本實用新型屬于硅片表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金剛石線切割硅片的表面處理裝置。

背景技術(shù)：

晶體硅片以其優(yōu)異的電學(xué)性能而在半導(dǎo)體、液晶顯示和太陽能電池等技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。伴隨著光伏產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，晶體硅片的需求量也在逐年增加。目前，晶體硅片的切割加工主要采用砂漿線切割技術(shù)或者金剛石線切割技術(shù)兩種工藝。

砂漿線切割技術(shù)是通過高速運動的鋼線帶動砂漿中的碳化硅顆粒滾動磨削從而切割硅片，這種切割方式普遍存在切割速度慢、成片效率低的缺陷，在此基礎(chǔ)上，新型的金剛石線切割技術(shù)便應(yīng)運而生。金剛石線切割技術(shù)是將細(xì)小的金剛石顆粒通過膠粘、電鍍或者釬焊等工藝固定在鋼線上，在鋼線的高速運動過程中通過附著在鋼線上的金剛石顆粒對硅片進(jìn)行磨削切割。相比于砂漿線切割，金剛石線切割技術(shù)的切割速度可以提高兩倍以上，因此更加適合大規(guī)模的批量生產(chǎn)。

金剛石線切割技術(shù)利用的是金剛石線的往復(fù)運動，因此加工出來的硅片表面通常會出現(xiàn)周期性的切割劃痕，而且表面光亮，粗糙度較低，由此帶來的是硅片表面的反射率升高，進(jìn)而影響電池效率。為了提高硅片表面的粗糙度，現(xiàn)有的處理方法是采用不同組分和濃度的具有強腐蝕能力的酸性溶液或者酸性氣體對硅片表面進(jìn)行蝕刻。酸性溶液或者酸性氣體的使用不僅會影響操作人員健康、容易產(chǎn)生環(huán)境污染，而且腐蝕操作需要借助特殊容器和特殊的加工工藝，將產(chǎn)生額外的生產(chǎn)加工成本。除此之外，硅片的表面腐蝕程度也較難把握，雖然可以在一定程度上改變硅片的表面形貌，但是難以獲得均勻穩(wěn)定的處理效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有的金剛石線切割硅片表面存在周期性切割劃痕的技術(shù)問題，本實用新型提供一種金剛石線切割硅片的表面處理裝置。

本實用新型的技術(shù)解決方案是：一種金剛石線切割硅片的表面處理裝置，其特殊之處在于：包括一個頂部開口的磨蝕槽和兩個相對設(shè)置的第一磨蝕架、第二磨蝕架，所述磨蝕槽內(nèi)填充有磨蝕顆粒懸浮液；所述第一磨蝕架上安裝有吸附裝置，所述第二磨蝕架上安裝有磨蝕裝置或者吸附裝置；所述吸附裝置用于吸附固定待處理的金剛石線切割硅片，所述磨蝕裝置上設(shè)置有平板狀或者圓輥狀的磨蝕面。

上述吸附裝置包括連接為一體的吸附盤和磨蝕盤，吸附盤與磨蝕盤之間形成吸附空腔；所述吸附盤與磨蝕架的運動控制臂一端固定連接；所述磨蝕盤的表面設(shè)置有多個與吸附空腔連通的吸附孔；所述吸附空腔通過吸附盤上設(shè)置的吸附管道與負(fù)壓產(chǎn)生裝置連通。

上述磨蝕顆粒懸浮液是將硬度大于金剛石線切割硅片的磨蝕顆粒分散于溶劑中得到的，磨蝕顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-80％。

上述磨蝕顆粒是粒徑大小為2-50μm的碳化硅、金剛石、剛玉、碳化硼、氮化硅、氮化硼、氮化鋁、氧化鋯中的一種或者幾種的混合。

上述磨蝕顆粒是粒徑大小為5-15μm的碳化硅顆粒。

上述磨蝕顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30-60％。

本實用新型還提供一種金剛石線切割硅片的表面處理方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：

1)配制磨蝕顆粒懸浮液并填充至磨蝕槽內(nèi)；

2)將兩片金剛石線切割硅片分別固定于兩個相對設(shè)置的磨蝕架上；

3)將磨蝕架伸入磨蝕槽內(nèi)，使金剛石線切割硅片浸沒在磨蝕顆粒懸浮液中；

4)兩個磨蝕架在垂直于金剛石線切割硅片表面的方向上相向運動，使兩片金剛石線切割硅片相互貼近；

5)兩個磨蝕架在平行于金剛石線切割硅片表面的方向上相對運動，對兩片金剛石線切割硅片的表面同時進(jìn)行磨蝕處理；

6)將磨蝕架移出磨蝕顆粒懸浮液后取下金剛石線切割硅片，完成金剛石線切割硅片單面的表面處理。

上述的金剛石線切割硅片的表面處理方法還包括以下步驟：

7)將兩片金剛石線切割硅片翻轉(zhuǎn)表面后再次固定于兩個磨蝕架上，執(zhí)行步驟3)至步驟6)，完成金剛石線切割硅片雙面的表面處理。

較佳的，在步驟4)中兩片金剛石線切割硅片相互貼近的過程中，同時控制磨蝕架使兩片金剛石線切割硅片在沿金剛石線切割硅片表面的方向上產(chǎn)生相對運動。

本實用新型還提供另一種金剛石線切割硅片的表面處理方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：

1)配制磨蝕顆粒懸浮液并填充至磨蝕槽內(nèi)；

2)將一片金剛石線切割硅片固定于第一磨蝕架上，將磨蝕裝置固定于第二磨蝕架上；所述磨蝕裝置上設(shè)置有平板狀或者圓輥狀的磨蝕面；

3)將第一磨蝕架和第二磨蝕架伸入磨蝕槽內(nèi)，使金剛石線切割硅片和磨蝕裝置浸沒在磨蝕顆粒懸浮液中；

4)第一磨蝕架和第二磨蝕架在垂直于金剛石線切割硅片表面的方向上相向運動，使金剛石線切割硅片與磨蝕裝置的磨蝕面相互貼近；

5)第一磨蝕架和第二磨蝕架在平行于金剛石線切割硅片表面的方向上相對運動，磨蝕裝置對金剛石線切割硅片表面進(jìn)行磨蝕處理；

6)將第一磨蝕架移出磨蝕顆粒懸浮液后取下金剛石線切割硅片，完成金剛石線切割硅片單面的表面處理。

上述的金剛石線切割硅片的表面處理方法還包括以下步驟：

7)將所述金剛石線切割硅片翻轉(zhuǎn)表面后再次固定于第一磨蝕架上，執(zhí)行步驟3)至步驟6)，完成金剛石線切割硅片雙面的表面處理。

較佳的，在步驟4)中金剛石線切割硅片與磨蝕裝置的磨蝕面相互貼近的過程中，同時控制第一磨蝕架和/或第二磨蝕架使金剛石線切割硅片與磨蝕裝置的磨蝕面在沿金剛石線切割硅片表面的方向上產(chǎn)生相對運動。

本實用新型的有益效果在于：

(1)本實用新型通過配制磨蝕顆粒懸浮液，控制金剛石線切割硅片與帶有平板狀或者圓輥狀磨蝕面的磨蝕裝置(或者兩片金剛石線切割硅片)相互貼近，使具有不規(guī)則形狀的磨蝕顆粒均勻嵌附在金剛石線切割硅片表面形成磨蝕顆粒層，控制磨蝕架進(jìn)行相對運動，利用磨蝕顆粒的不規(guī)則棱角對金剛石線切割硅片表面進(jìn)行磨蝕處理，消除金剛石線切割硅片表面的周期性切割劃痕，并提高其表面粗糙均勻度。該方法完全采用機(jī)械磨蝕進(jìn)行處理，而不需要使用強腐蝕性的酸、堿等化學(xué)物質(zhì)，安全環(huán)保，處理效率高。

(2)本實用新型采用機(jī)械磨蝕的方式對金剛石線切割硅片進(jìn)行表面處理，與傳統(tǒng)的酸腐蝕工藝相比，可以對產(chǎn)生的磨蝕廢料(硅粉或者硅顆粒)進(jìn)行回收利用，同時磨蝕顆粒懸浮液也可以循環(huán)反復(fù)使用，極大地節(jié)約了處理加工成本。

(3)本實用新型通過將兩片金剛石線切割硅片在磨蝕顆粒懸浮液中進(jìn)行相互磨蝕，可以同時完成兩片金剛石線切割硅片的表面處理，使表面處理效率提高一倍。

(4)本實用新型中采用的磨蝕架利用吸附裝置對金剛石線切割硅片進(jìn)行吸附固定，可以高效穩(wěn)定地固定待處理金剛石線切割硅片，在完成表面處理后再通過去吸附的方式取下金剛石線切割硅片，操作簡單高效，適合大規(guī)模的智能化工業(yè)流水線應(yīng)用。

(5)本實用新型中的吸附裝置包括吸附盤和磨蝕盤，吸附盤用于產(chǎn)生負(fù)壓吸附力，將金剛石線切割硅片牢固吸附在表面光滑的吸附裝置上，保證磨蝕穩(wěn)定性的同時，降低硅片碎裂損壞的風(fēng)險。

(6)本實用新型可以根據(jù)磨蝕顆粒的粒徑大小調(diào)整兩片金剛石線切割硅片之間的相對距離，進(jìn)而嚴(yán)格控制磨蝕力度，適應(yīng)不同的表面處理需求，產(chǎn)生不同的表面處理效果。

(7)本實用新型在控制兩片金剛石線切割硅片相互貼近的過程中，可以同時控制二者之間產(chǎn)生沿硅片表面方向的相對運動，保證形成穩(wěn)定的磨蝕顆粒層，避免磨蝕面上產(chǎn)生氣泡，提高磨蝕效果。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例一中表面處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型實施例一中吸附裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2的A向視圖。

圖4為本實用新型實施例二中表面處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實用新型實施例二中磨蝕裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本實用新型實施例三中磨蝕裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

采用本實用新型提供的金剛石線切割硅片的表面處理裝置及表面處理方法可以有效去除金剛石線切割硅片表面的規(guī)則性切割劃痕，提高表面粗糙度。下面結(jié)合具體實施例對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

實施例一

參見圖1，本實施例是一種金剛石線切割硅片的表面處理裝置，其結(jié)構(gòu)包括兩個相對設(shè)置的磨蝕架1和一個頂部開口的磨蝕槽2，磨蝕槽2內(nèi)填充有磨蝕顆粒懸浮液3。磨蝕架1包括運動控制臂4和固定于運動控制臂4一端的吸附裝置5，吸附裝置5用于吸附固定待處理的金剛石線切割硅片6。

參見圖2，本實施例中吸附裝置5的較為優(yōu)選的結(jié)構(gòu)包括連接為一體的吸附盤51和磨蝕盤52，吸附盤51與磨蝕盤52之間形成吸附空腔53，吸附盤51與運動控制臂4一端固定連接。如圖3所示，磨蝕盤52的表面設(shè)置有多個與吸附空腔53相連通的吸附孔54，吸附空腔53又通過吸附盤51上設(shè)置的吸附管道55與負(fù)壓產(chǎn)生裝置相連通。在具體工作中，負(fù)壓產(chǎn)生裝置使吸附空腔53內(nèi)產(chǎn)生遠(yuǎn)低于大氣壓(或者接近于真空)的負(fù)壓，再通過吸附孔54使待處理的金剛石線切割硅片6牢固吸附在磨蝕盤52的表面。磨蝕盤52的表面光滑平整，保證磨蝕穩(wěn)定性的同時，降低硅片碎裂損壞的風(fēng)險。磨蝕顆粒懸浮液3是將硬度大于金剛石線切割硅片的磨蝕顆粒分散于溶劑中得到的，磨蝕顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-80％。磨蝕顆?？梢赃x用粒徑大小為2-50μm的碳化硅顆粒、金剛石顆?；蛘邉傆耦w粒等。較為優(yōu)選的磨蝕顆粒是粒徑大小為5-15μm的碳化硅顆粒。將磨蝕顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在40-50％之間處理效果更好。溶劑可以選用去離子水，同時溶劑中也可以根據(jù)需要添加適量的分散劑或者懸浮劑。

實施例二

參見圖4，本實施例是另一種金剛石線切割硅片的表面處理裝置，其結(jié)構(gòu)包括兩個相對設(shè)置的第一磨蝕架11、第二磨蝕架12和一個頂部開口的磨蝕槽2，磨蝕槽2內(nèi)填充有磨蝕顆粒懸浮液3。第一磨蝕架11包括運動控制臂4和固定于運動控制臂4一端的吸附裝置5，吸附裝置5用于吸附固定待處理的金剛石線切割硅片6。第二磨蝕架12上安裝有磨蝕裝置7。如圖5所示，本實施例中的磨蝕裝置7上設(shè)置有平板狀的磨蝕面71(圖5為圖4中磨蝕裝置的B向視圖)。在實際使用中，磨蝕裝置7可以固定在磨蝕槽2內(nèi)，將待處理的金剛石線切割硅片6緊貼在磨蝕面71上，中間形成磨蝕顆粒層?？刂平饎偸€切割硅片6在豎直面內(nèi)持續(xù)振動，從而使磨蝕顆粒層對硅片表面進(jìn)行磨蝕。另外，磨蝕裝置7也可以與金剛石線切割硅片6一起做同步異向運動，提高磨蝕效率。

實施例三

參見圖6(圖6為圖4中磨蝕裝置的B向視圖)，本實施例與實施例二的區(qū)別在于，磨蝕裝置7上帶有圓輥狀的磨蝕面72。在磨蝕處理過程中，磨蝕面72可以在金剛石線切割硅片6的待磨蝕表面上繞其軸線轉(zhuǎn)動。

實施例四

本實施例為一種金剛石線切割硅片的表面處理方法，其具體步驟如下：

1)選取粒徑分布為2-30μm的金剛石顆粒均勻分散于去離子水中，再添加適量分散劑和懸浮劑后形成磨蝕顆粒懸浮液，其中金剛石顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80％。

2)將兩片金剛石線切割硅片分別吸附固定于兩個相對設(shè)置的磨蝕架上：將金剛石線切割硅片貼附在磨蝕板上后，啟動負(fù)壓產(chǎn)生裝置，使金剛石線切割硅片牢固吸附固定。

3)將磨蝕架伸入磨蝕槽內(nèi)，使金剛石線切割硅片浸沒在磨蝕顆粒懸浮液中，保持金剛石線切割硅片為豎直狀態(tài)(有利于磨蝕廢料向磨蝕槽底部沉積)。

4)兩個運動控制臂分別帶動兩個磨蝕架沿水平方向產(chǎn)生相向運動，使兩片金剛石線切割硅片相互貼近。貼近至固定距離后，金剛石顆粒嵌附在金剛石線切割硅片的表面，形成磨蝕顆粒層。

5)兩個運動控制臂分別帶動兩個磨蝕架在豎直面內(nèi)以10Hz的頻率進(jìn)行振動，兩個磨蝕架的振動方向相反。對兩片金剛石線切割硅片的表面同時進(jìn)行磨蝕處理。

6)30秒后，將磨蝕架移出磨蝕槽，關(guān)閉負(fù)壓產(chǎn)生裝置，取下金剛石線切割硅片，完成金剛石線切割硅片單面的表面處理。

7)金剛石線切割硅片翻轉(zhuǎn)表面后再次吸附固定在磨蝕架上，再次執(zhí)行步驟3)至步驟6)，完成金剛石線切割硅片雙面的表面處理。

實施例五

本實施例為一種金剛石線切割硅片的表面處理方法，其具體步驟如下：

1)選取粒徑分布為5-15μm的碳化硅顆粒均勻分散于去離子水中，再添加適量分散劑和懸浮劑后形成磨蝕顆粒懸浮液，其中碳化硅顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％。

2)將兩片金剛石線切割硅片分別吸附固定于兩個相對設(shè)置的磨蝕架上：將金剛石線切割硅片貼附在磨蝕板上后，啟動負(fù)壓產(chǎn)生裝置，使金剛石線切割硅片牢固吸附固定。

3)將磨蝕架伸入磨蝕槽內(nèi)，使金剛石線切割硅片浸沒在磨蝕顆粒懸浮液中，保持金剛石線切割硅片為豎直狀態(tài)。

4)兩個運動控制臂分別帶動兩個磨蝕架沿水平方向產(chǎn)生相向運動，使兩片金剛石線切割硅片緩慢地相互貼近。在這一過程中，同時控制磨蝕架使兩片金剛石線切割硅片在豎直面內(nèi)產(chǎn)生相對運動，兩個磨蝕架的運動頻率均為5Hz。當(dāng)兩片金剛石線切割硅片貼近至固定距離后，碳化硅顆粒嵌附在金剛石線切割硅片的表面，形成磨蝕顆粒層。

5)保持距離不變，兩個運動控制臂帶動兩個磨蝕架在豎直面內(nèi)以繼續(xù)5Hz的頻率進(jìn)行振動，兩個磨蝕架的振動方向相反。對兩片金剛石線切割硅片的表面同時進(jìn)行磨蝕處理。

6)1分鐘后，將磨蝕架移出磨蝕槽，關(guān)閉負(fù)壓產(chǎn)生裝置，取下金剛石線切割硅片，完成金剛石線切割硅片單面的表面處理。

7)金剛石線切割硅片翻轉(zhuǎn)表面后再次吸附固定在磨蝕架上，再次執(zhí)行步驟3)至步驟6)，完成金剛石線切割硅片雙面的表面處理。

實施例六

本實施例為一種金剛石線切割硅片的表面處理方法，其具體步驟如下：

1)選取粒徑分布為15-30μm的碳化硅顆粒均勻分散于去離子水中，再添加適量分散劑和懸浮劑后形成磨蝕顆粒懸浮液，其中碳化硅顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％。

2)將兩片金剛石線切割硅片分別吸附固定于兩個相對設(shè)置的磨蝕架上：將金剛石線切割硅片貼附在磨蝕板上后，啟動負(fù)壓產(chǎn)生裝置，使金剛石線切割硅片牢固吸附固定。

3)將磨蝕架伸入磨蝕槽內(nèi)，使金剛石線切割硅片浸沒在磨蝕顆粒懸浮液中，保持金剛石線切割硅片為豎直狀態(tài)。

4)兩個運動控制臂分別帶動兩個磨蝕架沿水平方向產(chǎn)生相向運動，使兩片金剛石線切割硅片緩慢地相互貼近。在這一過程中，同時控制磨蝕架使兩片金剛石線切割硅片在豎直面內(nèi)產(chǎn)生相對運動，兩個磨蝕架的運動頻率均為8Hz。當(dāng)兩片金剛石線切割硅片貼近至固定距離后，碳化硅顆粒嵌附在金剛石線切割硅片的表面，形成磨蝕顆粒層。

5)保持距離不變，兩個運動控制臂帶動兩個磨蝕架在豎直面內(nèi)以繼續(xù)8Hz的頻率進(jìn)行振動，兩個磨蝕架的振動方向相反。對兩片金剛石線切割硅片的表面同時進(jìn)行磨蝕處理。

6)1.5分鐘后，將磨蝕架移出磨蝕槽，關(guān)閉負(fù)壓產(chǎn)生裝置，取下金剛石線切割硅片，完成金剛石線切割硅片單面的表面處理。

7)金剛石線切割硅片翻轉(zhuǎn)表面后再次吸附固定在磨蝕架上，再次執(zhí)行步驟3)至步驟6)，完成金剛石線切割硅片雙面的表面處理。

實施例七

本實施例為一種金剛石線切割硅片的表面處理方法，其具體步驟如下：

1)選取粒徑分布為30-50μm的剛玉顆粒均勻分散于去離子水中，再添加適量分散劑和懸浮劑后形成磨蝕顆粒懸浮液，其中剛玉顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％。

2)將兩片金剛石線切割硅片分別吸附固定于兩個相對設(shè)置的磨蝕架上：將金剛石線切割硅片貼附在磨蝕板上后，啟動負(fù)壓產(chǎn)生裝置，使金剛石線切割硅片牢固吸附固定。

3)將磨蝕架伸入磨蝕槽內(nèi)，使金剛石線切割硅片浸沒在磨蝕顆粒懸浮液中，保持金剛石線切割硅片為豎直狀態(tài)。

4)兩個運動控制臂分別帶動兩個磨蝕架沿水平方向產(chǎn)生相向運動，使兩片金剛石線切割硅片緩慢地相互貼近。在這一過程中，同時控制磨蝕架使兩片金剛石線切割硅片在豎直面內(nèi)產(chǎn)生相對運動，兩個磨蝕架的運動頻率均為3Hz。當(dāng)兩片金剛石線切割硅片貼近至固定距離后，剛玉顆粒嵌附在金剛石線切割硅片的表面，形成磨蝕顆粒層。

5)保持距離不變，兩個運動控制臂帶動兩個磨蝕架在豎直面內(nèi)以繼續(xù)3Hz的頻率進(jìn)行振動，兩個磨蝕架的振動方向相反。對兩片金剛石線切割硅片的表面同時進(jìn)行磨蝕處理。

6)2分鐘后，將磨蝕架移出磨蝕槽，關(guān)閉負(fù)壓產(chǎn)生裝置，取下金剛石線切割硅片，完成金剛石線切割硅片單面的表面處理。

7)金剛石線切割硅片翻轉(zhuǎn)表面后再次吸附固定在磨蝕架上，再次執(zhí)行步驟3)至步驟6)，完成金剛石線切割硅片雙面的表面處理。

實施例八

本實施例為一種金剛石線切割硅片的表面處理方法，其具體步驟如下：

1)選取粒徑分布為5-15μm的碳化硅顆粒均勻分散于去離子水中，再添加適量分散劑和懸浮劑后形成磨蝕顆粒懸浮液，其中碳化硅顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50％。

2)將一片金剛石線切割硅片固定于第一磨蝕架上，將磨蝕裝置固定于第二磨蝕架上；磨蝕裝置上設(shè)置有平板狀或者圓輥狀的磨蝕面。

3)將第一磨蝕架和第二磨蝕架伸入磨蝕槽內(nèi)，使金剛石線切割硅片和磨蝕裝置浸沒在磨蝕顆粒懸浮液中。

4)第一磨蝕架和第二磨蝕架沿水平方向產(chǎn)生相向運動，使金剛石線切割硅片與磨蝕裝置的磨蝕面相互貼近。當(dāng)兩片金剛石線切割硅片貼近至固定距離后，碳化硅顆粒嵌附在金剛石線切割硅片的表面，形成磨蝕顆粒層。

5)保持第一磨蝕架和第二磨蝕架之間的距離不變，固定第二磨蝕架，使第一磨蝕架在豎直面內(nèi)以5Hz的頻率進(jìn)行振動，對金剛石線切割硅片的表面進(jìn)行磨蝕處理。

6)1分鐘后，將第一磨蝕架移出磨蝕槽，取下金剛石線切割硅片，完成金剛石線切割硅片單面的表面處理。

7)將金剛石線切割硅片翻轉(zhuǎn)表面后再次固定在第一磨蝕架上，再次執(zhí)行步驟3)至步驟6)，完成金剛石線切割硅片雙面的表面處理。