CN111906953A - 一种切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种切割装置，包括：承载结构，用于承载晶棒；导线轮，导线轮上缠绕有用于切割晶棒的切割线，承载结构可移动地设置在切割线的上方；驱动结构，驱动结构与承载结构相连以驱动承载结构移动；检测结构，用于检测承载结构的位置与导线轮的位置；控制结构分别与驱动结构、检测结构相连，控制结构用于根据承载结构的位置和导线轮的位置控制驱动结构驱动承载结构移动以使承载结构相对于导线轮处于目标位置。在切割装置中，控制结构根据承载结构的位置和导线轮的位置控制驱动结构驱动承载结构移动以使承载结构相对于导线轮处于目标位置，减小承载结构和导线轮之间的位置偏差，避免硅片出现翘曲或表面不平坦，提高硅片的切割品质。

Description

一种切割装置

技术领域

本发明涉及硅技术领域，具体涉及一种切割装置。

背景技术

在切割晶棒过程中，线切割设备中的钢线通过往返运动完成切削，由于线运动及旋转运动的钢线及支撑钢线的钢线导轮高速进行运动，晶棒相对于导轮易发生位置偏移，相对于钢线也易产生偏移，使得晶棒相对于钢线易发生不规则运动。在晶棒对于钢线发生偏移改变的瞬间，切割出的硅片出现倾斜或表面不平坦，对硅片表面的品质造成不利的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种切割装置，用以解决在晶棒切割过程中，晶棒相对于导线轮易出现偏移，导致切割出的硅片出现翘曲或表面不平坦，对硅片表面的品质造成不利影响的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明实施例的切割装置，包括：

承载结构，用于承载待切割的晶棒；

导线轮，所述导线轮上缠绕有用于切割所述晶棒的切割线，所述承载结构可移动地设置在所述切割线的上方；

驱动结构，所述驱动结构与所述承载结构相连以驱动所述承载结构移动；

检测结构，用于检测所述承载结构的位置与所述导线轮的位置；

控制结构，所述控制结构分别与所述驱动结构、所述检测结构相连，所述控制结构用于根据所述承载结构的位置和所述导线轮的位置控制所述驱动结构驱动所述承载结构移动以使所述承载结构相对于所述导线轮处于目标位置。

其中，所述驱动结构包括液压结构，所述液压结构包括油缸、活塞和活塞杆，所述油缸与所述承载结构相连，所述活塞杆的一端伸入所述油缸与所述活塞相连，所述活塞杆的另一端用于与固定架相连，所述控制结构与所述油缸相连以控制所述承载结构移动。

其中，所述驱动结构包括两个所述液压结构，所述承载结构的两端分别设有一个所述液压结构，所述承载结构的两端分别与对应的所述液压结构中的所述油缸连接。

其中，所述油缸中设置有弹簧，所述弹簧套设在所述活塞杆的靠近所述活塞的一端；或者，所述弹簧设置于所述活塞的远离所述活塞杆的一侧。

其中，所述检测结构包括：

第一传感器，用于检测所述承载结构的位置；

第二传感器，用于检测所述导线轮的位置。

其中，所述第一传感器设在所述承载结构或所述驱动结构上。

其中，所述导线轮可转动地设在壳体上，所述第二传感器设在所述壳体上。

其中，所述控制结构用于根据所述承载结构的位置和所述导线轮的位置控制所述驱动结构驱动所述承载结构沿所述导线轮的轴向方向移动。

其中，所述控制结构包括：

控制器和执行机构，所述控制器与所述执行机构相连，所述执行机构与所述驱动结构相连，所述控制器根据所述承载结构的位置和所述导线轮的位置发出控制信号，所述执行机构根据所述控制信号控制所述驱动结构驱动所述承载结构移动以使所述承载结构相对于所述导线轮处于目标位置。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

根据本发明实施例的切割装置，承载结构用于承载待切割的晶棒，所述导线轮上缠绕有用于切割所述晶棒的切割线，所述承载结构可移动地设置在所述切割线的上方，所述驱动结构与所述承载结构相连以驱动所述承载结构移动，检测结构用于检测所述承载结构的位置与所述导线轮的位置，所述控制结构分别与所述驱动结构、所述检测结构相连，所述控制结构用于根据所述承载结构的位置和所述导线轮的位置控制所述驱动结构驱动所述承载结构移动以使所述承载结构相对于所述导线轮处于目标位置。在本发明的切割装置中，所述控制结构可以根据所述承载结构的位置和所述导线轮的位置控制所述驱动结构驱动所述承载结构移动以使所述承载结构相对于所述导线轮处于目标位置，减小承载结构和导线轮之间的位置偏差，使得承载结构上的晶棒相对于导线轮处于预定位置，避免在切割过程中晶棒相对于切割线出现偏移，避免切割出的硅片出现翘曲或表面不平坦，提高硅片的切割品质。

附图说明

图1为本发明实施例的切割装置的一个结构示意图；

图2为承载结构与导线轮的一个位置示意图；

图3为弹簧在油缸中的一个位置示意图；

图4为弹簧在油缸中的另一个位置示意图。

附图标记

承载结构10；

导线轮20；壳体21；

油缸40；活塞41；活塞杆42；弹簧43；

第一传感器31；第二传感器32；

控制器50；执行机构51；

晶棒60。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面具体描述根据本发明实施例的切割装置。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的切割装置包括承载结构10、导线轮20、驱动结构、检测结构和控制结构。其中，承载结构10可以用于承载待切割的晶棒60，导线轮20上缠绕有用于切割晶棒60的切割线，承载结构10可移动地设置在切割线的上方，驱动结构与承载结构10相连以驱动承载结构10移动；检测结构可以用于检测承载结构10的位置与导线轮20的位置，控制结构分别与驱动结构、检测结构相连，控制结构用于根据承载结构10的位置和导线轮20的位置控制驱动结构驱动承载结构10移动以使承载结构10相对于导线轮20处于目标位置。

也就是说，切割装置主要由承载结构10、导线轮20、驱动结构、检测结构和控制结构。其中，其中，承载结构10可以用于承载待切割的晶棒60，导线轮20上缠绕有切割线，切割线可以往复缠绕相互平行分布，通过切割线可以切割晶棒60。切割线可以是适用于非固定磨料的钢线或者固定磨料的金刚石线，例如镍涂层金刚石线、树脂涂层金刚石线。承载结构10可移动地设置在切割线的上方，驱动结构与承载结构10相连以驱动承载结构10移动，比如，驱动结构可以包括驱动电机和驱动轴，驱动电机与驱动轴连接，驱动轴可以与承载结构10相连以驱动承载结构10移动，通过驱动结构可以调节承载结构10的位置，以使得承载结构10上承载的晶棒与切割线对应在预定位置，防止切割出的硅片出现翘曲或表面不平坦，保证切割效果。检测结构可以用于检测承载结构10的位置与导线轮20的位置，检测结构可以包括静电式位置变位传感器或其他类型的位置传感器，通过承载结构10的位置与导线轮20的位置可以判断承载结构10与导线轮20的相对位置是否处于预定位置或出现偏移。

控制结构可以分别与驱动结构、检测结构相连，控制结构可以用于根据承载结构10的位置和导线轮20的位置控制驱动结构驱动承载结构10移动以使承载结构10相对于导线轮20处于目标位置，比如，控制结构可以先根据承载结构10的位置和导线轮20的位置判断承载结构10和导线轮20的位置之间的相对位置偏差，然后控制结构可以再根据相对位置偏差控制驱动结构驱动承载结构10移动以使承载结构10相对于导线轮20处于目标位置，减小承载结构10和导线轮20之间的位置偏差。在本发明的切割装置中，通过控制结构可以根据承载结构10的位置和导线轮20的位置控制驱动结构驱动承载结构10移动以使承载结构10相对于导线轮20处于目标位置，减小承载结构10和导线轮20之间的位置偏差，使得承载结构10上的晶棒相对于导线轮20处于预定位置，避免在切割过程中晶棒相对于切割线出现偏移，避免切割出的硅片的表面出现翘曲或不平坦，提高硅片的切割品质。切割装置除了可适用于硅基材料的加工外，也可适用于GaAs、GaN或GaP等材料的加工。

在本发明的一些实施例中，驱动结构包括液压结构，液压结构可以包括油缸40、活塞41和活塞杆42，油缸40与承载结构10相连，油缸40中可以装有液压油，活塞杆42的一端伸入油缸40与活塞41相连，活塞杆42的另一端用于与固定架相连，控制结构与油缸40相连以控制承载结构10移动，通过控制结构控制油缸40中活塞41在油缸40中的位置，进而使得油缸40移动，油缸40移动带动承载结构10移动，通过油缸40和活塞41对承载结构10能够具有一定的缓冲作用，防止剧烈晃动，便于控制结构可以根据承载结构10的位置和导线轮20的位置控制驱动结构驱动承载结构10移动以使承载结构10相对于导线轮20处于目标位置，减小承载结构10和导线轮20之间的位置偏差。

在本发明的另一些实施例中，驱动结构包括两个液压结构，承载结构10的两端分别设有一个液压结构，承载结构10的两端分别与对应的液压结构中的油缸40连接，以便有效控制承载结构10的移动，使得承载结构10稳定移动。

根据一些实施例，油缸40中可以设置有弹簧43，如图3所示，弹簧43套设在活塞杆42的靠近活塞41的一端；或者，如图4所示，弹簧43设置于活塞41的远离活塞杆42的一侧，通过弹簧43可以具有缓冲作用，防止承载结构10出现突然移动。

可选地，检测结构可以包括第一传感器31和第二传感器32，其中，第一传感器31可以用于检测承载结构10的位置，第二传感器32可以用于检测导线轮20的位置，第一传感器31和第二传感器32可以为电容位移传感器。第一传感器31可以设在承载结构10或驱动结构上。导线轮20可转动地设在壳体21上，第二传感器32设在壳体21上。第一传感器31和第二传感器32还可以根据实际需要安装在其他结构位置上，以便检测承载结构10的位置和导线轮20的位置。

在本发明的实施例中，控制结构可以用于根据承载结构10的位置和导线轮20的位置控制驱动结构驱动承载结构10沿导线轮20的轴向方向移动。在切割过程中，由于高速运动，导线轮20与切割线以及壳体21等结构之间的摩擦，会产生热量，使得导线轮20出现膨胀或形变，切割线也随着导线轮20出现偏移，导线轮20与承载结构10之间的相对位置出现偏移，比如，承载结构10相对于导线轮20在导线轮20的轴向方向出现偏移移动，需要将承载结构10沿着导线轮20的轴向方向移动以使得承载结构10相对于导线轮20在目标位置，进而保证切割线能够较好地切割晶棒，避免硅片翘曲，提高硅片的切割品质。

在一些实施例中，为了有利于导线轮20以及壳体21等结构之间的摩擦产生的热量散失，降低摩擦升温对导线轮20以及壳体21的影响，可以在邻近导线轮20和壳体21位置设置温度传感器和温度调节装置，或者在导线轮20和壳体21上设置温度传感器和温度调节装置，可以通过温度传感器检测导线轮20和壳体21的温度，当温度达到预设温度时，通过温度调节装置可以调节导线轮20和壳体21的温度，比如可以降低导线轮20和壳体21的温度至合理温度。其中，温度调节装置可以包括储槽、管道和喷嘴，管道的一端与储槽连通，喷嘴设在管道的另一端，储槽中可以装有冷却液或冷却气体，比如低于预设温度的氮气，可以通过喷嘴向导线轮20壳体21喷洒冷却液或冷却气体，以降低导线轮20和壳体21的温度。可选地，在壳体21上可以设置有腔室，在腔室中可以装有冷却液，冷却液可以通过循环管路在腔室内部和外部之间进行循环以利于散热，通过冷却液可以吸收导线轮20由于旋转摩擦产生的热量，防止导线轮温度升高，避免由于导线轮20温度升高引起的位移偏差。

在本发明的实施例中，控制结构可以包括控制器50和执行机构51，控制器50与执行机构51相连，执行机构51与驱动结构相连，比如执行机构51可以与油缸40连接，控制器50根据承载结构10的位置和导线轮20的位置发出控制信号，执行机构51根据控制信号控制驱动结构驱动承载结构10移动以使承载结构10相对于导线轮20处于目标位置。比如，执行机构51与油缸40相连，通过控制器50和执行机构51控制油缸40中活塞41在油缸40中的位置，进而使得油缸40移动，油缸40移动带动承载结构10移动，使得控制结构可以根据承载结构的位置和导线轮的位置控制驱动结构驱动承载结构移动以使承载结构10相对于导线轮20处于目标位置。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种切割装置，其特征在于，包括：

承载结构，用于承载待切割的晶棒；

导线轮，所述导线轮上缠绕有用于切割所述晶棒的切割线，所述承载结构可移动地设置在所述切割线的上方；

驱动结构，所述驱动结构与所述承载结构相连以驱动所述承载结构移动；

检测结构，用于检测所述承载结构的位置与所述导线轮的位置；

控制结构，所述控制结构分别与所述驱动结构、所述检测结构相连，所述控制结构用于根据所述承载结构的位置和所述导线轮的位置控制所述驱动结构驱动所述承载结构移动以使所述承载结构相对于所述导线轮处于目标位置。

2.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，所述驱动结构包括液压结构，所述液压结构包括油缸、活塞和活塞杆，所述油缸与所述承载结构相连，所述活塞杆的一端伸入所述油缸与所述活塞相连，所述活塞杆的另一端用于与固定架相连，所述控制结构与所述油缸相连以控制所述承载结构移动。

3.根据权利要求2所述的切割装置，其特征在于，所述驱动结构包括两个所述液压结构，所述承载结构的两端分别设有一个所述液压结构，所述承载结构的两端分别与对应的所述液压结构中的所述油缸连接。

4.根据权利要求2所述的切割装置，其特征在于，所述油缸中设置有弹簧，所述弹簧套设在所述活塞杆的靠近所述活塞的一端；或者，所述弹簧设置于所述活塞的远离所述活塞杆的一侧。

5.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，所述检测结构包括：

第一传感器，用于检测所述承载结构的位置；

第二传感器，用于检测所述导线轮的位置。

6.根据权利要求5所述的切割装置，其特征在于，所述第一传感器设在所述承载结构或所述驱动结构上。

7.根据权利要求5所述的切割装置，其特征在于，所述导线轮可转动地设在壳体上，所述第二传感器设在所述壳体上。

8.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，所述控制结构用于根据所述承载结构的位置和所述导线轮的位置控制所述驱动结构驱动所述承载结构沿所述导线轮的轴向方向移动。

9.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，所述控制结构包括：

控制器和执行机构，所述控制器与所述执行机构相连，所述执行机构与所述驱动结构相连，所述控制器根据所述承载结构的位置和所述导线轮的位置发出控制信号，所述执行机构根据所述控制信号控制所述驱动结构驱动所述承载结构移动以使所述承载结构相对于所述导线轮处于目标位置。

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