CN114425822B - 一种硅棒支撑装置、截断机和截断方法 - Google Patents

Abstract

一种硅棒支撑装置、截断机和截断方法，属于半导体材料加工领域。支撑装置包括平台、第一支撑机构和第二支撑结构。其中，平台定义有第一预设方向和第二预设方向。第一支撑机构具有第一支撑件和第一支撑体，第一支撑体通过第一支撑件以第一方式连接于平台。第二支撑机构具有第二支撑件和第二支撑体，第二支撑体通过第二支撑件以第二方式连接于平台。第一支撑体的第一曲面和第二支撑体的第二曲面，分别以相对于平台沿第一预设方向的各自的高度、各自的俯仰角以及沿第二预设方向的各自的连接位置可调进行配合。上述硅棒支撑装置能够对直拉法拉制的单晶硅棒的具有锥形面的头尾进行有效的支撑，从而可以在截断硅棒的头尾时避免发生崩边或晶裂。

Description

一种硅棒支撑装置、截断机和截断方法

技术领域

本申请涉及半导体材料加工领域，具体而言，涉及一种单晶硅棒的支撑装置、截断机和截断方法。

背景技术

随着半导体产业的快速发展，对超大尺寸单晶硅(直径大于12英寸)的需求愈发旺盛。目前，超大尺寸单晶硅主要来源于直拉法拉制的单晶硅棒。

单晶硅棒在完成生长后，一般需要去除头尾并对等径部分进行截断才能进行切片等后续加工。对于直径较小的硅棒，由于头尾部分重量较轻，一般可采用泡沫、木头等软性材料垫在头尾的锥面下方即可。

对于直径大于12英寸的单晶硅棒，由于头尾的质量随着晶棒的直径的增加而变得较重，且头尾的锥面形状随着客户要求的不同而不同，那么仅仅使用泡沫或者木头垫的方式就不足以提供较好的支撑。因此，在截断单晶硅棒的锥面附近部分时，具有锥型面的头尾部分与等径部分在分离过程中，容易因重力作用发生崩边或晶裂，同时也增加了锥面部分掉落的风险。

从另一方面而言，通常地，成功拉制的单晶硅棒的头尾部分也是单晶，因此单晶硅棒的头尾部分也具有利用价值。进一步地，对于超大直径的单晶硅棒而言，由于其价值昂贵，在截断时应尽可能减少崩边或晶裂损失。

发明内容

本申请提出了一种硅棒支撑装置、截断机和截断方法。该方案能够有效地支撑硅棒的具有锥形面的头尾部分，从而在进行头尾切割时能够避免崩边或晶裂的问题发生。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请的示例提供了一种支撑装置，其包括：

平台，定义有第一预设方向和第二预设方向；

第一支撑机构，具有第一支撑件和第一支撑体，第一支撑体通过第一支撑件以第一方式连接于平台，第一支撑体具有第一曲面，其中，第一方式包括第一曲面相对于平台沿第一预设方向的第一高度、第一俯仰角以及沿第二预设方向的第一连接位置可调；

第二支撑机构，具有第二支撑件和第二支撑体，第二支撑体通过第二支撑件以第二方式连接于平台，第二支撑体具有第二曲面，第二方式包括第二曲面相对于平台沿第一预设方向的第二高度、第二俯仰角以及沿第二预设方向的第二连接位置可调。

根据本申请的一些示例，第一曲面相对于平台沿第二预设方向的第一连接位置可调，通过以下方式实现：平台具有沿第二预设方向间隔排布的多个安装孔或沿第二预设方向布置的槽体，第一支撑件与多个安装孔可拆卸连接或者第一支撑件与槽体滑动连接；

和/或，第二曲面相对于平台沿第二预设方向的第二连接位置可调，通过以下方式实现：平台具有沿第二预设方向间隔排布的多个安装孔或沿第二预设方向布置的槽体，第二支撑件与多个安装孔可拆卸连接或者第二支撑件与槽体滑动连接；

或者，第一曲面相对于平台的第一连接位置可调和第二曲面相对于平台沿第二预设方向的第二连接位置可调，通过以下方式实现：平台具有沿第二预设方向通过第一伸缩杆连接的第一基座和第二基座，第一支撑件与第一基座连接，第二支撑件与第二基座连接。

根据本申请的一些示例，第一曲面相对于平台沿第一预设方向的第一高度可调，通过以下方式实现：第一支撑件具有第一滑槽，第一支撑件通过第一滑槽与平台沿第一预设方向滑动连接；

或者，第二曲面相对于平台沿第一预设方向的第二高度可调，通过以下方式实现：第二支撑件具有第二滑槽，第二支撑件通过第二滑槽与平台沿第一预设方向滑动连接；

或者，第一曲面相对于平台沿第一预设方向的第一高度可调以及第二曲面相对于平台沿第一预设方向的第二高度可调，通过以下方式实现：第一支撑件具有第一固定部件和第一活动部件，第一固定部件与平台连接，第一活动部件通过第二伸缩件与第一固定部件沿第一预设方向伸缩连接，并且第二支撑件具有第二固定部件和第二活动部件，第二固定部件与平台连接，第二活动部件通过第三伸缩件与第二固定部件沿第一预设方向伸缩连接。

根据本申请的一些示例，第一曲面相对于平台的第一俯仰角可调，通过下述方式实现：第一支撑件与平台转动连接，和/或，第一支撑体与第一支撑件转动连接；

或者，第二曲面相对于平台的第二俯仰角可调，通过下述方式实现：第二支撑件与平台转动连接，和/或，第二支撑体与第二支撑件转动连接。

根据本申请的一些示例，第一曲面相对于平台的第一俯仰角可调，通过下述方式实现：第一支撑件与平台转动连接，和第一支撑体与第一支撑件转动连接；

第二曲面相对于平台的第二俯仰角可调，通过下述方式实现：第二支撑件与平台转动连接，和第二支撑体与第二支撑件转动连接；

支撑装置还包括斜拉件，斜拉件的两端分别与第一支撑件和第二支撑件转动连接。

根据本申请的一些示例，支撑装置具有柔性的第一垫层和柔性的第二垫层，第一垫层结合于第一支撑体且提供第一曲面，第二垫层结合于第二支撑体且提供第二曲面。

根据本申请的一些示例，第一垫层和第二垫层分别独立地由柔性聚合物制作而成；

和/或，第一曲面是圆弧面；

和/或，第二曲面是圆弧面。

在第二方面，本申请示例提出了一种硅棒截断机，其包括上述的支撑装置。

根据本申请的一些示例，截断机还包括V字型基座。

在第三方面，本申请示例提出了一种硅棒截断方法，其通过上述的硅棒截断机实施，以便截断硅棒的头尾。

该方法包括：

提供硅棒，硅棒具有等径段和有锥形面的头和/或尾；

将等径段置于V字型基座，且锥形面伸出到V字型基座之外；

使支撑装置的第一曲面和第二曲面分别与锥形面贴合，以通过支撑装置对锥形面进行支撑；以及

对头和/或尾进行截断。

直拉法硅棒通常具有等径段和锥形的头尾。基于后续的加工需要，通常需要对其进行头尾的截断。对于大直径的硅棒而言，其质量相对较大，在截断头尾时既有的支撑方案难以实现有效的支撑，从而会引起崩边或晶裂或掉落的问题。

本申请示例中的支撑装置通过第一支撑机构和第二支撑机构对硅棒的锥形头尾进行支撑。其中，两个支撑结构具有曲面，因此可以与硅棒的头尾实现面贴合，从而能够提供充分的支撑作用。进一步地，由于两个支撑机构可以各自进行对应高度、对应俯仰角和彼此距离的调控，从而可以适用于对各种尺寸和规格的硅棒，以便实现更有效和针对性的贴合和支撑，从而使不同的硅棒都能够被支撑的更加稳固。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请示例中的硅棒支撑装置的结构示意图；

图2为图1中的平台在第一视角的结构示意图；

图3为图1中的平台在第二视角的结构示意图；

图4为图1中的第一支撑机构的结构示意图；

图5为图1中的第二支撑机构的结构示意图；

图6为图5中的第二支撑体的结构示意图；

图7为图1的硅棒支撑装置中第一支撑机构和第二支撑结构的高度和俯仰角的标示方式的示意图；

图8为使用基于图1所示的硅棒支撑装置所实现的硅棒截断机进行硅棒截断操作的工艺步骤的流程图。

图标：10-支撑装置；11-平台；12-第一支撑机构；13-第二支撑机构；14-第一支撑片；111-矩形板；112-支撑腿；113-安装孔；121-第一支撑件；1211-开口键槽；1212-螺栓；122-第一支撑体；123-防滑垫；131-第二支撑件；1311-开口键槽；132-第二支撑体；133-防滑垫；1321-第三板体；1322-第四板体；1323-支撑板。

具体实施方式

对于大尺寸(直径大于12英寸)的单晶硅棒而言，其头尾的高质量截断是一个难题，因为，其质量大而在截断过程中得不到适当的支撑会导致崩边、晶裂或发生头尾的掉落等风险。

此外，当需要对不同尺寸的直拉法硅棒进行支撑时，目前的设备难以满足需要。例如，需要对设备进行更换。换言之，现有的支撑设备不能够针对不同尺寸的硅棒进行适应性的调节完成支撑。

通过研究，发明人提出了一种能够对上述问题进行较好的解决的方案。一方面，该方案可以对硅棒的头尾的锥形面进行有力的支撑；另一方面，该方案还能够针对头尾具有不同曲面形状的硅棒进行适应性的调节，可以节省成本；此外，该方案结构较为简单，使用方便，且组件数量较少，维护方便。

整体上而言，示例中的支撑装置包括平台、第一支撑机构和第二支撑机构。其中，第一支撑机构具有第一曲面，第二支撑机构具有第二曲面。该两个曲面可以对硅棒的头尾的锥形面进行面接触，从而能够很好地实现支撑—例如提供充足的支撑力。根据硅棒的头尾的锥形面的具体结构，第一曲面和第二曲面可以有所不同；例如，两个曲面是圆弧形等。

由于第一曲面和第二曲面是与硅棒的头尾的锥形面接触的，因此为避免磕坏硅棒，支撑装置可以配置柔性的第一垫层和柔性的第二垫层。其中，第一垫层结合于第一支撑体且第一曲面是第一垫层的表面。并且，其中的第二垫层结合于第二支撑体且第二曲面是第二垫层的表面。通过配置柔性的两个垫层，在支撑硅棒时，垫层被压缩能够与硅棒更紧密地接触和配合。示例性地，第一垫层和第二垫层分别独立地由柔性聚合物制作而成。聚合物的表面能够提供适当的粗糙度或摩擦力，使硅棒的锥形面更加稳固、减少甚至消除潜在的滑动或晃动。

进一步地，为了适用于各种规格的硅棒，并且提高上述曲面与硅棒的头尾的锥形面的贴合度。第一支撑机构和第二支撑机构的两个曲面还能够进行调整。例如，示例中，两个曲面相对于平台分别具有各自所对应的高度和俯仰角，并且各自的高度和俯仰角均可以进行调整。例如，其中，第一曲面就有可控/可调节的第一高度和第一俯仰角，第二曲面具有可控/可调节的第二高度和第二俯仰角。

进一步地，两个曲面之间的距离也可以进行调节。例如，第一个曲面作为基准，第二曲面远离或靠近第一曲面；或者，第二个曲面作为基准，第一曲面远离或靠近第二曲面；或者，两个曲面同时相向靠近或者两者彼此远离。

后文将就各个部件进行详述。

平台作为支撑装置的基础，为其他部件提供支撑力。平台可以是各种适当的结构，并申请中对此并不做具体的限定。示例性地，平台可以具有大致的长方体型结构。进一步地，平台还可以配置连接支撑腿或者立柱，以便将平台支离地面或者各种台面。其中的支撑腿例如可以是圆柱形结构或棱柱形结构等。并且，支撑腿的数量可以是两个、三个、四个或者更多个。本申请的部分示例性结构中，支撑腿为“L”型结构。平台和支撑腿可以是一体成型或者分别制作再通过诸如焊接或栓接等方式进行固定连接。

此外，平台也可以被配置为通过固定连接等方式集成到截断机设备上，由此，可以作为截断机装置的一部分，在对单晶硅棒进行截断时，提供对头部和尾部的支撑。

为了方便于后续进行阐述，平台定义有第一预设方向和第二预设方向。其中，该两个预设方向通过以下描述被阐明：

以硅棒的头尾被截断过程中的姿态为例进行说明。硅棒的任意横截面的沿着竖直方向的径向为第一预设方向，同时，硅棒的轴向为第二预设方向。

在此基础上，第一支撑机构的第一曲面和第二支撑机构的第二曲面能够相对于平台沿第一预设方向的高度、俯仰角(转动或调节中心线例如是下文提及的方向C或与之平行)以及沿第二预设方向的连接位置可调。曲面与硅棒的头尾的锥形面贴合，同时，三个参数(高度、俯仰角和连接位置)的可选择性调节，允许支撑装置对不同规格的硅棒进行支撑。如前述，为了以示区别，第一曲面相对于平台沿第一预设方向具有第一高度和第一俯仰角的可调节参数，并且第二曲面相对于平台沿第一预设方向具有第二高度和第二俯仰角的可调节参数。并且，第一曲面和第二曲面沿着第二预设方向的彼此间距也可调节；则可以通过第一曲面静止，第二曲面运动，或者第二曲面静止，第一曲面运动，或者第一曲面和第二曲面同时或同步运动实现。

示例中，第一支撑机构具有第一支撑件和第一支撑体；相应地，第二支撑机构具有第二支撑件和第二支撑体。其中，两个支撑件与平台配合，而两个支撑体与两个支撑件配合。

第一支撑体具有第一曲面，第二支撑体具有第二曲面。同时，第一支撑体通过第一支撑件以第一方式连接于平台，第二支撑体通过第二支撑件以第二方式连接于平台。并且通过对上述连接的第一方式和第二方式的适当选择性构造，可以使第一曲面和第二曲面相对于平台沿第一预设方向的高度、俯仰角以及沿第二预设方向的连接位置可调。

上述连接的方式在不同的示例中可以具有不同的构造方式，以能够达到上述的高度、俯仰角和连接位置的可调节为限。

以下就一些示例中的用于实现上述可调方案的内容进行公开。

示例性地，第一曲面相对于平台沿第二预设方向的连接位置可调，通过以下方式实现：

平台具有沿第二预设方向间隔排布的多个安装孔，在此基础上第一支撑件能够分别与多个安装孔中的各个孔实现可拆连接。由此，第一曲面在第二预设方向的与平台的连接位置，可以通过使第一支撑件与不同的安装孔进行连接而实现调整。相应地，第二曲面在第二预设方向的与平台的连接位置，可以通过使第二支撑件与不同的安装孔进行连接而实现调整。

或者，在另一些示例中，平台还可以具有沿第二预设方向间隔排布的沿第二预设方向布置的槽体。在此基础上，第一支撑件和第二支撑件可以与槽体滑动连接。例如，两个支撑件具有孔，使用螺栓穿过孔和槽体而将支撑件与平台连接。当需要调节两个支撑件的距离时—即改变第一支撑件和第二支撑件在第二预设方向相对于平台的连接位置—可以通过松开螺栓，再沿着槽体拨动两个支撑件。

在上述示例中，第一支撑件和第二支撑件之间的沿着第二预设方向的距离，通过设置可活动的第一支撑件和第二支撑件实现。在另一些示例中，第一支撑件和第二支撑件之间的沿着第二预设方向的距离，通过设置非活动的第一支撑件和第二支撑件实现。例如，平台具有第一基座和第二基座，并且该两个基座还沿着第二预设方向通过第一伸缩杆连接。如此，两个支撑件沿着第二预设方向的相对距离可以通过第一伸缩杆的长度调节实现。例如，第一基座具有沿第二预设方向的盲孔或通孔，第二基座固定连接第一伸缩杆，并且第一伸缩杆能够插入到前述的盲孔或通孔内，也可以从孔中退出，从而实现调节两个基座之间的距离，进而达到控制第一支撑体和第二支撑体之间的距离的目的。

除此之外，两个曲面相对于平台沿第一预设方向的高度可调的方式例如可以通过以下各种方式实现：

示例性地，第一支撑件具有第一滑槽，并且第一支撑件通过第一滑槽与平台沿第一预设方向滑动连接。例如，螺栓穿过第一滑槽，再穿过设置于平台上的孔进行固定。需要调节第一支撑件的高度时，则可以松开螺栓并上下移动第一支撑件。与之相似地，第二曲面相对于平台沿第一预设方向的高度可调，可以通过以下方式实现：第二支撑件开设第二滑槽，并且第二支撑件通过第二滑槽与平台沿第一预设方向滑动连接。例如，螺栓穿过第二滑槽，再穿过设置于平台上的孔进行固定。需要调节第二支撑件的高度时，则可以松开螺栓并上下移动第二支撑件。

上述示例中，第一支撑件和第二支撑件设置滑槽，并基于此滑槽进行位移调节。在另一些示例中，两支撑件可以不设置滑槽，而是通过将支撑件拆分为两部分将进行高度的调节。例如，第一支撑件具有第一固定部件和第一活动部件，其中，第一固定部件与平台连接，并且第一活动部件通过第二伸缩件与第一固定部件沿第一预设方向伸缩连接。同时，第二支撑件具有第二固定部件和第二活动部件，第二固定部件与平台连接，第二活动部件通过第三伸缩件与第二固定部件沿第一预设方向伸缩连接。在这些示例中固定部件和活动部件可以通过伸缩件实现伸缩连接。例如，固定部件为套筒型，而活动部件为实心或空心杆体，并且二者轴向套接。

通过上述描述，第一曲面和第二曲面的高度和彼此之间的距离被公开，以下就其二者的俯仰角的调节方案进行描述。

总体上而言，两个支撑件可以与平台转动连接，从而通过支撑件的转动实现控制连接于支撑件上的支撑体的俯仰角的调节。或者，两个支撑件与平台非转动连接，而是通过支撑体与支撑件的转动连接实现对支撑体的曲面的俯仰角进行调节。

或者，在其他的示例中，通过上述方案的结合实现俯仰角的调节。例如，支撑件与平台转动连接，且同时，支撑体与支撑件也转动连接。进一步地，在此基础上，部分示例中，支撑装置还可以包括斜拉件。示例中，斜拉件相对于竖直方向是倾斜。例如，斜拉件的两端分别与第一支撑件和第二支撑件转动连接。由于硅棒的头尾是锥形面，因此第一支撑体的第一曲面相对于平台的高度小于，第二支撑体的第二曲面相对于平台的高度。如此，在使用状态下，斜拉件具有相对更高的与第二支撑件和第二支撑体连接的部分，以及相对更矮的与第一支撑件和第一支撑体连接的部分。斜拉件可以通过第一支撑体为第二支撑体提供支撑，从而避免其受力时发生倾斜或倾倒。可以理解的是，斜拉件采取刚性材料制作而成，以提供足够的支撑作用，避免晃动。

以下结合附图(图1至图6)对示例中的硅棒支撑装置10进行说明。

如图1所示，支撑装置10包括平台11、第一支撑机构12和第二支撑机构13。

如图2和图3所示，平台11为采用矩形板111结构(四周具有卷边，图未标)和四个连接于其四角为L型支撑腿112连接而成。并且以其高度方向为第一预设方向B，长度方向为第二预设方向A。沿着第二预设方向A，平台11具有多个间隔设置的安装孔113(示例中为五个)。

作为示例，为了使本领域技术人员更清楚了理解本申请示例中所阐述的高度和俯仰角，请参阅图7。在图7中，以竖直方向(附图中为垂直于平台的方向，并且对应于第一预设方向)为例，前述的第一高度是指第一支撑机构12中的用于与硅棒接触的第一曲面的高度H1；即平台表面和第一曲面最高点之间的距离。相应地，前述的第一俯仰角则是则是表示竖直方向和下述的第一支撑件121上的两个转动中心的连线之间的角度θ1。相应地，第二高度则是与第二支撑机构13中对应的标注于附图中的H2，第二俯仰角则是第二支撑机构13中对应的标注于附图中的θ2。

其中，平台表面和第一曲面的距离的测量基准点可以是任意地选择，但是，在不同的方案中，当要进行高度的调节时，不同次的测量、标记高度的测量基准点保持一致，以便调整前后的测量数据具有可比性。相似地，角度θ1的测量基准点也可以进行适当的选择，但是在调整前后的测量基准点保持一致。

参阅图4，第一支撑机构12包括第一支撑件121和第一支撑体122。其中，第一支撑件121为条状板材结构，且一端开设开口键槽1211，用于调节第一支撑体122相对于平台11的矩形板111的高度。在第一支撑机构12中，第一支撑件121为两个且分别位于平台11的两侧面，并藉由通过第一支撑件121的开口键槽1211和平台11的安装孔113的螺栓1212与平台11连接。当需要调节第一支撑体122的高度时，将螺栓1212松开，驱动第一支撑件121使螺栓1212沿着开口键槽1211运动。

第一支撑体122大体上以两端分别与上述两个第一支撑件121的端部连接；该连接方式或转动连接(如栓接)。其中，转动连接的方式能够允许第一支撑体122进行转动(转动的中心线与图1中所示的方向C平行，或者说转动的中心线与螺栓1212的轴线平行)，从而调整其角度/俯仰角，进而有助于与硅棒的锥形面更好地贴合或接触。

该第一支撑体122由第一板体和第二板体连接而成，同时，第一板体和第二板体之间通过间隔设置多个支撑板(沿自第一支撑件121至第二支撑件131的方向)进行连接。支撑板的使用能够在起到减少支撑体的制作用材料的效果的同时，还维持支撑体的强度，从而能够提供充足的支撑等。另外，支撑板的使用减少了材料的使用，因此，在一定程度上可以起到减轻支撑装置的重量的作用。

第一板体可以是平面板，而第二板体则可为曲面板，其能够与硅棒的锥形的头尾的锥形面贴合、接触。相比于平面板结构，第二板体采取曲面板的方式进行构造，从而使曲面板由此可以提供与硅棒的锥形面的等大的接触面积，进而提供更有效的支撑等。其中，第二板体的曲面半径优选为520mm-800mm，水平长度优选为350-450mm，由此可以为直径在12-20英寸晶棒的头部和尾部提供有效支撑。第二板体的宽度优选为50-60mm，由此可以提供更大的支撑面积，从而进一步提高支撑的稳定性。

进一步地，基于防滑、防止磕碰等需要，第一支撑机构12还可以配置防滑垫123。示例性地，该防滑垫123是柔性的—可被压缩—且具有弧形或非弧形的表面。并且在接触部分由于被压缩而发生变薄的形变，同时在非接触区域由于接触区域被压缩而发生材料的堆积——简言之，可能发生接触区域变薄，而非接触区域变厚。

由此，即使第二板体的曲面半径与所要支撑的硅棒头部或尾部的曲面半径差异较大时，防滑垫123在受到硅棒头部或尾部对其施加的力而变形后，仍能够提供足够的支撑、防滑和保护性能。

作为示例，防滑垫123的水平长度可以略小于第二板体的水平长度，例如水平长度相比第二板体小20-30mm；宽度可以等于或略小于第二板体的宽度，例如宽度相比第二板体小0-5mm。

从支撑和保护的角度考虑，防滑垫123优选采用柔性且可被压缩的材料。参阅图4，当具有防滑垫123的第一支撑机构12为晶棒的头部或尾部提供支撑时，防滑垫与晶棒的头部或尾部发生接触的部位，因受力发生形变，进一步增大与晶棒头部或尾部的接触面积，从而使得防滑垫能够为晶棒的端部提供更好的支撑和保护。

优选的，防滑垫123所用材料的弹性模量优选为0.007-3GPa，泊松比优选为0.38-0.48，厚度优选为5-20mm，由此防滑垫能够为直径为12-20英寸晶棒的端部提供足够的支撑和保护。

从防滑的角度考虑，防滑垫123的表面还可以设置有防滑的纹路。

参阅图4、图5和图6，第二支撑机构13可以采用与第一支撑机构12大体相似的结构和构造方式，为避免重复的赘述，以下对其进行简述。

如图5和图6所示，第二支撑机构13包括两个第二支撑件131，且第二支撑件131的一端开设开口键槽1311，另一端与第二支撑体132连接。如图6所示，第二支撑体132具有第三板体1321和第四板体1322，且二者通过间隔设置多个支撑板1323进行连接。进一步地，第四板体1322为曲面板或者弧形的表面或弯曲的表面，且表面粘接有如图5所示的防滑垫133。

其中，第四板体1322的曲面半径优选为520mm-800mm，水平长度优选为350-450mm，由此可以为直径在12-20英寸晶棒的头部和尾部提供有效支撑。第四板体1322的宽度优选为50-60mm，由此可以提供更大的支撑面积，从而进一步提高支撑的稳定性。

防滑垫133所用的材料可以与防滑垫123相同或不同。优选的，防滑垫133所用材料的弹性模量优选为0.007-3GPa，泊松比优选为0.38-0.48，厚度优选为5-20mm，由此防滑垫133能够为直径为12-20英寸晶棒的端部提供足够的支撑和保护。从防滑的角度考虑，防滑垫133的表面还可以设置有防滑的纹路。

作为示例，防滑垫133的水平长度可以略小于第四板体的水平长度，例如水平长度相比第四板体小20-30mm；宽度可以等于或略小于第四板体的宽度，例如宽度相比第四板体小0-5mm。

参阅图1，由于两个支撑机构中的第一支撑件121和第二支撑件131可以进行转动调节，从而改变第一支撑体122和第二支撑体132的角度，因此，第一支撑件121和第二支撑件131在使用过程中可能呈现相对于竖直方向或者垂直于平台11表面的方向的倾斜状态。

申请人发现，在使用过程中硅棒头部或尾部的作用力施加给第二支撑体的力相比施加给第一支撑体的力更大，因此，为避免倾斜状态下的晃动，第一支撑件121和第二支撑件131之间优选配置斜向分布的第一支撑片14。例如图1所示的结构中，第一支撑片14的两端分别与第一支撑件121和第二支撑件131连接。并且，第一支撑片14与第一支撑件121的连接位置位于第一支撑件121邻近平台11的端部，而第一支撑片14与第二支撑件131的连接位置位于第二支撑件131远离平台11的端部。并且在该示例中，第一支撑片14主要用于防止第二支撑件131滑动。

其他的一些示例中，为了进一步增强支撑装置的稳定性，第一支撑件121和第二支撑件131之间还可以配置斜向分布的第二支撑片(图未绘示)。第二支撑片的两端分别与第一支撑件121和第二支撑件131连接。并且，第二支撑片与第一支撑件121的连接位置位于第一支撑件121远离平台11的端部，而第二支撑片与第二支撑件131的连接位置位于第二支撑件131靠近平台11的端部。并且在该示例中，第二支撑片主要用于防止第一支撑件121滑动。

继续参阅图1、图4和图5。容易理解第二支撑体132的高度由第一支撑片14的长度，以及第二支撑件131的开口键槽1311与平台11的固定位置共同决定。同样易于理解的，第一支撑体122的高度由第一支撑件121的开口键槽1211与平台11的固定位置，以及第一支撑件121与平台11的上表面的平面形成的夹角共同决定。

优选的，第一支撑片14的长度为300-500mm，第一支撑件121的长度优选为第一支撑片14长度的50％-55％，第一支撑件121的开口键槽1211的长度优选为第一支撑件121长度的60％-70％，第二支撑件131的开口键槽1311的长度优选为第二支撑件131长度的50％-60％。由此，可以为直径范围为12-20英寸的单晶硅棒的头部或尾部提供锥度在20°-80°范围的规则或不规则圆锥曲面的有效支撑。

需要说明的是，在上述描述中各个支撑结构(如第一支撑件121、第二支撑件131)的调节，既可以是操作者手动控制，也可以是通过自动化设备进行操控。并且，易知采用自动化设备进行控制，能够提高控制精度和效率，且减少人工控制的误操作情况发生。

其中的自动化设备例如是通过控制器和电机、减速机、联轴器、传感器等配合使用来进行控制。示例性地，第一支撑件121、第二支撑件131的角度调节，以及第一支撑体122和第二支撑体132的角度调节也可以通过机器自动调节。例如，通过设置力传感器、角度编码器/旋转编码器等，实现自动调节支撑体到贴合硅棒的角度和位置，从而减少人力作业带来的误差和劳动强度，实现截断过程的全自动化。同时，在实际作业时，当截断完成后，传感器检测受力变化，设备还可以自动调节第二支撑件131或第一支撑件121的高度和角度，以进一步防止头部或尾部发生掉落。

至此，发明人已经对示例中的支撑装置进行充分的说明，以下就其应用实例进行阐述。

在上述公开的硅棒支撑装置10的基础上，示例中还提出了一种硅棒截断机。该硅棒截断机包括硅棒的等径段支撑装置(可以是V字型基座)和前述的用于支撑具有锥形面的头尾的支撑装置10以及切割装置。

其中的等径段支撑装置和切割装置可以采用本领域既有或本申请发明人已知的各种具体设备实施，本申请不对其进行详述。

由此，利用上述的基于硅棒支撑装置10所实现的硅棒截断机，可以实施下述的截断硅棒头尾的方法。

参阅图8，该方法包括：

提供硅棒，硅棒具有等径段和有锥形面的头和/或尾。其中的硅棒通常是通过直拉法拉制的硅棒，因此，其具有等径段和变径段(通常以大致锥形的头部和尾部的形式呈现)。将等径段置于V字型基座，并且使其锥形面伸出到截断机的V字型基座之外。通过该方式硅棒被放置于截断机上，并且通过其自身实现稳定放置。然后将支撑装置10放置于硅棒头部和/或尾部的下方，并通过调节第一支撑机构12和第二支撑机构13，使支撑装置10的第一曲面和第二曲面分别与锥形面贴合，从而实现通过支撑装置10对硅棒头部和/或尾部的锥形面进行支撑。由于此时，硅棒的等径段和头尾均进行了有效的支撑，因此，可以无损伤地对头和尾中的一者或两者进行截断。

需要说明的是，上述示例中，支撑装置是以独立于截断机的方式进行构造并据此被使用的。但是，在本申请的其他示例中，支撑装置也可以集成到截断机，即支撑装置预先固定于截断机。

根据上述描述可知，通过使用示例中的硅棒支撑装置并进行硅棒的截断可以至少取得如下一些效果：

1)在截断晶棒的锥面(头尾)附近部分时，由第一支撑体和得让支撑体所提供的2个支撑面可以为锥面提供稳定的支撑，防止在截断时锥面部分因重力作用发生掰断而出现崩边，从而提高了截断面的质量。

2)两个支撑体的圆弧形支撑的方向可调，可以实现完全贴合锥面，相比使用泡沫垫支撑的效果更好。

3)两个支撑体的支撑高度可调，可通过调节高度和角度适应不同锥面形状；例如同一根硅棒的头部和尾部附近的截断，以及多种肩部形状的晶棒的头尾部分截断。

4)利用该硅棒支撑装置10和相应的截断方式能够大大地减少截断时人力消耗和设备的损坏风险，并使得大直径晶棒头尾部分得以高效利用。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，前文结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，上文对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四“等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请中，在不矛盾或冲突的情况下，本申请的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本申请中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本申请公开的内容自制。在本申请中，为了突出本申请的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种支撑装置，其特征在于，包括：

平台，定义有第一预设方向和第二预设方向；

第一支撑机构，具有第一支撑件和第一支撑体，所述第一支撑体通过所述第一支撑件以第一方式连接于所述平台，所述第一支撑体具有第一曲面，其中，所述第一方式包括所述第一曲面相对于所述平台沿所述第一预设方向的第一高度、第一俯仰角以及沿所述第二预设方向的第一连接位置可调；

第二支撑机构，具有第二支撑件和第二支撑体，所述第二支撑体通过所述第二支撑件以第二方式连接于所述平台，所述第二支撑体具有第二曲面，所述第二方式包括所述第二曲面相对于所述平台沿所述第一预设方向的第二高度、第二俯仰角以及沿所述第二预设方向的第二连接位置可调；

所述第一曲面相对于所述平台的第一俯仰角可调，且通过下述方式实现：所述第一支撑件与所述平台转动连接，和所述第一支撑体与所述第一支撑件转动连接；

所述第二曲面相对于所述平台的第二俯仰角可调，且通过下述方式实现：所述第二支撑件与所述平台转动连接，和所述第二支撑体与所述第二支撑件转动连接；

所述支撑装置还包括斜拉件，所述斜拉件的两端分别与所述第一支撑件和所述第二支撑件转动连接。

2.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述第一曲面相对于所述平台沿所述第二预设方向的第一连接位置可调，且通过以下方式实现：所述平台具有沿所述第二预设方向间隔排布的多个安装孔或沿所述第二预设方向布置的槽体，所述第一支撑件与所述多个安装孔可拆卸连接或者所述第一支撑件与所述槽体滑动连接；

和/或，所述第二曲面相对于所述平台沿所述第二预设方向的第二连接位置可调，且通过以下方式实现：所述平台具有沿所述第二预设方向间隔排布的多个安装孔或沿所述第二预设方向布置的槽体，所述第二支撑件与所述多个安装孔可拆卸连接或者所述第二支撑件与所述槽体滑动连接；

或者，所述第一曲面相对于所述平台的第一连接位置可调和所述第二曲面相对于所述平台沿所述第二预设方向的第二连接位置可调，且通过以下方式实现：所述平台具有沿所述第二预设方向通过第一伸缩杆连接的第一基座和第二基座，所述第一支撑件与所述第一基座连接，所述第二支撑件与所述第二基座连接。

3.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述第一曲面相对于所述平台沿所述第一预设方向的第一高度可调，且通过以下方式实现：所述第一支撑件具有第一滑槽，所述第一支撑件通过所述第一滑槽与所述平台沿所述第一预设方向滑动连接；

或者，所述第二曲面相对于所述平台沿所述第一预设方向的第二高度可调，且通过以下方式实现：所述第二支撑件具有第二滑槽，所述第二支撑件通过所述第二滑槽与所述平台沿所述第一预设方向滑动连接；

或者，所述第一曲面相对于所述平台沿所述第一预设方向的第一高度可调以及所述第二曲面相对于所述平台沿所述第一预设方向的第二高度可调，且通过以下方式实现：所述第一支撑件具有第一固定部件和第一活动部件，所述第一固定部件与所述平台连接，所述第一活动部件通过第二伸缩件与所述第一固定部件沿所述第一预设方向伸缩连接，并且所述第二支撑件具有第二固定部件和第二活动部件，所述第二固定部件与所述平台连接，所述第二活动部件通过第三伸缩件与所述第二固定部件沿所述第一预设方向伸缩连接。

4.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述支撑装置具有柔性的第一垫层和柔性的第二垫层，所述第一垫层结合于所述第一支撑体且提供所述第一曲面，所述第二垫层结合于所述第二支撑体且提供所述第二曲面。

5.根据权利要求4所述的支撑装置，其特征在于，所述第一垫层和所述第二垫层分别独立地由柔性聚合物制作而成；

和/或，所述第一曲面是圆弧面；

和/或，所述第二曲面是圆弧面。

6.一种硅棒截断机，其特征在于，包括根据权利要求1至5中任意一项所述的支撑装置。

7.根据权利要求6所述的硅棒截断机，其特征在于，所述截断机还包括V字型基座。

8.一种硅棒截断方法，通过权利要求7所述的硅棒截断机实施，以截断硅棒的头尾，其特征在于，所述方法包括：

提供硅棒，所述硅棒具有等径段和有锥形面的头和/或尾；

将所述等径段置于所述V字型基座，且所述锥形面伸出到所述V字型基座之外；

使所述支撑装置的所述第一曲面和所述第二曲面分别与所述锥形面贴合，以通过所述支撑装置对所述锥形面进行支撑；以及

对所述头和/或尾进行截断。