TW201501844A

TW201501844A - 線材管理系統

Info

Publication number: TW201501844A
Application number: TW102144396A
Authority: TW
Inventors: Stefan Huggenberger; Christoph Heiniger
Original assignee: Meyer Burger Ag
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2015-01-16
Also published as: CN104411434B; PH12015501093A1; JP2016500341A; TWI583468B; JP2018065247A; US20150298228A1; WO2014087340A3; CN104411434A; JP6289492B2; US10252357B2; CN106862663B; JP6598894B2; KR102056958B1; MY178917A; EP2928632A2; TWI682820B; CN106862663A; TW201803669A; EP2928632B1; WO2014087340A2

Abstract

本發明係有關於一種供線鋸所用的線材管理系統，其具有經引導通過一切割區域的一切割線材，該線材管理系統包含一用於供給切割線材至該線鋸之切割區域的線材供給單元及用於自該線鋸之切割區域接收切割線材的一線材接收單元，其中該線材供給單元及該線材接收單元之至少之一者包含：在部分重疊繞組中用於承載該切割線材的至少一可轉動貯存捲軸，用於在繞組中暫時地接收該切割線材的至少一可轉動儲存捲軸，其中該儲存捲軸之該可轉動軸係與該貯存捲軸的轉動軸相一致，一線材引導構件其當線材捲繞在該儲存捲軸上時用於引導該切割線材，以致在該儲存捲軸上的該線材繞組不會彼此部分重疊及/或與在該貯存捲軸上的繞組比較位在該儲存捲軸上的繞組具有一較低的密度。

Description

線材管理系統

本發明係有關於用在具有經引導穿過一切割區域的一切割線材的一線鋸之一線材管理系統、一線鋸以及一切割方法。

本發明特別地係有關於固定磨料鋸切技術。現今，用於半導體應用、太陽能電池或發光二極體的晶圓係越來越多使用固定磨料進行切割。不再是以由金屬線材運送之懸浮於研磨漿液中的磨料進行切割。該磨料係直接地附裝至該金屬線材。該線材係稱為固定磨料線材(例如，鑽石線材)。

鋸切技術係使用於半導體、電子組件、太陽能電池、光學組件及光子學之工業。典型的經鋸切(脆性)材料係為砷化鎵(GaAs)、鍺、多晶體或單晶體或單晶矽(mono-like silicon)、磷化銦(InP)、石英、藍寶石或其他陶磁材料。

線鋸之線材導輥係為經聚胺酯塗覆在該線材接收表面上具有用於導引該切割線材的溝槽。於該等溝槽中該鑽石線材係形成網狀涵蓋該線材導輥。該等溝槽的節距(亦即，該溝槽樣式本身重複所涵蓋的距離)連同所使用線材的直徑，將決定該等鋸切晶圓的厚度。

假如該固定磨料線材可於連續切割中連續地使用，即使線材捲的一部分已在先前的切割中使用在所使用線材之剩餘鋸切能力未降低太多的情況下，固定磨料晶圓鋸切之製成的成本仍能夠顯著地降低。該鋸切能力能夠由製程中線材撓曲(線材之弓狀彎曲) 加以測量。已喪失其之鋸切潛在能力的線材將較新的未使用線材撓曲更大(具有較高的彎曲)。

以鑽石線材切割矽藉由在兩方向上移動該切割線材係為常見的。該線材係洽如同一般的手鋸前後地移動。通常向前切割線材從供給捲軸到接收(或可拋棄)捲軸與在相反方向上比較係稍長。此係為所謂的朝聖者模式(pilgrim mode)。該朝聖者模式導致間歇的增加新的未使用之線材。這似乎不令人驚訝，但因為針對漿液切割線材通常僅在一方向上移動，所以使用朝聖者模式不是通常的切割方式。

在開始切割製程之前，該切割線材係放置在該線鋸中。於圖1中顯示先前技術文件CH691292A5，具有線材管理系統的一線鋸，該線鋸備便切割。為了進行朝聖者模式，切割線材係自供給捲軸卸離，運行通過該切割區域從而構成一線材捲，並係接著纏繞在接收捲軸(可拋棄捲軸)上。通常，驅動該構成線材捲的供給捲軸、接收捲軸及線材導輥。

該線材於一方向上運行，例如500-600公尺，亦即與該開始點比較附加的500-600公尺係自該供給捲軸卸離以及捲繞在該接收捲軸上，但僅有例如，490至590公尺係自該接收捲軸往回捲繞至該供給捲軸。以此方式將新線材供給至該線材捲。一旦一切割線材部分不再觸及待切割的工作件(亦即，在此部分之後供給更多的切割線材，因此當該線材往回後移動時，其不再觸及該工作件)，該線材應會用盡：在該切割線材上的鑽石會自該線材磨碎掉下或分離。

頃發現位在該供給捲軸及接收捲軸上該切割線材的多重部分重疊捲繞導致損害線材。在離開該捲軸或抵達該捲軸的最上層線材部分以及佈置在下方的線材部分之間產生摩擦，減少了線材的使用壽命並因而增加成本。當線材經捲繞覆蓋本身時產生摩擦。

JP2000158436揭示一線材管理系統其具在該供給捲軸之後具有一中間輪。切割線材係自該供給捲軸卸離，接著在運行至該線材捲之前運行到一中間輪。當該線材離開該線材捲時，其將在捲繞到該接收捲軸上之前到運行至一第二中間輪。無疑地，切割線材可經由線材捲供給只要該中間輪能供給切割線材而未從該供給捲軸引進新的線材。此外，假若該中間輪的直徑係為D，則可使用πD線材進行切割而不需轉動該供給捲軸及接收捲軸。然而，可暫時地儲存在該中間輪上之該線材部分的長度係極短。對於一有效的朝聖者模式而言，該切割線材必需在反向之前行進數百公尺，例如，500或600公尺。因此，揭露於JP2000158436中的該系統並不適合用於同時地切割大於300個晶圓。再者，該線材在其必需減速及改變方向之前無法達到其之最大速度。因為切割效率亦視線材的速度而定，如此將導致該線材(以及實際上所有滑輪及輥)必需極頻繁地加速的不想要的結果。如此將導致一低的平均線材速度，該速度將不利於切割且需大量能源。

JP2000-024905揭示具有線材管理系統的線鋸。使用中間絞盤捲筒以降低該切割線材中的張力因此利用較少的張力將該線材纏繞在該供給以及接收捲軸上。如此可防止滑輪及輥磨耗太快。然而，因為線材中的張力無法降至零，所以當該線材纏繞在該貯存捲軸上及自該貯存捲軸卸離時仍將會傷害線材本身。再者，每一該中間捲筒需要一具有高度地動態控制的個別傳動器。

事實上此系統的問題在於該線材必需全程在張力下加以固持。否則其將有無法預測的特性。此文件亦無法解決彼此抓住捲繞的問題。在纒繞的程序期間該線材會磨損。具有較大張力之銳利未使用的線材會與該線材捲繞下方產生摩擦。

本發明的目的在於克服該等問題並以提供一防止該切割線材損壞的線材管理系統。該線材管理系統應特別地防止由於該線材在該等捲軸上的相對移動(線材對線材摩擦/刮擦)的線材斷裂。該切割線材的使用壽命應藉由低磨耗之線材管理而增加。與先前技術相較低磨耗線材管理容許使用相同的線材部分更長。因此，藉由本發明亦應可延伸增加新切割線材部分的週期。最後，該線材管理系統本身在構造、節省空間及成本有效性方面應為簡單的。利用線材管理系統應能夠在低空間要求下儲存大數量線材。

在供給新線材的貯存捲軸上具有更多的線材(大貯存器儲存)的一極大利益如下：該線材的該最後部分無法完全地使用完畢。在此部分達到該狀態之前時，該部分之一前驅物應已完全磨耗會導致線材斷裂。該線材的最先及最後部分一點也不能被使用於切割作業因為其一點也不能到達該線材捲：其係附裝至該貯存捲軸且無法移動至/通過該線材捲。總之，該線材之第一及最後部分無法有效地使用。無疑地使得位在該貯存捲軸上該線材為長，將減少未被有效使用的該部分之該線材的百分比。此外，在一貯存捲軸上的該線材具有二該等部分，而具有相同線材總量的二捲軸具有四個該等部分，損失加倍。

此目的藉由用於具有經引導通過一切割區域的一切割線材的一線鋸之線材管理系統來完成，該線材管理系統包含一用於供給切割線材至該線鋸之切割區域的線材供給單元及用於自該線鋸之切割區域接收切割線材的一線材接收單元，其中該線材供給單元及線材接收單元之至少之一者包含：在部分重疊繞組中用於承載該切割線材的至少一可轉動貯存捲軸，用於在繞組中暫時地接收該切割線材的至少一可轉動儲存捲軸，其中該儲存捲軸之該可轉動軸係與該貯存捲軸的轉動軸相一致，一線材引導構件用於當該切割線捲繞在該儲存捲軸上時引導該切割線材，以致在該儲存捲軸上的線材繞組不會彼此部分重疊及/或與在該貯存捲軸上的繞組比較具有一較低的密度。

本發明的線材管理系統有效地降低線材斷裂的風險，增加該切割線材的使用壽命，減少磨料粒子之不想要的損失諸如源自於線材的鑽石。如此目的可在該切割過程中藉由降低該切割線材之磨耗而達到。

該儲存捲軸容許在部分重疊捲繞中承載大量的切割線材。該貯存捲軸容許在非部分重疊捲繞中承載該切割線材。該貯存捲軸暫時地承載在朝聖者循環期間所使用的線材部分，亦即於一第一方向移動切割線材並接著反向。於捲繞及/或將該切割線材自該貯存捲軸卸離期間，該線材並未纏繞在多重捲繞的一貯存器上而係直接地與該儲存捲軸的線材接觸表面接觸。

本發明在一朝聖者循環中亦容許管理一大量的線材(亦即，極長的線材段)。然而，添加任何需要數量的新線材至及/或從通過該切割區域運行一或更多個循環的線材部分移出任何需要數量的已使用線材係為可行的。

“實質上一致”意指該轉動軸實質上係對準成直線。一準確相同線的小偏差當然係涵蓋於本發明之範疇內。較佳地於切割期間該等捲軸的定向並未偏離過大並且其之相對的定向(對準)維持在5度的範圍內，更佳地，更適合在2度的範圍內，最佳地是在1度的範圍內。

“線材繞組的密度”意指沿著該捲軸之軸每單位長度線材繞組的數目。

較佳地在該儲存捲軸上彼此部分重疊不大於10個捲繞，較佳地不大於5個捲繞部分重疊而最理想是無線材部分重疊，亦即，於該最佳的具體實施例中，該切割線材係承載在非部分重疊捲繞中遍及該儲存捲軸，較佳地覆蓋至少該儲存捲軸之該最大部分。

該貯存捲軸及相關聯儲存捲軸之轉速在該切割循環之主要階段期間實質上係為相等的。僅當該線材係連續地捲繞在二捲軸(第一貯存捲軸及接著儲存捲軸或反之亦然)上時，線材接收表面的速度係為重要的。此外，假若該貯存捲軸及儲存捲軸的表面速度是不完全相同的，當其順應於所捲繞於其上的該捲軸之速度時該線材將必需加速或減速。由於該貯存捲軸之直徑係隨著該線材耗盡而改變，所以此速度差必需藉由一張力系統針對該線材或是二者藉由改變該轉速而加以減輕。在轉變之後，除了在該線材從一捲軸到下一個捲軸交叉的狀況下張力上的小調整外該等轉速應為相同的。

該線材導引構件係為可沿著該儲存捲軸之軸及/或沿著該貯存捲軸之軸移動。

於一具體實施例中亦能夠將部分重疊繞組中的切割線材捲上至該儲存捲軸。然而，本發明的目標在於是保持該儲存捲軸上的繞組織密度遠小於位在該貯存捲軸上該等繞組的密度。於該較佳的具體實施例中，該切割線材係經承載於非部分重疊饒組中遍及該儲存捲軸。

藉由使用具較低捲繞密度或是一點也不部分重疊捲繞的儲存捲軸致使該切割線材磨耗低。該切割線材之較長的使用壽命容許在朝聖者循環期間減少添加新的線材部分。

本發明之一較佳具體實施例容許使用具有大鑽石密度的鑽石切割線材。典型地線材每平方公厘具有大約600顆鑽石。具高密度的線材在其之表面上每平方公厘可具有800或甚至更多的鑽石。較佳地，切割線材表面鑽石密度總計每平方公厘至少800，更佳地至少1000個鑽石顆粒。對於該切割線材從/在非部分重疊(或極少部分重疊)繞組之該儲存捲軸上捲動係極為溫和的(亦即，可忽略因捲繞及卸離造成的磨耗)。能夠避免鑽石的磨損與分離。

通常提供同步構件，以致該貯存捲軸及該儲存捲軸其中之一者並未較其他的捲軸轉動得快。可以機械方式或是藉由控制裝置完成該一同步動作。儲存捲軸及貯存捲軸應至少實質上以相同的轉速轉動，為了防止該線材扭曲及/或扭轉。

本發明的進一步優點係為：

-明顯地未損害該切割線材，其係為對整個線鋸之切割性能而言係為必要的

-較不需要昂貴的切割線材，其於鑽石線材切片作業而言係為最大的成本因素。大大地降低切割線材之耗費。可預期的是用於切割線材的成本可降低上達50%，

-較佳的晶圓品質：線材維持較長的尖銳性且較少撓曲。如此導致較佳的TTV-，SM-及翹曲值，

-較快速的切割作業，因為該線材維持尖銳性較長的時間，

-較短的停工時間，因為該等捲軸亦具有較長的使用壽命並且較少發生線材斷裂。

藉由該儲存捲軸及該貯存捲軸之一致的轉動軸而達成一極為簡單且節省空間的構造。可以一不複雜的方式實現該切割線材從一捲軸到另一捲軸的運行。

該線材引導構件較佳地係經順應以有助於將線材供給單元之該貯存捲軸的新線材漸近地添加至該切割區域及/或將磨耗的線材棄置於該接收單元之該貯存捲軸。

該儲存捲軸及該貯存捲軸係經佈置以致該儲存捲軸的一端部面向該貯存捲軸的一端部。該轉動軸係與該捲軸軸相一致。

較佳地，該儲存捲軸之該線材承載表面的直徑大於該貯存捲軸之該線材承載表面的直徑。如此容許將大數量線材固持在該貯存捲軸之多重部分重疊繞組中。另一方面，該線材並未在該儲存捲軸上部分重疊並且該直徑可為較大。在非部分重疊方式下一較大的直徑亦容許暫時地儲存一較大數量的線材。於本發明的一較佳具體實施例中，位在過渡區域中該儲存捲軸及該貯存捲軸的直徑實質上係為相同的。如此容許當取得切割線材時不受干擾的過渡階段，亦即，當改變從一捲軸至另一捲軸取出時。於一最佳的具體實施例中該儲存捲軸之直徑及該貯存捲軸之直徑實質上係為相同的。

於一可交替的具體實施例中，該儲存捲軸的該線材承載表面可具有與該貯存捲軸之該線材承載表面大約相同的直徑或是該貯存捲軸經完全地負載切割線材的直徑具有與該儲存捲軸之該線材承載表面有相同或較大的直徑。當該貯存捲軸退繞時，該線材捲繞頂部表面的直徑縮減。平均上(超越該時間使用具有新線材的一捲軸)，介於該貯存捲軸之該線材捲繞頂部表面與該儲存捲軸之該線材承載表面之間的差異係盡可能地維持為小的。該線材承載表面係為該捲軸與該線材接觸的表面以及該線材捲繞頂部表面係為由該捲軸上藉由該等線材繞組構成的該頂部表面。

較佳地，該儲存捲軸之該線材承載表面的長度係大於該貯存捲軸之該線材承載表面的長度。如此容許暫時地儲存大量之切割線材。

較佳地，該貯存捲軸係安裝至該儲存捲軸，較佳地，係以一可分開的方式。當將一完全新的切割線材插入該線鋸時，可輕易地將一空的貯存捲軸由以新切割線材負載的新貯存捲軸更換。

較佳地，該貯存捲軸係構成為套筒狀並置放覆蓋該儲存捲軸之一端部區域。於該一方式下，該等可分開的貯存捲軸可建構為重量輕且具成本效益並可容易且同中心地安裝至該儲存捲軸。

較佳地，該線材供給單元及該線材接收單元其中至少之一者包含一同步化構件能夠將該貯存捲軸之轉速與該儲存捲軸之轉速彼此同步。如此容許達到一最理想的線材管理，因為所有的線材部分係以相同速度捲繞在該貯存捲軸及該儲存捲軸上。

該貯存捲軸及該儲存捲軸可安裝在一共同軸上。該軸可藉由一支撐件而被支撐位在該貯存捲軸與該儲存捲軸之間。以此方式該貯存捲軸可僅由一側邊安裝並因而係可立即地更換。該安裝進一步地可具有一(靜止的或轉動的，自由的或強制的)傾斜或是錐形部分其有助於線材從該貯存捲軸交叉到該儲存捲軸並且反之亦然。較佳地，該共同軸係為一機軸(machine axle)，例如，一共同的機器軸(machine shaft)。

較佳地，該同步化構件係為介於該儲存捲軸與該貯存捲軸之間的一固定式連接頭並且其中該儲存捲軸與該貯存捲軸具有一共同的轉動驅動裝置。該一機械式連接，其係為一抗扭矩(torque-proof)連接，保證該等捲軸之最理想的同步作業。

較佳地，每一儲存捲軸及貯存捲軸具有其之自有的轉動驅動裝置以及其中該同步化構件係為一與該等轉動驅動裝置連接的控制裝置。假如二捲軸具有個別的驅動器，則該轉速可暫時地改變以使“表面速度”或“圓周速度”(該線材所捲繞於其上的圓周)相等。以此方式當在捲軸之間變換時於線材中的震動可降低。然而，於該切割步驟的大部分時間該轉速必需相等。

當於捲軸之間變換時，個別的驅動器容許在線材速度上有所躍變。該等捲軸間的轉變較佳地係在極低的轉速下完成，以致其他的減震構件(shock damping means)諸如一補償滑輪(dancer pulley)(可為電軀動)可輕易地抵消發生的力量。該滑動滑輪(traveler pulley)將該線材之張力固持在已知的容限內。該貯存捲軸與該儲存捲軸通常具有相同的轉速。恰位在轉變區域中該等轉速間些微誤差係為預期的。這是可藉由控制個別驅動器的一控制裝置而完達成。

可在貯存捲軸與儲存捲軸之間的轉變區域中提供一彈性材料以減低線材張力的變化。重要的是在切割程序期間該貯存捲軸與儲存捲軸彼此同步移動，因而避免線材斷裂。

該儲存捲軸及/或貯存捲軸可具有一轉變區域其有助於線材從一捲軸轉變到另一捲軸。此區域並不用於儲存線材，而是用於使轉變平順。

較佳地，介於該儲存捲軸與貯存捲軸之間的轉變區域有一錐形或圓滑形狀，較佳地其中該轉變區域係由被插入在該儲存捲軸與該貯存捲軸之間的一個別構件所構成。如此容許該線材平順地從該貯存捲軸轉變至該儲存捲軸。較佳地該轉變區域係由彈性材料構成。

較佳地，該線材引導工具包含一可沿著該儲存捲軸之該轉動軸移動的一滑動滑輪。該滑動滑輪之線性移動容許以一定義的方式將該線材捲繞在該儲存捲軸上，較佳地係為非部分重疊繞組方式。該滑動滑輪的路徑較佳地延伸超越該儲存捲軸之長度以及超越該貯存捲軸之長度，以致當添加新線材時，能夠直接地從該貯存捲軸取用該線材。

較佳地，該線材引導構件包含位在該儲存捲軸之線材承載表面上的至少一螺旋狀線材引導溝槽。如此容許防止以一非定義方式捲繞。

較佳地，該儲存捲軸係為一個捲筒。該捲筒較佳地具有一相對地柔軟的護套或外罩(例如，硬度98shore)。該柔軟的外罩可加以更換。該儲存捲軸可具有一彈性塗層能夠以車床加工或研磨數次以使該表面平順，因此在該外罩必需更換之前該捲筒可使用複數次。

如以上已提及，該儲存捲軸可具有一配置螺旋狀線材引導溝槽的外罩。由於該線材必需以一螺旋狀環繞著該捲軸配置，所以重要的是該線材放置在正確的處所。螺旋狀溝槽可有效地支援本目的。

該目的亦係藉由一線鋸而達成，用於切割一件材料，較佳地為半導體材料，諸如一錠、磚或芯材，該線鋸具有一切割區域，引導構件用於引導該切割線材經過該切割區域以及驅動構件用於在相反方向上驅動該線材，特徵在於該線鋸包含一以上說明的其中之一具體實施例的一線材管理系統。該工作件可為任何材料，典型地為易碎材料諸如藍寶石、硼、玻璃、石英、矽等。

該線鋸可用於切割晶圓(線材捲)、仿磚作業(bricking)(線材之網眼諸如例如揭示於WO2010128011A1)、裁剪(cropping)、削方作業(使圓形錠成正方形或半正方形，亦即典型的具有傾斜角落單結晶形狀)、切割桿及/或易碎材料的任何其他切割動作。

該線鋸之該切割線材在該供給單元之該貯存捲軸與該接收單元之該貯存捲軸之間延伸。亦即，該線材之該等端部係固定在該等貯存捲軸上。在該等捲軸之間，該線材在切割區域中構成一切割部分(例如，一線材捲或單一切割範圍)用於切割一工作件。

較佳地，該線鋸包含至少二線材引導滾輪由該切割線材構成一線材捲。

然而，本發明亦可用於削方作業、仿磚作業及裁剪作業。該切割領域可包含一單一線材或者為相鄰或交叉的複數線材。該等線材之間的距離可小於一公厘(例如切片(wafering))或大於10公分(例如仿磚作業(bricking))。於此應用中該用語線鋸係有關於所有該等型式的鋸子。

該目的亦可藉由切割一件材料的一切割方法而達成，較佳地為半導體材料，諸如一錠、磚或芯材，利用如上所提及的一線鋸，其中該切割線材通過該切割區域的移動方向係可交替地反向，其中在該切割線材於一第一方向上移動期間，切割線材係自該線材供給單元與該線材接收單元其中之一者的該儲存捲軸退繞。

較佳地，該切割線材於一第一方向上移動係繼續進行直至少60%，較佳地至少80%的該儲存捲軸之該線材承載表面的長度係無切割線材為止，並接著該切割線材的該移動方向係為反向的。線材至少部分地可保留在儲存捲軸之該線材承載表面上，因此當方向改變時其引導該線材。

較佳地，在該切割線材於一第一方向上移動期間，切割線材係捲繞在該線材供給單元與該線材接收單元的另一者之該儲存捲軸上，及/或當仍有至少40%，較佳地至少20%的該儲存捲軸之該線材承載表面的該長度係無切割線材時，該切割線材在第一方向上移動係經反向。

較佳地，該切割線材在第一方向上移動係繼續進行直至該儲存捲軸之該整個線材承載表面係無切割線材以及新切割線材之一部分係自該貯存捲軸退繞為止。

較佳地，該切割線材係為具有固定磨料的線材，較佳地為一鑽石線材。

該線材可為一結構化線材，例如由CN101628451A及/或由CN102152215A所熟知者。

由WO2012018678A1所熟知的是使用奈米管作為磨料顆粒的線材。

基本地，每一種類之對於受捲繞敏感及在張力下捲繞於捲軸之切割線材將因本發明而受益。

該切割方法之一具體實施例的特徵在於將未使用線材添加至該切割段，較佳地以間隔方式。於一步驟中該線材供給單元之該貯存捲軸轉移至該線材接收單元之該儲存捲軸(添加‘新的’線材)。於另一步驟中線材係經由該切割區域由線材供給單元之該儲存捲軸直接地轉移至該線材接收單元之該貯存捲軸(去除磨損的線材部分)。

用於該切割線材的張力系統較佳地係由可移動並安裝在一滑輪臂上的該補償滑輪組成。較佳地一測量裝置係一體成型用於測量實際的張力。在該一方式下一控制捲繞過程可藉由預先計算該滑動滑輪之該最理想位置。

相同者用於將未使用線材添加至該切割段。該滑動滑輪根據該等繞組經控制以採用沿著該貯存捲軸的準確位置。

需一控制動作以準確地考慮線材在捲軸上的節距以及防止該儲存捲軸上該等繞組彼此接觸(無部分重疊)。如此於高速下亦受保證。

較佳地，在該切割線材於一第一方向上移動期間，切割線材從一線材供給單元之該儲存捲軸退繞並經由線材捲之該新線材側邊轉移至該線材捲，並從該線材捲經由線材捲之該使用的線材側邊轉移到一線材接收單元，並於該處捲繞在該儲存捲軸上，並且其中於該切割線材在一第二方向上移動期間，切割線材係從該線材接收單元之該儲存捲軸退繞，以及經由該線材捲之該使用線材側邊轉移至該線材捲，並從線材捲經由該線材捲之該新線材側邊轉移到該線材供給單元，並於該處捲繞在該儲存捲軸上。

較佳地，將一件自由定義的使用過切割線材由該線材捲經由該線材捲之該使用過線材側邊轉移並捲繞在該線材接收單元的該貯存捲軸上，為了確定地儲存於該處而一件相似長度之切割線材，較佳地為相同長度係自該線材供給單元之該儲存捲軸退繞，並經由該新線材側邊轉移至該線材捲。

較佳地，將一件自由定義的從該線材供給單元之該貯存捲軸退繞之新切割線材經由該線材捲的新線材側邊轉移至該線材捲，為了部分地更新該線材捲而較佳地為相同長度的一件相似長度之切割線材係從該線材捲經由該使用過線材側邊轉移，並捲繞在該線材接收單元之該儲存捲軸上。

較佳地，在將該切割線材捲繞在該線材接收單元之該貯存捲軸上後，該切割線材保持在相同方向移動通過該切割區域，同時其係被該線材引導構件導引而接續地經捲繞在該線材接收單元之該儲存捲軸上。

較佳地，在完全將該切割線材自該線材供給單元之該儲存捲軸退繞後，該切割線材保持於相同方向上移動通過該切割區域，而同時其係由該線材引導構件導引接續地從該線材供給器之該貯存捲軸退繞。

較佳地，該切割線材的線材速度係降低低於最大線材速度之20%，較佳地低於最大線材速度之5%，同時由該線材引導構件由該儲存捲軸引導至該貯存捲軸且反之亦然。

較佳地，該切割線材在該第一方向上的移動係持續直至該供給單元之該儲存捲軸的該線材承載表面之至少80%的長度，較佳地為幾乎100%，係無切割線材為止，並接著該切割線材的該移動方向係經反向，接著該切割線材在該第二方向上的移動係持續直至該接收單元之該儲存捲軸的該線材承載表面之至少80%的長度，較佳地為幾乎100%，係無切割線材為止。

較佳地，涵蓋該段時間，一件已使用的切割線材在另一者之後係放置在該線材接收單元之該貯存捲軸上，直至該線材供給單元之該貯存捲軸係完全為空的且接續地必需以一新的且滿的貯存捲軸更換，以及同樣地該線材接收單元之該填滿的貯存捲軸必需以一空的貯存捲軸更換為止。

較佳地，在第一切割循環期間，包含複數個該切割線材之移動方向的反向，該切割線材之移動方向係在該切割線材完全地從該供給單元之該儲存捲軸退繞之前反向，以致在該第一切割循環期間，一段之切割線材，較佳地一段未使用的切割線材，保留在該供給單元之該儲存捲軸上未到達該切割區域，以及其中於第二切割循環期間，包含複數個該切割線材之該移動方向的反向，該切割線材之該移動方向係經反向，以致在第一切割循環期間保留在該供給單元之該儲存捲軸上未到達切割區域的一段切割線材係朝向該切割區域進給且較佳地帶入該切割區域。較佳地，該切割線材之該移動方向，在第二切割循環期間在該切割線材係完全地從該接收單元之該儲存捲軸完全地退繞之前反向，以致在第二切割循環期間，一段已使的切割線材係儲存在該接收單元之該儲存捲軸上而未到達該切割區域。

此具體實施例容許藉由接續的切割循環一件材料，每一切割循環使用一不同段之切割線材，其可或不可部分重疊。假若一段切割線材係完全地磨損(因顆粒之磨損，例如鑽石)，則可使用一相鄰段之切割線材。該一未使用段可出現在該供給單元之該儲存捲軸上。初始地，有足夠的線材儲存在該供給單元之該儲存捲軸上以提供供至少二不同切割循環的線材長度。該由一(已使用)段轉換至一(未使用)段可不需由該供給單元之該貯存捲繞新的(未使用)線材以及未將舊的(已使用)線材捲繞在該接收單元之該貯存捲軸上而完成。於該一方式下，可避免在切割期間(亦即，完全地切穿一件材料，一錠、磚或芯材)於該儲存捲軸與該貯存捲軸之間轉變。

於此具體實施例中，於整個該等切割循環在待切割材料上的力量或壓力係更為均勻一致地分布。添加新線材並未改變該力量或壓力，因為其係取用於該相同的捲軸，亦即儲存捲軸，具有相同的直徑並且於發生的線材張力方面並無驟然的變化。位在該儲存捲軸上的線材具有與位在該線材捲中該線材大約相同的張力(例如，20N-25N)。然而，位在該貯存捲軸上的該線材通常具有較小的張力(7N)。根據以上具體實施例，在切割線材速度、該切割線材之張力等方面並無變化，因為該線材係取用於該相同的捲軸。因此，可有效地避免由於不均勻的捲軸表面諸如細溝(該線材之軸方向上的溝槽)等造成與理想地切割該等晶圓上的偏差。

較佳地，該切割方法包含將一段已使用的切割線材由該接收單元之該儲存捲軸轉移至該接收單元之該貯存捲軸，其中該轉移步驟較佳地係藉由在該切割線材之該移動方向反向後完全地將該段已使用的切割線材自該接收單元之該儲存捲軸退繞(亦即，暫時地將之移向或移入該切割區域)以及將該段已使用的切割線材捲繞在該接收單元之該貯存捲軸上而完成。於此具體實施例中，執行一個別步驟用於取出暫時地儲存在該接收單元之該儲存捲軸上的線材至該各別的貯存捲軸。

較佳地，在二次連續切割之間完成將一段已使用的切割線材由該接收單元之該儲存捲軸轉移至該接收單元之該貯存捲軸之步驟。於此具體實施例中，材料之切割並未受此轉移步驟的影響，因為其係在二次切割之間執行，亦即，當無(待切割)材料與該線材捲(切割區域)接觸時。

本發明之另一觀點係有關於該切割線材之非均勻磨耗。通常切割線材係分段地使用，亦即，於一第一切割循環中使用第一段之切割線材(亦即，與待切割之材料件接觸)以及於一接續的循環中使用一接續段之切割線材以切割作業。應確認的是該等段之切割線材係受到非均勻磨耗特別是在該等段之末端區域中，導致仍為“銳利”的切割線材之損失，亦即，導致切割線材之次優開發利用。

此問題係藉由切割一件材料之一切割方法而得以解決，較佳地材料為半導體材料，較佳地為錠、磚或芯材的形式，特別是根據上述其中之一具體實施例，利用包含具有一係經引導通過一切割區域的切割線材的一線材管理系統的一線鋸，該線材管理系統包含一線材供給單元用於供給切割線材至該線鋸之該切割區域以及一線材接收單元用於自該線鋸之該切割區域接收切割線材，- 其中於一第一切割循環期間，包含複數之該切割線材之該移動方向的反向，於該切割區域中使用第一段之切割線材用於切割該件材料，該第一段係由介於至少一次與待切割之材料件接觸的該第一切割循環之反向間所有線材點加以界定，以及- 其中於一第二切割循環期間，包含複數之該切割線材之該移動方向的反向，於該切割區域中使用第二段之切割線材用於切割該件材料，該第二段係與該第一切割段不同並係由介於與待切割之材料件接觸的該第二切割循環之反向間所有點加以界定，以及- 其中切割線材之該第一段與切割線材之該第二段在其之端部區域部分重疊。

原則上，本發明之此觀點係與以上說明的該等具體實施例無關。供給單元及接收單元可以一不同的方式加以建構，例如，可分別僅包含一儲存捲軸(無附加的貯存捲軸)。然而，與該等先前說明的具體實施例的一結合產生一較佳的具體實施例。

此切割方法容許理想地開發利用該切割線材，特別地以及於一切割循環內所使用的該等切割線材段之該等端部區域。以下將詳細地以及相關於對應圖式解釋該原理。

較佳地，該部分重疊的範圍係位設在於一切割循環內該切割線材之二連續反向之間具有實質上與該件材料相同的有效相互影響長度之線材點的一範圍外側。此外，在切割期間完全地與該線材捲橫向，但保留在該等線材引導輥之間的該等線材段，即完全使用段，一般而言皆有相同的磨耗。其之相互影響長度係完全相同的。理想地，該第二切割段在該第一切割循環之該完全使用段的端部處開始。以該方式，該等區域較少有磨耗部分重疊。出人意外地發現的是以此方式該等部分重疊段之減少的磨耗合計與該完全使用段中的磨耗總量相同。於此具體實施例中，防止切割線材段之磨耗高於一可接受的限制。對於熟知此技藝之人士顯而易見的是提供一控制單元用於完成以上具體實施例之該等方法。該控制單元特別地控制該等切割循環、反向、朝聖者長度、線材張力等。

1‧‧‧貯存捲軸

1a‧‧‧貯存捲軸1之線材承載表面

1b‧‧‧貯存捲軸1之轉動軸

2‧‧‧儲存捲軸

2a‧‧‧儲存捲軸2之線材承載表面

2b‧‧‧儲存捲軸2之轉動軸

3‧‧‧切割線材

4‧‧‧滑動滑輪

5‧‧‧線材供給單元

6‧‧‧線材接收單元

7‧‧‧線材管理系統

8‧‧‧線鋸

9‧‧‧線材引導構件

10‧‧‧旋轉驅動裝置

11‧‧‧旋轉驅動裝置

12‧‧‧轉變區域

13‧‧‧切割區域

14‧‧‧線材引導輥

15‧‧‧驅動構件

16‧‧‧控制裝置

17‧‧‧線材捲

18‧‧‧新線材側

19‧‧‧使用過線材側

20‧‧‧補償滑輪

21‧‧‧滑輪臂

22‧‧‧切割線材3之未使用段

23‧‧‧切割線材3之已使用段

24‧‧‧切割線材3之第一段

25‧‧‧切割線材3之第二段

26‧‧‧部分重疊範圍

27‧‧‧(完全地)磨耗線材點之範圍，完全使用段

28‧‧‧(完全地)磨耗線材點之範圍，完全使用段

本發明之進一步具體實施例係指示於該等圖式與該等相依的申請專利範圍中。代表符號之列表構成該揭示內容的一部分。現將詳細地藉由該等圖式解釋本發明。於圖式中：圖1顯示具有本發明之一線材管理系統的一線鋸，圖2顯示具有承載一切割線材部分的該儲存捲軸的一線材管理系統，圖3顯示圖2之該線材管理系統，具有該切割線材係部分地自該儲存捲軸退繞，圖4顯示圖2之該線材管理系統，具有該切割線材係完全地自該儲存捲軸退繞，圖5顯示圖2之該線材管理系統，具有該切割線材係部分地由儲存捲軸接收，圖6顯示圖2之該線材管理系統，具有該切割線材係自該貯存捲軸退繞，圖7顯示該線材管理系統之一具體實施例，每一捲軸具有一個別的旋轉驅動裝置，圖8顯示一具體實施例其中該儲存捲軸及該貯存捲軸係固定地相互連接，圖9顯示一具體實施例其中該介於捲軸之間的轉變區域具有為了該切割線材之平順轉變的引導元件，圖10顯示一具體實施例其中該轉變區域具有錐形形狀，圖11顯示一無凸緣的貯存捲軸，圖12a至12m顯示本發明之切割方法的該等步驟，圖13a至13l顯示本發明之交替的切割方法的該等步驟，圖14至21顯示該切割方法之一具體實施例的該等步驟，圖22至23顯示切割線材段之磨耗或磨損。

圖1顯示用於切割為錠、磚或是芯材形式之一件材料，較佳地為半導體、藍寶石或石英材料，的一線鋸8。該線鋸8具有一切割區域13以及線材引導輥14引導該切割線材3通過該切割區域13從而由該切割線材3構成一線材捲。該線鋸8包含驅動裝置15用於可交替地在一第一方向以及在與該第一方向相對的一第二方向上驅動該切割線材3。本發明之該線鋸當於一開方機(squarer)的例子中亦可具有相互交叉的線材。此外，於該切割區域中該切割捲亦可由一單一線材組成。

線鋸8具有一線材管理系統7其包含一線材供給單元5用於將切割線材3供給至該線鋸8之該切割區域13以及一線材接收單元6用於自該線鋸8之該切割區域13接收切割線材3。於一所謂的“朝聖者模式”，該線材3之該移動方向係可交替地經反向以致視該實際移動方向而定，該供給單元5同時具有一接收功能以及該接收單元6具有一供給功能。根據該顯示的具體實施例，然而，當添加新的切割線材部分至該切割區域13時，此係藉由自該供給單元5捲繞一附加的線材部分而完成，該供給單元5包含具有新線材的該貯存捲軸1。該接收單元6包含一貯存捲軸1用於收集耗盡的線材以加以整理。

於圖1之該具體實施例中，供給單元5及接收單元6係為相似的構造。

每一單元包含一可旋轉貯存捲軸1用於在部分重疊繞組中承載該切割線材3以及一可旋轉儲存捲軸2用於暫時地接收繞組(未顯示)中該切割線材3。較佳地，位在該儲存捲軸2上的該等繞組並未部分重疊。

如能於圖2中見到，該儲存捲軸2之該轉動軸2b係與該貯存捲軸1之該轉動軸1b相一致。

每一單元包含一線材引導構件9其順應於當捲繞在該各別的儲存捲軸2上(或自儲存捲軸退繞)時用於引導該切割線材3，以致位在該儲存捲軸2上的該等線材繞組並未相互部分重疊及/或具有較位在該貯存捲軸1上該等繞組為低的密度。於本具體實施例中，該線材引導構件9係為一滑動滑輪4其係可在實質上與該等捲軸1、2之該等轉動軸平行的一方向上移動。

圖2更為詳細地顯示一供給單元5(或一接收單元6)。該儲存捲軸2之該線材承載表面2a的該直徑係大於該貯存捲軸1之該線材承載表面1a的該直徑。該儲存捲軸2之該線材承載表面2a的該長度係大於該貯存捲軸1之該線材承載表面1a的該長度。

圖2顯示一情況其中儲存捲軸2係幾乎完全地以切割線材3捲繞。當於該切割區域13之方向上移動該切割線材3時(圖13)，線材係連續地自該儲存捲軸2退繞。於圖3中，該切割線材係部分地自儲存捲軸2退繞以及於圖4中儲存捲軸2並無線材3。於該退繞步驟期間，滑動滑輪4連續地由右運行至左。

該線材供給單元5及該線材接收單元6分別包含一能夠將該貯存捲軸1之該轉速與該儲存捲軸2之該轉速相互同步化的同步化構件。於圖3至6及8至10中，該同步化構件係由介於該等捲軸1、2之間的一固定式機械連接裝置所組成。於此，如此確保的是該等捲軸1、2具有相同的轉速。於此例子中，該儲存捲軸2及該貯存捲軸1具有一共同的旋轉驅動裝置。

於圖7所示的本發明之具體實施例中，該儲存捲軸2及該貯存捲軸1之每一者具有其之自有的旋轉驅動裝置10、11，例如一馬達。於此具體實施例中，同步化構件係為一與該二旋轉驅動裝置10、11連接並控制其之轉速的控制裝置16。假若一同步化構件係用於同步化作業，該貯存捲軸1及該儲存捲軸2可獨立地加速或是減速以分別的抵銷其之線材接收表面或是其之線材捲繞頂部表面之直徑上的差異。由於該等捲軸1、2可獨立地旋轉，其之速度亦可獨立地且甚至同時地變化。此外，假若該儲存捲軸2之該線材接收表面具有一較大的直徑(與該貯存捲軸上該線材捲繞頂部表面比較)，該貯存捲軸之該轉速可稍為較高因此當該線材由該貯存捲軸交叉至該儲存捲軸時，其之線材捲繞頂部表面具有相同的速度。當由該儲存捲軸2進行至該貯存捲軸1時可使用相同的可能性。

較佳地，該貯存捲軸1係以一可分開的方式安裝至該儲存捲軸2。此可藉由一可去鎖固瞬時動作的機構而完成。當供給新的線材至該線鋸時，一整個捲軸能夠附裝至該儲存捲軸或是附裝至一共同軸。

於圖8、9及10之該具體實施例中，介於該儲存捲軸2與該貯存捲軸1之間提供一轉變區域12。該轉變區域12可為一簡單的連接桿(圖8)或可包含引導元件用於保護位在該轉變區域12的該切割線材(圖9)。

於圖10中，該轉變區域12具有一錐形形狀。該轉變區域12可藉由插入於該儲存捲軸2與該貯存捲軸1之間的一個別的構件構成並且可為柔軟的以保護該線材。

該貯存捲軸1與該儲存捲軸2可安裝在一共同軸8上(圖8)。該軸可藉由一支撐件支撐於該貯存捲軸1與該儲存捲軸2之間(圖9)。以此方式，該貯存捲軸1能夠僅由一側安裝並因而可立即地更換。該安裝作業進一步可具有一(靜止的或是旋轉的，自由的或強制的)傾斜部分(圖9)，其有助於該線材3由該貯存捲軸1交叉至該儲存捲軸2且反之亦然。該支撐件進一步增加該系統的勁度。

該儲存捲軸2之該線材承載表面2a可包含具有螺旋分布的線材引導溝槽。

該儲存捲軸2與該貯存捲軸1同步地旋轉，亦即，具有相同的轉速。在新的線材之捲軸的開始處，該線材大部分位在該供給單元5之該貯存捲軸1，但在某一程度上亦環繞該儲存捲軸2。該線材在一滑動滑輪4(其係為一輥在當將線材纏繞在一輥上或是自一輥退繞時將該線材定位)上運行至該線材捲。該切割線材3之該末段係連接至該供給單元5之該貯存捲軸1。

圖11顯示一貯存捲軸1其之端部上無凸緣的一具體實施例以一梯形形狀佈置該線材3將使該線材固持在正確位置。假若無凸緣，則有助於貯存捲軸與儲存捲軸之間該轉變。該凸緣亦可構成該錐形形狀之該轉變區域12。

當該線材3開始切割時，該貯存捲軸1及該相關連的儲存捲軸2旋轉(二捲軸之該上部分移出圖2之圖面)。該線材3現自該儲存捲軸捲離以及藉由滑輪臂21固持的該補償滑輪20保持該線材中張力不變且大約與該儲存捲軸2之該轉動軸垂直，並且該滑動滑輪4確定該等線材繞組係正確地位設在該捲軸上。

旋轉該儲存捲軸2，進一步地實際上將所有線材3自該儲存捲軸2去除。現有以下二選擇：

a)未由該貯存捲軸添加新的線材部分至該工作段。於此例子中，該儲存捲軸2之轉動係在線材自該貯存捲軸1展開之前反轉(亦即，儲存捲軸2於相反方向上轉動以及儲存捲軸2之該底部部分移出該圖面)以及該線材3係自該線材捲拉出並再次纏繞在該儲存捲軸上。

b)添加新的線材至該工作段。該儲存捲軸2係進一步旋轉(該儲存捲軸2之頂側在圖面之外)因此將新線材自該貯存捲軸1退繞，其與該儲存捲軸2同步轉動。一旦右邊新線材總量已自貯存捲軸1移下，即如a)點說明般繼續該方法，將使用過的線材捲繞在該儲存捲軸2上(並且起先捲繞在該貯存捲軸1上為了抵達該儲存捲軸2，假若該滑動滑輪4位於如圖6中所示該位置。理想地，當該線材必需捲繞在該儲存捲軸上時該滑動滑輪4並未位於此位置。其之位置可經控制及監測以致當當該轉變發生時，該滑動滑輪4係位設在緊接著該儲存捲軸的右側。此係可，例如，藉由自該貯存捲軸添加或多或少的線材而達成)。

重要地應注意的是通常：

-已經通過該線材捲一次的一線材片段通常已不使用。因此，此片段較佳地如新線材般溫和地處理。此外，較佳地該接收單元6亦具有一儲存捲軸2。

-在該線材移動的方向反向之前將該線材減速。如此意指於大部分時間，例如500公尺使用過線材係自該儲存捲軸2退捲期間，該線材3具有其之最大的速度。接近該使用過的線材部分之該端部，並因而接近該儲存捲軸2之該(左)端部，該線材3係經減速。此較慢的速度對於讓該轉變至該貯存捲軸1係為有利的。由於位在該等捲軸上該線材繞組頂部表面的直徑係幾乎無法準確地相同並因而位在該等頂部表面上該等線材的速度並非相同，線材中的張力將於該轉變期間快速地變化。該系統，特別是該補償滑輪必需夠快速以補償此變化。在低速下，該變化係為較慢的並且該系統能夠補償得較好。

在該等捲軸之間的一轉變處，速度上的差異可加以調整，為了將該補償滑輪20卸載並為了避免衝擊。該補償滑輪20應僅可能快速地來到其之中立位置。

由於該貯存捲軸1之該直徑(實際上為該線材接觸表面1a加上仍位在該捲軸上的該線材之直徑)隨著時間變化並且該儲存捲軸2之該直徑保持不變(與一些磨耗無關)，所以於該轉變期間該線材可經歷震動。只要二者，貯存捲軸及儲存捲軸之直徑，係為不變的，則不致產生震動。假若該線材速度係為低的，則用於吸收該線材3中震動之系統可為足夠快速以平衡此震動。此系統可與JP2000158436及JP2000-024905中之重量相當。一附加的吸震器可插入介於該貯存捲軸/儲存捲軸與該切割區域(例如，線材捲)之間該路徑中，較佳地與該滑動滑輪4相鄰(上游或是下游位置)。另一方式在於改變該貯存捲軸及該儲存捲軸之相對速度，假若二者具有如圖7中所顯示其之自有的一驅動裝置則此係為可行的。一重要的事在於吸震及/或嘗試保持離開該儲存捲軸的該線材之速度以及離開該貯存捲軸的該線材之速度盡可能接近一會兒。假若位在該等捲軸1及2上該等線材捲繞頂部表面之直徑係相當地不同，則有利於使該等速度盡可能不相等。假若，例如，該貯存捲軸的線材捲繞頂部表面具有一較小的直徑，則該捲軸之速度可為稍高因此必需捲繞的該附加線材(源自於該滑動滑輪4與該儲存捲軸2及該滑動滑輪4與該貯存捲軸1之間該線材之角度上差異)可盡可能快速地捲繞。假若該線材並未捲繞至該儲存捲軸，則亦會發生轉速之解耦(de-coupling)。

較佳地，該滑動滑輪4係經順應以將該在本身與該儲存捲軸2或貯存捲軸1之間延伸的線材片段與該捲軸之該線材承載表面2a對準(自動或是手動)。由於該貯存捲軸1之該線材支承表面2a的直徑與該儲存捲軸2之直徑比較變化較大(僅由於磨耗造成的變化)，所以假若當使用該貯存捲軸1時該滑動滑輪4係為可調整的係為特別佳以及當使用該儲存捲軸2時較佳地可加以固定，因此當使用該儲存捲軸2時其之位置係為固定的。於該位置良好的對準與固定確保該線材之更為穩定的性質，使磨耗較低、晶圓品質較佳且線材較不易斷裂。

假若該輥及該捲筒係以機械方式相互連接，則只要該線材3係位在該儲存捲軸2上亦能夠具有一第一轉速並在線材恰好不再位在該儲存捲軸2上時該轉速(二者，貯存及儲存捲軸)係增加(假設該貯存捲軸具有一較小的直徑)。

該目標在於控制該線材捲中該線材的速度，因為如此致使達到最佳的晶圓品質。由於在一貯存捲軸與一儲存捲軸之間該轉變或是控制該線材中之張力，所以在該線材捲外側的該線材之速度可暫時地脫離此速度。

圖12a至12m顯示本發明之切割一件材料之方法的一具體實施例。

初始化作業(圖12a-12d)

於圖12a中，該線材捲17係經設定以及該切割線材之遠端係連接至該接收單元6之該貯存捲軸1(亦即，位在該線材捲17之該使用過線材側19)。使用過線材側19係為該線材在朝向該接收單元6的該方向上離開該切割區域13的該側邊。新線材側18係為該線材在朝向該供給單元5的該方向上離開該切割區域13的該側邊。“新”及“使用過”指的是該供給單元5之該貯存捲軸承載新的(未使用過)線材以及該接收單元6之該貯存捲軸承載舊的(已經使用過)線材。圖12a顯示一貯存捲軸及一儲存捲軸基本上具有相同的直徑。

於圖12b中，於一第一方向上移動的該切割線材3係由該供給單元5之該貯存捲輪1經由該新線材側18轉移至該線材捲17並經由該使用過線材側19轉移至該接收單元6之該儲存捲軸2，以致其之線材乘載表面較佳的沿著其之整個長度於非部分重疊繞組中固持一線材部分。

於圖12c中，該供給單元5之該儲存捲輪2係以來自於該線材捲17經由該新線材側18的切割線材3捲繞，同時該切割線材3係自該接收單元6之該儲存捲軸2退繞。該切割線材於該第二方向上移動。如有需要該線材捲17已經能夠切割材料。

於圖12d中，完全地裝填該供給單元5之該儲存捲輪2。線材3並未移動。結束初步化作業。

切割作業(圖12e至12f)

於圖12e中，正在進行切割作業。該切割線材3係於該第一方向上移動以及該線材3係捲繞在該接收單元6之該儲存捲軸2上。

於圖12f中，正在進行切割作業。該切割線材3係於該第二方向上移動以及該線材3係捲繞在該供給單元5之該儲存捲軸2上。

向外轉移使用過(舊的、磨耗)線材，負載新的(未使用過、未經加工處理過的)線材(圖12g-12m)

於圖12g中，該供給單元5之該儲存捲軸2係經完全地裝填。結束該第一切割循環。線材3並未移動。該線鋸8現已備便進行一接續的鋸切循環。按適當的頻率重複圖12e及12f之該等步驟。可交替地，該線鋸8係備便用於向外轉移使用過的線材(至該接收單元之該貯存捲軸)以及(由該供給單元之該貯存捲軸)負載新線材。

於圖12h中，來自於該線材捲17經由該舊線材側19的一‘使用過’線材(舊的或磨耗線材)係經捲繞位在該接收單元6之該貯存捲軸1上。待捲繞至該接收單元6之該貯存捲軸1的使用過線材之總量能夠視特定的加工需求而定自由地選定。如有需要該線材捲17能夠持續切割材料。較佳地該線材速度係為慢的。

於圖12i中，完成在該貯存捲軸上的捲繞過程並且在移動時該線材3通過介於該貯存捲軸1與儲存捲軸2之間的該轉變區域。如有需要，該線材捲17能夠切割材料。較佳地，該線材速度係為緩慢的。

於圖12j中，該切割線材3於該第一方向上移動以及線材3係捲繞在該接收單元6之該儲存捲軸2上。

於圖12k中，該線材3係經減速。該線材3係完全地自該供給單元5之該儲存捲軸2去除。現在開始如於圖12l中所示般添加‘新’線材(未使用過、未經加工處理過的線材)經由來自於該供給單元5之該貯存捲軸1的該新線材側18至該線材捲17。

於圖12m中，該接收單元6之該儲存捲軸2係再次完全地裝填並完成向外轉移使用過(舊的、磨耗)線材部分以及負載新的(未使用過、未經加工處理過的)線材部分的步驟。現在繼續進行於圖12f-圖12e-圖12f中圖示的該等步驟等等的切割處理。

圖13a至13l顯示本發明之切割一件材料之方法的一可交替具體實施例。

初始化作業(圖13a-13c)

於圖13a中，該線材捲17係經設定以及該切割線材之遠端係在該線材捲17之該使用過線材側19連接至該接收單元6之該貯存捲軸1。

於圖13b中，於一第一方向上移動的該切割線材3係由該供給單元5之該貯存捲輪1經由該新線材側18轉移至該線材捲17並經由該使用過線材側19轉移至該接收單元6之該儲存捲軸2，以致其之線材乘載表面於非部分重疊繞組中固持一線材部分。

然而，為了在一較後階段有空間供附加的線材所用，並非該接收單元6之該儲存捲軸2的全部長度係以線材裝填。此情況係顯示在圖13c中。

切割作業(圖13d至13f)

於圖13d中，正在進行切割作業。該切割線材3係於該第二方向上移動以及該線材3係捲繞在該供給單元5之該儲存捲軸2上。

為了在一較後階段有空間供附加的線材所用，並非該供給單元5之該儲存捲軸2的全部長度係以線材裝填。此情況係顯示在圖13e中。

於圖13f中，正在進行切割作業。該切割線材3係於該第一方向上移動以及該線材3係捲繞在該接收單元6之該儲存捲軸2上直至達到圖13c之情況為止。圖13d至13f的該等步驟可以適當的頻率重複進行。

向外轉移使用過(舊的、磨耗)線材，負載新的(未使用過、未經加工處理過的)線材(圖13g-13l)

於圖13g中，與圖13c中所示該步驟相反，該線材3持續在該第一方向上移動。該供給單元5之該貯存捲軸1的一需要部分之新線材係經由該新線材側18轉移至該線材捲17以及來自於該線材捲17經由該使用過線材側19的相同總量之該切割線材3係轉移至該接收單元6之該儲存捲軸2。

於圖13h中，完成將新線材添加至該線材捲17。

於圖13i中，切割線材3係自該接收單元6之該儲存捲軸2經由該使用過線材側19轉移至該線材捲17以及自該線材捲17經由該新線材側18轉移至該供給單元5之該儲存捲軸2。如有需要，該線材捲17能夠繼續切割材料。

於圖13j中，裝填該供給單元5之該儲存捲軸2。於圖12及13中各別地所顯示之該等方法能夠可交換地使用。當狀態係如圖12g及13j中所示般為相等時，則可在圖12及13中所示該等方法之間切換。

於圖13k中，來自於該線材捲17經由該已使用線材側19的一‘使用過’部分之線材(舊的或磨耗線材)係經捲繞位在該接收單元6之該貯存捲軸1上。能夠視特定的加工需求而定自由地選定舊線材之總量。在將所需總量之舊線材捲繞在該接收單元6之該貯存捲軸 1上之後該線材3通過介於該貯存捲軸1與儲存捲軸2之間的該轉變區域而同時移動。如有需要，在圖13k中顯示該整個步驟期間該線材捲17能夠持續切割材料。較佳地該線材速度係為慢的。

於圖13l中，完成負載新的(未使用過、未經加工處理過的)線材部分並向外轉移使用過(舊的、磨耗)線材部分的步驟。現在繼續進行於圖13f-圖13d-圖13e-圖13f中圖示的該等步驟等等的切割處理。

線材移動的方向係於該等圖式中指示。於線材移動期間，通常執行切割動作。

圖14至21顯示該切割方法之一可交替的具體實施例。

圖14顯示一第一切割循環，包含該切割線材3之該移動方向的複數之反向。於該第一切割循環期間，該切割線材3之該移動方向係在該切割線材3完全地自該供給單元5之該儲存捲軸2退繞之前反向，以致於該第一切割循環期間，切割線材3之該一段22，較佳地一未使用段係儲存在/保留在該供給單元5之該儲存捲軸2上未抵達該切割區域13。

在該第一切割循環後於一轉變步驟中，源自於先前未使用段22的切割線材係被帶入該切割區域13，亦即，成為線材捲的一部分或是係至少移向該切割區域13。該切割線材之未使用段22接連地變得較小(圖15)。

圖16顯示一第二切割循環，包含該切割線材3之該移動方向的複數之反向。於該第二切割循環期間，該切割線材3之該移動方向係經反向，以致於該第一切割循環期間已儲存在該供給單元5之該儲存捲軸2上並未已抵達該切割區域13的一段之切割線材3係被帶入該切割區域13，並且在第二切割循環期間該切割線材3之該移動方向在該切割線材3係完全地自該接收單元6之該儲存捲軸2退繞之前反向，以致在該第二切割循環期間一使用過的切割線材3係儲存在該接收單元6之該儲存捲軸2上未抵達該切割區域13(在切割線材3之指向切割材料的移動方向之連續的轉向下)。圖15之該等步驟係經重複直至位在供給單元5之該儲存捲軸2上幾乎所有的線材係經使用為止。

同時於圖15至16中可見到的是隨著時間越來越多使用過的切割線材(以虛線代表)係暫時地儲存在該接收單元6之該儲存捲軸2上。

一旦所有的位在該儲存捲軸2上的線材已使用，即將所有線材自該供給單元5之該儲存捲軸2去除。此係顯示在圖17中。

於一較佳的具體實施例中，該切割方法包含將一使用過的切割線材3段由該接收單元6之該儲存捲軸2轉移至該接收單元6之該貯存捲軸1的一步驟。根據圖18，此作業係藉由在該切割線材3之該移動方向反向以及捲繞位在該接收單元6之該貯存捲軸1上該已使用的切割線材3段後(圖19)將使用過的切割線材3段自該接收單元6之該儲存捲軸2完全地退繞而完成(亦即，將之拉入該切割區域13，亦即，線材捲)。應提及的是圖14至23之圖解僅係為概略性的。特別地，該切割線材當然可以重部分重疊繞組/層方式捲繞。

將一使用過的切割線材3段由該接收單元6之該儲存捲軸2轉移至該接收單元6之該貯存捲軸1的該步驟係在二連續的切割之間完成，亦即於此步驟期間並無材料件係經切割或是與該切割線材接觸。

現在，將新線材自該供給單元5之該貯存捲軸1朝向該切割區域13退繞(圖20)。在該切割區域13的另一側邊上，切割線材3係捲繞在該接收單元6之該儲存捲軸2上。於圖21中，開始一新的切割循環。現可重複如根據圖14至20所說明的該等步驟。必需提及的是於該等圖式中的該切割線材係經概略地圖解並且該等線材(特別地以虛線圖解的該等線材)連續地延伸涵蓋整個的該等捲軸之表面。

此具體實施例之最大優點在於在切割期間(亦即，在該線材捲係與一件材料接觸期間)能夠完成使用過及未使用過切割線材互換而未自該貯存捲軸1取用線材。為使能夠進行此作業，在二連續反向之間自該儲存捲軸捲繞或是捲繞在該儲存捲軸上的線材長度係小於初始地儲存在該儲存捲軸2上的該長度。藉由在一第一方向上移動期間的該段朝聖者長度與在該相反方向上接續的移動期間的該段朝聖者長度之間的差異能夠連續地完成由已使用過替換成未使用過切割線材3。

以下方法之基本構想(圖22及23)基本上係與上述具體實施例無關。然而，當然能夠以以上說明的該線材管理系統執行本方法。

圖22及23顯示切割線材段之磨耗的範圍。該橫座標對應於該切割線材3之該長度以及該縱座標對應於磨耗或是磨損之範圍。該標記最大(MAX)代表對於切割作業可接受的切割線材之磨損的最大可能範圍。超越此點將導致線材斷裂及不良品質之切割的無法接受風險。於包含該切割線材3之該移動方向的複數之反向的一切割循環中所使用的一線材段之該磨損外形具有一近似梯形的形狀。該磨損函數之平坦區係有關於在一切割循環之二連續的反向之間具有實質上相同的與材料件之有效交互作用長度的線材點之一範圍27：完全使用段。因此其之磨耗係為相同的。在該切割線材段之開始處，磨耗增加直至抵達該平坦區為止。在該切割線材段之結束處，磨耗再次降低。此坡度具有其之座標原點，事實上該有效的與該材料件的交互作用長度朝向一線材段之該端部處變得較小：於此段中線材點在該線材之該移動方向反向之前並未行進通過該整個線材捲。因此該等點並未“看見”如於該整個使用段中待切割材料的點般多。具有一線材點，於一切割循環期間，與待切割材料僅有的一點接觸。為了考慮在該各別線材段之端部處該等磨耗上差異，建議以下的方法：切割一件材料之該切割方法，較佳地材料為半導體材料，較佳地為錠、磚或芯材的形式，利用包含具有一係經引導通過一切割區域13的切割線材3的一線材管理系統7的一線鋸8執行。該線材管理系統7包含一線材供給單元5用於供給切割線材3至該線鋸8之該切割區域13以及一線材接收單元6用於自該線鋸8之該切割區域13接收切割線材3。並非必要的是該線材管理系統具有如以上所述般相同的組成。

於一第一切割循環期間，包含該切割線材3之該移動方向的複數之反向，切割線材3之一第一段24係於該切割區域13中使用用於切割材料件，該第一段24係由介於至少一次與待切割之材料件接觸的該第一切割循環之反向間所有線材點加以界定。隨著時間磨耗連續地變得較大。(於圖22中虛線顯示該線材之中等磨耗狀態。)

於一第二切割循環期間，包含該切割線材3之該移動方向的複數之反向，切割線材3之一第二段25係於該切割區域13中使用用於切割材料件，該第二段25係與該第一段24不同並係由介於該第二切割循環與待切割材料件接觸之反向間所有線材點加以界定。

切割線材3之該第一段24以及切割線材3之該第二段25於其之端部區域中部分重疊，構成部分重疊範圍26。於該等端部區域中-如能由圖23見到-由該第一切割循環導致的磨耗之範圍加上由該第二切割循環導致的磨耗之範圍且令人震驚地由於在該等線材段24、25之端部區域中添加實質上的三角物而獲得沿著該整個線材長度的一不變的磨耗。於該一方式下該切割線材3可藉由不變地使用部分重疊段而開發至一理想的範圍，較佳地上至100%，僅在該整個切割線材3之該剛開始及最末端處留有次最適的磨耗。

較佳地，該部分重疊範圍26係位設在外側，較佳地緊鄰在一切割循環之二連續的反向之間具有實質上與材料件相同的有效相互作用長度的線材點之一範圍27、28(圖22之平坦區)。此具體實施例係顯示於圖23中，其中該部分重疊範圍26包含該磨損外形之二斜坡狀範圍。

假若在一次切割後並未抵達該最大磨耗(MAX)，則該線材片段可用於第二接連的切割而未自該貯存捲軸添加新的線材部分。假若在一第二次切割後並未抵達該最大磨耗(MAX)，則該線材片段可用於第三接連的切割而未自該貯存捲軸添加新的線材部分-等等。假若該線材品質對於一完整的切割而言並非足夠，所以可針對一次切割使用多重線材段。可交替地，該切割方法可經選定如此(特別地為朝聖者長度及切割壓力)因此在完成複數之完全的切割後，該線材係在該完整的使用段中幾乎完全地磨耗。

本發明並未限制在該等具體實施例。對於熟知此技藝之人士而言其他的變化形式將為顯而易見的並係視為涵蓋於本發明之範疇如同於以下的申請專利範圍明確地陳述。於以上說明書中說明的個別特性，特別地相關於該等圖式可經相互地結合以構成其他的具體實施例及/或施加部分的變動至該等申請專利範圍中所說明者以及至該說明的他部分。