CN112590032B - 一种太阳能硅片及其粗糙度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳能硅片及其粗糙度控制方法，采用金刚石线网对硅棒进行切割时，根据金刚石线网的走线方向进行硅棒2位置调整，金刚石线网的走线方向相对硅棒的<010>晶向方向大致平行。本发明的有益效果是使得控制硅片表面粗糙度的方法简单，只需调节硅棒的<010>晶向方向与金刚石线网的走线方向，使得硅棒的<010>晶向方向与金刚石线网的走线方向大致平行，降低表面粗糙度，提高硅片表面质量。
Description
技术领域
本发明属于硅片生产技术领域，尤其是涉及一种太阳能硅片及其粗糙度控制方法。
背景技术
硅片表面的粗糙度对硅片的机械性能影响很大，粗糙度越大其机械性能越差，尤其是在硅片尺寸变大的情况下，机械性能会变得更差。现有控制硅片表面粗糙度的方法主要是通过调整工艺参数来进行，例如在切割不同尺寸硅片时，调整金刚石线锯走线速度与进给速度，调整冷却液流量，调整金刚石线锯上的金刚石颗粒粒径的大小等工艺参数以控制粗糙度。但是调整上述工艺参数会受到某些局限性，如设备本身的性能要求提高，金刚石线锯的成本上升等问题。
目前，在对硅棒进行多线切割时，槽轮上分布有相互平行的槽，金刚石线锯并行缠绕在槽轮上，为了进一步改进金刚石线锯的切割能力，对缠绕方式进行改进，采用斜线布置的线网，可以减少直线网在高速转动过程中的打滑，同时可以减少钢线的在高速走线过程中的振动，从而可降低硅片的TTV，增加钢线切削能力，提高硅片表面质量。但随着硅片尺寸的增加，槽轮之间的距离也要增加，尤其是在加工G12(边长210mm)大尺寸硅片的过程中,采用斜线布置的方式会造成硅片表面粗糙度的增加。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种太阳能硅片及其粗糙度控制方法，以解决现有技术存在的以上或者其他前者问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种太阳能硅片粗糙度控制方法，根据金刚石线网的走线方向进行硅棒2位置调整，金刚石线网的走线方向相对硅棒的<010>晶向方向大致平行。
进一步的，金刚石线网的走线方向相对硅棒的<010>晶向方向平行，或，金刚石线网的走线方向相对硅棒的<010>晶向方向具有偏转角度，偏转角度为0-3°。
进一步的，金刚石线网的走线方向相对硅棒的<010>晶向方向的偏转角度通过硅棒与树脂板粘接过程中进行调节，包括以下步骤:
获取硅棒的<010>晶向方向；
将获取<010>晶向方向的硅棒粘接在树脂板上，且硅棒的<010>晶向方向相对树脂板的宽度方向具有第一偏转角；
将粘接后的硅棒装夹到线切机上，硅棒的长度方向相对树脂板的长度方向具有第二偏转角。
进一步的，第一偏转角为1-3°。
进一步的，第二偏转角为0.2-1°。
进一步的，将粘接后的硅棒装夹到线切机上，硅棒的长度方向与线切机的金刚石线网具有第二偏转角步骤中，硅棒的<010>晶向方向相对金刚石线网的走线方向具有偏转角度，偏转角度为1-3°。
进一步的，金刚石线网的走线方向相对硅棒的<010>晶向方向的偏转角度通过硅棒在线切机上的装夹过程中进行调节，包括以下步骤：
获取硅棒的<010>晶向方向；
将获取<010>晶向方向的硅棒粘接于树脂板上；
将粘接在树脂板上的硅棒装夹于线切机上，硅棒的<010>晶向方向相对线切机的金刚石线网走线方向具有偏转角度。
进一步的，偏转角度为0-3°。
进一步的，获取硅棒的<010>晶向方向时，采用X射线晶向定向仪对硅棒进行定向。
一种太阳能硅片，采用上述的一种太阳能硅片粗糙度控制方法进行制备，硅片的表面粗糙度Ra≤1.5um,Rz≤15um。
由于采用上述技术方案，使得控制硅片表面粗糙度的方法简单，操作方便，只需调节硅棒的<010>晶向方向与金刚石线网的走线方向，使得硅棒的<010>晶向方向与金刚石线网的走线方向大致平行，进行硅棒切割，使得金刚石线两侧的晶体性质相同，金刚石线受力均匀，同时，避免硅片的里面呈倾斜状态，降低表面粗糙度，提高硅片表面质量，在不增加成本的情况下，极大提升硅片合格率。
附图说明
图1是本发明的两个实施例的硅棒的<010>晶向方向与金刚石线网走线方向之间关系示意图；
图2是硅棒多线切割状态示意图。
图中：
1、树脂板 2、硅棒 θ、第一偏转角
Φ、第二偏转角
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
图1示出了本发明的实施例的硅棒的<010>晶向方向与金刚石线网走线方向之间关系示意图，具体示出了硅棒的<010>晶向方向与金刚石线网走线方向之间的关系，本实施例涉及一种太阳能硅片及其粗糙度控制方法，通过调节硅棒的<010>晶向方向与金刚石线网的走线方向之间的大致平行关系，控制硅片切割后的表面粗糙度，使得硅片表面的粗糙度降低，提高硅片表面质量，提高硅片合格率，不需调整加工工艺参数，操作方便。
对于现有的线切机的金刚石线的斜缠绕方式进行硅棒切割，随硅片尺寸的增加，线网长度增加，其与单晶硅棒的倾斜角度增加，而单晶硅材料具有各向异性特性，在不同方向上材料的物理和机械性能差异很大，这必然会对加工过程产生影响。图2为线切机在对硅棒进行切割时，硅棒2进行多线切割状态示意图，通过试验分析发现，对于金刚石线网切割硅棒2表面为(100)晶面时，最佳的切入方向为<010>晶向方向，当偏离此晶向方向进行切割时，金刚石线两侧的晶体性质是不同的，这就会导致切割过程中钢线受力不均匀，在局部区域形成较大的振动，造成硅片表面粗糙度增加。
针对该问题，在不改变硅片加工工艺参数的情况下，调节硅棒2的<010>晶向方向与金刚石线网的走线方向之间的关系，使得硅棒的<010>晶向方向与金刚石线网的走线方向大致平行，以使得硅片的表面粗糙度能够得到控制，降低硅片表面粗糙度，满足硅片性能要求。
实施例一
一种太阳能硅片粗糙度控制方法，采用金刚石线网对硅棒2进行切割时，根据金刚石线网的走线方向进行硅棒2位置调整，金刚石线网的走线方向相对硅棒的<010>晶向方向大致平行，即，根据金刚石线网的走线方向进行硅棒位置的调节，使得金刚线网的走线方向与硅棒的<010>晶向方向大致平行，在本实施例中，金刚石线网的走线方向相对硅棒的<010>晶向方向平行，或，金刚石线网的走线方向相对硅棒的<010>晶向方向具有偏转角度，偏转角度为0-3°，也就是，根据金刚石线网的倾斜角度调整硅棒2的位置，硅棒2的<010>晶向方向可以与金刚石线网的走线方向相平行，此时，硅棒2的<010>晶向方向相对金刚石线网的走线方向的偏转角度为0°；或者，硅棒2的<010>晶向方向相对金刚石线网走线方向发生偏转，即，硅棒2的<010>晶向方向与金刚石线网的走线方向相交，硅棒2的<010>晶向方向与金刚石线网的走线方向之间的偏转角度为0-3°，该偏转角度可以是0°，也可以是0.5°，或者是1°，或者是1.5°，或者是2°，或者是2.5°，或者是3°，或者是其他偏转角度，使得切割过程中钢线受力均匀，降低在局部区域形成的振动，降低切割后硅片表面的粗糙度。
硅棒2的<010>晶向方向相对金刚石线网的走线方向的关系在硅棒2与树脂板1粘接过程中进行调节，也就是，在硅棒2粘接在树脂板1上时，进行硅棒2的<010>晶向方向与树脂板1的宽度方向之间的关系的调节，使得粘接在树脂板1上的硅棒2在装夹在线切机上时不需再进行调节，直接进行装夹，具体包括以下步骤:
获取硅棒2的<010>晶向方向：先确定硅棒2的<010>晶向方向，便于后续硅棒2粘接在树脂板1上时，进行硅棒2的<010>晶向方向与树脂板1宽度方向的调节，在获取硅棒2的<010>晶向方向时，采用X射线晶向定向仪对硅棒2进行定向，找到<010>晶向方向，并在硅棒2上做好标记；
将获取<010>晶向方向的硅棒2粘接在树脂板1上，且硅棒2的<010>晶向方向相对树脂板1的宽度方向具有第一偏转角θ，该第一偏转角θ可以是0°，此时，硅棒2的<010>的晶向方向与树脂板1的宽度方向相平行，但晶体在制备过程中晶向不可避免的会发生偏移，如果此时第一偏转角θ度采用绝对的0°，会导致晶棒在树脂板1上会有较大的斜度，切割后会使硅片的立面呈明显的倾斜状态，硅片达不到规格要求，所以，对该第一偏转角θ进行限定，该第一偏转角θ为1-3°，该第一偏转角度可以是1°，或者是1.5°，或者是2°，或者是2.5°，或者是3°或者是其他偏转角度，根据实际需求进行设定。
将粘接后的硅棒2装夹到线切机上，硅棒2的长度方向与树脂板1的长度方向具有第二偏转角Φ，在此粘接后的硅棒2装夹在线切机上的过程中，按照正常装夹工序进行装夹，直接将硅棒2装夹在线切机的夹具上，金刚石线网对硅棒2进行切割，此时，硅棒2的长度方向与金刚石线网的走线方向垂直，便于金刚石线网对硅棒2进行切割，由于硅棒2的<010>晶向方向与树脂板1的宽度方向具有第一偏转角θ，使得硅棒2的长度方向相对树脂板1的长度方向产生偏转，具有第二偏转角Φ，该第二偏转角Φ为0.2-1°，该第二偏转角度可以是0.2°，或者是0.35°，也可以是0.5°，或者是0.65°，或者是0.8°，或者是0.95°，或者是2.5°，或者是1°，或者是其他偏转角度，根据实际需求进行设定。
同时，将粘接后的硅棒2装夹到线切机上，硅棒2的长度方向与线切机的金刚石线网具有第二偏转角Φ步骤中，由于硅棒2的<010>晶向方向相对树脂板1的宽度方向具有第一偏转角θ，硅棒2装夹在线切机上时，树脂板1的宽度方向与金刚石线网的走线方向平行设置，则硅棒2的<010>方向相对金刚石线网的走线方向具有偏转角度，偏转角度为1-3°。
一种太阳能硅片，采用上述的一种太阳能硅片粗糙度控制方法进行制备，硅片的表面粗糙度Ra≤1.5um,Rz≤15um。
实施例二
与实施例一相比，硅棒粘接、装夹工艺相同，不同之处在于第一偏转角θ和第二偏转角Φ的大小，在本实施例中，硅棒2的<010>晶向方向相对金刚石线网的走线方向的关系在硅棒2与树脂板1粘接过程中进行调节，具体包括以下步骤:
获取硅棒2的<010>晶向方向：采用X射线晶向定向仪对硅棒2进行定向，找到<010>晶向方向，并在硅棒2上做好标记；
将获取<010>晶向方向的硅棒2粘接在树脂板1上，且硅棒2的<010>晶向方向相对树脂板1的宽度方向具有第一偏转角θ，该第一偏转角θ为0.5°；
将粘接后的硅棒2装夹到线切机上，硅棒2的长度方向与树脂板1的长度方向具有第二偏转角Φ，第二偏转角Φ为0.35°，金刚石线网对硅棒2进行切割。
实施例三
与实施例一相比，硅棒粘接、装夹工艺相同，不同之处在于第一偏转角θ和第二偏转角Φ的大小，在本实施例中，第一偏转角θ为1°，第二偏转角Φ为0.5°。
实施例四
与实施例一相比，硅棒粘接、装夹工艺相同，不同之处在于第一偏转角θ和第二偏转角Φ的大小，在本实施例中，第一偏转角θ为1.5°，第二偏转角Φ为0.65°。
实施例五
与实施例一相比，硅棒粘接、装夹工艺相同，不同之处在于第一偏转角θ和第二偏转角Φ的大小，在本实施例中，第一偏转角θ为2°，第二偏转角Φ为0.8°。
实施例六
与实施例一相比，硅棒粘接、装夹工艺相同，不同之处在于第一偏转角θ和第二偏转角Φ的大小，在本实施例中，第一偏转角θ为2.5°，第二偏转角Φ为0.95°。
采用上述方法进行硅棒的切割，控制硅片的表面粗糙度，与现有技术中的切割方法相比，如下表所示：
由上表内容可以知道，采用本实施例的硅片表面粗糙度控制方法进行硅棒的切割，切割后的硅片的表面粗糙度明显降低。
实施例七
一种太阳能硅片粗糙度控制方法，采用金刚石线网对硅棒2进行切割时，根据金刚石线网的走线方向进行硅棒2位置调整，金刚石线网的走线方向相对硅棒的<010>晶向方向大致平行，即，根据金刚石线网的走线方向进行硅棒位置的调节，使得金刚线网的走线方向与硅棒的<010>晶向方向大致平行，在本实施例中，金刚石线网的走线方向相对硅棒的<010>晶向方向平行，或，金刚石线网的走线方向相对硅棒的<010>晶向方向具有偏转角度，偏转角度为0-3°，也就是，根据金刚石线网的倾斜角度调整硅棒2的位置，硅棒2的<010>晶向方向可以与金刚石线网的走线方向相平行，此时，硅棒2的<010>晶向方向相对金刚石线网的走线方向的偏转角度为0°；或者，硅棒2的<010>晶向方向相对金刚石线网走线方向发生偏转，即，硅棒2的<010>晶向方向与金刚石线网的走线方向相交，硅棒2的<010>晶向方向与金刚石线网的走线方向之间的偏转角度为0-3°，该偏转角度可以是0°，也可以是0.5°，或者是1°，或者是1.5°，或者是2°，或者是2.5°，或者是3°，或者是其他偏转角度，根据实际需求进行选择，使得切割过程中钢线受力均匀，降低在局部区域形成的振动，降低切割后硅片表面的粗糙度。
金刚石线网的走线方向相对硅棒2的<010>晶向方向的偏转角度通过硅棒2在线切机上的装夹过程中进行调节，也就是，硅棒2与树脂板粘接步骤不变，按照现有粘接工艺，先将硅棒2粘接在树脂板1上，然后，将硅棒2装夹在线切机上，在将硅棒2装夹在线切机上的过程中，进行硅棒2的<010>晶向方向的偏转角度的调节，包括以下步骤：
获取硅棒2的<010>晶向方向：先确定硅棒2的<010>晶向方向，便于后续硅棒2粘接在树脂板1上时，进行硅棒2的<010>晶向方向与树脂板1宽度方向的调节，在获取硅棒2的<010>晶向方向时，采用X射线晶向定向仪对硅棒2进行定向，找到<010>晶向方向，并在硅棒2上做好标记；
将获取<010>晶向方向的硅棒2粘接于树脂板1上，在树脂板1上涂覆粘胶，按照现有粘接工艺，进行硅棒2与树脂板1粘接；
将粘接在树脂板1上的硅棒2装夹于线切机上，硅棒2的<010>晶向方向相对线切机的金刚石线网走线方向具有偏转角度，也就是，对硅棒2的<010>晶向方向与金刚石线网走线方向进行调整，使得硅棒2的<010>晶向方向与金刚石线网走线方向具有偏转角度，该偏转角度为0-3°，该偏转角度可以是0°，也可以是0.5°，或者是1°，或者是1.5°，或者是2°，或者是2.5°，或者是3°，或者是其他偏转角度，根据实际需求进行设定。
一种太阳能硅片，采用上述的一种太阳能硅片粗糙度控制方法进行制备，硅片的表面粗糙度Ra≤1.5um,Rz≤15um。
实施例八
与实施例六相比，与实施例一相比，硅棒粘接、装夹工艺相同，不同之处在于硅棒2的<010>晶向方向与金刚石线网走线方向具有偏转角度的大小，在本实施例中，该偏转角度为0.5°。
实施例九
与实施例六相比，与实施例一相比，硅棒粘接、装夹工艺相同，不同之处在于硅棒2的<010>晶向方向与金刚石线网走线方向具有偏转角度的大小，在本实施例中，该偏转角度为1°。
实施例十
与实施例六相比，与实施例一相比，硅棒粘接、装夹工艺相同，不同之处在于硅棒2的<010>晶向方向与金刚石线网走线方向具有偏转角度的大小，在本实施例中，该偏转角度为1.5°。
实施例十一
与实施例六相比，与实施例一相比，硅棒粘接、装夹工艺相同，不同之处在于硅棒2的<010>晶向方向与金刚石线网走线方向具有偏转角度的大小，在本实施例中，该偏转角度为2°。
实施例十二
与实施例六相比，与实施例一相比，硅棒粘接、装夹工艺相同，不同之处在于硅棒2的<010>晶向方向与金刚石线网走线方向具有偏转角度的大小，在本实施例中，该偏转角度为2.5°。
采用上述方法进行硅棒的切割，控制硅片的表面粗糙度，与现有技术中的切割方法相比，如下表所示：
由上表内容可以知道，采用本实施例的硅片表面粗糙度控制方法进行硅棒的切割，切割后的硅片的表面粗糙度明显降低。
由于采用上述技术方案，使得控制硅片表面粗糙度的方法简单，只需调节硅棒的<010>晶向方向与金刚石线网的走线方向，使得硅棒的<010>晶向方向与金刚石线网的走线方向大致平行，进行硅棒切割，使得金刚石线两侧的晶体性质相同，金刚石线受力均匀，同时，避免硅片的里面呈倾斜状态，降低表面粗糙度，提高硅片表面质量，在不增加成本的情况下，极大提升硅片合格率。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (3)
1.一种太阳能硅片粗糙度控制方法，其特征在于：采用金刚石线网对硅棒进行切割时，根据所述金刚石线网的走线方向进行所述硅棒位置调整，所述金刚石线网的走线方向相对所述硅棒的<010>晶向方向具有偏转角度，所述偏转角度为0-3°；
所述金刚石线网的走线方向相对硅棒的<010>晶向方向的偏转角度通过硅棒与树脂板粘接过程中进行调节；
所述金刚石线网的走线方向相对硅棒的<010>晶向方向的偏转角度通过硅棒与树脂板粘接过程中进行调节时，包括以下步骤：
获取所述硅棒的<010>晶向方向；
将获取<010>晶向方向的所述硅棒粘接在所述树脂板上，且所述硅棒的<010>晶向方向相对所述树脂板的宽度方向具有第一偏转角；
将粘接后的硅棒装夹到线切机上，所述硅棒的长度方向相对所述树脂板的长度方向具有第二偏转角；
所述第一偏转角为1-3°；
所述第二偏转角为0.2-1°。
2.根据权利要求1所述的太阳能硅片粗糙度控制方法，其特征在于：所述将粘接后的硅棒装夹到线切机上，所述硅棒的长度方向与所述线切机的金刚石线网具有第二偏转角步骤中，所述硅棒的<010>晶向方向相对所述金刚石线网的走线方向具有所述偏转角度，所述偏转角度为1-3°。
3.根据权利要求1所述的太阳能硅片粗糙度控制方法，其特征在于：所述获取硅棒的<010>晶向方向时，采用X射线晶向定向仪对所述硅棒进行定向。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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