CN116277559B - 晶棒切割系统及金刚线寿命检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种晶棒切割系统，包括至少两根切割棍，金刚线缠绕在两根切割棍上，在两根切割棍间组成切割线网，通过切割线网在两根切割棍之间的往复运动实现对晶棒的切割；系统还包括：图像传感单元，用于在切割线网切割晶棒时，获取切割线网中某一处金刚线的形变状况；处理单元，接收图像传感单元获得的金刚线形变状况，当监测到金刚线的形变状况超出预设形变范围时，判断切割线网中至少存在部分金刚线发生过度磨损。本申请还提供一种金刚线寿命检测方法，利用本申请实施例提供的晶棒切割系统及金刚线寿命检测方法，可以在晶棒切割过程中及时发现金刚线发生过度磨损的状况，确保晶棒切割的质量。

Description

晶棒切割系统及金刚线寿命检测方法

技术领域

本申请属于硅棒加工技术领域，尤其涉及一种晶棒切割系统及金刚线寿命检测方法。

背景技术

金刚线在切片机中用来切割硅片，但是目前对金刚线的寿命评价是基于切割效果来评价，即1.5米金刚线本来可以切割80%的深度，但是现在按预设的切割参数，只切了60%，说明金刚线的质量较差、使用寿命较短。

然而，相关技术中，往往是基于一段金刚线的使用寿命来对后续同匝的金刚线的寿命进行判断，是一种笼统的判断方法，对金刚线寿命的判断精度较低，对已经切割磨损完的金刚线没有意义，但对那段被切割的硅棒而言，切割表面的形貌控制的可能略差，影响切片质量。

因此，有必要提供一种技术方案，解决相关技术中存在的金刚线寿命检测不及时导致晶棒切割质量难以把控的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种技术方案，解决相关技术中存在的金刚线寿命检测不及时导致晶棒切割质量难以把控的问题。

基于以上目的，本申请提供一种晶棒切割系统，包括：

至少两根切割辊，金刚线缠绕在两根切割辊上，在两根切割辊间组成切割线网，通过切割线网在两根切割辊之间的往复运动实现对晶棒的切割。

系统还包括：

图像传感单元，用于在切割线网切割晶棒时，获取切割线网中某一处金刚线的形变状况；

处理单元，接收图像传感单元获得的金刚线形变状况，当监测到金刚线的形变状况超出预设形变范围时，判断切割线网中至少存在部分金刚线发生过度磨损。

进一步的，晶棒切割系统至少包括第一图像传感单元和第二图像传感单元，用于分别获取切割线网中某两处金刚线的形变状况，其中，第一图像传感单元所拍摄的金刚线靠近切割线网的进线处，第二图像传感单元所拍摄的金刚线远离进线处；

将第二图像传感单元所拍摄的金刚线的形变状况与第一图像传感单元所拍摄的金刚线的形变状况对比；

根据第一图像传感单元所拍摄的金刚线的形变状况获得第一形变量，根据第二图像传感单元所拍摄的金刚线的形变状况获得第二形变量，对比第一形变量和第二形变量，获得形变偏移量；

将形变偏移量与第一形变量对比，当形变偏移量与第一形变量之比大于预设阈值时，判断切割线网中至少存在部分金刚线发生过度磨损。

进一步的，第一图像传感单元和第二图像传感单元采用相同的指定方向，分别获取切割线网中某两处金刚线的形变状况。

进一步的，通过图像传感单元获取关于切割线网中某一处金刚线的形变状况的图像；

处理单元在图像中选择参考点，经过参考点，与预设方向成指定角度延申出一条直线，直线与金刚线的图像相交，将交点与参考点之间的距离作为金刚线的形变量。

进一步的，处理单元连续获取至少三帧关于切割线网中某一处金刚线的形变状况的图像，分别根据三帧图像获取三组金刚线的形变量，处理单元对三组金刚线的形变量进行均值处理，将获得的均值作为金刚线的真实形变量，处理单元根据真实形变量判断切割线网中至少存在部分金刚线发生过度磨损。

进一步的，晶棒切割系统中设置有参照物；

第一图像传感单元采用指定方向获取第一图像，第二图像传感单元采用相同的指定方向获取第二图像，参照物的至少部分的影像分别位于第一图像和第二图像的同一位置。

进一步的，处理单元还用于根据图像传感单元获取的图像获得对晶棒的切割深度；

处理单元根据对晶棒的切割深度，将晶棒的切割过程分为至少三个切割阶段，分别对每一切割阶段对应设置预设阈值。

本申请还提供一种金刚线寿命检测方法，用于在切割线网切割晶棒时，对组成切割线网的金刚线的寿命进行监测，其特征在于，方法包括以下步骤：

在切割线网切割晶棒时，获取切割线网中某一处金刚线的形变状况；

当监测到金刚线的形变状况超出预设形变范围时，判断切割线网中至少存在部分金刚线发生过度磨损。

进一步的，方法还包括：

获取切割线网中某两处金刚线的形变状况，其中第一处的金刚线靠近切割线网的进线处，第二处的金刚线远离进线处；

根据第一处的金刚线的形变状况获得第一形变量，根据第二处的金刚线的形变状况获得第二形变量，对比第一形变量和第二形变量，获得形变偏移量；

将形变偏移量与第一形变量对比，当形变偏移量与第一形变量之比大于预设阈值时，判断切割线网中至少存在部分金刚线发生过度磨损。

进一步的，在指定方向上拍摄切割线网，获得关于金刚线形变状况的图像；

在图像中选择参考点，经过参考点延申出一条直线，直线与金刚线的图像相交，将交点与参考点之间的距离作为金刚线的形变量。

综上，本申请提供一种晶棒切割系统，设置有图像传感单元以监控切割线网切割晶棒时金刚线的形变状况，根据金刚线的形变状况可以判断出切割线网中是否至少存在部分金刚线发生过度磨损。利用本申请实施例提供的晶棒切割系统，可以在晶棒切割过程中及时发现金刚线发生过度磨损的状况。

附图说明

图1为本申请实施例提供的晶棒切割系统示意图；

图2为本申请实施例提供的图像传感单元检测切割线网形变状况的示意图；

图3为本申请实施例提供的金刚线形变量获取示意图；

图4为本申请另一种实施例提供的图像传感单元拍摄得切割线网中形变量不同的多条金刚线的示意图；

图5为本申请实施例提供的金刚线寿命检测方法流程图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述，但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。

如图1所示，本申请实施例提供一种晶棒切割系统100，包括至少两根切割辊11、喷淋装置13以及接液槽14。

其中，金刚线缠绕在两根切割辊11上，在两根切割辊11间组成切割线网12，通过切割线网12在两根切割辊11之间的往复运动实现对晶棒200的切割。喷淋装置13用于在切割晶棒200时向切割线网12喷淋冷却液。接液槽14设置在切割线网12的下方，用于承接经过切割线网12的冷却液。

作为一种可选的实现方式，本申请实施例提供的晶棒切割系统100还包括图像传感单元15和处理单元16。

其中，图像传感单元15用于在切割线网12切割晶棒200时，获取切割线网12中某一处金刚线的形变状况。处理单元16用于接收图像传感单元15获得的金刚线形变状况，当监测到金刚线的形变状况超出预设形变范围时，判断切割线网12中至少存在部分金刚线发生过度磨损。

具体的，当金刚线发生过度磨损时，金刚线的线径缩小，相较于正常状况下的金刚线，在切割线网12的各个部分承受相同张力的情况下，过度磨损的金刚线的波动幅度较大。当监测到金刚线的形变状况超出预设形变范围时，可以判断切割线网12中至少存在部分金刚线发生过度磨损。

当判断切割线网12中至少存在部分金刚线发生过度磨损时，可以通过控制晶棒切割系统100的正反向供线速度差值来快速将发生过度磨损的金刚线替换，从而确保晶棒200的切割质量。具体的，可以提高正向供线速度，和/或降低反向供线速度，以使得在单位时间内，过的磨损的金刚线可以加快运动出切割线网12的范围。

根据以上说明，本申请实施例提供一种晶棒切割系统100，在切割晶棒200时，监控切割线网12中某一处金刚线的形变状况，当监测到金刚线的形变状况超出预设形变范围时，可以判断切割线网12中至少存在部分金刚线发生过度磨损。本申请实施例提供的晶棒切割系统100可以在晶棒200切割过程中及时发现金刚线发生过度磨损的状况，及时将过的磨损的金刚线置换，从而可以确保晶棒200的切片质量。

作为一种可选的实现方式，本申请实施例提供的晶棒切割系统100至少包括第一图像传感单元151和第二图像传感单元152，用于分别获取切割线网12中某两处金刚线的形变状况，其中，第一图像传感单元151所拍摄的金刚线靠近切割线网12的进线处121，第二图像传感单元152所拍摄的金刚线远离进线处121。需要说明的是，切割线网12的进线处和出线处分别位于切割辊11的轴向两端。

将第二图像传感单元152所拍摄的金刚线的形变状况与第一图像传感单元151所拍摄的金刚线的形变状况对比。处理单元16可以根据第一图像传感单元151所拍摄的金刚线的形变状况获得第一形变量，根据第二图像传感单元152所拍摄的金刚线的形变状况获得第二形变量。处理单元16可以将第一形变量和第二形变量进行对比，获得形变偏移量。处理单元16将形变偏移量与第一形变量对比，当形变偏移量与第一形变量之比大于预设阈值时，可以判断切割线网12中至少存在部分金刚线发生过度磨损。

如图2所示，其示出了本申请实施例提供的第一图像传感单元151和第二图像传感单元152分别对切割线网12中的某两处金刚线的形变状况进行拍摄的示意图。第一图像传感单元151和第二图像传感单元152采用相同的指定方向，分别获取切割线网12中某两处金刚线的形变状况。

具体的，可以以切割辊11作为参考。定义切割辊11的轴线在竖直方向上水平面内的投影为投影线，第一图像传感单元151在竖直方向上水平面内的投影为第一投影，第二图像传感单元152在竖直方向上水平面内的投影为第二投影，第一投影和第二投影位于投影线的同侧，且第一投影与投影线之间的距离等同于第二投影与投影线之间的距离。第一图像传感单元151和第二图像传感单元152处于同一水平高度。第一图像传感单元151以指定方向获取切割线网12中第一处金刚线的形变状况，第二图像传感单元152以相同的指定方向获取切割线网12中第二处金刚线的形变状况。第一处金刚线相交于第二处金刚线更靠近切割线网12的进线处121。在切割线网12未与晶棒200接触的情况下，第一图像传感单元151所获取的第一处金刚线的图像应当与第二图像传感单元152所获取的第二处金刚线的图像相同。在切割线网12与晶棒200接触发生形变时，可以较直观地比较第一处金刚线的图像和第二处金刚线的图像。为了便于说明，以下称第一图像传感单元151获取的图像为第一图像，称第二图像传感单元152获取的图像为第二图像。

如图3所示，其示出了本申请实施例提供的金刚线形变量获取示意图。处理单元16在图像中选择参考点，经过参考点，与预设方向成指定角度α延申出一条直线，直线与金刚线的图像相交，将交点与参考点之间的距离S作为金刚线的形变量。其中，预设方向可以根据实际需求进行设置，例如，在本申请实施例中，选择竖直方向为预设方向，但也可以选择水平方向或者其它方向作为预设方向。

具体的，选择在第一图像中的一点作为第一参考点，选择在第二图像中的一点作为第二参考点，第一参考点在第一图像中的坐标与第二参考点在第二图像中的坐标相同。由于在切割线网12未与晶棒200接触的情况下，第一图像传感单元151所获取的第一处金刚线的图像应当与第二图像传感单元152所获取的第二处金刚线的图像相同，可以将基于第一参考点获取第一处金刚线的形变量与基于第二参考点获取第二处金刚线的形变量对比。为了便于说明，称第一处金刚线的形变量为第一形变量，称第二处金刚线的形变量为第二形变量。

对于金刚线形变量的获取，以第一形变量为例，可以经过第一参考点，与竖直方向成指定角度α延申出一条直线，指定角度α可以按照实际需求进行设置，在本申请实施例中，以与竖直方向成30°设置直线。如图3所示，该直线与金刚线的图像相交，将交点与第一参考点之间的距离作为第一处金刚线的形变量，测量交点与第一参考点之间的距离，获取第一形变量。第二形变量的获取与第一形变量的获取方式类似，在此不再进行赘述。

作为一种可选的实现方式，本申请实施例提供的晶棒切割系统100中设置有参照物。第一图像传感单元151采用指定方向获取第一图像，第二图像传感单元152采用相同的指定方向获取第二图像，参照物的至少部分的影像分别位于第一图像和第二图像的同一位置。

例如，本申请实施例提供的晶棒切割系统100中包括固定安装的引导板131，用于在切割晶棒200时引导冷却液流向切割线网12。在切割线网12未与晶棒200接触的情况下，第一图像中金刚线与引导板131的位置关系与第二图像中金刚线与引导板131的位置关系相同，可以选择引导板131上的点作为参考点。

作为一种可选的实现方式，晶棒切割系统100中可以根据实际需求设置参照物，可以是在图像传感单元15视野范围内的其它固定安装在晶棒切割系统100中的部件。

作为另一种可选的实现方式，本申请实施例提供的晶棒切割系统100可以仅包括一个图像传感单元15。可以将图像传感单元15设置为沿切割辊11的轴向方向拍摄，在切割线网12未与晶棒200接触的情况下，图像传感单元15所拍摄得的关于切割线网12的图像为一条线段。当切割线网12对晶棒200进行切割时，若切割线网12中存在部分金刚线发生过度磨损，则图像传感单元15可以拍摄得切割线网12中形变量不同的多条金刚线。

如图4所示，其示出了本申请实施例提供的图像传感单元15拍摄得切割线网12中形变量不同的多条金刚线的示意图。可以在图像中选择参考点，经过参考点，与竖直方向成指定角度α延申出一条直线，直线与金刚线的图像相交，将交点与参考点之间的距离作为金刚线的形变量。

作为一种可选的实现方式，处理单元16连续获取至少三帧关于切割线网12中某一处金刚线的形变状况的图像，分别根据三帧图像获取三组金刚线的形变量，处理单元16对三组金刚线的形变量进行均值处理，将获得的均值作为金刚线的真实形变量，处理单元16根据真实形变量判断切割线网12中至少存在部分金刚线发生过度磨损。通过这种方式，可以减少金刚线振动对形变量测定的影响，使得金刚线形变量的测定更为准确。

作为一种可选的实现方式，基于金刚线的形变量判断金刚线是否发生过度磨损可以通过如下形式表示。

以S₁表示第一形变量，以S₂表示第二形变量，X%表示预设阈值，当S₂- S₁>X%S₁时，可以判断金刚线发生过度磨损。

作为一种可选的实现方式，处理单元16还用于根据图像传感单元15获取的图像获得对晶棒200的切割深度。处理单元16根据对晶棒200的切割深度，将晶棒200的切割过程分为至少三个切割阶段，分别对每一切割阶段对应设置预设阈值。通过这种方式，可以降低因金刚线所受压力不同而导致过度磨损的金刚线波动幅度不同的影响，提高对金刚线寿命判断的准确性。

作为一种可选的实现方式，还可以根据晶棒切割系统100的各项加工参数设置预设阈值，加工参数包括进刀速度、金刚线线速度以及晶棒切割系统100的正反向供线速度差。

如图5所示，本申请还提供一种金刚线寿命检测方法，用于在切割线网12切割晶棒200时，对组成切割线网12的金刚线的寿命进行监测，其特征在于，方法包括以下步骤：

S1、在切割线网12切割晶棒200时，获取切割线网12中某一处金刚线的形变状况；

S2、当监测到金刚线的形变状况超出预设形变范围时，判断切割线网12中至少存在部分金刚线发生过度磨损。

作为一种可选的实现方式，金刚线的预设形变范围与金刚线所承受的压力相关。具体的，可以根据进刀速度、金刚线线速度、晶棒200的切割深度以及晶棒切割系统100的正反向供线速度差等因素确定金刚线的预设形变范围。

作为一种可选的实现方式，可以在切割线网12切割晶棒200时，获取切割线网12中某两处金刚线的形变状况。其中，第一处的金刚线靠近切割线网12的进线处121，第二处的金刚线远离进线处121。一般情况下，靠近切割线网12进线处121的金刚线经历的切割时间较短，磨损程度较低，可以认为该处的金刚线基本处于正常状态。因此，可以以第一处金刚线的形变量加上金刚线的合理波动幅度来确定预设形变范围。

作为另一种可选的实现方式，本申请实施例提供的金刚线寿命检测方法还包括：

获取切割线网12中某两处金刚线的形变状况，其中第一处的金刚线靠近切割线网12的进线处121，第二处的金刚线远离进线处121；

根据第一处的金刚线的形变状况获得第一形变量，根据第二处的金刚线的形变状况获得第二形变量，对比第一形变量和第二形变量，获得形变偏移量；

将形变偏移量与第一形变量对比，当形变偏移量与第一形变量之比大于预设阈值时，判断切割线网12中至少存在部分金刚线发生过度磨损。

根据以上说明，本申请实施例提供的金刚线寿命的检测方法在对金刚线是否发生过度磨损进行判断时，本申请获取至少两处金刚线的形变状况以进行比对，由于第一处金刚线与第二处金刚线的加工参数保持一致，金刚线的形变差异主要由金刚线自身的磨损状况引起，通过获取第一形变量与第二形变量之间的形变偏移量，并将形变偏移量与第一形变量进行对比，可以较为准确的判断切割线网12中是否至少存在部分金刚线发生过度磨损。

作为一种可选的实现方式，本申请实施例提供的金刚线寿命检测方法还包括：

根据对晶棒200的切割深度，将晶棒200的切割过程分为至少三个切割阶段，分别对每一切割阶段对应设置预设阈值。通过这种方式，可以降低因金刚线所受压力不同而导致过度磨损的金刚线波动幅度不同的影响，提高对金刚线寿命判断的准确性。

作为一种可选的实现方式，本申请实施例提供的金刚线寿命检测方法还包括：

在指定方向上拍摄切割线网12，获得关于金刚线形变状况的图像；

在图像中选择参考点，经过参考点延申出一条直线，直线与金刚线的图像相交，将交点与参考点之间的距离作为金刚线的形变量。

综上，本申请提供一种晶棒切割系统100，设置有图像传感单元15以监控切割线网12切割晶棒200时金刚线的形变状况，根据金刚线的形变状况可以判断出切割线网12中是否至少存在部分金刚线发生过度磨损。利用本申请实施例提供的晶棒切割系统100，可以在晶棒200切割过程中及时发现金刚线发生过度磨损的状况，并及时对过度磨损的金刚线进行置换，从而可以确保晶棒200切割的质量。

以上所揭露的仅为本申请的较佳实施例而已，然其并非用以限定本申请之权利范围，本领域普通技术人员可以理解：在不脱离本申请及所附的权利要求的精神和范围内，改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种晶棒切割系统，包括：

至少两根切割辊，金刚线缠绕在两根所述切割辊上，在两根所述切割辊间组成切割线网，通过所述切割线网在两根所述切割辊之间的往复运动实现对所述晶棒的切割；

其特征在于，所述系统还包括：

图像传感单元，用于在所述切割线网切割晶棒时，获取所述切割线网中某一处金刚线的形变状况；

处理单元，接收所述图像传感单元获得的金刚线形变状况，当监测到所述金刚线的形变状况超出预设形变范围时，判断所述切割线网中至少存在部分金刚线发生过度磨损；

所述晶棒切割系统至少包括第一图像传感单元和第二图像传感单元，用于分别获取所述切割线网中某两处金刚线的形变状况，其中，第一图像传感单元所拍摄的金刚线靠近所述切割线网的进线处，第二图像传感单元所拍摄的金刚线远离所述进线处；

将所述第二图像传感单元所拍摄的金刚线的形变状况与所述第一图像传感单元所拍摄的金刚线的形变状况对比；

根据所述第一图像传感单元所拍摄的金刚线的形变状况获得第一形变量，根据所述第二图像传感单元所拍摄的金刚线的形变状况获得第二形变量，对比第一形变量和第二形变量，获得形变偏移量；

将所述形变偏移量与所述第一形变量对比，当所述形变偏移量与所述第一形变量之比大于预设阈值时，判断所述切割线网中至少存在部分金刚线发生过度磨损；

所述第一图像传感单元和所述第二图像传感单元采用相同的指定方向，分别获取所述切割线网中某两处金刚线的形变状况；

通过所述图像传感单元获取关于所述切割线网中某一处金刚线的形变状况的图像；

所述处理单元在所述图像中选择参考点，经过所述参考点，与预设方向成指定角度延申出一条直线，所述直线与所述金刚线的图像相交，将交点与所述参考点之间的距离作为所述金刚线的形变量。

2.根据权利要求1所述的晶棒切割系统，其特征在于，

所述处理单元连续获取至少三帧关于所述切割线网中某一处金刚线的形变状况的图像，分别根据三帧所述图像获取三组所述金刚线的形变量，所述处理单元对三组所述金刚线的形变量进行均值处理，将获得的均值作为所述金刚线的真实形变量，所述处理单元根据所述真实形变量判断所述切割线网中至少存在部分金刚线发生过度磨损。

3.根据权利要求1所述的晶棒切割系统，其特征在于，

所述晶棒切割系统中设置有参照物；

所述第一图像传感单元采用指定方向获取第一图像，所述第二图像传感单元采用相同的指定方向获取第二图像，所述参照物的至少部分的影像分别位于第一图像和第二图像的同一位置。

4.根据权利要求1所述的晶棒切割系统，其特征在于，

所述处理单元还用于根据所述图像传感单元获取的图像获得对所述晶棒的切割深度；

所述处理单元根据对所述晶棒的切割深度，将晶棒的切割过程分为至少三个切割阶段，分别对每一所述切割阶段对应设置所述预设阈值。

5.一种金刚线寿命检测方法，用于在切割线网切割晶棒时，对组成所述切割线网的金刚线的寿命进行监测，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在所述切割线网切割晶棒时，获取所述切割线网中某一处金刚线的形变状况；

当监测到所述金刚线的形变状况超出预设形变范围时，判断所述切割线网中至少存在部分金刚线发生过度磨损；

所述方法还包括：

获取所述切割线网中某两处金刚线的形变状况，其中第一处的金刚线靠近所述切割线网的进线处，第二处的金刚线远离所述进线处；

根据所述第一处的金刚线的形变状况获得第一形变量，根据所述第二处的金刚线的形变状况获得第二形变量，对比第一形变量和第二形变量，获得形变偏移量；

将所述形变偏移量与所述第一形变量对比，当所述形变偏移量与所述第一形变量之比大于预设阈值时，判断所述切割线网中至少存在部分金刚线发生过度磨损；

在指定方向上拍摄所述切割线网，获得关于所述金刚线形变状况的图像；

在所述图像中选择参考点，经过所述参考点延申出一条直线，所述直线与所述金刚线的图像相交，将交点与所述参考点之间的距离作为所述金刚线的形变量。