专利名称：线锯装置和在线锯切割期间连续去除磁性杂质的方法
技术领域：
本发明涉及用于去除在线锯切割过程期间产生的磁性或磁化污染物的方法。
背景技术：
线锯切割是用于将晶锭切成薄的晶片以用在集成电路和光伏(PV)工业中的主要方法。该方法还通常用于将其它材料的基材如蓝宝石、碳化硅或陶瓷基材切成薄片。线锯典型地具有细金属线的网或线网(Wireweb)，其中单独的线具有约0. 15mm的直径且通过一系列线轴、滑轮和线导向器(wire guide)以0. 1至1. Omm的距离彼此平行布置。切片或切割通过使工件(例如，晶锭)与其上已施加研磨浆料的移动的线接触而完成。常规的线锯研磨浆料典型地包含通过以1 1的重量比混合而组合的载体和研磨剂颗粒。载体为提供润滑和冷却的液体，如矿物油、煤油、聚乙二醇、聚丙二醇或其它聚亚烷基二醇。液体载体还使研磨剂保持在线上使得研磨剂可接触工件。研磨剂典型地为硬质材料如碳化硅颗粒。线锯切割过程为间歇过程，其中固定体积的浆料自存储罐(holding tank)连续地再循环并使用喷嘴供应至接近正被切割的工件的线网。在该过程期间，来自切去的部分 (cut)(包括截口(kerf))的废料逐渐累积在浆料中，该浆料最终失去性能。用过的浆料被处理和分离成其成分(即研磨剂和载体)。回收使用对于该操作的经济效果来说是重要的。用过的浆料的一种组分为磁性或可磁化的杂质，其主要由线锯切割过程期间所造成的线磨损而产生。这样的杂质可与浆料中的组分和截口物质相互作用，导致粘度变化、PH 变化、温度变化、添加剂的分解、粒度分布变化或浆料的其它变化。因此，磁性或可磁化的杂质的积累导致切割性能随时间的恶化。美国专利No. 6，264, 843描述了用于回收使用机械加工期间产生的切割流体悬浮液的间歇方法。所描述的方法首先分离含有研磨剂的部分且然后使用磁力分离器去除磨除的材料。该回收的流体与新鲜浆料一起重新配制(reconstitute)并返回至切割过程。美国专利No. 6，443，143描述了使用不含研磨剂的切割流体切割稀土合金的方法。在所描述的方法中，利用离心作用和磁力分离器去除千克量的稀土合金截口物质。由于在用过的流体中不含研磨剂，因此该方法被设计成去除大量的固体物。尽管间歇过程对于工业是可接受的，但更换浆料使线锯切割过程变慢且需要更多次的工具启动，其可对设备造成压力。另外，从用过的含有相对大量的研磨材料和相对少量的污染物的切割流体中去除污染物而不进行昂贵的间歇过程是困难的挑战。因此，取得其中污染物去除是连续的线锯切割操作将是有利的。
发明内容
本发明提供在线锯切割过程期间从线锯切割浆料中去除磁性或磁化污染物的方法。该方法包括以下步骤将研磨浆料从再循环浆料分配系统施加至移动的线锯；使用该移动的线锯和所施加的研磨浆料切割工件；将使用过的研磨浆料从该工件输送回该再循环浆料分配系统中；将该浆料的至少一部分传送通过磁力分离器以从该浆料中去除磁性或磁化污染物；和将传送通过该磁力分离器的浆料排出回到该再循环浆料分配系统内的循环中。本发明还提供线锯切割装置。该装置包括适合于固定工件的安装和支撑头 (mount and support head)；线锯，其相对于该安装和支撑头定位使得在操作时该工件可与该线锯接触；定位和适合用于将线锯切割浆料从再循环浆料分配系统施加至该线锯的施加区域；和线锯浆料出口(流出，egress)区域，其适合于引导浆料离开该线锯和所安装的工件并回到浆料流动路径中。该再循环浆料分配系统限定该浆料流动路径。该再循环分配系统包括用于从浆料中去除磁性或可磁化的污染物的磁力分离器，其中该磁力分离器包括容许浆料的至少一部分进入到该磁力分离器中的入口和容许经纯化的浆料排出回到该再循环浆料分配系统内的再循环中的出口。
图1显示在本发明中使用的组件中的一些。图2显示线锯切割装置，其中再循环浆料分配系统包括收集器、磁力分离器、浆料罐、泵和热交换器。图3显示具有磁力分离器的线锯切割装置。图4显示具有磁力分离器的线锯切割装置，其中从该磁力分离器排出的浆料在位于再循环浆料分配系统中浆料物流离开该磁力分离器的位置与该系统中浆料被施加到线锯上的位置之间的该系统中的位置处加回到循环中。图5显示具有磁力分离器的线锯切割装置，其中从该磁力分离器排出的浆料在位于再循环浆料分配系统中浆料物流离开该磁力分离器的位置与该系统中使用过的浆料从工件输出的位置之间的该系统中的位置处加回到循环中。图6显示包括两个并联布置的磁力分离器的线锯切割装置，其中浆料流可分流至所述磁力分离器的一个、两个或全部两个中。图7显示包括两个串联布置的磁力分离器的线锯切割装置。图8显示具有磁力分离器的线锯切割装置，其中再循环浆料分配系统包括收集器，且该磁力分离器部分地浸在该收集器中。图9显示具有磁力分离器的线锯切割装置，其中该再循环浆料分配系统包括收集器以收集来自工件的使用过的浆料以分流至该磁力分离器中，并且包括浆料罐，该浆料罐用作浆料的贮存器和从该磁力分离器排出的浆料的接收器。图10显示具有磁力分离器的线锯切割装置，其中再循环浆料分配系统包括浆料罐且该磁力分离器部分地浸在该浆料罐中。图11显示具有磁力分离器的线锯切割装置，其中该再循环浆料分配系统包括热交换器。图12显示本发明中使用的组件，其中在线锯处于操作中时，从再循环浆料分配系统中取出磁力分离器以进行清洁。图13显示具有磁力分离器的线锯切割装置，其中再循环浆料分配系统包括浆料罐和分离器浆料回路，该分离器浆料回路适合于将浆料从该浆料罐输送通过该磁力分离器和回到该浆料罐。图14显示具有磁力分离器的线锯切割装置，其中再循环浆料分配系统包括浆料罐和热交换器浆料回路，该热交换器浆料回路适合于将浆料从该浆料罐输送通过该热交换器和回到该浆料罐。
具体实施例方式本发明提供在线锯切割过程期间从线锯切割浆料中去除磁性或磁化污染物的方法。该方法包括以下步骤将研磨浆料从再循环浆料分配系统施加至移动的线锯；使用该移动的线锯和所施加的研磨浆料切割工件；将使用过的研磨浆料从该工件输送回该再循环浆料分配系统中；将该浆料的至少一部分传送通过磁力分离器以从该浆料中去除磁性或磁化污染物；和将传送通过该磁力分离器的浆料排出回到该再循环浆料分配系统内的循环中。本发明还提供线锯切割装置。该装置包括适合于固定工件的安装和支撑头；线锯，其相对于该安装和支撑头定位使得在操作时该工件可与该线锯接触；定位和适合用于将抛光浆料从再循环浆料分配系统施加至该线锯的施加区域；和线锯浆料出口区域，其适合于引导浆料离开该线锯和所安装的工件并回到浆料流动路径中。该再循环浆料分配系统限定浆料流动路径，并且包括用于从浆料中去除磁性或可磁化的污染物的磁力分离器。该磁力分离器包括容许浆料的至少一部分进入到该磁力分离器中的入口和容许经处理的浆料排出回到该再循环浆料分配系统内的再循环中的出口。图1提供本发明的方法中所使用的线锯切割系统10的多种组件的示意图。如本发明中所利用的再循环浆料分配系统12包括磁力分离器14。使用再循环浆料分配系统12， 研磨浆料流到线锯和工件16上，然后流动离开线锯和工件16完成浆料再循环回路。该再循环浆料分配系统包括磁力分离器。该磁力分离器包括至少一个(例如，至少2个、至少3个或至少4个)入口和至少一个(例如，至少2个、至少3个或至少4个)出口使得浆料可流入到该磁力分离器的内部和从该磁力分离器的内部流出。该分离器的内部包括布置以在浆料流动通过该分离器时从该浆料中吸引并固定磁性或磁化材料的永磁体和/或电磁体。该入口和出口可包括连续的网，如由金属线制成的筛网。例如，该入口和出口可包括限定所述磁体可定位在其中的内部空间的篮状的连续的网。优选地，所述磁体是可移动的(可拆卸的，removable)。或者，该入口、出口和内部空间可与该再循环浆料分配系统的其它组件完全一体化。例如，该入口、出口和内部空间可为一根连续的管，在其中布置所述磁体以在浆料流的路径中形成磁力分离器。作为另外的实例，该入口和出口可适合于容许浆料流动通过较大的内部空间如罐或桶，且所述磁体可经由进入孔或开口置于该罐或桶中。该磁力分离器的用途为至少部分地留住可存在于研磨浆料中的磁性或磁化杂质， 而流动通过该再循环浆料分配系统的其它浆料组分是相对不受阻碍的。一些示例性的市售磁力分离器为 ELECTRO FERRO FILTER Model EVP/E (Magnet Industries Cal Pvt. Ltd.), PERMANENT FERRO FILTER Model PVP/R(Magnet Industries Cal Pvt. Ltd.)禾口 SUPER B FERROUS TRAPS(Eriez Magnetics)。当线锯切割装置处于操作中时，再循环浆料分配系统包括在由图2至11中的箭头所示方向上的浆料流。在线锯的示意图上的箭头表示线锯的移动。线锯的移动方向在线锯的操作期间可反转。浆料的流动方向在线锯的操作期间典型地不反转。在再循环分配系统中，所述流可通过分流器(diverter)分流或在接合器(junction)处合并。分流器容许浆料流进入一端且进入的全部浆料流被分成至少两股单独的浆料流。接合器可将在再循环分配系统中流动的多于一股的浆料合并成单一的流。例如，分流器和接合器可为T形或Y形的管，浆料流动通过所述T形或Y形的管并分别由一股流分成两股流或者两股流合并成一股流。再循环浆料分配系统中的流量典型地为2000kg/h至8000kg/h (例如，3000kg/h 至6000kg/h)。取决于该具体实施方式
，通过磁力分离器的流量可为再循环浆料分配系统流量的0%或更大(例如，10%或更大、20%或更大、30%或更大、40%或更大、50%或更大、 100%或更大、200%或更大、300%或更大、400%或更大、或者500%或更大)。取决于该具体实施方式
，通过磁力分离器的流量典型地为再循环浆料分配系统流量的1000%或更小 (例如，900 %或更小、800 %或更小、700 %或更小、600 %或更小、500 %或更小、90 %或更小、 80%或更小、70%或更小、60%或更小、或者50%或更小)。再循环浆料分配系统还可包括收集器。收集器典型地为将浆料从工件输送回到该再循环浆料分配系统内的循环中的表面。例如，收集器可为容器，其包括定位以收集从线锯流出或滴下的浆料的敞开顶部且具有用于使浆料流出的出口或排放口。该出口可位于底部、侧面或者可包括浸在来自收集器顶部的经收集的浆料中的管或虹吸管。收集器可以多种不同的方式成形(configure)。例如，收集器可为漏斗状、圆锥体状、菱锥形的或为半球形的壳。收集器也可为一个或多个形成角度以将浆料引导至再循环浆料分配系统内的浆料罐中的表面。再循环浆料分配系统可包括浆料罐和一个或多个泵，如果需要的话。浆料罐提供用于浆料的贮存器且典型地位于泵的上游。浆料罐典型地具有搅拌器或搅动器以帮助防止浆料的固体组分在工具的操作期间或在工具空转时的沉降。再循环浆料分配系统可包括热交换器。热交换器可位于再循环浆料分配系统中的任何位置。热交换器也可在组件例如浆料罐、收集器、泵和磁力分离器之中、周围、或者与其一体化。典型的配置是热交换器定位为独立的再循环系统，其包括独立的泵，其中该独立的再循环系统交换浆料罐内的浆料。热交换器可用于冷却或加热浆料。例如，如果对于线锯装置的合适操作，粘度太高的话，则加热浆料可用于降低浆料的粘度。或者，例如，如果对于线锯装置的合适操作，粘度太低的话，则冷却浆料可用于提高浆料的粘度。浆料的温度还可影响浆料组分的分解速率。降低或提高浆料的温度还可影响磁化附聚物的形成动力学，且因此磁力分离器的效率可受热交换器的使用的影响。因此，希望控制浆料的温度。再循环浆料分配系统可包括一个或多个收集器、一个或多个浆料罐、一个或多个泵以及一个或多个热交换器或它们的任何组合。再循环浆料分配系统可进一步包括用于在各个组件之间输送浆料的管路(plumbing)。该管路典型地包括使浆料流收缩至一个维度的结构，如管或管道。在重力使浆料流动通过再循环浆料分配系统时，该管路可包括更开阔的结构例如槽。该管路甚至可在管中包括开口，其容许浆料注入到再循环浆料分配系统的另外的组件如浆料罐中。或者，例如，在再循环浆料分配系统的其中流动为水平的部分中，该管路可由槽组成。当本发明的线锯装置处于操作中时，固定至安装和支撑头的工件受压抵靠着移动的线锯，同时浆料被供应至该线锯。该线锯具有两个或多个线导向辊，它们的轴彼此平行布置且线被引导围绕它们一次或多次。典型地，线锯具有三个线导向辊，且线被多次引导围绕该线导向器产生线网。具有多于3个线导向器的配置可用在本发明的方法中。该线锯通过线导向辊的旋转而移动，所述线导向辊的旋转导致线的截面在纵向方向上移动。移动的方向可在操作期间改变或者在恒定方向上。例如，在切割过程期间，该方向可从一个方向变动至下一方向。用在本发明的线锯中的线可由本领域中已知的任何合适的材料制成。典型地，该线具有0. Olmm或更大(例如，0. 05mm或更大、0. Imm或更大、或者0. 15mm或更大)的厚度。 典型地，该线具有0. 5mm或更小(例如，0. 4mm或更小、0. 3mm或更小、0. 25mm或更小、或者 0.2mm或更小)的厚度。典型地，该线由硬质拉制钢制造。或者，该线可由一种或多种合金如含有i^、Ni、Cr、Mo和/或W的合金制成。由于该线在切割操作期间磨损，因此磨损的材料与再循环浆料分配系统中的浆料一起再循环并将其污染。将已施加至线锯的浆料的至少一部分传送通过磁力分离器以从浆料中去除由于线锯的线的磨损而可能存在的磁性或可磁化的杂质。如本文中和所附权利要求中所使用的，术语“磁性材料”涵盖呈现永磁性或者为铁磁性的那些材料，如铁氧体赤铁矿(Fe2O3)或磁铁矿(Fe3O4)15术语“可磁化的材料”涵盖呈现顺磁性(如铁)且因此被磁场吸引的材料。 通过磁力分离器去除的材料的仅一部分需要为磁性的或可磁化的。例如，抗磁性浆料组分可与磁性或可磁化的杂质结合，且该组合可通过磁力分离器去除。特别地，一种或多种研磨剂颗粒可与磁性或可磁化的杂质附聚，且该附聚物可通过磁力分离器去除。优选地，磁性材料包括铁。优选地，在磁力分离器需要进行再生(regenerate)或清洁之前，在工件的切割操作期间，流动通过磁力分离器的浆料中至少10重量％ (例如，至少20重量％、至少30重量％、至少40重量％或至少50重量％)的磁性或可磁化的杂质被去除。磁力分离器去除磁性或可磁化的杂质的效率取决于多种因素，包括通过磁力分离器的流量、磁力分离器的类型、磁力分离器中磁性或可磁化的杂质的负荷量和磁力分离器在再循环浆料分配系统中的布置。磁力分离器的再生通常包括以下之一或以下的组合使用水溶液洗涤磁力分离器、 搅动磁力分离器、使高压气体吹过磁力分离器和使磁力分离器去磁。可通过磁力分离器去除的磁性或可磁化的杂质也可来自除所述线之外的来源。例如，磁性或可磁化的杂质可由于铁磁性或顺磁性的工件而来自截口材料，或者可为工件中的铁磁性或顺磁性的杂质。杂质的另一来源可为线锯装置的除所述线之外的部件。磁性杂质也可来自浆料组分或浆料组分中的杂质。例如，铁磁性或顺磁性杂质可在线锯装置的操作期间由于切割过程的机械和化学磨损而从研磨剂释放，或者可为浆料中使用的一批研磨材料中的污染物。图2显示本发明的方法中使用的装置的实施方式。由虚线围绕示出的再循环浆料分配系统100限定浆料流动路径。在由安装和支撑头102固定的工件104被切割时，再循环浆料分配系统100将研磨浆料在施加区域105处施加至移动的线锯106。浆料流下(flow off)线锯106和工件104并且在线锯浆料出口区域107处流回到该再循环浆料分配系统中。再循环浆料分配系统100还包括收集器108，其经定位以收集来自线锯106的线锯浆料出口区域107的使用过的浆料。浆料在收集器出口 109处离开收集器108并通过分离器入口 120流入到磁力分离器110中。浆料通过分离器出口 122离开分离器110并且在罐入口 115处流入到浆料罐116中。浆料通过罐出口 117流出罐116，且经由泵入口 111流入到泵112中。浆料随后经由泵出口 113流出泵112并且在交换器入口 140处流入到热交换器 130中。最终，浆料通过交换器出口 142流出热交换器130并流回到线锯106和工件104上以完成再循环浆料分配系统100的再循环回路。图3显示本发明的优选实施方式中使用的线锯切割装置。由虚线围绕示出的再循环浆料分配系统200限定浆料流动路径，并在由安装和支撑头202固定的工件204被切割时将研磨浆料在施加区域205处施加到移动的线锯206上。浆料流下线锯206和工件204 并且在线锯浆料出口区域207处流回到该再循环浆料分配系统中。浆料从线锯浆料出口区域207通过分离器入口 220流入到磁力分离器210中。浆料通过分离器出口 222离开磁力分离器210并流回到线锯206和工件204上以完成再循环浆料分配系统200的再循环回路。浆料在磁力分离器220中的停留时间取决于该磁力分离器的内部腔室的大小和在再循环浆料分配系统200中的流量。较长的停留时间可提高磁性或磁化杂质的去除效率，但可降低切割过程的产量或者在机械方面实施可为不切实际的。例如，非常大的磁力分离器可为价格过度昂贵的和/或难以与现有设备组合。图4显示本发明实施方式中使用的具有磁力分离器310的线锯切割装置。由虚线围绕示出的再循环浆料分配系统300限定浆料流动路径，并且在由安装和支撑头302所固定的工件304被切割时将研磨浆料在施加区域305处施加到移动的线锯306上。浆料流下线锯306和工件304并且在线锯浆料出口区域307处流回到该再循环浆料分配系统中。从线锯浆料出口区域307流出的一部分浆料在分流器318处分流并通过分离器入口 320流入到磁力分离器310中。分流器318定位在线锯浆料出口区域318、接合器3M和分离器入口 320之间。浆料通过分离器出口 322流出磁力分离器310。从线锯浆料出口区域307流出的未传送至磁力分离器310的浆料在接合器3M处与通过磁力分离器出口 322排出的浆料合并。接合器3M位于分离器出口 322与施加区域305之间。浆料从接合器3M流回到线锯306和工件304上以完成再循环浆料分配系统300的再循环回路。作为该再循环浆料分配系统中的总的浆料流的百分数的传送通过磁力分离器310的浆料的量典型地为100% 或更少(例如，最高达90%、最高达80%、最高达70%、最高达60%或最高达50% )。作为通过该再循环浆料分配系统300的浆料流总体积的百分数的传送通过磁力分离器310的浆料量典型地为0 %或更多(例如，不少于10 %、不少于20 %、不少于30 %、不少于40 %、或者不少于50% )。被分流的浆料流的量取决于线锯切割过程的操作需要，且在切割程序期间， 分流的浆料流的量可多次改变。例如，可改变分流的浆料流的量以提高磁力分离器去除磁性或可磁化的杂质的效率。另一种可能性是为了磁力分离器310的修复、更换或再生，无浆料流或通过再循环浆料分配系统300的总的浆料流的0%在位置318处分流。分流的浆料的量可通过任何合适的手段控制。例如，分流的浆料的量可通过在下列位置之处或之间的阀、任何管道的口径宽度(bore width)、泵控制分流点318和分离器入口 320 ；分离器出口 322和合并点324 ；或者分流点318和合并点324。图5显示本发明实施方式中使用的具有磁力分离器410的线锯切割装置。由虚线围绕示出的再循环浆料分配系统400限定浆料流动路径，并且在由安装和支撑头402所固定的工件404被切割时将研磨浆料在施加区域405处施加到移动的线锯406上。浆料流下线锯406和工件404并且在线锯浆料出口区域407处流回到该再循环浆料分配系统中。从
10线锯浆料出口区域407流出的一部分浆料在分流器418处分流并且通过分离器入口 420流入到磁力分离器410中。分流器418定位于施加区域405、接合器似4和分离器入口 420之间。该浆料通过分离器出口 422流出磁力分离器410。从磁力分离器410排出的浆料在介于分离器出口 422与线锯浆料出口区域407之间的接合器4M处加回到循环中。从线锯浆料出口区域407流出的未传送至磁力分离器410的浆料流回到施加区域405，完成再循环浆料分配系统400的再循环回路。作为该再循环浆料分配系统中的总的浆料流的百分数的传送通过磁力分离器410的浆料的量典型地为100%或更少(例如，最高达90%、最高达80%、 最高达70%、最高达60%、或最高达50% )。作为通过再循环浆料分配系统400的浆料流总体积的百分数的传送通过磁力分离器410的浆料的量典型地为0%或更多(例如，不少于 10%、不少于20%、不少于30%、不少于40%、或不少于50% )。被分流的浆料流的量取决于线锯切割过程的操作需要，且在切割程序期间，分流的浆料流的量可多次改变。例如，可改变分流的浆料流的量以提高磁力分离器去除磁性或可磁化的杂质的效率。另一种可能性是为了磁力分离器410的修复、更换或再生，无浆料流或通过再循环浆料分配系统400的总的浆料流的0%在位置418处分流。分流的浆料的量可通过任何合适的手段控制。例如， 分流的浆料的量可通过在下列位置之处或之间的阀、任何管道的口径宽度、泵控制分流点 418和分离器入口 420 ；分离器出口 422和合并点424 ；或者分流点418和合并点424。
图6显示具有两个并联布置的磁力分离器510的线锯切割装置。由虚线围绕示出的再循环浆料分配系统500限定浆料流动路径，并且在由安装和支撑头502固定的工件504 被切割时将研磨浆料在施加区域505处施加到移动的线锯506上。浆料流下线锯506和工件504并且在线锯浆料出口区域507处流回到该再循环浆料分配系统中。浆料从线锯浆料出口区域507流到分配器(splitter) 516中。分配器516定位于线锯浆料出口区域507与分离器入口 520和521之间。浆料从分配器516通过入口 520传送至磁力分离器510中， 和通过入口 521传送至磁力分离器511中。浆料通过出口 522从磁力分离器510排出，且在合并器5 处与通过出口 523从磁力分离器511排出的浆料合并。合并器5 定位于施加区域505、分离器出口 522和分离器出口 523之间。在合并器5 处合并的浆料流回到线锯506和工件504上以完成再循环浆料分配系统500的再循环回路。通过磁力分离器510 和520中的任一个的总的浆料流的百分数为该再循环浆料分配系统500中的总流量的最高达100% (例如，最高达90%、最高达80%、最高达60%或最高达50% )。通过任意一个磁力分离器的总的浆料流的百分数为该再循环浆料分配系统中总的浆料流的0%或更多(例如，不少于10%、不少于20%、不少于30%、不少于40%、或不少于50%)。通过磁力分离器 510和511中的任一个的浆料流的百分数可通过任何合适的流量控制装置控制。例如，浆料流的百分数可通过在下列位置之处或之间的阀、管的口径宽度、泵或这些的任何组合控制 分配点516以及入口 520和521 ；或者合并器526以及出口 522和523。优选地，传送通过磁力分离器510和511的浆料流的百分数通过位于分配器516与分离器入口 520之间的阀 514和位于分配点516与分离器入口 521之间的阀515控制。可独立地控制传送至磁力分离器510和511的浆料流的百分数以提高该磁力分离器去除磁性或可磁化的杂质的效率。 一种可能性是分流至磁力分离器510或511之一的浆料流的百分数等于该再循环浆料分配系统500中的总的浆料流的0%以在无浆料流通过该磁力分离器的情况下进行该磁力分离器的修复、更换或再生。图6的配置的变型为具有多于两个的并联的磁力分离器(例如，3个或更多个、4个或更多个、5个或更多个、或者6个或更多个)。浆料流可如以上对于两个磁力分离器配置所描述的那样分流至磁力分离器的子组中，且通过单独的磁力分离器的所有浆料流的总和等于通过该再循环浆料分配系统的总的浆料流。例如，对于具有“η”个磁力分离器的配置，其中η为大于或等于1的整数(i)且Fn为该再循环浆料分配系统的总的浆料流的百分数，以下等式起作用其中100%彡 Fn 彡 0%。图7显示用于本发明实施方式中的具有两个串联布置的磁力分离器610和611的线锯切割装置。由虚线围绕示出的再循环浆料分配系统600限定浆料流动路径，并且在由安装和支撑头602固定的工件604被切割时将研磨浆料在施加区域605处施加到移动的线锯606上。浆料流下线锯606和工件604并且在线锯浆料出口区域607处流回到该再循环浆料分配系统中。浆料通过分离器入口 620从线锯浆料出口区域607流入到磁力分离器610 中并且通过分离器出口 622离开磁力分离器610。随后，将来自分离器出口 622的排出浆料传送至分离器入口 621和通过磁力分离器611。浆料通过分离器出口 623离开磁力分离器 611并且流回到线锯606和工件604上以完成再循环浆料分配系统600的再循环回路。分离器610和611可具有基本上类似的设计或者各分离器可具有不同的设计。例如，可合乎需要的是具有位于线锯浆料出口区域607和磁力分离器611 (其对较细小的磁性或可磁化的杂质的去除更具选择性)之间的磁力分离器610 (其对大的磁性或可磁化的杂质的去除更具选择性)。图7的配置的变型具有多于2个的串联布置的磁力分离器(例如， 3个或更多个、4个或更多个、5个或更多个、或者6个或更多个)。图8显示本发明实施方式中使用的具有磁力分离器710的线锯切割装置。由虚线围绕示出的再循环浆料分配系统700限定浆料流动路径，并且在由安装和支撑头702固定的工件704被切割时将研磨浆料在施加区域705处施加到移动的线锯706上。浆料流下线锯706和工件704并且在线锯浆料出口区域707处流回到该再循环浆料分配系统中。再循环浆料分配系统700还包括收集器708，其被定位以收集来自线锯浆料出口区域707的使用过的浆料。浆料在收集器出口 709处离开收集器708并流回到线锯706和工件704上以完成再循环浆料分配系统700的再循环回路。磁力分离器710浸在收集器708中使得从线锯 706和工件704输送的浆料中的至少一些传送通过磁力分离器710。该磁力分离器可部分地或完全地浸在收集器708中。可将该磁力分离器浸在该收集器中以接触来自任何位置如侧面、顶部或底部的浆料。优选地，该磁力分离器的位置接近于收集器出口 709。可使用一个或多个磁力分离器。在该线锯切割装置的操作期间，可移出所述磁力分离器中的一个或多个以对该磁力分离器进行修复、更换或再生。图9显示本发明实施方式中使用的具有磁力分离器810的线锯切割装置。该装置由被虚线围绕示出的再循环浆料分配系统800组成，再循环浆料分配系统800限定浆料流动路径。在由安装和支撑头802固定的工件804被切割时，再循环浆料分配系统800将研磨浆料在施加区域805处施加到移动的线锯806上。浆料在线锯浆料出口区域807处流下线锯806和工件804。再循环浆料分配系统800还包括收集器808，其被定位以收集来自线锯浆料出口区域807的使用过的浆料。浆料在收集器出口 809处离开收集器808并且通过分离器入口 820流入到磁力分离器810中。浆料通过分离器出口 822离开分离器810并且在罐入口 815处流入到浆料罐816中。浆料通过罐出口 817流出罐816并流回到线锯806 和工件804上以完成再循环浆料分配系统800的再循环回路。图10显示本发明实施方式中使用的具有磁力分离器910的线锯切割装置。该装置由被虚线围绕示出的再循环浆料分配系统900组成，再循环浆料分配系统900限定浆料流动路径。在由安装和支撑头902固定的工件904被切割时，再循环浆料分配系统900将研磨浆料在施加区域905处施加到移动的线锯906上。浆料流下线锯906和工件904并且在线锯浆料出口区域907处流回到该再循环浆料分配系统中。浆料在罐入口 915处流入到浆料罐916中。浆料通过罐出口 917流出罐916并流回到线锯906和工件904上以完成再循环浆料分配系统900的再循环回路。该磁力分离器浸在浆料罐916中使得该浆料中的至少一些通过磁力分离器910。该磁力分离器可具有多个入口和出口。该磁力分离器的内部可由该浆料罐的整个内部组成使得该磁力分离器的入口与罐入口 915是同一组件，并且该磁力分离器的出口与罐出口 917是同一组件。磁力分离器910可部分地或完全地浸在浆料罐916中。该磁力分离器可浸在浆料罐916中以接触来自任何位置如侧面、顶部或底部的浆料。优选地，该磁力分离器的位置接近于罐入口 917，浆料在罐入口 917处被输送至浆料罐916中。可使用一个或多个磁力分离器。在该线锯切割装置的操作期间，可移出所述磁力分离器中的一个或多个以进行该磁力分离器的修复、更换或再生。图11显示本发明方法中使用的装置的实施方式。该装置由被虚线围绕示出的再循环浆料分配系统1000组成，再循环浆料分配系统1000限定浆料流动路径。在由安装和支撑头1002固定的工件1004被切割时，再循环浆料分配系统1000将研磨浆料在施加区域 1005处施加到移动的线锯1006上。浆料流下线锯1006和工件1004并且在线锯浆料出口区域1007处流回到该再循环浆料分配系统中。浆料从线锯浆料出口区域1007通过交换器入口 1040流入到热交换器1030中。浆料通过交换器出口 1042流出热交换器1030并且通过分离器入口 1020流入到磁力分离器1010中。最终，浆料从分离器出口 1022流出并流回到线锯1006和工件1004上以完成再循环浆料分配系统1000的再循环回路。图12提供本发明方法中使用的线锯切割系统1110的多个组件的示意图。如本发明中所利用的再循环浆料分配系统1112包括磁力分离器1114。使用再循环浆料分配系统1112，研磨浆料流到线锯和工件1116上，且流动离开线锯和工件1116完成浆料再循环回路。在该线锯装置处于使用中时，磁力分离器1114可被移除以进行修复、用不同的分离器更换、或再生。再生通常包括以下之一或以下的组合使用水溶液洗涤该磁力分离器、搅动该磁力分离器或使该磁力分离器去磁。经修复、更换或再生的磁力分离器可随后再连接 (reattach)至该再循环浆料分配系统中的相同位置处。图13显示本发明实施方式中使用的具有磁力分离器1210的线锯切割装置。由虚线围绕示出的再循环浆料分配系统1200限定浆料流动路径，并且在由安装和支撑头1202 固定的工件1204被切割时将研磨浆料在施加区域1205处施加到移动的线锯1206上。浆料流下线锯1206和工件1204并且在线锯浆料出口区域1207处流回到该再循环浆料分配系统中。浆料在罐入口 1215处流入到浆料罐1216中。收集在浆料罐1216中的浆料的一部分通过分离器浆料回路入口 1260分流至分离器浆料回路1250(其由虚线围绕示出)，通过分离器入口 1220进入磁力分离器1210，通过分离器出口 1222离开该磁力分离器且在分离器浆料回路出口 1262处排出回到浆料罐中。浆料通过罐出口 1217流出罐1216且流回到线锯1206和工件1204上以完成再循环浆料分配系统1200的再循环回路。作为该再循环浆料分配系统中的总的浆料流的百分数的传送通过磁力分离器 1210的浆料的量典型地为1000%或更少(例如，最高达900%、最高达800%、最高达 700%、最高达600%、最高达500%、最高达400%、最高达300%、最高达200%、或者最高达100% )。作为通过再循环浆料分配系统1200的浆料流的总体积的百分数的传送通过磁力分离器1210的浆料的量典型地为0%或更多(例如，10%或更大、20%或更大、30%或更大、40%或更大、50%或更大、100%或更大、200%或更大、300%或更大、400%或更大、或者500%或更大)。被分流的浆料流的量取决于线锯切割过程的操作需要，且在切割程序期间，分流的浆料流的量可多次改变。例如，可改变分流的浆料流的量以提高磁力分离器去除磁性或可磁化的杂质的效率。另一种可能性是为了磁力分离器1210的修复、更换或再生， 无浆料流或通过再循环浆料分配系统1200的总的浆料流的0%被分流至磁力分离器1210。 分流的浆料的量可通过任何合适的手段控制。例如，分流的浆料的量可通过在下列位置之处或之间的阀、任何管道的口径宽度、泵、或者这些的任何组合控制分离器浆料回路入口 1260和分离器入口 1220 ；或者分离器出口 1222和分离器浆料回路出口 1262。图14显示本发明实施方式中使用的具有磁力分离器1310的线锯切割装置。由虚线围绕示出的再循环浆料分配系统1300限定浆料流动路径，并且在由安装和支撑头1302 固定的工件1304被切割时将研磨浆料在施加区域1305处施加到移动的线锯1306上。浆料流下线锯1306和工件1304并且在线锯浆料出口区域1307处流回到该再循环浆料分配系统中。浆料从线锯浆料出口区域1307通过分离器入口 1320流入到磁力分离器1310中。 浆料通过分离器出口 1322离开磁力分离器1310并且在罐入口 1315处流入到浆料罐1316 中。收集在浆料罐1316中的浆料的一部分通过热交换器浆料回路入口 1390分流至热交换器浆料回路1380(由虚线围绕示出)，通过交换器入口 1340进入热交换器1330，通过交换器出口 1342离开该热交换器且在热交换器浆料回路出口 1392处排出回到浆料罐中。浆料通过罐出口 1317流出罐1316并流回到线锯1306和工件1304上以完成再循环浆料分配系统1300的再循环回路。
权利要求
1.用于在线锯切割过程期间从线锯切割浆料中去除磁性或磁化污染物的方法，包括以下步骤将研磨浆料从再循环浆料分配系统施加到移动的线锯上；使用所述移动的线锯和所施加的研磨浆料切割工件；将研磨浆料从所述工件输送回到所述再循环浆料分配系统中；将所述浆料的至少一部分传送通过至少一个磁力分离器以从所述浆料中去除磁性或磁化污染物；和将传送通过所述磁力分离器的浆料排出回到所述再循环浆料分配系统内的循环中。
2.权利要求1的方法，其中所述至少一个磁力分离器包括两个或更多个并联布置的磁力分离器。
3.权利要求1的方法，其中所述至少一个磁力分离器包括两个或更多个串联布置的磁力分离器。
4.权利要求1的方法，其中所述再循环浆料分配系统包括收集器以收集来自所述工件的使用过的浆料，且所述磁力分离器至少部分地浸在所述收集器中。
5.权利要求1的方法，其中所述再循环浆料分配系统包括浆料罐，且所述磁力分离器至少部分地浸在所述浆料罐中。
6.权利要求1的方法，其中所述再循环浆料分配系统包括热交换器。
7.权利要求6的方法，其中所述热交换器位于所述系统中使用过的浆料从所述工件输出的位置与使用过的浆料进入所述磁力分离器的位置之间。
8.权利要求1的方法，其中所述工件选自硅锭、多晶硅锭、砷化镓锭、陶瓷锭、石英锭、 二氧化硅锭和玻璃锭。
9.权利要求1的方法，其中所述再循环浆料分配系统包括浆料罐和分离器浆料回路， 所述分离器浆料回路适合于将浆料从所述浆料罐输送通过所述磁力分离器和回到所述浆料罐。
10.线锯切割装置，包括适合于固定工件的安装和支撑头；线锯，其相对于所述安装和支撑头定位使得在操作时所述工件可与所述线锯接触；用于将浆料从再循环浆料分配系统施加到所述线锯上的施加区域，所述施加区域定位和适合用于将抛光浆料输送至所述线锯，所述再循环浆料分配系统限定浆料流动路径；线锯浆料出口区域，其适合于引导浆料离开所述线锯和所安装的工件并回到所述再循环浆料分配系统中；所述再循环分配系统，其包括至少一个用于从所述浆料中去除磁性或可磁化的污染物的磁力分离器；其中所述磁力分离器包括适合于将所述浆料的至少一部分接收到所述磁力分离器中的入口和适合于将经纯化的浆料排出回到所述再循环浆料分配系统内的循环中的出口。
11.权利要求10的线锯装置，其中所述再循环浆料分配系统进一步包括(a)分流器，其定位于所述线锯浆料出口区域与所述分离器入口之间，且适合于将所述浆料的至少一部分分流至所述磁力分离器；(b)接合器，其定位于所述分流器、所述磁力分离器的出口和所述施加区域之间，且适合于将从所述磁力分离器的出口排出的浆料与未分流至所述磁力分离器的那部分浆料合并回到所述再循环浆料分配系统中在所述接合器与所述施加区域之间的区域处的循环中。
12.权利要求10的线锯装置，其中所述再循环浆料分配系统进一步包括(a)两个或更多个并联布置的磁力分离器；(b)分配器，其定位于所述线锯浆料出口区域与所述磁力分离器的入口之间，且适合于将在所述线锯浆料出口区域处加回到循环中的浆料传送至所述磁力分离器的入口；(c)合并器，其定位于所述施加区域和所述磁力分离器出口之间，且适合于将从所述磁力分离器排出的经纯化的浆料合并回到所述再循环浆料分配系统内的再循环中。
13.权利要求10的线锯装置，其中所述再循环浆料分配系统进一步包括两个或更多个串联布置的磁力分离器。
14.权利要求10的线锯装置，其中所述再循环浆料分配系统进一步包括(a)收集器，其定位和适合用于收集来自所述线锯浆料出口区域的浆料；(b)收集器出口，其定位于所述收集器中适合用于将所收集的浆料排出回到所述浆料分配系统内的循环中；且所述磁力分离器至少部分地浸在所述收集器中并适合于纯化流动通过所述再循环浆料分配系统的浆料的至少一部分。
15.权利要求10的线锯装置，其中所述再循环浆料分配系统进一步包括(a)浆料罐，其适合于提供用于浆料的贮存器；(b)浆料罐入口，其定位于所述线锯浆料出口区域与浆料罐之间且适合于将浆料输送至所述浆料罐中；(c)浆料罐出口，其定位于所述浆料罐与施加区域之间且适合于容许浆料从所述浆料罐通过分离器浆料回路流至所述施加区域；(d)分离器浆料回路入口，其定位于所述浆料罐与所述分离器入口之间，且适合于将浆料从所述浆料罐分流至所述分离器浆料回路；(e)分离器浆料回路出口，其定位于所述分离器出口与所述浆料罐之间，且适合于将浆料从所述分离器回路排出回到所述浆料罐中。
16.权利要求15的线锯装置，其中所述再循环浆料分配系统进一步包括(a)热交换器浆料回路；(b)热交换器；(c)交换器入口，其定位和适合用于将浆料输送至所述热交换器中；(d)交换器出口，其定位和适合用于将浆料输送出所述热交换器；(e)热交换器浆料回路入口，其定位于所述浆料罐与所述交换器入口之间，且适合于将所述浆料罐中的浆料的一部分输送至所述热交换器浆料回路；(f)热交换器浆料回路出口，其定位于所述浆料罐与所述交换器出口之间，且适合于将所述热交换器浆料回路中的浆料排出回到所述浆料罐中。
17.权利要求15的线锯装置，其中所述再循环浆料分配系统进一步包括(a)泵，(b)热交换器，(c)泵入口，其定位和适合用以容许浆料从所述浆料罐流入到所述泵中，(d)泵出口，其定位和适合用以容许浆料从所述泵流出至所述热交换器，(e)交换器入口，其定位和适合用于将浆料从所述泵输送至所述热交换器中，(f)交换器出口，其定位和适合用于将浆料从所述热交换器输出至所述施加区域。
全文摘要
本发明提供用于在线锯切割过程期间从线锯切割浆料中去除磁性或磁化污染物的方法和装置。该装置包括限定浆料流动路径的再循环浆料分配系统。该再循环浆料分配系统包括用于从浆料中去除磁性或可磁化的污染物的磁力分离器，其中经纯化的浆料被排出回到该再循环浆料分配系统内的再循环中。
文档编号H01L21/301GK102257603SQ200980151102
公开日2011年11月23日 申请日期2009年12月21日 优先权日2008年12月20日
发明者R.纳加拉詹, S.格伦比尼 申请人:嘉柏微电子材料股份公司