[发明专利]用于分割硅块的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于分割硅块的系统和方法。本发明还涉及一种用于制造硅锭的方法。

背景技术

为了制造半导体元器件特别是太阳能电池，通常先制造大体积的硅块，之后依次将硅块分割成硅棒、硅锭和硅片。这样的方法是从文献DE10 2010 029 741A1获知的。

发明内容

本发明的目的是改进用于分割硅块的系统和方法。

本发明的基础在于将硅块最初分割成硅棒以旋转这些硅棒并在之后将硅棒分割成硅锭。

为了分割硅块，将其布置在保持装置上，特别是布置在台车形式的保持装置上。然后，通过压块机将它们分割。根据本发明，压块机被配置为使得它包括特别是有三个平行的切割部件的单个线网。

根据本发明的一个方面，压块机适用于这一目的，其用于在中间分割硅块。它特别适用于通过沿着中间纵向平面的部分分割硅块。在这里，纵向方向对应于硅块的生长方向。优选地，该压块机是还适用于从硅块切开两个端板。

根据本发明的一个方面，要分割的长方体形的硅块具有与硅块的纵向方向平行地延伸的<110>方向。特别地，它在与纵向方向垂直的方向上有矩形和正方形的横截面区。特别地，它具有晶体结构，使得横截面区的第一边与<110>方向平行地延伸，且横截面区的第二边与<100>方向平行地延伸。

特别地，横截面区的边长大约是硅块的高度的两倍，即为其在纵向方向上延伸的高度的两倍。硅块可以特别地具有以下尺寸：830mm×830mm×410mm。

根据本发明的一个方面，在第一分割步骤中，将硅块分割成至少两个棒，特别地，分割成恰好两个棒。为了这一目的，将硅块特别地沿着与纵向方向平行地延伸的至少一个切割面分割。

另外，在第一分割步骤中，两个平行的端板能够从硅块分离。端板具有介于1厘米至3厘米之间的范围内的厚度。

在第一分割步骤中，优选为将硅块沿着与纵向方向平行地延伸的若干（特别是三个）横截面区分割。在这里，横截面区优选为沿着硅块的中间纵向面延伸。将硅块分割成两个不相同的硅棒也可能是有利的。在这种情况下，中间部分的平面相对于硅块的中间平面偏移而平行地延伸。

为了执行第一分割步骤，即，为了分割硅块，提供了具有带有三个平行的切割部件的单个线网的压块机。特别地，线网具有恰好三个切割部件。

根据本发明的另一个方面，在第一分割步骤中将硅块分割而形成的硅棒具有相同的尺寸。特别地，在关联尺寸上的偏差小于10％。根据一替代实施方式，在第一步骤中，硅块被分割成不同尺寸的硅棒。为了制造具有某些优选长度的硅锭，这可能是有利的。

根据本发明的另一个方面，硅棒分别具有大致为正方形的横截面。

硅棒可以特别地具有以下尺寸：830mm×830mm×410mm。

硅棒特别地具有沿其纵向方向延伸的<110>方向的晶体结构。硅棒优选具有与纵向方向垂直的<110>和<100>方向。

根据本发明的另一个方面，硅棒绕旋转轴旋转，旋转轴分别与其纵向轴平行地延伸，即与其<110>方向平行地延伸。而在初始状态下，硅块在纵向方向上具有<110>方向，即在垂直方向上具有<110>方向，这必然与硅棒旋转之前的垂直方向上的硅棒的晶体结构的方向相对应;在垂直方向旋转之后，硅棒具有与<100>方向平行或反向平行的晶体方向。硅棒特别地绕旋转轴旋转90°。它们能够向右旋转或向左旋转，即沿顺时针方向旋转或沿逆时针方向旋转。

根据本发明的另一个方面，在所述旋转步骤中，特别地旋转硅棒，使得它们在第一分割步骤中与板的被锯一侧接触。可替换地，也可以为此目的而在旋转步骤中旋转硅棒使得它们与之前是位于硅块的中间的侧接触。

根据本发明的另一个方面，在第二分割步骤中，板与硅棒分离。特别地，两个板分别在纵向方向和/或横向方向上与各硅棒分离。

根据本发明的另一个方面，在第二分割步骤中，将硅棒沿与硅棒的纵向轴线平行地延伸的切割面并沿与硅棒的纵向轴线垂直地延伸的切割面分割开。切割面特别地与垂直方向平行地延伸。因此，在根据本发明的方法中，硅块被排他地通过与垂直方向平行的部件分割。