CN109773993B - 一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法，包括：S1：由送料装置将待切割半导体晶棒转送至物料输送装置中的上料平台上，上料平台将半导体晶棒送入至切割平台并落位于切割平台的上；S2：调心装置对切割平台上的半导体晶棒中心轴线进行水平状态调整；S3：通过多种切割方式实现对半导体晶棒的切割及截断处取样作业；S4：将切割完成后的晶棒段由切割平台依序送入至卸料平台，并最终从卸料平台中卸下至转运装置中。通过上述方法与多段式半导体晶棒截断机的配合，有效的解决了现有半导体晶棒在截断过程出现的切割功能性单一，截断端面与晶棒段中心轴线垂直度差，取样效率低以及传送过程中晶棒段容易出现碰伤的问题。

Description

一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法

技术领域

本发明涉及半导体晶棒的截断方法，特别是一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法。

背景技术

线切割技术是目前世界上比较先进的半导体晶棒截断机，它的原理是通过高速运行的金刚线往复摩擦所需加工工件(例如：单晶硅棒、蓝宝石或其它半导体脆硬材料)的加工面进行摩擦，将一根长度较长的半导体晶棒截断为长度较短的晶棒，从而方便进行下一步的晶棒磨圆。在对半导体晶棒的截断过程中，金刚线通过导线轮的引导，在主线辊上形成一张线网，而待加工工件通过工作台的上升下降实现工件的进给，在压力泵的作用下，装配在设备上的冷却水自动喷洒装置将冷却水喷洒至金刚线和工件的切削部位，由金刚线往复运动产生切削，以将半导体等硬脆材料一次同时切割为多块。线切割技术与传统的刀锯片、砂轮片及内圆切割相比具有效率高、产能高、精度高等优点。

但是，目前的半导体晶棒截断机仍然存在不足，例如，现有的半导体晶棒截断机往往截断功能单一，不能适应多种要求的晶棒截断加工；还有，现有的半导体晶棒截断机在工件被加工前，往往缺少对工件的调水平功能，从而导致在半导体晶棒被截断后，因为半导体晶棒自身的匀整而导致其两端的截断面与半导体晶棒自身的纵向中心轴向之间不够垂直。并将该误差传递进入至后续的晶棒磨圆中，从而使得，半导体晶棒的有效利用率被大大的降低。同时，现有的半导体晶棒截断机在截断晶棒和取样的过程中，当需要在一个半导体晶棒截断处截取多个检测样片时，往往需要通过多次切割进行截取，该种截取检测样片的方式过程漫长，效率低下。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法。

本发明的详细技术方案为：

一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法，其特征在于，包括：

S1：由送料装置将待切割半导体晶棒转送至物料输送装置中的上料平台上，上料平台将半导体晶棒送入至切割平台并落位于切割平台的承载台上。

S2：调心装置对切割平台上的半导体晶棒中心轴线进行水平状态调整；

S3：通过多种切割方式实现对半导体晶棒的切割及截断处取样作业；

S4：将切割完成后的晶棒段由切割平台依序送入至卸料平台，并最终从卸料平台中卸下至转运装置中。

本发明的一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法，通过上述方法与多段式半导体晶棒截断机的配合，有效的解决了现有半导体晶棒在截断过程出现的切割功能性单一，截断端面与晶棒段中心轴线垂直度差，取样效率低以及传送过程中晶棒段容易出现碰伤的问题。

本发明一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法，的进一步改进在于，在上述步骤S3中多种切割方式，分别是：

S31：单段式截断装置单独下降实现对半导体晶棒的单刀切割及截断处取样作业；

S32：多段式截断装置单独下降实现对半导体晶棒的同步切割及截断处取样作业；

S33：单段式截断装置与多段式截断装置同步下降实现对半导体晶棒最大效率的同步切割及截断处取样作业；

本发明一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法的进一步改进在于，在上述步骤S1中，将待切割半导体晶棒转送至物料输送装置中的上料平台上，上料平台将半导体晶棒送入至切割平台并落位于切割平台的上，包括：

S11：物料输送装置将半导体晶棒抬升至与进料平台同一水平高度；

S12：将半导体晶棒推送至其底部部分与进料平台中的传送轮组接触；

S13,：传送轮驱动装置驱动传送轮组转动并带动半导体晶棒进入至上料平台上，然后上料平台中的传送机构通过转动传送轮组将半导体晶棒部分送入至切割平台中；

S14：切割平台上的转动轮组转动并带动半导体晶棒轴向移动至半导体晶棒整个进入切割平台；

S15：单段式截断装置下降对位于切割平台上的半导体晶棒进行头部位置定位，并通过正反转传送轮驱动装置微调位于切割平台上的半导体晶棒；

S16：驱动第三升降装置，同步下降切割平台中的多个传送机构使半导体晶棒落位于承载台上。

本发明一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法的进一步改进在于，在上述步骤S2中，调心装置对切割平台上的半导体晶棒中心轴线进行水平状态调整，包括：

S21：调整多段式截断装置中安装有测量装置的其中一个切割单元的水平位置至半导体晶棒尾部的上方；

S22：下降多段式截断装置至半导体晶棒的上方；

S23：旋转分别安装在多段式截断装置及单段式截断装置上的两个测量装置，使得测量装置中的接触式传感装置的检测端与半导体晶棒接触，进而测量出半导体两端的数据，根据测量装置所测得的半导体晶棒两端数据换算出半导体晶棒位于切割平台上的中心轴线的水平度；

S24：两个测量装置回转至初始位置，单段式截断装置及多段式截断装置上升回复至初始位；

S25：根据换算得出的半导体晶棒中心轴线水平度，调心单元驱动切割平台绕调心支座转动以带动落位于承载台上的半导体晶棒作出水平调整并至水平状态。

本发明一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法的进一步改进在于，在上述步骤S31中，单段式截断装置单独下降多段式对半导体晶棒实施单刀式切割及截断处取样作业，包括：

S311：单段式截断装置在第二升降装置带动下单独下降，走线系统同时启动，作出适应单段式截断装置下架所需的放出切割线动作；

S312：当单段式截断装置下降至待切割位置时，走线系统放出切割线动作结束，张力装置启动，通过调整张力轮位置实现对切割线所受张力的微调；

S313：当切割线张力微调完成后，走线系统再次启动，驱动切割线在半导体晶棒表面来回摩擦形成切割；

S314：单段式截断装置持续下降，直至切穿半导体晶棒，切割及截断处取样作业完成，单段式截断装置在第二升降装置驱动下回复至初始位置。

本发明一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法的进一步改进在于，，所述S32步骤中，多段式截断装置单独下降实现对半导体晶棒的切割及截断处取样作业，包括：

S321：多段式截断装置中的水平驱动装置动作，对多个第一切割单元进行水平位置间的调整；

S322：第一升降装置启动并驱动机架及机架上的多个第一切割单元同步下降，走线系统同时启动，作出适应多段式截断装置下架所需的放出切割线动作；

S323：当多段式截断装置下降至待切割位置时，走线系统放出切割线动作结束，张力装置启动，通过调整张力轮位置实现对切割线所受张力的微调；

S324：当切割线张力微调完成后，走线系统再次启动，驱动切割线在半导体晶棒表面来回摩擦形成切割；

S325：多段式截断装置持续下降，直至切穿半导体晶棒，切割及截断处取样作业完成，多段式截断装置在第一升降装置驱动下回复至初始位置，多个第一切割单元在水平驱动装置作用下回复至初始位置。

本发明一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法的进一步改进在于，所述S33步骤中，包括：

S331：多段式截断装置中的水平驱动装置动作，对多个第一切割单元进行水平位置间的调整；

S332：单段式截断装置在第二升降装置作用下、多段式截断装置在第一升降装置作用下二者同步下降，于此同时走线系统启动，作出适应单段式截断装置下架所需的放出切割线动作；

S333：当单段式截断装置及多段式截断装置下降至待切割位置时，走线系统放出切割线动作结束，张力装置启动，通过调整张力轮位置实现对切割线所受张力的微调；

S334：当切割线张力微调完成后，走线系统再次启动，驱动切割线在半导体晶棒表面来回摩擦形成切割；

S335：单段式截断装置及多段式截断装置持续下降，直至切穿半导体晶棒，切割及截断处取样作业完成，单段式截断装置在第二升降装置驱动下回复至初始位置，同时多段式截断装置在第一升降装置驱动下回复至初始位置，多个第一切割单元在水平驱动装置作用下回复至初始位置。

本发明一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法的进一步改进在于，在上述步骤S4中，将切割完成后的晶棒段由切割平台依序送入至卸料平台，并最终从卸料平台中卸下至转运装置中，包括：

S41：当半导体晶棒切割完成后，切割平台内多个传送机构在第三升降装置的作用下同步上升至同一水平高度以将切割完成的晶棒段抬离承载台；

S42：当传送机构升至初始位置(即能够将半导体晶棒抬离承载台)时，物料传送装置中的多个传送机构按照卸料平台至切割平台至上料平台的启动顺序依序启动，从而将物料输送装置上的晶棒段依序的送出。

本发明一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法的进一步改进在于，在上述步骤S42中，物料输送装置内的多个传送结构按照卸料平台至切割平台至上料平台顺序，其中传送轮驱动装置驱动的传送轮组的转动速度依序降低，以使相邻晶棒段在卸料时能够在物料输送装置上产生足够的安全距离。

附图说明

图1是本发明多段式半导体晶棒截断机的立体结构图；

图2是本发明多段式半导体晶棒截断机去除保护罩后的结构示意图；

图3是本发明多段式半导体晶棒截断机去除保护罩后另一视角的结构示意图；

图4是图物料输送装置中传送轮组传送半导体晶棒时的状态示意图；

图5是图物料输送装置中承载台承载半导体晶棒时的状态示意图；

图6是物料输送装置的结构示意图；

图7是物料输送装置的主视图；

图8是物料输送装置的左视图；

图9是切线辊的剖面示意图；

图10是传送机构的结构示意图。

附图标记：100.基座110.第一纵向滑轨120.第二纵向滑轨200.物料输送装置210.上料平台220.切割平台221.承载台230.卸料平台240.传送机构241.传送支架242.传送轮组242a.传送轮242b.分力倒角243.第三升降装置244.传送轮驱动装置300.多段式截断装置310.机架311.第一纵向滑槽312.水平齿条320.第一升降装置330.第一切割单元331.第一切割架332.水平驱动装置332a.水平驱动电机332b.第一传动齿轮400.单段式截断装置410.第二升降装置411.纵向驱动电机412.第二传动齿轮420.第二切割单元421.第二切割架422.第二纵向滑槽423.纵向齿条500.走线系统510.切割线520.切线辊组521.切线辊521a.线槽530.切割线收卷装置531.贮线筒540.吊线辊轮600.张力装置610.旋转装置620.调节臂621.调节孔630.张力轮700.调心装置710.测量装置711.接触式传感装置712.旋转气缸713.连接臂720.调心机构721.调心支座722.调心单元722a.调心块722b.调心电机722c.耐磨滑块730.导引装置731.导向柱732.导向块900.半导体晶棒910.晶棒段。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

参阅图1、图2和图3，图1是本发明多段式半导体晶棒截断机的立体图；图2是图1去防护罩后的立体图；图3是本发明多段式半导体晶棒截断机去掉防护罩后另一视角的立体图。

本发明的多段式半导体晶棒截断机，包括：

基座100。

物料输送装置200，设置于基座100上，用于承载待切割的半导体晶棒900并可驱动半导体晶棒沿其自身的轴线方向做轴向移动。

单段式截断装置400，设置于物料输送装置200上方并靠近进料一侧，用于单刀切割半导体晶棒900及截取半导体晶棒样片。

多段式截断装置300，设置于物料输送装置上方并处于卸料一侧至单段式截断装置400的纵向区间内，用于多刀同步切割半导体晶棒900及截取半导体晶棒样片。

走线系统500，设置在基座100上并在单段式截断装置400和多段式截段装置中形成用于切割半导体晶棒900的切割段。

在实际生产过程中，单段式截断装置400及多段式截段装置300均可单独作用于半导体晶棒上进行切割作业，实现了本发明对半导体晶棒的多样化切割要求；也可多段式截段装置300与单段式截断装置400协同作业，同步的切割位于物料输送装置200上的半导体晶棒900，以使本发明对半导体晶棒的切割效率最大化。其中单段式截断装置400单独切割作业主要用于半导体晶棒的单刀截断以及截取样片。

结合图2、图3，多段式截断装置300包括：机架310，与设置于基座100上的第一升降装置320固定连接并在第一升降装置的驱动下竖直升降；机架310上设置有多个可在机架上水平移动的第一切割单元330，所述多个第一切割单元330位于物料输送装置200上方并随机架310一起在第一升降装置320的驱动下同步升降，以便能够同步的将位于物料输送装置上的半导体晶棒900切割成多个晶棒段910。在本实施例中，第一升降装置320中的传动方式可以为液压传动也可以是丝杠传动、齿轮传动等其他精确度较高的传动方式。多段式截断装置能够满足对于半导体晶棒同步多段式切割作业的要求，且被切割产生的晶棒段910两端的截断面平行的高，有助于提高下一加工工序中晶棒磨圆时对于晶棒段的整体利用率

进一步地，如图2和图3所示，在基座100面向机架310的侧面上设置有至少一条的第一纵向滑轨110，而在机架310上则适配的设置有与第一纵向滑轨滑动配合的第一纵向滑槽311。当机架310在第一升降装置320的驱动下上下移动时，其必然受到第一纵向滑槽311和第一纵向滑轨110的约束作用，从而保证了机架在移动过程中不至于发生偏转影响半导体晶棒900截断后晶棒段910两端端面与晶棒段轴线的垂直度。

在本实施例中，如图2、图3、图4及图5所示，第一切割单元330包括：与机架水平活动连接的第一切割架331，该第一切割架为一开口向下的“凹”字形结构。在第一切割架靠近机架310一侧设置有水平驱动装置332，该水平驱动装置包括一固定安装在第一切割架331上的水平驱动电机332a及设置在伺服电机输出轴轴端上的第一传动齿轮332b，该传动齿轮与设置在机架310上的水平齿条312相啮合。当需要调节第一切割单元330在机架上水平位置时，水平驱动电机332a接受与之电连接的PLC控制装置的启动型号，水平驱动电机转动并带动第一传动齿轮在水平齿条332b上滚动进而驱动第一切割单元330在机架310上的整体位移。在本实施例中，水平驱动电机可以为伺服电机、步进电机等精确传动装置。

同时，在第一切割架331靠近机架310的一侧上设置有至少一条水平滑槽331a，该水平滑槽与机架310上沿长度方向设置的水平滑轨311适配，二者相互配合以使第一切割单元320能够可水平滑动的安装在机架310上。

结合图2所示，在本实施例中，单段式截断装置400包括：设置在基座100上的第二升降装置410；及与基座100滑动连接并在第二升降装置410驱动下实现竖直升降的第二切割单元420。详细的，第二升降装置包括：固定的设置在基座100上的纵向驱动电机411，该纵向伺服电机的输出轴轴端上固设有第二传动齿轮412(图中未示出)，该第二传动齿轮与第二切割单元420中设置的纵向齿条423相啮合。同时，第二切割单元还包括第二切割架421，该第二切割架位于物料输送装置200上方，且同样为一开口向下的“凹”字型结构。在该第二切割架面向基座的一侧设置有与基座上的第二纵向滑轨120相适配的第二纵向滑槽422。工作时，纵向驱动电机接收来自PLC控制装置的驱动信号，纵向驱动电机转动并带动第二传动齿轮在纵向齿条上转动以带动第二切割单元的整体升降。在本实施例中，纵向驱动电机可以为伺服电机、步进电机等精确传动装置。单段式截断装置可高效的实现半导体晶棒的单刀切割要求，提升加工效率。

结合图2～图5所示，在本发明中，走线系统500包括：切割线510；多个切线辊组520，分别安装在与之一一对应的第一切割单元330、第二切割单元420上；切割线收卷装置530，设置在基座上，用于反复收放绕设于多个切割辊组上的切割线。

切割线收卷装置530包括两个设置于基座相对两侧的贮线筒531，切割线两端卷绕在贮线筒上，同时贮丝筒由设置在基座上的可实现正反转的旋转电机(图中未示出)驱动。该旋转电机与PLC控制装置电连接，并在PLC控制装置的控制下实现预设的正反转。当需要对半导体晶棒实施切割作业时，旋转电机接收启动信号发生重复的正反转动并带动贮丝筒及绕设在贮丝筒上的切割线实现于贮丝筒上的反复收卷，切割线通过与半导体晶棒表面的往复摩擦实现切割目的。

而为了能够满足本发明在切割半导体晶棒的同时完成对半导体晶棒截断处检测样片的截取作业。在本实施例中，切线辊组520中设置有3个切线辊521，且呈“品”可转动的安装在对应的第一切割单元或第二切割单元中。同时，结合图9所示，在切线辊的轮缘上则轴向设置有4条互相平行的线槽521a，切割线则绕设在切线辊的线槽521a中，进而使得绕设在相邻线槽中的切割线之间能够形成3个能够在截断半导体晶棒的同时截取半导体晶棒的样片的取样间隔。同时，切线辊上的线槽521a数量并非局限于本实施例中所举例的4条，去具体数量可根据所需截取的样片数量而定(例如：取样片数为n片，则线槽的数量为n+1条，n≥1)。

进一步地，在本实施例中为了保证加工效率，切线辊521可做成多个规格，加工时，工人可根据所需截取的样片数量随时快速的更换对应规格的切线辊521。在本实施例中，而为了方便工人对切线辊的拆装，切线辊521相对与第一切割单元330及第二切割单元420之间为可拆卸连接(连接方式可以为：销轴连接，卡簧连接等)。

进一步地，如图2和图3所示，在走线系统500中还设置有多个吊线辊轮540，通过吊线辊轮以限制和引导切割线510在本发明上的走线路径，从而使得切割线能够平直的进入至每一个切线辊组520中，减少切割线对于切线辊组的磨损。优选的，在吊线辊轮上同样设置有用于限制切割线放置切割线从吊线辊轮上掉落而影响

进一步地，如图2、图3所示，在基座100长度方向的侧壁上设置有至少一个的张力装置600，用于调节切割线张力。详细的，张力装置包括一个固定的设置在基座上的旋转装置610，旋转装置的转动轴端设有可读取转动轴转动角度信息的编码器(图中未示出)。所述旋转装置的转动轴轴端还固定连接有调节臂620，在调节臂上可转动的设置有一个张力轮630，切割线绕设在张力轮的轮缘上。工作时，PLC控制装置驱动旋转装置转动来调节切割线被撑开的距离，进而起到调节切割线张力的效果。

在本发明中，为实现切割线500张力的自动调节，切割线500的张力大小由设置在张力装置500中一个张力检测装置(图中未示出)检测，该张力检测装置将检测到的张力值传送给PLC控制装置，而后通过PLC控制装置驱动旋转装置610转动而作出适当的调节。优选的，张力检测装置可以为电气比例阀，即张力的大小根据作用于电器比例阀上的压力大小换算得出。

进一步地，结合图2、图3所示，调节臂620沿长度方向设置有多个调节孔621，工人可以通过不同的调节孔621与旋转装置旋转轴轴端的连接来实现调节臂调节轴伸长短的调节。同时，在张力轮上还设置有V形的用于限制切割线500的线槽。

进一步地，结合图2、图3所示，为了有效的平衡切割线500两端的张力，在基座100长度方向的侧壁上对称的设置有两个张力装置600，两个张力装置能够有效的调节并平衡切割线两端所受的张力。

进一步地，结合图2和图4，张力装置600中还包括限制调节臂620的转动角度的限位装置640，该限位装置包括两根设置在基座100上的限位杆。详细的，这两根限位杆分别为，位于调节臂620远离转动轴心一端的上方用于限制调节臂向上转动时转动极限的上阻挡杆641，以及位于调节臂620远离转动轴心一端的下方用于限制调节臂向下转动时转动极限的下阻挡杆642。当调节臂转动至上阻挡杆641或下阻挡杆642所在位置时，上阻挡杆641或下阻挡杆642将阻止调节臂620的继续转动，进而减小旋转装置610触发转动阀值的概率。在本实施例中，在旋转装置610的转动轴轴端上还设置有一能够检测旋转装置610转动轴旋转角度的编码器(图中未示出)，该编码器与PLC装置电连接将检测到的转动角度新型传送至PLC控制装置中，而在PLC控制装置中设置有旋转装置610的转动角度阀值(转动角度阀值的大小可根据实际生产情况进行调节)，当旋转装置的转动角度触及预设的转动阀值时，说明切割线张力过大且超出张力装置600的调节范围，此时PLC控制装置触发警报并对本发明采取停机处理。

结合图6和图7，物料传送装置200，包括上料平台210，用于导入外部半导体晶棒并驱动其轴向移动；切割平台220，用于承载半导体晶棒并驱动及驱动其轴向移动；卸料平台230，将切割完成后的晶棒段有序导出。

其中，上述上料平台、切割平台、卸料平台中均设有至少一个的传送机构240，用于实现半导体晶棒在三者之间的轴向传递。同时，切割平台220还包括一用于承载加工时半导体晶棒900的承载台221；工作时，切割平台中的传送结构可相对于承载台升降，优选的，承载台呈V形槽结构。

进一步地，所述承载台可拆卸的安装在切割平台中。在本发明切割半导体晶棒的过程中，难免会对承载台产生切割，为了保证承载台的持续强度及其整台精度，承载台设置为可更换的形式。当承载台221达到工作寿命时，工人人员拆除旧的承载台后换上新的承载台以保证后续半导体晶棒的切割精度。优选的，为了保证承载台的承托强度，其材质可以为陶瓷。

结合图6、图7及图10所示，传送机构240包括：传送支架241，平行于半导体晶棒轴线设置；多个传送轮组242，可转动的固定于传送支架241上并沿半导体晶棒轴向布置；第三升降装置243，与传送支架固定连接用于整台升降传送支架及安装于传送支架上的传送轮组；传送轮驱动装置244，设置于传送支架上并用于驱动传送轮组转动以带动半导体晶棒沿轴向移动。在本实施例中，传送轮驱动装置244的动力源为可实现正反转的电机，该电机与传送轮组之间通过传送皮带实现动力传输，同时，传送轮驱动装置动力传输方式也并非仅限于伺服电机与传送皮带，还可通过其他如电机与传送链；电机与齿轮等形式实现。

优选的，所述传送轮组包括相对的两个传送轮242a，所述传送轮相对一侧的轮缘上设置有分力倒角242b。当半导体晶棒落位在传送轮组上时，通过分力倒角242b将传送轮242a的转轴所受的来自于半导体晶棒900重力分解为一个轴向及一个径向的分力，从而减小了传送轮242a的转轴所受到的来自半导体晶棒的载荷，延长了传送机构240的整体实用寿命。优选的该分力倒角为45°倒角，以使传送轮所受的轴向分力和径向分力相等。

优选的，多个传送机构240中作为动力源的电机可在与之电连接的PLC控制装置的控制下实现差速转动，具体的，传送结构的传送速度由卸料平台230至进料平台210，依序降低，以使得物料输送装置上的晶棒段910能够在通过相邻传送机构240之间的传送速差拉开一定的安全距离，进而有序的离开本发明，防止相邻晶棒段910之间产生碰撞，影响所截断的晶棒段910的质量。

在本实施例中，传送半导体晶棒时，传送支架在第三升降装置243作用下抬升至落在传送轮组242上的半导体晶棒不会与承载台221相接触，此时传送轮组在传送轮驱动装置244驱动下转动并带动位于传送轮组242上的半导体晶棒900沿轴向移动。当半导体晶棒到达切割位置时，传送轮驱动装置停止工作，使得半导体晶棒不再继续前进。传送支架241在第三升降装置243驱动下下降，此时位于传送轮组上的半导体随传送支架同步下降直至半导体晶棒落位在承载台221上并与传送轮组完全脱离，此时半导体晶棒落位完成。而当切割完成后，则第三升降装置上升并驱动传送支架241上升而将承载台上的切割完成的晶棒段顶离承载台221，当第三升降装置243抬升传送支架到位后，传送轮驱动装置244驱动传送轮组转动并带动位于传送轮组上的半导体晶棒继续沿轴向移动至进入卸料平台230。

结合图2、图3、图6及图7所示，在本发明中还包括调心装置700，该调心装置包括：两个测量装置710，其一设置于第二切割架421上，用于测量落位于承载台221上半导体晶棒的头部数据；其二设置于多个第一切割架331的其中一个上，并在第一切割架调整水平位置后用于测量半导体晶棒的尾部数据。同时，二者与PLC控制装置电连接，并将测得数据发送至PLC控制装置后计算得出半导体晶棒的水平度。

调心机构720，设置于切割平台两端，用于承托切割平台并对切割平台作出与其上方半导体晶棒水平度相适配的调整。

如图6、图7所示，调心机构720包括：调心支座721，与切割平台一端铰接，使切割平台220绕调心支座上下转动；详细的，调心支座包括一固定在基座上的支撑座及可转动的安装在支撑座中并与切割平台底面固定连接的转轴；

调心单元722，设置在切割平台另一端，包括：调心块722a，设置于切割平台下方并，用于支撑及调节切割平台的水平度；调心电机722b，设置在基座100上，驱动与调心电机的输出轴偏心连接的调心块722a发生转动。优选的，调心电机可以为伺服电机或步进电机等高精确度驱动装置。

工作时，当两个测量装置测得半导体晶棒900轴线与水平线发生偏离时，PLC控制装置驱动调心电机并带动与调心电机连接的调心块转动，进而顶升或者降低与调心块顶点相接处的切割平台220，使切割平台绕调心支座721发生转动，进而完成对落位在切割平台上的半导体晶棒的水平度调整。

在本实施例的基础上，优选的，结合图6、图7所示，在调心单元中还包括一耐磨滑块722c，调心块722a的外缘部分与耐磨滑块之间光滑接触。在本实施例中，耐磨滑块可以为陶瓷材料、金属材质等耐磨材料；缓冲滑槽722c与调心块722a之间的接触面为光滑面，以减小调心块在转动时所受阻力及磨损，优选的，该耐磨滑块为开口向下的U形结构，以达到一定的限制调心块轴向移动的作用。

进一步地，调心装置700中还设置有一导引装置730，包括：导向柱731，固定设置在基座100上，同时在导向柱面向调心单元722一侧还设置有一竖向滑槽纵向齿条423。导向块732，该导向块上端与切割平台220的底面固定连接而可随切割平台的转动而上下移动，同时该导向块与竖向滑槽滑动配合的插套在导向柱中。二者的配合关系导致竖向滑槽的两个侧壁必然抵压在位于其内部的导向块的侧壁上，从而使得导向块及与导向块固定连接的切割平台的水平位移必然受到竖向滑槽两个侧壁的限制。在本实施中，导向柱由一面向调心单元722的支撑板及对称的安装在支撑板的上导向圆柱组成。其中导向圆柱用于实现夹持导向块进而限制与导向块固定连接的切割平台的水平位移的目的。

结合图6、图7所示，测量装置710的详细结构，包括：接触式传感装置711，位于物料输送装置200上方，并可通过转动方式接触或者半导体晶棒的顶部，在本实施中，接触式传感装置与PLC控制装置电连接并可将所测得数据传送至PLC控制装置中；旋转气缸，安装在第一切割架/第二切割架上，通过连接臂713与接触式传感装置固定连接。其中，旋转气缸712与PLC控制装置电连接并受其控制和驱动。

以下介绍应用上述的多段式半导体晶棒截断机的半导体晶棒截断办法，包括：

S1：由送料装置将待切割半导体晶棒转送至物料输送装置中的上料平台上，上料平台将半导体晶棒送入至切割平台并落位于切割平台的承载台上。

S2：调心装置对切割平台上的半导体晶棒中心轴线进行水平状态调整；

S3：通过多种切割方式实现对半导体晶棒的切割及截断处取样作业；

S4：将切割完成后的晶棒段由切割平台依序送入至卸料平台，并最终从卸料平台中卸下至转运装置中。

其中，在上述步骤S3中多种切割方式，分别是：

S31：单段式截断装置单独下降实现对半导体晶棒的单刀切割及截断处取样作业；

S32：多段式截断装置单独下降实现对半导体晶棒的同步切割及截断处取样作业；

S33：单段式截断装置与多段式截断装置同步下降实现对半导体晶棒最大效率的同步切割及截断处取样作业；

详细的，在上述步骤S1中，将待切割半导体晶棒转送至物料输送装置中的上料平台上，上料平台将半导体晶棒送入至切割平台并落位于切割平台的上，包括：

S11：物料输送装置将半导体晶棒抬升至与进料平台同一水平高度；

S12：将半导体晶棒推送至其底部部分与进料平台中的传送轮组接触；

S13,：传送轮驱动装置驱动传送轮组转动并带动半导体晶棒进入至上料平台上，然后上料平台中的传送机构通过转动传送轮组将半导体晶棒部分送入至切割平台中；

S14：切割平台上的转动轮组转动并带动半导体晶棒轴向移动至半导体晶棒整个进入切割平台；

S15：单段式截断装置下降对位于切割平台上的半导体晶棒进行头部位置定位，并通过正反转传送轮驱动装置微调位于切割平台上的半导体晶棒；

S16：驱动第三升降装置，同步下降切割平台中的多个传送传送机构使半导体晶棒落位于承载台上。

详细的，在上述步骤S2中，调心装置对切割平台上的半导体晶棒中心轴线进行水平状态调整，包括：

S21：调整多段式截断装置中安装有测量装置的其中一个切割单元的水平位置至半导体晶棒尾部的上方；

S22：下降多段式截断装置至半导体晶棒的上方；

S23：旋转分别安装在多段式截断装置及单段式截断装置上的两个测量装置，使得测量装置中的接触式传感装置的检测端与半导体晶棒接触，进而测量出半导体两端的数据，根据测量装置所测得的半导体晶棒两端数据换算出半导体晶棒位于切割平台上的中心轴线的水平度；

S24：两个测量装置回转至初始位置，单段式截断装置及多段式截断装置上升回复至初始位；

S25：根据换算得出的半导体晶棒中心轴线水平度，调心单元驱动切割平台绕调心支座转动以带动落位于承载台上的半导体晶棒作出水平调整并至水平状态。

详细的，在上述步骤S31中，单段式截断装置单独下降多段式对半导体晶棒实施单刀式切割及截断处取样作业，包括：

S311：单段式截断装置在第二升降装置带动下单独下降，走线系统同时启动，作出适应单段式截断装置下架所需的放出切割线动作；

S312：当单段式截断装置下降至待切割位置时，走线系统放出切割线动作结束，张力装置启动，通过调整张力轮位置实现对切割线所受张力的微调；

S313：当切割线张力微调完成后，走线系统再次启动，驱动切割线在半导体晶棒表面来回摩擦形成切割；

S314：单段式截断装置持续下降，直至切穿半导体晶棒，切割及截断处取样作业完成，单段式截断装置在第二升降装置驱动下回复至初始位置。

所述S32步骤中，多段式截断装置单独下降实现对半导体晶棒的切割及截断处取样作业，包括：

S321：多段式截断装置中的水平驱动装置动作，对多个第一切割单元进行水平位置间的调整；

S322：第一升降装置启动并驱动机架及机架上的多个第一切割单元同步下降，走线系统同时启动，作出适应多段式截断装置下架所需的放出切割线动作；

S323：当多段式截断装置下降至待切割位置时，走线系统放出切割线动作结束，张力装置启动，通过调整张力轮位置实现对切割线所受张力的微调；

S324：当切割线张力微调完成后，走线系统再次启动，驱动切割线在半导体晶棒表面来回摩擦形成切割；

S325：多段式截断装置持续下降，直至切穿半导体晶棒，切割及截断处取样作业完成，多段式截断装置在第一升降装置驱动下回复至初始位置，多个第一切割单元在水平驱动装置作用下回复至初始位置。

所述S33步骤中，多段式截断装置单独下降实现对半导体晶棒的切割及截断处取样作业，包括：

S331：多段式截断装置中的水平驱动装置动作，对多个第一切割单元进行水平位置间的调整；

S332：单段式截断装置在第二升降装置作用下、多段式截断装置在第一升降装置作用下二者同步下降，于此同时走线系统启动，作出适应单段式截断装置下架所需的放出切割线动作；

S333：当单段式截断装置及多段式截断装置下降至待切割位置时，走线系统放出切割线动作结束，张力装置启动，通过调整张力轮位置实现对切割线所受张力的微调；

S334：当切割线张力微调完成后，走线系统再次启动，驱动切割线在半导体晶棒表面来回摩擦形成切割；

S335：单段式截断装置及多段式截断装置持续下降，直至切穿半导体晶棒，切割及截断处取样作业完成，单段式截断装置在第二升降装置驱动下回复至初始位置，同时多段式截断装置在第一升降装置驱动下回复至初始位置，多个第一切割单元在水平驱动装置作用下回复至初始位置。

详细的，在上述步骤S4中，将切割完成后的晶棒段由切割平台依序送入至卸料平台，并最终从卸料平台中卸下至转运装置中，包括：

S41：当半导体晶棒切割完成后，切割平台内多个传送机构在第三升降装置的作用下同步上升至同一水平高度以将切割完成的晶棒段抬离承载台；

S42：当传送机构升至初始位置(即能够将半导体晶棒抬离承载台)时，物料传送装置中的多个传送机构按照卸料平台至切割平台至上料平台的启动顺序依序启动，从而将物料输送装置上的晶棒段依序的送出。

进一步地，在上述步骤S42中，物料输送装置内的多个传送结构按照卸料平台至切割平台至上料平台顺序，其中传送轮驱动装置驱动的传送轮组的转动速度依序降低，以使相邻晶棒段在卸料时能够在物料输送装置上产生足够的安全距离。

本发明的半导体晶棒截断方法，通过多种切割方式实现对半导体晶棒的多样化切割作业。同时，在本发明中通过对现有切线辊结构的改进实现了在分割半导体晶棒段的同步截取截断处样片的功能，有效的提升了半导体晶棒的加工效率。另外，在本发明中的调心装置使得本发明能够在对半导体晶棒截断前实现调水平功能，从而提升了截断端面与晶棒段中心轴线之间的垂直度，保证了后期磨圆加工中对晶棒段的高利用率。再同时，物料输送装置对晶棒段的差时和差速卸料，保证了晶棒段之间的安全间隔，降低了晶棒段卸料时碰撞概率。

Claims (7)

1.一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法，其特征在于，包括：

S1：由送料装置将待切割半导体晶棒转送至物料输送装置中的上料平台上，上料平台将半导体晶棒送入至切割平台并落位于切割平台的承载台上；

S2：调心装置对切割平台上的半导体晶棒中心轴线进行水平状态调整；

S3：通过多种切割方式实现对半导体晶棒的切割及截断处取样作业；

S4：将切割完成后的晶棒段由切割平台依序送入至卸料平台，并最终从卸料平台中卸下至转运装置中；

在上述步骤S3中多种切割方式，分别是：

S31：单段式截断装置单独下降实现对半导体晶棒的单刀切割及截断处取样作业；

S32：多段式截断装置单独下降实现对半导体晶棒的同步切割及截断处取样作业；

S33：单段式截断装置与多段式截断装置同步下降实现对半导体晶棒最大效率的同步切割及截断处取样作业；

所述S33步骤中，包括：

S331：多段式截断装置中的水平驱动装置动作，对多个第一切割单元进行水平位置间的调整；

S332：单段式截断装置在第二升降装置作用下、多段式截断装置在第一升降装置作用下二者同步下降，于此同时走线系统启动，作出适应单段式截断装置下降所需的放出切割线动作；

S333：当单段式截断装置及多段式截断装置下降至待切割位置时，走线系统放出切割线动作结束，张力装置启动，通过调整张力轮位置实现对切割线所受张力的微调；

S334：当切割线张力微调完成后，走线系统再次启动，驱动切割线在半导体晶棒表面来回摩擦形成切割；

S335：单段式截断装置及多段式截断装置持续下降，直至切穿半导体晶棒，切割及截断处取样作业完成，单段式截断装置在第二升降装置驱动下回复至初始位置，同时多段式截断装置在第一升降装置驱动下回复至初始位置，多个第一切割单元在水平驱动装置作用下回复至初始位置。

2.如权利要求1所述的一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法，其特征在于，在上述步骤S1中，将待切割半导体晶棒转送至物料输送装置中的上料平台上，上料平台将半导体晶棒送入至切割平台并落位于切割平台的上，包括：

S11：物料输送装置将半导体晶棒抬升至与进料平台同一水平高度；

S12：将半导体晶棒推送至其底部部分与进料平台中的传送轮组接触；

S13,：传送轮驱动装置驱动传送轮组转动并带动半导体晶棒进入至上料平台上，然后上料平台中的传送机构通过转动传送轮组将半导体晶棒部分送入至切割平台中；

S14：切割平台上的转动轮组转动并带动半导体晶棒轴向移动至半导体晶棒整个进入切割平台；

S15：单段式截断装置下降对位于切割平台上的半导体晶棒进行头部位置定位，并通过正反转传送轮驱动装置微调位于切割平台上的半导体晶棒；

S16：驱动第三升降装置，同步下降切割平台中的多个传送机构使半导体晶棒落位于承载台上。

3.如权利要求1所述的一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法，其特征在于，在上述步骤S2中，调心装置对切割平台上的半导体晶棒中心轴线进行水平状态调整，包括：

S21：调整多段式截断装置中安装有测量装置的其中一个切割单元的水平位置至半导体晶棒尾部的上方；

S22：下降多段式截断装置至半导体晶棒的上方；

S23：旋转分别安装在多段式截断装置及单段式截断装置上的两个测量装置，使得测量装置中的接触式传感装置的检测端与半导体晶棒接触，进而测量出半导体两端的数据，根据测量装置所测得的半导体晶棒两端数据换算出半导体晶棒位于切割平台上的中心轴线的水平度；

S24：两个测量装置回转至初始位置，单段式截断装置及多段式截断装置上升回复至初始位；

S25：根据换算得出的半导体晶棒中心轴线水平度，调心单元驱动切割平台绕调心支座转动以带动落位于承载台上的半导体晶棒作出水平调整并至水平状态。

4.如权利要求1所述的一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法，其特征在于，在上述步骤S31中，单段式截断装置单独下降对半导体晶棒实施单刀式切割及截断处取样作业，包括：

S311：单段式截断装置在第二升降装置带动下单独下降，走线系统同时启动，作出适应单段式截断装置下降所需的放出切割线动作；

S312：当单段式截断装置下降至待切割位置时，走线系统放出切割线动作结束，张力装置启动，通过调整张力轮位置实现对切割线所受张力的微调；

S313：当切割线张力微调完成后，走线系统再次启动，驱动切割线在半导体晶棒表面来回摩擦形成切割；

S314：单段式截断装置持续下降，直至切穿半导体晶棒，切割及截断处取样作业完成，单段式截断装置在第二升降装置驱动下回复至初始位置。

5.如权利要求1所述的一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法，其特征在于，所述S32步骤中，多段式截断装置单独下降实现对半导体晶棒的切割及截断处取样作业，包括：

S321：多段式截断装置中的水平驱动装置动作，对多个第一切割单元进行水平位置间的调整；

S322：第一升降装置启动并驱动机架及机架上的多个第一切割单元同步下降，走线系统同时启动，作出适应多段式截断装置下降所需的放出切割线动作；

S323：当多段式截断装置下降至待切割位置时，走线系统放出切割线动作结束，张力装置启动，通过调整张力轮位置实现对切割线所受张力的微调；

S324：当切割线张力微调完成后，走线系统再次启动，驱动切割线在半导体晶棒表面来回摩擦形成切割；

S325：多段式截断装置持续下降，直至切穿半导体晶棒，切割及截断处取样作业完成，多段式截断装置在第一升降装置驱动下回复至初始位置，多个第一切割单元在水平驱动装置作用下回复至初始位置。

6.如权利要求1所述的一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法，其特征在于，在上述步骤S4中，将切割完成后的晶棒段由切割平台依序送入至卸料平台，并最终从卸料平台中卸下至转运装置中，包括：

S41：当半导体晶棒切割完成后，切割平台内多个传送机构在第三升降装置的作用下同步上升至同一水平高度以将切割完成的晶棒段抬离承载台；

S42：当传送机构升至初始位置（即能够将半导体晶棒抬离承载台)时，物料传送装置中的多个传送机构按照卸料平台至切割平台至上料平台的启动顺序依序启动，从而将物料输送装置上的晶棒段依序的送出。

7.如权利要求6所述的一种利用多段式半导体晶棒截断机的晶棒截断方法，其特征在于，在上述步骤S42中，物料输送装置内的多个传送结构按照卸料平台至切割平台至上料平台顺序，其中传送轮驱动装置驱动的传送轮组的转动速度依序降低，以使相邻晶棒段在卸料时能够在物料输送装置上产生足够的安全距离。

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