[发明专利]用于将硅切割成在化学气相沉积多晶硅反应器中使用的籽晶杆的锯

说明书

相关申请

本申请要求于2011年7月15日提交的美国临时申请No.61/508,233的优先权，该申请的公开内容整体通过引用并入本文。

技术领域

本发明总的涉及用于切割硅的系统和方法，更具体地涉及用于将硅锭切割成在化学气相沉积反应器中使用的籽晶杆的锯。

背景技术

在电子和太阳能行业中使用的超纯多晶硅通常是借助于在反应器内进行的化学气相沉积（CVD）工艺由气态反应物的沉积而生产的。

用于在CVD反应器中生产超纯多晶硅的一种工艺被称为Siemens（西门子）工艺。设置在反应器内的硅棒被用作籽晶以启动该工艺过程。气态的含硅反应物穿过反应器流动并使硅沉积到硅棒的表面上。气态反应物（即，气态前体）是含硅烷化合物，如卤代硅烷（halosilanes）或甲硅烷（monosilanes）。反应物被加热到温度高于1000℃并在这些条件下在硅棒的表面上分解。因此，硅按照下列总反应式沉积在硅棒上：

2HSiCl₃→Si+2HCl+SiCl₄

具有预定厚度的一层硅已沉积在硅棒的表面上之后，该过程停止。然后从CVD反应器提取出硅棒，从硅棒收获硅以便进一步处理。

在反应器中使用的硅籽晶杆从较大的硅块或硅锭形成，该硅块或硅锭被锯切割以形成籽晶杆。在已知的系统中，这些锯借助于平行布置的多个圆形锯片切割较大的硅锭。在一些系统中，八个锯片被组合在一个包（pack）中。此外，典型的锯使用多包锯片并且同时对多个较大的硅锭进行操作。常用的锯使用两包或者四包锯片。每个包中的锯片通过驱动系统连接至使锯片旋转的单个马达。在运行期间，锯片和马达可相对于锯的框架移动。较大的硅锭被设置在静止不动的锯床上，而锯片和马达可沿轨道移动。

在操作具有包含八个锯片的锯片包的常用锯的过程中，当锯沿着轨道行进时，每个较大的硅锭由其相应的锯片包切割成七个较小的硅锭（两个外侧硅片经常被丢弃）。然后七个较小的硅锭被旋转90度并被锯再次切割，最外侧的两行籽晶杆通常被丢弃。因此这些较小的硅锭在第二次移动通过锯之后被切割成总共49个硅籽晶杆。

这些已知的锯受到多个缺点的影响，其中之一是，它们仅配备有单个马达以旋转锯的所有锯片。这样，如果该马达发生故障，则造成整个锯不能操作。此外，这些已知的锯的设计只操作以切割具有相同长度的单个硅锭，因而不能切割具有不同长度的硅锭。另外，由于这些已知的锯中仅使用单个马达，因此锯片在切割期间沿着轨道行进的速率不能为每个单独的锯片包调节。也就是说，每个锯片包都以与其它锯片包相同的速率旋转。

该背景技术部分旨在向读者介绍可能涉及到本发明在下面描述和/或要求保护的各方面的现有技术的各方面。相信这种讨论有助于向读者提供背景信息以便于更好地理解本发明的各个方面。因此，应理解的是，这些陈述要从所述角度阅读，而不是作为对现有技术的承认。

发明内容

第一方面是一种用锯将硅锭切割成多个用于在化学气相淀积多晶硅反应器中用作硅籽晶杆的较小的硅锭的方法，所述锯包括与至少一个马达连接的多个锯片包，锯片可沿着连接至锯的框架的轨道移动。该方法包括用所述多个锯片包之一将硅锭切割成多个硅片，其中该锯片包在切割硅锭期间以第一速率沿轨道移动；使所述多个硅片旋转90度；用该锯片包将所述多个硅片切割成多个在化学气相沉积多晶硅反应器中使用的尺寸较小的硅籽晶杆，其中该锯片包在切割多个硅锭期间以不同于第一速率的第二速率沿着轨道移动。

另一方面是一种用于将硅锭切割成多个较小的硅锭的系统，所述较小的硅锭用作化学气相沉积多晶硅反应器中的硅籽晶杆。该系统包括具有第一部分和对向的第二部分的框架，第一部分和第二部分可沿框架的纵向轴线彼此独立地移动；连接至框架的第一部分的第一组两个或更多个锯片包；连接至框架的第二部分的第二组两个或更多个锯片包；第一马达，其连接至第一组锯片包以旋转第一组锯片包；第二马达，其连接至第二组锯片包以旋转第二组锯片包，其中第一马达连接至框架的第一部分以及第二马达连接至框架的第二部分。

又一方面是用于将硅锭切割成多个较小的硅锭的系统，所述较小的硅锭用作化学气相沉积多晶硅反应器中的硅籽晶杆。该系统包括具有第一部分和对向的第二部分的框架；六个或更多个连接至框架的锯片包，第一组至少三个锯片包连接至框架的第一半部，第二组至少三个另外的锯片包连接至框架的第二半部；连接至第一组锯片包的第一马达，第一马达配置成旋转第一组锯片包；连接至第二组锯片包的第二马达，第二马达配置成旋转第二组锯片包。