實現(xiàn)提升擺動的線鋸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于切斷陶瓷或單結(jié)晶晶錠（ingot)的線鋸，更具體的，本發(fā)明涉及 在行進的鋸絲上擺動晶錠，切斷成多個薄晶片的線鋸。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常作為將6&48、6&?、11^、〇皿竹2、3 &??111代、其它陶瓷或單結(jié)晶晶錠切斷成多個 薄晶片的設(shè)備，廣泛地使用每單位時間內(nèi)生產(chǎn)收率高的線鋸。線鋸是基本上以直徑IIM以 下，較好是200ym左右的鋼琴鋼絲或不銹鋼鋼絲的鋸絲作為媒介通過與像金剛石一樣的 研磨劑的相互作用來切斷晶錠的設(shè)備。在利用線鋸的晶錠切斷中，限制鋸絲偏移在最小程 度內(nèi)，并且在晶錠切斷工序中，需要可以使鋸絲與晶錠接觸的長度（ContactLengh)(以下 稱為"接觸長度"）最小化的工序條件，尤其是對應(yīng)用于節(jié)省半導(dǎo)體工序費用的晶錠大型化 的趨勢及像藍寶石一樣的高硬度晶錠，需要高速精密切斷技術(shù)。
[0003] 與上述的晶錠切斷功能提高及高速精密切斷技術(shù)相關(guān)，美國專利第4, 646, 710號 揭示，在兩個導(dǎo)輪配置金剛石切割鋸絲，以高速往復(fù)行進鋸絲，同時錠架上固定晶錠的狀態(tài) 下擺動晶錠切斷成薄晶片的線鋸（以下簡稱"現(xiàn)有技術(shù)1")。如現(xiàn)有技術(shù)1揭示，據(jù)悉接觸 長度減小時，晶錠和金剛石之間的作用壓力變大而改善切割力，且鋸絲偏移程度小而左右 搖動減小，可以進行高速精密切斷。
[0004] 通常鋸絲的接觸長度是根據(jù)鋸絲偏移、鋸絲支撐點之間的距離、切入負載、鋸絲行 進速度或晶錠的移送速度、及金剛石的形態(tài)或大小等各個條件而不同。然而，在現(xiàn)有技術(shù)1 中可以看出，擺動晶錠時，由于根據(jù)擺動條件可以形成晶錠切割剖面的曲率半徑的變化及 接觸長度的變化，因此擺動晶錠切斷的工序作為可以減小接觸長度并提高切割性的有用方 案。
[0005] 而且，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)1，鋸絲偏移（Deflection)、晶錠切割剖面（Cut Profile)的 曲率半徑及接觸長度之間的關(guān)系由下述數(shù)學(xué)式1表示。
[0006][數(shù)學(xué)式1]
[0007] BN2Rtan-1 (D/L)/57. 296
[0008] 在此，B是接觸長度，R是晶錠切割剖面的曲率半徑，D是鋸絲偏移，以及L是支撐 鋸絲的兩個導(dǎo)輪之間的1/2距離。從所述數(shù)學(xué)式1中，已知接觸長度時，曲率半徑（R)是 28. 648B/tan-l(D/L)，但實際的曲率半徑應(yīng)該是其以下的值。
[0009] 另一方面，擺動晶錠時，切割剖面的曲率半徑是根據(jù)擺動中心軸和切割點之間的 距離而不同。例如，對于晶錠切斷面的寬度為c的四角形晶錠，以小于90°的銳角擺動晶 錠，并以半徑R的曲率切割時，接于晶錠上端部的半徑R的曲率與晶錠側(cè)線交叉的點至晶錠 上端部的垂直距離為h時，曲率半徑R是在幾何關(guān)系上如同下述數(shù)學(xué)式2。
[0010] [數(shù)學(xué)式2]
[0011] R= (c2+4h2)/8h
[0012] 如此，在晶錠的中心以大角度擺動，使接觸長度變得最小，非常值得，但具有固定 晶錠的錠架與鋸絲及/或?qū)л喗佑|或干涉，或者需要確保錠架擺動空間的問題，因此在晶 錠中心的擺動角度只能被限制。然而，為了以接近點接觸的接觸長度切割晶錠，并形成圓弧 狀的切割剖面，晶錠切割點（晶錠和鋸絲接觸而被切割的地點）必須在以擺動角度表示的 擺動范圍內(nèi)。若晶錠切割點脫離擺動角度范圍時，鋸絲與晶錠線接觸形成直線上的切割剖 面，則切斷抵抗變大，切割性降低，不值得采取。因此，為了在晶錠的切斷面整個區(qū)域具有接 近點接觸的接觸長度，并形成圓弧狀的切割剖面，晶錠切割點必須在以擺動角度表示的擺 動角度范圍內(nèi)存在才行。所以，在晶錠擺動機構(gòu)中，晶錠擺動角度雖然只能受限制，但盡量 使其越大越好。
[0013] 另一方面，鋸絲偏移（D)是在確保錠架的擺動空間或是在與晶錠擺動軸和晶錠擺 動角度的關(guān)系中將導(dǎo)輪之間的距離變大的情況下，即使以相同的鋸絲及一定的切入負載切 割晶錠，鋸絲偏移（D)還是變大，隨著鋸絲偏移（D)的增加接觸長度也變大，切割性就降低。 因此，需要與晶錠的擺動一起使導(dǎo)輪之間的距離最小化的方案，與其相關(guān)的例子，在日本專 利第3, 539, 773號（稱為"現(xiàn)有技術(shù)2"）及美國專利第6, 886, 550號（稱為"現(xiàn)有技術(shù)3"） 揭示可以減小晶錠的擺動和導(dǎo)輪干涉的方案。現(xiàn)有技術(shù)1是組合向左右往復(fù)的兩個并進機 構(gòu)，使得晶錠切割點相對于導(dǎo)輪始終位于一定的位置，為此通過兩個并進機構(gòu)必須形成作 為擺動中心的固定點（以下稱為"振動點"）。若沒有形成一個振動點時，切割點相對于導(dǎo) 輪不能位于固定的位置。如此，現(xiàn)有技術(shù)1與現(xiàn)有技術(shù)2比較時，很明顯的，并進機構(gòu)和旋 轉(zhuǎn)機構(gòu)只是有旋轉(zhuǎn)手段上的差異，兩個結(jié)構(gòu)是相互相同。因此，在現(xiàn)有技術(shù)1和現(xiàn)有技術(shù)2 的晶錠擺動單位9以a角度擺動時，升降塊是以（1-cosa)移動，擺動1次時，升降塊反復(fù) 上升和下降2次。即，在現(xiàn)有技術(shù)1和現(xiàn)有技術(shù)2揭示的擺動單位是并進機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)及 升降機構(gòu)相互組合的構(gòu)成。而且，現(xiàn)有技術(shù)1和現(xiàn)有技術(shù)2的擺動單位，在晶錠的中心上有 振動點時，由于沒有晶錠的左右移動，由此可以減小對于擺動空間的限制，并可以縮小導(dǎo)輪 之間的距離，是個最理想的情形。
[0014] 然而，通常在線鋸，具有與晶錠的切入深度成比例，必須以一定的比率移送升 降塊的問題。升降塊重達1噸（ton)以上，在升降塊的上升及下降循環(huán)期間，由于滯后 (hysteresis)特性移送負載改變，因此按切入深度以一定比率下降升降塊較好，而且盡量 避免采用上升升降塊的方式較好?？墒牵诟鶕?jù)現(xiàn)有技術(shù)2和現(xiàn)有技術(shù)3的線鋸中，因為擺 動單位不僅包括升降塊的上升模式，而且還包括上升及下降循環(huán)，具有控制困難，精密度降 低且工序時間變長的問題。而且，不能大幅移動升降塊，因此隨著其移動量（1-cosa)的變 小，不能把擺動角度a變大，所以錠架的旋轉(zhuǎn)半徑變大，具有整個設(shè)備非效率的成大型化 的問題。還有，為了擺動需要控制的機構(gòu)多，控制變數(shù)也多，控制變得復(fù)雜，并且構(gòu)成部件 多，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜，具有設(shè)備費用變大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明是為了解決如上所述的問題而提出，其目的是提供，在線鋸中，可以使導(dǎo)輪 之間的距離最小化，并擺動晶錠以提高切割晶錠性能的方案。
[0016] 為了完成如上所述的目的，根據(jù)本發(fā)明的線鋸，包括：第1驅(qū)動塊和第2驅(qū)動塊，向 相互垂直的方向移動；錠架，連接于所述第1驅(qū)動塊及第2驅(qū)動塊，以便可以隨著第1驅(qū)動 塊和第2驅(qū)動塊中至少一個的移動而擺動；以及升降塊，向平行晶錠的切斷方向移送所述 錠架。
[0017] 在根據(jù)本發(fā)明的線鋸中，所述錠架可以配置在第1驅(qū)動塊和第2驅(qū)動塊之間，所述 第1驅(qū)動塊與鋸絲行進方向平行地移動，而且所述第2驅(qū)動塊與晶錠的切斷方向平行地移 動較好。
[0018] 在根據(jù)本發(fā)明的線鋸中，所述錠架可以與第1驅(qū)動塊及第2驅(qū)動塊中的至少一個 以樞軸軸來連接。
[0019] 在根據(jù)本發(fā)明的線鋸中，所述錠架是通過第1樞軸軸與第1驅(qū)動塊連接，通過第2 樞軸軸與第2驅(qū)動塊連接，而且所述第1樞軸軸和第2樞軸軸之間的距離在晶錠擺動中保 持一定較好。
[0020] 尤其是，在根據(jù)本發(fā)明的線鋸中，所述第1樞軸軸和第2樞軸軸中的任一個在所述 錠架的擺動中向相互垂直的方向移動較好。
[0021] 而且，在根據(jù)本發(fā)明的線鋸中，所述第1驅(qū)動塊及第2驅(qū)動塊中的任一個部件向平 行鋸絲行進的方向移動的距離符合下述數(shù)學(xué)式較好。
[0022] 〈數(shù)學(xué)式3>
[0023]
[0024] 在此，Sy是移動的距離，《是所述第1樞軸軸和所述第2樞軸軸的中心距離，以及 a是錠架擺動的角度。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明另一觀點的線鋸可以包括：第1驅(qū)動塊，向平行鋸絲行進的方向移動； 錠架，與所述第1驅(qū)動塊以樞軸軸連接；以及第2驅(qū)動塊，隨著所述第1驅(qū)動塊的移動與晶 錠的切斷方向平行地移動，同時設(shè)置在所述錠架上以便錠架以樞軸軸為中心擺動。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明又一觀點的線鋸可以包括：錠架，保持晶錠；以及第1樞軸軸和第2樞 軸軸，設(shè)置在錠架上，以便所述錠架具有第1旋轉(zhuǎn)中心線和第2旋轉(zhuǎn)中心線而旋轉(zhuǎn)，而且所 述第1樞軸軸和第2樞軸軸以相互垂直的方向移動，由此使所述錠架擺動。
[0027] 還有，根據(jù)本發(fā)明又一觀點的線鋸可以包括：至少2個導(dǎo)輪，設(shè)置在框架上用于向 導(dǎo)向單方向或雙方向行進的鋸絲；升降塊，設(shè)置在框架上以便與晶錠的切斷方向平行地升 降；第1驅(qū)動塊，設(shè)置在升降塊以便與鋸絲的行進方向平行地移動；第2驅(qū)動塊，設(shè)置在框 架或升降塊，以便與晶錠的切斷方向平行地移動；以及錠架，與第1驅(qū)動塊及第2驅(qū)動塊結(jié) 合，以便隨著第1驅(qū)動塊和第2驅(qū)動塊中的任一第1部件移動而擺動。
[0028] 進而，根據(jù)本發(fā)明的線鋸可以包括：第1軌道，與鋸絲的行進方向平行地設(shè)置在所 述升降塊；第2軌道，與晶錠的切斷方向平行地設(shè)置在所述