專利名稱：新型晶片鋸割系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例大致涉及用于由鑄錠來形成薄襯底的設(shè)備以及方法。本發(fā)明還涉及一種系統(tǒng)，其包括多個線鋸裝置，其可一次鋸割多個鑄錠以形成薄襯底。本發(fā)明具體可用于由形成的水晶鑄錠來制造薄水晶硅太陽能電池襯底。
背景技術(shù)：
常規(guī)線鋸裝置通常包括多個線，其相對于要被鋸割的鑄錠或工件而沿單一方向移動。線鋸裝置通常被用于電子產(chǎn)業(yè)，以鋸割包括鐵磁體、石英以及矽土的鑄錠，以獲得材料薄片，例如多硅或單晶硅，或甚至新型材料，例如GaAs，InP, GGG或其他石英、合成藍寶石以及陶瓷材料。相較于諸如金剛石盤鋸割的其他技術(shù)，材料的高價使得線鋸更具吸引力。在公知的裝置中，由平行的多個圓筒組件構(gòu)成了鋸割區(qū)域。這些圓筒(被稱為線引導)刻有槽，其界定了線層之間的間隔，即片的厚度。要被鋸割的工件被固定在支撐體上，其垂直于線層移動。工件的移動速度界定了切割速度。線的更新以及對其張力的控制在用于線的所謂管理區(qū)域中發(fā)生，其位于鑄錠或工件被切割的鋸割區(qū)域之前。影響切割的研磨劑是固定在線(例如用于金剛石線)上的磨料，或以片或漿的形式設(shè)置的自由磨料。線僅起用于磨料的承載體的作用。在對要被鋸割成薄片的工件進行切割期間，張緊線被線導引圓筒導引并張緊。對于大量的應用，鋸割片(也被稱為晶片)，相較于要被鋸割的工件的橫截面或直徑，具有極小的厚度。鋸割片因此具有柔性，并且能夠屈曲并彎曲以與相鄰片接觸。這種屈曲對于切割的精度以及平坦性而言是不希望的，并且會在鋸割片的表面上造成波動、條紋以及不希望的不規(guī)則。這些甚至達到數(shù)微米的不規(guī)則足以導致片不能夠被用于特定應用，例如用于太陽能產(chǎn)業(yè)以及用于半導體的硅。片的形變甚至會導致微裂紋及裂紋，特別是接近片被連接至其支撐體的耦合點的位置處。線鋸技術(shù)已經(jīng)在形成光伏型襯底的處理中獲得優(yōu)勢。光伏(PV)或太陽能電池是將太陽光直接轉(zhuǎn)換為直流(DC)電能。常規(guī)PV電池包括小于約0. 185_厚的p型硅晶片、襯底或片，具有布置在P型襯底的頂部上的n型硅材料的薄層。總體上，基于硅襯底的太陽能技術(shù)采用兩種主要策略來通過PV太陽能電池來降低太陽能電力的成本。一種方式是增大單結(jié)器件(即，每單位面積的電能輸出)的轉(zhuǎn)換效率，而另一種方式是降低與制造太陽能電池相關(guān)的成本。因為由轉(zhuǎn)換效率引起的效率成本降低會受到基本熱力學以及物理限制的限制，故可能的增益量取決于基本技術(shù)優(yōu)勢，例如這里公開的各方面。其他實現(xiàn)商業(yè)可用太陽能電池策略在于降低形成太陽能電池所需的制造成本。為了滿足這些挑戰(zhàn)，大體需要滿足以下太陽能電池處理要求1)需要改進用于襯底制造設(shè)備所有成本(CoO)(例如，高系統(tǒng)輸出能力，高機器工作時間，廉價機器，廉價消耗成本)，2)需要增大每處理周期的處理面積(例如，減少每Wp的處理)，以及3)形成層的品質(zhì)以及膜堆疊形成處理需要被很好地控制，以有效地制造高效能太陽能電池。因此，需要成本有效地形成并制造用于太陽能電池應用的薄硅襯底。
此外，隨著對太陽能電池裝置的需求的持續(xù)增長，存在以下趨勢，即通過增大襯底產(chǎn)出來降低成本，增大太陽能電池襯底的尺寸以增大在太陽能電池工作期間能夠被收集的電量，增大晶片鋸系統(tǒng)的產(chǎn)出(MWatts/yr)，減小消耗成本，改進在襯底上執(zhí)行的沉積處理的品質(zhì)。為了降低襯底的形成成本，希望設(shè)計新型鋸割系統(tǒng)以及晶片鋸割處理次序，以具有較高的襯底產(chǎn)出以及改進的晶片鋸割處理產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容
著眼于此，提供了根據(jù)獨立權(quán)利要求1的晶片鋸割系統(tǒng)以及根據(jù)權(quán)利要求8的對晶片鋸割系統(tǒng)中的鑄錠進行鋸割的方法。根據(jù)從屬權(quán)利要求、具體描述以及附圖，可以了解其他優(yōu)點，特征，方面以及詳細特征。本發(fā)明大體上提供了一種晶片鋸割系統(tǒng)，包括鑄錠輸入模塊、鑄錠輸出模塊、兩個或多個線鋸腔，其分別包括兩個線引導圓筒；至少一個線，其被布置橫跨兩個所述線引導圓筒；支撐臺，其被構(gòu)造以接收單一鑄錠；以及鑄錠定位系統(tǒng)，其被構(gòu)造以將布置在所述支撐臺上的所述單一鑄錠壓靠至所述至少一個線；以及機器人，其被構(gòu)造以在所述鑄錠輸入模塊、所述兩個或更多線鋸腔中至少一者以及所述鑄錠輸出腔之間傳輸所述單一鑄錠。本發(fā)明的實施例還提供了一種方法，用于在晶片鋸割系統(tǒng)中鋸割鑄錠，包括將單一鑄錠從輸入模塊傳輸至相對于傳輸腔的傳輸區(qū)域布置的多個線鋸腔中一者；對所述線鋸腔內(nèi)的所述單一鑄錠進行鋸割，其中，鋸割所述單一鑄錠包括從布置在所述傳輸腔中的機器人接收所述單一鑄錠；使所述單一鑄錠抵靠橫跨兩個線引導體布置的線層；并且相對于所述單一鑄錠來移動所述線層；并且從所述線鋸腔向輸出模塊移動所述鋸割鑄錠。


為了更詳細地理解本發(fā)明的上述特征，可通過參考實施例來對以上簡要描述的發(fā)明進行更詳細的描述，一些實施例在附圖中示出。但是，應當注意，附圖僅示出本發(fā)明的典型實施例，因此不應對其范圍構(gòu)成限制，本發(fā)明可涵蓋其他等同實施例。圖1A是根據(jù)這里描述的一個實施例的晶片鋸割系統(tǒng)的立體圖。圖1B是根據(jù)這里描述的一個實施例的可在晶片鋸割系統(tǒng)中使用的機器人裝置的立體圖。圖2是根據(jù)這里描述的一個實施例的晶片鋸割系統(tǒng)的立體圖。圖3A是可在根據(jù)這里描述的一個實施例的晶片鋸割系統(tǒng)中使用的晶片鋸割腔的側(cè)視圖。圖3B是在根據(jù)這里描述的一個實施例的晶片鋸割腔的晶片鋸割區(qū)域中布置的鑄錠的立體圖。圖3C是可在根據(jù)這里描述的一個實施例的晶片鋸割系統(tǒng)中使用的晶片鋸割腔的側(cè)視圖。圖3D是可在根據(jù)這里描述的一個實施例的晶片鋸割系統(tǒng)中使用的晶片鋸割腔的側(cè)視圖。圖4是可在根據(jù)這里描述的一個實施例的晶片鋸割系統(tǒng)中使用的晶片鋸割腔的立體視圖。
圖5是在根據(jù)這里描述的一個實施例的晶片鋸割腔中使用的線導引組件的側(cè)視圖。圖6A是可在根據(jù)這里描述的一個實施例的晶片鋸腔中使用的晶片鋸割腔的側(cè)視圖。圖6B是根據(jù)這里描述的一個實施例的圖6A中所示的晶片鋸割腔的另一側(cè)視圖。圖7A是可在根據(jù)這里描述的一個實施例的晶片鋸割系統(tǒng)中使用的晶片鋸割腔的側(cè)視圖。圖7B是根據(jù)這里描述的一個實施例的圖7A中所示的晶片鋸割腔的另一側(cè)視圖。為了清楚起見，在合適的情況下，已經(jīng)使用了相同的參考標號來表示圖中相同的元件。無需多言，可以想到一個實施例中的特征可被加入其他實施例。
具體實施例方式本發(fā)明大致提供了一種晶片鋸割系統(tǒng)，其包括多個線鋸腔，其分別可獨立鋸割鑄錠以形成薄襯底。晶片鋸割系統(tǒng)可被用于基于較大工件(例如鑄錠，基體或塊)來形成不同類型的襯底或晶片，例如太陽能電池襯底，半導體襯底或其他有用襯底。在一個構(gòu)造中，晶片鋸割系統(tǒng)被構(gòu)造用于接收晶體硅(C-Si)鑄錠并且執(zhí)行形成干凈襯底所需的全部處理步驟。為了方便討論并避免混亂，詞語“鑄錠”在這里用于廣義地指較大工件或未切割器件，其將在晶片鋸割系統(tǒng)中被鋸割。圖1A是晶片鋸割系統(tǒng)100的立體圖，其包括多個線鋸腔300，布置在中央傳輸腔125上并/或連接致中央傳輸腔125。在一個示例中，為了改進產(chǎn)出及腔工作時間，晶片鋸割系統(tǒng)100包括至少六個線鋸腔300，其可獨立地鋸割鑄錠。但是，可以使用更少或更多數(shù)量的線鋸腔300。以下結(jié)合圖3A-3D，4，6A-6B以及7A-7B示出并描述了可在晶片鋸割系統(tǒng)100中使用的線鋸腔300的各種構(gòu)造。晶片鋸割系統(tǒng)100大致包括輸入模塊102、中央傳輸腔125、中央機器人120、輸出模塊110、系統(tǒng)控制器128以及多個線鋸腔300，其被布置在形成于中央傳輸腔125上的各處理位置103-108處。在一個實施例中，線鋸腔300分別安裝在中央傳輸腔125上，或連接致中央傳輸腔125。線鋸腔300通常被安裝在中央傳輸腔125上或連接致中央傳輸腔125，使得線鋸腔300彼此分別振動地隔離開，并且與中央傳輸腔125隔離開，以避免在鋸割期間產(chǎn)生的振動對其他相鄰腔中一者中的晶片鋸割處理產(chǎn)生影響。圖1B是機器人裝置(例如，中央機器人120)的立體圖，其可連接致中央傳輸腔125,以從布置在晶片鋸割系統(tǒng)100中的各類處理腔傳輸未處理以及已處理鑄錠。在處理過程中，未切割鑄錠通過中央機器人120經(jīng)由傳輸區(qū)域從輸入模塊102被傳輸致線鋸腔300中一者。然后，在線鋸腔300中被鋸割之后，鋸割鑄錠被傳輸至輸出模塊110。在一個實施例中，清洗站(未示出)(例如，圖2中的參考標號209)被布置在處理位置103-108中一者內(nèi)，并被用于在其被中央機器人120傳輸至輸出模塊110之前從鋸割鑄錠清除漿液材料。中央機器人120大致包括機器人裝置，例如圖1B所示的SCARA機器人或六軸機器人，并且至少包括一個端部效應器121，122，其能夠拾取鑄錠并且將鑄錠從一個腔傳輸至晶片鋸割系統(tǒng)100中的另一腔。在一個實施例中，中央機器人120包括至少兩個端部效應器121以及122，其可被用于傳輸鑄錠通過晶片鋸割系統(tǒng)100。在該構(gòu)造中，第一端部效應器121可被用于從輸入模塊102接收未切割鑄錠(例如，干凈工件)，并且第二端部效應器122可被用于從線鋸腔300向輸出模塊110傳輸鋸割鑄錠(例如，濕、臟以及易碎器件)。第二端部效應器122可包括支撐盤元件(例如，柔性刷類元件(未示出))，其連接至端部效應器122以在傳輸過程中支撐易碎切割晶片或襯底。在一個實施例中，端部效應器121及122的一部分被構(gòu)造以與安裝板376 (圖4)(其上安裝有鑄錠317)配合，以確?？煽康貍鬏斘辞懈罴耙唁徃铊T錠通過晶片鋸割系統(tǒng)100。輸入模塊102大體包括一個或更多存儲架(未示出)，其被構(gòu)造以接收已經(jīng)被接合至安裝板376的未切割型鑄錠317 (圖3A及圖4)。在一個實施例中，安裝板376包括陶瓷材料，其包括形成在其中的多個流體槽(未示出)，以允許在鑄錠317上已經(jīng)執(zhí)行了晶片鋸割處理期間及/或以后的熱交換及/或沖洗流體流入。輸出模塊110大致包括一個或更多存儲架(未示出)，其被構(gòu)造以在已經(jīng)于鑄錠317上執(zhí)行了晶片鋸割處理之后接收鑄錠317以及安裝板376。輸出模塊110還可包括沖洗裝置(例如，DI水傳輸系統(tǒng))或沖洗站，其能夠保持鋸割鑄錠潮濕，由此在鋸割處理中使用的漿液將不會在處理鑄錠上干燥。在一個實施例中，輸出模塊110可包括沖洗裝置/系統(tǒng)，其清潔鋸割鑄錠，以移除在形成的襯底的表面上發(fā)現(xiàn)的任何污染物。大體上，系統(tǒng)控制器128被用于控制一個或多個部件以及在晶片鋸割系統(tǒng)中執(zhí)行的處理。系統(tǒng)控制器128被大體上設(shè)計以便于晶片鋸割系統(tǒng)的控制以及自動化，并且具體包括中央處理單元(CPU)(未示出)，存儲器(未示出)以及支持電路(或I/O)(未示出)。(PU可以是任何形式的計算機處理器中的一種，其被用于工業(yè)設(shè)置，以控制各種系統(tǒng)功能、襯底運動、腔處理、處理正時以及支持硬件(例如，傳感器、機器人、電動機、正時裝置等)，并且監(jiān)控處理(例如，化學濃度、處理變量、腔處理時間、I/O信號等)。存儲器連接至CPU，并且可以是可用存儲器中一種或多種，例如隨機訪問存儲器(RAM)，只讀存儲器(R0M)，軟盤、硬盤或任何其他形式的本地或遠程數(shù)字存儲器。軟件指令及數(shù)據(jù)或被編碼并存儲在存儲器中以對CPU發(fā)出命令。支持電路也連接至CPU以通過常規(guī)方式來支持處理器。支持電路或包括高速緩存、電源、時鐘電路、輸入/輸出電路、以及子系統(tǒng)等。由系統(tǒng)控制器128可讀的程序或計算機指令確定可在襯底上執(zhí)行何種任務。優(yōu)選地，伴隨在晶片鋸割系統(tǒng)中的各線鋸腔300中執(zhí)行的各種晶片鋸割配方任務以及各種晶片鋸割腔處理配方步驟，程序是可由系統(tǒng)控制器128讀取的軟件，其包括編碼以執(zhí)行與監(jiān)控相關(guān)的任務，執(zhí)行并控制運動、支持以及/或在晶片鋸割系統(tǒng)中對鑄錠的定位。圖2是線性晶片線鋸系統(tǒng)200的立體圖，其包括多個線鋸腔300，其布置在傳輸腔225上并/或連接至傳輸腔225。大體上，可將任何數(shù)量的線鋸腔300布置在線性機器人220的任一側(cè)上，以實現(xiàn)希望的系統(tǒng)產(chǎn)出。在一個示例中，對于改進的產(chǎn)出以及腔可用性，晶片線鋸系統(tǒng)200包括布置在一側(cè)的至少六個線鋸腔300，或均勻分布在傳輸腔225的兩側(cè)。但是，可以使用更少或更多數(shù)量的線鋸腔300。晶片線鋸系統(tǒng)200大體包括輸入模塊202、傳輸腔225、線性機器人220、輸出模塊210、系統(tǒng)控制器128以及多個線鋸腔300，其被布置在形成于傳輸腔225上的各個處理位置203-206以及212-215處。在一個實施例中，線鋸腔300被分別安裝在傳輸腔225并連接至傳輸腔225。線鋸腔300通常被安裝在傳輸腔225上并連接至傳輸腔225，使得如上所述線鋸腔300被彼此振動隔離開并且與傳輸腔225隔離開。以下結(jié)合圖3A-3D，4，6A-6B以及7A-7B示出并討論可在晶片鋸割系統(tǒng)100以及/或200中使用的線鋸腔300的各種構(gòu)造。如上所述，輸入模塊202以及輸出模塊210大體類似于輸入模塊102以及輸出模塊110，因此不再下面復述。線性機器人220被用于從輸入模塊202向線鋸腔300中一者傳輸未切割鑄錠，隨后在執(zhí)行了鋸割處理之后，鋸割鑄錠被傳輸至清潔站209或輸出模塊210。在一個實施例中，清潔站209被用于在來自鋸割鑄錠的漿液材料被線性機器人220傳輸至輸出模塊210之前清潔并干燥漿液材料。機器人220大體上包括常規(guī)機器人裝置，例如SCARA機器人或6軸機器人，其被構(gòu)造以沿軌道221 (即，圖2中的方向“M”)移動，軌道221被布置在傳輸區(qū)域中，該傳輸區(qū)域在晶片線鋸系統(tǒng)200的長度上擴展。大體上，線性機器人220具有至少一個端部效應器(未示出)，例如上述端部效應器121，122，其能夠拾取鑄錠并且將鑄錠從晶片線鋸系統(tǒng)200中的一個腔傳輸至另一腔。圖3A是可在晶片鋸割系統(tǒng)中使用的線鋸腔300的側(cè)視圖，例如上述晶片鋸割系統(tǒng)100以及200。圖3B是鑄錠317的立體圖，通過線鋸腔300中的各自動部件使鑄錠317抵靠布置在線鋸腔300的鋸割區(qū)域318中的線323的層319，可以部分地鋸割鑄錠317。參考圖3A，鋸割腔大體包括框305、安裝在框305上使得其旋轉(zhuǎn)軸線彼此平行布置的線導引圓筒321以及322，以及用于使鑄錠317抵靠線323的層319的致動器組件310。線323從供應軸326被接收，然后圍繞線導引圓筒321，322纏繞，以在鋸割區(qū)域318中形成平行線的至少一層319。然后使線323返回至合適的接收裝置，例如接收軸327。導引圓筒321或322中至少一者連接至驅(qū)動電動機328 (圖4)，其適于沿單一方向(或，優(yōu)選地，以往復運動方式(例如，前進第一距離然后后退第二距離(例如，第一距離>第二距離)))移動布置在鋸割區(qū)域318中的線323。線導引圓筒321以及322可被一個或多個軸承329 (圖4)支撐，其被連接至線張緊系統(tǒng)(未示出)，其適于通過相對于另一個導引圓筒來移動一個導引圓筒來使線323實現(xiàn)希望的張力。在處理過程中，系統(tǒng)控制器128可監(jiān)控驅(qū)動電動機328的轉(zhuǎn)矩，以確定通過致動器組件310施加至鑄錠317的力。在一個實施例中，在布置在晶片鋸割系統(tǒng)100，200中的各個線鋸腔300中，一次僅布置并鋸割單一鑄錠317。認為利用線的單一層319來處理單一鑄錠具有遠勝于現(xiàn)有線鋸割系統(tǒng)的優(yōu)勢，即利用相對較低線鋸割速度(例如，鑄錠運動速度200-400 u m/min以及線速度15m/s)通過一次鋸割多個鑄錠來使鑄錠產(chǎn)出最大化。在單一鑄錠晶片鋸割腔中的鑄錠317的“負載”或長度374(圖3B)成比例地少于在現(xiàn)有晶片鋸割系統(tǒng)中處理的鑄錠317的數(shù)量，可以通過增加線速至少達一定比例量，使單一鑄錠晶片線鋸腔300的產(chǎn)出等于現(xiàn)有晶片鋸割腔。在一個示例中，使用常規(guī)線鋸腔來以約200 ii m/min的鑄錠運動速度來一次性處理四個鑄錠，而這里描述的創(chuàng)造性構(gòu)造用于以至少SOOy m/min的鑄錠運動速度來鋸割單一鑄錠，由此實現(xiàn)了類似的晶片鋸割產(chǎn)出。在線鋸腔300中一次鋸割單一鑄錠是有利的，原因如下。首先，例如通過僅使用兩個導引圓筒321，322(圖3A)而非通常的四個導引圓筒(與常規(guī)線鋸裝置類似，具有纏繞全部四個導引圓筒的線)，一次鋸割一個鑄錠317可極大簡化導引圓筒321，322的安裝、對準以及結(jié)構(gòu)構(gòu)造。其次，兩個導引圓筒321，322系統(tǒng)的慣性從大于兩個線導引容納系統(tǒng)被大大地降低，由此能夠使用已經(jīng)被證實能夠延長線壽命的往復線運動(例如，在需要從線鋸割處理去除線之前)，并且由此縮短腔維護時間。在一個實施例中，通過利用低質(zhì)量密度材料(例如，碳填充增強聚合物或其他類型合成材料)來有利地減小線導引圓筒321，322的慣性。第三，由于減小線層跨度的能力或線導引圓筒321，322之間的縫隙307 (圖3A)，因為一次僅處理單一鑄錠，故在兩個導引圓筒線鋸割系統(tǒng)中，線平行度、線間距(例如，線之間的間隔)以及線彎曲的變化在晶片鋸割處理期間大大降低。線平行度、線間距以及線彎曲的減小的變化將改進線鋸處理的總厚度變化(TTV)，由此改進了鋸割處理產(chǎn)能以及/或允許可靠地形成較薄晶片。較薄鋸割晶片被用于形成下一代太陽能電池以及半導體器件。因此，根據(jù)一個實施例(其可與這里描述的其他實施例結(jié)合)，鑄錠長度可以是310mm至370mm，例如330mm至350mm。因此，可以實現(xiàn)鋸割速度、晶片數(shù)量、產(chǎn)量以及鋸割裝置的復雜性之間的利益折衷，以改進CoO。在一個實施例中，通過臨時支撐體，單一鑄錠317被安裝在支撐臺312上，例如安裝板376 (圖3A以及圖4)。通過使用致動器組件310，支撐臺312沿Z方向垂直移動，致動器組件310可包括柱311以及電動機315，其適于在鋸割過程中將鑄錠317抵靠至線323的單一層319。線導引圓筒321 ，322的外圍被雕有槽333(圖5)，其界定了線的相鄰線層319之間的間距，因此界定了鋸割片的厚度。這些片通過槽或鋸割縫隙317A彼此分離開(圖3B)。根據(jù)一些實施例，其可與這里描述的其他實施例結(jié)合，槽被構(gòu)造，形成170 u m或以下的晶片厚度，例如14011111至17011111，例如160 iim。因此，通過增加利用一次切割來制造晶片的數(shù)量，所有成本可進一步被降低。因此，方法的其他實施例可包括對170i!m或以下的晶片進行鋸割，例如14011111至17011111，例如160 Um0線323被線導引圓筒321，322拉伸并導引且張緊，以往復運動或連續(xù)單方向運動。該線323可包括彈性鋼，具有包括0.1mm至0. 2mm之間的直徑，由此鋸割硬材料的鑄錠，或更具體成份的鑄錠，例如組II1-V以及I1-VI，GGG(釓鎵石榴石)，藍寶石等的元素的成份，成為約300 U m或以下的片，或優(yōu)選地用于下一代襯底達180 U m或以下的厚度。研磨劑大體上是商業(yè)產(chǎn)品，例如金剛石、碳化硅、氧化鋁或其他有用材料，其被用于改進鑄錠鋸割處理。研磨劑可被固定至線323，或處于自由狀態(tài)，其在液體(例如，PEG)中懸浮，例如漿液，其用作研磨顆粒的傳輸。為了減小線鋸腔300的不工作時間，在一些實施例中，希望焊接，或接合新的線至大概完全使用的線323的端部，其被布置在供應軸326上，由此允許線鋸割腔，以連續(xù)處理鑄錠317，而無需取下以替換掉使用的線323。線鋸腔300通常被設(shè)置有保持裝置377，其被布置以在鋸割過程中以保持一部分或全體鋸割片317B (例如，未形成的襯底)大致彼此平行，使得在鋸割片過程中將鋸割縫隙317A的寬度保持為大致恒定。圖3C是線鋸腔300的側(cè)視圖，其具有致動器組件310，包括鑄錠定位系統(tǒng)340。鑄錠定位系統(tǒng)340大體上包括軌道341以及一個或多個線性電動機342 (示出了兩個)，其被構(gòu)造以分別沿軌道341移動，以使得臂343、支撐臺312以及鑄錠317相對于線323的層319移動。在該構(gòu)造中，線性電動機342相對于彼此以及相對于軌道341的運動可被用于沿Z方向來移動鑄錠317，并可相對于線323的層319為鑄錠317提供傾斜度。相對于一次性抵靠線323的全部表面(這會導致線偏離形成在線導引圓筒321，322上的槽333，并/或損壞)，在鋸割處理的初始階段相對于線323改變鑄錠317的角度或鑄錠317的傾斜度的能力對于允許鋸割縫隙317A被均勻地形成在鑄錠317上非常重要。圖3D是線鋸腔300的側(cè)視圖，其包括具有鑄錠定位系統(tǒng)350的致動器組件310。鑄錠定位系統(tǒng)350大致包括桿353的兩個“雙桿聯(lián)接”，其連接至基板313、支撐臺312以及一個或更多線性電動機342，其被構(gòu)造用于分別移動各個雙桿聯(lián)接。在處理過程中，致動器352被構(gòu)造以相對于線323的層319移動支撐臺312以及鑄錠317。在該構(gòu)造中，因各致動器352引起的運動而造成的雙桿聯(lián)接的相對運動被用于沿Z方向移動鑄錠317，并且相對于線323的層319為鑄錠317提供傾斜度，如下所述，這非常重要。圖4是具有自動漿液傳輸系統(tǒng)380的線鋸腔300的側(cè)視圖。自動漿液傳輸系統(tǒng)380大致包括漿液補充源381、漿液供給罐382、構(gòu)造用于向線323及/或鑄錠317輸送漿液的漿液傳輸管路390，391、漿液返回罐383、漿液熱交換裝置384 (例如，流體型熱交換器)以及漿液泵386，其通過閥389從漿液返回罐383向漿液供給罐382移動包含漿液的研磨齊IJ。在一個實施例中，漿液供給罐382包括攪拌機構(gòu)385，其被構(gòu)造用于攪拌漿液“S”。在晶片鋸割系統(tǒng)100，200的一種構(gòu)造中，漿液傳輸系統(tǒng)380是中央系統(tǒng)，其被構(gòu)造用于將需要量的漿液輸送至在各個線鋸腔300中被鋸割的鑄錠317。在晶片鋸割系統(tǒng)100，200的另一構(gòu)造中，分離自動漿液傳輸系統(tǒng)380被布置在各線鋸腔300處，以允許在鋸割過程中對向鑄錠317的漿液輸送進行單獨控制。如上所簡述，在線鋸腔300的一個實施例中，流體傳輸系統(tǒng)375被構(gòu)造以向形成在安裝板376中形成的槽(未示出)輸送流體，例如DI水，冷卻劑或氣體，以在已經(jīng)完成了晶片鋸割處理之后，在處理或沖洗片(或襯底)過程中冷卻鑄錠317。圖5是線導引體321，322的側(cè)視圖，其被構(gòu)造以在于線鋸腔300上執(zhí)行維護活動過程中進行迅速替換。在一個實施例中，線導引包含組件包括線導引體321，322，與形成在線導引體321，322上形成的支撐表面503配合的軸承502以及與形成在線導引體321，322上的支撐表面504配合的軸承504。由于在線導引體321，322各端部處使用的軸承的位置、形狀以及類型，當線導引體被磨損時，可以迅速對其進行替換。因此，根據(jù)本發(fā)明的各個方面，這里公開的晶片鋸割系統(tǒng)可包括夾持組件，用于連接至線鋸的圓柱形線引導體以切割晶片。夾持組件可包括軸側(cè)連接器，其適于連接至線鋸的軸，該軸具有旋轉(zhuǎn)軸線。軸側(cè)連接器包括外表面，其垂直于軸線，并且適于抵靠線引導體的補充連接器的補充外表面，以及外表面與軸線之間的圓錐表面，該圓錐表面相關(guān)于軸線對稱布置，并且適于抵靠線引導體的補充表面。還可以是用于將圓柱形線引導體連接至線鋸的軸的夾持組件包括外表面，其垂直于軸線并且適于抵靠軸的補充連接器的補充外表面，以及外表面與軸線之間的圓錐表面，該圓錐表面相關(guān)于軸線對稱布置，并且適于補充連接器的補充表面。線鋸適于切割晶片。軸具有旋轉(zhuǎn)軸線。根據(jù)實施例，夾持組件的外表面是平坦的。此外，或替代地，根據(jù)實施例，夾持組件的外表面與圓錐表面相鄰。其可以是環(huán)形?？梢允峭獗砻娴囊徊糠直徊贾迷谝欢ň嚯x處，其是從軸線至軸側(cè)連接器的徑向外邊緣的徑向距離的至少約65%，70%，75%或80 %。外表面可以是環(huán)狀，可以是外表面選擇性地包括1，2，3或4個部分。軸側(cè)連接器的圓錐表面可包括可形變材料。大體上不限于任意實施例，圓錐表面可包括1，2，3或4個圓錐部分。根據(jù)實施例，夾持組件的軸側(cè)連接器是中空的。軸側(cè)連接器可以是母連接器。夾持組件可包括連接至軸側(cè)連接器的軸。
夾持組件可保持機構(gòu)，其通常從液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)、螺絲以及其組合中選出。根據(jù)實施例，夾持組件的圓錐表面可被安裝至線引導體。外表面可與圓錐表面相鄰。圓柱形線引導體可碳纖維增強型聚合物部分。圖6A及圖6B是線鋸腔300的側(cè)視圖，如上所述，其可被用于晶片鋸割系統(tǒng)100，200。參考圖6A-6B，線鋸腔300大致包括框601、安裝在框601上的線導引體321，322、供應軸326、接收軸327、鑄錠支撐元件鑄錠支撐元件611以及其他腔以及上述漿液組件。在該構(gòu)造中，鑄錠支撐元件611被構(gòu)造以引導并支撐鑄錠317，其被抵靠至線層319(圖3A)。圖7A及圖7B是線鋸腔300的側(cè)視圖，其被用于晶片鋸割系統(tǒng)，例如上述晶片鋸割系統(tǒng)100以及200。參考圖7A-7B，線鋸腔300大致包括框601、安裝在框601上的導引圓筒321，322、供應軸326、接收軸327、鑄錠定位系統(tǒng)350以及上述其他腔及漿液組件。在本構(gòu)造中，結(jié)合圖3D所述的上述鑄錠定位系統(tǒng)350被構(gòu)造以引導并支撐鑄錠317，同時其被抵靠至線層319 (圖3D)。在一個構(gòu)造中，漿液供給罐382被布置在鑄錠定位系統(tǒng)350上，或位于其上方。雖然以上涉及本發(fā)明的實施例，但不脫離本發(fā)明的基本范圍，可以構(gòu)思出本發(fā)明的其他及進一步實施例，并且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求決定。
權(quán)利要求
1.一種晶片鋸割系統(tǒng)，包括 鑄錠輸入模塊； 鑄錠輸出模塊； 兩個或多個線鋸腔，其分別包括兩個線引導圓筒； 至少一個線，其被布置橫跨兩個所述線引導圓筒； 支撐臺，其被構(gòu)造以接收單一鑄錠；以及 鑄錠定位系統(tǒng)，其被構(gòu)造以將布置在所述支撐臺上的所述單一鑄錠壓靠至所述至少一個線；以及 機器人，其被構(gòu)造以在所述鑄錠輸入模塊、所述兩個或更多線鋸腔中至少一者以及所述鑄錠輸出腔之間傳輸所述單一鑄錠。
2.如權(quán)利要求1所述的晶片鋸割系統(tǒng)，其中，所述鑄錠輸入模塊、所述鑄錠輸出模塊以及所述兩個或更多線鋸割腔被可傳輸?shù)伛詈现羵鬏斍弧?br> 3.如權(quán)利要求2所述的`晶片鋸割系統(tǒng)，其中，所述機器人被耦合至所述傳輸腔。
4.如權(quán)利要求1，2或3中任一項所述的晶片鋸割系統(tǒng)，還包括沖洗站。
5.如權(quán)利要求1所述的晶片鋸割系統(tǒng)，其中，所述兩個線導引圓筒的長度是310_至370mmo
6.如權(quán)利要求1所述的晶片鋸割系統(tǒng)，其中，所述兩個或多個鋸割腔被構(gòu)造用于一次鋸割一個鑄錠。
7.如權(quán)利要求1所述的晶片鋸割系統(tǒng)，其中，所述兩個或多個鋸割腔被構(gòu)造用于鋸割一個鑄錠，其一次設(shè)置有310_至370_長度的負載。
8.如權(quán)利要求1所述的晶片鋸割系統(tǒng)，還包括夾持組件，用于連接至用于切割晶片的線鋸的圓柱形線導引體，所述夾持組件包括 軸側(cè)連接器，其適于連接至線鋸的軸，所述軸具有旋轉(zhuǎn)軸線，其中， 所述軸側(cè)連接器包括 外表面，其垂直于所述軸線，并且適于抵靠所述線導引體的補充連接器的補充外表面，以及 位于所述外表面與所述軸線之間的圓錐表面，所述圓錐表面關(guān)于所述軸線對稱布置，并且適于抵靠所述線弓I導體的補充表面。
9.如權(quán)利要求1所述的晶片鋸割系統(tǒng)，還包括夾持組件，用于將圓柱形線導引體連接至線鋸的軸，所述線鋸適于切割晶片，其中所述軸具有旋轉(zhuǎn)軸線，所述夾持組件包括 外表面，其垂直于所述軸線，并且適于抵靠所述軸的補充連接器的補充外表面，以及所述外表面與所述軸線之間的圓錐表面，所述圓錐表面關(guān)于所述軸線對稱布置，并且適于抵靠所述補充連接器的補充表面。
10.一種方法，用于在晶片鋸割系統(tǒng)中鋸割鑄錠，包括 將單一鑄錠從輸入模塊傳輸至相對于傳輸腔的傳輸區(qū)域布置的多個線鋸腔中一者；對所述線鋸腔內(nèi)的所述單一鑄錠進行鋸割，其中，鋸割所述單一鑄錠包括從布置在所述傳輸腔中的機器人接收所述單一鑄錠； 使所述單一鑄錠抵靠橫跨兩個線引導體布置的線層； 并且相對于所述單一鑄錠來移動所述線層；并且從所述線鋸腔向輸出模塊移動所述鋸割鑄錠。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，移動所述線層包括以往復運動來移動所述線層。
12.如權(quán)利要求10所述的方法,其中，以至少400u m/min或800 u m/min的速度來實現(xiàn)所述層的移動。
13.如權(quán)利要求10，11或12中任一項所述的方法，其中，以20m/s以及更高的線速度來完成銀表I]。
全文摘要
本發(fā)明涉及新型晶片鋸割系統(tǒng)。描述了晶片鋸割系統(tǒng)以及在晶片鋸割系統(tǒng)中鋸割鑄錠的方法。該系統(tǒng)包括鑄錠輸入模塊、鑄錠輸出模塊、兩個或更多線鋸腔，其分別包括兩個線引導圓筒；至少一個線，其被布置橫跨兩個所述線引導圓筒；支撐臺，其被構(gòu)造以接收單一鑄錠；以及鑄錠定位系統(tǒng)，其被構(gòu)造以將布置在所述支撐臺上的所述單一鑄錠壓靠至所述至少一個線；以及機器人，其被構(gòu)造以在所述鑄錠輸入模塊、所述兩個或更多線鋸腔中至少一者以及所述鑄錠輸出腔之間傳輸所述單一鑄錠。
文檔編號B28D5/04GK103056975SQ20121043431
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月22日
發(fā)明者安德烈亞斯·施密特, 安托萬·曼尼斯, 羅曼·畢尤·德·羅曼尼, 理查德·費, 弗蘭克·哲南休 申請人:應用材料瑞士有限責任公司