的位置，即在待切割晶锭100上确定了距离最远的两个横截面，以满足使晶锭具有最大产出的需求。通过确定的第一横截面130及第二横截面140，在待切割晶锭100的外表面进行标识，最后根据标识确定起始切割位置200及末尾切割位置300。如此，无需采用人眼配合量具调整切割线网，可一定程度提高生产效率，将调整切割位置的动作标准化，提高多次动作的重复度。相较于人工测量及调整，起始切割位置200及末尾切割位置300的定位较为准确，减少生产的硅料损失，降低生产成本，提高了晶锭的产出率。

在一实施例中，步骤S1包括：采用测量装置测量待切割晶锭100的外轮廓信息，根据外轮廓信息获得尺寸数据，根据获取的待切割晶锭100的尺寸数据确定第一横截面130及第二横截面140。具体地，测量装置可以是接触式测量装置或非接触式测量装置。在一实施例中，测量装置采用轮廓检测仪或激光测量仪。需要说明的是，非接触式测量装置还可以是超声波测距仪等设备。

在一实施例中，步骤S1在晶锭检测步骤中进行。需要说明的是，晶锭检测步骤为传统的晶锭切割工艺流程中已有的步骤，具体为采用测量装置对晶锭进行对角线、倒角、长度、垂直度等数据的检测。具体地，在一实施例中，晶锭检测可采用GBT37213-2018硅晶锭尺寸的测定-激光法。需要说明的是，步骤S1也可以独立于晶锭检测步骤单独进行。

在一实施例中，步骤S1包括：

获取第一端面110的第一形态信息，根据第一形态信息获得第一基准特征111，将第一基准特征111所在的横截面确定为第一横截面130；

获取第二端面120的第二形态信息，根据第二形态信息获得第二基准特征121，将第二基准特征121所在的横截面确定为第二横截面140。

需要说明的是，第一基准特征111包括根据第一形态信息获得的位于第一端面110上的第一基准点、第一基准线或第一基准区域，第二形态信息同理。

确认第一基准特征111及第二基准特征121的方式包括但不限于以下两种：

方式一：参见图9及图10，取位于待切割晶锭100以外、靠近第一端面110、且垂直于待切割晶锭100长度方向的任一平面作为第一基准面500，将位于第一端面110上、且至第一基准面500距离最长的点所组成的集合作为第一基准特征111；

取位于待切割晶锭100以外、靠近第二端面120、且垂直于待切割晶锭100长度方向的任一平面作为第二基准面600，将位于第二端面120上、且至第二基准面600距离最长的点所组成的集合作为第二基准特征121。

方式二：参见图11及图12，取垂直于待切割晶锭100长度方向的任一横截面为基准横截面700；将位于第一端面110上、且至基准横截面700距离最短的点所组成的集合作为第一基准特征111；将位于第二端面120上、且至基准横截面700距离最短的点所组成的集合作为第二基准特征121。

例如，参见图2，在一实施例中，待切割晶锭100的两个端面为斜面，此实施例中，第一基准特征111包括第一端面110的上边缘，第二基准特征121包括第二端面120的下边缘。继续参见图8，当待切割晶锭100的两个端面为斜面，但第一端面110与第二端面120的倾斜方向不同时，第一基准特征111包括第一端面110的上边缘，第二基准特征121包括位于第二端面120的上边缘。

参见图7，在一实施例中，待切割晶锭100的一个端面为折面，此实施例中，第一基准特征111包括位于第一端面110上的一条基准线。参见图8，待切割晶锭100的一个端面为曲面，此实施例中，第一基准特征111包括位于第一端面110上的一条基准线。需要说明的是，第一端面110还可以是其他不规则表面，例如具有一个以上凹陷的表面，则第一基准特征111包括位于第一端面110的凹陷最深位置的点/面。也就是说，无论第一端面110及第二端面120为何种形态，第一横截面130与第一端面110均具有一个以上的公共点，且第二横截面140与第二端面120均具有一个以上的公共点。

在一实施例中，步骤S2包括采用激光打标机标识第一标识131及第二标识141。需要说明的是，当步骤S1在晶锭检测步骤中进行时，步骤S2可为晶锭检测步骤的最后一个步骤，完成第一标识131及第二标识141的标定后，将待切割晶锭100固定于多线切割设备，待下一步进行多线切割。需要说明的是，除了采用激光打标机标识第一标识131及第二标识141的方式以外，还可以采用记号笔划线标记或其他方法进行标记，只要便于后续步骤S3识别即可。在一实施例中，第一标识131包括标识线和/或标记点；第二标识141包括标识线和/或标记点。具体地，在一实施例中，第一标识131可以是待切割晶锭100的外表面与第一横截面130的交线；第二标识141可以是待切割晶锭100的外表面与第二横截面140的交线。亦或者，仅在待切割晶锭100的两个侧面进行标记。

在一实施例中，参见图3、图6及图7，步骤S3包括：将待切割晶锭100固定于多线切割设备；将多线切割设备上切割线网的起始切割位置200与第一标识131对应，将切割线网的末尾切割位置300与第二标识141对应。在其中一个实施例中，第一标识131包括标识线和/或标记点；第二标识141包括标识线和/或标记点。上述将待切割晶锭100固定于多线切割设备方法可以是利用晶锭粘接方法或其他方法将待切割晶锭100的上部表面固定于移动压板，移动压板能够带动待切割晶锭100向切割线网方向给进。上述硅片多线切割方法，在步骤S3中将待切割晶锭100固定于多线切割设备，在此之前进行步骤S1及步骤S2，即测量及标识步骤均在待切割晶锭100固定之前，相较于传统技术中，待切割晶锭100安装于多线切割设备后再对待切割晶锭100进行测量及切割线网调整的方式，上述方法测量及调整较为方便，进一步提高工作效率。在一实施例中，参见图4及图5，步骤S3中根据第一标识131确定起始切割位置200，根据第二标识141确定末尾切割位置300。具体可以是，将切割线网的初始切割线对准第一标识131，将切割线网的末尾切割线对准第二标识141，进一步根据初始切割线及末尾切割线调整切割线网。需要说明的是，结合参见图7及图8，第一端面110的形态有所不同，使得不同形态的第一端面110所确定的第一标识131不同，但步骤S3相同，均包括将切割线网的初始切割线对准第一标识131。同理，第二端面120的形态包括可以是斜面、折面、曲面或其他不规则表面，不同形态的第二端面120所确定的第二标识141有所不同，但步骤S3相同，均包括将切割线网的末尾切割线对准第二标识141。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种硅片多线切割方法，用于待切割晶锭的切片，所述待切割晶锭长度方向具有第一端面及第二端面，其特征在于，所述硅片多线切割方法包括如下步骤：

S1、在待切割晶锭的两端分别确定与长度方向垂直的第一横截面和第二横截面的位置，其中所述第一横截面为面积满足预定要求、且与所述第一端面具有一个以上的公共点的横截面，所述二横截面为面积满足预定要求、且与所述第二端面具有一个以上的公共点的横截面；

S2、在所述待切割晶锭的外表面与所述第一横截面的交线上标记第一标识；在所述待切割晶锭的外表面与所述第二横截面的交线上标记第二标识；

S3、根据所述第一标识确定起始切割位置，根据所述第二标识确定末尾切割位置。

2.根据权利要求1所述的硅片多线切割方法，其特征在于，步骤S1包括：获取所述待切割晶锭的尺寸数据，根据所述尺寸数据确定所述第一横截面及所述第二横截面。

3.根据权利要求2所述的硅片多线切割方法，其特征在于，步骤S1包括：测量所述待切割晶锭的外轮廓信息，根据所述外轮廓信息获得所述尺寸数据。

4.根据权利要求3所述的硅片多线切割方法，其特征在于，所述外轮廓信息采用接触式测量装置或非接触式测量装置获取。

5.根据权利要求1所述的硅片多线切割方法，其特征在于，步骤S1包括：

获取所述第一端面的第一形态信息，根据所述第一形态信息获得第一基准特征，将所述第一基准特征所在的横截面确定为所述第一横截面；

获取所述第二端面的第二形态信息，根据所述第二形态信息获得第二基准特征，将所述第二基准特征所在的横截面确定为所述第二横截面。

6.根据权利要求5所述的硅片多线切割方法，其特征在于，步骤S1包括：

取位于所述待切割晶锭以外、靠近所述第一端面、且垂直于所述待切割晶锭长度方向的任一平面作为第一基准面，将位于所述第一端面上、且至所述第一基准面距离最长的点所组成的集合作为所述第一基准特征；

取位于所述待切割晶锭以外、靠近所述第二端面、且垂直于所述待切割晶锭长度方向的任一平面作为第二基准面，将位于所述第二端面上、且至所述第二基准面距离最长的点所组成的集合作为所述第二基准特征。

7.根据权利要求5所述的硅片多线切割方法，其特征在于，步骤S1包括：

取垂直于所述待切割晶锭长度方向的任一横截面为基准横截面；将位于所述第一端面上、且至所述基准横截面距离最短的点所组成的集合作为所述第一基准特征；将位于所述第二端面上、且至所述基准横截面距离最短的点所组成的集合作为所述第二基准特征。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的硅片多线切割方法，其特征在于，步骤S2包括采用激光打标机标识所述第一标识及第二标识。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的硅片多线切割方法，其特征在于，步骤S3包括：

将所述待切割晶锭固定于多线切割设备；

将所述多线切割设备上切割线网的起始切割位置与所述第一标识对应，将所述切割线网的末尾切割位置与所述第二标识对应。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的硅片多线切割方法，其特征在于，所述第一标识包括标识线和/或标记点；所述第二标识包括标识线和/或标记点。

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