專用于線鋸的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述一種用于半導體線鋸裝置的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)。線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)包括傳感器布置，所述傳感器布置經配置以鄰近于線鋸裝置的線定位，其中傳感器布置適合檢測線的彎曲，其中傳感器布置包括感應傳感器、電容傳感器和接觸傳感器中的至少一個。
【專利說明】專用于線鋸的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本公開案的實施例涉及線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)、半導體線鋸裝置和用于監(jiān)控線彎曲的方法。具體來說，本公開案的實施例涉及線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)、線鋸裝置和用于監(jiān)控線彎曲以鋸切用于太陽能電池的半導體材料的方法。
【背景技術】
[0002]本文的半導體線鋸或又叫“線鋸”、“線鋸裝置”或“半導體線鋸裝置”，用以切割由硬質材料(例如，硅)制成的工件。使用用于修剪、切成方形或切片的線鋸切割工件或結晶塊或將工件或結晶塊制成晶圓。
[0003]在這些裝置中，從線軸饋送線，并且由線導向圓筒引導和張緊線。不同類型的線可用于線鋸，所述不同類型的線例如與漿料中的碳化硅顆粒組合使用的那些線和通常與冷卻劑組合使用的金剛石線。大體來說，硬質材料(諸如，碳化硅或金剛石)磨蝕工件以進行切割。
[0004]在切割期間，線沿著所述線的長度迅速地移動，所述方向在本文也稱為“水平地”，并且工件通過工件供應板或工件供應臺沿切割方向相對緩慢地移動，所述切割方向大致上垂直于線的方向(本文也稱為“垂直地”)。由此沿著切割方向施加線對工件的垂直力，并且工件對線的反應力使線沿與切割方向相反的方向變形或彎曲。如果線彎曲增加，那么在彎曲的某一值處，所述線彎曲可能導致線斷裂，所述線斷裂需要操作耗時地更換線。線斷裂和后續(xù)的線更換降低線鋸的整體效率。另一方面，為了由操作員測量彎曲而間歇停止切割工藝是耗費時間和成本的。
[0005]因此，需要降低線斷裂的發(fā)生率或完全避免線斷裂的發(fā)生，以實現(xiàn)線鋸的較高效率。

【發(fā)明內容】

[0006]鑒于上文所述，提供一種用于線鋸裝置的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)、一種線鋸裝置、一種用于監(jiān)控線鋸裝置中線彎曲的方法和一種用于操作線鋸裝置的方法。
[0007]根據(jù)一個方面，提供一種用于半導體線鋸裝置的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)。所述線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)包括傳感器布置，所述傳感器布置經配置以鄰近于線鋸裝置的線定位，其中所述傳感器布置適合檢測線的彎曲，其中所述傳感器布置包括感應傳感器、電容傳感器和接觸傳感器中的至少一個。
[0008]根據(jù)另一方面，提供一種用于監(jiān)控半導體線鋸裝置中線彎曲的方法。所述用于監(jiān)控線彎曲的方法包括:執(zhí)行線的感應測量、電容測量和接觸測量中的至少一個；檢測線的彎曲。
[0009]根據(jù)另一方面，提供一種用于操作半導體線鋸裝置的方法。所述方法包括:設置至少一個線鋸裝置參數(shù)和借助于所述線切割工件。所述方法另外包括:如本文所描述的監(jiān)控線的線彎曲，和在線彎曲超過閾值時調整至少一個線鋸裝置參數(shù)。[0010]實施例還針對用于執(zhí)行所公開方法的設備，并且實施例包括用于執(zhí)行所描述的每一方法步驟的設備部分?？赏ㄟ^硬件組件、由適當軟件編程的電腦、由上述兩者的任何組合或以任何其它方式執(zhí)行這些方法步驟。此外，根據(jù)本發(fā)明的實施例還針對所描述的設備操作所用的方法。所述方法包括用于執(zhí)行設備的每個功能的方法步驟。
[0011]通過監(jiān)控線彎曲提供的關于彎曲的信息對調整臺速度和/或切割速度特別有用，從而最小化線的磨損和斷裂并最大化產量和切割成品率。
[0012]由從屬權利要求、說明書和附圖顯而易見可與上文實施例組合的其它優(yōu)點、特征、方面和細節(jié)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]因此，可詳細理解本發(fā)明的上述特征結構的方式，即上文簡要概述的本發(fā)明的更具體描述可參照實施例進行。附圖涉及本發(fā)明的實施例，并在下文中描述附圖:
[0014]圖1示出根據(jù)本文描述的實施例的用于線鋸裝置的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)的示意性橫截面圖；
[0015]圖2示出根據(jù)本文描述的實施例的用于線鋸裝置的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)的示意性橫截面圖；
[0016]圖3示出根據(jù)本文描述的實施例的線鋸裝置中的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)的示意性橫截面圖；
[0017]圖4示出線鋸裝置中的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)的示意性橫截面圖，其中線鋸裝置的線是彎曲的；
[0018]圖5示出根據(jù)本文描述的實施例的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)的傳感器板的示意圖；
[0019]圖6示出根據(jù)本文描述的實施例的線鋸裝置中的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)的示意性橫截面圖；
[0020]圖7示出根據(jù)本文描述的實施例的線鋸裝置中的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)的示意性橫截面圖；
[0021]圖8示出根據(jù)本文描述的實施例的線鋸裝置中的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)的示意性橫截面圖；
[0022]圖9示出根據(jù)本文描述的實施例的線鋸裝置中的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)的示意性橫截面圖；
[0023]圖10示出根據(jù)本文描述的實施例的線鋸裝置中的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)的示意性橫截面圖；
[0024]圖11示出根據(jù)本文描述的實施例的線鋸裝置中的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)的示意性橫截面圖；
[0025]圖12示出根據(jù)本文描述的實施例的用于線鋸裝置的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)的示意性橫截面圖；
[0026]圖13示出根據(jù)本文描述的實施例的用于監(jiān)控線鋸裝置中線彎曲的方法的流程圖；和
[0027]圖14示出根據(jù)本文描述的進一步實施例的用于監(jiān)控線鋸裝置中線彎曲的方法的流程圖?！揪唧w實施方式】
[0028]現(xiàn)將詳細參照本發(fā)明的各個實施例，所述各個實施例的一個或多個實例圖示于附圖中。通過解釋提供每一個實例，并且每一個實例并不意味為限制。此外，可使用或結合其它實施例使用說明或描述作為一個實施例的一部分的特征，以產生另一實施例。描述旨在包括這些修改和變化。
[0029]本文可互換地使用線鋸、線鋸裝置、線鋸切裝置和線切割裝置。本文可互換地使用工件支撐板和工件供應板。本文中，可互換地使用術語鋸切和切割；并且可互換地使用晶圓切割線鋸和晶圓切片機。本文中，工件可包括一個或多個單獨的塊，例如，多個半導體塊或半導體結晶塊。本文中，線鋸適合通過使用單根線、多根線、一根或多根線的一個或多個行或一根或多根線的一個或多個網來執(zhí)行切割。術語“線”可能是指多根線。
[0030]本文中，可互換地使用工件供應板、工件支撐板、供應板和支撐板。本文中，可互換地使用用語“工件內的線部分”和“工件內的線”。
[0031]根據(jù)實施例，提供用于線鋸裝置的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)。所述線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)包括傳感器布置，所述傳感器布置經配置以鄰近于線鋸裝置的線定位。所述傳感器布置適合檢測線的彎曲。所述傳感器布置包括感應傳感器、電容傳感器和接觸傳感器中的至少一個。
[0032]因此，通過獲得根據(jù)本公開案的線彎曲信息，線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)和線鋸裝置允許實時自動調整切割工藝。此外，線彎曲測量為切割效率的極佳指標。
[0033]圖1示出根據(jù)實施例的用于線鋸裝置的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)10。所述線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)包括傳感器布置20。傳感器布置20適合鄰近于線鋸裝置的線定位并適合檢測線的彎曲。
[0034]所述傳感器布置包括感應傳感器、電容傳感器和接觸傳感器中的至少一個。標號22應指傳感器，而與傳感器為感應傳感器、電容傳感器還是接觸傳感器無關。
[0035]感應傳感器和電容傳感器通常適合在線為基于鐵的線的情況下感測所述線的接近程度。一個或多個傳感器可為數(shù)字傳感器或模擬傳感器。至少一個感應傳感器或電容傳感器的在本文也稱為“測量結果”或“測量”的測量結果輸出可為連續(xù)的(在模擬傳感器的情況下)或數(shù)字的(在數(shù)字傳感器的情況下)。如果結果輸出是連續(xù)的，那么所述結果輸出通常為對于傳感器與線之間絕對距離的指示，例如，在m表示測量結果輸出，并且X表示傳感器與線之間的距離的情況下，X可表示為m的函數(shù)，S卩，X = f(m)。根據(jù)典型實施例，這一函數(shù)為線性的。
[0036]在結果輸出為數(shù)字的那些實施例中，傳感器可在傳感器與線之間的距離低于閾值距離時以(例如)O響應，并且傳感器可在所述距離高于閾值時以I響應。可在切割工藝期間或在切割工藝之前(例如)由操作員預先設置在本文也稱為“閾值”的閾值距離，或所述閾值距離可對應于傳感器的感測距離，即，傳感器能夠檢測到僅最高達感測距離的線的存在。例如，閾值可介于0.1mm與1.0mm之間，特別地介于0.2mm與0.6mm之間。
[0037]術語“數(shù)字傳感器”由此應理解為任何布置，所述任何布置包括提供數(shù)字測量結果輸出的傳感器。電子裝置是數(shù)字的還是模擬的通常沒有關系。提供數(shù)字傳感器在以下情況下特別有利:提供眾多傳感器，而通常聯(lián)合評估這些傳感器的測量結果輸出。
[0038]根據(jù)實施例，傳感器布置包括多個傳感器。通常，所述多個傳感器中的所有傳感器為相同的傳感器類型。例如，傳感器布置可設置有多個感應傳感器或者多個電容傳感器或者多個接觸傳感器。不限于本文描述的任何實施例，本公開案的一個或多個傳感器通常與控制單元(諸如，圖2中的控制單元50)通信。通信可具體為數(shù)據(jù)通信，具體來說，從傳感器到控制單元的數(shù)據(jù)通信，其中一個或多個傳感器為控制單元提供測量結果。
[0039]控制單元可評估一個或多個測量結果?？刂茊卧筛郊踊蛱娲赜|發(fā)反應。為了這樣做，在典型的實施例中，控制單元適合與線鋸裝置通信，以啟動線鋸裝置的反應作為對彎曲測量結果的響應。根據(jù)實施例，控制單元(諸如，圖2的控制單元50)為線鋸裝置的控制裝置。然而，也有可能線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)設置有單獨的控制單元，所述單獨的控制單元與線鋸裝置的控制單元進行數(shù)據(jù)通信。
[0040]在圖2 (圖2中圖示四個傳感器22)中所示的傳感器布置上提供若干傳感器可特別有利于不僅測量線中彎曲的存在而且測量對應于彎曲尺寸的值。例如，全部傳感器可為感應傳感器或者電容傳感器。對應于所述尺寸的值可具體為與線的無應力情形下線定向相比較的線的角度，這將在下文更詳細地舉例說明。
[0041]圖3示出根據(jù)實施例的用于線鋸裝置100的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)10。線鋸裝置100示例性地示出為包括線30，線30由兩個線導向裝置130 (也稱為“導向圓筒”或“滑輪”)沿著線30的長度引導。如圖5中明顯看出地，線可平行布置，從而形成線行或線網。所提供的線具體來說在線鋸的切割區(qū)域中形成線網。從而，術語“線網”一般涉及由兩個導向圓筒之間的線形成的網。應理解，線可形成多于一個的線網，所述線網定義為執(zhí)行鋸切工藝的區(qū)域。因此，根據(jù)本文描述的一些實施例，一根或多根線可形成多個線網，例如，兩個線網都適合切割工件。工件或結晶塊120安裝至臺110，臺110經配置以抵靠線30移動以切割所述結晶塊。
[0042]線導向裝置通常適合旋轉以傳輸線。線導向裝置一般配置成以至少5m/s或甚至IOm/s的圓周速度(即，外圓周的速度)旋轉。通常在標準操作期間以10m/s與15m/s之間的速度操作線鋸，而在啟動和停止期間速度可較小。而且，如果線往返移動，那么線不時地減速以使所述線沿相反方向加速。
[0043]在切割期間，線基本上沿著所述線的縱向長度移動。術語“基本上”應具體包含振動等。與工件(諸如，半導體結晶塊)的典型垂直運動相比，所述移動通常相對快速。線運動可或者以往復方式進行，在此方式中線沿著所述線的長度的運動周期反向。操作中，使線與工件120接觸，以將工件切割成(例如)多個晶圓。
[0044]根據(jù)不同實施，線或形成線網的線可相對于工件移動，工件可相對于線或線網移動，或線和工件兩者都可相對于彼此移動。
[0045]當工件和線(諸如，線網)抵靠彼此相對施壓時，由工件對線施加的合力使線變得彎曲。線彎曲的定向與切割方向一致。當線彎曲增加過多時，這種狀況可能導致線斷裂。為避免發(fā)生這種情況，本文描述的實施例允許在彎曲變得過大之前檢測所述彎曲，并且還允許觸發(fā)足夠的反應以避免線斷裂。這種反應可為(例如)減小抵靠線的工件的速度和/或增加線的速度。其它的反應可涵蓋對所提供的漿料或漿料成分等的量的修改。
[0046]根據(jù)本文描述的若干實施例(諸如，圖3中所示的實施例)，線鋸監(jiān)控系統(tǒng)10包括傳感器布置20和控制單元50。傳感器布置20經配置以鄰近于線30定位，并且傳感器布置20可包括傳感器板24，傳感器板24具有安裝至傳感器板24的若干傳感器22。傳感器的數(shù)目可為至少2個、至少4個或甚至至少8個、10個或甚至16個。傳感器22經配置以檢測線彎曲。由傳感器測量并收集的數(shù)據(jù)通常轉送至控制單元50，在控制單元50處進一步處理(如評估)所述數(shù)據(jù)。例如，每一個傳感器的邏輯電平(即，0或I的結果輸出)可用以監(jiān)控線彎曲的進展。
[0047]圖4示出相同的實施例，其中線(網)由于工件被沿切割方向施壓而經歷彎曲。如圖3和圖4中所示，根據(jù)具有若干數(shù)字傳感器的實施例，如果不存在線彎曲或僅存在小的線彎曲，那么所有傳感器的邏輯狀態(tài)通常相同。在這種情境中的“小的”意味著線彎曲不超過線與傳感器距離的閾值。
[0048]然而，在切割工藝期間，當臺110沿切割方向(由圖4中箭頭121指示)移動時，線彎曲可能增加，并且傳感器中的一個或多個的邏輯狀態(tài)也可能改變。例如，較接近工件的兩個傳感器(即，在參考圖3和圖4所示的實施例中，向右的兩個傳感器)可指示以下結果:這些傳感器與線之間的距離高于閾值，而離工件較遠的兩個傳感器(即，圖3和圖4中向左的兩個傳感器)仍可感測到低于閾值的線與傳感器之間的距離。從這些結果有可能獲得關于線的彎曲尺寸的信息，具體來說，關于在實際彎曲位置處的線與非彎曲線之間的角度a (圖示于圖4中)或將在下文更詳細地論述的絕對彎曲長度L的信息。
[0049]例如，如果傳感器布置如圖3和圖4中所示沿縱向線方向包括四個傳感器(不管如將關于鑒于圖5圖示的實施例論述地沿垂直方向的傳感器數(shù)目)，并且如果傳感器為數(shù)字傳感器，那么傳感器的閾值可經選擇以使得可獲得以下信息:
[0050]
【權利要求】
1.一種用于半導體線鋸裝置(100)的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)(10)，所述線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)(10)包含: 傳感器布置(20)，所述傳感器布置(20)經配置以鄰近于所述線鋸裝置(100)的線(30)定位，其中所述傳感器布置(20)適合檢測所述線(30)的彎曲，其中所述傳感器布置(20)包括感應傳感器(22)、電容傳感器(22)和接觸傳感器(22)中的至少一個。
2.如權利要求1所述的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器布置(20)包括多個傳感器(22) ο
3.如權利要求1所述的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器布置(20)包括多個感應傳感器、多個電容傳感器和多個接觸傳感器中的至少一個。
4.如權利要求1所述的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器布置(20)進一步包括至少一個傳感器板(24)，其中所述傳感器(22)以至少兩行安裝至所述傳感器板(24)。
5.如權利要求4所述的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器(22)以對角線圖案定位在所述傳感器板上。
6.如權利要求1所述的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器布置(20)包括多個感應傳感器、多個電容傳感器和多個接觸傳感器中的至少一個，且其中所述傳感器布置(20)進一步包括至少一個傳感器板(24)，其中所述傳感器(22)以對角線圖案以至少兩行安裝至所述傳感器板(24)。
7.如權利要求1所述的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，至少一個傳感器可移動地布置。
8.如權利要求1所述的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，至少一個傳感器樞轉地布置。
9.如權利要求2所述的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器布置進一步包括至少一個可移動棒(40)，其中所述傳感器(22)成行安裝至所述棒。
10.如權利要求1所述的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個傳感器為數(shù)字傳感器或者模擬傳感器。
11.如權利要求1所述的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)進一步包括: 控制單元(50)，所述控制單元(50)適合根據(jù)從所述傳感器布置接收的數(shù)據(jù)而控制所述傳感器布置(20)和所述線鋸裝置中的至少一個。
12.如權利要求1所述的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)進一步包括: 適合改變所述傳感器布置與所述線之間的距離的致動器。
13.如權利要求1所述的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)進一步包括: 適合旋轉所述傳感器的致動器。
14.一種線鋸裝置，所述線鋸裝置包括如前述權利要求中任一權利要求所述的線彎曲監(jiān)控系統(tǒng)。
15.如權利要求14所述的線鋸裝置，其特征在于，所述線鋸裝置還包括至少兩個用于引導所述線的線導向裝置(130)。
16.一種用于監(jiān)控半導體線鋸裝置中線彎曲的方法，所述方法包括: 執(zhí)行線的感應測量、電容測量和接觸測量中的至少一個；檢測所述線的彎曲。
17.如權利要求16所述的用于監(jiān)控線彎曲的方法，其特征在于，根據(jù)從傳感器布置接收的數(shù)據(jù)而控制所述傳感器布置和線鋸裝置中的至少一個。
18.如權利要求16所述的用于監(jiān)控半導體線鋸裝置中線彎曲的方法，其特征在于，同步執(zhí)行若干測量。
19.如權利要求18所述的用于監(jiān)控半導體線鋸裝置中線彎曲的方法，其特征在于，聯(lián)合評估所述若干測量的測量結果，以獲得關于所述線彎曲尺寸的信息。
20.一種用于操作半導體線鋸裝置的方法，所述方法包括: 設置至少一個線鋸裝置操作參數(shù)； 借助于線切IllJ工件； 監(jiān)控如權利要求16至19中任一權利要求所述的線的線彎曲；和 如果所述線彎曲超過閾`值，則調整所述至少一個線鋸裝置參數(shù)。
【文檔編號】B28D5/04GK103676770SQ201210556851
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年12月19日 優(yōu)先權日:2012年9月14日
【發(fā)明者】N·埃爾·哈達維 申請人:應用材料瑞士有限責任公司