收稿日期:2017-06-20
项目基金：山西省国际科技合作项目(2015081056)；山西省重点研发计划重点项目(201603D112007)作者简介：张 波(1981-)，男，山西长治人，硕士，工程师，主要从事半导体硅材料研究。
doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2017.11.020
张 波，赵彩霞，辛玉龙，吕 涛，罗晓斌
(潞安太阳能科技有限责任公司，山西长治 046000)
摘 要：单晶硅棒在截断过程中，由于各种原因导致单晶圆棒发生崩边或平行度差的问题，严重影响了单晶圆棒的合格率。为了分析并解决该问题，探讨了单晶硅棒截断时发生崩边或平行度差的具体原因及应对措施。除去一般人为的操作不规范外，其中影响单晶硅棒截断时发生崩边或平行度差的因素主要有：夹具、锯带的切割速度及硅棒质量等。关键词：单晶硅棒；截断；崩边；平行度差
中图分类号:TN304.12 文献标识码:B 文章编号:1005-2798(2017)11-0052-02
太阳能是未来最清洁、安全和可靠的能源，发达
国家正在把太阳能的开发利用作为能源革命的主要
内容，光伏产业正日益成为国际上继IT、微电子产业之后又一爆炸式发展的行业。太阳能具有可再生和环保等方面的特点，这种优势让包括中国在内的许多国家将太阳能作为重点发展的新能源产业。近年来，由于欧美各国市场需求的增大，我国光伏产业取得了快速的发展，最近5年的年均增长速度达到
40%以上。在进一步加大政策扶持力度的背景下,
未来光伏产业的增长前景将更为广阔。光伏发电产业链从上游到下游，主要包括的产业链条为多晶硅料、单晶硅棒(多晶硅锭)、硅片、电池片以及光伏组件。
单晶硅棒的制造只是整个光伏产业链条中一个环节。关于单晶硅的研究，更多的侧重点是关于晶体生长缺陷[1-2]、热场的模拟分析[3-4]及硅棒断棱的研究[5-6]，对光伏企业的实际生产具有一定的指
导意义。而对于单晶硅制造企业来说，更关注的实际生产中单晶硅棒截断发生崩边或平行度差的问题分析还鲜有报道。为了分析该现象，本文借助于生
产现场的操作经验，从夹具、锯带的切割速度及硅棒质量等因素，讨论了硅棒截断发生崩边或平行度差现象的原因并给出了具体的应对措施。
1 发生崩边现象的具体原因及相应措施
1.1 夹 具
单晶硅棒截断时，夹具起着稳定硅棒晃动的作
用。正常情况下，只需把硅棒固定在夹具上且保持硅棒水平就可以；但是，夹具里面的轴丝随时间的推
移，就会出现不断地磨损，还有轴里面的定位销也会受到不同程度的磨损，均导致一根轴上的两个夹具不同心。一个已经紧靠着硅棒，夹得很紧了；另一个还存在一定程度的缝隙。这使得夹具不能夹紧硅棒，特别是锯带快出刀时，受据带的拉力作用，硅棒极易发生扭动，很容易导致崩边与平行度差。
节油剂
采取的措施：定期对夹具进行保养维护，使夹具的每个润滑部位都能得到充分的润滑。
1.2 木 契
硅棒截断时，木契也是起着稳定硅棒的作用。
与夹具不同的是，木契是用来稳定锯带前的硅棒，而夹具是稳定锯带后面的硅棒。经过多次尝试可知，木契的松紧程度是导致硅棒是否崩边的主要原因。木契若垫得松弛，与硅棒间存在一定的缝隙，则当硅棒快截完时由于重力作用硅棒下坠，导致两节硅棒从中间拉断，从而造成崩边现象；若木契垫得太紧，硅棒受到一个向上的较大的作用力，则当硅棒快截完时，由于该作用力的存在同样会把硅棒从中间断裂，导致较严重的崩边现象；若木契垫得适当，该作用力的分力与硅棒重力大小相同，硅棒不会发生向上或向下的移动，故当硅棒快截完时，会很平稳的躺在木契上，不会发生崩边现象。
采取的措施：规范操作，在确保硅棒放置水平后，垫木契时不必使劲用力向下压，用手推动木契直到推不动即可。
1.3 锯带的边缘切割速度崩边现象一般发生在锯带出刀的时候(进刀时
很少见)，故锯带边缘切割速度就显得非常重要。若边缘切割速度太大，锯带出刀时由于惯性作用，硅
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棒会受到一个向外的拉力，致使硅棒发生崩边现象；若边缘切割速度太小，硅棒虽受到惯性作用小，但时间相对会长一些，长期下去影响工作效率，结合工作经验与厂家提供的数据，边缘切割速度定格在3mm /min 左右是一相对合适的值。
采取的措施：将锯带的边缘切割速度设定为3mm /min。
图像型火焰探测器
2 发生平行度差现象的具体原因及相应措施
圆棒平行度差除去人为与夹具的因素外，还有以下因素:
2.1 导向器与锯带
导向器的作用主要有两点：一是用来限制锯带左右摆动的范围。摆动的范围越大，硅料的损耗越多；摆动的范围越小，硅料的损耗越少。二是用来微调锯带的方向。若导向器夹得锯带较紧，虽然锯带摆动的范围较小，但由于锯带的高速旋转，会造成导向器和锯带各自都有不同程度的损耗；若导向器夹得锯带较松，虽不会造成两者的损耗，但起不到导向器的作用，进而不能保证锯带的方向是否与夹具
的轴心垂直，故不能保证锯带与硅棒垂直，更不能保证截断硅棒的端面平行度。像圆棒平行度差的情况，在夹具没有问题的条件下，大多是由于导向器松弛、锯带的间距大或导向器本身长期磨损形成的表面不平整等原因造成的。
采取的措施：定期对导向器铜块进行保养维护，用一段时间后要用砂纸打磨小铜块；同时要注意对锯带使用的保护，冷却水管道必须对准锯带，使其一直处于被冷却状态。2.2 硅棒的表面质量
硅棒表面的粗细不均匀，导致夹具与硅棒的接触面积减小，面接触变为了点接触，摩擦力减小，故不能保证硅棒的稳定性，虽然夹具已经夹得紧，但由于硅棒受力不均匀，所以会发生左右或向下的移动,
不能保证硅棒与锯带垂直，故更不能确保硅棒端面
的平行度。
采取的措施:①提高拉晶工的拉晶水平，确保硅棒的表面基本保持平整，不能出现忽凸忽凹现象;②针对硅棒表面平整度差的硅棒，可以在硅棒直径小的地方垫一些硬塑料或小木片，使其保持水平状态或垂直于锯带，尽可能避免平行度差的现象发生。
3 结 语
本文借助于生产现场的操作经验，分别从夹具、木契及锯带的切割速度等因素分析了单晶圆棒发生崩边现象的原因，并分别从夹具、导向器与锯带及硅棒的表面质量等因素分析了单晶圆棒发生平行度差现象的原因。结合生产实际，给出了具体的应对措施，取得了显著的效果。参考文献:
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