应用于降低TTV的单晶硅片的夹紧装置及切割方法
技术领域
本发明属于硅片切割领域，尤其涉及一种应用于降低TTV的单晶硅片的夹紧装置及切割方法。
背景技术
金刚线快速替代传统切割方式成为单晶硅片的主流切割工具，其需求随着单晶市场占比的提高而持续增长。截止目前，金刚线在全球范围内已被广泛应用于单晶硅切片。随着细线化的推广，切割的难点主要在于TTV的控制，现有技术中的硅锭夹紧装置包括依次连接的夹紧导轨垫片、金属垫条和塑料粘接板，夹紧导轨垫片通过气缸夹紧装置安装在工作台上。随着使用时间的增长，由于硅锭进刀面完全与切割线网接触，硅锭的硬度大，夹紧导轨垫片、金属垫条出现变形和磨损，由于夹紧导轨及金属垫条的磨损位置无法精确判定，因此会有不同状态的倾斜角度，比如硅锭的左侧先碰触线网或者硅锭的右侧先碰触线网，硅锭和切割线网之间会分别产生不同大小和方向的倾斜角，因此，在切割过程中会存在进线方向的改变，最终导致单晶硅片的厚薄不均，无法有效控制TTV。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于降低TTV的单晶硅片的夹紧装置及切割方法，该装置中通过设置调整垫片，避免了因该夹紧装置的各个部位磨损不一致而导致TTV难以控制；切割方法中，将硅锭和切割线网之间的接触方式由面接触调整为点接触，避免了金刚线切入时的打滑现象；通过设定正向走线时，第一步走线的金刚线进刀方向和硅锭的倾斜方向的对应关系，避免了设备工装磨损与进线方向不匹配的偶发因素所导致的进刀厚薄，实现对TTV的有效控制。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种应用于降低TTV的单晶硅片的夹紧装置，包括：依次连接的第一垫条、第二垫条和粘结板；
所述第一垫条固定且平行于金刚线切割线网的走线方向设置；
所述第二垫条倾斜设置；所述第二垫条的一端固定在所述第一垫条上，另一端远离所述第一垫条以形成安装空间；所述安装空间内设置一调整垫片；所述调整垫片的一侧固定在所述第一垫条上，另一侧固定在所述第二垫条上；
所述粘结板平行于所述第二垫片；所述粘结板背向第二垫条的侧面上固定一硅锭。
优选地，所述第二垫条为金属垫条。
优选地，所述粘结板为一塑料粘结板。
优选地，所述调整垫片的厚度为0.8mm~1.2mm。
本发明还提出了一种应用于降低TTV的单晶硅片的切割方法，基于所述的应用于降低TTV的单晶硅片的夹紧装置，包括以下步骤：
（1）布置线网：在放线轴和收线轴之间布置金刚线切割线网；
（2）布置所述降低TTV的单晶硅片的夹紧装置：将所述第一垫条固定在位于切割线网上方的工作台上，并使得所述调整垫片位于第一步走线方向矢量的终点；所述第一步走线方向与正向走线的方向相同；
（3）设定所述第一步走线方向的运行参数：在切割过程中，所述工作台带动工件的运行速度为1~1.4 mm/min ；所述金刚线的线速度为8~12 m/s；所述金刚线的进线距离为1000m；
（4）切割硅锭：先采用正向走线的方式，对所述硅锭进行切割加工，然后再采用反向走线的方式，继续对硅锭进行切割加工，直至切割完成。
优选地，切割前，所述金刚线和所述硅锭之间的最小垂直距离为1mm。
优选地，所述金刚线的出刃高度为3um~5um。
优选地，所述金刚线的线径为53mm~57mm。
与现有技术相比，本发明的优点为：
（1）该装置中，通过设置调整垫片，避免了因该夹紧装置的各个部位磨损不一致而导致TTV难以控制；
（2）切割方法中，将硅锭和切割线网之间的接触方式由面接触调整为点接触，硅锭和切割线网之间的接触面小，根据压强原理，金刚线较易切入硅锭，避免了金刚线切入时的打滑现象；通过设定正向走线时，第一步走线的金刚线进刀方向和硅锭的倾斜方向的对应关系，避免了设备工装磨损与进线防线方向不匹配的偶发因素所导致的进刀厚薄，实现对TTV的有效控制。
附图说明
图1为本发明一实施例的应用于降低TTV的单晶硅片的夹紧装置的主视图；
图2为本发明一实施例的应用于降低TTV的单晶硅片的切割方法中，应用于降低TTV的单晶硅片的夹紧装置的安装示意图；
图3为图1中第一步走线方向与硅锭、切割线网的位置关系图；
图4为其他实施例中第一步走线方向与硅锭、切割线网的位置关系图。
其中，1-第一垫条，2-第二垫条，3-粘结板，4-调整垫片，5-硅锭，6-切割线网，7-放线轴，8-收线轴。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
如图1所示，一种应用于降低TTV的单晶硅片的夹紧装置，包括：依次连接的第一垫条1、第二垫条2和粘结板3；第一垫条1和第二垫条2之间设置调整垫片4。
第一垫条1固定且平行于金刚线切割线网6的走线方向设置。走线方式包括如图1所示的正向走线和与图1中相反方向的反向走线（回线方向）。
第二垫条2倾斜设置；第二垫条2的一端固定在第一垫条1上，另一端远离第一垫条1以形成安装空间；安装空间内设置一调整垫片4；调整垫片4的一侧固定在第一垫条1上，另一侧固定在第二垫条2上。
粘结板3平行于第二垫片；粘结板3背向第二垫条2的侧面上固定一硅锭5。
在本实施例中，第一垫片1为夹紧导轨垫片；第二垫条2为金属垫条；粘结板3为一塑料粘结板3。
在本实施例中，调整垫片4的厚度为0.8mm~1.2mm，如1mm。
如图2所示，本实施例中还提出了一种应用于降低TTV的单晶硅片的切割方法，基于的应用于降低TTV的单晶硅片的夹紧装置，包括以下步骤：
（1）布置线网：在放线轴7和收线轴8之间布置金刚线切割线网6；
（2）布置降低TTV的单晶硅片的夹紧装置：将第一垫条1固定在位于切割线网6上方的工作台上，并使得调整垫片4位于第一步走线方向矢量的终点，第一步走线方向与正向走线的方向相同；也即第一步进线方向与硅锭5的进刀侧面51呈钝角；第一步走线是指切割开始时的走线，如图2所示，此时切割线网6的走线方式即为正向走线。切割前，金刚线和硅锭5之间的最小垂直距离为1mm。
在该工序中，如果与该发明所示的倾角相反，如图4所示，第一步走线方向与硅锭1的进刀侧面51呈锐角，切割液在硅锭5、切割线网6之间空间较小，容易形成涡流，导致金钢线抖动；该发明所要求的倾斜方向是第一步走线方向与硅锭5的进刀侧面51呈钝角，如图3，切割液喷在切割线网6上与硅锭5之间空间较大，大部分的切割液从切割线网6上流下，少部分附着在金钢线对硅锭5进行切割，不会形成涡流避免了金钢线大幅度抖动，进而有效控制了了进刀位置TTV的产生。
在该工序中，人为使得硅锭5和金刚线之间形成角度，避免该夹紧装置磨损不一致导致的角度不一。
在该工序中，固定硅锭5方向，保证硅锭5与切割线网6的倾斜角度方向一致。
（3）设定第一步走线方向的运行参数：在切割过程中，工作台带动工件的运行速度为1~1.4 mm/min ；金刚线的线速度为8~12 m/s；金刚线的进线距离为1000m；其中，工作台带动工件的运行速度具体可以设置为1.2 mm/min、金刚线的线速度具体可设置为10 m/s。进线距离指的是放线轴按工艺方向正向走线的距离。其中，表1为第一步走线方向的运行参数的设定。
表1
该工序中，通过固定走线方向，通过上表计算，保证理论匀速距离987.5小于进线距离100m即可，即可保证从硅锭5刚进刀至硅锭5的整个底面全部切割至完全进入切割线网6内的过程中，始终保持线速不变且走线方向不变。
（4）切割硅锭5：导轮转到带动金刚线切割线网在放线轴和收线轴之间水平运动，并按照进线多，回线少的方式，对下降过程中的硅锭来回切割。先采用正向走线的方式，对硅锭5进行切割加工，再采用反向走线（回线）的方式继续对硅锭5进行切割加工，直至切割完成。这个切割过程中保持持续的正反向走线的，分很多步骤，比如第一步进线1000m，回线995 m，第二步进线800 m，回线795 m。其中，金刚线的线径为53mm~57mm。，
综上所述，本实施例的应用于降低TTV的单晶硅片的夹紧装置及切割方法，具有以下优点：
（1）该装置中，通过设置调整垫片4，避免了因该夹紧装置的各个部位磨损位置不一致及方向不一致，而导致TTV难以控制。
（2）将硅锭5和切割线网6之间的接触方式由面接触调整为点接触，硅锭5和切割线网6之间的接触面小，根据压强原理，金刚线较易切入硅锭5，避免了金刚线切入时的打滑现象。
（3）通过设定正向走线时，第一步走线的金刚线的进刀方向和硅锭5的倾斜方向的对应关系，避免了设备工装磨损与进线方向不匹配的偶发因素所导致的进刀厚薄，实现对TTV的有效控制。
（4）将硅锭5和切割线网6之间的接触方式由面接触调整为点接触，硅锭5接触切割线网6时无打滑、切偏的现象，该夹紧装置对于冷却液有更好的兼容性。
（5）切割是否完成切透只需观察一边即可，不需要两侧判断，便于员工操作。即只要观察没有调整垫片4的一侧是否切透粘结板即可，有调整垫片4的一侧硅锭的顶端相对于没有调整垫片4一侧位置低，会优先切透。
（6）提升了单晶硅片的品质质量及成片率。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
