用于清洁线锯的线的装置制造方法

用于清洁线锯的线的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及用于清洁线锯的线的装置。根据本实用新型，提供用于清洁适合于锯切半导体工件（130）的线锯的线（150）的装置（100、300、400、500、700）、方法和用法。装置（100、300、400、500、700）包含容器（110），容器（110）包含第一开口（115）。容器（110）由疏松固体颗粒（111）填充并经调适以使得线（150）能够经第一开口（115）通过疏松固体颗粒（111）。
【专利说明】用于清洁线锯的线的装置
【技术领域】
[0001]本文所描述的主题大体涉及线锯的清洁系统，更具体来说涉及用于清洁适合于切 割半导体材料的线锯的线的方法和系统。
【背景技术】
[0002]大体上，线锯用于生产薄晶圆或划分通常铸造为锭料并且由（例如）硅、玻璃、蓝宝 石、陶瓷和其他脆性材料制成的材料。通常，由此生产的晶圆用于太阳能电池或其他半导体 元件的生产中。在典型的线锯中，在两个线导向辊之间提供用于锯切工件的线以便产生锯 切区域。锯切区域可以包括多根锯切线，所述多根锯切线经布置以形成网状锯切区域，然后 可移动锭料或工件经过所述网状锯切区域。
[0003]通常，用于锯切的线可以是两类中的一类。第一类包括自身对工件并不具有研磨 作用或仅具有较小研磨作用的线。例如，钢丝对工件具有这样的较小研磨作用或没有研磨 作用，并且因此大体需要给锯切区域供应含有研磨剂的浆液，以使得移动中的线能够利用 所述浆液的研磨性质切割工件。另一类型的线是那些本身对工件具有研磨作用的线(往往 被称作涂层线)。例如，表面上设置含有研磨颗粒的线(诸如浸溃金刚石粉末的线)不使用含 有悬浮在其中的附加研磨剂的浆液而对工件具有研磨作用。
[0004]那两类线的线锯布置通常具有不同的构造，尤其就浆液的供应和再利用而言。包 括不具有研磨作用或仅具有较小研磨作用的线的第一类线锯往往在使用之后回收浆液，以 便再利用浆液中所含的研磨颗粒。出于这个目的，往往在合适的位置安放精细过滤系统。此 外，此类线锯中所使用的浆液通常是乙二醇基型的。与此相反，包括本身具有研磨作用的线 的第二类线锯可以具有较简单的构造，因为大体上它们不使用此类精细过滤系统。另外，第 二类线锯中的浆液大体上可以是水基型的，并且因此是有利于生态的。
[0005]大体上，由锯切工件产生的切屑可以从锯切区域除去。在使用没有研磨作用或仅 有较小研磨作用的线的线锯中，由锯切工件产生的切屑可以附着于线的表面并且大体上可 以通过连续供应新鲜的浆液或经过滤后再利用的浆液而除去。然而，仅仅通过利用浆液从 此类线的表面完全除去切屑可能不够。在使用具有研磨作用的线（即，涂层线）的线锯或线 锯布置中，来自工件的切屑可以附着于涂层线，这样可能引起锯切效率的降低、干扰已用线 的收卷并降低切屑的回收效率。这大体上可能导致材料的增加和操作成本的升高。
[0006]出于此目的，应理解，需要将切屑从诸如涂金刚石线的线上轻松有效地除去，确保 线锯的连续高质量锯切以及剩余切屑或废弃切屑的高效回收。因此，本文所描述的主题涉 及改进的清洁系统，尤其关于清洁线锯的锯切线，以便实现前述的高质量锯切、材料和操作 成本利益。
实用新型内容
[0007]在一方面，提供用于清洁适合于锯切半导体工件的线锯的线的装置。所述装置包 括包含第一开口的容器。所述容器由疏松固体颗粒填充，并且经调适以使得线能够通过第一开口并穿过疏松固体颗粒。
[0008]在另一方面，提供用于切割半导体工件的线锯布置。所述线锯布置包括包含适合 于锯切半导体工件的线的线锯，以及包括包含第一开口的容器的用于清洁线锯的线的装 置。所述容器由疏松固体颗粒填充，并且经调适以使得线能够通过第一开口穿过疏松固体 颗粒。
[0009]为了更好地理解如本文所述的用于清洁线锯的线的装置和线锯布置，本文中示例 性地描述了操作用于清洁所述线锯的线的装置以及所述线锯布置的各种方法。
[0010]具体地，本文中描述了如上所述用于清洁线锯的线的装置的用法或如上所述切割 半导体工件的线锯布置的用法，以通过让线移动穿过容器内的疏松固体颗粒来清洁和磨利 线锯的线。
[0011]此外，描述了清洁适合于切割半导体工件的线的方法。所述方法包括让线移动穿 过上述容器内的疏松固体颗粒。
[0012]本实用新型还针对用于实现所公开的方法和包含用于执行每一个所述方法步骤 的设备部件的设备。这些方法步骤可以通过硬件元件、由适当软件编程的计算机、通过这两 者的任意组合或以任何其他方式执行。实用新型
[0013]从丛属权利要求、实施方式和附图可显而易见本实用新型进一步的方面、实用新 型优点和特征结构。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]对于所属领域普通技术人员而言，包括本实用新型最佳方式的完整而适应性广的 本实用新型在说明书的余下部分得到更具体的阐述，包括参阅以下附图：
[0015]图1是根据本文实施方式示出用于清洁线锯的线的装置、线和工件的示意性简 图。
[0016]图2是根据本文实施方式的如图1中所示的用于清洁线锯的线的示例性装置的截 面的示意图。
[0017]图3是根据本文实施方式的示出用于清洁线锯的线的装置、线和工件的示意性简 图。
[0018]图4是根据本文实施方式的示出用于清洁线锯的线的装置、线和工件的示意性简 图。
[0019]图5和图6是根据本文实施方式的示出用于清洁线锯的线的可移动装置的示意 图。
[0020]图7和图8是根据本文实施方式的示出用于清洁线锯的线的可移动装置的移动路 线的示意性简图。
[0021]图9是根据本文实施方式的用于清洁线锯的线的装置的闭合清洗液环路的示意 图。
[0022]图10是根据本文实施方式的示出用于切割半导体工件的线锯布置的示意图，所 述线锯布置适合于清洁和磨利用于锯切的一根或更多根线。
【具体实施方式】[0023]现将详细参阅不同的实施方式，其中一个或多个示例在各图中图示。提供各个示例作为说明而不意味着限制。例如，被图示或描述为一个实施方式的一部分的特征可以被用于其他实施方式或与其他实施方式共同使用，以产生另一实施方式。本实用新型意为包括此类修改和变化。
[0024]如本文所使用地，术语“工件”意为表示诸如由硅、玻璃、蓝宝石、陶瓷或任何其他一种或多种脆性材料制成的锭料的工件。工件通常被切、锯或划分以获得砖料或晶圆(例如)以用于制造太阳能电池或半导体元件。
[0025]如本文所使用地，术语“线锯”意为表示使用金属线或金属缆来切割工件的任何线锯机，例如车方机(squarer)。通常，有两类线锯机:连续型(即，无穷或环路)和振荡型(或往复型)。一般而言，连续型线锯用于切割用于半导体工业的硅晶圆。
[0026]如本文所使用地，术语“线”意为表示通常用于锯切工件的任何线或缆。例如，线可以具有一股或编织在一起的多股，并且视应用而定，金刚石材料可以或未必被用作研磨剂。大体上，可以使线变粗糙以具有研磨性，可以使研磨复合物与线粘结，或例如可以将浸溃金刚石的珠子(和间隔物)螺纹连接到线的表面上。大体上，在本文所描述的背景中，术语“线”意为表示至少一根线，并且因此不应解释为排除存在多于一根线的可能性。如本文所使用地，术语“涂层线”意为表示任何线或缆，所述线或缆包括与线或缆表面粘结的研磨复合物(例如，金刚石砂粒)。例如，可将具有ΙΟμ--至20μπι的大小的金刚石砂粒埋入具有80 μ m至120μπι的直径的线。然而，在本文的实施方式中，涂层线也可以具有更大或更小的线直径和砂粒大小。例如,线直径可以在40 μ m至500 μ m的范围内或60 μ m至400 μ m的范围内(例如,在车方机中，线直径可以是350 μ m)。
[0027]如本文所使用地，术语“布置”视作一种设备，它具有具体的结构技术特征。
[0028]本文所描述的实施·方式包括用于清洁适合于锯切工件的线锯的线的装置(在下文中也被称作“清洁装置”)。详细地说，本文所描述的清洁装置的实施方式针对供线锯之用的涂层线(也就是在表面上具有固定的研磨剂的线，诸如浸溃金刚石的线)的清洁。
[0029]大体上，使用涂层线的线锯可具有与使用未涂层的线的线锯不同的设计。原因是后一种线锯可能需要研磨性浆液以便提供划分工件的研磨作用。与此相反，包含涂层线的线锯本身拥有研磨性质(通常是因为附着于线表面的研磨颗粒)并且因此可使用更有利于环境的水基型锯切流体，因为它们不需要额外加入用于锯开或划分工件的研磨性浆液。
[0030]通常，在使用涂层线锯切例如由硅或蓝宝石制成的非常贵重的工件的高性能线锯中，在可包含线凹槽的线导向装置上面引导一根或更多根线，这样通过将线维持在具有余裕间隙的预定位置来确保高精度锯切。
[0031]在本文的实施方式中，所属领域技术人员应将切割或锯切区域理解为锯开或划分工件所在的区域。锯切区域通常位于两个线导向装置之间。当使用多根线时，可形成网状结构的锯切区域，所述锯切区域可以将工件同时切割成多个截面或厚块。大体上，在锯切工艺期间，一根或多根线可以在线速度从_20m/S变化至20m/s的情况下以来回往复的方式运动。视所用的轮廓而定，可以在切割开始或结束阶段使用诸如8m/s的小的线速率。因此，在本文的实施方式中，一根或更多根线可以O至20m/s或10至15m/s的速度移动。
[0032]在使用诸如涂覆金刚石的线的涂层线的线锯中，出于以下原因需要除去可能已嵌入线表面的切屑。正被切割的工件的切屑可以附着于线表面并且可以(例如)覆盖线上的金刚石砂粒。这可以提高线上的流动速率，从而增大两根相邻的线由于它们各自表面中的每个表面上的流体累积导致的表面张力而彼此吸引的不良配对作用。这种配对作用可能致使线配对,且由此损伤工件并降低总体切割精密度。
[0033]一般而言，可能降低切割精密度，因为涂层线表面上的切屑可能填充或污染线导向装置中的凹槽，从而致使线跳出凹槽。因此，这可能损伤工件以及一根或更多根线本身，并且因此可能显著降低切割效率，这又可能导致每一个工件的高操作成本和每一(批)工件的高线耗量。换句话说，维持切割效率可允许更高的切割速度并且因此允许更高的生产率。
[0034]本实用新型人已意外地发现，与所属领域中已知的常规喷嘴或喷洗线清洁系统相反，疏松固体颗粒与线表面的相互作用可将切屑从线的整个表面有效除去。换句话说，在这个上下文中的重要发现是，疏松固体颗粒与线(例如，涂层线)之间的实体接触或摩擦是将切屑或颗粒从线上除去的最有效的方式之一。详细地说，疏松固体颗粒可以容易地围绕线，从而将切屑和颗粒从线的整个表面除去，这与固定刷相反，固定刷在任何给定时间通常不会实现这样彻底的线清洁效率。
[0035]此外，本实用新型人发现，疏松固体颗粒可不仅仅清洁涂层线，而是利用最佳配置可以磨利涂层线，从而改进涂层线的切割效率和切割的总体质量。如结果所示，使用疏松固体颗粒作为清洁线锯的线的清洁装置还有助于减少通常利用常规喷嘴或喷洗清洁系统来清洁线所使用的清洗液的量。
[0036]在本文所述的实施方式中，提供用于清洁线锯的线的装置。所述清洁装置通常包含由疏松固体颗粒填充的容器。大体上,容器可以完全由疏松固体颗粒填充。然而,在本文的进一步实施方式中，容器也可以在不损失它有效清洁线锯的线的能力的情况下由疏松固体颗粒部分填充。换句话说，容器的内部空间可以由疏松固体颗粒填充10%至95%、30%至90% 或 55% 至 85%。
[0037]在本文的进一步实施方式中，清洁装置的容器在第一次使用之前可以包括固定材料。在清洁工艺期间，此固定材料可被分解成碎片，所述碎片充当本文所述的疏松固体颗粒。换句话说，可以将清洁装置递交给客户，所述清洁装置的容器内包含固定材料。一旦清洁装置运转，固定材料就分解为如上所述的碎片。这使清洁装置得以实现容易而安全的运输。
[0038]清洁装置的容器通常包括至少一个开口以用于允许线进入容器并与容器中的疏松固体颗粒实体接触。大体上，涂层线越过或穿过疏松固体颗粒。疏松固体颗粒部分或完全围绕线并与线的表面相摩擦，从而除去来自(例如)先前使用涂层线的锯切工艺的任何废弃颗粒或剩余切屑。
[0039]容器内的疏松固体颗粒是疏松的，也就是说，颗粒彼此之间相对可移动。这确保经过容器内或穿过容器的一根或更多根涂层线总是与新鲜的疏松固体颗粒实体接触，以使得附着于涂层线表面的切屑或废料得到有效去除。通过线的移动，疏松固体颗粒将移动它们的位置并彼此混合。由于疏松颗粒可以因此容易地围绕容器内部的线，所以这可以确保跨越线的整个表面区域有优越的清洁效果。
[0040]大体上,疏松固体颗粒具有可以在I μ m至10mm、10 μ m至8mm或50 μ m至6_范围内的直径。本文所述的疏松固体颗粒通常是沙粒，所述沙粒可以包括任何细碎的岩石或矿物颗粒(例如，二氧化硅颗粒)及上述的混合物。然而，本文所述实施方式中的疏松固体颗粒还可以包括由以下物质中的任何物质制成的颗粒:沙、陶瓷、硅、金属、塑料或其任何组
口 O
[0041]颗粒也可以由先前提到的材料中的一类组成并由另一类(诸如陶瓷、硅、金属、塑料或其任何组合)涂覆。换句话说，清洁装置的容器内的疏松固体颗粒的具体成分可以经调整以优化或强化对要清洁的线的清洁或磨利作用。疏松固体颗粒的具体形状(例如，椭圆形、球形或不规则形状)也可能影响清洁或磨利效率，并因此也可相应地调整。就此来看，清洁装置可以单独地适应线的类型和所需要的清洁或磨利作用。
[0042]通常，在本文的实施方式中，容器包含至少一个开口，所述开口提供通向容器内的疏松固体颗粒的一根或更多根线。大体上，让一根或更多根线移动穿过疏松固体颗粒以除去可能已经附着于所述一根或更多根线的表面的任何切屑或碎片颗粒。一根或更多根线可以从同一开口进入和离开容器。例如，多根线,例如2至10根线、10至100根线、100至1000根线或多于1000根线也许能够同时通过容器的至少一个开口通向容器内的疏松固体颗粒。换句话说，清洁装置可以为多根线提供通道，所述多根线可以彼此平行地移动穿过清洁装置的容器。
[0043]在本文进一步的实施方式中，容器可以提供通向清洗液供应系统的入口以提供清洗液。清洗液可以通过前述的至少一个开口提供，或可以通过容器中的第二个或多个开口提供。
[0044]清洗液供应系统可以包括用于在压力下提供清洗液的泵，以及在疏松固体颗粒的大表面区域上分配清洗液的喷嘴。在本文的实施方式中，清洗液供应系统可以是可移动的，或可以提供多个喷嘴以确保容器内清洗液的均匀分配。
[0045]清洗液可以起冷却介质的作用，用于消散在锯切或清洁工艺中线产生的摩擦热。通常，清洗液进一步有助于由疏松固体颗粒从涂层线上除去切屑。
[0046]大体上，包含来自被清洁线的切屑的清洗液也可从容器上被除去。出于这样的目的，容器可以包含另一开口，包含切屑的清洗液受重力的影响或通过有效抽吸机构(例如，包括一个或更多个泵)从所述开口被除去。接着，切屑可以通过过滤器(例如，错流过滤系统、死端过滤系统、栈过滤器、旋转过滤器、平面阵列过滤器等等)或离心机(例如，转鼓离心倾析器)从清洗液中除去并经收集以用于将来的回收。然后可以在清洁装置中再利用清洗液。因此，清洁装置可以包括易于使用的闭合清洗液环路，所述清洗液环路使清洗液效率达到最大并使成本降到最低。
[0047]根据本文的实施方式，清洗液可以是水基型并且任选是导电的或不导电的(更多细节参见下文)。清洗液可以进一步包括以下添加剂中的一种或多种:防腐剂(用于保护线锯)、杀菌剂、杀真菌剂、PH缓冲液、表面张力改型剂及上述任何组合。例如，在本文的实施方式中，清洗液可以包括商用产品，其中可以使用少量百分比的混合物，例如，5%清洁化合物(肥皂)和溶于去离子水的消泡剂的混合物。在本文进一步的实施方式中，清洗液可以包括(例如)含有0.1%聚合物的2.5%清洁化合物、0.05%络合剂、消泡剂和表面活性剂。其中，络合剂可用于在特定材料表面上起反应，以防止其他材料依附于那个表面，而表面活性剂可用于改变表面张力。
[0048]表面张力改型剂通常由于它们降低(例如)清洗液的表面张力的能力而抑制所谓的配对作用，具体如下。典型的线锯在导向辊的凹槽中使用彼此靠近(十分之几毫米)运行的多根线。被清洁线上遗留的清洗液的表面张力可因此吸引两根相邻的线，从而导致不受欢迎的配对作用，所述配对作用可能损伤工件。因此，通过降低锯切流体的表面张力，可以降低配对作用。
[0049]在本文的实施方式中，当在闭合流体系统中提供清洗液时，清洗液中任何昂贵的添加剂都可以在前述的切屑被去除或过滤后再利用，从而进一步降低操作成本。
[0050]一般而言，本文所述清洁装置的容器可具有许多不同的配置，其中一些配置在下文描述。例如，清洁装置的容器可以包含第一、第二和第三开口。一般而言，可以通过第一开口将线导入容器中，可以通过第二开口提供清洗液，并且可以通过第三开口将线导出容器外。然而，清洁装置的容器可取决于容器的特定用途(例如，如果同时清洁多根线)同样设置更少的开口(例如，一个或两个)或多于三个开口。一般而言，清洁装置的容器可以设置为矩形的盒子。然而，它也可以是(例如)圆柱的形状。
[0051]大体上，根据本文的实施方式，要清洁的涂层线可以5m/s至lOm/s或10m/S至15m/s的速度通过清洁装置的容器内的疏松固体颗粒。疏松固体颗粒与移动中的线的表面相摩擦，从而将任何废料或切屑从涂层线除去，由此清洁和磨利涂层线。根据以下所述的进一步的方面，清洁装置可经设置以使得清洁装置可移动。
[0052]例如，在本文的一些实施方式中，清洁装置可经设置以沿着不同于一根或更多根线的移动方向(如本文所理解地，线大体沿着它自己的纵轴移动)的方向移动。清洁装置或清洁装置容器的这类移动的结果确保新鲜的疏松固体颗粒连续提供给一根或更多根线的表面，以便在更长的时段保证最佳的清洁和磨利效果。大体上，在本文的实施方式中，也可以想到，让一根或更多根线在清洁装置内移动(除了它们沿着它们纵轴的移动之外)以便实现同样的前述效果。
[0053]因此，一般而言，可以相对于沿着线自己的纵轴移动的线移动清洁装置，或可以在所述清洁装置的容器内相对于清洁装置移动沿着它自己的纵轴移动的线，或两者情况同时发生。在任一情况下，所述(清洁装置或线)的移动通常可以沿着不同于线沿着它自己的纵轴的移动方向的方向，例如，垂直于线沿着它的纵轴的移动方向。
[0054]在包括用于锯切工件的线锯或线锯布置的本文的实施方式中，清洁装置可经设置以在移动中的工件通过被推过锯切区域而被锯切时与移动中的工件平行移动或沿着与移动中的工件平行的方向移动。清洁装置可以(例如)沿垂直于工件的移动方向的方向移动。在实施方式中，清洁装置可以沿不同于移动中的线的轴线方向的方向移动。清洁装置的这种移动即使在没有要切割的工件的情况下也可以进行。因此，清洁装置可以在工件被切割时或在新工件载入线锯或线锯布置期间清洁涂层线。另外，清洁装置也可以在线停止移动时清洁线(见以下更多细节)。
[0055]清洁装置也可以在没有线锯的情况下或在没有线锯布置的情况下清洁线。在这样的实施方式中，清洁装置也可以相对于线的轴向移动方向是可移动的。详细地说，可如下描述根据实施方式的相对于至少一根移动中的线的清洁装置的移动方向。
[0056]在清洁或磨利工艺期间或清洁及磨利工艺期间，可以连续移动清洁装置，以使得平行于线的轴向移动方向的清洁装置的内壁与线之间的距离连续改变。换句话说，假设线仅仅沿着线的轴线方向移动，那么可以沿着不同于线的轴向移动方向的方向专门连续移动清洁装置。这确保线总是由新鲜的疏松固体颗粒围绕，这样使清洁装置的清洁和磨利效果达到最佳。
[0057]—般而言，清洁装置的连续移动可以包括:连续改变线的纵轴在清洁装置的容器内的位置。
[0058]在本文所述的进一步的实施方式中，清洁装置可以沿着相对于线或围绕线的圆形或椭圆形路线连续移动，线本身可能正在沿着它的轴线方向移动穿过清洁装置。大体上，清洁装置会是正在移动的，以使得线一直保持由清洁装置的容器内的疏松固体颗粒围绕。视清洁装置的容器的形状而定，移动穿过清洁装置的线与清洁装置的内壁之间的距离即使在清洁装置的连续圆周或椭圆运动期间也可能保持不变。
[0059]在本文更进一步的实施方式中，清洁装置或清洁装置的容器可以围绕清洁装置或清洁装置的容器自身的纵轴旋转。大体上，在清洁装置或容器以这样的方式旋转的情况下，线经定位以在不同于沿着清洁装置或容器的中心纵轴的位置通过清洁装置或容器。装置或容器的这个特定移动可以独立于或结合上述移动中的任何移动来进行。
[0060]在本文的其他实施方式中，清洁装置可以包含用于混合清洁装置的容器内的疏松固体颗粒的装置。此混合装置可以提供类似于如上文相对于连续移动清洁装置所描述的一根或更多根线的最佳清洁和磨利效果。因此，可以为静止的清洁装置提供混合装置以用于移动疏松固体颗粒。
[0061]换句话说，被固定在特定位置的清洁装置可以设置有混合装置以实现类似于在使用可移动的清洁装置或容器时所实现的清洁和磨利效果。在进一步的实施方式中，也可以为可移动的清洁装置提供混合装置。
[0062]在本文的进一步实施方式中，清洁装置可以包含电压供应单元，所述电压供应单元可以给疏松固体颗粒充电，从而通过提高清洁装置的切屑去除性能来改进清洁装置的清洁效率。
[0063]进一步的实施方式可以包括给疏松固体颗粒充磁。在本文的实施方式中，在疏松固体颗粒被充磁的情况下，清洁装置的容器可以由非磁性材料制成。
[0064]在本文的实施方式中，如果疏松固体颗粒被充电，那么清洁装置的容器可以由电介质或电绝缘的材料制成。大体上，新装配这样的清洁装置的线锯或线锯布置也可以具有或新装配电介质线导向辊。可能需要对线锯或线锯布置作进一步改变，以便有助于对疏松固体颗粒充电而不对整个系统充电或用于防止短路。
[0065]图1是清洁线锯的线的示例性装置的示意性简图。清洁装置100包含由疏松固体颗粒111填充的容器110。疏松固体颗粒可以包括沙、陶瓷、硅、金属、塑料及其任何组合的颗粒。清洁装置大体包含第一开口 115，线(通常是涂层线)可以通过第一开口 115进入容器 110。
[0066]清洁装置100可以进一步包含清洗液供应系统112，清洗液供应系统112向容器110的内部提供清洗液113。出于此目的，容器110可以包含第二开口 116，通过第二开口116供应清洗液113。一般而言，清洗液113可以有助于切屑从线150的表面被去除，所述去除是通过疏松固体颗粒111与所述线150表面之间相摩擦的物理相互作用来实现的。
[0067]通常，清洗液是水基型的，并且因此是有利于生态的。在本文的实施方式中，清洗液还可以起冷却剂的作用。由此，可以消散来自线的任何热量，因而使线冷却。一般而言，可以使用任何类型的冷却剂，诸如水基型冷却剂，例如去离子的水，以及二甘醇(diethyleneglycol ;DEG)或聚乙二醇(polyethylene glycol; PEG)基型冷却剂,然而冷却剂可具有高热容、低粘度、低成本、无毒、化学惰性，并且既不引起也不促进清洁装置或线的腐蚀。视情况，冷却剂可以是导电或不导电的(即电绝缘体)。在本文的实施方式中，可以向清洗液中加入不同的添加剂(例如，抗腐蚀剂、杀菌剂、杀真菌剂、PH缓冲液、表面张力改型剂)以改进清洁装置的清洁效率，并且用以防止对工件、线或清洁装置的任何损伤。
[0068]在本文的实施方式中，清洁装置的容器大体上可以包含单个开口，涂层线或多根涂层线可以通过所述单个开口进入清洁装置、移动穿过疏松固体颗粒并通过同一开口退出清洁装置。另外，清洁供应系统可以通过所述相同开口为容器内部提供清洗液。视情况，容器可以进一步包含用于除去已使用清洗液的出口。可以过滤已使用的清洗液，从涂层线上除去的任何碎片颗粒可以借此得到收集和回收。经过滤的清洗液然后可以再利用或再供应给清洁装置的容器。因此，闭合环路清洗液供应系统可以为清洁装置的内部连续提供新鲜的清洗液。
[0069]在本文进一步的实施方式中，清洁装置的容器可以提供每根线至少一个开口，也就是说，在同时清洁和磨利多根线的本文的实施方式中，清洁装置的容器可具有每根线至少一个单独开口或用于一组线的一个开口(一组线可以例如包括2至10根线、10至100根线、100至1000根线或更多线)。
[0070]在图1中所示的示例性实施方式中，清洁装置100包含第三开口 117，已清洁线150可以通过第三开口 117退出清洁装置100的容器110。因此，一般而言，要清洁的线150从第一开口 115移动穿过清洁装置的容器110内的疏松固体颗粒111并通过第三开口 117退出所述容器110。通过线与疏松固体颗粒之间的物理相互作用，清洁了线并有效除去了线上的任何切屑。另外，附着于清洁装置要清洁的涂层线的表面的砂粒也可以由疏松固体颗粒磨利。
[0071]通常，线可以O至20m/s或10至15m/s的速度穿过清洁装置的容器内的疏松固体颗粒。这些高速的清洁速率允许线即使在锯切工艺期间也得到清洁。
[0072]图1进一步示出可以由移动中的线150切割的工件130和辊140，辊140大体上引导线150。辊140通常包括用于精确引导线150的导槽(未在图中示出)，因而即使在使用多根彼此邻近设置的线时也允许高精度锯切。线、辊和工件通常并不是如本文所述的清洁装置的一部分。
[0073]通常可以不依赖于任何其他装置来使用图1中所示的清洁装置100以清洁涂层线(例如，涂覆金刚石的线)。然而，在本文的实施方式中以及如图1中部分所示，清洁装置也可以安装在线锯中。希望任何类型的线锯都可以新装配一个或更多个本文所述的清洁装置。
[0074]通常，可以在线锯的锯切区域前面或后面设置一个或更多个清洁装置，或在锯切区域前面和后面均设置一个或更多个清洁装置。在一些锯切工艺中，高的锯切准确度是首要的，并且因而可以在锯切区域前面提供清洁装置。因此，可以有效除去例如来自导向辊或安装在锯切区域前面的其他装置的涂层线上的任何残余污物颗粒。此外，清洁装置的构造大体上简单而紧凑，因而允许容易地安装或容易地交换部件。
[0075]在图2中更详细地示出了图1的示例性截面114。此截面更详细地示出了疏松固体颗粒是怎样可以与涂层线(例如，涂覆金刚石的线)的表面相互作用从而从所述涂覆金刚石的线除去任何废料或切屑。换句话说，当涂层线150 (沿着箭头指示的方向)移动穿过疏松固体颗粒111时，疏松固体颗粒111被搅动并与涂层线150的表面相摩擦，从而从涂层线150的表面除去切屑或废料220。附着于涂层线的表面的砂粒210也可以在所述清洁工艺期间被磨利。通常，清洗液113可以协助切屑220的去除并可以提供诸如线的冷却或消毒的进一步作用。
[0076]图3示出本文所述的清洁装置的进一步的实施方式。图3中所示的清洁装置300包括清洗液供应系统112，清洗液供应系统112相对于清洁装置300的容器110是可移动的。双向箭头310表示清洗液供应系统112的往复运动。然而，在本文进一步的实施方式中，清洗液供应系统可以沿着如图3中所示的坐标系(X、Y和Z)的任何方向移动。一般而言，移动中的清洗液供应系统112可以确保清洗液113在清洁装置300的整个容器110中的均一分布。
[0077]清洁装置300可以进一步可选地包括带有可移动或可替换的开口 116的盖子118。盖子118中这样的开口可以为移动中的清洗液供应系统112的清洗液113连续提供同等大小的开口 116。提供这样具有可以平行于可移动的清洗液供应系统112移动的开口 116的盖子118可以防止容器110内部被围绕所述容器的环境污染。
[0078]此外，在图3中示出的清洁装置可以包括电压供给单元320，电压供给单元320可以给清洁装置300的容器110内的疏松固体颗粒111充电。大体上，向疏松固体颗粒提供这样的充电的清洁装置可能视用于疏松固体颗粒的材料类型而定要求使用导电清洗液或不导电的清洗液。
[0079]通常，使用这样的清洁装置的线锯或线锯布置可以包括电绝缘的导向辊和进一步的电绝缘的部分，以避免短路或防止对维修人员的电气危险。这样的清洁装置的容器可以由电介质材料制成，或者至少它的外部可以用电介质材料覆盖。在实施方式中，至少容器的内部可以由导电材料制成，然而它的外部可以由不导电的材料制成。
[0080]不限于本文实施方式中的任何一个实施方式，清洁装置可以进一步包括用于搅动或混合疏松固体颗粒的混合装置。在图3的清洁装置300中，混合装置370可以位于清洁装置300的容器110内。任选地，混合装置可以相对于容器110可移动。根据本文进一步的实施方式，多于一个的混合装置可以用于搅动清洁装置的容器内的疏松固体颗粒。
[0081]在图4中示出的清洁装置400可以包括多个清洗液供应系统112。前述的多个清洗液供应系统可以共同为带有单独喷嘴的单个清洗液供应系统，所述单独喷嘴在清洁装置400的容器110中均一分配清洗液113。任选地，带有多个单独喷嘴的清洗液供应系统也可以经设置以使得清洗液供应系统相对于清洁装置的容器可移动。
[0082]在实施方式中，清洁装置400的容器110可以包括将容器110分成两个或多于两个的单独隔间的分割板410或分割壁。在图4中，三个这样的隔间被不为420、430和440。每个隔间可以包括不同大小(也就是具有不同直径)的疏松固体颗粒。例如，第一隔间420可以包括具有大于第二隔间430中的颗粒的直径的疏松固体颗粒，而第二隔间430中的颗粒又可以包括具有大于第三隔间440中的疏松固体颗粒的直径的疏松固体颗粒。固体颗粒这样按大小分级或分组的布置可以改进清洁装置400的清洁和磨利效果。此外，各个隔间中的疏松固体颗粒可以由不同的材料制成或涂覆。
[0083]在本文的实施方式中，每个隔间也可以包括具有不同大小的疏松固体颗粒的混合物，或者隔间从较大到较小松散固体颗粒的分级次序可以颠倒或按以下方式改变:具有较大颗粒大小的隔间后面可以跟着具有较小颗粒大小的隔间，然后具有较小颗粒大小的隔间后面又跟着具有较大颗粒大小的隔间。
[0084]此外，单独的隔间420、430、440可以包括单独的清洗液供应系统112。这些供应系统中的每一个供应系统可以提供不同的清洗液或包括不同添加剂的清洗液。在使用不同供应系统的情况下，每个供应系统也于是可以是闭合环路系统，也就是说，一个隔间的清洗液可以与另一个或另多个隔间中的清洗液隔离。
[0085]图5和图6示出示例性的可移动清洁装置500。清洁装置500的容器110可以平行移动和沿着与在锯切工艺期间被推过锯切区域的工件130相同的方向移动。一般而言，致动器630可以有助于容器和清洁装置中任一者或两者的移动。通常，相对于线移动工件，线沿着它自己的纵轴高速移动。如图5和图6中所示，工件130正沿着箭头610所指示的相对于线150大体向下的方向移动(B卩，工件正沿着图中所示坐标系中的方向Y移动)。类似地，清洁装置的容器也可以沿着箭头620所指示的相对于线150向下的方向移动(即，同样沿着方向Y)。
[0086]一般而言，清洁装置500可以沿着不同于线150的纵轴方向的方向移动。清洁装置的这类移动确保新鲜的疏松固体颗粒总是围绕着涂层线，也就是说，清洁和磨利效果可以连续维持在最佳水平。
[0087]此外，可以依据具有坐标X、Y和Z的坐标系来描述清洁装置的移动。例如，线的纵轴可以定义为X轴。通常，在这种情况下，清洁装置不会仅仅沿着平行于X轴的方向移动，尽管在本文的实施方式中，取决于清洁装置的配置，这样的移动是可能的。例如，在容器包括用于连续混合容器内的疏松固体颗粒的混合装置的实施方式中，所述清洁装置仅仅沿着X轴(如以上所定义地)的移动是可能的。
[0088]一般而言，清洁装置可以相对于被定义为X轴方向的线的纵轴沿着Y轴和Z轴方向或Y轴与Z轴方向的任何组合(B卩，相对于线的纵轴水平、垂直或既水平又垂直地)移动。
[0089]通常，在本文的实施方式中，清洁装置100的容器110可以经布置以使得地球重力促使从被清洁的线上除去的切屑移向容器110的底部，切屑可以从容器110的底部通过出口(这些图中未示出)被轻易除去。在进一步的实施方式中，泵或抽吸系统可用于将使用过的清洗液和切屑从清洁装置的容器轻松除去，而不管地球重力如何(图中未示出)。
[0090]图7和图8图示清洁装置的进一步的实施方式。在示例性的清洁装置700中，容器110可以填充有疏松固体颗粒111的圆柱或管道的形状提供。线150可以沿其纵轴方向通过圆柱形的容器110。不限于这个实施方式，圆柱形的容器110可以沿着圆形路线移动，诸如围绕移动中的涂层线150的圆形路线710，从而保证可以连续提供新鲜的疏松固体颗粒111以与线150的表面相摩擦。
[0091]原则上，只要保证新鲜的疏松固体颗粒的供应，清洁装置的任何一类移动(诸如旋转或往复运动)都是可以想到的。换句话说，清洁装置可以相对于移动穿过所述清洁装置的容器的涂层线沿着预定路线或随机路线移动，以便给涂层线的表面连续提供新鲜的疏松固体颗粒。
[0092]图9示出根据本文实施方式的清洁装置的闭合清洗液环路910的示意性简图。清洁装置100可以包含进口 930，通过进口 930向清洁装置100的内部提供新鲜的清洗液。包含从线上除去的任何废料或切屑的使用过的清洗液可以通过出口 940离开清洁装置。[0093]然后清洗液可以流经过滤装置920，过滤装置920将切屑或废料(例如，来自在锯切工艺中被线切割了的硅锭的硅颗粒)与清洗液分开。可以回收被除去的切屑并再利用材料以形成新的工件用于进一步处理。这可以降低例如硅晶圆的总生产成本。
[0094]大体上，过滤装置可以包含能够从清洗液中除去切屑的一个或更多个过滤器或离心机。清洗液中的添加剂可以通过过滤装置920而不被滤出。由于添加剂可能是昂贵的，所以这使可以进一步降低成本的高效再利用得以实现。
[0095]此外，过滤装置920可以包含便于清洗液绕闭合清洗液环路910进行输送的一个或更多个泵950。一个或更多个泵也可以位于过滤装置920外部，例如，在清洁装置100的进口 930和/或出口 940处。
[0096]图10示出根据本文实施方式的用于切割工件的线锯布置1000，所述线锯布置1000适合于清洁和磨利线锯的一根或更多根线。线锯布置1000包含用于引导线150的四个辊140。示例性的线锯布置1000包含用于同时锯切两个工件130的两个锯切区域。清洁装置100可以位于锯切区域前面和后面，以使得用于锯开工件的线在切割工件之前和之后得到清洁。
[0097]在图10中图示的实施方式中，线锯布置1000中可以包含六个清洁装置。然而，在本文进一步的实施方式中，线锯布置可以在任何位置包含从一个到八个或更多个的清洁装置，以便维持一根或更多根锯切线无切屑，以用于长时间过程中的高精度锯切。例如，在实施方式中，可以使用两个清洁装置，一个布置在锯切区域前面，而另一个在锯切区域后面。在进一步的实施方式中，使用的清洁装置的数目可能等于同时被切割的工件的数目。
[0098]在本文进一步的实施方式中，可以在切割室外部布置至少一个清洁装置。因此，一根或更多根线可以在进入切割室之前，也就是在切割室与供线盘之间得到清洁和磨利。一根或更多根线可以在退出切割室之后，也就是在切割室与收线盘之间由一个或更多个清洁装置清洁和磨利。
[0099]如先前所提及地，可以与切割工艺分开地处理(也就是清洁和磨利)一根或更多根线。在这种情况下，例如，一根或更多根线可以通过使线直接穿行经过布置在供线盘与收线盘之间的一个或更多个清洁装置而不通过切割室来处理。
[0100]所述示例性描述的用于清洁和磨利涂层线的方法可以包括使涂层线移动穿过清洁装置的容器内的疏松固体颗粒。
[0101]通常，在清洁和磨利工艺期间，可以连续使涂层线沿着涂层线的纵轴方向移动穿过容器内的疏松固体颗粒。然而，在进一步的实施方式中，可以连续使涂层线沿着不同于涂层线的纵轴方向的方向移动穿过疏松固体颗粒。
[0102]作为示例，清洁和磨利涂层线的方法可以包括锯切一个或更多个工件。通常，在锯切工艺期间，涂层线可以连续移动穿过至少一个清洁装置的疏松固体颗粒。任选地，线可以移动穿过两个、四个、五个或更多个清洁装置的疏松固体颗粒。此外，在本文的实施方式中，线可以在不同于锯切工件期间的时间移动穿过清洁装置的疏松固体颗粒。
[0103]大体上，所描述的方法可以包括沿着不同于线的纵轴方向的方向移动清洁装置或清洁装置的容器，所述线移动穿过容器内的疏松固体颗粒。例如，可以连续往复的方式移动清洁装置或清洁装置的容器，以使得新鲜的疏松固体颗粒连续提供给涂层线的表面。在进一步的实施方式中，清洁装置或清洁装置的容器可以沿着圆形或椭圆形路线以圆形或椭圆形运动连续移动。
[0104]作为描述性的示例，所述用于清洁线的方法可以进一步包括通过清洗液供应系统将清洗液加入由疏松固体颗粒填充的清洁装置的容器，以及可能地过滤从清洁装置的所述容器收集的使用过的清洗液。任选地，在以上提及的清洁方法中，可以相对于清洁装置的容器移动清洗液供应系统。移动清洗液供应系统可以包括定期移动或连续移动清洗液供应系统达预先确定的时间量。
[0105]任选地，所述用于清洁线的方法可以包括对疏松固体颗粒充电或充磁。在进一步的实施方式中，上述清洁方法可以包括通过利用(例如)混合装置来混合或搅动清洁装置的容器内的疏松固体颗粒。
[0106]以上描述的系统和方法有助于大体上用于线锯中的线的清洁和磨利。所述系统的操作使工件的连续高精度锯切得以实现，并且大体可以防止(例如)一根或更多根锯切线的不准确定位对工件的损伤。如果导向辊的一个或更多个凹槽被切屑或碎片颗粒阻塞，那么可能发生一根或更多根锯切线的不准确定位，所述切屑或碎片颗粒在最坏的情况下可能导致一根或更多根线跳出凹槽，从而引起锯切工艺中的显著不准确性甚至工件的毁坏。因为从一根或更多根线的表面除去的废料或切屑的额外回收，可以降低每一个工件的成本。另夕卜，因为清洁装置的简单构造，由通过使用所述清洁装置所导致的正常磨损引起的部件的维修、安装或更换可以容易地进行。因此，一般而言，可以通过使用如本文概述的清洁装置来降低每一个工件的操作成本和线耗量。
[0107]以上详细描述了包括由疏松固体颗粒填充的容器的清洁装置的系统的示例性实施方式。所述系统不局限于本文所述的【具体实施方式】，而是，系统的组件可以与本文所述的其他组件和步骤独立且分开地使用。例如，清洁装置可以用于与线锯分开地对线进行清洁，或一个或更多个清洁装置可以布置在线锯或线锯布置中。因此，本文所述的示例性清洁装置能够与许多不同的锯切系统结合来实施和利用。
[0108]尽管本实用新型的不同实施方式的具体特征可能在一些图中示出而不在其他图中示出，但这仅为方便起见。依照本实用新型的原理，一附图的任何特征可与任何其他图的任何特征结合起来进行参考或主张。
[0109]本书面说明书利用示例来公开本实用新型(包括最佳方式)，并且也使任何所属领域技术人员能够实施本实用新型，包括制造和使用任何装置或系统。尽管已在上文公开了不同的【具体实施方式】，但所属领域技术人员将认识到，权利要求书的精神和范围允许同等有效的修改。特别是，上述实施方式的非互斥特征可以互相结合。本实用新型的可取得专利权的范围由权利要求书界定，并且可以包括被所属领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面措辞没有区别的结构成分，或如果它们包括与权利要求书的字面措辞无实质差异的同等结构成分，则认为它们在权利要求书的范围内。
【权利要求】
1.一种用于清洁适合于锯切半导体工件（130)的线锯的线（150)的装置（100、300、400、500、700)，所述装置包括： 包含第一开口（115)的容器（110 )，其中所述容器（110 )由疏松固体颗粒（111)填充，并且经调适以使得所述线（150)能够通过所述第一开口（115)并通过所述疏松固体颗粒(111)。
2.如权利要求1所述的用于清洁线锯的线（150)的装置（100、300、400、500、700)，其特征在于，所述疏松固体颗粒（111)是从以下材料列表中选择的颗粒：沙、陶瓷、硅、金属、塑料或上述颗粒的任何组合。
3.如权利要求1或2所述的用于清洁线锯的线（150)的装置（100、300、400、500、700)，其特征在于，所述疏松固体颗粒（111)具有I μ m至10_的直径。
4.如权利要求1或2所述的用于清洁线锯的线（150)的装置（100、300、400、500、700)，其特征在于，所述疏松固体颗粒（111)具有I μ m至8_的直径。
5.如权利要求1或2所述的用于清洁线锯的线（150)的装置（100、300、400、500、700)，其特征在于，所述疏松固体颗粒（111)具有50 μ m至6mm的直径。
6.如权利要求1或2所述的用于清洁线锯的线（150)的装置（100、300、400、500、700)，其特征在于，所述装置进一步包含清洗液供应系统（112)。
7.如权利要求6所述的用于清洁线锯的线（150)的装置（100、300、400、500、700)，其特征在于，所述容器（Iio)包含适合于允许来自所述清洗液供应系统（112)的清洗液（113)进入所述容器（110)的第二开口（116)。
8.如权利要求1或2所述的用于清洁线锯的线（150)的装置（100、300、400、500、700)，其特征在于，所述装置进一步包含一个或更多个用于给所述疏松固体颗粒（111)充电和充磁的装置（320)。
9.如权利要求1或2所述的用于清洁线锯的线（150)的装置（100、300、400、500、700)，其特征在于，所述容器（110)是可移动的。
10.一种用于切割半导体工件（130)的线锯布置（1000)，包括： 包含适合于锯切半导体工件（130)的线（150)的线锯，以及 如权利要求1或2所述的用于清洁所述线锯的所述线（150)的装置（100、300、400、500、700)。
11.如权利要求10所述的用于切割半导体工件的线锯布置（1000)，其特征在于，适合于锯切半导体工件（130)的所述线（150)是金刚石线。
12.如权利要求10所述的用于切割半导体工件的线锯布置（1000)，其特征在于，所述疏松固体颗粒（111)具有Iym至IOmm的直径。
13.如权利要求10所述的用于切割半导体工件的线锯布置（1000)，其特征在于，所述疏松固体颗粒（111)具有10 μ m至8mm的直径。
14.如权利要求10所述的用于切割半导体工件的线锯布置（1000)，其特征在于，所述疏松固体颗粒（111)具有50 μ m至6mm的直径。
15.如权利要求10所述的用于切割半导体工件的线锯布置（1000)，其特征在于，所述线锯布置（1000)进一步包含清洗液供应系统（112)。
16.如权利要求10所述的用于切割半导体工件的线锯布置（1000)，其特征在于，所述容器 （I 10)是可移动的
【文档编号】B08B7/00GK203408935SQ201320251120
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年5月10日 优先权日:2013年1月29日
【发明者】J·E·朴, R·叙埃尔迪亚 申请人:应用材料瑞士有限责任公司