CN107538632A - 一种线切割砂浆供应系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种线切割砂浆供应系统及方法，所述线切割砂浆供应系统包括：砂浆喷嘴，所述砂浆喷嘴设置于切割线装置的上方，且通过管道与砂浆供应装置及冲洗装置连接；所述冲洗装置通过管道与所述砂浆喷嘴连接，并通过砂浆喷嘴喷淋清洗砂浆喷嘴及所述切割线装置。本发明主要用于解决现有技术中由于砂浆喷嘴被堵塞而影响砂浆喷流状况，从引起的晶圆质量恶化的问题。

Description

一种线切割砂浆供应系统及方法
技术领域
本发明涉及一种线切割砂浆供应系统及方法，特别是涉及一种的硅锭线切割SiC砂浆供应系统及方法。
背景技术
线切割是切割硅锭(ingot)非常有效的方法之一。线切割的硅锭切割机理是，当固定在进给装置(feed unit)上的硅锭逐渐下降时，其被切割工具分离。通常所述切割工具为装备在主滚轴(main roller)上的切割线，所述主动轮上的切割线由卷线轴(reel bobbin)提供。所述切割线表面包覆有来自砂浆喷嘴的SiC砂浆。所述SiC砂浆通过将SiC研磨料与线切割冷却液混合制成，所述SiC研磨料与线切割冷却液的配比为1kg SiC研磨料：1liter线切割冷却液(coolant)。所述SiC砂浆通过线切割的砂浆供应系统供应到切割线上。
在切割过程中，SiC砂浆的主要作用就是控制硅锭和切割线之间由于摩擦导致的温度升高，所以SiC砂浆需要维持恒定的温度，稳定的砂浆流动速率以及一致的分配位置。为了保持稳定的砂浆状态，砂浆供应系统包括供应泵(supply pump)，制冷系统(chillerunit)，供应管道(supply line)以及砂浆分配器(dispenser)。
在切割过程中，为了晶圆具有稳定的质量，例如翘曲度(Warpage)，弯曲度(Bow)，厚度(Thickness)及晶向(Orientation)等，保证砂浆具有良好的流动性，砂浆能够在切割线上形成均匀的砂浆层，在切割线的高速运动中以均匀平稳的切割力场作用于硅棒表面是非常重要的。
在切割过程中，切割线的磨损导致SiC砂浆混合有碳钢(carbon steel)，因此切割线磨损产生的铁微粉会堵塞砂浆喷嘴口。这是由于产生的磁场导致切割线及砂浆喷嘴具有磁性，切割线磨损产生的铁微粉容易附着在喷嘴上，从而导致喷嘴口堵塞。喷嘴堵塞会导致晶片质量劣化，这是由切割线表面不均匀的砂浆层和不稳定的砂浆流速引起的。
尽管操作员会定期检查并更换和清洗砂浆分配器(slurry dispenser)，但由于砂浆喷嘴堵塞引起的晶圆质量的恶化还是经常发生。
如图1和图2所示，韩国专利(专利号KR1015031670000)公开了一种砂浆过滤系统。在切割槽(slicing tank)中设置砂浆金属过滤器1，通过砂浆金属过滤器1过滤清除由线切割磨损产生的碎片和铁微粉。泥浆过滤系统非常适合于带走砂浆液中的金属杂质。但是，该过滤系统需要进行适当的维护，需要周期性的清洗和检查增加了运行负荷。如果砂浆过滤器被碎片堵塞，不稳定的砂浆流速可能会导致晶圆质量劣化。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种线切割砂浆供应系统，主要用于解决现有技术中由于砂浆喷嘴被堵塞而影响砂浆喷流状况，从引起的晶圆质量恶化的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种线切割砂浆供应系统，其特征在于：所述线切割砂浆供应系统包括：砂浆喷嘴及冲洗装置，
所述砂浆喷嘴设置于切割线装置的上方，且通过管道与砂浆供应装置连接；
所述冲洗装置通过管道与所述砂浆喷嘴连接，并通过所述砂浆喷嘴喷淋清洗砂浆喷嘴及所述切割线装置。
优选地，所述砂浆喷嘴的材料为非磁性材料。
优选地，所述砂浆喷嘴的材料为非磁性SUS材料。
优选地，所述砂浆喷嘴通过三通阀及管道与所述冲洗装置及所述砂浆供应装置相连接，所述砂浆喷嘴用于喷淋砂浆和清洗液中的一种或多种组合。
优选地，还包括废液收集槽，所述废浆收集槽位于所述切割线装置的下方，用于收集切割液和清洗液。
优选地，还包括分离装置，所述分离装置通过管道与废浆收集槽及砂浆供应装置连接，用于将液体与研磨颗粒分开并将分离纯化后的研磨颗粒收集到所述砂浆供应装置中。
优选地，所述研磨颗粒为碳化硅颗粒。
优选地，所述分离装置还通过管道与废液收集装置连接，所述废液收集装置用于收集所述切割液和清洗液。
优选地，所述线切割设备包括滚轴一、滚轴二、滚轴三及金属切割线，所述滚轴一与滚轴二之间平行设置，所述滚轴三设置于滚轴一与滚轴二中间的正下方，三个滚轴构成三角形；所述滚轴之间设置金属切割线连接，于所述滚轴一与滚轴二之间的金属切割线上方设置待切割的硅锭，所述硅锭固定于给进装置上，所述砂浆喷嘴至少有两个，设置于硅锭的两侧。
本发明还提供一种线切割砂浆供应方法，所述抛光液供应方法包括以下步骤：
步骤一：滚轴带动切割线运动，砂浆喷嘴将砂浆均匀喷淋在所述金属切割线上，同时，硅锭随着给进装置做匀速给进运动，砂浆随着切割线进入硅锭进行切割；
步骤二：硅锭完成线切割，砂浆喷嘴喷淋清洗液，清洗砂浆喷嘴及权利要求1到10中任一项所述的砂浆供应系统；
步骤三：清洗结束，继续执行步骤一。
优选地，所述步骤二之后及所述步骤三之前，还包括砂浆分离纯化步骤：所述分离装置将液体与研磨颗粒分开，并将研磨颗粒分离纯化后收集到所述砂浆供应装置中。
优选地，所述步骤三之后，还包括砂浆分离纯化步骤：所述分离装置将液体与研磨颗粒分开，并将研磨颗粒分离纯化后收集到所述砂浆供应装置中。
如上所述，本发明的一种线切割砂浆供应系统，具有以下有益效果：
1)非磁性材料的砂浆喷嘴可以有效地降低砂浆流过时切割线磨损产生的铁微粉喷嘴口堵塞的情况，以保证砂浆能够顺畅地喷流至切割线上，从而保证晶圆质量。
2)增加的清洁系统可以有效地降低砂浆流过时切割线磨损产生的铁微粉喷嘴口堵塞的情况，以保证砂浆能够顺畅地喷流至切割线上，也可以防止砂浆研磨颗粒在砂浆供应系统上的粘附，从而保证晶圆质量。
3)可以通过降低操作者的载荷，提高加工质量，从而提高生产效率。
4)分离装置可以有效防止切割液与砂浆研磨颗粒混合。
附图说明
图1显示为本发明(现有技术中)的一种线切割砂浆供应过滤系统示意图。
图2显示为本发明(现有技术中)的一种线切割砂浆供应过滤系统示意图。
图3显示为本发明的一种线切割砂浆供应系统示意图。
图4显示为本发明的砂浆喷嘴俯视示意图。
图5显示为本发明的砂浆喷嘴正视示意图。
图6显示为本发明的砂浆喷嘴侧视示意图。
元件标号说明
1 砂浆金属过滤器
101 砂浆喷嘴
102 切割线
103 管道
104 砂浆供应装置
105 冲洗装置
106 废浆收集槽
107 分离装置
108 废液收集装置
109 硅锭
110 给进装置
111 滚轴
112 卷线轴
113 调整轴
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图3～图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
如图3所示，本实施例中提供了一种线切割砂浆供应系统，所述线切割砂浆供应系统包括：砂浆喷嘴101及冲洗装置105。所述砂浆喷嘴101设置于切割线装置的上方，且通过管道103与砂浆供应装置104连接；所述冲洗装置105通过管道103与所述砂浆喷嘴101连接，并通过所述砂浆喷嘴101喷淋清洗砂浆喷嘴101及所述砂浆供应系统。
具体的，本实施例中，所述线切割设备包括三个滚轴111，滚轴一、滚轴二、滚轴三及金属切割线102，所述滚轴一与滚轴二之间平行设置，所述滚轴三设置于滚轴一与滚轴二中间的正下方，三个滚轴构成三角形；所述滚轴111之间设置金属切割线102连接，于所述滚轴一与滚轴二之间的金属切割线102上方设置待切割的硅锭109，所述硅锭109固定于给进装置110。其中，所述滚轴111上的金属切割线102由卷线轴112提供，并通过调整轴113控制金属切割线102的张力。
本实施例中的切割线102为钢丝，与硅锭研磨后会产生铁微粉。本实施例中的砂浆喷嘴101至少有两个，两个砂浆喷嘴101等距离设置于所述硅锭109两侧及切割线装置上方。冲洗装置105通过管道103与所述砂浆喷嘴101连接，通过所述砂浆喷嘴101喷淋清洗砂浆喷嘴101和切割线装置。
具体的，如图4～图6所示，所述砂浆喷嘴101为一中空方形管体。所述砂浆喷嘴101的材料为非磁性材料。优选的，所述砂浆喷嘴101的材料为非磁性SUS材料。其它实施例中，也可以选用塑料等不含铁材料，其不具有磁性。因为目前存在的砂浆喷嘴101一般都为含铁材料，基本上都带有磁性。切割线磨损产生的铁微粉容易附着在喷嘴上，从而导致喷嘴口堵塞，进而导致晶片质量劣化。由于彻底去除砂浆中的铁微粉是非常困难的，所以，本申请采用非磁性材料喷嘴，可以有效地防止铁微粉附着在喷嘴上，避免喷嘴口的堵塞。
本实施中，所述砂浆喷嘴101通过三通阀及管道103与所述冲洗装置105及所述砂浆供应装置104相连接。所述砂浆喷嘴101用于喷淋砂浆和清洗液中的一种或多种组合。所述同一个砂浆喷嘴101不仅可以用于喷淋砂浆，且可以用于喷淋清洗液，从而达到清洗砂浆喷嘴101的目的。所述清洗液可以为去离子水或其它清洗液，在此不限。当然，其它实施例中，可以根据实际需求，所述砂浆喷嘴101可以只喷淋砂浆或只喷洗清洗液，在此不限。
其它本实施例中，所述清洗装置也可以直接用于清洗线切割砂浆供应系统的其它装置，例如，所述砂浆供应装置104可以通过管道103与冲洗装置105连接，所述冲洗装置105直接用于清洁所述砂浆供应装置104。
本发明的砂浆供应系统可以组装在任何形式的线切割系统上。
实施例二
如图3所示，在实施例一的基础上进一步改进，本实施例还包括废液收集槽，所述废浆收集槽106位于所述切割线装置的正下方，用于收集切割液和清洗液。所述废浆收集槽106的宽度大于所述滚轴一及滚轴二之间的距离(包含滚轴一及滚轴二本体的宽度)。具体的，所述废浆收集槽106中央通过管道103与分离装置107连接，将收集到的废浆导流到分离装置107中。所述废液槽可以为碗形，便于收集。所述废浆收集槽106可以直接利用与冲洗装置105连接的砂浆喷嘴101喷淋清洗。
本实施例中，还包括分离装置。所述分离装置107通过管道103与废浆收集槽106，砂浆供应装置104及废液收集装置108连接。所述分离装置107用于将切割液与研磨颗粒分开。具体的，所述分离装置107将砂浆中的切割液通过废液收集装置108排出后留下的研磨颗粒，经过处理后，可以重新进入砂浆供应装置104，所述砂浆可以重复多次利用，使用量大大减小，降低了硅片的线切割成本。其中，线切割液又可以称作线切割冷却液，所述研磨颗粒为碳化硅颗粒。
实施例三
如图3所示，本实施例中提供一种线切割砂浆供应方法。
步骤一：滚轴111带动切割线102运动，砂浆喷嘴101将砂浆均匀喷淋在所述金属切割线102上，同时，硅锭109随着给进装置110做匀速给进运动，砂浆随着切割线102进入硅锭109进行切割。
具体的，滚轴111带动金属切割线102做往复直线运动，在硅锭109两侧的砂浆喷嘴101将带研磨颗粒的砂浆均匀喷淋在所述金属切割线102上，同时，硅锭109随着给进装置110缓慢匀速向下推进，砂浆随着金属切割线102进入硅锭109进行切割。其中，所述滚轴111上的金属切割线102由卷线轴112提供，并通过调整轴113控制金属切割线102的张力。
步骤二：硅锭109完成线切割，砂浆喷嘴101喷淋清洗液，清洗砂浆喷嘴101及砂浆供应系统。
步骤三：清洗结束，继续执行步骤一。
其他实施例中，步骤二之后，步骤三之前，还包括砂浆分离纯化步骤：所述分离装置107将液体与研磨颗粒分开并将研磨颗粒收集到所述砂浆供应装置104中。其中，所述液体主要为切割液。
其他实施例中，步骤一之前，也可以先进行步骤二的清洗步骤。其中，所述液体主要为清洗液。
综上所述，本发明提供了一种线切割砂浆供应系统，非磁性材料的砂浆喷嘴101和增加的清洁系统可以有效地降低砂浆流过时切割线102磨损产生的铁微粉喷嘴口堵塞的情况，以保证砂浆能够顺畅地喷流至切割线102上，也可以防止砂浆研磨颗粒在砂浆供应系统上的粘附，从而保证晶圆质量。本发明不再需要砂浆金属过滤器装置，有利于降低成本，还可以实现自动清洁，通过降低操作者的载荷，提高加工质量，从而提高生产效率。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种线切割砂浆供应系统，其特征在于：所述线切割砂浆供应系统包括：砂浆喷嘴及冲洗装置，
所述砂浆喷嘴设置于切割线装置的上方，且通过管道与砂浆供应装置连接；
所述冲洗装置通过管道与所述砂浆喷嘴连接，并通过所述砂浆喷嘴喷淋清洗砂浆喷嘴及所述切割线装置。
2.根据权利要求1所述的线切割砂浆供应系统，其特征在于：所述砂浆喷嘴的材料为非磁性材料。
3.根据权利要求1所述的线切割砂浆供应系统，其特征在于：所述砂浆喷嘴的材料为非磁性SUS材料。
4.根据权利要求1所述的线切割砂浆供应系统，其特征在于：所述砂浆喷嘴通过三通阀及管道与所述冲洗装置及所述砂浆供应装置相连接，所述砂浆喷嘴用于喷淋砂浆和清洗液中的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的线切割砂浆供应系统，其特征在于：还包括废液收集槽，所述废浆收集槽位于所述切割线装置的下方，用于收集切割液和清洗液。
6.根据权利要求1所述的线切割砂浆供应系统，其特征在于：还包括分离装置，所述分离装置通过管道与废浆收集槽及砂浆供应装置连接，用于将液体与研磨颗粒分开并将分离纯化后的研磨颗粒收集到所述砂浆供应装置中。
7.根据权利要求6所述的线切割砂浆供应系统，其特征在于：所述研磨颗粒为碳化硅颗粒。
8.根据权利要求6所述的线切割砂浆供应系统，其特征在于：所述分离装置还通过管道与废液收集装置连接，所述废液收集装置用于收集所述切割液和清洗液。
9.根据权利要求1所述的线切割砂浆供应系统，其特征在于：所述线切割设备包括滚轴一、滚轴二、滚轴三及金属切割线，所述滚轴一与滚轴二之间平行设置，所述滚轴一与滚轴二之间的下方设置滚轴三，三个滚轴构成三角形；所述滚轴之间设置金属切割线连接，于所述滚轴一与滚轴二之间的金属切割线上方设置待切割的硅锭；所述硅锭固定于给进装置上，所述砂浆喷嘴至少有两个，设置于硅锭的两侧。
10.一种线切割砂浆供应方法，其特征在于，所述抛光液供应方法包括以下步骤：
步骤一：滚轴带动切割线运动，砂浆喷嘴将砂浆均匀喷淋在所述金属切割线上，同时，硅锭随着给进装置做匀速给进运动，砂浆随着切割线进入硅锭进行切割；
步骤二：硅锭完成线切割，砂浆喷嘴喷淋清洗液，清洗砂浆喷嘴及权利要求1到9中任一项所述的砂浆供应系统；
步骤三：清洗结束，继续执行步骤一。
11.根据权利要求10所述的线切割砂浆供应方法，其特征在于：所述步骤二之后，所述步骤三之前，还包括砂浆分离纯化步骤：所述分离装置将液体与研磨颗粒分开，并将研磨颗粒分离纯化后收集到所述砂浆供应装置中。
12.根据权利要求10所述的线切割砂浆供应方法，其特征在于：所述步骤三之后，还包括砂浆分离纯化步骤：所述分离装置将液体与研磨颗粒分开，并将研磨颗粒分离纯化后收集到所述砂浆供应装置中。
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