專利名稱：線鋸控制系統(tǒng)和線鋸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及尤其用于檢查線鋸的線的線鋸控制系統(tǒng)、線鋸、用于檢查線鋸的線的方法和用于操作線鋸的方法?，F(xiàn)有的線鋸可以用根據(jù)本實用新型的線鋸控制系統(tǒng)進行改造。更具體地，本實用新型涉及用于檢測線鋸的線的缺陷、磨損或者損壞的線鋸控制系統(tǒng)。本實用新型具體地涉及多線鋸。本實用新型的線鋸具體地適用于切割或者鋸切諸如硅塊或者石英塊的硬材料，例如，用于切割硅晶片，用于開方機，用于分段機等。
背景技術(shù)：
線鋸用于從一片諸如硅的硬材料切割例如半導(dǎo)體晶片的塊或者磚、薄片。在這種裝置中，線從線軸饋送，并被線引導(dǎo)筒引導(dǎo)和張緊。用于鋸割的線一般設(shè)置有研磨材料。作為一個選擇，研磨材料能提供為漿料。這可以在線接觸待切割的材料前不久完成。由此，研 磨材料通過用于切割材料的線而被帶到切割位置。作為另一選擇，研磨材料能設(shè)置在有涂層的線上，例如作為金剛石線。例如，金剛石顆粒能設(shè)置在具有涂層的金屬線上，其中，金剛石顆粒嵌在線的涂層中。由此，研磨材料牢固地與線連接。線由線引導(dǎo)器引導(dǎo)并/或維持張緊。這些線弓丨導(dǎo)器一般覆蓋有一層合成樹脂，并刻有凹槽，凹槽具有很精確的幾何形狀和尺寸。線繞線引導(dǎo)器而纏繞，并形成網(wǎng)或者線網(wǎng)。在鋸割過程中，線以相當(dāng)大的速度移動。網(wǎng)產(chǎn)生與保持要被鋸割的工件的支撐梁或者支撐件的前進相反的力。在鋸割過程中，要被鋸割的工件移動通過線網(wǎng)，其中，此移動速度確定切割速度和/或能在給定的時間量內(nèi)被鋸割的有效切割面積。一般地，為了降低切割的厚度并由此減小浪費的材料，存在使用更薄的線的趨勢。還期望使用金剛石線。這些更薄線和金剛石線一般更易受損，并且在高應(yīng)變下線會更容易斷裂。此外，期望增大切割速度以提高收線鋸的產(chǎn)量。用于使工件移動通過網(wǎng)的最大速度、以及在給定的時間量內(nèi)的最大有效切割面積受到若干因素的限制，包括線速度、要被鋸割的材料的硬度、干擾影響、期望精度等。當(dāng)速度增大時，線上的應(yīng)變一般也增大。因而，以上所述的避免線的損壞、過度磨損或者斷裂的問題在更高鋸割速度下更加重要。金剛石線的優(yōu)點(例如，更高可實現(xiàn)的鋸割速度)能伴隨著諸如對更低的抗斷裂性和單位長度更高的價格之類的問題。當(dāng)采用金剛石線時，能采取措施以確保更高的斷裂趨勢不會由于非工作狀態(tài)時間而造成生產(chǎn)的損失。如果在鋸割過程中線斷裂，則在斷裂發(fā)生之后盡可能快地檢測斷裂并且立即停止線的移動是很重要的。同時，期望檢測在鋸割過程中線是否出現(xiàn)了過度的磨損或者出現(xiàn)了在沿著其長度的一個或者多個位置斷裂的趨勢。在最差的情況下，如果發(fā)生斷裂，則會出現(xiàn)不想要的結(jié)果。線的松開端會以不能控制的方式在機器中纏繞，這會對線引導(dǎo)系統(tǒng)或者機器的其他部分造成損害。此外，如果線斷裂并且繼續(xù)移動，則它將從要被鋸割的物體被扯出。此外，期望通過考慮以下權(quán)衡關(guān)系來優(yōu)化線的使用。如果當(dāng)線仍然足夠地有效和安全地鋸割諸如晶片的其他物體時、線纏繞在用于使用過的線的線軸上，則線沒有最佳地使用，造成財政上的損失。另一方面，如果盡管線不再適合進一步進行鋸割處理但是繼續(xù)使用該線，則線會斷裂或者造成不滿意的鋸割結(jié)果。因而，同樣，這樣的選擇在經(jīng)濟上也是不能接受的。
發(fā)明內(nèi)容鑒于以上，提供一種用于操作線鋸的線鋸控制系統(tǒng)。線鋸適用于通過以可選擇的線速度將線相對于晶片移動來切割晶片。線鋸控制系統(tǒng)包括用于檢查線的照相機和用于根據(jù)線速度而操作照相機的照相機控制單元。根據(jù)一個方面，提供包括本說明書中描述的線鋸控制系統(tǒng)的線鋸。具體地，線鋸可以是多線鋸。根據(jù)又一方面，現(xiàn)有的線鋸可以用本說明書中描述的線鋸控制系統(tǒng)來改造。公開一種用于改造線鋸的方法，包括提供具有本說明書中描述的線鋸控制系統(tǒng)的線鋸?！0011]根據(jù)又一方面，提供用于檢查線鋸的線的方法。線鋸適用于通過線和晶片的相對移動來切割晶片。該方法包括以可變的線速度移動線；并且根據(jù)線速度而檢查線，由此獲得檢查結(jié)果。根據(jù)又一方面，提供用于操作線鋸的方法。用于操作線鋸的方法包括本說明書中描述的用于檢查線的方法。根據(jù)從屬權(quán)利要求、描述和附圖，其他優(yōu)點、特征、方面和細節(jié)是顯而易見的。實施例還涉及用于執(zhí)行所公開的方法的設(shè)備，并包括用于執(zhí)行每個所描述的方法步驟的設(shè)備部件。這些方法步驟可以通過硬件部件、由適合的軟件編程的計算機、通過這兩種方式的組合或者以任何其他方式來執(zhí)行。此外，根據(jù)本發(fā)明的實施例還涉及所描述的設(shè)備操作的方法。該方法包括用于執(zhí)行該設(shè)備的每個功能的方法步驟。

以能詳細理解本發(fā)明的以上所述的特征的方式，參照實施例更加具體地描述以上簡要概括的本發(fā)明。附圖關(guān)于本發(fā)明的實施例，并描述如下圖I示出了根據(jù)本說明書描述的實施例的線鋸控制系統(tǒng)和線鋸的示意透視側(cè)視圖。圖2示出了根據(jù)本說明書描述的實施例的線鋸控制系統(tǒng)和線鋸的示意透視頂視圖。圖3示出了根據(jù)本說明書描述的實施例的線鋸控制系統(tǒng)和線鋸的示意透視前側(cè)視圖。圖4示出了根據(jù)本說明書描述的實施例的線鋸控制系統(tǒng)和線鋸的示意透視前側(cè)視圖。圖5示出了根據(jù)本說明書描述的實施例的線鋸控制系統(tǒng)和線鋸的示意透視視圖。圖6示出了用于檢查線鋸的線的實施例的示意透視圖。
具體實施方式
現(xiàn)在將詳細地參照本發(fā)明的各種實施例，該實施例的一個或者多個示例圖示在附圖中。在以下對附圖的描述中，相同的參考標(biāo)號是指相同的部件。一般地，僅僅描述各個實施例的不同。每個示例通過對本發(fā)明進行說明的方式來提供，并不意味著是對本發(fā)明的限制。此外，作為一個實施例的一部分而圖示或者描述的特征能與其他實施例結(jié)合使用以產(chǎn)生又一個實施例。本描述意在包括這樣的修改和變形。此外，在以下描述中，“線鋸控制系統(tǒng)”或者簡單地“控制系統(tǒng)”可以理解為控制線鋸的一些或者所有功能的系統(tǒng)。一般地，本說明書中理解的線鋸可以是分段機、開方機或者晶片切割線鋸。通常，為了監(jiān)視機器操作和鋸割過程中的參數(shù)，控制系統(tǒng)連接到傳感器。線鋸控制系統(tǒng)包括照相機和照相機控制單元。照相機控制單元適用于例如當(dāng)由照相機拍攝一個或者多個圖像時通過觸發(fā)來控制照相機。照相機或者照相機控制單元通常適用于執(zhí)行用于評估成像的圖像的圖像識別算法。線鋸控制系統(tǒng)還可以連接到致動器和裝置以控制移動線的電動機。一般地，線鋸控制系統(tǒng)可以包括用于與個人互動的裝置，以為了接收指令并報告鋸割過程的狀態(tài)。本說明書中描述的控制單元還可以連接到計算機網(wǎng)絡(luò)以被個人或者自動系統(tǒng)(例如，計算機)直接或者遠程地控制。根據(jù)本說明書中描述的實施例，操作線鋸的方法能借助于計算機程序、軟件、計算·機軟件產(chǎn)品和相關(guān)的控制器來進行，相關(guān)的控制器通常能具有CPU、存儲器、用戶界面和與線鋸的相應(yīng)部件進行通信的輸入和輸出裝置。這些部件可以是以下部件中的一個或者多個電動機、線斷裂檢測單元、線跟蹤裝置等，這將在以下詳細地描述。通常，線鋸包括用于在線移動方向上輸送和引導(dǎo)的線引導(dǎo)器。線鋸控制系統(tǒng)可以提供對線張緊的控制。所提供的線在線鋸的切割區(qū)域中形成線網(wǎng)。由此，術(shù)語“線網(wǎng)”通常涉及通過線重復(fù)地環(huán)繞線引導(dǎo)筒而形成的網(wǎng)。應(yīng)該理解到，線網(wǎng)可以包含一個以上的工作區(qū)域，該工作區(qū)域限定為執(zhí)行鋸割過程的區(qū)域。因而，根據(jù)本說明書中描述的一些實施例，線網(wǎng)能具有通過線形成的多個工作區(qū)域。對于諸如分段機、開方機或者線鋸之類的現(xiàn)代線鋸，存在以高速切割諸如半導(dǎo)體材料(例如，硅、石英等)的硬材料的期望。最大線速度(即，移動通過線鋸的線的最大速度)可以是例如10m/s或者更高。通常，最大線速度能在10到15m/s的范圍內(nèi)。然而，更高的線速度(諸如20m/s、25m/s或者30m/s)也是期望的。在實施例中，線鋸的線的移動包括線的前后移動。本說明書中理解的術(shù)語“前后”移動應(yīng)該包括線的移動方向上的至少一個變化。通常，線的移動方向以可選擇的時間間隔重復(fù)地改變。為了以期望的線速度解繞線，未使用的線的饋送線軸以高達每分鐘幾千轉(zhuǎn)數(shù)的旋轉(zhuǎn)速度而旋轉(zhuǎn)。例如，為了解開線，可提供1000至2000rpm。在能與本說明書中描述的其他實施例組合的實施例中，線根據(jù)裝置的類型可以具有不同的直徑。在屬于開方機的實施例中，線直徑可以從約250 μ m到約450 μ m,例如，300 μ m至350 μ m。在屬于晶片切割線鋸的實施例中，線直徑可以從80 μ m到180 μ m,更通常地從120μπι到140 μ m。對于所有的前者，線的扭轉(zhuǎn)會增大線的斷裂或者損壞涂層的風(fēng)險，使得沒有扭轉(zhuǎn)的操作是有利的。通過使用金剛石線，與傳統(tǒng)的鋼制線相比，產(chǎn)量可以增大2倍或者更多。要被鋸割的材料相對于移動線移動的速度可以稱為材料饋送速率。本說明書中描述的實施例中的材料饋送速率對于晶片切割線鋸可以在2 μ m/s到15 μ m/s的范圍內(nèi)，通常約為6 μ m/s到10 μ m/s,對于屬于開方機的實施例可以從20 μ m/s到40 μ m/s,通常從28 μ m/s到36 μ m/So根據(jù)通常實施例，使用多線鋸。多線鋸能實現(xiàn)對用于半導(dǎo)體和光伏行業(yè)的硅晶片高生產(chǎn)率和高質(zhì)量的進行切片。多線鋸?fù)ǔ０ǜ邚姸蠕撝凭€，該高強度鋼制線可以單向(即，僅僅在向前的方向上)或者雙向(即，前后方向)移動以執(zhí)行切割動作。線可以在其表面上設(shè)置有金剛石。線可以在線引導(dǎo)器(在本說明書中還可以稱為引導(dǎo)筒)上纏繞，引導(dǎo)器上通常以恒定的節(jié)距刻槽，線形成平行線的水平網(wǎng)或者線網(wǎng)。線引導(dǎo)器通過使整個線網(wǎng)以比較高的速度(例如，5至20m/s)移動的驅(qū)動器而旋轉(zhuǎn)。如果期望，若干個高流率噴嘴可以向移動的線提供漿料。本說明書中理解的漿料指的是具有懸浮研磨顆粒(例如，碳化硅顆粒)的液體載體。在切割動作過程中，坯料被推動通過線網(wǎng)?？商鎿Q地，坯料可以靜止，同時線網(wǎng)被推動通過坯料。一般地，不受本說明書中描述的任何具體實施例的限制，短語“切割晶片”具體地包括“將坯料切割成晶片”。線饋送線軸提供所需要的新線，并且線收線線軸存儲使 用過的線。通常，在行進通過整個線鋸之后，線以與鋸割過程之前的初始直徑相比減小的直徑退出線鋸的操作區(qū)域。線的磨損取決于過程。具體地，切割速率越高，線磨損越高。還有，線使用(對于給定應(yīng)用所用的線的長度)越高，磨損越低。由于一方面線磨損增大了線斷裂的可能性，而另一方面線使用增大了制造晶片的成本，所以本發(fā)明期望為了以最小的整體成本獲得最佳的過程，而控制線的使用。因而，本發(fā)明的基本原理是線使用的優(yōu)化。本發(fā)明具體地涉及多線鋸，即，若干個鋸割處理在一個時間點進行的處理。同樣，如從以下對附圖的論述將更加明顯可見，通常對于若干個鋸割處理在一個時間點僅僅使用一個線。期望通過減小線軸(尤其是提供未使用的線的線饋送線軸)的變化數(shù)并且通過避免由于線故障而造成的非工作狀態(tài)時間，而使線鋸的生產(chǎn)率(諸如整體產(chǎn)量或者饋送速率)最優(yōu)化。同時，期望避免由于過度磨損而造成的不滿意的鋸割結(jié)果，并對于線斷裂維持
安全余量。由于更快的切片產(chǎn)生更多的線磨損，這反過來增大了線斷裂的可能性，所以期望發(fā)現(xiàn)一個或者多個最佳操作參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，在鋸割過程中現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)一個或者多個最佳操作參數(shù)。通常，一個或者多個最佳操作參數(shù)根據(jù)實際測量的線狀況而恒定地(諸如以預(yù)定的時間間隔)更新。根據(jù)實施例，在鋸割過程中檢查線。例如，可以測量實際線磨損。測量以及可能的隨后分析能夠立即產(chǎn)生作用(諸如修改操作參數(shù)中的一個或者多個)，以為了使過程最優(yōu)化。例如，可以增大線的速度和/或者減小工作臺的速度。因而，減低磨損，這反過來又減小線斷裂的可能性。線測量和/或分析的結(jié)果還可以使得認為線的狀況適合于更長的使用和/或者以饋送速率進行鋸割。圖I示出了包括線鋸控制系統(tǒng)I的線鋸100的示意側(cè)視圖，并且圖2示出了包括線鋸控制系統(tǒng)I的線鋸100的示意頂視圖。線鋸控制系統(tǒng)I可以包括用于拾取線的至少一個圖像的至少一個照相機20。由此，照相機可以同時拍攝若干個相鄰線的圖像。照相機20經(jīng)由纜線或者無線連接15通常連接到照相機控制單元25?？刂茊卧?5可以是用于控制鋸割過程的線鋸控制器的一部分或者用作用于控制鋸割過程的線鋸控制器。[0038]線鋸100具有包括四個線引導(dǎo)筒112、114、116、118的線引導(dǎo)裝置。通常，線引導(dǎo)筒112、114、116、118覆蓋有一層合成樹脂，并刻有凹槽，凹槽具有很精確的幾何形狀和尺寸。凹槽之間的距離或者凹槽之間的節(jié)距確定線230的兩個相鄰列或者行之間的距離D1。距離Dl減去線直徑設(shè)定為用于線鋸切割的薄片的厚度的上限。例如，在使用諸如漿料的第三媒介的情況下，薄片約為ΙΟμπι至40μπι，比距離Dl和線直徑的差更薄。通常，線厚度在120μπι和140 μ m之間，而距離Dl從230 μ m到450μπι(通常在330μπι到370 μ m的范圍中)。作為示例，凹槽可以具有300 μ m以下的節(jié)距或者距離。根據(jù)能與本說明書中描述的其他實施例組合的一些實施例，凹槽的節(jié)距或者距離造成相鄰線之間的間隔約為ΙΙΟμπ!到350 μ m，通常190 μ m到250 μ m。鑒于以上，本說明書中描述的實施例可以提供大的切割面積和高的切割速率。根據(jù)能與本說明書中描述的其他實施例組合的不同實施例，節(jié)距(即，凹槽之間的距離)可以在330μπι到370μπι的范圍中，例如，350μπι或者以下；相鄰線之間的距離可以在IlOym至350μπι的范圍中，例如，190μπι到250 μ m或者甚至220 μ m以下；并且/或者得到的晶片厚度可以在120μπι到250μπι的范圍中，例如，180μπι到220 μ m或者甚至·200 μ m或者以下。由此，應(yīng)該注意，凹槽節(jié)距和凹槽幾何形狀通常適用于線厚度和線類型，并適用于晶片厚度。此外，每個線引導(dǎo)筒112、114、116、118可以連接到電動機或者驅(qū)動器122、124、126、128(在圖I中以虛線示出)。每個電動機可以適用于執(zhí)行線的前后移動。線的前后移動以附圖中的參考編號215、225表示。在實施例中，如圖I和圖2所示，線引導(dǎo)筒112、114、116、118由電動機122、124、126、128直接驅(qū)動。如圖2所示，每個線引導(dǎo)筒112、114可以直接安裝到相應(yīng)電動機122、124的電動機軸123、125。在一些實施例中，一個或者多個電動機是水冷的。一個或者多個電動機通常通過線鋸控制器來控制。關(guān)于電動機速度的信息由用于操作照相機的照相機控制單元來使用。在切割動作過程中，一個或者多個坯料302、304、306、308可以被推著通過線網(wǎng)，以對其進行切片。這由分別夾在坯料302、304和306、308之間的箭頭表示。通常，一個或者多個坯料由工作臺(未示出)支撐，該工作臺能以在本說明書中稱為“工作臺速度”的速度移動。工作臺速度還可以稱為饋送速度。一般地，不受本說明書中描述的任何具體實施例限制，工作臺速度可以與線速度同步。具體地，一旦為了改變線移動的方向而使線停止時，還可以暫時將工作臺速度降低為零或者接近零。可替換地，坯料302、304、306、308可以是靜止的，同時線網(wǎng)被推動通過坯料。根據(jù)實施例，一個或者多個坯料可以切成多個晶片，諸如至少500或者甚至更多。坯料的通常的長度在多晶硅的情況下在高達250mm的范圍內(nèi)，在單晶硅的情況下在高達500mm的范圍內(nèi)。根據(jù)通常的實施例，線饋送線軸134設(shè)置有線230儲存器。線饋送線軸134(如果仍然完整的話)通常保持幾百公里的線。線230從線饋送線軸134饋送到引導(dǎo)筒112、114、116、118?？梢栽O(shè)置線收線線軸138，已使用的線230再次纏繞在線軸138上。在圖I所示的實施例中，線饋送線軸134和收線線軸138的旋轉(zhuǎn)軸線與線引導(dǎo)筒112、114、116、118的旋轉(zhuǎn)軸線平行。因而，通常，需要無撓曲滑輪或者類似裝置來用于將線饋送到線引導(dǎo)器110。由于線上的零度角度，能降低線斷裂的風(fēng)險。通常，可以提供其他裝置，諸如低慣性滑輪(未示出)和上面具有可選的數(shù)字編碼器的用于線張緊調(diào)節(jié)的張緊臂(未示出)。[0045]在操作過程中，例如，在鋸割過程中，電動機122、124、126、128可以驅(qū)動線引導(dǎo)筒112、114、116、118，使得線引導(dǎo)筒繞它們的縱向軸線旋轉(zhuǎn)。根據(jù)通常的實施例，線前后移動，以為了執(zhí)行鋸割。由此，通常，在第一時間間隔或者第一距離產(chǎn)生向前移動，在第二時間間隔或者第二距離產(chǎn)生向后移動，第一時間間隔或者第一距離比第二時間間隔或者第二距離長。由此，盡管線交替前后移動，但是線從線饋送線軸134慢慢地輸送到線收線線軸138。線230繞線引導(dǎo)筒112、114螺旋纏繞，并在兩個線引導(dǎo)筒之間形成一層平行的線。該層通常稱為線網(wǎng)200。根據(jù)圖示的實施例，提供四個線網(wǎng)。同時使用至少一個線網(wǎng)(通常兩個線網(wǎng))進行鋸割(如圖I所示)。平行線部分的數(shù)量通常對應(yīng)于切片處理的數(shù)量。例如，線可以以這樣的方式纏繞，使得得到的線網(wǎng)包括平行布置的100個線部分。被推著通過此100個線的網(wǎng)的晶片切成101片。線的輸送速度例如在高達20m/s或者甚至25m/s的范圍中。驅(qū)動線的電動機通常是具有小動量的電動機，以為了在短時間段內(nèi)停止和加速。這在提供前后移動的本發(fā)明的實施例中尤其有用。例如，線的移動的方向可以至少每10秒、至少每30秒或者至少每I分 鐘進行改變。根據(jù)實施例，在鋸割一個坯料(或者平行地鋸割若干個坯料)的過程中，線移動方向被改變了至少10次、通常至少100次或者至少500次。在鋸割坯料的過程中改變線移動方向降低了得到的晶片的整體錐度。如果對于完整的坯料，線在相同的方向上移動通過坯料，則會發(fā)生得到的晶片具有梯形形狀，這是由于在進入坯料一側(cè)的線比在離開坯料一側(cè)的線攜帶有更多的漿料。然而，如果不時地改變通過坯料的移動方向，則能補償此效果。在一個實施例中，其中的一個電動機(例如，電動機122)用作主電動機，而其余電動機124、126、128用作從電動機124、126、128。也就是說，主電動機122可以控制從電動機124、126、128的操作，使得從電動機124、126、128跟隨主電動機122。因而，在鋸割過程中，電動機122、124、126、128的操作的同步性得到提高，并且能維持。此外，關(guān)于若干個電動機或者主電動機的操作狀態(tài)的信息(即，若干電動機或者主電動機的實際速度)可以被傳輸?shù)秸障鄼C控制單元25，以為了使電動機速度與照相機的操作同步。根據(jù)能與本說明書中描述的其他實施例組合的一些實施例，提供兩個或者更多個線軸，用于形成至少一個線網(wǎng)。例如，能使用兩個、三個或者甚至四個線軸來提供線。由此，根據(jù)不同的實施例，能提供對例如在ΙΟΟμπι到170μπι范圍中的更薄晶片進行鋸割的方法。通常，還能以更高速度鋸割更薄的晶片，諸如材料饋送速率在2 μ m/s到12 μ m/s范圍中，通常約為5 μ m/s到7 μ m/s。與單線系統(tǒng)相比，通過具有兩個或者更多個線軸、并因而具有兩個或者更多個線，每個線上的負荷降低。一般地，對于單線網(wǎng)，與雙線網(wǎng)相比，由于晶片表面對線表面面積的增大而負荷增大。增大的負荷能造成更低的切割速度。因而，使用兩個或者更多個線能增大切割速度，例如使得能提供有效的切割面積、或者12m2/h或者更多的切割面積速率。圖3示出了用于線鋸的鋸控制系統(tǒng)I的實施例的前視圖。在圖3中，為了圖示目的，示出在裝置前方的線部分(如虛線所示)。照相機控制單元25通常適用于通過分析照相機拍攝的圖像而檢測線230的至少一個物理條件的變化。如果線230發(fā)生斷裂，或者在線顯示出不可接受的薄型化的情況下，控制單元檢測到該變化，并通常開始反應(yīng)。這種反應(yīng)一般可以是(不受本實施例的限制)線速度的增大、工作臺速度的降低和/或以這樣的方式的線移動的控制，在該方式中與檢測之前的操作相比，向前移動的部分與向后移動的部分相比增大。例如，根據(jù)照相機拍攝的圖像，線可以顯示諸如磨損、線直徑、線均一性、金剛石濃度和/或金剛石分布的物理條件，該物理條件超過第一閾值。因而，在此情況下，線鋸控制系統(tǒng)可以編程以將線速度增大可選擇的值(諸如增大至少10% )，將線的張力增大可選擇的值(為了降低斷裂的可能性)(諸如增大至少10% )，將線的向后移動增大可選擇的值(諸如至少20% )。附加地或者可替換地，線鋸控制系統(tǒng)可以編程以將工作臺速度降低可選擇的值(諸如降低至少10% )。由此，線用于更少的鋸割處理。根據(jù)一些實施例，針對至少一個物理條件，連續(xù)地檢測線。在此方面中的“物理條
件”主要涉及線是否顯示出大的磨損或者均一性，或者線是否具有任何類型的缺陷、小裂縫、斷裂、金相結(jié)構(gòu)(諸如顆粒尺寸)的變化、高水平的使用(例如，大的薄型化)等的問題。在此上下文中理解的連續(xù)地理解為以可選擇的時間間隔重復(fù)地。此時間間隔通常與在一個方向上線移動持續(xù)的時間相同。一旦為了將線沿著相反的方向移動而使線停止，根據(jù)實施例，檢測線。在線的物理條件超過閾值的情況下，作為反應(yīng)，操作的模式改變。一旦檢測的各個參數(shù)或者所有參數(shù)再次回到可允許的范圍內(nèi)，則操作的模式可以重新設(shè)定為通常的模式。本說明書中理解的照相機通常包括處理可見輻射的能力。根據(jù)其他實施例，照相機可以適用于處理額外光學(xué)范圍中的輻射，諸如紅外線、紫外線輻射、X-射線、阿爾法顆粒輻射、電子顆粒輻射和/或伽瑪射線。根據(jù)通常的實施例，用于所列的輻射類型中的一個或者多個的源是設(shè)置的一部分。例如，在適用于在光學(xué)范圍(400-800nm)內(nèi)處理輻射的照相機的情況下，LED的使用的環(huán)境光會用作各自光源。照相機可以以光電傳感器或者CCD傳感器(電荷耦合器件)的形式來應(yīng)用。照相機通常與線的應(yīng)該被監(jiān)視或者監(jiān)督的部分相鄰設(shè)置。在如上所述采用線網(wǎng)的線鋸中，照相機可以如圖2所示與線的彼此平行突起的部分相鄰設(shè)置。在實施例中，照相機20安裝到支撐件，通常，安裝到板、固體或者殼體的表面，這些板、固體或者殼體可以是由塑料、金屬或者任何其他適合的材料制成。根據(jù)一些實施例，設(shè)置許多照相機。這尤其適用于包括兩個或者更多個線的線鋸。在此情況下，通常，每個線提供至少一個照相機。在操作中，通過至少一個照相機檢測每個線?？梢酝ㄟ^相同的照相機控制單元根據(jù)各自線速度而操作兩個或者更多個照相機，或者每個照相機可以具有用于操作照相機的照相機控制單元。無論如何，許多照相機中的每一個根據(jù)各個照相機針對的線的速度而操作。此外，根據(jù)能與其他實施例組合的又一個實施例，能使用更薄的線，例如，具有最大120 μ m或者最大80 μ m的厚度的線。由此，切割面積增大。通常，在鋸割由漿料支持的情況下，在線的使用過程中線的厚度降低。因而，如果單個線用于更大的切割面積，則存在線很快變薄直到線發(fā)生斷裂的風(fēng)險。因而，為了建立線網(wǎng)(例如，連續(xù)的線網(wǎng))而使用兩個線一方面降低了線上的負荷，由此能夠?qū)崿F(xiàn)更高的切割速度，而另一方面，能夠?qū)崿F(xiàn)更薄的線，這允許更小的線距離，由此增大切割面積。一般地，不受任何實施例的限制，每個照相機適用于檢查至少一個線部分。通常，許多(諸如兩個、三個或者更多個)照相機大致布置成排。如果平行的線部分之間的距離較小(這對于用于半導(dǎo)體處理的一些線鋸是通常的)，則每個照相機可以覆蓋許多線部分，通常從4到100個平行線部分，更通常從20到50個線部分。圖4示意性地示出其中提供四個照相機的實施例。盡管實施例示出了如所述的僅僅使用一個線，但是在圖示實施例中使用和檢查兩個或者四個線也是可以的。在本說明書中描述的實施例中，線之間的距離從ΙΙΟμπι到310μπι。照相機20和線230部分之間的距離取決于多個因素，例如，照相機所采用的類型、它們的技術(shù)規(guī)格、線的類型和厚度等。通常，該距離通常從Icm到20cm，更具體地在5cm和15cm之間，諸如10cm+/-2. 5cm。根據(jù)實施例，高達10mm(尤其是在Imm和5mm之間)的網(wǎng)在照相機的視野內(nèi)。通常，此對應(yīng)于一次高達30個線的成像，更具體地在5和20線之間的成像。一個或者多個照相機20的信號經(jīng)由連接線15而與控制單元25通信。如所論述，照相機控制單元通常是線鋸的控制器，但是它還可以是單獨的裝置。控制器適用于在線鋸的操作過程中檢查和分析一個或者多個照相機的信號。如所述，如果線顯示了定義為異常 的任何物理條件，則控制單元檢測該變化，并觸發(fā)反應(yīng)。在實施例中，照相機控制單元在檢測到的線出現(xiàn)缺陷的情況下立即使線鋸的操作停止，以為了防止由于用以上所述的線缺陷進行的操作而引起的不期望的結(jié)果。照相機控制單元還可以附加地發(fā)送警報信號。警報信號通常例如借助于呼叫器、喇叭或者揚聲器而以聲學(xué)的方式發(fā)出，并還可以借助于發(fā)光器件而以光學(xué)的方式發(fā)出。該單元還可以將信號經(jīng)由計算機網(wǎng)絡(luò)等發(fā)送到操作者屏幕或者外部裝置。異常線部分的位置可以經(jīng)由包括多個線部分的線網(wǎng)的圖形表示而以圖形的方式顯示。在實施例中，照相機控制單元能夠區(qū)分線的惡化(諸如缺陷、磨損、磨蝕、不均一性等)的不同等級。這意味著可以識別線的至少一個性能的小變化(線的直徑的減小量超過極限值)引起的照相機信號的略微變化。然后，其可以作為異常來標(biāo)記。在實施例中，該裝置的控制單元適用于決定線的性能的變化是否會造成線鋸的一個或者多個操作參數(shù)的變化。一個或者多個操作參數(shù)的變化會包括以下動作中的一個或者多個根據(jù)實施例，線速度可以作為反應(yīng)而增大。根據(jù)通常的實施例，增大線速度伴隨著減小工作臺速度?？商鎿Q地，在不改變線速度的同時僅僅減小工作臺速度。根據(jù)本發(fā)明的理解，有幾個選項來增大線速度。一個選項是將線的最小速度增大例如至少10%或者至少20%。可以以相同的百分比(其表示線速度的增大)降低工作臺速度。例如，如果線以例如至少15m/s的速度移動,則線速度可以增大到至少18m/s(其對應(yīng)于線速度增大20% )。可以與前述選項組合的另一選項是在方向變化之后降低線的減速度。減速度的降低在感測到裂縫等情況下尤其有用。根據(jù)實施例，另一反應(yīng)可以增大向前移動的線的長度，并且/或者減小向后移動的線的長度。一般地，不受所述實施例的限制，線可以向前移動第一線長度，并且隨后線可以向后移動第二線長度。根據(jù)通常參照線的通常操作的一些實施例，第一線長度略大于第二線長度。在上下文中理解的“略”尤其是指高達10%的差別，更具體地高達5%或者僅僅1%。根據(jù)其他實施例，第一線長度大于第二線長度例如達5m和50m之間，通常在5m和20m之間，諸如在5m和IOm之間。由此,在一個向前移動和向后移動之后，線已經(jīng)向前移動了限定為第一長度和第二長度之間的差的長度。通常，此長度差在收線線軸上卷繞，因為通常認為它不適合于進一步使用。作為額外反應(yīng)，該操作可以停止。即，在此實施例中，檢測結(jié)果使得線鋸?fù)Ｖ埂＞瘓笮盘柨梢杂|發(fā)，以為了將停止通知操作者。例如如果線直徑變得低于停止閾值，而引起線的停止。本發(fā)明的一般效果是避免操作停止。根據(jù)一些實施例，照相機與收線線軸相鄰定位。本說明書中理解的術(shù)語“相鄰”要理解成照相機定位在鋸割之后線的位置處。因而，在經(jīng)過照相機之后，線會越過一個或者多個引導(dǎo)輥等，并在此之后，線卷繞在收線線軸處。這種實施例在圖5中示意性地圖示。在本發(fā)明的一些實施例中，控制線鋸，使得線以交替的方式向前和向后移動。如所述，通常，向前移動的線長度比向后移動的線的長度大諸如O. 5%和5%之間，更通常地大
0.5%和3%之間。通常，每個移動方向(即，向前和向后)操作持續(xù)IOs和5min之間(更具體地在IOs和Imin之間)的時間間隔。如所述，向前移動的時間間隔比向后移動的時間·間隔大諸如至少O. 5%或者1%。根據(jù)本發(fā)明的各個方面，照相機的操作和線的操作同步。由此，可以在獲得的圖像質(zhì)量最大化時檢查線。例如，根據(jù)一些實施例，觸發(fā)照相機以總是在線速度為零或者基本為零時拍攝圖像。術(shù)語“基本為零”可以包括高達+/-lm/s的速度。通常，當(dāng)線的移動方向變化時，例如從向前移動到向后移動或者從向后移動到向前移動，觸發(fā)照相機的操作。根據(jù)一些實施例，照相機在其操作被觸發(fā)時拍攝一個圖像，根據(jù)其他實施例，照相機在其操作被觸發(fā)時拍攝至少兩個、三個或者甚至更多圖像，并且根據(jù)又一實施例，照相機可以適于恒定地拍攝圖像，諸如每秒至少30或者50個圖像(例如，照相機可以是視頻照相機)。一般地，分析所有拍攝的圖像，以為了檢查線，或者可替換地，使用圖像集中的僅僅一個圖像來進行進一步分析，具體地，所述一個圖像在圖像質(zhì)量(諸如對比度)上勝過其他圖像?？商鎿Q地或者附加地，本說明書中描述的線鋸控制系統(tǒng)還可以至少包括第二照相機，該第二照相機可以適于與第一照相機同時拍攝線的圖像。第一照相機拍攝的圖像和第二照相機拍攝的圖像可以用于對檢查的分析，或者僅僅使用一個圖像，具體地，所述一個圖像在圖像質(zhì)量(諸如對比度)上勝過至少一個其他圖像。照相機根據(jù)線速度而操作的特征通常不排除照相機恒定地拍攝的可能性。例如，照相機可以是視頻照相機。然而，在此情況下，通常分析僅僅在能夠?qū)崿F(xiàn)適合結(jié)果質(zhì)量的線速度下拍攝的那些圖像。換言之，根據(jù)實施例，可以丟棄在高速下拍攝的圖像，而分析在降低的線速度或者甚至零線速度下拍攝的圖像。照相機根據(jù)線速度而操作的特征通常不排除照相機恒定地拍攝并且分析所有圖像的可能性。然而，根據(jù)實施例，僅僅對在降低的線速度或者甚至零線速度下拍攝的那些圖像的分析結(jié)果能引起線鋸的至少一個操作參數(shù)的改變。本說明書中理解的對線的檢查具體地包括對諸如線直徑和/或線均一性(即，直徑的變化)的線參數(shù)的分析?？梢远x可存儲在數(shù)據(jù)存儲單元中的閾值，該數(shù)據(jù)存儲單元可以是線鋸控制系統(tǒng)的一部分或者與線鋸控制系統(tǒng)相連。例如，在附圖中圖示的照相機控制單元25可以設(shè)置有這種數(shù)據(jù)存儲器(未示出)。線鋸控制系統(tǒng)可以適用于將線直徑的測量值與所存儲的閾值相比較。根據(jù)該結(jié)果，可以觸發(fā)動作。例如，可以定義閾值組，例如該閾值組包括第一閾值和第二閾值。閾值可以指線直徑，并因而指示出線的磨損。第二閾值可以定義直徑，其中，低于此直徑造成線鋸的操作切換到第二操作模式。第二操作模式通常包括比正常操作更高的線速度。術(shù)語“正常操作”由此是指其中線鋸以想要的速度操作并不受任何低于任何閾值的影響的操作模式。例如，第二操作模式的速度可以與正常操作相比增大至少5%或者至少10%。第一閾值可以定義直徑，其中，低于此直徑造成線鋸的操作切換到第一操作模式。第一操作模式通常包括比正常操作更高的線速度。此外，第一操作模式可以包括仍然小于第二操作模式的速度的線速度。例如，第一操作模式的速度可以與正常操作相比增大至少3%或者至少6%?？商鎿Q地或者附加地，第一和第二操作模式可以包括與正常操作相比線的向前移動和向后移動之間更大的比率。盡管本實施例參照離散的閾值，但是它一般還可以將與線鋸的操作參數(shù)(諸如， 線速度)有關(guān)的函數(shù)定義到一個或者多個測量的線參數(shù)(諸如，線直徑)。例如，設(shè)d為測量的線直徑，并且設(shè)V為操作線鋸的速度，則以作為線直徑的函數(shù)的速度(即，根據(jù)V =f(d)))來操作線鋸。通常，函數(shù)f(d)是遞增函數(shù)，例如，V可以與d成反比。明顯地，這些示例性關(guān)系通常關(guān)于線鋸能正常操作的最小速度以上的情況。短語“根據(jù)線速度操作照相機”具體地包括線速度和照相機的同步。本說明書中描述的若干個實施例使照相機的操作與線的前后移動同步。然而，本說明書中理解的同步不必要求線的移動方向的改變。相反，線可以僅僅在一個方向(諸如，向前的方向)上移動特定的時間段，其中，在此移動過程中仍然期望檢查線。在特定的時間間隔可以降低線速度，以為了觸發(fā)照相機的操作，并因而能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的圖像結(jié)果。例如，線可以以第一速度移動。第一速度可以是線鋸的最大速度。在可選擇的時間間隔之后，線速度降低到較低速度值，以拍攝線的圖像。較低速度可以在零(含)和最大速度(不含)之間。例如，最大速度可以在15和25m/s的范圍中，并且拍攝圖像的較低速度可以在O和10m/s之間的范圍中，通常在O和5m/s之間。緊接在拍攝圖像之后，線速度再次增大，通常增大到最大速度。此操作方式可以以可選擇的時間間隔重復(fù)?；蛟S在許多可選擇的時間間隔之后(例如，在五個或者十個之后)，可以改變線移動方向。當(dāng)改變線的移動方向時和在其他可選擇的時間間隔(其通常與在本段中之前描述的可選擇的時間間隔相同)線隨后的移動過程中，可以觸發(fā)照相機的操作。根據(jù)實施例，本發(fā)明涉及圖像分析系統(tǒng)，其在鋸割過程中拍攝線(通常，金剛石線或者鋼制線)的圖像。本說明書中涉及的圖像的比例是微觀的。根據(jù)一些圖示的實施例，線以高達20m/s的速度以前后移動的方式移動，其中，通常，每個向前移動跟隨著向后移動(只要至少線沒有用完或者處理由于其他原因而改變)。在實施例中，在方向改變過程中(從向后移動到向前移動或者從向前移動到向后移動)，線的速度等于Om/s。本發(fā)明提出了使線速度與照相機的操作同步以為了拍攝線的圖像、并執(zhí)行對所拍攝的一個或者多個圖像的分析。從此分析中，可以獲得與在測量位置處線的性能有關(guān)的信息，例如，磨損、質(zhì)量、均一性、線中的金剛石濃度和金剛石分布。在鋼制線的情況下，磨損通常很大程度與造成的線的直徑相關(guān)聯(lián)。通過當(dāng)線速度降低甚至為零時檢查線，與其中在正常(全速)操作過程中進行檢查的技術(shù)相比，拍攝圖像的結(jié)果顯著地改善。因而，可以進行高精度分析，以允許獲得關(guān)于諸如前述的一個或者多個線性能的精確信息。因而，又允許使用此信息以最佳的方式控制線鋸的進一步操作。由此，結(jié)果是，根據(jù)一些實施例，將照相機定位在線已經(jīng)完成鋸割處理的線位置處是特別有益的。換言之，將照相機定位成靠近纏繞線軸是特別有益的。此位置能夠得到與完全通過線鋸之后的線狀態(tài)有關(guān)的的充分信息，并且所描述的同步能夠?qū)崿F(xiàn)高精度分析。所獲得的和分析的信息能用于進一步控制線鋸的操作，諸如控制線速度。因而，本發(fā)明提供了對通過持續(xù)鋸割處理而產(chǎn)生的實際線磨損的測量。一般允許進行立即的動作以降低磨損。如所述，照相機通常在線離開線網(wǎng)之后定位。快速圖像獲取系統(tǒng)通常用作照相機。它可以實時監(jiān)視離開切片空間的實際線直徑。此信息然后用來維持操作參數(shù)，以減速或者加速切割速率和/或線速度，以為了維持恒定的磨損，因而產(chǎn)生最優(yōu)化的線消耗以及低的線斷裂發(fā)生率。專用軟件可以顯示直徑，并提供用于自動機器調(diào)節(jié)的
>J-U ρ α 裝直。此外，一般照相機還可以定位成與提供未使用的線的線軸相鄰。因而，本發(fā)明還能用于新線直徑測量，具體地，檢查公差狀態(tài)并挑出不符合規(guī)格的線。本發(fā)明還能用于打印處理控制和質(zhì)量證明的統(tǒng)計報告。在線鋸的操作過程中，線張力可以維持恒定，例如維持在10-30Ν。然而，根據(jù)本公開的實施例，線張力響應(yīng)于未使用的線的檢查結(jié)果而暫時改變。例如，如果未使用的線顯示出裂縫等，可以降低張力，直到各個線部分再次纏繞在線線軸上。根據(jù)實施例，照相機附加地設(shè)置有以下示例性地參照圖6論述的一個或者多個特征?？梢栽O(shè)置激光屏蔽裝置，根據(jù)具體實施例，該激光屏蔽裝置定位在線鋸處或者線鋸內(nèi)。它可以包括保護罩，以避免諸如由于例如漿料濺射等造成的損壞或者故障。更詳細地參照圖6的示例性圖示，可以設(shè)置激光屏蔽裝置680。激光屏蔽裝置一般布置成能檢查線230。在此情況下，線230容納在裝置的凹部690中。激光屏蔽裝置包括旋轉(zhuǎn)的反射鏡600。旋轉(zhuǎn)的反射鏡看起來具有圓形的截面(不過是小尺寸)，反射鏡由多個布置在彼此相鄰位置中的平面板組成。由此，一旦反射鏡樞轉(zhuǎn)，則反射鏡的反射方向恒定地交替變換。提供諸如激光二極管640的光源，用于產(chǎn)生激光的光束650。激光的光束入射在旋轉(zhuǎn)的反射鏡600處。它以交替的方式將光束650反射到反射鏡610和611。在圖6所示的圖不中，光束650朝著反射鏡610反射。這些反射鏡將光束分別反射通過其他可選的光學(xué)裝置(諸如所示的透鏡630和631)，以及分別通過透鏡670和671。由此，線230被測量激光束從兩側(cè)以交替的方式環(huán)繞。激光束記錄在照相機621和622中。照相機621和622可以是本說明書中描述的照相機，具體地，它們可以是光電二極管。照相機621和622連接到視頻信號處理單元660，該視頻信號處理單元660適用于通常地評估測量結(jié)果。本說明書中描述的照相機控制單元能用作視頻信號處理單元。盡管前述涉及本發(fā)明的實施例，但是可以在不脫離本發(fā)明的基本范圍的情況下可以設(shè)計本發(fā)明的其他和進一步的實施例，并且本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求1.一種用于操作線鋸的線鋸控制系統(tǒng)，所述線鋸適合于通過以可選擇的線速度將線相對于晶片移動而切割所述晶片，所述線鋸控制系統(tǒng)的特征在于包括 a)用于檢查所述線的照相機； b)用于根據(jù)線速度來操作所述照相機的照相機控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的線鋸控制系統(tǒng)，所述照相機控制單元根據(jù)檢查的結(jié)果來改變所述線鋸的至少一個操作參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線鋸控制系統(tǒng)，其中，所述至少一個操作參數(shù)是從以下組中的一個或者多個選擇增大所述線速度、降低工作臺速度、以及增大向前移動和向后移動之間的比率。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的線鋸控制系統(tǒng)，其中，檢查所述線包括檢查以下性能中的一個或者多個線磨損、線直徑、線均一性、所述線的金剛石濃度和所述線的金剛石分布。
5.一種線鋸，其特征在于包括 用于操作線鋸的線鋸控制系統(tǒng)，所述線鋸適合于通過以可選擇的線速度將線相對于晶片移動而切割所述晶片，所述線鋸控制系統(tǒng)包括 a)用于檢查所述線的照相機； b)用于根據(jù)線速度來操作所述照相機的照相機控制單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線鋸，還包括收線線軸，其中，所述照相機與所述收線線軸相鄰定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的線鋸，還包括至少一個驅(qū)動器，所述驅(qū)動器用于驅(qū)動所述線，其中，所述驅(qū)動器適合于執(zhí)行前后移動。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的線鋸，其中，所述線是金剛石線。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的線鋸，所述照相機控制單元根據(jù)檢查的結(jié)果來改變所述線鋸的至少一個操作參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的線鋸，其中，所述至少一個操作參數(shù)是從以下組中的一個或者多個選擇增大所述線速度、降低工作臺速度、以及增大向前移動和向后移動之間的比率。
11.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的線鋸，其中，檢查所述線包括檢查以下性能中的一個或者多個線磨損、線直徑、線均一性、所述線的金剛石濃度和所述線的金剛石分布。
專利摘要本實用新型公開一種線鋸控制系統(tǒng)和線鋸。提供給一種用于操作線鋸(100)的線鋸控制系統(tǒng)(1)。線鋸適用于通過以可選擇的線速度將線(230)相對于晶片移動而切割晶片(304、304、306、308)。線鋸控制系統(tǒng)包括用于檢查線的照相機(20)；和用于根據(jù)線速度來操作照相機的照相機控制單元(25)。此外，提供一種包括線鋸控制系統(tǒng)的線鋸以及用于檢查線鋸的線的方法。該方法包括以可變的線速度移動線；并且根據(jù)線速度來檢查線，由此獲得檢查結(jié)果。
文檔編號B28D7/00GK202685120SQ20112056060
公開日2013年1月23日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者菲利普·那斯卡, 吉恩-馬克·羅斯特 申請人:應(yīng)用材料瑞士股份有限公司