一种多边形单晶硅棒
技术领域
本实用新型属于太阳能级单晶硅棒切割技术领域，尤其是涉及一种多边形单晶硅棒。
背景技术
现今用来切割太阳能级硅片的硅棒形状主要为四方形结构，发现生产的四边形单晶硅片不仅导致单晶圆棒切除的边角料多，单晶圆棒的利用率低，而且生产出的单晶硅片有效面积小、电池转换率低，无法满足现有太阳能电池片的组装技术要求。为了进一步提高单晶硅片单张的有效面积，提高太阳能电池组件的有效发电面积，从而需提出多边形结构的单晶硅片，而生产多边形单晶硅片需设计出一种结构合理且满足现有生产技术要求的多边形单晶硅棒及其加工方法。
太阳能级电池用的多边形单晶硅片主要采用直拉法生长<100>晶向的单晶圆棒作为原料，再由单晶圆棒开方去边皮料加工成多边形单晶硅棒，然后再进行切片，最终生产成多边形单晶硅片。但目前加工多边形单晶硅棒时，对单晶硅棒的结构无统一要求，仅需是六边形结构即可，在单晶圆棒的端面划取多边形边的位置很随意，使得开方切割时切割线的入口位置也很随意，有的甚至从单晶圆棒的生长棱线处加工切割，导致加工出的单晶硅棒的表面质量差别很大，表面粗糙度和尺寸偏差值出现大量不合格，严重时出现许多裂纹或隐裂，导致后期加工的多边形硅片出现大量的裂片，成品率低，生产成本高。
发明内容
本实用新型要解决的问题是提供一种多边形单晶硅棒，尤其是适用于N 型、P型单晶的多边形单晶硅棒，解决了现有技术中多边形单晶硅棒结构设计不合理，导致加工后多边形单晶硅棒平面的表面质量差异大且容易开裂的技术问题，降低了生产成本，提高了成品率。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种多边形单晶硅棒，包括2N边形端面和设于所述端面间2N个平面，所述2N边形至少有一组对边为<100>晶向，且所述平面至少有一组对位面为 (100)晶面，其中，N≥3且为整数。
进一步的，所述2N边形中<100>晶向所在边与所述平面中(100)晶面所在面对应设置且数量相同。
进一步的，所述N＝3时，所述2N边形为六边形，所述六边形有一组对边为<100>晶向；所述平面有一组对位面为(100)晶面。
进一步的，另两组对位设置的所述平面为
进一步的，所述N＝4时，所述2N边形为八边形，所述八边形有两组对边为<100>晶向；所述平面有两组对位面为(100)晶面。
进一步的，另两组对位设置的所述平面为(110)晶面。
进一步的，所述平面中(100)晶面与(110)晶面间隔设置。
进一步的，相邻所述平面连接处为倒圆结构。
进一步的，所述多边形为正多边形。
本实用新型具有的优点和积极效果是：
与现有技术相比，本实用新型提出一种多边形单晶硅棒，不分N型和P 型，对于六边形单晶硅棒，一组对位平面为(100)晶面；八边形单晶硅棒，有两组对位平面为(100)晶面；无论是六边形单晶硅棒还是八边形单晶硅棒，侧边平面均只有两种规格的晶面指数，降低了因多边形单晶硅棒结构设计不合理导致生产出的单晶硅棒平面质量差异大且容易起裂的风险，使得单晶硅棒整体表面的粗糙度和平整度变化小且稳定，提高了成品率，降低了生产成本，进而也提高了后续多边形硅片的加工质量。
附图说明
图1是本实用新型实施例一的一种六边形单晶硅棒；
图2a-图2c是本实用新型实施例一的六边形单晶圆棒开方切割加工示意图；
图3是本实用新型实施例一的六边形单晶毛坯硅棒磨平面的加工示意图；
图4是本实用新型实施例二的一种八边形单晶硅棒；
图5a-图5d是本实用新型实施例二的八边形单晶圆棒开方切割加工示意图；
图6是本实用新型实施例二的八边形单晶毛坯硅棒磨平面的加工示意图。
图中：
1、单晶圆棒 101、棱线 102、端面
103、母线 104、母线 105、边料
106、边料 107、边料 108、边料
109、边料 110、边料 2、六边形单晶硅棒
201、端面 202、平面 203、毛坯硅棒
3、八边形单晶硅棒 301、端面 302、平面
303、毛坯硅棒 4、切割线 5、砂轮
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例一：
一种六边形单晶硅棒2，如图1所示，包括六边形的端面201和六个平面202，六边形为正六边形，端面201的六个顶点A1、A2、A3、A4、A5和 A6共圆于同一个圆心，且相邻平面202之间设有倒圆。在端面201中，有一组对边为<100>晶向，分别为边A2A3和边A6A5；在六个平面202中，有一组对面为(100)晶面，分别为面A2A3A3'A2'和面A6A5A5'A6'。其中，边A2A3 与面A2A3A3'A2'对应设置，边A6A5与面A6A5A5'A6'对应设置。
六边形单晶硅棒2为立方晶体结构，根据六边形单晶硅棒2结构的特点，有三组对位平面，分别为面A1A2A2'A1'和面A5A4A4'A5'、面A2A3A3'A2'和面 A6A5A5'A6'、面A3A4A4'A3'和面A1A6A6'A1'，分别对应三个晶面指数，面 A2A3A3'A2'和面A6A5A5'A6'的晶面指数均为(100)。同时由立方晶体结构的对称性可知，面A1A2A2'A1'与面A3A4A4'A3'的晶面指数相同，与面A2A3A3'A2' 的夹角均为60°，由晶面夹角公式可推算出面A1A2A2'A1'和面A5A4A4'A5'的晶面指数。晶面夹角公式为：
其中：θ为面A1A2A2'A1'与面A2A3A3'A2'的夹角为60°；
(h1k1l1)表示面A1A2A2'A1'的晶面指数，且h1＝1，l1＝0；
(h2k2l2)表示面A2A3A3'A2'的晶面指数，且h2＝1，k2＝0，l2＝0；
代入上述公式，得出
本实施例中，六边形单晶硅棒2的六个平面202中，有一组对位平面202 为(100)晶面，另外两组对位平面202均为
在单晶硅中(111)晶面是最易开裂面，由晶面夹角公式可求出(100) 晶面与(111)晶面的夹角为54.7°，
一种六边形单晶硅棒1的加工方法，步骤如下：
S1：在单晶圆棒1的两端102面划出六边形，并使六边形中有一组对边为<100>晶向。
进一步的，具体步骤包括：
S11：找出单晶圆棒1体柱面上四条棱线101，在单晶圆棒1的端面102 上找出与四条棱线101的交点M1、M2、M3和M4，依次连接交点M1、M2、M3 和M4形成一正方形M1M2M3M4，正方形M1M2M3M4的四条边即为单晶圆棒1 端面102的<100>晶向。
单晶圆棒1为采用直拉法生长<100>晶向的原料棒，在<100>晶向的单晶圆棒1的体柱面上的四条对称分布的棱线101即为生长棱线，如图2所示，则相邻棱线101围成的平面为(100)晶面，四条棱线101可形成四个(100) 晶面。在单晶圆棒1的端面102上，连接四条棱线101与端面102的交点M1、 M2、M3和M4围成一个正四边形M1M2M3M4，则，四边形M1M2M3M4的四条边均为<100>晶向。
S12：在单晶圆棒1的一端面102上划出六边形A1A2A3A4A5A6，并使六边形A1A2A3A4A5A6有一组对边平行于正方形M1M2M3M4的任一边，与正方形 M1M2M3M4平行的边即为六边形A1A2A3A4A5A6的<100>晶向。
根据六边形单晶硅棒2的结构特点，使六边形端面201中晶向为<100> 的边A2A3和边A6A5分别平行于单晶圆棒1端面102上的边M2M3和边M1M4，也即是六边形A1A2A3A4A5A6中的一组对位设置的边A2A3和边A6A5分别平行于正四边形M1M2M3M4中的边M2M3和边M1M4。再根据已确定好边A2A3和边A6A5的位置，依次同一个方向连续两次旋转60°，即可划出另外两组对位设置的边A1A6和边A3A4、边A1A2和边A4A5的位置。
S13：在单晶圆棒1的另一端面102上根据S12的方法划出对位设置的六边形A1'A2'A3'A4'A5'A6'，同时保证六边形A1A2A3A4A5A6和六边形 A1'A2'A3'A4'A5'A6'的边一一对应设置。
S14：在单晶圆棒1的体柱面上，连接两端面的六边形顶点形成六条与单晶圆棒1轴线平行的母线103，也即是说母线103分别为线A1A1'、线A2A2'、线A3A3'、线A4A4'、线A5A5'和线A6A6'。
在单晶圆棒1上划出的六边形单晶硅棒2结构，使得四条棱线101均位于相邻母线103之间位置，棱线101均不与母线103重合，且边A2A3和边 A6A5分别平行于边M2M3和边M1M4，使得六边形单晶硅棒2的结构完全避开棱线101，同时只有两种结构的晶面结构，最大限度地降低了因晶面结构的不同而导致生产出的单晶硅棒2平面质量差异大；同时在开方切割及倒角过程中完全避开棱线101的位置，最大限度地减少开裂的风险。
S2：对单晶圆棒1进行开方切割，获得六边形单晶硅棒2的毛坯硅棒，其中，首次切割入口为在单晶圆棒1体柱面上两端对位设置的<100>晶向所在边的连接线，切入方向与六边形<100>晶向平行，首次切割后形成的平面为(100)晶面。
进一步的，具体步骤包括：
S21：将单晶圆棒1水平放置在开方机上，并使所述六边形A1A2A3A4A5A6 中的<100>晶向竖直设置。
如图2a所示，单晶圆棒1水平设置在开方机(图省略)上，并使单晶圆棒1端面102中所划的六边形A1A2A3A4A5A6的边A2A3和边A6A5纵向垂直固定装卡在开方机上。
S22：在单晶圆棒1上方设有金刚石切割线4，切割线4平行于单晶圆棒1的轴线，并位于六边形A1A2A3A4A5A6的<100>晶向所在边对应于单晶圆棒 1母线的正上方。
在单晶圆棒1的上方设有两条同一高度对位设置的切割线4，切割线4 之间的距离与六边形A1A2A3A4A5A6的对边距离相同。切割线4与单晶圆棒1 的轴线平行，且分别位于线A2A2'、A6A6'的正上方，也就是说，两条切割线 4正对着对位设置的两条母线103。
S23：单晶圆棒1固定不动，切割线4按照一定速度沿六边形 A1A2A3A4A5A6的<100>晶向从上向下垂直移动切割，完成六边形单晶硅棒2 的(100)晶面所在平面202的加工，即完成面A2A3A3'A2'和面A6A5A5'A6' 的加工。
具体地，在开方切割过程中，单晶圆棒1与切割线4位置设好后，单晶圆棒1固定不动，两条切割线4并排按照提前设置好的速度沿边A2A3的方向垂直向下移动切割，直至完全把两侧边料105切割掉并移动到下端固定位置处，至此完成两个对位设置的(100)晶面加工。在这一加工过程中，切割线4的线速度为20-24m/s，线张力值为80-90N，冷却液为纯水，流量为 15-17L/min，冷却温度为20±5℃，切割线4的入刀口为(100)晶面中的上端线A2A2'和线A6A6'，切割线4的切入方向与六边形A1A2A3A4A5A6的<100> 晶向平行，使得切割线4的切入方向与晶向<100>的方向一致，沿同一方向切割不仅可提高面A2A3A3'A2'和面A6A5A5'A6'的全局的粗糙度和平面度，可降低表面法线的偏移量，而且还可以降低由于切割线4位置偏移带来的弯曲度。
S24：切割完面A2A3A3'A2'和面A6A5A5'A6'后，切割线4先返回初始位置，顺时针旋转单晶圆棒60°后，面A1A2A2'A1'和面A5A4A4'A5'纵向垂直设置，相应边A1A2与边A5A4的
S25：切割完面A1A2A2'A1'和面A5A4A4'A5'后，切割线4先返回初始位置，单晶圆棒1继续顺时针旋转60°，面A3A4A4'A3'和面A1A6A6'A1'纵向垂直设置，相应边A3A4和边A1A6的
相对于现有垂直于单晶圆棒1轴线的加工方式，平行于单晶圆棒1轴线设置的两条切割线4，缩短了单次加工的加工距离，降低了切割线4移动的波动距离，进而降低了切割线4在加工过程中产生的热量，进而也降低了在六边形单晶硅棒1表面上产生微裂纹；同时也缩短了加工时间，提高了工作效率，为后续加工争取时间。
S3：对S2生产的毛坯硅棒203依次进行倒角、磨平面，获得六边形单晶硅棒1。
进一步的，具体步骤为：
S31：对毛坯硅棒203的棱角进行倒圆加工，依次对棱角进行粗磨、细磨，最终形成圆弧形倒角。
由单晶圆棒1开方切割完成后的毛坯硅棒203进行自动中转，再中转到硬质砂轮磨抛的加工单元中(图省略)，毛坯硅棒203以一定的速度进行顺时针旋转，同时使用一定规格的粗砂轮顺时针旋转，对毛坯硅棒203的六个棱角进行粗磨加工；然后再用一定规格的细砂轮对棱角进行细磨加工。具体毛坯硅棒203旋转的速度以及粗砂轮、细砂轮的型号，由实际情况而定，本实施例不做具体限制。
倒圆加工完成后，需对其进行粗糙度和直径方向的尺寸进行检查。经检验，倒圆后的粗糙度Ra≤0.4um，直径方向的尺寸偏差≤0.3mm，完全符合要求。
S32：再对倒角后的六边形毛坯硅棒203的平面进行表面加工，依次进行粗磨、细磨，最终加工成六边形单晶硅棒2。
先对六边形毛坯硅棒203的平面进行粗磨加工，然后再按照粗磨平面的顺序进行细磨加工。
具体地，粗磨时，如图3所示，六边形毛坯硅棒203水平放置在硬质砂轮5磨削的加工单元中(图省略)，且对位被磨面A2A3A3'A2'和面A6A5A5'A6' 后纵向垂直设置，在六边形毛坯硅棒203被磨面A2A3A3'A2'和面A6A5A5'A6' 后两侧各设一个圆型粗砂轮5，粗砂轮5的颗粒为120-250目，粗砂轮5的转速为2000-3500rpm/min。
加工时，粗砂轮5以一定转速原位顺时针旋转，毛坯硅棒203相对于粗砂轮5水平单向从A1'向A1逐步水平移动；待毛坯硅棒203移动到A3'A2'位置处时，粗砂轮5立刻向后回撤与毛坯硅棒203分开，毛坯硅棒203再水平从A1向A1'移动，回到初始位置处，粗砂轮5再与被磨面重新对位开始磨削，粗砂轮5继续以一定转速原位顺时针旋转，毛坯硅棒203相对于粗砂轮5继续水平单向从A1'向A1移动；重复上述步骤，直至对面A2A3A3'A2'和面 A6A5A5'A6'加工完成，此时，毛坯硅棒203回到初始位置处，粗砂轮5立刻向后回撤与毛坯硅棒203分开。在这一磨面过程中，毛坯硅棒203的转速为1000-1200mm/min。
使毛坯硅棒203顺时针旋转60°，此时，被磨面A1A2A2'A1'和面 A5A4A4'A5'纵向垂直设置，并与粗砂轮5平行，对位完成后，再开始加工，直至完成对面A1A2A2'A1'和面A5A4A4'A5'的粗磨，在这一过程中，毛坯硅棒 203的转速为700-900mm/min，相交于磨面A2A3A3'A2'的转速降低，可使表面摩擦温度及时散开，以降低表面损伤，提高表面粗糙度和平面度。继续顺时针旋转毛坯硅棒203，旋转60°，加工剩余的对位面A3A4A4'A3'和面A1A6A6'A1'。至此，完成对毛坯硅棒203的平面粗磨，毛坯硅棒203的转速仍为700-900mm/min。在此粗磨平面202的过程中，所有平面203均单向磨削，使平面202上的磨削纹路一致，表面损伤少。
粗磨完成后，更换细砂轮，细砂轮和毛坯硅棒203的配合与粗砂轮5和毛坯硅棒203的配合位置相同，连续两次同向顺时针旋转60°，进行细磨平面，其中，细砂轮的颗粒为300-1200目，细砂轮转速为2000-3500rpm/min。细砂轮对毛坯硅棒203的加工过程与粗砂轮5的一样，先对(100)晶面的 A2A3A3'A2'和A6A5A5'A6'进行精磨加工，此时，毛坯硅棒203转速为 1000-1200mm/min；然后再依次对
最后加工成的六边形单晶硅棒2的平面进行粗糙度、垂直度和平面度进行检查。最终用本实施例所述的加工方法，测试到平面的粗糙度Ra≤0.4um，垂直度波动值≤4′，平面方向的尺寸偏差≤0.3mm，均满足使用要求，且表面质量好且尺寸稳定。
因生长棱线101处的晶面是最易开裂的位置，而本结构的六方形单晶硅棒2在开方切割中完全避开单晶圆棒1中四条生长棱线101的位置，进而在后续单晶硅棒1的棱角倒圆过程，也避开生长棱线101的位置，使得最大限度地降低了在生长棱线101在加工而造成的六边形单晶硅棒2存在开裂的风险，保证了六边形单晶硅棒2的表面质量。同时，每次切割方向均与晶向的方向一致，使得表面质量一致性和稳定性好，也减少了因晶面结构不同进而提高了后续多边形硅片成品率，使得整体表面的粗糙度和平整度变化小且稳定，完全满足生产要求。
实施例二：
一种八边形单晶硅棒3，如图4所示，包括八边形的端面301和八个平面302，八边形为正八边形，端面301的八个顶点B1、B2、B3、B4、B5、B6、 B7和B8共圆于同一个圆心，且相邻平面302之间设有倒圆。在端面301中，有两组对边为<100>晶向且间隔设置，分别为边B1B2与边B6B5、B3B4与边 B8B7；在八个平面302中，有两组对面为(100)晶面，分别为面B1B2B1'B2' 和面B6B5B5'B6'、面B3B4B4'B3'和面B8B7B7'B8'。
八边形单晶硅棒3为立方晶体结构，根据八边形单晶硅棒3结构的特点，有四组对位平面，分别为面B1B2B2'B1'和面B6B5B5'B6'、面B2B3B3'B2'和面 B7B6B6'B7'、面B3B4B4'B3'和面B8B7B7'B8'、面B4B5B5'B4'和面B1B8B8'B1'，分别对应四个晶面指数，面B1B2B2'B1'和面B6B5B5'B6'、面B3B4B4'B3'和面 B8B7B7'B8'均为(100)晶面。同时由立方晶体结构的对称性可知，且相邻两面之间夹角为45°，可知面B2B3B3'B2'和面B7B6B6'B7'的晶面指数、与面 B4B5B5'B4'和面B1B8B8'B1'的晶面指数相同。因面B2B3B3'B2'与面B3B4B4'B3'的夹角为45°，由晶面夹角公式可推算出面B2B3B3'B2'的晶面指数即可知道其它三个平面的晶面指数。晶面夹角公式为：
其中：θ为面B2B3B3'B2'与面B3B4B4'B3'的夹角为45°；
(h1k1l1)表示面B2B3B3'B2'的晶面指数，且h1＝1，l1＝0；
(h2k2l2)表示面B3B4B4'B3'的晶面指数，且h2＝1，k2＝0，l2＝0；
代入上述公式，得出k1＝1。则，面B2B3B3'B2'的晶面指数即为(110)，即可得出面B7B6B6'B7'、面B4B5B5'B4'和面B1B8B8'B1'的晶面指数为(110)；进而可得出边B2B3和边B7B6、边B5B4和边B8B1的晶向均为<110>，具体如图4所示。
与现有技术设计的八边形单晶硅棒3的结构相比，本实施例中的八边形单晶硅棒3的八个平面302中，有两组对位平面302为(100)晶面，另外两组对位平面302均为(110)晶面，且两种晶面交叉设置，这一设计最大地优化了结构类型，使八边形单晶硅棒3中对称且均布这两种晶面结构，最大限度地降低了因晶面结构的不同对加工平面表面质量的影响，保证整体平面质量的一致性和稳定性，可提高八边形单晶硅棒3的成品率，降低生产成本。
在本实施例中，由晶面夹角公式可求出(100)晶面与(111)晶面的夹角为54.7°，(110)晶面与(111)晶面的夹角为45°。进而可知，(110) 晶面所在面离最易开裂面(111)晶面距离较近，(100)晶面所在面离(111) 晶面距离较远，则，在加工过程中，(110)晶面较(100)晶面更易开裂，故需在加工六边形硅棒2的过程中，(110)晶面与(100)晶面的加工工艺是不同的，以减少(110)晶面开裂的发生。
一种八边形单晶硅棒3的加工方法，步骤如下：
S1：在单晶圆棒1的两端102面划出八边形，并使八边形中有两组对边为<100>晶向。
进一步的，具体步骤包括：
S11：找出单晶圆棒1体柱面上四条棱线101，在单晶圆棒1的端面102 上找出与四条棱线101的交点M1、M2、M3和M4，依次连接交点M1、M2、M3 和M4形成一正方形M1M2M3M4，正方形M1M2M3M4的四条边均为<100>晶向，也即是单晶圆棒1端面102的<100>晶向，如图5a所示。
S12：在单晶圆棒1的一端面102上划出八边形B1B2B3B4B5B6B7B8，并使八边形B1B2B3B4B5B6B7B8有两组对位设置的边平行于正方形M1M2M3M4的边，与正方形M1M2M3M4平行的边即为八边形B1B2B3B4B5B6B7B8的<100>晶向。
如图5a所示，根据八边形单晶硅棒3的结构特点，使八边形端面301 中晶向为<100>的边B1B2与边B6B5、边B3B4与边B8B7分别平行于单晶圆棒 1端面102上的边M2M3和边M1M4。再根据已确定好边B1B2和边B3B4的位置，一起旋转45°，即可划出另外两组对位设置的边B2B3和边B7B6、边B4B5 和边B1B8的位置。
S13：在单晶圆棒1的另一端面102上根据S12的方法划出对位设置的八边形B1'B2'B3'B4'B5'B6'B7'B8'，同时保证各边一一对应设置。
S14：在单晶圆棒1的体柱面上，连接两端面的八边形顶点形成八条与单晶圆棒1轴线平行的母线104也即是说母线104分别为线B1B1'、线B2B2'、线B3B3'、线B4B4'、线B5B5'、线B6B6'、线B7B7'和线B8B8'。
这一设置使得八边形单晶硅棒3的结构完全避开棱线101，同时只有两种结构的晶面结构，且两中晶面间隔对称设置，最大限度地降低了因晶面结构的不同而导致生产出的八边形单晶硅棒3平面质量差异大；同时在开方切割及倒角过程中完全避开棱线101的位置，最大限度地减少开裂的风险。
S2：对单晶圆棒1进行开方切割，获得八边形单晶硅棒3的毛坯硅棒303，其中，首次切割入口为在单晶圆棒1体柱面上两端对位设置的<100>晶向所在边的连接线，切入方向与八边形边B3B4<100>晶向平行，首次切割后形成的平面为(100)晶面。
进一步的，具体步骤包括：
S21：如图5a所示，将单晶圆棒1水平放置在开方机(图省略)上，并使单晶圆棒1端面102中所划的八边形B1B2B3B4B5B6B7B8中的边B3B4和边 B8B7<100>晶向竖直设置。
S22：在单晶圆棒1上方设有两条同一高度对位设置的金刚石切割线4 且与单晶圆棒1的轴线平行，切割线4平行于单晶圆棒1的轴线，并位于八边形B1B2B3B4B5B6B7B8中边B3B4和边B8B7<100>晶向所在边在单晶圆棒1 母线的正上方，也即是位于线B3B3'和边B8B8'的正上方。切割线4之间的距离与八边形B1B2B3B4B5B6B7B8中B3B4与B8B7之间距离相同。
S23：单晶圆棒1固定不动，切割线4按照一定速度沿八边形 B1B2B3B4B5B6B7B8中边B3B4<100>晶向从上向下垂直移动切割，完成八边形单晶硅棒3中面B3B4B4'B3'和面B8B7B7'B8'的加工。
具体地，在开方切割过程中，单晶圆棒1与切割线4位置设好后，单晶圆棒1固定不动，两条切割线4并排按照提前设置好的速度沿边B3B4的方向垂直向下移动切割，直至完全把两侧边料108切割掉并移动到下端固定位置处，至此完成两个对位设置的(100)晶面加工。在这一加工过程中，切割线4的线速度为20-24m/s，线张力值为80-90N，冷却液为纯水，流量为 15-17L/min，冷却温度为20±5℃，切割线4的入刀口为(100)晶面中的上端线B3B3'和边B8B8'，使得切割线4的切入方向与晶向<100>的方向一致，沿同一方向切割不仅可提高面B3B4B4'B3'和面B8B7B7'B8'的全局的粗糙度和平面度。
S24：切割完面B3B4B4'B3'和面B8B7B7'B8'后，切割线4先返回初始位置，顺时针旋转单晶圆棒45°后，面B2B3B3'B2'和面B7B6B6'B6'纵向垂直设置，相应边B2B3与边B7B6的<110>晶向也竖直向下设置，如图5b所示。当位置对准后，切割线4沿晶向<110>的方向垂直向下移动进行切割，去除两侧边料109，最终完成面B2B3B3'B2'和面B7B6B6'B6'的加工。在这一加工过程中，切割线4的线速度为16-19m/s，线张力值为80-90N，冷却液流量为 12-15L/min，冷却温度为20±5℃。与加工(100)晶面的B3B4B4'B3'相比，线速度降低，相应冷却液流量也降低，线张力及冷却文档不变。
S25：依次重复步骤S24，使单晶圆棒1连续两次顺时针旋转45°，依次去除边料110和边料111，分别获得面B1B2B2'B1'和面B6B5B5'B6'、面 B8B1B1'B8'和面B5B4B4'B5'，如图5c-5d所示，最终完成毛坯硅棒303的加工。在这一过程中，其中，加工面B1B2B2'B1'和面B6B5B5'B6'的工艺参数与加工面A3A4A4'A3'相同；加工面B8B1B1'B8'和面B5B4B4'B5'的工艺参数与加工面B2B3B3'B2'相同。至此，完成所有平面302的加工。
S3：对S2生产的毛坯硅棒303依次进行倒角、磨平面，获得六边形单晶硅棒1。
进一步的，具体步骤为：
S31：对毛坯硅棒303的棱角进行倒圆加工，依次对棱角进行粗磨、细磨，最终形成圆弧形倒角。
由单晶圆棒1开方切割完成后的毛坯硅棒303自动中转到硬质砂轮磨抛的加工单元中(图省略)，毛坯硅棒303以一定的速度进行顺时针旋转，同时使用一定规格的粗砂轮顺时针旋转，对毛坯硅棒303的八个棱角进行粗磨加工；然后再用一定规格的细砂轮对棱角进行细磨加工。具体毛坯硅棒303 旋转的速度以及粗砂轮、细砂轮的型号，由实际情况而定，本实施例不做具体限制。
倒圆加工完成后，需对其进行粗糙度和直径方向的尺寸进行检查，检查获得的倒圆粗糙度Ra≤0.4um，直径方向的尺寸偏差≤0.3mm，完全满足生产要求。
S32：再对倒角后的八边形毛坯硅棒303的平面进行表面加工，依次进行粗磨、细磨，最终加工成八边形单晶硅棒3。
先对八边形毛坯硅棒303的平面进行粗磨加工，然后再按照粗磨平面的顺序进行细磨加工。
具体地，粗磨时，如图6所示，毛坯硅棒303水平放置在硬质砂轮5磨削的加工单元中(图省略)，且对位被磨面B3B4B4'B3'和面B8B7B7'B8'后纵向垂直设置，在毛坯硅棒303被磨面B3B4B4'B3'和面B8B7B7'B8'两侧各设一个圆型粗砂轮5，粗砂轮5的颗粒为120-250目，粗砂轮5的转速为 2000-3500rpm/min。
加工时，粗砂轮5以一定转速原位顺时针旋转，毛坯硅棒303相对于粗砂轮5水平单向从B1'向B1逐步水平移动；待毛坯硅棒303移动到B3'B4'位置处时，粗砂轮5立刻向后回撤与毛坯硅棒303分开，毛坯硅棒303再水平从B1向B1'移动，回到初始位置处，然后粗砂轮5再与被磨面重新对位开始磨削，重复上述步骤，直至面B3B4B4'B3'和面B8B7B7'B8'粗磨完成。在这一磨面过程中，毛坯硅棒203的转速为1000-1200mm/min。
再使毛坯硅棒303连续三次顺时针旋转45°，重复上述磨削过程，依次完成面B2B3B3'B2'和面B7B6B6'B6'、面B1B2B2'B1'和面B6B5B5'B6'、面 B8B1B1'B8'和面B5B4B4'B5'的粗磨。其中，在加工面B2B3B3'B2'和面 B7B6B6'B6'、面B8B1B1'B8'和面B5B4B4'B5'时，毛坯硅棒203的转速为 700-900mm/min；加工面B1B2B2'B1'和面B6B5B5'B6'时，毛坯硅棒203的转速仍为1000-1200mm/min。
粗磨完成后，更换细砂轮，细砂轮和毛坯硅棒303的配合与粗砂轮5和毛坯硅棒303的配合位置相同，其中，细砂轮的颗粒为300-1200目，细砂轮转速为2000-3500rpm/min。细砂轮对毛坯硅棒303的加工过程与粗砂轮5 的一样，先对面B3B4B4'B3'和面B8B7B7'B8'进行细磨加工，然后在连续三次同向顺时针旋转45°，依次对面B2B3B3'B2'和面B7B6B6'B6'、面B1B2B2'B1' 和面B6B5B5'B6'、面B8B1B1'B8'和面B5B4B4'B5'进行细磨平面。具体地，在加工面B3B4B4'B3'和面B8B7B7'B8'、面B1B2B2'B1'和面B6B5B5'B6'时，毛坯硅棒 303转速为1000-1200mm/min；在加工面B2B3B3'B2'和面B7B6B6'B6'、面 B8B1B1'B8'和面B5B4B4'B5'时，毛坯硅棒303的转速为700-900mm/min，加工过程不再详述。
最后加工成的八边形单晶硅棒3的平面进行粗糙度、垂直度和平面度进行检查，用本实施例中的加工方法，获得平面的粗糙度Ra≤0.4um，垂直度波动值≤4′，平面方向的尺寸偏差≤0.3mm，完全满足生产标准要求。
本实用新型具有的优点和积极效果是：
1、与现有技术相比，本实用新型提出一种多边形单晶硅棒，不分N型和P型，对于六边形单晶硅棒，一组对位平面为(100)晶面；八边形单晶硅棒，有两组对位平面为(100)晶面；无论是六边形单晶硅棒还是八边形单晶硅棒，侧边平面均只有两种规格的晶面指数，降低了因多边形单晶硅棒结构设计不合理导致生产出的单晶硅棒平面质量差异大且容易起裂的风险，使得单晶硅棒整体表面的粗糙度和平整度变化小且稳定，提高了成品率，降低了生产成本，进而也提高了后续多边形硅片的加工质量。
2、采用本实用新型提出的加工方法，可获得一种至少有一组对位设置的平面为(100)晶面的多边形单晶硅棒，这一结构的多边形单晶硅棒表面质量稳定、平面尺寸偏差小且不易开裂的；开方切割过程完全避开单晶圆棒的棱线位置，进而在后续单晶硅棒的棱角倒圆过程，也避开生长棱线位置，最大限度地降低了在生长棱线处加工而造成多边形单晶硅棒平面质量差异大且开裂的风险，进而提高了后续多边形硅片成品率；同时，根据(100)晶面与非(100)晶面的结构特点调整不同的加工参数，以获得的更好的表面质量，可有效减小单晶硅棒表面开裂的风险。
以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
