CN105014804A - 丝线导向器监视装置、丝锯和用于监视丝线导向器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述一种用于丝锯的丝线导向器监视装置、包括丝线导向器监视装置的丝锯和用于监视丝线导向器的方法。丝线导向器监视装置500包括用于测量丝线导向器200的表面特征的光学传感器装置510和用于耦合丝线导向器监视装置至丝锯的铸锭供应系统300的运动学机械结构350的耦合元件530。

Description

丝线导向器监视装置、丝锯和用于监视丝线导向器的方法

技术领域

本发明的实施方式涉及用于丝锯的丝线导向器监视装置、丝锯和用于监视丝锯的丝线导向器的方法。使用根据本发明的丝线导向器监视装置可改进现有的丝锯。更具体来说，本发明涉及用于测量丝线导向器的表面特征尤其丝线导向器槽的丝线监视装置。本发明的丝锯尤其适合于切割或锯切硬质材料，诸如硅或石英块。

背景技术

丝锯用于从一件硬质材料(诸如硅)切割块状物或砖状物、薄片，例如，半导体晶片。在这类装置中，丝线从绕线管供应且由丝线导向器圆筒引导和拉紧。用于锯切的丝线可提供有研磨材料。作为一种选择，所述研磨材料可作为浆料提供。这种做法可在丝线接触待切割材料之前不久进行。因此，由用于切割材料的丝线运送研磨剂至切割位置。作为另一种选择，研磨剂可使用涂层提供在丝线上，例如，就像是金刚石丝线。举例来说，金刚石颗粒可使用涂层提供在金属丝线上，其中金刚石颗粒嵌入丝线的涂层中。因此，研磨剂稳固地连接丝线。

丝线由丝线导向器引导和/或拉紧。这些丝线导向器一般刻有槽，所述槽具有精确的几何形状和大小。丝线缠绕丝线导向器且形成网或丝线网。在锯切工艺期间，丝线以相当大的速度移动。通常，待锯切的工件(例如，连接至支撑梁或支撑固持件的铸锭)被推向所述网。锯切期间，待锯切的工件移动穿过丝线网，其中这一移动速度决定切割速度和/或有效切割区，所述有效切割区可在给定时间量内锯切。

一般来说，存在以下倾向：使用更薄的丝线从而减少切割厚度且因此减少浪费的材料。还存在使用金刚石丝线的期望。这些更薄的丝线和金刚石丝线一般对损害更敏感并且在高应变下所述丝线可能更容易断裂。进一步来说，存在增加切割速度用于提高丝锯的产量的期望。移动工件穿过网的最大速度以及给定时间量内最大有效切割区受到数个因素的限制，包括丝线速度、待锯切的材料的供应速度、待锯切的材料的硬度、干扰影响、期望的精确度等等。当速度增加时，丝线上的张力一般也增加。因此，上述避免损坏、过度磨损丝线导向器槽以及丝线的磨损、故障或断裂问题在较高的锯切速度下更为严重。

一般来说，存在以下需求：以一方式操作丝锯以便避免或减少改变锯切质量、改变锯切宽度、丝线振荡或甚至丝线断裂。在用于切割晶片的丝锯中，晶片质量受到丝线导向器的强烈影响。丝线导向器的数个方面可影响晶片切割工艺。第一方面为丝线导向器的生产期间必须确保丝线导向器槽的高质量和一致性。晶片切割期间，由于丝线导向器槽引导切割的丝线，因此每一单独的槽的几何形状可影响丝线相对于铸锭的切割位置。因此，第二方面为切割工艺期间槽遭受磨损且数次切割之后槽几何形状可改变。槽几何形状的这种变化可引起切割工艺期间丝线导向器旋转时丝线振动，所述振动不利地影响晶片质量。

发明内容

鉴于上述内容，本发明提供克服所属技术领域中的至少一些问题的丝锯。根据独立的权利要求书，用于丝锯的丝线导向器监视系统、丝锯和用于监视丝线导向器的表面特征的方法在至少某种程度上实现这一目标。本发明的进一步方面、优点和特征从从属的权利要求书、描述和随附图式中显而易见。

鉴于上述内容，提供用于丝锯的丝线导向器监视装置。用于丝锯的丝线导向器监视装置包括用于测量丝线导向器的表面特征的光学传感器装置和用于耦合丝线导向器监视装置至丝锯的铸锭供应系统的运动学机械结构的耦合元件。

根据本发明的一个方面，现有的丝锯可使用(如本文描述的)丝线导向器监视装置改进。公开用于改进丝锯的方法，所述方法包括以下步骤：为丝锯提供(如本文描述的)丝线导向器监视装置。

根据本发明的另一方面，提供丝锯，所述丝锯包括(如本文描述的)至少二个丝线导向器圆筒和丝线导向器监视装置。

根据本发明的又一方面，提供丝锯，所述丝锯包括至少二个丝线导向器圆筒、配置用于耦合铸锭和丝线导向器监视装置的耦合元件和丝线导向器监视装置，其中丝线导向器监视装置包括用于测量丝线导向器的表面特征的光学传感器装置、用于耦合丝线导向器监视装置至丝锯的铸锭供应系统的运动学机械结构的耦合元件和配置用于执行光学传感器装置相对于耦合元件的移动的至少一个致动器，其中传感器装置包括辐射源和光学传感器。优选地，辐射源相对于光学传感器布置，具体来说，传感器装置为叉型传感器。

根据本发明的再一方面，提供用于监视丝线导向器的表面特征的方法，其中所述方法包括以下步骤：耦合传感器装置至丝锯的运动学机械结构，以移动运动学机械结构的方式移动传感器装置至丝锯内部安装的丝线导向器的表面并且使用传感器装置测量丝线导向器的表面特征。

本发明也针对用于执行公开的方法的设备且包括用于执行每一描述的方法步骤的设备零件。这些方法步骤可由各种硬件部件、适当的软件程序化的电脑、以上二者的任何组合或以任何其他方式执行。此外，本发明也针对描述的设备操作的方法。所述方法包括用于执行设备的每个功能的方法步骤。

本发明的进一步方面、优点和特征从从属的权利要求书、描述和随附图式显而易见。

附图说明

因此，以可详细理解本发明的上述特征的方式，上文简要概述的本发明的更具体描述可参阅实施方式获得。典型的实施方式在图式中描绘且在以下描述中详细说明。在所述图式中：

图1图示根据本文描述的实施方式的丝锯的示意性侧视图，本文描述的丝线导向器监视装置可与所述丝锯一起使用；

图2图示根据本文描述的实施方式的具有丝线导向器监视装置的丝锯的示意性侧视图，所述丝线导向器监视装置耦合运动学机械结构；

图3图示根据本文描述的实施方式的具有二个丝线导向器监视装置的丝锯的示意性侧视图，所述二个丝线导向器监视装置耦合运动学机械结构；

图4图示根据本文描述的实施方式的丝线导向器监视装置的示意性侧视图；

图5图示根据本文描述的实施方式的丝线导向器监视装置的示意性侧视图；

图6图示根据本文描述的实施方式的丝线导向器监视装置的示意性侧视图，所述丝线导向器监视装置位于用于监视丝线导向器的示例性位置；

图7图示根据本文描述的实施方式的具有槽的丝线导向器的示意性视图；

图8图示图6中图示的丝线导向器的截面的示意性视图；

图9图示根据本文描述的实施方式的丝线导向器中的示例性槽几何形状的示意性视图；

图10图示根据本文描述的实施方式的丝线导向器监视装置的示意性透视图，所述丝线导向器监视装置耦合运动学机械结构，所述运动学机械结构用于相对于丝线导向器移动丝线导向器监视装置；和

图11图示根据本文描述的实施方式的用于监视丝线导向器的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参阅各种实施方式，各种实施方式中的一或更多个实例图示在每一图中。每一实例以解释说明的方式提供且不意味着限制。举例来说，图示或描述为一个实施方式的部分的特征可用于任何其他实施方式上或连同任何其他实施方式一起使用以产生又一实施方式。本发明旨在包括这类修改和变化。

在图式的以下描述中，相同参考数字指代相同或类似部件。一般来说，仅描述关于单个实施方式的差异。除非另有说明，否则一个实施方式中的部分或方面的描述同样适用于另一实施方式中的对应部分或方面。

在描述丝线导向器监视装置和用于监视丝线导向器的方法的实施方式之前，将简要讨论与丝线导向器监视装置一起使用的丝锯的示例性实施方式。

一般来说，如本文所理解的丝锯装置可为晶片切割丝锯。

在本发明中，术语“丝线导向器的表面特征”涉及丝线导向器的结构表面特征，例如，丝线导向器的表面结构的几何形状，诸如槽或升高部和槽或升高部相对应的尺寸，诸如宽度、深度或高度等等。

在本发明中，术语“监视丝线导向器的表面特征”包括测量表面特征，尤其是测量不同时间点处的表面特征。进一步来说，“监视丝线导向器的表面特征”可包括比较不同时间点处进行的至少二个不同的测量。

在本发明中，术语“运动学机械结构”指代配置用于提供旋转和/或横向移动的任何手段。具体来说，如本文描述的“运动学机械结构”涉及至少二个元件的布置，通常连接至少二个主体，其中所述至少二个元件彼此连接使得所述至少二个元件中的至少一个可相对于布置中的所述至少二个元件中的另一个元件或其他元件移动，例如，围绕关节旋转和/或沿着轴平移。

在本发明中，术语“平行运动学机械结构”涉及“运动学机械结构”，其中通常至少二个主体中的至少一个连接至二个或更多个不同位置处的“平行运动学机械结构”。因此，平行运动学机械结构的一个元件的移动通常转化为运动学机械结构的至少一部分(例如，运动学机械结构的另一元件)的移动。

一般来说，且不限于本文描述的任何具体实施方式，术语“切割平面”包括切割方向。通常，切割平面的方向在整个切割工艺期间保持恒定。通常，切割平面的方向对应于丝锯的丝线的方向。

在本发明中，术语“切割方向”定义为切割工艺期间切割前进的方向。通常，切割方向为垂直方向。

进一步来说，在本发明中术语“工作区域”定义为丝锯的丝线跨过的区域，通常丝线网也称为丝线层。通常，工作区域是一区域，在该区域中切割期间待锯切的单个工件(通常铸锭)与丝锯的丝线相互作用。

根据实施方式，如图1示例性图示的，丝锯100可为多线丝锯。多线丝锯允许用于半导体和光生伏打产业的硅晶片的高产量和高质量切片。多线丝锯通常包括高强度钢丝线，所述高强度钢丝线可在单向(也就是，仅在向前方向)或双向(也就是，往返地)移动以执行切割动作。丝线在丝线表面上可提供有金刚石。

图1图示根据本文公开的实施方式的丝锯100的示意性侧视图，所述丝锯100包括(作为实例)四个丝线导向器112、114、116、118。每一丝线导向器112、114、116、118可连接至用于旋转丝线导向器的马达或驱动122、124、126、128(图1中以虚线图示)。每一驱动可适合于执行丝线120的往返移动。图1中丝线的往返移动以参考数字225表示。丝线导向器可由驱动旋转，所述驱动引起丝线网中的每一根丝线以相对高的速度移动，例如，5至25m/s。驱动丝线的马达可为具有小的动能的马达从而在短期内停止和加速。这在提供往返移动的本发明的实施方式中尤其有用。举例来说，丝线移动的方向可至少每10秒、至少每30秒或至少每1分钟改变。替代地，根据如本文描述的实施方式的丝锯装置可包括仅二个丝线导向器，例如，仅丝线导向器112和114，如图2中示例性图示的。

根据实施方式，示例性参阅图1，丝线供应绕线管134可提供有丝线储存器。丝线供应绕线管134(如果完全静止)可(例如)容纳大约50千米或甚至数百千米的丝线。根据实施方式，丝线120可从丝线供应绕线管134供应至丝线导向器112、114、116、118且缠绕丝线导向器112、114、116、118以在丝线导向器圆筒之间形成平行丝线层。这一层通常称为丝线网。丝线120可随后回到适当的接收装置，诸如卷带绕线管138。

进一步来说，如图1中示意性图示的，根据本文描述的实施方式的丝锯100进一步包括铸锭供应系统300，所述铸锭供应系统300包括运动学机械结构350，尤其是平行运动学机械结构。根据本文描述的实施方式的平行运动学机械结构的效应为平行运动学机械结构赋能切割平面内部的铸锭的平移移动和围绕旋转轴的旋转移动，所述旋转轴通常垂直于切割平面。

根据实施方式，运动学机械结构350可用于推动铸锭102抵靠用于晶片切割的丝线和/或用于定位(如本文描述的)丝线导向器监视装置500和/或相对于丝线导向器移动丝线导向器监视装置500。如图1中示例性图示的，根据本文描述的实施方式，铸锭供应系统300进一步包括用于耦合铸锭600至运动学机械结构350的支撑台312。根据实施方式，如图2中示例性图示的，支撑台也可配置用于耦合丝线导向器监视装置500，如本文描述的。因此，支撑台312可包括用于可释放地耦合铸锭102或丝线导向器监视装置500的夹紧机构，如本文描述的。因此，根据如所描述的实施方式，(如本文描述的)丝线导向器监视装置500提供用于在切割铸锭之前或之中测量丝线导向器(尤其是丝线导向器的表面中的槽的几何形状)的可移除装置。因此，以提供可释放地耦合丝锯的运动学机械结构350的丝线导向器监视装置的方式，在单个切割之间或在预选的切割数量之间可检查丝线导向器的表面特征。进一步来说，当丝线导向器安装在丝锯内部时可测量丝线导向器。因此，丝锯的停工时间可减少，因为不必要从丝锯移除丝线导向器用于测量丝线导向器的表面。进一步来说，切割期间丝线导向器可在丝线导向器的实际位置中测量，使得当丝线导向器安装在丝锯内部时也可检查丝线导向器的同轴对齐。

根据实施方式，运动学机械结构配置为赋能耦合的铸锭或耦合的丝线导向器监视装置在切割平面内的至少平移移动。通常，切割平面包括切割方向。替代地，运动学机械结构配置为赋能平移移动和/或旋转移动。通常旋转移动围绕垂直于切割平面的旋转轴进行。通常，切割平面的方向在整个切割工艺期间保持恒定。通常，切割平面的方向对应于丝锯的丝线的方向。为了更好地理解切割平面内(如本文描述的)运动学机械结构可执行的移动，分别在图1中由箭头351指示水平移动(图1中x方向)、由箭头352指示垂直移动(图1中z方向)和由箭头353指示旋转移动(图1中指示围绕y轴旋转354)。根据实施方式，运动学机械结构350包括致动器组件，所述致动器组件配置用于执行运动学机械结构的平移和旋转移动。

图2图示丝锯的示意性侧视图，其中代替如图1中所图示的铸锭，根据本文描述的实施方式的丝线导向器监视装置500耦合运动学机械结构350。相较于图1中图示的丝锯装置，如图2中示例性图示的丝锯装置包括仅二个丝线导向器112和114。如图2中示例性图示的，丝线导向器监视装置500可经由支撑台312耦合运动学机械结构350。根据实施方式，丝线导向器监视装置500包括传感器装置510、支撑元件520和用于耦合丝线导向器监视装置500至支撑台的耦合元件530。根据实施方式，支撑元件520可包括致动器522，尤其是线性致动器，所述致动器配置用于在垂直于丝线导向器轴(尤其是平行于跨过二个丝线导向器之间的丝线网)的方向平移传感器装置。如图2示例性图示的，根据实施方式，耦合元件530布置在支撑元件520上，使得耦合元件530(例如，凸起的夹持元件)可耦合铸锭供应系统300的配接耦合元件，例如，耦合支撑台312的凹入的夹持元件。根据实施方式，铸锭供应系统的配接耦合元件可布置在运动学机械结构350上或耦合运动学机械结构350的支撑台312上。因此，丝线导向器监视装置配置用于直接耦合运动学机械结构和/或用于经由支撑台312耦合运动学机械结构。

在图3中，图示如关于图1描述的具有四个丝线导向器的丝锯的示意性侧视图，其中使用根据本文描述的实施方式的二个丝线导向器监视装置。举例来说，第一丝线导向器监视装置500a可耦合第一运动学机械结构350a，而第二丝线导向器监视装置500b可耦合第二运动学机械结构350b。如图3中示例性图示的，第一丝线导向器监视装置500a可经布置用于监视第一组丝线导向器，例如，丝线导向器112和114，上部丝线网形成于丝线导向器112和114之间，且第二丝线导向器监视装置500b可经布置用于监视第二组丝线导向器，例如，丝线导向器116和118，下部丝线网形成于丝线导向器116和118之间。

图4图示根据本文描述的实施方式的丝线导向器监视装置的示意性侧视图，所述丝线导向器监视装置配置用于耦合丝锯的运动学机械结构350，如关于图1和图2示例性描述的。根据实施方式，丝线导向器监视装置500包括传感器装置510、传感器装置510所附接的支撑元件520。如图3中示例性图示的，根据本文描述的丝线导向器监视装置500的实施方式，支撑元件520配置用于支撑耦合元件530以及传感器装置510。根据实施方式，耦合元件530可与支撑元件520整体形成。替代地，耦合元件530可为附接于支撑元件520的分离的元件。

根据如图4中示例性图示的实施方式，传感器装置510布置在支撑元件520的侧面上，所述支撑元件520上布置有该传感器装置510的该侧面与支撑元件520上布置有耦合元件530的侧面相对。根据实施方式，在丝线导向器监视装置的耦合状态中，如图2和图3中示例性图示的，耦合元件530布置在面对运动学机械结构的支撑元件520的侧面上且传感器装置布置在面对丝线导向器的支撑元件520的侧面上。如图4中示例性图示的，支撑元件520可包括致动器522，尤其是线性致动器，所述致动器配置用于当丝线导向器监视装置500耦合(如本文描述的)运动学机械结构时，在垂直于丝线导向器轴(尤其是平行于跨过二个丝线导向器之间的丝线网)的方向平移传感器装置。

根据如本文描述的丝线导向器监视系统的实施方式，传感器装置510可为叉型传感器装置。传感器装置510可包括辐射源512和传感器511，例如，光学传感器。根据实施方式，辐射源512和光学传感器511可相对于彼此和/或平行于彼此布置。传感器装置可具有至少100mm，尤其是至少150mm，尤其是至少200mm的感测槽宽W。进一步来说，传感器装置可具有至少20mm，尤其是至少40mm，尤其是至少60mm的感测槽深D。

根据丝线导向器监视装置500的实施方式，光学传感器511可包括处理可见辐射的能力。举例来说，在可适合于处理光学范围(400至800nm)中的辐射的光学传感器的情况中，环境光或LED的使用可用作各自的光源。光学传感器可以光传感器或电荷耦合装置(charged coupled devices；CCD)传感器的形式应用。根据替代的实施方式，光学传感器可适合于处理超出光学范围中的辐射，诸如红外线、紫外线辐射、X射线、α粒子辐射、电子粒子辐射和/或γ射线。根据实施方式，列出的一或更多个辐射类型的辐射源可为丝线导向器监视系统的一部分，尤其是诸如叉型传感器的传感器装置，如图4至图6和图10中示例性图示的。

根据实施方式，光学传感器可经由电缆或无线连接连接至数据处理单元(未图示)。数据处理单元可适合于检查和分析光学传感器的信号。如果丝线导向器表面显示定义为非正常的或超过预先定义的丝线导向器的表面几何形状的预选阈值的任何表面特征，那么数据处理单元可侦测变化并触发反应。这一反应速率可为指示已经超过预选的阈值的警报信号，所述预选的阈值例如涉及丝线导向器表面的临界表面磨损值。进一步来说，数据处理单元可连接至用于控制锯切工艺的丝锯的控制单元或可为控制单元的一部分。因此，超过临界表面磨损值之前，锯切工艺参数(诸如锯切速度、铸锭的供应速率、浆料供应等等)可根据丝线导向器的表面特征的侦测的变化调整。因此，在更换丝线导向器之间锯切工艺可关于丝锯的操作时间最佳化。

根据实施方式，光学传感器可适合于以分析传感器装置(例如，具有光学传感器，例如，CCD传感器)所获得的数据的方式侦测丝线导向器槽的几何形状(例如，丝线导向器槽的形状、深度、宽度等等)的变化。在丝线导向器槽显示超过预选的阈值或临界值的关于参考几何形状的几何形状的变化的情况下，数据处理单元侦测所述变化并可引发反应。这一反应可为指示超过临界阈值的警报信号。替代地，如果丝线导向器槽的变化低于临界值(超过所述临界值，丝线导向器需要在继续切割工艺之前更换或重新开槽)，那么反应可为调整丝锯的锯切工艺参数(例如，切割速度、铸锭的摇摆移动、浆料供应等等)，从而补偿丝线导向器槽的变化的影响。因此，在丝线导向器的必要更换或重新开槽之间，锯切工艺可关于丝锯的操作时间最佳化。因此，可减少丝锯的停工时间。

如图5中示例性图示的，根据如本文描述的丝线导向器监视的实施方式，丝线导向器监视装置500可进一步包括配置用于执行光学传感器装置510相对于耦合元件530的移动的至少一个致动器540。根据如本文描述的实施方式，至少一个致动器540配置用于执行光学传感器装置在平行于丝线导向器的纵轴的方向的移动，当丝线导向器监视装置耦合(如本文描述的)运动学机械结构时旨在测量所述丝线导向器。进一步来说，如图5中示例性图示的，丝线导向器监视装置可包括用于引导光学传感器装置510相对于耦合元件530移动的至少一个导轨541。根据如本文描述的实施方式，至少一个致动器为线性致动器，所述线性致动器经布置使得在丝线导向器监视装置的耦合状态中可执行光学传感器装置平行于丝线导向器的纵轴的线性移动。

根据如本文描述的丝线导向器监视装置的实施方式，至少一个致动器540具有至少250mm，尤其是至少400mm，尤其是至少660mm的定位范围。因此，至少一个导轨541可沿着致动器540的移动方向延伸至少250mm，尤其是至少400mm，尤其是至少660mm。因此，丝线导向器监视装置可在监视丝线导向器的表面期间沿着丝线导向器的至少纵向截面移动。具体来说，丝线导向器监视装置可在监视丝线导向器的表面期间沿着丝线导向器的全部长度移动。进一步来说，根据实施方式，致动器配置用于以最大10μm，尤其是最大5μm，尤其是最大1μm的最小增量运动距离执行移动。因此，测量丝线导向器的表面期间，可非常准确地执行传感器装置在丝线导向器的轴方向的移动。

图6图示根据描述的实施方式的丝线导向器监视装置的示意性侧视图，其中丝线导向器监视装置处于监视丝线导向器200的位置。图5中示例性图示的丝线导向器200可对应于如图2或图3中示例性图示的丝锯的丝线导向器112、114、116和118中的任一者。因此，关于丝线导向器200的丝线导向器监视装置500的描述为使用用于监视丝锯的任何丝线导向器(诸如示例性丝线导向器112、114、116和118，如图2或图3中所图示的)的丝线导向器监视装置的代表性实例。

如图6中图示的，处于监视丝线导向器200的位置中，尤其是用于测量丝线导向器的表面特征的位置中，传感器装置510利用运动学机械结构350(例如，铸锭供应系统300的运动学机械结构350)定位，使得丝线导向器200的表面位于传感器装置510的视野中。图6中的虚线513指示传感器装置510的辐射源512和光学传感器511之间的示例性光学路径。根据本文描述的实施方式，传感器装置的视野的光学路径可具有矩形横截面，如图8中的参考数字515示例性图示的。替代地，视野的光学路径的横截面可为圆形、正方形或其他适当的形状。根据实施方式，光学路径的横截面界定垂直于切割平面的平面。

如图6中指示的，根据本文描述的实施方式，运动学机械结构配置用于相对于丝线导向器移动丝线导向器监视装置，例如，在对应于图6中的z-x平面的切割平面内。详细地说，(如本文描述的)运动学机械结构可配置用于执行分别如箭头351指示的水平移动、如箭头352指示的垂直移动和箭头353指示的旋转移动。如以上关于图5描述的，根据丝线导向器监视装置的实施方式，丝线导向器监视装置可包括至少一个致动器540。至少一个致动器540可配置用于执行光学传感器装置510相对于耦合元件530的移动。具体来说，至少一个致动器540配置用于执行传感器装置510垂直于切割平面的移动。在图6中，传感器装置垂直于切割平面的移动对应于如描绘的坐标系统中指示的y方向。如图6中示例性图示的，丝线导向器200可具有纵轴240，丝线导向器200可围绕所述纵轴240旋转。如图6中示例性图示的，根据本文描述的实施方式，至少一个致动器540配置用于执行丝线导向器200的纵轴240方向的移动，例如，在图6中的y方向。此外或替代地，支撑元件520可包括致动器522，尤其是线性致动器，所述线性致动器配置用于在垂直于丝线导向器轴的方向(尤其是水平地)平移传感器装置。

在图7中，图示丝线导向器的示意性视图，由(如本文描述的)丝线导向器监视装置可监视所述丝线导向器的表面特征。根据实施方式，丝线导向器200可具有纵轴240，丝线导向器200可围绕所述纵轴240旋转。进一步来说，丝线导向器200(如本文描述的)可包括圆筒部分210，多个槽220可形成在圆筒部分210的环形表面上。举例来说，在图6中多个槽中的第一个槽以参考符号221表示且最后一个槽以参考符号222表示。

在图7的右侧，图示丝线导向器200的正面图，指示丝线导向器或圆筒部分的径向292和环形方向291。槽一般形成在丝线导向器的环形表面上且具有在径向292的延伸进入丝线导向器。进一步来说，丝线导向器200可提供长度290，所述长度290实质上垂直于丝线导向器200的径向292。在图7图示的示例性实施方式中，槽220形成在丝线导向器200的整个长度290上。

根据本文描述的实施方式，(如本文描述的)丝线导向器200的圆筒部分210可具有沿着丝线导向器的纵轴240的长度，通常大约500mm至大约1000mm，更通常介于大约600mm至大约800mm之间，且甚至更通常为大约700mm。图7示例性图示圆筒部分沿着纵轴240的长度290。形成在丝线导向器的圆筒部分的表面上的槽数量可示例性地在一个丝线导向器上介于通常大约1000个和大约6000个槽之间，更通常介于1200个和大约4000个槽之间，且甚至更通常介于大约1700个和大约3500个槽之间。

图8图示图6中图示的丝线导向器200的圆筒部分210的放大截面280。在图8的截面280中，可更详细看见槽220，所述槽220示例性图示为V形槽。进一步来说，图8的截面280显示多个槽220的每一槽在数个方向具有延伸(在一个方向的延伸也可称为槽的尺寸)，诸如在圆筒部分中的深度、宽度和节距，所述深度、宽度和节距将在以下关于图9详细解释说明。如图8中示例性图示的，传感器装置510的视野515可具有适合于同时测量数个槽(例如，至少二个或更多个)的大小和形状。根据实施方式，视野可具有介于0.05mm，尤其是0.10mm，更尤其是0.3mm的下限和2mm，尤其是3mm，更尤其是4mm的上限之间的宽度。

一般来说，丝线导向器的槽具有标称尺寸，所述标称尺寸可为尺寸的预定值或尺寸的期望或理想值。在一些实施方式中，标称尺寸值对于圆筒部分中的每个槽是相等的，使得正好一个标称尺寸值针对槽的一个尺寸存在。根据一些实施方式，每一槽可具有标称尺寸，所述标称尺寸可(例如)取决于丝线导向器上的槽的位置。槽的实际尺寸为在圆筒部分中形成之后槽显示的尺寸。由于工艺和材料变化，实际尺寸可不同于标称尺寸。在本文描述的实施方式中，圆筒部分中的槽的每一者的实际尺寸具有与槽的标称尺寸的偏差，与标称尺寸的所述偏差通常小于大约5％，更通常小于大约3％，且甚至更通常小于大约2％。

当测量槽时，例如，在生产之后槽的质量控制时或在切割之后磨损检查时，期望非常准确地测量槽，因为槽几何形状对不同因素有影响，诸如待由丝锯切割的晶片的厚度，或切割工艺期间丝线振动，当开槽节距沿着丝线导向器的宽度为不规则的时引起所述丝线振动。

一般来说，当丝线导向器旋转时，槽中的丝线位置和固持、槽的几何形状，尤其是槽的深度和形状，确保丝线维持在界定的位置处。如果开槽轮廓为不规则的，那么切割期间丝线可能会振动和/或跳出一个槽，由此产生丝线跳跃。这些振动和/或丝线跳跃损害晶片且为丝线断裂的来源。造成的切割工艺中断为昂贵的和耗时的。

因此，期望有规则地测量槽，例如，在预选的切割数量之间(例如，在每一单独切割之后或在每二次、每三次或更多次切割之后)，从而获得关于槽的状态的信息。因此，如果侦测到槽几何形状的变化，所述变化高于预选的阈值，那么可更换或重新开槽丝线导向器。替代地，丝锯的工艺参数(例如，铸锭供应速率、锯切速度、浆料供应等等)可被调整以用于下一个晶片切割工艺以补偿槽几何形状的变化。

在图9中，图示根据本文描述的实施方式的丝线导向器中的示例性槽几何形状的示意性视图。以槽形状为例，图8中的槽420形成为V形形状。然而，关于槽几何形状的尺寸(诸如深度430、宽度440、节距450、开度角460等等)，如图8中示例性图示的，不受限于丝线导向器中的槽的V形形状。根据本文描述的实施方式，槽可具有U型横截面形状、V型横截面形状、提供槽的平底的形状、提供槽的圆底的形状或用于引导丝线的任何其他适当的形状。

在图9中，可见槽420形成在丝线导向器的圆筒部分210的环形表面415中，如以上解释说明的。根据一些实施方式，槽420形成在涂层中，尤其是聚氨酯涂层，所述涂层布置在圆筒部分210的主体的环形表面处。举例来说，丝线导向器可由涂敷有数毫米的聚合物层(例如，聚氨酯)的固体圆筒产生，在所述圆筒中可刻出大约1000个至6000个平行槽。

丝线导向器的槽具有数个几何尺寸。举例来说，根据本文描述的实施方式的丝线导向器中的槽420可具有从圆筒部分210的表面415测量的深度430、圆筒部分210的表面415处的圆筒部分的横向宽度440、界定为一个槽的中心至相邻槽的中心之间的距离的节距450、圆筒部分210的表面415处的一个槽的末端和相邻槽的起点之间的距离470、开度角460等等。

根据一些实施方式，所述实施方式可与本文描述的进一步的实施方式组合，范围从圆筒部分210的表面415至槽420的底部的槽的深度430可通常介于大约100μm和大约250μm之间，更通常介于大约120μm至大约200μm之间，且甚至更通常介于大约150μm和大约200μm之间，诸如170μm。槽的宽度440可通常介于大约120μm和大约250μm之间，更通常介于大约150μm和大约230μm之间，且甚至更通常为大约220μm。根据一些实施方式，节距450可通常介于大约100μm和大约400μm之间，更通常介于大约150μm至大约350μm之间，且甚至更通常介于大约150μm和大约200μm之间。在一个实例中，节距可为大约355μm。应注意到，槽的中心可由圆筒部分的表面处的槽起点和圆筒部分的表面处的槽末端之间的中点界定。

根据本文描述的一些实施方式，圆筒部分的表面处的一个槽的起点和圆筒部分的表面处的相邻槽的起点之间的距离470可通常在大约10μm和大约50μm之间，更通常介于大约15μm和大约30μm之间，且更通常为大约20μm。开度角460可通常介于大约30°至100°之间，更通常介于大约40°至大约90°之间，且甚至更通常为大约80°。

应理解给定值仅为针对各自的尺寸的实例。举例来说，尺寸值(诸如宽度值)可取决于槽形状且可偏离取决于形状的上述示例值。

根据使用的丝线类型选择槽的几何形状，例如，具有开度角、深度和一个槽至下一个槽的节距的V形槽。举例来说，槽的上述参数取决于丝线特征，诸如外部丝线直径、丝线材料，或丝线材料是否为直的、构造的或金刚石涂敷的。槽的节距也取决于切割工艺的结束处获得的薄片的期望厚度。

在图9中，一根丝线480示例性图示在一个槽420中。丝线480可具有外部丝线直径485，通常大约50μm至200μm，更通常大约70μm至150μm，且甚至更通常介于大约80μm至大约140μm之间。

根据本文描述的一些实施方式，传感器装置510配置用于测量(如本文描述的)丝线导向器的环形表面上的槽的尺寸。具体来说，传感器装置510可配置用于在至少±2μm的准确度内(尤其是至少±1μm的准确度内，尤其是至少±0.5μm的准确度内)测量(如本文描述的)槽的尺寸。

根据本文描述的实施方式，丝线导向器监视装置配置用于侦测丝线导向器的上述尺寸(如深度430、宽度440、节距450、开度角460和距离470)的偏差，所述偏差小于大约2μm，尤其小于1μm，尤其小于±0.5μm。替代地，丝线导向器监视装置可配置用于侦测上述尺寸(如深度430、宽度440、节距450、开度角460和距离470)与丝线导向器的标称尺寸的偏差，所述偏差小于大约10％，尤其小于5％，尤其小于2％。

如以上解释说明的，槽的尺寸的标称值可随着圆筒部分的宽度变化。举例来说，回头参阅图6，由于这些槽的不同标称值，圆筒部分的左侧的槽221可具有与圆筒部分的右侧的槽222不同的尺寸。在一个实例中，当从丝线导向器的左侧至丝线导向器的右侧时，节距的标称值不同。换句话说，槽的节距的值可彼此不同(且可(例如)具有大于节距的5％的彼此差异)，但是对于分别的节距，与具体标称值的差异可仅为5％或甚至更小。

在与标称尺寸小于大约5％的尺寸偏差下，根据本文描述的实施方式丝线导向器中可存在以下尺寸偏差。举例来说，深度430与标称深度的偏差可通常小于大约12μm，更通常小于大约8μm，且甚至更通常小于大约5μm。宽度440与标称宽度的偏差可通常小于大约12μm，更通常小于大约10μm，或甚至更通常小于大约5μm。节距450与标称节距的偏差可通常小于20μm，更通常小于大约10μm，且甚至更通常小于大约7.5μm。

开度角460与标称开度角的偏差可通常小于5°，更通常小于大约4°，且甚至更通常小于大约3°。距离470与标称距离的偏差可通常小于大约3μm，更通常小于大约2μm，且甚至更通常小于大约1微米。

在一些实施方式中，尤其当槽的实际尺寸与槽的标称尺寸的偏差小于3％时，深度430与标称深度的偏差可通常小于大约7μm，更通常小于大约5μm，且甚至更通常小于大约3μm。宽度440与标称宽度的偏差可通常小于大约7μm，更通常小于大约5μm，或甚至更通常小于大约4μm。节距450与标称节距的偏差可通常小于大约12μm、更通常小于大约6μm，且甚至更通常小于4.5μm。

开度角460与标称开度角的偏差可通常为小于大约3°，更通常小于大约2°，且甚至更通常小于大约1°。距离470与标称距离的偏差可通常小于大约2μm，更通常小于大约1微米且小于大约0.6微米。

然而，在一些实施方式中，大约1％的槽的实际尺寸可具有超过上述参考值的与标称尺寸的偏差，例如，大约1％的槽的实际尺寸可具有大于5％的与标称尺寸的偏差。

根据本文描述的实施方式的丝线导向器的圆筒主体可由钢或碳纤维增强聚合物(carbon fiber reinforced polymer；CFRP)材料制成，且可使用软性材料(诸如聚合材料，例如，聚氨酯化合物)涂敷在圆筒表面上。根据一些实施方式，具有上述几何尺寸可靠性的槽从第一个至最后一个槽可以激光烧蚀的方式形成在圆筒部分的软性材料涂层中。

图10图示根据本文描述的实施方式的丝线导向器监视装置500的透视图，所述丝线导向器监视装置500耦合丝锯的铸锭供应系统300的运动学机械结构350。如以上关于图1和图2解释说明的，(如本文描述的)运动学机械结构配置用于执行切割平面内丝线导向器监视装置相对于丝线导向器200的水平移动(箭头351指示)、垂直移动(箭头352指示)和旋转移动(箭头353指示)。

如图10中示例性图示的，(如本文描述的)平行运动学机械结构350包括具有第一端和第二端的三个臂343和二个或更多个致动器355。如图10所图示的，臂的第一端为可旋转地连接至支撑台312，例如，经由铰节点10，而臂的第二端为可旋转地连接至致动器355，例如，经由铰节点。根据未图示的实施方式，平行运动学机械结构可包括四个臂，其中二个臂布置在支撑台的左侧且另外二个臂布置在支撑台的右侧。

通常，致动器355配置为实现沿着平移轴，通常垂直轴(例如，如图10中示例性图示的z轴)的移动。通常，致动器经由丝锯的框架305上提供的导轨(未图示)引导，其中所述导轨通常沿着切割方向的轴布置，尤其是在垂直方向中。进一步来说，致动器经配置使得每一者可分别移动。因此，以移动致动器355的方式，可移动臂343、支撑台312且因此耦合支撑台的丝线导向器监视装置500。

举例来说，当所有三个致动器在相同方向以相同速度移动时，监视装置500在图10中表现为向下移动，尤其是朝向丝锯的丝线导向器200的表面。在至少一个致动器以相较于其他致动器不同的速度和/或方向移动时，可实现监视装置500的旋转移动，例如，如箭头353指示的旋转(例如，如图10中指示的围绕y轴)。因此，致动器相对于彼此移动且可用于在切割平面中移动监视装置500，例如，在图10的z-x平面中，和/或也提供监视装置500的旋转，例如，以相对于如箭头351指示的水平线的角度。

此外或替代地，运动学机械结构的臂343可为可扩展的和/或可收缩的，从而提供平移和/或旋转移动。因此，根据运动学机械结构的实施方式，扩展/收缩臂343可包括能够扩展和收缩臂的致动器。因此，耦合运动学机械结构的丝线导向器监视装置的旋转移动也可由臂343的简单扩展或收缩实现。

根据本发明的另一方面，示例性参阅图2，提供包括(如本文描述的)至少二个丝线导向器圆筒和丝线导向器监视装置的丝锯。根据丝锯的实施方式，丝锯包括配置用于耦合铸锭和(如本文描述的)丝线导向器监视装置的耦合元件。配置用于耦合铸锭和/或丝线导向器监视装置的丝锯的耦合元件可布置在运动学机械结构350上或支撑台312上。根据实施方式，用于耦合铸锭和丝线导向器监视装置的丝锯的耦合元件可配置为分别匹配(如本文所描述的)丝线导向器监视装置的耦合元件和用于耦合铸锭的耦合元件。根据实施方式，丝锯的耦合元件可配置为用于可释放地耦合铸锭102和/或丝线导向器监视装置的夹紧机构，如本文描述的。因此，提供丝锯，所述丝锯可用于切割铸锭和测量丝锯的丝线导向器，尤其是丝线导向器的表面特征，诸如丝线导向器槽。因此，以提供具有用于耦合铸锭和/或(如本文描述的)丝线导向器监视装置的耦合元件的丝锯的方式，可在单独的切割之间或在预选数量的切割之间检查丝线导向器的表面特征。进一步来说，当丝线导向器安装在丝锯内部时可测量丝线导向器。因此，丝锯的停工时间可减少，因为不必要地从丝锯移除丝线导向器用于测量丝线导向器的表面。进一步来说，切割期间丝线导向器可在丝线导向器的实际位置中测量，使得当丝线导向器安装在丝锯内部时也可检查丝线导向器的同轴对齐。

图11图示根据本文描述的实施方式的用于监视600丝线导向器的方法的流程图。用于监视丝线导向器的表面特征的方法600包括以下步骤：耦合610传感器装置至丝锯的运动学机械结构，以移动运动学机械结构的方式移动620传感器装置至丝锯内部安装的丝线导向器的表面，并且使用传感器装置测量630丝线导向器的表面特征。因此，以提供用于测量丝线导向器的表面特征的方法的方式(在该方法中，当丝线导向器安装在丝锯内部时可测量丝线导向器)，可减少丝锯的停工时间，因为不必要从丝锯移除丝线导向器用于测量丝线导向器的表面。进一步来说，切割期间丝线导向器可在丝线导向器的实际位置中测量，使得当丝线导向器安装在丝锯内部时也可检查丝线导向器的正确的同轴对齐。因此，(如本文描述的)方法亦提供当丝线导向器第一次安装在丝锯内部时用于质量控制的方法。

根据用于监视600丝线导向器的方法的实施方式，耦合610传感器装置至丝锯的运动学机械结构的步骤包括以下步骤：耦合(如本文描述的)丝线导向器监视装置500尤其至(如本文描述的)运动学机械结构。

根据用于监视600丝线导向器的方法的实施方式，移动620传感器装置的步骤包括以下步骤：利用(如本文描述的)运动学机械结构移动传感器装置，传感器装置耦合至所述运动学机械结构。具体来说，利用运动学机械结构在切割平面内可移动丝线导向器监视装置，所述切割平面通常包括切割方向。因此，移动传感器装置的步骤可包括以下步骤：使用运动学机械结构执行平移和/或旋转移动，如关于丝锯的实施方式解释说明的，如本文描述的(例如，关于图1、图2、图3和图10的描述)。

进一步来说，根据用于监视600(如本文描述的)丝线导向器的方法的实施方式，所述方法可进一步包括以下步骤：在实质上平行于丝线导向器的纵轴的方向相对于待测量的丝线导向器的表面移动传感器装置。根据实施方式，在实质上平行于丝线导向器的纵轴的方向中移动传感器装置的步骤是利用包括在(如所描述的)(例如，关于图5、图6和图10的描述)丝线导向器监视装置中的致动器来执行的。

根据用于监视600(如本文描述的)丝线导向器的方法的实施方式，测量630丝线导向器的表面特征的步骤包括以下步骤：在丝线导向器的表面上的不同位置处进行至少二个测量。进一步来说，测量630的步骤可包括以下步骤：分析关于丝线导向器表面的表面特征的测量数据，尤其是统计分析关于丝线导向器表面的表面特征的测量数据。进一步来说，测量630的步骤具体包括以下步骤：测量丝线的表面特征，例如，槽几何形状，如关于图7、图8和图9示例性描述的。

根据用于监视600(如本文描述的)丝线导向器的方法的实施方式，测量630的步骤可包括以下步骤：分析关于丝线导向器表面的表面特征的测量数据，尤其是统计分析关于丝线导向器表面的表面特征的测量数据。统计分析的步骤可包括以下步骤：统计分析在丝线导向器表面的不同位置处获得的测量和/或统计分析不同时间点处获得的测量，例如，在相同位置但在不同数量的切割之后。因此，可获得关于切割工艺的有价值的信息，尤其是关于具体工艺参数组(例如，丝线速度、铸锭供应速率、浆料供应等等)引起的磨损的信息。进一步来说，根据实施方式，分析测量数据的步骤可包括以下步骤：计算表面特征的标称尺寸和实际尺寸之间的偏差，诸如关于图7、图8和图9的槽几何形状的解释说明。

根据本文描述的实施方式，用于监视至少一根丝线的物理特征的方法可利用电脑程序、软件、电脑软件产品和相关的控制器进行，所述控制器可具有与丝锯的相对应部件通信的CPU、存储器、用户界面和输入及输出手段。这些部件可以是以下中的一或更多个：马达、丝线断裂侦测单元、丝线跟踪装置等等。

虽然上文针对本发明的实施方式，然而可设计本发明的其他和进一步的实施方式，而不脱离本发明的基本范围，且本发明的范围由随附权利要求书决定。

Claims (20)

1.一种用于丝锯的丝线导向器监视装置(500)，所述装置包含：

用于测量丝线导向器的表面特征的光学传感器装置(510)，和

用于耦合所述丝线导向器监视装置至所述丝锯的铸锭供应系统的运动学机械结构的耦合元件(530)。

2.如权利要求1所述的用于丝锯的丝线导向器监视装置(500)，其特征在于，所述装置进一步包含配置用于执行所述光学传感器装置(510)相对于所述耦合元件(530)移动的至少一个致动器(540)。

3.如权利要求1或2所述的用于丝锯的丝线导向器监视装置(500)，其特征在于，所述光学传感器装置(510)包含用于引导所述光学传感器装置(510)相对于所述耦合元件(530)移动的至少一个导轨。

4.如权利要求2或3所述的用于丝锯的丝线导向器监视装置(500)，其特征在于，所述致动器为线性致动器，所述线性致动器经布置使得在所述丝线导向器监视装置的耦合状态下可执行所述光学传感器装置在丝线导向器的纵轴方向中的线性移动。

5.如权利要求2至4中任一项所述的用于丝锯的丝线导向器监视装置(500)，其特征在于，所述致动器具有至少250mm的定位范围。

6.如权利要求2至5中任一项所述的用于丝锯的丝线导向器监视装置(500)，其特征在于，所述致动器具有最大10μm的最小增量运动距离。

7.如权利要求1至6中任一项所述的用于丝锯的丝线导向器监视装置(500)，其特征在于，所述传感器装置(510)包含辐射源(512)和光学传感器(511)。

8.如权利要求7所述的用于丝锯的丝线导向器监视装置(500)，其特征在于，所述辐射源(512)为相对于所述光学传感器(511)布置。

9.如权利要求7或8所述的用于丝锯的丝线导向器监视装置，其特征在于，所述传感器装置为叉型传感器。

10.如权利要求1至9中任一项所述的用于丝锯的丝线导向器监视装置(500)，其特征在于，所述传感器装置具有至少100mm的感测槽宽(W)。

11.如权利要求1至10中任一项所述的用于丝锯的丝线导向器监视装置(10)，其特征在于，所述传感器装置具有至少20mm的感测槽深(D)。

12.一种丝锯(100)，所述丝锯包含二个丝线导向器圆筒和根据权利要求1至10中任一项所述的丝线导向器监视装置(500)。

13.如权利要求12所述的丝锯(100)，其特征在于，所述丝锯包含配置用于耦合铸锭和所述丝线导向器监视装置的耦合元件。

14.一种丝锯(100)，所述丝锯包含至少二个丝线导向器圆筒、配置用于耦合铸锭和丝线导向器监视装置的耦合元件和丝线导向器监视装置(500)，所述丝线导向器监视装置(500)包含：用于测量丝线导向器的表面特征的光学传感器装置(510)，用于耦合所述丝线导向器监视装置至所述丝锯的铸锭供应系统的运动学机械结构的耦合元件(530)和配置用于执行所述光学传感器装置(510)相对于所述耦合元件(530)移动的至少一个致动器(540)，其中所述传感器装置(510)包含辐射源(512)和光学传感器(511)。

15.如权利要求14所述的丝锯(100)，其特征在于，所述辐射源(512)相对于所述光学传感器(511)布置，其中所述传感器装置为叉型传感器。

16.一种用于监视丝线导向器的表面特征的方法(600)，其中所述方法包含以下步骤：

耦合(610)传感器装置至丝锯的运动学机械结构，

以移动所述运动学机械结构的方式移动(620)所述传感器装置至丝锯内部安装的丝线导向器的表面，和

使用所述传感器装置测量(630)所述丝线导向器的表面特征。

17.如权利要求16所述的用于监视丝线导向器的表面特征的方法(600)，其特征在于，所述方法进一步包含以下步骤：在所述丝线导向器的纵轴方向中相对于所述丝线导向器的所述表面移动所述传感器装置。

18.如权利要求16或17所述的用于监视丝线导向器的表面特征的方法(600)，其特征在于，测量(630)所述丝线导向器的表面特征的步骤包括以下步骤：在所述丝线导向器的所述表面上的不同位置处进行至少二个测量。

19.如权利要求16至18中任一项所述的用于监视丝线导向器的表面特征的方法(600)，其特征在于，测量(630)步骤包括以下步骤：分析关于所述丝线导向器表面的所述表面特征的测量数据。

20.如权利要求16至18中任一项所述的用于监视丝线导向器的表面特征的方法(600)，其特征在于，测量(630)步骤包括以下步骤：统计分析关于所述丝线导向器表面的所述表面特征的测量数据。