本發(fā)明屬于晶體硅加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金剛線切割的晶體硅的清洗方法。
背景技術(shù)：
金剛線切割又稱為金剛石線鋸切割或金剛線鋸切割，金剛石線鋸切割技術(shù)具有切割速率高，環(huán)境負(fù)荷小、綜合成本低等突出優(yōu)點(diǎn)；在太陽能硅片切割領(lǐng)域逐漸取代砂漿線鋸切割技術(shù)，成為主流工藝。
金剛線切割的過程是：將硅鑄錠方棒通過粘膠劑粘結(jié)在基板上，形成工件，之后采用固定有金剛石線的線鋸切割所述工件，得到多晶硅片。所述工件具有圖1所示的結(jié)構(gòu)，具有基板100，粘結(jié)層200，通過粘結(jié)層200粘結(jié)于基板100上的晶體硅片300，每一個(gè)晶體硅片300之間具有鋸縫400，鋸縫400內(nèi)部充滿切割后的細(xì)小硅粉顆粒。
金剛線切割后的工件先進(jìn)行脫膠工藝，將多晶硅片從基板上剝落，之后將剝落的多晶硅片進(jìn)行清洗，除去其表面的硅粉、冷卻液等雜質(zhì)。
但金剛石線鋸切割硅片特別是晶體硅片，在插片預(yù)清洗時(shí)碎片多，損耗高，且垂直于切割方向分片困難。
而采用現(xiàn)有的砂漿線鋸的插片清洗工藝，無法有效的將晶體硅片分開，且容易造成晶體硅片的碎片率提高。
基于以上實(shí)際，本領(lǐng)域急需開發(fā)適用于金剛石線鋸切割硅片的插片清洗工藝，所述工藝能夠在保證清洗效果的同時(shí)，將晶體硅片分片，且保證較低的碎片率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種金剛線切割的晶體硅的清洗方法，所述方法包括如下步驟：
(1)預(yù)清洗：將所述晶體硅片進(jìn)行至少一次預(yù)清洗工藝單元；
(2)試劑清洗：將步驟(1)得到的晶體硅片進(jìn)行至少一次試劑清洗單元；
(3)漂洗：將步驟(2)得到的晶體硅片進(jìn)行至少一次漂洗工藝單元；
(4)烘干：將步驟(3)的晶體硅片烘干；
沿工序步驟，所述方法的處理溫度逐步升高；
步驟(4)的烘干溫度≤65℃；
每個(gè)工藝單元均各包括一個(gè)清洗槽；
步驟(1)的第一次預(yù)清洗工藝單元的清洗槽溫度較烘干溫度低30～35℃，例如31℃、32℃、33℃、34℃等；
所述相鄰兩個(gè)清洗槽的溫度差值≤10℃，例如9℃、8℃、7℃、6℃、5℃、4℃、3℃、2℃、1℃、0℃等；所述0℃意指相鄰兩個(gè)清洗槽沒有溫差。
所述晶體硅片在每個(gè)清洗槽中的浸泡時(shí)間≤210s，例如200s、190s、180s、170s、160s、150s、140s、120s等。
金剛線切割的晶體硅在清洗過程中碎片率較高，采用本發(fā)明所述的清洗方法，嚴(yán)格控制清洗槽的溫度和每個(gè)清洗槽的溫差變化，能夠降低金剛線切割的晶體硅片的崩邊率，提高成品率。溫差、步進(jìn)和浸泡時(shí)間不合適，對(duì)于金剛線切割的晶體硅片，容易產(chǎn)生較多碎片，造成較大損耗。
此外，由于金剛石線鋸切割技術(shù)不需要使用砂漿(碳化硅/聚乙二醇)，在清洗過程中無需除去聚乙二醇和碳化硅，切割過程中使用水基冷卻劑，切后硅片清洗容易，對(duì)環(huán)境的污染小。
優(yōu)選地，在步驟(1)之前進(jìn)行步驟(1’)將鑄錠切片插片在插片機(jī)上，形成工裝件，以工裝件的形式進(jìn)行后續(xù)清洗。
本發(fā)明推論：金剛石線鋸切割的切割機(jī)理與磨削的原理相似，是切割線上固著的金剛石顆粒對(duì)硅棒表面進(jìn)行耕犁，切割后硅片表面有兩種切割紋，一種是由切割線往復(fù)運(yùn)動(dòng)造成的周期為亞毫米尺寸的往復(fù)條紋，另一種是寬度在微米尺寸的切割紋，是由線上的金剛石顆?？虅澒璞砻嫘纬傻?。這些切割紋降低了硅片整體的斷裂強(qiáng)度。同時(shí)使硅片的斷裂強(qiáng)度具有各向異性，在受沿著切割紋方向的力作用下其強(qiáng)度較高，而當(dāng)受垂直于切割紋方向的力的作用時(shí)強(qiáng)度較低。
由于金剛石線切割的晶體硅片的斷裂強(qiáng)度低，當(dāng)垂直于切割紋的方向上存在力時(shí)，會(huì)造成晶體硅片邊緣的破碎，因此采用平行于所述晶體硅片的力，避免在垂直于晶體硅片的方向上有力產(chǎn)生，能夠有效避免晶體硅片的碎片產(chǎn)生。
優(yōu)選地，所述鑄錠切片插片過程中，采用平行于所述晶體硅片的切割線紋方向的力進(jìn)行剝離。
作為一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述鑄錠切片的剝離過程包括：將鑄錠切片置于裝有純凈水的剝離槽中，所述剝離槽相對(duì)的兩壁分別設(shè)置有第一出氣管和第二出氣管，用于給予鑄錠切片平行于切割線紋方向的力，使晶體硅片剝離；所述剝離槽頂部設(shè)有吸水管，用于對(duì)水流造成擾動(dòng)，并抬起硅片。
優(yōu)選地，步驟(2)試劑清洗包括至少一個(gè)堿試劑清洗工藝單元，例如可以包括一個(gè)堿試劑清洗單元、兩個(gè)堿試劑清洗單元或三個(gè)堿試劑清洗單元等。
堿性清洗單元用于清洗硅片表面的硅粉，油污等。
優(yōu)選地，步驟(2)試劑清洗時(shí)，在進(jìn)行堿試劑清洗之前可選地先進(jìn)行酸試劑清洗。酸試劑清洗用于去除金屬雜質(zhì)。
優(yōu)選地，步驟(2)試劑清洗時(shí)，在酸試劑清洗后，進(jìn)行水清洗，之后再進(jìn)行堿試劑清洗。水清洗的目的是除去酸試劑清洗的酸試劑，以避免影響后續(xù)進(jìn)行的堿試劑清洗的堿試劑功效。
作為優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(2)試劑清洗包括順次連接的一個(gè)酸試劑清洗工藝單元、一個(gè)水清洗工藝單元、兩個(gè)堿試劑清洗工藝單元。
優(yōu)選地，所述酸試劑清洗工藝單元的清洗槽中添加有酸清洗劑。
優(yōu)選地，所述酸清洗劑包括檸檬酸。
優(yōu)選地，所述酸試劑清洗工藝單元的清洗槽中添加有4.5～5.5wt％的檸檬酸。
優(yōu)選地，所述堿試劑清洗工藝單元的清洗槽中添加有堿清洗劑。
優(yōu)選地，所述堿清洗劑包括堿性硅片清洗劑。
優(yōu)選地，所述堿試劑清洗工藝單元的清洗槽中添加有4.5～5.5wt％的堿性硅片清洗劑。
本發(fā)明對(duì)所述堿性清洗劑沒有具體限定，任何本領(lǐng)域技術(shù)任意能夠獲得的堿性清洗劑均可用于本發(fā)明，示例性的，所述堿性清洗劑包括表面活性劑、螯合劑、pH調(diào)節(jié)劑、乳化劑等，或者商購晶體硅片堿性清洗劑。
本發(fā)明所述方法的工藝單元中均使用電阻率＞12Ω·m的水。電阻率＞12Ω·m的水具有離子含量低，硅粉等臟污易分散，冷卻液等化學(xué)殘留物反應(yīng)活性低的優(yōu)點(diǎn)。
為了保證清洗劑清洗單元的清洗劑能夠被漂洗完全，步驟(3)所述漂洗包括4個(gè)漂洗單元。
優(yōu)選地，所述相鄰兩個(gè)清洗槽的溫度差值≤5℃。
作為優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明所述金剛線切割的晶體硅的清洗方法包括如下步驟：
(1’)將鑄錠切片以水平力剝離晶體硅片，并進(jìn)行插片，得到包括晶體硅片的工裝件；
(1)將步驟(1’)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有純凈水的第一洗槽中，在35℃下，進(jìn)行第一次預(yù)清洗；
(2a)將步驟(1)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有酸清洗劑的第二洗槽中，在35℃下，進(jìn)行酸清洗；
(2b)將步驟(2a)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有純凈水的第三洗槽中，在40℃下，進(jìn)行水清洗；
(2c)將步驟(2b)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有清洗劑的第四洗槽中，在50℃下，進(jìn)行第一次堿清洗；
(2d)將步驟(2c)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有清洗劑的第五洗槽中，在50℃下，進(jìn)行第二次堿清洗；
(3a)將步驟(2b)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有純凈水的第六洗槽中，在55℃下，進(jìn)行第一次漂洗；
(3b)將步驟(3a)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有純凈水的第六洗槽中，在60℃下，進(jìn)行第二次漂洗；
(3c)將步驟(3b)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有純凈水的第六洗槽中，在65℃下，進(jìn)行第三次漂洗；
(3d)將步驟(3c)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有純凈水的第六洗槽中，在65℃下，進(jìn)行第四次漂洗；
(4)將步驟(3d)的包括晶體硅片的工裝件置在65℃下烘干。
優(yōu)選地，所述切割晶體硅的金剛線包括砂線和固定在所述砂線上的金剛石顆粒。
優(yōu)選地，所述每個(gè)所述預(yù)清洗工藝單元、清洗劑清洗單元和漂洗工藝單元中的清洗槽均為鼓泡輔助清洗，優(yōu)選采用超聲輔助清洗，進(jìn)一步優(yōu)選超聲功率4000kW的超聲輔助清洗。
優(yōu)選地，當(dāng)所述清洗槽采用超聲輔助清洗時(shí)，震板位于清洗槽底部。
優(yōu)選地，步驟(1)所用水采用步驟(3)的溢流水。
優(yōu)選地，所述工裝件在清洗槽清洗完畢后，提拉所在的清洗槽，并轉(zhuǎn)移至下一工藝單元的清洗槽。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
(1)本發(fā)明選用合適的清洗工藝、清洗槽溫度和浸泡時(shí)間，獲得了適合于金剛石線切割的晶體硅片的清洗方法，所述方法能夠有效清洗晶體硅片，同時(shí)降低崩邊率，降低破片率，降低制程損耗，還能夠縮短工藝時(shí)間。
(2)當(dāng)附加特定的插片工藝時(shí)，能夠進(jìn)一步的降低崩邊率，降低破片率，降低制程損耗。
附圖說明
圖1金剛線切割后工件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。
實(shí)施例1提供了一種金剛線切割的晶體硅的清洗方法，包括如下步驟：
(1’)將鑄錠切片在全自動(dòng)插片清洗劑中，以水平力剝離晶體硅片，并進(jìn)行插片，得到包括晶體硅片的工裝件；
(1)將步驟(1’)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有純凈水的第一洗槽中，進(jìn)行第一次預(yù)清洗；
(2a)將步驟(1)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有酸清洗劑的第二洗槽中，進(jìn)行酸清洗；所述酸清洗采用檸檬酸；
(2b)將步驟(2a)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有純凈水的第三洗槽中，進(jìn)行水清洗；
(2c)將步驟(2b)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有清洗劑的第四洗槽中，進(jìn)行第一次堿清洗；所述堿清洗采用三達(dá)奧克硅片清洗劑；
(2d)將步驟(2c)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有清洗劑的第五洗槽中，進(jìn)行第二次堿清洗；所述堿清洗采用三達(dá)奧克硅片清洗劑；
(3a)將步驟(2b)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有純凈水的第六洗槽中，進(jìn)行第一次漂洗；
(3b)將步驟(3a)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有純凈水的第七洗槽中，進(jìn)行第二次漂洗；
(3c)將步驟(3b)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有純凈水的第八洗槽中，進(jìn)行第三次漂洗；
(3d)將步驟(3c)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有純凈水的第九洗槽中，進(jìn)行第四次漂洗；
(4)將步驟(3d)的包括晶體硅片的工裝件置在65℃下烘干。
采用如上所述的方法進(jìn)行晶體硅片的清洗，步驟(1)～(4)的具體工藝條件如下，洗片量為19000～20000片：
實(shí)施例2提供了一種金剛線切割的晶體硅的清洗方法，與實(shí)施例1的區(qū)別在于：在步驟(3d)和步驟(4)之間進(jìn)行步驟(3e)將步驟(3d)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有純凈水的第十洗槽中，進(jìn)行第五次漂洗；
之后進(jìn)行步驟(4)將步驟(3e)的包括晶體硅片的工裝件置在65℃下烘干。
采用如上所述的方法進(jìn)行晶體硅片的清洗，步驟(1)～(4)的具體工藝條件如下，洗片量為19000～20000片：
實(shí)施例3
提供了一種金剛線切割的晶體硅的清洗方法，包括如下步驟：
(1’)將鑄錠切片在全自動(dòng)插片清洗劑中，以水平力剝離晶體硅片，并進(jìn)行插片，得到包括晶體硅片的工裝件；
(1)將步驟(1’)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有純凈水的第一洗槽中，進(jìn)行第一次預(yù)清洗；
(2a)將步驟(1)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有清洗劑的第四洗槽中，進(jìn)行第一次堿清洗；所述堿清洗采用三達(dá)奧克硅片清洗劑；
(3a)將步驟(2a)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有純凈水的第六洗槽中，進(jìn)行第一次漂洗；
(3b)將步驟(3a)的包括晶體硅片的工裝件置于裝有純凈水的第七洗槽中，進(jìn)行第二次漂洗；
(4)將步驟(3b)的包括晶體硅片的工裝件置在65℃下烘干。
采用如上所述的方法進(jìn)行晶體硅片的清洗，步驟(1)～(4)的具體工藝條件如下，洗片量為19000～20000片：
實(shí)施例4
與實(shí)施例1的區(qū)別在于，步驟(1’)采用人工剝離晶體硅片，剝離時(shí)，硅片與鑄定切片堆的角度在15°以下。
對(duì)比例1
金剛線切割的晶體硅，采用現(xiàn)有的紗線切割晶體硅的清洗工藝，具體工藝為：
用全半動(dòng)插片機(jī)插片后，以一定數(shù)量為單位，放入清洗機(jī)的上料槽中，浸泡待上料清洗，參數(shù)設(shè)置如下，洗片量為19000～20000片：
性能測(cè)試：
統(tǒng)計(jì)B崩邊，C崩邊，破片率，和制程損耗；
測(cè)試結(jié)果如下表：
其中，理論出片數(shù)＝線切切割方棒有效長(zhǎng)度/線切加工室導(dǎo)輪刻槽槽距；
B級(jí)崩邊＝B級(jí)崩邊片數(shù)/硅棒理論出片數(shù)；
C級(jí)崩邊＝C級(jí)崩邊片數(shù)/硅棒理論出片數(shù)；
破片率＝破損片數(shù)/硅棒理論出片數(shù)；
制程損耗＝1-清洗插片數(shù)/硅棒理論出片數(shù)；
B級(jí)崩邊標(biāo)準(zhǔn)：崩邊長(zhǎng)≤0.8mm，寬≤0.3mm，數(shù)量≤1個(gè)/片；
C級(jí)崩邊標(biāo)準(zhǔn)：長(zhǎng)≤1mm,寬≤0.5mm,數(shù)量≤1個(gè)/片。
從性能測(cè)試結(jié)果可以看出，本發(fā)明選用合適的清洗工藝、清洗槽溫度和浸泡時(shí)間，獲得了適合于金剛石線切割的晶體硅片的清洗方法，所述方法能夠有效清洗晶體硅片，在保證臟污比例滿足工藝要求的前提下，同時(shí)降低崩邊率，降低破片率，降低制程損耗，還能夠縮短工藝時(shí)間。從實(shí)施例1～3和實(shí)施例4可以看出，當(dāng)附加特定的插片工藝(水平力剝離晶體硅片)時(shí)，能夠進(jìn)一步的降低崩邊率，降低破片率，降低制程損耗。
申請(qǐng)人聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。