硅材料的切割辅助装置、切割方法、切割系统制造方法及图纸

一种硅材料的切割辅助装置，在硅材料的切割时，向该硅材料的被切割部供给作为切削液的含有微小气泡的、pH为10以上的无机碱性电解水。一种硅材料的切割系统，具备切割硅材料的切割装置以及向该硅材料被切割部供给作为切削液的含有微小气泡的pH为10以上的无机碱性电解水的切割辅助装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硅材料的切割辅助装置、切割方法、切割系统
本专利技术涉及硅材料的切割辅助装置、切割方法、切割系统。
技术介绍
用于半导体的单晶硅、用于太阳能电池的单晶硅以及多晶硅等硅材料，通常是用钢丝锯等工具对其进行机械性的切割。例如：硅晶片是用钢丝锯将硅锭切割而制造的。在这种钢丝锯中，通常为了降低在切割部位产生的阻抗，在对其产生的摩擦热冷却的同时，将因切割产生的硅锭的切割碎屑分散并排出，因而会使用切削液。如专利文献1中所示，在硅锭的切割中，使用含有作为冷却剂的具有适用于切割碎屑的分散/排出的粘度的二甘醇、丙二醇、低分子量的聚乙二醇等水溶性二醇类等的切削液。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平10－130635号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题切割硅锭制造硅晶片时，作为硅晶片被利用的只不过占硅锭整体的30％左右，其余的70％左右的部分作为硅锭的切割碎屑被排出到切削液中。若从使用后的切削液中分离硅锭的切割碎屑，则水溶性二醇类等的来源于冷却剂的有机成分将附着于硅锭的切割碎屑上。此外，其硅锭的大部分已成了氧化硅(SiO2)。因此，一直以来特别是用于太阳能电池的硅锭的切割碎屑，都是仅限于废弃处理或用于道路的铺装材料等用途，而很难将硅锭的切割碎屑作为含硅材料(例如：硅锭用的多晶硅、硅铁(Fe－Si等))的原料进行再利用。含有水溶性二醇类等的冷却剂的切削液，在高精度地切割硅锭这点上是适宜的，但其作为有机成分附着在硅锭的切割碎屑上，或废液中的硅成为氧化硅(SiO2)，因此，妨碍切割碎屑的再利用，在该方面仍是待解决的问题。鉴于此，本专利技术的目的在于提供在高精度切割硅锭等硅材料的同时，不使硅材料的切割碎屑氧化，从而能够作为高纯度的硅回收的硅材料的切割辅助装置、切割方法以及切割系统。用于解决问题的方案为防止有机成分在硅材料切割碎屑上附着，本专利技术人着眼于使用不含有机成分的碱性电解水作为切削液。该碱性电解水，从氧化还原电位是负的这点也能够判断具有还原性，因此，具有切割后的切割碎屑中的硅不易氧化的优点。而且，在使用碱性电解水进行硅材料切割上进行了深入研究，结果发现：通过使用含有微米气泡、纳米气泡、毫米气泡等的微小气泡的碱性电解水作为切削液，能够与含有水溶性二醇类等的冷却剂的切削液同样高精度地切割硅材料。本专利技术提供在硅材料的切割时，向该硅材料被切割部供给作为切削液的含有微小气泡的pH为10以上的无机碱性电解水的硅材料切割辅助装置。利用本专利技术能够兼顾：通过代替一直使用的水溶性二醇类等的冷却液而将含有微小气泡的pH为10以上的无机碱性电解水作为切削液使用，高精度地切割硅材料，以及回收作为未氧化的高纯度硅的硅材料的切割碎屑。本专利技术的硅材料的切割辅助装置可以对前述硅材料的被切割部喷射前述切削液。在硅材料的切割碎屑等混入之前的未使用的切削液的存在下，能够稳定地高精度地切割硅材料。本专利技术的硅材料的切割辅助装置，具备在pH为10以上的无机碱性电解水中混合气体且加压从而制造气液混合液的混合加压部和将该气液混合液在大气压下开放，向前述硅材料的被切割部喷出的喷出部，该气液混合液在从该喷出部被喷出时，也可成为含有前述微小气泡的前述切削液。无需预先制造含有微小气泡的切削液且储存的装置，因此，装置变得简便。在本专利技术的硅材料的切割辅助装置中，前述pH为10以上的无机碱性电解水优选通过电解将作为电解质的从选自由氯化物盐、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、铵盐、亚硫酸盐组成的组中的1种以上的盐溶解后的水溶液而制造。另外，前述电解质特别优选由NaCl、KCl、K2CO3、Na2CO3、NH4Cl、Na2SO4组成的组中的1种以上的盐。在本专利技术的硅材料的切割辅助装置，前述微小气泡可以是惰性气体或还原性气体的气泡。与在微小气泡中含有空气等的氧化性气体的情况相比，能够更有效地抑制硅材料的切割碎屑中的硅的氧化。另外，本专利技术提供硅材料的切割系统。该切割系统具备切割硅材料的切割装置和向该硅材料的被切割部供给作为切削液的含有微小气泡的pH为10以上的无机碱性电解水的切割辅助装置。另外，本专利技术还能够实现作为硅材料的切割方法。本专利技术能够提供向硅材料的被切割部供给作为切削液的含有微小气泡的pH为10以上的无机碱性电解水从而切割硅材料的硅材料的切割方法。另外，本专利技术提供在切割硅材料时，向该硅材料被切割部供给作为切削液的含有微小气泡的pH为10以上的无机碱性水溶液的硅材料的切割辅助装置。即使在此情况下，也能够兼顾高精度地切割硅材料，以及回收作为未氧化的高纯度硅的硅材料的切割碎屑。在本说明书中，将溶解了通过仅使氢氧化物(例如，氢氧化钠、氢氧化钾)或者碳酸盐(例如，碳酸钾)等溶于水中显示碱性的无机化合物的水溶液称为无机碱性水溶液。另外，在此说明书中，将溶解了碳酸钠或者碳酸钾等的无机盐后的中性的水溶液进行电解而得到的阴极水称为无机碱性电解水。无机碱性电解水与无机碱性水溶液不同，含有溶存氢、氢气泡，具有还原性。附图说明[图1]示出了与实施例相关的切割系统的概括性的图。[图2]示出了图1的切割系统的切割辅助装置的详细的图。[图3]示出了对使用实施例的切削液切割后的硅材料的切断面的粗糙度测定后的结果的图。[图4]示出了对使用比较例的切削液切割后的硅材料的切断面的粗糙度测定后的结果的图。[图5]示出了对使用比较例的切削液切割后的硅材料的切断面的粗糙度测定后的结果的图。具体实施方式在与本专利技术中所述的硅材料的切割辅助装置等以及切割方法中使用的切削液是含有微小气泡的pH为10以上的无机碱性电解水或无机碱性水溶液。通常，与无机碱性水溶液相比，无机碱性电解水在作业人员进行作业方面安全性较高，在这一点上是优选的。作为切削液使用的pH为10以上的无机碱性电解水，优选通过电解将作为电解质的选自由氯化物盐、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、铵盐、亚硫酸盐组成的组中的1种以上的盐溶解后的水溶液而制造。作为电解质，特别优选使用选自由NaCl、KCl、K2CO3、Na2CO3、NH4Cl、Na2SO4组成的组中的1种以上的盐。由此，制造出的无机碱性电解水对应于使用盐的种类，含有钠离子、钾离子、铵离子、氯化物离子、碳酸离子、硫酸离子。当切削液的pH值小于10的情况下，由于有不能获得充分的还原性，切割时的阻抗变大的情况，因此优选切削液的pH值为10以上。另外，如果切削液的pH值过高，由于有将硅材料过度溶解的情况，因此切削液的pH值优选pH＝10以上pH＝13以下，更加优选pH＝11以上pH＝12以下。作为切削液使用的pH为10以上的无机碱性水溶液没有限定，例如，可以使用氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、碳酸钾(K2CO3)、氨(NH3)等的水溶液。当使用作为切削液的含有微小气泡的无机碱性水溶液时，从安全的观点来看，优选使用碳酸钾的水溶液。与使用作为切削液的含有微小气泡的pH为10以上的无机碱性电解水的情况相同，切削液的pH值优选pH＝10以上pH＝13以下，更加优选pH＝11以上pH＝12以下。切削液中含有的微小气泡，根据其直径分类为毫米气泡、微米气泡、纳米气泡等。这些微小气泡，其特征在于在液体中存在一定的时间(例如，微米气泡是5分钟左右、纳米气泡是24小时以上)。另外，微米气泡存在液体中时，由于呈白浊液，能够通过目视确认微米气泡的产生。作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅材料的切割辅助装置，在硅材料的切割时，向该硅材料的被切割部供给作为切削液的含有微小气泡的pH为10以上的无机碱性电解水。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.29 JP 2015-1302651.一种硅材料的切割辅助装置，在硅材料的切割时，向该硅材料的被切割部供给作为切削液的含有微小气泡的pH为10以上的无机碱性电解水。2.根据权利要求1所述的硅材料的切割辅助装置，其中，向所述硅材料的被切割部喷射所述切削液。3.根据权利要求2所述的硅材料的切割辅助装置，其中，具备在pH为10以上的无机碱性电解水中混合气体且加压从而制造气液混合液的混合加压部，以及将该气液混合液在大气下开放，向所述硅材料的被切割部喷出的喷出部，该气液混合液在从该喷出部喷出时，成为含有所述微小气泡的所述切削液。4.根据权利要求1～3中任一项所述的硅材料的切割辅助装置，其中，所述pH为10以上的无机碱性电解水通过电解将作为电解质的选自由氯化物盐、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、铵盐、亚硫酸盐组成的组中的1种以上的盐溶解后的水溶液而制造的。5.根据权利要求4所述的硅材料的切割辅助装置，其中，所述电解质选自由NaCl、KCl、K2CO3、Na2CO3、NH4Cl、Na2SO4组成的组中的1种以上的盐。6.权利要求1～5中任一项所述的硅材料的切割辅助装置，其中，所述微小气泡为惰性气体或还原性气体的气泡。7.一种硅材料的切割系统，具备切割硅材料的切割...

【专利技术属性】
技术研发人员：西尾康明，孙飏，周京勇，
申请(专利权)人：西尾康明，孙飏，周京勇，
类型：发明
国别省市：日本,JP