絲鋸裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了一種用于切割半導(dǎo)體材料的絲鋸裝置。所述絲鋸裝置包括張力調(diào)節(jié)器，所述張力調(diào)節(jié)器適用于將第一線張力轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙€張力。所述張力調(diào)節(jié)器包括第一導(dǎo)輥和第二導(dǎo)輥，所述第一導(dǎo)輥包括旋轉(zhuǎn)軸和形成于所述第一導(dǎo)輥的外圓周表面中的多個槽，所述第二導(dǎo)輥包括形成于所述第二導(dǎo)輥的外圓周表面中的多個槽。所述第一導(dǎo)輥和所述第二導(dǎo)輥以固定距離彼此間隔開。所述第二導(dǎo)輥可圍繞第一導(dǎo)輥的旋轉(zhuǎn)軸樞轉(zhuǎn)。
【專利說明】絲鋸裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請的實施例涉及一種用于切割半導(dǎo)體材料的絲鋸裝置。進一步地，本申請的實施例涉及一種張力調(diào)節(jié)器，所述張力調(diào)節(jié)器用于轉(zhuǎn)變和調(diào)整用于切割半導(dǎo)體材料的絲鋸裝置中的線張力。

【背景技術(shù)】
[0002]絲鋸用于從一塊硬質(zhì)材料(諸如硅)切割塊體或塊料、薄片(例如，半導(dǎo)體晶片)。在這樣的裝置中，從繞線管饋送絲線，且所述絲線特別地被絲線導(dǎo)向器所引導(dǎo)和張緊。用于鋸切的絲線具有磨蝕材料。作為一種選擇，磨蝕材料可以供應(yīng)為漿料。這可以在絲線接觸待切割材料之前不久完成。因此，經(jīng)由用于切割材料的絲線將磨蝕劑運送到切割位置。作為另一選擇，磨蝕劑可以設(shè)置在具有涂層的絲線上，例如在所謂的“金剛線”的情況下，所述〃金剛線〃是鍍有金剛石顆粒的絲線。例如，金剛石顆?？梢栽O(shè)置在具有涂層的金屬線上，其中所述金剛石顆粒嵌入在所述絲線的涂層中。因此，磨蝕劑穩(wěn)固地與絲線相連接。
[0003]特別地，經(jīng)由絲線導(dǎo)向器來引導(dǎo)絲線和維持絲線的張力。這些絲線導(dǎo)向器被合成樹脂層覆蓋并且刻劃有多個平行槽，所述平行槽具有非常精確的幾何形狀和大小。絲線被圍繞著絲線導(dǎo)向器卷繞，同時在并行設(shè)置的槽中引導(dǎo)絲線(在文獻中有時被不正確地稱為“呈螺線形地”)，從而形成網(wǎng)或絲網(wǎng)。
[0004]在鋸切處理期間，絲線以相當(dāng)快的速率移動。絲網(wǎng)產(chǎn)生與支臂或支持件的推進相反向的力，所述支臂或支持件支持著待鋸切的塊件。在鋸切期間，待鋸切的塊件被移動穿過絲網(wǎng)，其中待鋸切塊件的移動速率確定切割速率和/或可以在給定時間內(nèi)進行鋸切的有效切割區(qū)域。
[0005]對于切割處理，絲線需要具有一定的張力，以確保足夠的產(chǎn)量、精確度等等。用于移動塊件穿過絲網(wǎng)的最大線張力受限于若干因素，諸如絲線速率、待鋸切材料的硬度、干擾影響，和要求的精確度。在絲線鋸切期間的一些處理不需要高線張力。這些處理例如為在實際切割發(fā)生前后所需要的處理。這種處理可包括準(zhǔn)備繞線管，所述繞線管支持絲線，以用于將絲線饋送到切割區(qū)域，或者用于從切割區(qū)域卷繞已使用的絲線。
[0006]所關(guān)心的是使鋸切產(chǎn)量、鋸切速率和鋸切品質(zhì)至少保持恒定，同時降低成本的領(lǐng)域。如所展示的狀況引出了本文所公開的主題，所述主題使整個鋸切處理的成本降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于上述情形，本申請?zhí)峁┮环N絲鋸裝置，所述絲鋸裝置克服了在本領(lǐng)域中的至少一些缺陷。使用根據(jù)獨立權(quán)利要求的用于切割半導(dǎo)體材料的絲鋸裝置，可以至少在一定程度上實現(xiàn)這個目的。
[0008]根據(jù)各方面，提供一種用于切割半導(dǎo)體材料的絲鋸裝置。所述絲鋸裝置包括張力調(diào)節(jié)器，所述張力調(diào)節(jié)器適用于將第一線張力轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙€張力。所述張力調(diào)節(jié)器包括第一導(dǎo)輥和第二導(dǎo)輥，所述第一導(dǎo)輥包括旋轉(zhuǎn)軸和形成于所述第一導(dǎo)輥的外圓周表面中的多個槽，所述第二導(dǎo)輥包括形成于所述第二導(dǎo)輥的外圓周表面中的多個槽。所述第一導(dǎo)輥和所述第二導(dǎo)輥以固定距離彼此間隔開。
[0009]根據(jù)一些實施例，所述第二導(dǎo)輥可圍繞第一導(dǎo)輥的旋轉(zhuǎn)軸樞轉(zhuǎn)。在其它實施例中，所述第一導(dǎo)輥與所述第二導(dǎo)輥的相對位置是恒定的。
[0010]根據(jù)一些實施例，所述第一導(dǎo)輥和所述第二導(dǎo)輥中的至少一個具有圓錐形形狀。特別地，所述第一導(dǎo)輥和所述第二導(dǎo)輥皆具有圓錐形形狀。
[0011]根據(jù)本文的其他實施例，提供了一種采用如本文所描述的張力調(diào)節(jié)器來改裝絲鋸裝置的方法。
[0012]根據(jù)從屬權(quán)利要求、說明書以及附圖，本申請的進一步方面、優(yōu)點以及特征結(jié)構(gòu)將變得顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]因此，為了可詳細了解本申請的以上詳述特征結(jié)構(gòu)，以上簡略概述的本申請的更特定描述可參照實施例。附圖相關(guān)于本申請的實施例，且在下文中加以描述；實施例在附圖中描繪并在隨后的描述中詳述。在附圖中:
[0014]圖1a和圖1b圖示根據(jù)本文描述的實施例的絲鋸裝置的側(cè)視透視示意圖。
[0015]圖2圖示根據(jù)本文描述的實施例的絲鋸裝置的俯視透視示意圖。
[0016]圖3圖示根據(jù)本文描述的實施例的絲鋸裝置的摘要示意圖。
[0017]圖4圖示根據(jù)本文描述的實施例的絲鋸裝置的摘要的透視前視圖。
[0018]圖5圖示根據(jù)本文描述的實施例的絲鋸裝置的摘要的示意性側(cè)視圖。
[0019]圖6圖示根據(jù)本文描述的實施例的包括張力調(diào)節(jié)器的絲鋸裝置的摘要的示意性側(cè)視圖。
[0020]圖7圖示根據(jù)本文描述的實施例的張力調(diào)節(jié)器的示例性導(dǎo)輥的示意性側(cè)視圖。

【具體實施方式】
[0021]現(xiàn)將詳細提及本發(fā)明的各種實施例，其中所述實施例的一個或多個示例圖示于諸圖中。在以下附圖的描述中，相同附圖標(biāo)記代表相同組件。在本申請中，僅描述了各實施例的差異。各示例以解釋說明本發(fā)明的方式提供，而并非旨在限制本發(fā)明。此外，圖示或者描述為一個實施例的部分的特征結(jié)構(gòu)可用于其他的實施例，或者與其他實施例結(jié)合以用于產(chǎn)生更進一步的實施例。本文的描述旨在包括此類修改和變更。
[0022]在以下描述中，“絲鋸”或者“絲鋸裝置”可理解為一種用于切割半導(dǎo)體材料的裝置，諸如截斷器、裁方器(squarer)，或者晶片切割絲鋸。
[0023]術(shù)語“張力調(diào)節(jié)器”定義為一種結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)適用于轉(zhuǎn)變絲鋸裝置中的線張力和調(diào)整線張力。換句話說，本文中所理解的張力調(diào)節(jié)器適用于轉(zhuǎn)變線張力和與此同時調(diào)整線張力，所述線張力的含義將在下文中更詳細地解釋。
[0024]在本申請中，術(shù)語“轉(zhuǎn)變”應(yīng)理解為一種動作，所述動作用于轉(zhuǎn)變用于切割半導(dǎo)體材料的絲鋸裝置中的線張力，即跨數(shù)個數(shù)量級地增加或減少線張力。例如，張力轉(zhuǎn)變可以是從諸如10牛頓或者甚至8牛頓以下的張力增加到大于10牛頓的張力。例如，張力可以從在2牛頓和8牛頓之間的張力轉(zhuǎn)變到在10牛頓和20牛頓之間的張力(諸如，15牛頓)，或者轉(zhuǎn)變到在22牛頓和32牛頓之間的張力(諸如，28牛頓)。
[0025]在操作中，張力調(diào)節(jié)器可以特別地一直在同一方向轉(zhuǎn)變張力。例如，進入張力調(diào)節(jié)器的絲線的線張力可以比退出張力調(diào)節(jié)器的絲線的線張力低數(shù)個數(shù)量級或高數(shù)個數(shù)量級。
[0026]根據(jù)各方面，隨著絲線所經(jīng)過的各個后續(xù)的槽線圈，被引導(dǎo)到張力調(diào)節(jié)器的第一導(dǎo)輥和第二導(dǎo)輥的槽中的絲線的線張力逐漸地增加或減少。通常，張力調(diào)節(jié)器被操作為使得執(zhí)行線張力的增加或減少不會在絲線與槽之間產(chǎn)生摩擦力。
[0027]張力調(diào)節(jié)器可以將傳統(tǒng)進線繞線管(下文將更詳細解釋)上的絲線的線張力轉(zhuǎn)變?yōu)榍懈顓^(qū)域中實際切割所必需的線張力，和/或可以將切割區(qū)域中的線張力轉(zhuǎn)變?yōu)閷⑺褂玫慕z線卷繞到卷線繞線管上所需要的線張力。因此，可以用比切割半導(dǎo)體材料所必需的張力低的張力使繞線管(例如，進線繞線管和卷線繞線管)上的絲線退繞/卷攏。
[0028]此外，根據(jù)本申請的張力調(diào)節(jié)器適用于調(diào)整線張力。調(diào)整線張力的步驟可以定義為以小數(shù)量級調(diào)適線張力，以便保持張力恒定。張力調(diào)節(jié)器的調(diào)整動作通常由一個或多個致動器主動地完成。這將在下文更詳細地解釋。然而在一些實施例中，調(diào)整動作可以反應(yīng)性地完成。
[0029]主動的調(diào)整動作可以由控制裝置引起，所述控制裝置根據(jù)所測得的線張力來控制包括在張力調(diào)節(jié)器中的一個或多個致動器。
[0030]根據(jù)本申請的各方面，具體而言在其中第二導(dǎo)輥可圍繞第一導(dǎo)輥的旋轉(zhuǎn)軸樞轉(zhuǎn)的各實施例中，張力調(diào)節(jié)器可適用于保持實際切割動作或絲線的卷繞處理所需的線張力恒定。張力調(diào)節(jié)器尤其適用于補償線張力的張力波動。這樣的張力波動可能例如由于切割處理中的干擾、由于旋轉(zhuǎn)性元件(諸如，絲線導(dǎo)向器)的慣量，尤其是在絲鋸裝置往復(fù)運動的情況下發(fā)生。這樣的波動還可能由于線張力的轉(zhuǎn)變、由于絲線的擺動等等而發(fā)生。
[0031]本文描述的張力調(diào)節(jié)器可以理解為絲鋸裝置的附加裝置，或者理解為可以整合到絲鋸裝置中的裝置。張力調(diào)節(jié)器可以是絲鋸裝置的一部分。本申請因此還針對利用如本文所公開的張力調(diào)節(jié)器來改裝現(xiàn)有的絲鋸裝置。
[0032]在本申請中鋸割處理相當(dāng)于切割處理。因此，所使用的動詞“鋸割”及“鋸割”的所有適當(dāng)?shù)恼Z法上的動詞變化具有與動詞“切割”及“切害I]”的所有適當(dāng)?shù)恼Z法上的動詞變化相同的含義。
[0033]在本申請中，術(shù)語“切割方向”定義為在切割處理期間切割推進的方向。在本申請中，所述切割方向描述為垂直方向。
[0034]在本申請中，操作絲鋸的方法可以借助于計算機程序、軟件、計算機軟件產(chǎn)品和相關(guān)控制器來進行，所述的相關(guān)控制器在本申請中可具有CPU、存儲器、用戶界面，以及與絲鋸的對應(yīng)部件相連通的輸入和輸出手段。這些對應(yīng)部件可以是下列部件中的一個或多個部件:電動機、絲線斷裂探測單元、絲線跟蹤裝置等等，這些部件將在下文更詳細地描述。
[0035]根據(jù)本申請的絲鋸裝置包括至少一個絲線導(dǎo)向裝置，所述絲線導(dǎo)向裝置用于在絲線移動方向中輸送和引導(dǎo)絲線。若干絲線導(dǎo)向器可以形成所述絲線導(dǎo)向裝置。所提供的絲線特別地在絲鋸的工作區(qū)中形成絲網(wǎng)。因此，術(shù)語“絲網(wǎng)”典型地指的是由在至少兩個絲線導(dǎo)向器之間的絲線所形成的網(wǎng)?？梢越?jīng)由驅(qū)動裝置旋轉(zhuǎn)絲線導(dǎo)向器，所述驅(qū)動裝置使得全部的絲網(wǎng)以相對高的速度(例如，5到20m/s)移動。應(yīng)理解絲網(wǎng)可以包含多于一個工作區(qū)，所述工作區(qū)定義為在其中執(zhí)行鋸切處理的區(qū)域。因此，根據(jù)本文描述的實施例，絲網(wǎng)可以具有由一或更多條絲線形成的多個工作區(qū)。
[0036]例如，如將在下文根據(jù)圖la、圖1b和圖2中所圖示的實施例更詳細說明地，絲鋸可以包括兩個絲網(wǎng)，所述絲網(wǎng)例如包括兩個或者四個工作區(qū)。在這種情況下，經(jīng)由推動錠料通過絲網(wǎng)來執(zhí)行鋸切，其中所述絲網(wǎng)定義工作區(qū)。鋸切有可能同時在多個絲網(wǎng)中進行。絲鋸可以還包括另兩個絲網(wǎng)。根據(jù)各實施例，這些絲網(wǎng)用于在所述兩個或者四個工作區(qū)之間運輸絲線。
[0037]對于現(xiàn)代的絲鋸(如，截斷器、裁方器或多絲鋸)，希望以高速切割硬質(zhì)材料，例如，半導(dǎo)體材料(比如，硅、石英等等)。絲線速度，即絲線移動穿過絲鋸的速度，可以是例如1m/s乃至更高。在本申請中，絲線速度可以在10到25m/s的范圍內(nèi)。然而，更高的絲線速度，例如高達30m/s，也可能是合意的。根據(jù)各實施例，絲線的運動是僅單向的，也就是說，總是在前向中。根據(jù)其他實施例，運動可以包括后向運動，特別地所述運動可以是絲線的往復(fù)運動，在所述往復(fù)運動中絲線的運動方向可以重復(fù)地變化。
[0038]在各實施例中(所述實施例可以與本文描述的其他實施例結(jié)合)，取決于裝置的類型，絲線可以具有不同的直徑。在關(guān)于裁方器的各實施例中，絲線直徑可以是從約250 μ m到約450 μ m,例如從300 μ m到350 μ m。在關(guān)于晶片切割絲鋸的各實施例中，絲線直徑可以是從60 μ m到150 μ m，可任選地從80 μ m到120 μ m。
[0039]經(jīng)由使用金剛線，與傳統(tǒng)的鋼絲線相比，產(chǎn)量可以增加達2倍或更多。待鋸切材料相對于移動絲線的移動速度可以稱為材料給料速度。在本文描述的各實施例中，對于晶片切割絲鋸，材料給料速度可以在2ym/s到15ym/s的范圍內(nèi)，可任選地在約6ym/s到10 μ m/s的范圍內(nèi)；對于關(guān)于裁方器的各實施例，材料給料速度各自地在20 μ m/s到40 μ m/s的范圍內(nèi)，可任選地在28 μ m/s到36 μ m/s的范圍內(nèi)。
[0040]根據(jù)本文描述的實施例，使用多絲鋸。多絲鋸允許高產(chǎn)量和高質(zhì)量地將硅錠料切片成用于半導(dǎo)體和光伏產(chǎn)業(yè)的晶片。多絲鋸可以包括一個或若干個高強度鋼絲線，所述鋼絲線可以單向地(也就是，僅在前向)移動或者雙向地(也就是，來回地)移動，以執(zhí)行切割動作。絲線的表面上可以具有金剛石。特別地在多絲鋸的情況下(但并非受限于此)，可以設(shè)置四個如所描述的張力調(diào)節(jié)器。
[0041]根據(jù)實施例，絲鋸裝置可以至少暫時地配備有繞線管。例如，繞線管可以是進線繞線管，所述進線繞線管提供所需要的未經(jīng)使用的絲線。作為另一示例，繞線管可以是卷線繞線管，所述卷線繞線管卷攏和儲存已使用的絲線。絲鋸裝置可以具有一個或多個繞線管，特別地至少兩個繞線管，也就是至少一個進線繞線管和一個卷線繞線管。為了以所要求的絲線速度退繞或卷繞絲線，所述進線繞線管或卷線繞線管可以用高達每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。例如，可設(shè)置1000到2000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速用于退繞或卷繞絲線。
[0042]絲鋸裝置中容納至少一個繞線管(例如，至少一個進線繞線管和/或卷線繞線管)的區(qū)域以下簡稱為“繞線管區(qū)域”。
[0043]若有要求，若干高流速的噴嘴可以將漿料饋送到移動絲線上。如本文所理解的，“漿料”是指具有懸浮磨蝕顆粒(例如，碳化硅顆粒)的液態(tài)載體。
[0044]如上所述，在切割動作期間，可以推動錠料通過絲網(wǎng)。或者，錠料可以是靜止不動的，而是推動絲網(wǎng)穿過錠料。在其中發(fā)生實際切割的區(qū)域以下簡稱為“切割區(qū)域”。切割區(qū)域可以包括一個或多個如上所述的工作區(qū)。根據(jù)各實施例，切割區(qū)域包括至少兩個絲線導(dǎo)向器，所述絲線導(dǎo)向器用于引導(dǎo)絲線進行切割。
[0045]根據(jù)本文描述的實施例，從進線繞線管饋入絲線并且由絲線導(dǎo)向器引導(dǎo)絲線。已知的絲鋸切步驟一般包括針對進入和退出絲網(wǎng)的線張力設(shè)置預(yù)定值。
[0046]在本申請中，在絲鋸的切割區(qū)域中絲線的張力(在本文中也稱為線張力)必須設(shè)置為某一特定值，以確保具有高產(chǎn)量和低絲線損傷的有效切割。帶有未使用的絲線的市售繞線管提供一線張力，所述線張力顯著低于絲鋸的切割區(qū)域中切割動作所必須的線張力。
[0047]在已知的絲鋸中，在使用設(shè)置在這樣的傳統(tǒng)繞線管上的絲線之前，絲線必須從所述傳統(tǒng)繞線管上退繞并且重繞到進線繞線管上，所述進線繞線管由能夠承受切割動作所必需的線張力的材料組成或者加固。
[0048]在行進穿過絲鋸的切割區(qū)域之后，張緊的絲線退出所述切割區(qū)域并且卷攏到卷線繞線管上。在已知的絲鋸中，卷線繞線管通常由能夠承受退出切割區(qū)域的絲線的線張力的材料制成或者加固。在已知的絲鋸中，在切割以后，已使用的絲線通常從卷線繞線管退繞并且重繞到另一繞線管上，所述另一繞線管隨后與已使用的絲線一起處置。
[0049]上述卷繞和退繞動作會導(dǎo)致某些不希望得到的效果，這些效果中的一些將在下文論述。
[0050]首先，在實際切割動作之前和之后的上述卷繞和退繞動作是附加的生產(chǎn)步驟，這些生產(chǎn)步驟是耗時的并且增加了整體晶片生產(chǎn)中所牽扯的實際人力。
[0051]其次，在切割之前在張力下將絲線卷繞到進線繞線管上可能會導(dǎo)致對絲線的早發(fā)性損害，所述早發(fā)性損害緣于張緊的卷繞絲線的高接觸壓力。如此所導(dǎo)致的缺點可能會在切割期間導(dǎo)致鋸切痕跡和絲線直徑的變化。因此，切割質(zhì)量會降低。
[0052]再者，所述繞線管，即進線繞線管和卷線繞線管，需要被設(shè)計成適用于具有高張力的絲線的應(yīng)用。對于繞線管而言，加固設(shè)計可能是必需的。這樣特別設(shè)計的繞線管可能會增加生產(chǎn)和材料成本。
[0053]因此，本申請?zhí)峁┮环N用于切割半導(dǎo)體材料的絲鋸裝置，所述絲鋸裝置包括張力調(diào)節(jié)器，所述張力調(diào)節(jié)器將第一線張力轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙€張力。在各實施例中，第一線張力可比第二線張力高。在另一實施例中，第一線張力可比第二線張力低。第一線張力可為例如進入張力調(diào)節(jié)器的絲線的線張力。或者，第一線張力可為退出張力調(diào)節(jié)器的絲線的線張力。
[0054]在各實施例中，第一線張力可為切割區(qū)域中的線張力，而第二線張力可為繞線管區(qū)域中的線張力。或者，第一線張力可為繞線管區(qū)域中的線張力，而第二線張力可為切割區(qū)域中的線張力。張力調(diào)節(jié)器可位于繞線管區(qū)域和切割區(qū)域之間。
[0055]使用根據(jù)本申請的絲鋸裝置，可不必從市售繞線管上退繞未使用的絲線和/或?qū)⒔z線重繞到可承受高張力的繞線管上。作為替代，可以將傳統(tǒng)繞線管直接用作進線繞線管，以將絲線饋送到切割區(qū)域。在本文描述的各實施例中，在傳統(tǒng)繞線管上的未使用的絲線可以饋送到張力調(diào)節(jié)器上。根據(jù)本文描述的實施例，張力調(diào)節(jié)器可以從傳統(tǒng)進線繞線管直接地或者經(jīng)由一個或多個絲線導(dǎo)向器接收絲線。
[0056]根據(jù)本文描述的各實施例，第一線張力和第二線張力之間的差至少是5牛頓，可任選地至少是10牛頓，可任選地至少是15牛頓。根據(jù)本文描述的實施例，第一線張力和第二線張力之間的差是至多25牛頓，可任選地至多20牛頓，可任選地至多15牛頓。
[0057]第一線張力可在I牛頓到10牛頓的范圍內(nèi)，而第二線張力可在10牛頓和35牛頓的范圍內(nèi)。在其他實施例中，第二線張力可以在I牛頓到10牛頓的范圍內(nèi)，而第一線張力可以在10牛頓到35牛頓的范圍內(nèi)。
[0058]根據(jù)本文描述的實施例，張力調(diào)節(jié)器適用于轉(zhuǎn)變切割區(qū)域中的線張力到至少10牛頓，特別地到至少12牛頓，并且更特別地到至少15牛頓。因此，傳統(tǒng)的繞線管，即使提供的是低線張力，也可以用作進線繞線管。經(jīng)由將繞線管區(qū)域中的低線張力轉(zhuǎn)變?yōu)榍懈顓^(qū)域中的更高線張力，可以實現(xiàn)對半導(dǎo)體材料的有效切割。換句話說，根據(jù)本文描述的實施例的張力調(diào)節(jié)器適用于將來自繞線管的絲線的線張力轉(zhuǎn)變成能夠用于在切割區(qū)域中應(yīng)用(即，用于實際切割動作)的線張力。
[0059]卷線繞線管從切割區(qū)域接收和卷攏張緊的已使用絲線。已經(jīng)卷攏已使用的絲線后，可以一起處置卷線繞線管和已使用的絲線。有利地，所述卷線繞線管是由性價比高的材料制成的。性價比高的材料可能無法承受具有高線張力(諸如，切割區(qū)域中的線張力，特別是由長達100km (為示范性表示數(shù)量級)的絲線產(chǎn)生的張力)的絲線，并且會在10牛頓或更大的張力下?lián)p壞。根據(jù)本文描述的實施例的張力調(diào)節(jié)器適用于將切割區(qū)域中的線張力轉(zhuǎn)變成繞線管區(qū)域中的卷線繞線管可以承受的線張力。根據(jù)本文描述的實施例，張力調(diào)節(jié)器適用于將繞線管區(qū)域中的線張力轉(zhuǎn)變至最大10牛頓，特別地最大8牛頓，且更具體地最大5牛頓。
[0060]根據(jù)本申請的各方面，切割區(qū)域中的線張力比繞線管區(qū)域中的線張力更高。在本申請的各實施例中，張力調(diào)節(jié)器適用于按照例如預(yù)先給定的值來增加第一線張力。第一線張力可以定義為繞線管區(qū)域中絲線的線張力。張力調(diào)節(jié)器可適用于按照例如預(yù)先給定的值來增加繞線管區(qū)域中絲線的線張力，以獲得第二線張力。在此情況下，第二線張力可以是在切割區(qū)域中絲線的線張力。
[0061]替代地或者另外，張力調(diào)節(jié)器適用于按照例如預(yù)先給定的值來減少第一線張力。在此情況下，第一線張力可以定義為在切割區(qū)域中絲線的線張力。張力調(diào)節(jié)器可適用于減少在切割區(qū)域中絲線的線張力，以獲得第二線張力。在本實施例中，第二線張力可以是在繞線管區(qū)域中絲線的線張力。
[0062]根據(jù)本申請的絲鋸裝置經(jīng)由減少繞線管卷繞和退繞的次數(shù)(這是影響每次晶片切割的人力時間比率的關(guān)鍵因素)來最優(yōu)化切割半導(dǎo)體材料的生產(chǎn)率(諸如，總產(chǎn)量或進料速度)。
[0063]圖la、圖1b和圖2圖示絲鋸裝置100的示意性側(cè)視圖，所述絲鋸裝置100包括根據(jù)各實施例的張力調(diào)節(jié)器I。圖2圖示絲鋸100的示意性俯視圖，所述絲鋸100包括根據(jù)各實施例的張力調(diào)節(jié)器I。
[0064]圖1a和圖1b圖示切割區(qū)域240和繞線管區(qū)域220，在所述切割區(qū)域240中執(zhí)行對半導(dǎo)體材料的切割動作，在所述繞線管區(qū)域220中配備有用于進給或者卷繞絲線的繞線管。
[0065]圖1a和圖1b中所圖示的絲鋸100包括定義為絲線進入端281和絲線退出端282的區(qū)域。絲線進入端281指定所述絲鋸裝置的區(qū)域，從所述區(qū)域?qū)⒔z線饋送到一個或多個工作區(qū)。絲線退出端282指定所述絲鋸裝置的區(qū)域，將從一個或多個工作區(qū)接收的已使用絲線接收到所述區(qū)域中。
[0066]圖1a圖示一個張力調(diào)節(jié)器1，所述張力調(diào)節(jié)器I在絲鋸100的絲線退出端282上。圖1b圖示兩個張力調(diào)節(jié)器1，其中第一張力調(diào)節(jié)器在絲線進入端281上，而第二張力調(diào)節(jié)器在絲線退出端282上。如在圖1a和圖1b中所圖示的，所述張力調(diào)節(jié)器I可以設(shè)置在所述繞線管區(qū)域220和所述切割區(qū)域240之間。
[0067]所述絲鋸100具有絲線導(dǎo)向裝置，所述絲線導(dǎo)向裝置包括在切割區(qū)域240中的四個絲線導(dǎo)向器112、114、116、118。所述絲線導(dǎo)向器112、114、116、118可以被合成樹脂層覆蓋并且可以刻劃有多個平行槽，所述平行槽具有非常精確的幾何形狀和大小用以引導(dǎo)線230。所述槽之間的距離(或者所述槽的間距)確定了兩條相鄰絲線230之間的間距D1。藉此，所述間距被定義為一個槽的中心與相鄰槽的中心之間的距離。間距Dl減去絲線的直徑設(shè)定了由絲鋸切割的薄片的厚度上限。
[0068]例如，在使用第三媒介(諸如，漿料)的情況下，所述薄片可以比間距Dl減去所述絲線的直徑的差值薄約ΙΟμπι到40μπι。在鄰近于所述切割區(qū)域的絲線導(dǎo)向器(即圖la、圖1b和圖2中所示的絲線導(dǎo)向器112、114、116、118)中，兩個相鄰槽的中心之間的間距Dl可以是150μπι到450 μ m，可任選地在330 μ m到370 μ m的范圍內(nèi)。作為示例，所述槽可具有300 μ m以下的間距Dl。根據(jù)各實施例(所述各實施例可以與本文描述的其他實施例結(jié)合)，所述槽的間距Dl使得相鄰絲線之間的間隔是約100 μ m到350 μ m,可任選地190 μ m到250 μ m。鑒于上述情況，本文描述的實施例可以提供大切割區(qū)域和高切割速率。
[0069]此外，各個絲線導(dǎo)向器112、114、116、118可以連接到電動機或者驅(qū)動裝置。為了減少諸圖的復(fù)雜性，圖1中僅圖示電動機126,而圖2中僅圖示電動機122和124。所述電動機連接到相應(yīng)的絲線導(dǎo)向器。例如，電動機122可以連接到絲線導(dǎo)向器112，電動機124可以連接到絲線導(dǎo)向器114，并且電動機126可以連接到絲線導(dǎo)向器116。此外，電動機122、124、126可以由控制器經(jīng)由電纜或者無線連接來控制。
[0070]根據(jù)各實施例，由電動機驅(qū)動各絲線導(dǎo)向器。根據(jù)各實施例，各個電動機可以適用于執(zhí)行所述絲線的往復(fù)運動。也有可能所述絲線的運動方向在鋸切期間不轉(zhuǎn)變，所述運動方向如圖1a和圖1b中以附圖標(biāo)記215、225指代的箭頭所圖示。在各實施例中，如在圖1和圖2中所圖示的絲線導(dǎo)向器112、114、116、118分別由電動機直接驅(qū)動。各個絲線導(dǎo)向器可以直接安裝到對應(yīng)電動機的電動機軸(諸如，圖2中的軸121、123)上。在本文描述的實施例中，一個或多個電動機是水冷式的。
[0071]在切割動作期間，可以推動一個或多個錠料302、304、306、308穿過絲網(wǎng)，以切削所述錠料。這種推動由夾在錠料302、304和錠料306、308之間的箭頭分別指示。所述一個或多個錠料被平臺(未圖示)支持，所述平臺可以用在本文中稱為“工作臺速率”的速率移動?；蛘撸V料302、304、306、308可以是靜止的，而與此同時推動絲網(wǎng)穿過所述錠料。根據(jù)各實施例，將所述一個或多個錠料切削成大量的晶片，諸如至少500或更多片。特別地在錠料是多晶硅的情形中錠料的長度在多達250mm的范圍內(nèi)，而特別地在錠料是單晶硅的情形中錠料的長度在多達500mm的范圍內(nèi)。
[0072]圖1a和圖1b圖示進線繞線管134，所述進線繞線管134配備有在繞線管區(qū)域220中的絲線儲存器。進線繞線管134，如果仍然是完整的，可以支持?jǐn)?shù)百公里的絲線230。在絲鋸的操作期間，將絲線230從進線繞線管134饋送至鋸切處理(即，饋送至切割區(qū)域240中的絲線導(dǎo)向器112、114、116和118)。
[0073]圖1a和圖1b圖示了在繞線管區(qū)域220中的卷線繞線管138，已使用的絲線230重繞到所述卷線繞線管138上。在各實施例中，進線繞線管134和卷線繞線管138的旋轉(zhuǎn)軸平行于所述絲線導(dǎo)向器112、114、116、118的旋轉(zhuǎn)軸。在圖1a和圖1b中未圖示的其它實施例中，進線繞線管和卷線繞線管的旋轉(zhuǎn)軸垂直于絲線導(dǎo)向器112、114、116、118的旋轉(zhuǎn)軸，所述絲線導(dǎo)向器鄰近于一個或多個切割區(qū)域。可以設(shè)置偏轉(zhuǎn)滑輪或者類似的裝置，以將絲線饋送到絲線導(dǎo)向器。在本申請中，可以設(shè)置其他裝置(未圖示)，諸如低慣性滑輪。
[0074]在圖1a和圖1b中，僅示意性地描繪所述張力調(diào)節(jié)器I。圖1a圖示絲線退出端282上的一個張力調(diào)節(jié)器I。在圖1a的示例中，張力調(diào)節(jié)器I位于卷線繞線管138和所述絲鋸的絲線導(dǎo)向器中的一個絲線導(dǎo)向器(諸如，絲線導(dǎo)向器118)之間。在圖1a所圖示的配置中，已使用的絲線230 (已經(jīng)被引導(dǎo)通過絲線導(dǎo)向器112、114、116、118)進入所述張力調(diào)節(jié)器1，并且被引導(dǎo)到卷線繞線管138上。換句話說，可以從切割區(qū)域240將所述絲線230引導(dǎo)(即，輸送)到張力調(diào)節(jié)器I并且進一步引導(dǎo)到繞線管區(qū)域220。
[0075]在圖1b中，除了在所述絲線退出端282上的張力調(diào)節(jié)器I之外，第二張力調(diào)節(jié)器I圖示為在絲線進入端281上。如在圖1b中所圖示的，兩個張力調(diào)節(jié)器I分別位于繞線管區(qū)域220和切割區(qū)域240之間。特別地，第二張力調(diào)節(jié)器I可以位于進線繞線管134和所述絲鋸的絲線導(dǎo)向器中的一個絲線導(dǎo)向器(諸如，絲線導(dǎo)向器112)之間。可以從繞線管區(qū)域220將所述絲線引導(dǎo)(B卩，輸送)到張力調(diào)節(jié)器I并且進一步引導(dǎo)到切割區(qū)域240。
[0076]圖2中的俯視透視圖以示意性方式圖示在絲線退出端282上的根據(jù)各實施例的張力調(diào)節(jié)器I。
[0077]在絲鋸的操作期間，一個或多個電動機(諸如，電動機126)可以驅(qū)動絲線導(dǎo)向器112、114、116、118，從而絲線導(dǎo)向器圍繞所述絲線導(dǎo)向器的縱軸旋轉(zhuǎn)。在其中所述絲線以往復(fù)方式移動的那些實施例中，所述往前運動可以進行達第一時段或第一距離，所述第一時段或第一距離等于或大于所述絲線向后運動所達的第二時段或第二距離。在第一時段或者第一距離較大的情形中，盡管絲線交替往復(fù)運動，但是所述絲線被緩慢地從進線繞線管134輸送到卷線繞線管138。
[0078]絲線230圍繞著絲線導(dǎo)向器112、114和116、118卷繞，并且在兩個絲線導(dǎo)向器之間形成平行線層。這個層可以稱為絲網(wǎng)200。在所圖示的實施例中，可以設(shè)置四個絲網(wǎng)。在其它實施例中，經(jīng)由使用僅兩個絲線導(dǎo)向器設(shè)置兩個絲網(wǎng)。使用至少一個絲網(wǎng)進行鋸切。在本申請中，可以使用兩個絲網(wǎng)同時進行切割(如圖1a和圖1b中所圖示的)。平行線部分的數(shù)量對應(yīng)于切割的數(shù)量。例如，所述絲線可以這樣的方式卷繞，以使得所得絲網(wǎng)包括并行設(shè)置的100個絲線部分。經(jīng)推動穿過所述100根絲線的絲網(wǎng)的晶片被切削成101片。
[0079]在本文的實施例中，所述電動機中的一個電動機，例如電動機126，充當(dāng)主驅(qū)動電動機，而連接到其他絲線導(dǎo)向器112、114、118的其余電動機則充當(dāng)從動電動機。換句話說，主驅(qū)動電動機126可以控制從動電動機的操作，使得從動電動機隨動于主驅(qū)動電動機126。因此，在鋸切處理期間所設(shè)置電動機的操作同步性得以改善并可被維持。有可能動態(tài)地完成所述電動機的分配，即哪個電動機應(yīng)該是主驅(qū)動電動機以及哪些電動機應(yīng)該是從動電動機。
[0080]根據(jù)本申請，所述絲線導(dǎo)向器的主驅(qū)動電動機還可以控制如本文所描述的張力調(diào)節(jié)器的一個或多個致動器。特別地，根據(jù)典型性實施例，對所述絲線導(dǎo)向器的一個或多個電動機的控制是與一個或多個張力調(diào)節(jié)器相同步的。
[0081]根據(jù)各實施例(這些實施例可與本文描述的其他實施例結(jié)合)，設(shè)置兩個或更多個繞線管(即進線繞線管和/或卷線繞線管)用于形成至少一個絲網(wǎng)。例如，可以使用兩個、三個或者甚至四個繞線管來提供絲線。藉此，根據(jù)不同的實施例可以提供一種鋸切獲得更薄晶片(例如在60 μ m到150 μ m的厚度范圍內(nèi)，特別地在60 μ m和120 μ m之間)的方法。與單線系統(tǒng)相比，可以經(jīng)由具有兩個或更多個繞線管以及因此兩條或更多條絲線來減輕每條絲線上的負(fù)載。在本申請中，與雙線絲網(wǎng)相比，單線絲網(wǎng)的負(fù)載增加，這是由于相對于絲線表面積，增加了晶片表面積。所增加的負(fù)載可能會導(dǎo)致較低的切割速率。因此，使用兩條或更多條絲線可以增加切割速率，例如使得可以達到12m2/h或更大的有效切割面積或者切割面積率。
[0082]在存在若干繞線管的情形中，在一個絲鋸裝置中也可能會有大于一個張力調(diào)節(jié)器，例如兩個或者四個張力調(diào)節(jié)器。所述張力調(diào)節(jié)器可以位于絲線進入端281上和/或絲線退出端282上。特別地，兩個張力調(diào)節(jié)器可以位于進線繞線管的下游并且可能鄰近于所述進線繞線管，且兩個張力調(diào)節(jié)器可以位于卷線繞線管的上游并且可能鄰近于所述卷線繞線管。
[0083]圖3圖示帶有絲線230的張力調(diào)節(jié)器I。應(yīng)注意絲線230并不構(gòu)成本申請的實施例的部分，并且僅為了更透徹的理解而圖示于附圖中。所述張力調(diào)節(jié)器包括第一導(dǎo)輥15和第二導(dǎo)輥25。第一導(dǎo)輥15包括旋轉(zhuǎn)軸45和多個槽115。槽115形成在第一導(dǎo)輥15的外圓周表面。第二導(dǎo)輥25也包括多個槽125。
[0084]張力調(diào)節(jié)器的導(dǎo)輥的槽可以形成在所述第一導(dǎo)錕和第二導(dǎo)輥的外圓周表面中。如圖3中所圖示的，槽可以并行設(shè)置。各個槽可以分別圍繞第一導(dǎo)輥和第二導(dǎo)輥的外圓周表面形成360°的圓周。
[0085]張力調(diào)節(jié)器的導(dǎo)輥的各槽的間距D2通常在1.0mm和2.0mm之間，但是也可能更大，諸如大于5mm。值得注意的是，與用于形成所述絲網(wǎng)的絲線導(dǎo)向器(即，那些鄰近于切割區(qū)域的絲線導(dǎo)向器)不同，所述張力調(diào)節(jié)器中的間距不限定切割晶片的厚度。較大的間距可能會耗費更大的空間，然而較大的間距使導(dǎo)輥上的絲線處理變得容易。張力調(diào)節(jié)器的每個導(dǎo)輥可包括5到25個槽，諸如10到20個槽。
[0086]槽115、125適用于引導(dǎo)絲線230。第一導(dǎo)輥15上的槽115和第二導(dǎo)輥25上的槽125可以彼此并行地走向。絲線230可以組成圍繞第一導(dǎo)輥15和第二導(dǎo)輥25的若干線圈。可以由圍繞第一導(dǎo)輥15的圓周表面的大致一半和第二導(dǎo)輥25的圓周表面的大致一半而環(huán)繞的絲線230界定一個線圈。換句話說，絲線230圍繞第一導(dǎo)輥15和第二導(dǎo)輥25而卷繞，以使得絲線230通過每次卷繞構(gòu)成圍繞第一導(dǎo)輥15和第二導(dǎo)輥25中的每一個的U形環(huán)。所述導(dǎo)輥的槽115、125可以沿著導(dǎo)輥15、25的縱向大致等距離地分布。
[0087]第一導(dǎo)棍15具有旋轉(zhuǎn)軸45,第二導(dǎo)棍25可以圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸45樞轉(zhuǎn)。第一導(dǎo)棍15的中心與第二導(dǎo)輥25的中心之間彼此間隔固定距離L。所述固定距離L形成用于第二導(dǎo)輥25的連接臂。所述固定距離L大于第一導(dǎo)輥和第二導(dǎo)輥的半徑和。所述距離可以具有1cm和30cm之間的長度，特別地15cm和25cm之間的長度。特別地，所述距離可以比第一導(dǎo)棍和第二導(dǎo)棍的半徑和至多大1cm或甚至僅5cm。
[0088]選擇不是非常大的距離L所具有的效果是連接臂和圍繞第一導(dǎo)輥樞轉(zhuǎn)的第二導(dǎo)輥的杠桿效應(yīng)不會變得太大。然而，根據(jù)各實施例，可考慮到導(dǎo)輥之間的距離長度對絲線從一個槽穿到相對導(dǎo)錕上的另一槽所采取的角度有影響。所述角度與連接臂的長度成反比，并且是導(dǎo)錕使用壽命的參數(shù)。
[0089]除用于轉(zhuǎn)變線張力之外，如本文所描述的且不限于任何特定實施例，張力調(diào)節(jié)器I還設(shè)計為使得線張力可調(diào)整。也就是說，可以調(diào)節(jié)線張力以補償在鋸切處理期間可能發(fā)生的線張力波動(諸如，由于線張力轉(zhuǎn)變導(dǎo)致的波動)。調(diào)整線張力的步驟可包括依據(jù)實際需要來增加或者減少所述絲線的線張力。
[0090]例如，張力調(diào)節(jié)器可用于將線張力轉(zhuǎn)變10牛頓。然而，實際上這個值可能不是恒定的，而是可能更確切地在9牛頓和11牛頓之間變化，以補償波動、擺動或者慣量。通常，且不限于給定示例，所希望轉(zhuǎn)變的張力可能實際上以多達+/-10%或者多達+/-5%的幅度而變化。根據(jù)各實施例，希望至少在所述切割區(qū)域內(nèi)，可任選地還在繞線區(qū)域內(nèi)，具有恒定的張力。
[0091]所述至少一個導(dǎo)輥在軸向的寬度可以在3cm和30cm之間的范圍內(nèi)，可任選地在3cm和1cm之間的范圍內(nèi)。
[0092]在本文描述的實施例中，第一導(dǎo)輥15和第二導(dǎo)輥25中的至少一個可以繞它們的旋轉(zhuǎn)軸自由地旋轉(zhuǎn)。另外或替代地，第一導(dǎo)輥15和第二導(dǎo)輥25中的至少一個可以由致動器(例如，無刷電動機)致動。
[0093]致動器可以具體地設(shè)置在第一導(dǎo)輥上，所述第一導(dǎo)輥設(shè)置有固定的旋轉(zhuǎn)軸。因此，即使在第二導(dǎo)輥能圍繞第一導(dǎo)輥的軸樞轉(zhuǎn)的實施例中，設(shè)置致動器也不會增加張力調(diào)節(jié)器的移動部分的慣量，倘若在這些實施例中，將致動器設(shè)置在第二導(dǎo)輥上，所述第二導(dǎo)輥的旋轉(zhuǎn)軸是不固定的且樞轉(zhuǎn)地圍繞著第一導(dǎo)輥的旋轉(zhuǎn)軸，則將會增加張力調(diào)節(jié)器的移動部分的慣量。不過，將致動器設(shè)置在第二導(dǎo)輥上(所述第二導(dǎo)輥可以圍繞第一導(dǎo)輥的旋轉(zhuǎn)軸樞轉(zhuǎn))的設(shè)置在本文中不應(yīng)被排除。
[0094]根據(jù)各實施例，一個致動器設(shè)置于在第一導(dǎo)輥和第二導(dǎo)輥之間的連接臂上。在本實施例中的致動器可致動連接臂圍繞第一導(dǎo)輥的軸的樞轉(zhuǎn)運動。不限于本實施例，第二導(dǎo)輥可以是非致動的，例如由移動導(dǎo)輥的絲線來驅(qū)動。可設(shè)置另一致動器用于致動第一導(dǎo)輥。
[0095]圖4圖示張力調(diào)節(jié)器I的實施例的細節(jié)透視圖。在本示意圖中，第一導(dǎo)輥15由致動器16 (諸如，無刷調(diào)節(jié)器)致動。第一導(dǎo)輥15可以由電動機致動并可以圍繞第一導(dǎo)輥15的旋轉(zhuǎn)軸45旋轉(zhuǎn)。第二導(dǎo)輥25不被致動，并且可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸26自由地旋轉(zhuǎn)。另外或替代地，所述第二導(dǎo)輥可以是致動的。
[0096]此外，如圖4中所示例性圖示的，第二導(dǎo)輥25可以圍繞第二導(dǎo)輥25的旋轉(zhuǎn)軸26和第一導(dǎo)輥15的旋轉(zhuǎn)軸45兩者樞轉(zhuǎn)。特別地，可能除致動第一導(dǎo)輥之外，可以設(shè)置致動器(未圖示)，用以使第二導(dǎo)輥25圍繞第一導(dǎo)輥15的旋轉(zhuǎn)軸45樞轉(zhuǎn)，如雙向箭頭49所指示的。不論第一導(dǎo)輥和/或第二導(dǎo)輥是否是致動的，第二導(dǎo)輥圍繞第一導(dǎo)輥的旋轉(zhuǎn)軸樞轉(zhuǎn)的最大角度可以是+/_35°。
[0097]根據(jù)本文的各實施例，第一導(dǎo)輥15和第二導(dǎo)輥25中的至少一個具有圓柱形的主體。第一導(dǎo)輥15和第二導(dǎo)輥25中的至少一者的圓柱形主體可以具有在1cm和25cm之間，特別地在12cm和20cm之間范圍內(nèi)的直徑。圖4圖示皆具有圓柱形主體的第一導(dǎo)輥15和第二導(dǎo)輥25。在圖4中，第一導(dǎo)輥15的圓柱形主體的直徑由附圖標(biāo)記14表示，而第二導(dǎo)輥25的圓柱形主體的直徑由附圖標(biāo)記24表示。
[0098]根據(jù)各實施例，所述導(dǎo)輥的形狀可以是圓錐形的。例如，第一導(dǎo)輥和/或第二導(dǎo)輥一側(cè)的直徑可以在0.5mm和1mm之間，可任選地在0.5mm和4mm之間，所述直徑大于第一輥和/或第二導(dǎo)輥的相對側(cè)的直徑。圓錐形狀具有的效果是可以減少或者避免絲線在導(dǎo)輥表面上的滑動，藉此減少導(dǎo)輥的磨損。此外，在導(dǎo)輥上存在很少或沒有滑動的情況下，絲線從槽中跳出的風(fēng)險也很小。
[0099]根據(jù)本文的各實施例,可以在第一導(dǎo)棍15和第二導(dǎo)棍25各自的外圓周表面中形成至少5個槽，特別地至少10個槽。所述第一導(dǎo)輥和/或第二導(dǎo)輥通常具有至多20個槽。所述槽設(shè)置為彼此平行。特別地，在圖4的圖式中所示意性圖示的本申請的導(dǎo)輥的各實施例中的槽是非螺旋形的。
[0100]圖4圖示第一導(dǎo)輥15和第二導(dǎo)輥25可以經(jīng)由臂35 (特別地，通過連接臂)彼此連接。連接臂35形成在第一導(dǎo)輥15和第二導(dǎo)輥25之間的固定距離。連接臂35充當(dāng)在第一導(dǎo)棍15和第二導(dǎo)棍25之間的距離保持件。在本文描述的實施例中，在第一導(dǎo)棍15和第二導(dǎo)輥25之間的連接臂可以形成可樞轉(zhuǎn)的杠桿臂，以用于調(diào)整線張力。在此情況下，第二導(dǎo)輥可以圍繞第一導(dǎo)輥的軸樞轉(zhuǎn)。第一導(dǎo)輥也可以圍繞第二導(dǎo)輥的軸樞轉(zhuǎn)。經(jīng)由樞轉(zhuǎn)運動，可以清除張力變更和波動。
[0101]可以經(jīng)由使第二導(dǎo)輥25和連接臂35 —起圍繞第一導(dǎo)輥15的旋轉(zhuǎn)軸45樞轉(zhuǎn)來調(diào)整線張力。在各實施例中，所述連接臂35可以嚙合在第一導(dǎo)輥15的旋轉(zhuǎn)軸45處。經(jīng)由偏轉(zhuǎn)連接臂35，即經(jīng)由使第二導(dǎo)輥25圍繞第一導(dǎo)輥15的旋轉(zhuǎn)軸45樞轉(zhuǎn)，可以調(diào)整絲線230的線張力，諸如使線張力保持恒定。
[0102]圖5圖示根據(jù)各實施例的絲鋸裝置100中的張力調(diào)節(jié)器I的原理。所述張力調(diào)節(jié)器可以位于絲鋸裝置中的不同位置處，或者定位為鄰接于或附接于絲鋸裝置。從第一線張力轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙€張力的處理不受張力調(diào)節(jié)器位置的影響。
[0103]圖5示范性地圖示根據(jù)各實施例的絲鋸裝置100的配置。在本示意圖中，張力調(diào)節(jié)器I位于卷線繞線管138和絲線導(dǎo)向器118之間。第一線張力代表切割區(qū)域240中的線張力。第二線張力代表繞線管區(qū)域220中的線張力。張力調(diào)節(jié)器I適用于轉(zhuǎn)變切割區(qū)域240中絲線的線張力，以使得繞線管區(qū)域220中絲線230的線張力小于切割區(qū)域240中絲線230的線張力。所述切割區(qū)域240僅示意性地描繪在圖5和圖6中。所述切割區(qū)域240可以特別地包括多個導(dǎo)輥，所述導(dǎo)輥適用于在導(dǎo)輥之間架設(shè)絲網(wǎng)，以進行對半導(dǎo)體錠料的鋸切?？蓞⒖磮D1、圖2a和圖2b中的示例性實施例以獲得更多細節(jié)。
[0104]根據(jù)另一實施例(未圖示)，張力調(diào)節(jié)器I可以位于絲線進入端281上。在這種情況下，張力調(diào)節(jié)器I可以適用于轉(zhuǎn)變切割區(qū)域中絲線的線張力，以使得切割區(qū)域中絲線的線張力高于繞線管區(qū)域中絲線的線張力。
[0105]根據(jù)各實施例，切割區(qū)域240可以是高張力區(qū)域，在所述區(qū)域中絲線230的線張力至少是15牛頓，特別地至少是20牛頓，更特別地至少是25牛頓。所述繞線管區(qū)域220可以例如是低張力區(qū)域，在所述低張力區(qū)域中絲線230的線張力至多是10牛頓，特別地至多是8牛頓，更特別地至多是5牛頓。
[0106]經(jīng)由在第一導(dǎo)輥和第二導(dǎo)輥之間環(huán)繞絲線達若干次，所述張力調(diào)節(jié)器適用于允許當(dāng)絲線從張力調(diào)節(jié)器退出時，相比于絲線進入張力調(diào)節(jié)器的線張力來對線張力進行修正。
[0107]根據(jù)本文的各實施例，絲線230可以圍繞第一導(dǎo)輥15和第二導(dǎo)輥25卷繞至少2次，特別地至少5次或8次。在各實施例中，絲線圍繞第一導(dǎo)輥和第二導(dǎo)輥卷繞至多30次或者甚至至多25次。在各實施例中，絲線可以圍繞第一導(dǎo)輥15和第二導(dǎo)輥25卷繞少于20次，特別地少于15次。
[0108]除了適配用于轉(zhuǎn)變線張力之外，張力調(diào)節(jié)器I還設(shè)計為使得切割區(qū)域240中的線張力在操作期間可調(diào)整?？梢越?jīng)由使第一導(dǎo)輥15和所述連接臂35 —起圍繞第二導(dǎo)輥25的旋轉(zhuǎn)軸26旋轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)切割區(qū)域240中的線張力。在各實施例中，所述連接臂35可以嚙合在第二導(dǎo)輥25的旋轉(zhuǎn)軸26處?？梢愿鶕?jù)連接臂35的長度確定第一導(dǎo)輥15和第二導(dǎo)輥25之間的距離?？梢越?jīng)由引導(dǎo)絲線進入第一導(dǎo)輥15內(nèi)從而使絲線進入第一導(dǎo)輥15的方向垂直于連接臂35來達成有效的調(diào)整。另外或替代地，可以引導(dǎo)退出第一導(dǎo)輥15的絲線，使得絲線退出第一導(dǎo)輥15的方向垂直于連接臂35。所述連接臂因此也可以在本文公開的各種實施例中視為擺動臂。
[0109]根據(jù)各實施例，絲鋸裝置100可包括傳感裝置，用于測量第一線張力和第二線張力中的至少一個。另外或替代地，可以設(shè)置位置傳感器用于測量第二導(dǎo)輥的位置和/或偏轉(zhuǎn)。這種位置傳感器示例性地圖示在圖5中，并且用附圖標(biāo)記55表示。
[0110]此外，圖5圖示傳感裝置20，所述傳感裝置20設(shè)置在張力調(diào)節(jié)器I和卷線繞線管138之間的繞線管區(qū)域220內(nèi)。另一傳感裝置10設(shè)置在導(dǎo)輥118和張力調(diào)節(jié)器I之間。傳感裝置的設(shè)置不局限于圖5的實施例，而是適用于本文所涵蓋的所有實施例。
[0111]在各實施例中，傳感裝置10可適用于測量絲線230在進入張力調(diào)節(jié)器I之前或當(dāng)時的線張力，而傳感裝置20適用于測量絲線230在退出張力調(diào)節(jié)器I當(dāng)時或之后的線張力。傳感裝置10、20可以設(shè)置在引導(dǎo)絲線230的絲線導(dǎo)向器130處。傳感裝置10、20可以包括力傳感器，所述力傳感器用于測量實際的線張力。例如，第一導(dǎo)輥15和第二導(dǎo)輥25中的至少一個的速率可以適合于由傳感裝置10和/或傳感裝置20測量的線張力。另外或替代地，被致動的絲線導(dǎo)向器(例如，圖5中的絲線導(dǎo)向器118)的速率可以適合于由傳感裝置10測量的線張力。另外或替代地，卷線繞線管138的速率可以適合于由傳感裝置20測量的線張力。
[0112]根據(jù)各實施例，絲鋸裝置100可包括控制器30，所述控制器30用于根據(jù)所測量的線張力數(shù)據(jù)來控制張力調(diào)節(jié)器I。傳感裝置10、20 (如果有)和/或位置傳感器55 (如果有)可經(jīng)由電纜或者無線地連接到控制器30。由傳感裝置10、20和/或位置傳感器中的至少一個測量的數(shù)據(jù)可反饋到控制器30。根據(jù)所述測量數(shù)據(jù)，控制器30可以評估和計算張力調(diào)節(jié)器I的若干參數(shù)，并且據(jù)此控制和調(diào)節(jié)張力調(diào)節(jié)器I。
[0113]根據(jù)各實施例，另一傳感裝置可以設(shè)置在張力調(diào)節(jié)器I處，特別地在連接臂35處，用于控制和調(diào)節(jié)切割區(qū)域240中的線張力?？梢源_定所述連接臂35的實際扭矩和具體線張力所需要的扭矩。據(jù)此，可以調(diào)節(jié)被致動的絲線導(dǎo)向器(例如，圖5中的絲線導(dǎo)向器118)和導(dǎo)輥15與25的速率。連接臂35可以由致動器(例如，圖5中的致動器16)致動。通常在本文中，所描述的各致動器可以例如是電動機，諸如，無刷電動機、從動電動機，或者氣動電動機。特別地，可以應(yīng)用線性致動器，該線性致動器與運動學(xué)變換結(jié)合以成為旋轉(zhuǎn)運動。
[0114]在各實施例中，本申請的控制器可以配備有健康檢測，所述健康檢測典型地使用基于模型的算法。健康檢測可用于檢查從傳感裝置和/或位置傳感器接收的數(shù)據(jù)的似然性(plausibility)。在所述傳感裝置中的一個或多個(特別是位于高張力側(cè)上的傳感裝置)發(fā)生故障的情況下，所述控制器可以根據(jù)估計而不是測量數(shù)據(jù)來繼續(xù)操作。此外，為了檢查致動器的可操作性，若在扭矩中的擾動超過可選閾值，則可以觸發(fā)警告信息。
[0115]圖6圖示本申請的又一實施例。所述絲鋸裝置配備有張力調(diào)節(jié)器I。張力調(diào)節(jié)器I具有第一導(dǎo)輥15與第二導(dǎo)輥25。第一導(dǎo)輥15經(jīng)由連接臂35連接到第二導(dǎo)輥25。在圖6所描繪的實施例中，第二導(dǎo)輥不可圍繞第一導(dǎo)輥樞轉(zhuǎn)。這還可以被稱作本文中張力調(diào)節(jié)器的“剛性連接”。
[0116]與圖5中圖示的各實施例之間的差異被高亮顯示。圖5的各實施例中的張力調(diào)節(jié)器I具有第一導(dǎo)棍15中的旋轉(zhuǎn)軸45。旋轉(zhuǎn)軸45還對應(yīng)于第二導(dǎo)棍圍繞第一導(dǎo)棍15樞轉(zhuǎn)的軸。作為替代，在圖6的實施例中，附圖標(biāo)記60指代第一導(dǎo)輥15的軸，而附圖標(biāo)記61指代第二導(dǎo)輥的軸。然而，在圖6圖示的這些實施例中，并未設(shè)置成第二導(dǎo)輥圍繞第一導(dǎo)輥的軸旋轉(zhuǎn)，或者第一導(dǎo)輥圍繞第二導(dǎo)輥的軸旋轉(zhuǎn)。特別地，第一導(dǎo)輥15的軸60和第二導(dǎo)輥25的軸61可以皆固定于它們的位置。
[0117]根據(jù)各實施例，張力調(diào)節(jié)器包括一個或可任選地兩個導(dǎo)輥，每個所述導(dǎo)輥可以具有圓錐形主體，如參照本文的其他實施例所描述的。特別地，如本文的各種實施例所描述的，第一導(dǎo)輥和第二導(dǎo)輥皆可以具有圓錐形主體。
[0118]此外，在第一導(dǎo)輥和第二導(dǎo)輥之間利用剛性連接的各實施例中，通常設(shè)置有張力調(diào)節(jié)器。例如，如在圖6的實施例中所描述的，張力調(diào)節(jié)器2可以設(shè)置在所述絲鋸裝置中，特別地在張力調(diào)節(jié)器I和切割區(qū)域240之間。所述張力調(diào)節(jié)器配置用于調(diào)整張力，特別地，用于盡可能保持張力恒定，以用于切割區(qū)域240中的切割處理。這增強了切割區(qū)域中張力調(diào)節(jié)的精確度。
[0119]在未特別說明的其他實施例中，所述張力調(diào)節(jié)器可以設(shè)置在繞線管區(qū)域220和張力調(diào)節(jié)器I之間。在其他實施例中，張力調(diào)節(jié)器2可以設(shè)置在張力調(diào)節(jié)器I和切割區(qū)域240之間，并且另一張力調(diào)節(jié)器可以設(shè)置在繞線管區(qū)域220和張力調(diào)節(jié)器I之間。
[0120]如在圖6中所圖示的，張力調(diào)節(jié)器可以設(shè)置為具有樞轉(zhuǎn)中心17。設(shè)置臂36，以使導(dǎo)輥131圍繞臂36樞轉(zhuǎn)。導(dǎo)輥131可以被動地樞轉(zhuǎn)，即取決于導(dǎo)輥兩側(cè)的絲線的張力差異而樞轉(zhuǎn)。或者，致動器可以設(shè)置為主動地控制導(dǎo)輥131圍繞樞轉(zhuǎn)中心17的樞轉(zhuǎn)運動。
[0121]張力轉(zhuǎn)變輥的外周槽通常并行設(shè)置。并且，第二導(dǎo)輥上的槽數(shù)量與第一導(dǎo)輥上的槽數(shù)量通常是相同的。
[0122]根據(jù)本文描述的實施例的張力調(diào)節(jié)器適用于跨多個數(shù)量級轉(zhuǎn)變線張力。轉(zhuǎn)變步驟可以定義為增加或減少線張力。進入張力調(diào)節(jié)器的絲線的線張力可以比退出張力調(diào)節(jié)器的絲線的線張力低或高多個數(shù)量級。進入張力調(diào)節(jié)器的線張力與退出張力調(diào)節(jié)器的線張力之間的差異由張力調(diào)節(jié)器的導(dǎo)輥上的線圈匝數(shù)確定。
[0123]隨著絲線所經(jīng)過的各導(dǎo)輥上的各個后續(xù)線圈，在張力調(diào)節(jié)器的線圈中引導(dǎo)的絲線的線張力逐漸地增加或減少。根據(jù)各實施例且并非限于圖6的實施例，在導(dǎo)輥上游或?qū)л佅掠蔚钠渲兄辽僖惶幵O(shè)置有致動器。在一些實施例中，導(dǎo)輥上游和導(dǎo)輥下游兩處皆設(shè)置有致動器。
[0124]圖7示范性地圖示如本文所描述的導(dǎo)輥的詳細視圖，特別地如在諸圖中所圖示的實施例中所描述的第一導(dǎo)輥15和/或第二導(dǎo)輥25的詳細視圖。圖7并未按照真實尺寸繪制，但是將特別地提供對槽結(jié)構(gòu)的透徹了解。圖7圖示導(dǎo)輥，所述導(dǎo)輥可圍繞旋轉(zhuǎn)軸370旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)輥具有多個外周槽400，所述外周槽400用于接收絲線。例如，槽400可以對應(yīng)于如先前所描述的槽115和/或125。外周槽400圍繞導(dǎo)輥的圓錐形主體卷繞。在本文描述的各實施例中，外周槽400包括至少2個線圈，特別地至少5個線圈。通常，所述導(dǎo)輥包括少于30個線圈，特別地少于20個線圈。
[0125]每個線圈由一根段340、兩個頂部350和兩個側(cè)面345組成。在這里,所述兩個側(cè)面形成由360表示的角度。根據(jù)各實施例，外周槽400的每個線圈具有在圓錐形主體橫向上的寬度，在圓錐形主體徑向上的深度，以及從一個線圈中心到一相鄰線圈中心的間距330。所述寬度可以由圍繞線圈的兩個相鄰頂部350之間的距離來確定。
[0126]特別地，線圈的寬度可以在ΙΟΟμπι到500μπι的范圍內(nèi)。深度可以由線圈的頂部350中的一個頂部和根段340之間的距離來確定。特別地，線圈的深度可以在10ym到500μπι的范圍內(nèi)。間距330可以由一個線圈的中心到一相鄰線圈的中心之間的距離來確定。特別地，間距可以在Imm到5mm之間的范圍內(nèi)。
[0127]根據(jù)本文描述的實施例，在軸向上的導(dǎo)輥寬度(由圖7中的301表示)在Icm和20cm之間，特別地在3cm和1cm之間。
[0128]根據(jù)各實施例，所述導(dǎo)輥，即張力調(diào)節(jié)器的第一導(dǎo)輥和/或第二導(dǎo)輥，具有在第一軸端上的第一直徑和在第二軸端上的第二直徑，所述第一直徑比所述第二直徑大至少1mm，可任選地大至少2mm，或者甚至大5mm。所述第一直徑可以比所述第二直徑大少于10mm。第一直徑和/或第二直徑可以是至少10cm。所述直徑之間的相對差，即相對于第一直徑或第二直徑中較大的一者的直徑差異，通常是等于或低于1%。因為在每一端上直徑不同(不限于在先前語句中示范性給定的值)，所以所述導(dǎo)輥具有圓錐形的形狀。因此，轉(zhuǎn)變輥的主體可以定義指定為圓錐形主體。
[0129]根據(jù)各實施例，所述導(dǎo)輥的第一直徑、第二直徑，或者第一直徑和第二直徑的平均值通常是所述導(dǎo)輥在軸向的寬度(如圖7中的箭頭301所圖示的)的至少兩倍大，典型地至少三倍大。
[0130]圖7示例性地圖示張力導(dǎo)輥，所述張力導(dǎo)輥具有彼此相對定位的第一末端302和第二末端303。第一末端302具有直徑410,所述直徑410由第一末端302上的第一線圈的頂部350所限定的直徑來確定。第二末端303可以具有直徑310，所述直徑310由第二末端303上的第一線圈的頂部350所限定的直徑來確定。所述直徑可以在5cm和30cm之間的范圍內(nèi)，特別地在1cm和20cm之間。
[0131]根據(jù)各實施例，第一末端302上的直徑410可以是第二末端303上的直徑310的至少1.001倍。另外或替代地，第一末端302上的直徑410可以是第二末端303上的直徑310的至多1.1倍。
[0132]在本文描述的實施例中，在圓錐形主體的縱向301中，所述直徑從導(dǎo)輥的第一末端302到第二末端303不斷地增加。從第一末端302到第二末端303逐漸增加的直徑補償由于線張力差異而從第一末端302到第二末端303的絲線拉伸。這種絲線拉伸發(fā)生于例如如上所述的絲鋸裝置中，在所述絲鋸裝置中線張力從較低的張力區(qū)域轉(zhuǎn)變到較高的張力區(qū)域中，或者反之亦然。由于線張力導(dǎo)致的絲線可拉伸程度取決于絲線材料和直徑。
[0133]在另一實施方式中，直徑可能在圓錐形主體的縱向中從第一末端302到第二末端303非恒定地增加。例如，直徑的增加可能在各個級中實現(xiàn)。
[0134]盡管上述內(nèi)容是針對本發(fā)明的實施例，但可在不脫離本發(fā)明的基本范圍的情況下設(shè)計本發(fā)明的其他和進一步實施例，且本發(fā)明的范圍是由所附的權(quán)利要求書來確定的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于切割半導(dǎo)體材料的絲鋸裝置(100)，包括: 張力調(diào)節(jié)器(I)，所述張力調(diào)節(jié)器(I)適用于將第一線張力轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙€張力，所述張力調(diào)節(jié)器(I)包括: 第一導(dǎo)輥(15)，所述第一導(dǎo)輥(15)包括旋轉(zhuǎn)軸(45)和形成在所述第一導(dǎo)輥(15)的外圓周表面中的多個槽(115)，以及 第二導(dǎo)輥(25)，所述第二導(dǎo)輥(25)包括形成在所述第二導(dǎo)輥(25)的外圓周表面中的多個槽(125)，其中 所述第一導(dǎo)輥(15)和所述第二導(dǎo)輥(25)以固定距離(L)彼此間隔開。
2.如權(quán)利要求1所述的絲鋸裝置，其中所述第二導(dǎo)輥(25)能圍繞第一導(dǎo)輥(15)的旋轉(zhuǎn)軸(45)樞轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的絲鋸裝置，其中所述第一導(dǎo)輥(15)和所述第二導(dǎo)輥(25)是經(jīng)由連接臂(35)連接的。
4.如權(quán)利要求3所述的絲鋸裝置，其中所述第一導(dǎo)輥的軸和所述第二導(dǎo)輥的軸相對于所述連接臂(35)固定在原位。
5.如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的絲鋸裝置，其中所述第一線張力和所述第二線張力之間的差是至少5牛頓。
6.如權(quán)利要求5所述的絲鋸裝置，其中所述第一線張力和所述第二線張力之間的差是至少10牛頓。
7.如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的絲鋸裝置，其中所述第一導(dǎo)輥(15)和所述第二導(dǎo)輥(25)中的至少一個具有圓柱形主體。
8.如權(quán)利要求7所述的絲鋸裝置，其中所述第一導(dǎo)輥和所述第二導(dǎo)輥皆具有圓錐形主體。
9.如權(quán)利要求7或8所述的絲鋸裝置，其中所述圓柱形主體的直徑(14、24)在1cm和25cm的范圍內(nèi)。
10.如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的絲鋸裝置，其中所述第一導(dǎo)輥(15)和所述第二導(dǎo)輥(25)中的至少一個由致動器(16)致動。
11.如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的絲鋸裝置，還包括: 至少一個傳感裝置(10、20)，所述傳感裝置用于測量第一線張力和第二線張力中的至少一個；以及位置傳感器，所述位置傳感器用于測量所述第二導(dǎo)輥(25)的位置。
12.如權(quán)利要求11所述的絲鋸裝置，還包括: 控制器(30)，所述控制器用于根據(jù)所測量的線張力數(shù)據(jù)來控制所述張力調(diào)節(jié)器(I)。
13.如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的絲鋸裝置，其中: 所述多個槽包括至多30個槽。
14.如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的絲鋸裝置，其中: 所述槽具有從一個槽的中心到相鄰槽的中心的間距，所述間距在Imm到5mm之間的范圍內(nèi)。
15.如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的絲鋸裝置，其中所述絲鋸裝置具有以下至少一項特征: 所述第一線張力在至多10牛頓的范圍內(nèi)，且所述第二線張力在至少15牛頓的范圍內(nèi)； 以及 所述第二線張力在至多10牛頓的范圍內(nèi)，且所述第一線張力在至少15牛頓的范圍內(nèi)。
16.如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的絲鋸裝置，其中: 所述第一導(dǎo)輥和所述第二導(dǎo)輥中的至少一個在第一末端(302)上具有第一直徑(410、420)，并且在第二末端(303)上具有第二直徑(310、320)，所述第一直徑(410、420)比所述第二直徑(310、320)大至少1mm。
17.如權(quán)利要求16所述的絲鋸裝置，其中所述第一直徑(410、420)比所述第二直徑(310,320)大至少 2_。
18.如權(quán)利要求16或17所述的絲鋸裝置，其中: 所述直徑在所述圓錐形主體的縱向中從所述第一末端(302)到所述第二末端(303)不斷地增加。
19.如前述權(quán)利要求中的任意一項所述的絲鋸裝置，其中: 所述第一導(dǎo)輥(15)的槽(115)中的至少一個和所述第二導(dǎo)輥(25)的槽(125)中的至少一個并行設(shè)置。
20.如權(quán)利要求19所述的絲鋸裝置，其中在所述第一導(dǎo)輥(15)和所述第二導(dǎo)輥(25)的至少一個中的槽(115、125)的數(shù)量是至多30個線圈。
【文檔編號】B28D5/04GK104416687SQ201310553967
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月2日
【發(fā)明者】Y·希諾訥, F·博爾內(nèi), S·蘇比耶勒, J·斯佩雷爾 申請人:應(yīng)用材料瑞士有限責(zé)任公司