(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自浄式ワイヤソー装置であって、
少なくとも２個の回転可能なワイヤ案内ローラ上のワイヤ案内溝内に張力下でループ巻回された少なくとも一本の切断用ワイヤであって、前記各ローラの同期回転により移動可能であるという少なくとも一本の切断用ワイヤと、
基板を受容すべく、且つ、該基板を前記切断用ワイヤに当接させて付勢することで、それにより前記基板を切断させるべく適合された切断領域と、
切断用スラリの供給源から該切断用スラリを、移動しつつある前記切断用ワイヤ上へと供与することで、前記基板の切断を支援すべく適合された少なくとも一個のスラリ供与器と、
前記自浄式ワイヤソー装置による前記基板の切断の前に、その間に、または、その後において、該自浄式ワイヤソー装置の少なくとも一個の移動可能もしくは回転可能な部分上へと68947.6〜1103160 Pa（10〜160ポンド／平方インチ(psi)）の範囲内の圧力にて水性洗浄流体を供与して該移動可能もしくは回転可能な部分を洗浄すべく適合された少なくとも一個の洗浄流体供与器とを備え、
前記自浄式ワイヤソー装置は、切断用スラリの供給物が前記自浄式ワイヤソー装置の前記移動可能もしくは回転可能な部分に接触した後に、該供給物中へと前記水性洗浄流体の少なくとも一部分を導向すべく適合され、
前記少なくとも一個の洗浄流体供与器からの水性洗浄流体の噴霧を偏向させるべく位置決め可能であるか、もしくは、前記洗浄流体供与器の開口を殆どのスラリ飛沫から保護すべく位置決め可能である引き込み可能ゲートであって、前記自浄式ワイヤソー装置の前記少なくとも一個の移動可能もしくは回転可能な部分上へと前記少なくとも一個の洗浄流体供与器が前記水性洗浄流体を直接的に供与することを許容すべく引き込み可能であるという引き込み可能ゲートを更に備える、自浄式ワイヤソー装置。
【請求項２】
前記少なくとも一個の洗浄流体供与器のノズルは、切断用ワイヤ、ワイヤ案内溝、ワイヤ案内ローラ、および、プーリから成る群から選択された前記自浄式ワイヤソー装置の部分上へと前記水性洗浄流体を噴霧すべく適合される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記切断用ワイヤに対する前記張力は12N〜32Nである、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記水性洗浄流体は、防蝕剤、乾燥防止用添加剤、界面活性剤、および、空気の内の少なくともひとつを含有する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記自浄式ワイヤソー装置は、前記切断用ワイヤが前記切断領域およびローラを退出した後で該切断用ワイヤ上に前記水性洗浄流体を供与すべく適合された少なくとも一個の洗浄流体供与器を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記自浄式ワイヤソー装置は、少なくとも一本の切断用ワイヤが移動しているときに該切断用ワイヤ上に前記水性洗浄流体を供与すべく適合された少なくとも一個の洗浄流体供与器を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも一個の洗浄流体供与器から供与されつつある水性洗浄流体の量を制御すべく適合されたバルブを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記自浄式ワイヤソー装置は、前記少なくとも一個の洗浄流体供与器から供与されつつある前記水性洗浄流体の量を定量的に監視すべく適合される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
少なくとも２個の回転可能なワイヤ案内ローラ上のワイヤ案内溝内に張力下でループ巻回された前記少なくとも一本の切断用ワイヤは、前記ワイヤ案内ローラの回りに少なくとも200巻きのワイヤ・ループを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも一個の洗浄流体供与器は、前記切断領域の外部に配置されたバルブを含む、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも一個の洗浄流体供与器は、切断用ワイヤから1mm〜200mmの距離に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも一個の洗浄流体供与器は、10°〜150°の噴霧角度にて前記水性洗浄流体を供与すべく適合される、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記少なくとも一個の洗浄流体供与器は、直線状パターン、円形状パターン、リング形状パターン、矩形状パターン、および、中実ストリームから成る群から選択された拡散パターンにて前記水性洗浄流体を供与すべく適合される、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
自浄式ワイヤソー装置において、
少なくとも一対の回転可能なワイヤ案内ローラ上のワイヤ案内溝内に張力下でループ巻回された少なくとも一本の切断用ワイヤであって、前記ワイヤ案内ローラの対の同期回転により移動可能であるという少なくとも一本の切断用ワイヤと、
基板を受容すべく、且つ、該基板を少なくとも一本の移動しつつある切断用ワイヤに当接させて付勢することで、それにより前記基板を切断させるべく適合された切断領域と、
切断用スラリの供給源から該切断用スラリを、移動しつつある前記切断用ワイヤ上へと供与することで、前記基板の切断を支援すべく適合された少なくとも一個のスラリ供与器と、
前記切断領域による前記基板の切断の前に、その間に、または、その後において、該切断領域内へと水性流体のミストを放出すべく適合された少なくとも一個の流体微粒化ノズルとを備え、
前記自浄式ワイヤソー装置は、切断用スラリの供給物が前記自浄式ワイヤソー装置の前記移動可能もしくは回転可能な部分に接触した後に、該供給物中へと前記水性流体の少なくとも一部分を導向すべく適合され、
前記少なくとも一個の洗浄流体供与器からの水性洗浄流体の噴霧を偏向させるべく位置決め可能であるか、もしくは、前記洗浄流体供与器の開口を殆どのスラリ飛沫から保護すべく位置決め可能である引き込み可能ゲートであって、前記自浄式ワイヤソー装置の前記少なくとも一個の移動可能もしくは回転可能な部分上へと前記少なくとも一個の洗浄流体供与器が前記水性洗浄流体を直接的に供与することを許容すべく引き込み可能であるという引き込み可能ゲートを更に備える、自浄式ワイヤソー装置。
【請求項１５】
前記少なくとも一個の流体微粒化ノズルは、2リットル／時間(LPH)〜20LPHの割合にて前記水性流体を放出すべく適合される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記少なくとも一個の流体微粒化ノズルから放出される水性流体の量を制御すべく適合されたバルブを更に備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記自浄式ワイヤソー装置は、該自浄式ワイヤソー装置の前記切断領域において放出された水性流体の量を定量的に監視すべく適合される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
少なくとも一対の回転可能なワイヤ案内ローラ上のワイヤ案内溝内に張力下でループ巻回された少なくとも一本の切断用ワイヤであって、前記ワイヤ案内ローラの対の同期回転により移動可能であるという少なくとも一本の切断用ワイヤと、
基板を受容すべく、且つ、該基板を少なくとも一本の移動しつつある切断用ワイヤに当接させて付勢することで、それにより前記基板を切断させるべく適合された切断領域と、
切断用スラリの供給源から該切断用スラリを、移動しつつある前記切断用ワイヤ上へと供与することで、前記基板の切断を支援すべく適合された少なくとも一個のスラリ供与器とを備える自浄式ワイヤソー装置であって、
前記少なくとも一個のスラリ供与器は更に、前記自浄式ワイヤソー装置の少なくとも一個の移動可能もしくは回転可能な部分により基板を切断するプロセスの前に、その後に、または、その間に間欠的に、該移動可能もしくは回転可能な部分上へと水性洗浄流体を選択的に供与すべく適合され、
前記自浄式ワイヤソー装置は、切断用スラリの供給物が前記自浄式ワイヤソー装置の前記移動可能もしくは回転可能な部分に接触した後に、該供給物中へと前記水性洗浄流体の少なくとも一部分を導向すべく適合され、
前記少なくとも一個の洗浄流体供与器からの水性洗浄流体の噴霧を偏向させるべく位置決め可能であるか、もしくは、前記洗浄流体供与器の開口を殆どのスラリ飛沫から保護すべく位置決め可能である引き込み可能ゲートであって、前記自浄式ワイヤソー装置の前記少なくとも一個の移動可能もしくは回転可能な部分上へと前記少なくとも一個の洗浄流体供与器が前記水性洗浄流体を直接的に供与することを許容すべく引き込み可能であるという引き込み可能ゲートを更に備える、自浄式ワイヤソー装置。
【請求項１９】
前記少なくとも一個のスラリ供与器は、切断用ワイヤ、ワイヤ案内溝、ワイヤ案内ローラ、および、プーリから成る群から選択された前記自浄式ワイヤソー装置の部分上へと前記水性洗浄流体を噴霧すべく適合される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記自浄式ワイヤソー装置は、切断用スラリの供給物が該自浄式ワイヤソー装置の前記移動可能もしくは回転可能な部分と接触した後に、該供給物から離間して前記水性洗浄流体の大部分を導向すべく適合される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記水性洗浄流体は、防蝕剤、乾燥防止用添加剤、界面活性剤、および、空気の内の少なくともひとつを含有する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２２】
前記自浄式ワイヤソー装置は、前記少なくとも一本の切断用ワイヤが前記自浄式ワイヤソー装置の前記切断領域およびローラを退出するときに該切断用ワイヤ上に前記水性洗浄流体を供与すべく適合された少なくとも一個の供与器を含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２３】
前記スラリ供与器は、103421〜206843 Pa（15〜30ポンド／平方インチ(psi)）の範囲内の圧力にて水性洗浄流体を噴霧すべく適合される、請求項１８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自浄式ワイヤソー装置に関する。特に本発明は、ワイヤソーの構成要素を洗浄し得る供与器ノズルを有する装置、および、ワイヤソー構成要素を洗浄する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤソー切断法は、集積回路および光電池デバイス(PV)の分野にて使用される薄寸ウェハへとインゴットを薄切りする主たる方法である。この方法はまた一般的に、サファイア、炭化ケイ素の如き他の材料の基板、または、セラミック基板をウェハ化するためにも使用される。ワイヤソーは典型的に、帯状体(web)状の配列のワイヤ・ループ、すなわちワイヤ帯状体へと展開された細ワイヤのひとつ以上のスプールを含み、その場合に個々のワイヤは約0.1mmの直径を有すると共に、該ワイヤは、一連のスプール、プーリおよびワイヤ案内部材を通して該ワイヤを挿通することにより、0.1〜1.0mmのループ間距離にて、平行な複数のループにて配置される。(たとえばシリコン・インゴットなどの)被加工材の薄切りもしくは切断は、研磨切断流体(または切断用スラリ)が適用された上記ワイヤ帯状体に対して該被加工材を接触させることにより達成される。
【０００３】
習用のワイヤソーの研磨切断スラリは典型的に、担体と、１：１の重量比で混合することにより組み合わされた砥粒とを備える。上記担体は、鉱物油、ケロシン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、または、他のポリアルキレングリコールの如き、潤滑および冷却を提供する液体である。該液体担体はまた、研磨材が被加工材に接触し得る様に該研磨材をワイヤに対して保持するものでもある。ワイヤソー切断プロセスに対しては、水性担体も使用され得る。上記研磨材は典型的には、炭化ケイ素粒子の如き硬質材料である。
【０００４】
ワイヤソー切断プロセスの間において、上記切断用スラリは、上記ワイヤ帯状体、各スプール、プーリ、ワイヤ案内部材、および、上記ワイヤソーの他の構成要素を被覆する。而して、上記切断用スラリは、上記ワイヤソーの至る所で、該切断用スラリにより不都合に影響される上記装置の各部分へと離散する。すると該切断用スラリは種々のプーリおよびワイヤ案内部材を目詰りさせもしくは動かなくし、ワイヤソーの性能を低下させ得る。上記ワイヤソー上に付着した切断用スラリはまた、水分を失い、ワイヤソー構成要素上に硬質の付着物を形成し得る。これらの硬質付着物は、ワイヤソー切断プロセスの間において、ワイヤ破断、および、他のワイヤソー故障の頻度を高める。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
故に、ワイヤソーの種々の部分における切断用スラリの蓄積を低減する自浄式ワイヤソー装置に対する継続的な要望が在る。また、ワイヤソー構成要素を洗浄し且つ／又はワイヤソー構成要素上の切断用スラリの乾燥を緩和する方法および／または装置に対する継続的な要望が在る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、当該ワイヤソーの各部分に対し、たとえば噴霧もしくはミストとして水性洗浄流体を適用すべく適合されたワイヤソー装置を提供する。本発明のワイヤソーは、少なくとも２個のワイヤ案内ローラ上のワイヤ溝内に張力下でループ巻回された少なくとも一本の切断用ワイヤの如き、概略的に業界公知の種類である幾つかの習用の構成要素を含んでいる。上記ワイヤに対する張力は、任意の適切な張力とされ得る。一実施形態において、上記ワイヤに対する張力は12N〜32Nである。上記ワイヤは、各ワイヤ案内ローラの回りのワイヤ案内溝上に複数のループにて装着される。一実施形態において、上記ワイヤは上記ワイヤ案内ローラの回りに少なくとも200巻きのワイヤ・ループを有し得る。上記切断用ワイヤは、ローラ軸受の回りで回転する上記各ローラの同期回転により移動可能である。上記ワイヤソーは、被加工材基板を受容すべく、且つ、該基板を上記少なくとも一本の移動しつつある切断用ワイヤに当接させて付勢することで上記基板を切断させるべく適合された切断領域を含む。上記被加工材が、移動しつつあるワイヤの各ループに当接されて付勢されたとき、ひとつの被加工材からは数枚の材料ウェハが切き出され得る。上記ワイヤソー装置はまた、上記切断用ワイヤに対して切断用スラリを供与することで、上記ワイヤによる基板の切断を支援すべく適合された少なくとも一個の供与器も含んでいる。
【０００７】
好適な見地において、本発明の上記ワイヤソー装置は、上記移動可能もしくは回転可能なワイヤソー構成要素の内の少なくともひとつの構成要素上へと水性洗浄流体を適用すべく適合された少なくとも一個の洗浄流体供与器を含む。上記洗浄流体供与器が洗浄流体を適用すべく適合された上記ワイヤソー構成要素としては、たとえば、切断用ワイヤ、ワイヤ案内溝、ワイヤ案内ローラ、および／または、上記ワイヤを上記切断領域内へともしくは該切断領域の外側へと導向するプーリ、が挙げられる。上記洗浄流体供与器は好適には、68947.6〜1103160 Pa（10〜160ポンド／平方インチ）の範囲内の圧力にて流体を供与する。上記洗浄流体供与器は、上記基板を切断する前、その間、または、その後に流体を供与し得る。好適には上記洗浄流体は、上記切断用ワイヤが移動している間に適用される。上記洗浄流体供与器は好適には、切断用ワイヤから1ミリメートル〜200ミリメートルに配置される。幾つかの好適実施形態においては、切断用ワイヤが上記切断領域および各ローラを退出するときに、すなわち、該ワイヤの巻き取りスプール上へと巻回される前に、該切断用ワイヤ上に洗浄流体を噴霧することが好適である。上記洗浄流体供与器は、10°〜150°の角度にて上記流体を噴霧すべく適合されたノズルを含み得ると共に、該供与器は、直線状、円形状、リング形状、もしくは、矩形状の拡散パターン、または、中実ストリームにて、上記水性洗浄流体を供与し得る。上記洗浄流体は好適には、(たとえば空気などの)気体と共に供与されることで、ミストを生成し、または、洗浄流体の衝撃を高める。
【０００８】
この実施形態の別の好適な見地において、上記ワイヤソー装置は、ひとつ以上の洗浄流体供与器ノズルの噴霧経路中に位置決めされることで噴霧の幾分かもしくは全てを偏向させる引き込み可能ゲート(retractable gate)を含む。該引き込み可能ゲートはまた、所望に応じて、噴霧経路を阻害しない様にも位置決めされ得る。上記引き込み可能ゲートは、噴霧が上記装置の各部分に接触する前もしくは後に該噴霧の一部分を上記切断用スラリ供給物内へと偏向すべく位置決めされ得る。上記引き込み可能ゲートはまた、所望に応じて上記噴霧の一部分を上記切断用スラリ供給物から離間して偏向する様にも位置決めされ得る。上記引き込み可能ゲートは、上記洗浄流体供与器の開口を、スラリ飛沫または他の汚染から保護すべく位置決めされ得る。ひとつの好適な引き込み可能ゲートは、洗浄流体を供与する開口を閉じるニードル・バルブであって、使用されていないときに上記開口上で上記スラリが乾燥することを防止するというニードル・バルブである。上記ニードル・バルブは好適には、洗浄流体および気体の両方が小寸の液滴で離脱する(すなわち微粒化もしくは霧状化される)ことを許容すべく開かれ得る気体圧力(たとえば、ニードル・バルブに連結された空気圧的アクチュエータ)により起動される。上記引き込み可能ゲートが引き込みされたとき、上記洗浄流体供与器は、阻害されずに、上記ワイヤソー装置の少なくともひとつの移動可能もしくは回転可能な部分を噴霧し得る。
【０００９】
別の好適な見地において、上記装置は、切断チャンバ内に水性流体のミストを放出すべく適合された少なくとも一個の流体微粒化もしくは霧状化ノズルを含んでいる。上記ミストは、上記切断チャンバ内の適切な湿度レベルの維持を支援すると共に、上記切断流体スラリの水分レベルの維持を助力し、且つ／又は、乾燥した切断流体によるワイヤソー構成要素の被覆の阻止を助力し得る。上記少なくとも一個の流体微粒化もしくは霧状化ノズルは、好適には2リットル／時間〜20リットル／時間の範囲内の割合にて上記水性流体を供与すべく適合される。
【００１０】
更に別の好適な見地において、上記スラリ供与器ノズルは、切断用スラリの流れが中断されたときに、ワイヤソー構成要素の内の少なくともひとつの構成要素上に上記水性洗浄流体を選択的に適用すべく適合される。スラリおよび水性洗浄流体のこの選択的な適用は、スラリ供給ラインに対して接続されたＴ接続バルブにより支援され得る。該Ｔ接続バルブは、手動的バルブもしくは自動的バルブであり得ると共に、供与される流体の種類を制御すべく調節され得る。上記スラリ供与器は、好適には103421〜206843 Pa（15〜30 ポンド／平方インチ）の圧力にて、任意の適切な圧力もしくは流量にて水性洗浄流体を供与すべく適合される。
【００１１】
本発明の上記装置および方法に関して有用な水性洗浄流体は、好適には、(たとえば、水、もしくは、水と水に混和可能な有機溶媒(たとえば、アルコール、グリコールなど)との混合物などの)水性媒体中に溶解もしくは懸濁された防蝕剤、乾燥防止用添加剤、界面活性剤、または、空気の内の少なくともひとつを含有する。一実施形態において、上記水性洗浄流体は、20％〜90％の濃度にてポリエーテルもしくはポリアルコール(たとえば、ポリエチレングリコール、グリセリンなど)を含有する。好適には、上記水性洗浄流体は、水もしくは水エーロゾルを備え、または、それから成り、または、本質的にそれから成る。
【００１２】
上記ワイヤソー装置は、洗浄流体供与器により放出されつつある水性洗浄流体の量、または、スラリ供与器から放出されつつあるスラリの量を制御すべく適合された一個以上のバルブを含み得る。上記装置における種々の状態もしくはパラメータが監視されることで、該装置の各部分上への水性洗浄流体の放出の最適化が支援され得る。たとえば、上記供与器から放出されつつある流体の量は、湿度、流体圧力、流体の体積流量、および、流体流の持続時間の如きパラメータを監視することにより、センサが定量的に監視し得る。上記バルブは、斯かるセンサからの入力に応じて手動的または自動的に調節され得る。上記バルブは、上記ワイヤソー切断領域の内側もしくは外側に配置され得る。
【００１３】
本発明はまた、上記ワイヤソー装置の(たとえば、切断用ワイヤ、ワイヤ案内溝、ワイヤ案内ローラ、および、ワイヤ案内ローラの軸受などの)少なくとも一個の移動可能もしくは回転可能な構成要素上に流体を噴霧すべく位置された少なくとも一個の洗浄流体供与器から水性洗浄流体を適用することにより該装置の各構成要素を洗浄する方法も提供する。一好適実施形態においては、上記スラリ供与器と同様の高さ、または、それよりも高位から流体を噴霧すべく少なくとも一個の洗浄流体供与器が位置決めされると共に、該供与器はワイヤ案内ローラに向けて指向される。上記流体供与器は好適には、137895〜1103160 Pa（20〜160ポンド／平方インチ(psi)）の範囲内の圧力にて上記流体を適用すべく適合される。
【００１４】
上記洗浄流体供与器から放出される水性洗浄流体の量は好適には、上記装置の上記切断領域内に適切なレベルの水分を維持すべく、且つ、上記装置の移動可能な構成要素および回転可能な構成要素が乾燥した切断用スラリにより覆われることを阻止すべく、監視される。
【００１５】
別の方法見地において、本発明は、ワイヤソーの切断領域内にミストを放出すべく位置決めされた流体微粒化ノズルから水性流体のミストを放出することによりスラリ溶液の水分含有量を維持する方法も提供する。
【００１６】
更に別の方法見地において、本発明は、切断用スラリおよび水性洗浄流体を選択的に適用すべく適合されたスラリ供与器から、上記装置の少なくとも一個の移動可能もしくは回転可能な構成要素(たとえば、切断用ワイヤもしくはローラ案内部材)上へと水性洗浄流体を適用することによりワイヤソーの各構成要素を洗浄する方法も提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の自浄式ワイヤソー切断装置の実施形態の部分的斜視図である。
【図２】本発明において有用な供与器により生成される幾つかの噴霧パターンを示す図である。
【図３】本発明の自浄式ワイヤソー切断装置の一実施形態の構成要素の概略図である。
【図４】本発明の一定の実施形態において有用である引き込み可能な供与器アセンブリの概略図である。
【図５】本発明の自浄式ワイヤソー切断装置の別実施形態の概略的な部分的側面図である。
【図６】本発明のワイヤソー切断装置の代替実施形態の部分的斜視図である。
【図７】本発明の一定の実施形態に含まれ得る進路変更バルブの概略図である。
【図８】本発明のワイヤソー切断装置の代替実施形態の部分的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本明細書中に開示される本発明は、多くの異なる形態の実施形態が可能である。図面中に示されかつ本明細書中に詳細に記述されるのは、本発明の好適実施形態である。但し、本開示内容は本発明の原理の例証であり、本発明を図示実施形態に限定するものでないことを理解すべきである。
【００１９】
図１には、本発明の自浄式ワイヤソー切断装置の好適実施形態が示される。ワイヤソー装置10は、該ワイヤソーの動作の前、後、および／または、間において、該ワイヤソーの各部分に対して水性洗浄流体を噴霧もしくはミストとして適用し得る。ワイヤソー装置10は、第1および第2のローラ14上における複数本の切断用ループ11として配設された１本の切断用ワイヤ12を含む。各ローラ14の表面上には複数のワイヤ案内溝16が配置されることで、各ループ11間に一定の間隔もしくはピッチを維持する。各ローラ14は、ループ11の所望長さにより決定される距離Xだけ、相互から離間される。ワイヤ12は、各ローラ14の同期回転により推進されて、該ワイヤ12が該ワイヤ12上に示された矢頭の方向に移動する如く、各ローラ14に係合されたときに張力を受ける。ワイヤ12は、(不図示の)供給スプールから供給されると共に、プーリ23により第1ローラ14上へと案内される。数個のループ11にて２個のローラ14を踏破した後、ワイヤ12は、プーリ25により第2ローラ14から離間して案内されると共に、(不図示の)巻き取りスプール上へと導向される。
【００２０】
各ループ11の上方には、各ローラ14の軸心からオフセットされてスラリ供与器18が配置されると共に、該スラリ供与器は、切断用ループ11上へと切断用スラリを供与することで、移動するループ11に当接すべく付勢される(不図示の)被加工材基板の切断を支援する。上記切断用スラリは、スラリ供給ライン20を介してスラリ供与器18に対して供給される。スラリ供与器18は、たとえば、水性および／またはポリエチレングリコールの媒体中に懸濁された粒子状研磨材を備えるスラリなどの、概略的に業界公知の種類の切断用スラリを供与し得る。スラリ供与器18は好適には、各々が、800〜4,000Kg／時間の範囲内の流量にて切断用スラリを供与し得る。
【００２１】
各ローラ14間におけるワイヤ・ループの領域は、移動する各ワイヤ・ループ11であって、研磨材スラリにより支援される摩擦により基板に切り込むというワイヤ・ループ11に当接すべく基板を付勢することで該被加工材が切断される“切断領域”を画成する。ループ11の本数および被加工材のサイズは、該被加工材に作成される切り込みの個数を確定する。各ループ11の横方向間隔は、切り込み間の距離を決定すると共に、多くの場合に、上記ローラにおける各溝により決定されるピッチと称される。該ピッチは、ワイヤ直径、および、切断流体中の砥粒のサイズと共に、被加工材から切り出されるウェハの幅を決定する。典型的なウェハ幅は、光電池用途に対しては100〜300μmであり、且つ、半導体用途に対しては600〜1,000μmである。
【００２２】
本発明の上記装置のこの実施形態において、ワイヤソー10の種々の移動構成要素の近傍には、複数の洗浄流体供与器22が配置される。各洗浄流体供与器22は、137895〜1103160 Pa（20〜160ポンド／平方インチ）の範囲内で選択された圧力にて水性洗浄流体を供与し得る。上記水性洗浄流体は、たとえば、リン酸アルキルもしくは亜リン酸アルキルの如き防蝕剤、硫酸アルキルの如き界面活性剤、および／または、空気の如きエーロゾル気体などの、種々の有用な添加物を含有し得る。上記洗浄流体は、一本以上の洗浄流体供給ライン24を介して洗浄流体供与器22に対して供給される。好適には、上記流体は、水であり、または、本質的に支配的に水から成る。
【００２３】
図１に示された如く、各洗浄流体供与器22は、各ローラ14、および、該ローラ上に載置されたワイヤ案内溝16の近傍に位置決めされる。各洗浄流体供与器22は、たとえば、ワイヤ12、各ループ11、各ローラ14、各ワイヤ案内溝16、または、プーリ23および25などの、ワイヤソー10の移動構成要素の一切を噴霧すべく位置決めされ得る。各洗浄流体供与器22は、上記ワイヤソーの上記切断領域内、または、この領域の外側、または、両方に配置され得る。一好適実施形態において、各洗浄流体供与器22は、切断用ワイヤ12が各ローラ14および上記切断領域を退出した後に、該ワイヤを噴霧し得る。切断用ワイヤ12は好適には、それがワイヤソー10を通り移動するときに洗浄流体により噴霧される。
【００２４】
図１の実施形態において、洗浄流体供与器22は各々、選択された噴霧パターンで流体を放出し得るノズルを備える。図２には、幾つかの代表的な噴霧パターンが示される。所定の装置に対する上記ノズルおよび噴霧パターンは、たとえば、供与器の所望の個数および位置、洗浄されるべき特定の部材、洗浄されるべき該部材の配置などの如き多数の要因に基づいて選択および／または最適化され得る。たとえば、幾つかの実施形態において各供与器22は、図２の区画Aに示された如き直線状もしくは“フラットな”パターンで洗浄流体を供与すべく適合され得る。フラットなパターンは特に、直線形状のワイヤソーに対して接触する流体を制限するために有効である。別実施形態において、供与器22は、図２の区画Bに示された如き完全円錐パターンで流体を供与すべく適合され得る。完全円錐パターンは特に、円形により境界付けられた表面領域全体上へと流体を供与するために有効である。代替的に供与器22は、図２の区画Cに示された如き中空円錐パターンで流体を供与すべく適合され得る。中空円錐パターンは特に、円周の回りに流体を供与するために有効である。別の代替例において、供与器22は、図２の区画Dに示された如き矩形パターンで流体を供与すべく適合され得る。矩形噴霧パターンは、ワイヤソー10の矩形状の領域を覆う。更に別の実施形態において、供与器22は、図２の区画Eに示された如き中実ストリームにて流体を供与すべく適合され得る。この中実ストリーム・パターンは特に、たとえば、切断操作が完了した後で、大量の流体によりワイヤソー10の概略的領域を洗流する上で有用である。これらのおよび他の噴霧パターンは、所望に応じて供与器22により生成され得る。所望であれば、装置10における各供与器22の噴霧パターンは、個別的に設定され得る。
【００２５】
好適には、洗浄流体供与器22は流体を、これらの噴霧パターンの内の任意のパターンで、噴霧パターンの外側縁部に平行な各ラインにより範囲限定される角度により測定される10°〜150°にわたる拡散角度にて放出し得る。図２の区画Fには、洗浄流体供与器22により生成され得る形式の120°の噴霧角度が示される。
【００２６】
図３はワイヤソー・システム100の概略的な部分的側面図を提供しており、その場合に被加工材102は、移動するワイヤ・ループ111が該被加工材102に対して接触する概略的箇所にて第1および第2のローラ114の間に配置されたワイヤソー100の切断領域内に位置される。被加工材102は、シリコン・インゴットの如き、概略的に業界公知の種類である。この実施形態において、各ローラ114は反時計方向“A”に同期的に回転することで、ワイヤ112上に示された矢頭の方向に該ワイヤ112を推進する。被加工材102はプレート104上に取付けられ、該プレートは移動するループ111に向かう方向“B”に該被加工材102を付勢することで、該被加工材102を複数のウェハへと切断する。業界公知の如く、ワイヤ112は、(不図示の)供給スプールにより供給されると共に、プーリ123により第1ローラ114上へと案内される。第1および第2ローラ114を数回踏破した後、ワイヤ112は第2ローラ114から離間して、業界公知の如く(不図示の)巻き取りスプール上へと案内される。
【００２７】
システム100は、ワイヤ112および各ローラ114を指向する複数の洗浄流体供与器120、122、124、126を包含する。ワイヤソー100の切断領域内に配置された供与器120、122に対し、分岐供給ライン128および130が洗浄流体を供給する。これらの内側供与器120、122は、ワイヤ112が存在しないローラ114の区画において、該ローラのワイヤ案内部材を噴霧する。各ローラ114のこの領域を噴霧すると、洗浄流体は、ワイヤ112が該洗浄流体を偏向させること無く、上記ローラ上のワイヤ案内溝を効果的に洗浄し得る。
【００２８】
分岐供給ライン132および134は、ワイヤソー10の切断領域の外側に配置された供与器124、126に対して洗浄流体を供給する。これらの外部の供与器124、136は、ワイヤ112が上記ローラを退出するときに該ワイヤ上へと上記洗浄流体を供与し得る。分岐供給ライン128、130、132、134は、主要洗浄流体供給ライン136から分岐される。ライン136内の流体の流れは、バルブ135により制御され得る。
【００２９】
ワイヤソー切断システム100はまた、ループ111の近傍にて、第1および第2のローラ114の軸心からオフセットされたスラリ供与器118も含む。各スラリ供与器118に対し、分岐スラリ供給ライン138がスラリを供給する。各分岐スラリ供給ライン138は、主要スラリ供給ライン140から分岐される。ライン140中のスラリの流れは、バルブ141により制御され得る。
【００３０】
図４は、流体供給ライン206に対して作用的に接続された複数の引き込み可能な洗浄流体供与器202の配列であって、各洗浄流体供与器202の近傍に夫々位置決めされた引き込み可能ゲート200を含むという配列を概略的に示している。各引き込み可能ゲート200は、各ゲートが各供与器202のノズル204の前方に位置決めされることで、たとえば、ノズル204をスラリ飛沫もしくは他の汚染から保護し得るか、または、各洗浄流体供与器ノズルからの噴霧の幾つかもしくは全てを偏向させ得る如く、(両頭矢印Cにより示される如く)横方向側方に移動可能である。洗浄流体供与器202はまた、各ノズル204が外部要素に対して露出されない様に、(矢印Dにより表された如く)回転もし得る。
【００３１】
ゲート200がノズル204の前方に位置されたとき、水性洗浄流体の噴霧は偏向される。偏向された水性洗浄流体は、切断用スラリ供給物中へと導向されることで、蒸発により喪失された水分に成り代わる。代替的に、所望に応じて、偏向された流体は切断用スラリ供給物から離間して導向されることで、スラリが不都合な濃度へと希釈されることが回避され得る。ゲート200および／または供与器202の位置は、切断用スラリ供給物に向けての噴霧の導向と、切断用スラリ供給物から離間する噴霧の導向との間で、切換わるべく調節され得る。これに加え、ゲート200および／または供与器202の位置は、切断用スラリが上記ワイヤソーの各部分に接触した後、該スラリ中へと洗浄流体が流入することを許容すべく調節され得る。ゲート200がノズル204から離間して位置されたとき、各供与器は水性洗浄流体を上記ワイヤソーの各部分上へと直接的に噴霧し得る。
【００３２】
本発明の自浄式ワイヤソー切断装置の別の構成は、相互に対して非常に接近された２個以上の(たとえば噴霧器などの)供与器であって、各供与器間における少なくとも60°の出射角を以てワイヤに向けて導向されたという供与器を含む。各供与器は、ワイヤ片が切断区域(たとえばローラ案内部材)を退出した後、同一のワイヤ片上へと洗浄流体を噴霧し得ることが好適である。好適には、各供与器は、相互の20cm以内、最も好適には相互の10cm以内に位置される。
【００３３】
図５は、本発明のワイヤソー切断装置の別の構成の切断領域の部分的側面図を概略的に示している。この実施形態において、装置300は４個のローラ314を含み、各ローラ314の回りには複数本のループ311にて切断用ワイヤ312が乗り掛かっている。各ローラ314が方向“A”に同期回転するとき、ワイヤ312は、該ワイヤ312に示された矢頭により表された方向に推進される。装置300は、２枚の取付けプレート304および304aを含むことで、夫々、２個の別体的な被加工材302および302aを、移動するループ311に当接させて付勢することで、各被加工材をウェハへと切断する。取付けプレート304は、ループ311内で領域310内に配置されるが、取付けプレート304aはループ311の上方に配置される。図５の装置は、供給ライン330から水の如き水性流体が供給される洗浄流体微粒化供与器328を含む。各供与器328は切断領域においてもしくはその近傍にて水性流体331の微粒化ミストを供与することで、上記切断領域における湿度を、上記装置の移動部分上のスラリが乾燥することを抑制するに十分なレベルに維持し、且つ／又は、スラリの水分レベルを所望範囲内に維持し得る。
【００３４】
図６には、洗浄流体を選択的に供与し得るひとつ以上の切断用スラリ供与器を含む本発明の自浄式ワイヤソー切断装置の別の構成が概略的に示される。この実施形態400において、切断用ワイヤ412は、(不図示の)供給スプールから供給されると共に、プーリ423により第1ローラ414上へと案内される。ワイヤ412は、第1および第2のローラ414上で数個のループ411として配設される。ワイヤ412は、プーリ425により第2ローラ414から離間して案内されると共に、業界公知の如く(不図示の)巻き取りスプールにて収集される。複合供給ライン406から分岐する各供給ライン404に対しては、複合供与器402が取付けられる。複合供給ライン406は、分岐供給ライン404の上流にて、スラリ供給バルブ422と、独立的に動作する洗浄流体もしくは水のライン・バルブ424とに対してインタフェースされる。バルブ422および424は、供与器ノズル402に対し、スラリと水性流体との任意の所望の混合物(たとえば、スラリのみ、洗浄流体のみ、または、それらの割合調節された混合物)を提供すべく個別的に調節され得る。たとえば、上記装置は各供与器402を通して切断用スラリを供給することにより切断を行う間に動作され得ると共に、切断が終結された後、各供与器402からは洗浄流体が放出されることで、切断用ワイヤ・ループ、ローラなどを洗浄し得る。各供与器ノズルは、切断用ワイヤの各ループ上へと直接的に下方に指向され得る。代替的に、各供与器ノズルは、切断用ワイヤの各ループに関して任意の適切な角度(たとえば、45°の角度、または、60°の角度)にて指向され得る。
【００３５】
代替的に、または、これに加え、供給ライン406は図７に示されたバルブ600の如き進路変更バルブを含むことで、切断用スラリもしくは洗浄流体のいずれかを選択的に供給ライン404に対して供給し得る。流体は、固定位置の洗浄流体供給ライン602、または、固定位置のスラリ供給ライン604を介して、バルブ600に進入し得る。固定放出ライン606は、流体がバルブ600を退出することを許容する。図７において、バルブ・ステム601は、点線により表された内部チャネル603および605を画成する。バルブ・ステム601は、回転することで、各湾曲矢印により表された如く、洗浄流体供給ライン602とスラリ供給ライン604との間でバルブ取入口を切換えるべく構成される。図７に示されたバルブ・ステム601の位置は、洗浄供給ライン602から放出ライン606への流入を許容すべく配向される。バルブ・ステム601を反時計方向に回転すると、流路は、切断用スラリがライン606を通して放出される様に切換えられる。その後にバルブ・ステム601を時計方向に戻し回転すると、洗浄流体の流れが再確立されると共に、切断用スラリの流れは終結される。
【００３６】
図８には、別の代替実施形態が示される。ワイヤソー・デバイス500のワイヤ512およびローラ514の近傍には、複合供与器502が配置される。各複合供与器502は夫々、分岐供給ライン520、524に対して取付けられる。スラリ分岐ライン520は、複合供与器502をスラリ供給ライン522に対して接続する。洗浄流体分岐ライン524は、複合供与器502を洗浄流体供給ライン526に対して接続する。スラリ分岐ライン520の上流にてスラリ供給ライン522上にはスラリ制御バルブ530が配置されると共に、該バルブは開かれることで、各供与器502が切断用スラリを供与することを許容し得る。洗浄流体分岐ライン522の上流にて洗浄流体供給ライン526上には洗浄流体制御バルブ532が配置される。洗浄流体バルブ532は開かれることで、各供与器502が洗浄流体を供与することを許容し得る。バルブ530および532を調節することにより、図８のワイヤソー500は、同一の供与器502から、スラリもしくは洗浄流体のいずれか、または、両方を噴霧すべく構成され得る。各供与器ノズルは、切断用ワイヤの各ループ上へと直接的に下方に指向され得る。代替的に、各供与器ノズルは、切断用ワイヤの各ループに関して任意の適切な角度(たとえば、45°の角度、または、60°の角度)にて指向され得る。
【００３７】
本発明の自浄式ワイヤソー切断装置の別実施形態は、図１から図８において表された洗浄流体供与器であって、少なくとも30重量％のポリグリコール(たとえば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール／プロピレングリコール共重合体など)を含む洗浄流体、および、少なくとも80重量％の水分を含む水性媒体中に懸濁された粒子状研磨材を備える切断用研磨材スラリと共に使用されるという洗浄流体供与器を含む。上記洗浄流体は、各ワイヤ・ループが基板を切り裂いてウェハを作成した後で供与される。
【００３８】
好適には、上記洗浄流体供与器およびスラリ供与器は、手動的もしくは自動的に制御され得る複数のバルブにより制御される。自動的バルブは、概略的に業界公知の種類のコンピュータ処理ユニット(CPU)により制御され得る。自動的バルブは、種々の判断基準もしくはパラメータに基づいて上記供与器を起動もしくは起動解除すべく適合され得る。たとえば、上記自動的バルブは、上記供与器から放出されつつある流体の量を監視するセンサからの信号に応答し、且つ、一定量の流体が放出された後で供与器を作動停止すべく適合され得る。斯かる量的な監視は、切断領域における湿度、各ラインもしくは供与器ヘッドにおける流体圧力、各ライン内における流体の体積流量、および、流体流の持続時間の如きパラメータを監視する各センサを用いて達成され得る。
【００３９】
上記手動的もしくは自動的なバルブは、たとえば、分岐ラインと主要供給ラインとの間のＴ接続インタフェースなどの任意の適切な箇所に位置決めされ得る。代替的に、上記バルブは、上記供与器自体の近傍、または、各供給ラインの上流部分における流体供給源の近傍に配置され得る。上記バルブは、ワイヤソーの切断領域内、または、切断領域の外部に配置され得る。
【００４０】
本発明の上記ワイヤソー装置に含まれる供与器の個数は、洗浄されることが望まれるワイヤソーの部分に基づいて変更され得る。一好適実施形態においては、ローラを退出しもしくはローラに進入するワイヤの各端部は、少なくとも一個の洗浄流体供与器を有する。別の好適実施形態においては、ワイヤソーにおける各ワイヤ案内部材が、自身に関連付けられた少なくとも一個の流体供与器ノズルを有する。本発明の上記供与器は、ワイヤソーの各構成要素から種々の距離に配置され得る。好適実施形態において、上記供与器は切断用ワイヤから1ミリメートル〜200ミリメートルに配置される。
【００４１】
本明細書においては、本発明を実施するために本発明者等が知る最良形態を含め、本発明の好適実施形態が記述された。当業者に対し、これらの好適実施形態の変更は上記記述を読破すれば明らかとなり得る。本発明者等は当業者が必要に応じて斯かる変更を採用することを予期するものであり、且つ、本発明者等は、本明細書中に詳細に記述されたのとは別様に本発明が実施され得ることを意図している。故に、該当する法律により許容される如く、本発明は、本明細書に添付された各請求項中に記述された主題の全ての改変例および均等物を包含する。更に、本明細書中において別様に示されず又は前後関係により明確に否定されるのでなければ、上述の各要素の全ての可能的な変更例における各要素の任意の組合せは本発明により包含される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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