CN103317607B - 锭料的切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于，在被称为钢丝锯的切割装置中，更精密地控制金属线的张力。本发明提供锭料的切割装置，其包括：卷绕有金属线的一对主辊；以及与所述金属线连结的第一抽出/卷绕机构和第二抽出/卷绕机构。各抽出/卷绕机构包括：卷线筒，其能够进行卷绕在主辊上的金属线的抽出和卷绕；储线器，其配置在卷线筒和主辊之间，并调整金属线的张力；以及转矩传感器，其测量金属线的张力。第一抽出/卷绕机构的储线器和转矩传感器的配置、与第一抽出/卷绕机构的储线器和转矩传感器的配置相互为线对称。

Description

锭料的切割装置

技术领域

本发明涉及一种用于以金属线切割半导体材料等锭料的切割装置。

背景技术

用于以金属线切割锭料的切割装置也被称为钢丝锯，是一种将锭料推到(送料到)卷绕在一对主辊上的金属线来进行切割的装置。所得到的切割物例如被用作晶圆(wafer)等。通常，在一对主辊上卷绕有多圈金属线，因此在一次锭料的送料中得到多片切割物(参照专利文献1、2)。

进而，钢丝锯具有第一金属线抽出机构和第二金属线抽出机构。金属线抽出机构与卷绕在一对主辊上的金属线连结，在控制金属线的张力的同时，对金属线进行抽出或卷绕。金属线抽出机构通常包含卷绕有金属线的卷线筒(spool)(也称为“绕线管(bobbin)”)、调整金属线的张力的储线器、以及测量金属线的张力的转矩传感器。

若金属线抽出机构不能适当地控制金属线的张力，则无法得到期望的切割物，或者金属线发生断线。因此，提出了如下的方案：使卷线筒的位置可变，调整金属线抽出机构对金属线的抽出长度或卷绕长度，从而适当地控制金属线的张力(参照专利文献3)。

专利文献1：日本特开2007－160431号公报

专利文献2：日本特开平9－109013号公报

专利文献3：日本实用新型登录第3167705号公报

发明内容

本发明提供一种装置结构，其在被称为钢丝锯的切割装置中，实现装置小型化且能够更精密地控制金属线的张力。即，使将主辊的金属线抽出或卷绕的一对金属线抽出机构(第一金属线抽出机构和第二金属线抽出机构)尽量相互对称地配置，从而降低使金属线往复运动时的金属线的张力的不均。进而，将一对金属线输送机构分别配置在包含主辊的旋转轴的平面的上下，从而使装置小型化。由此，其目的在于，不仅抑制金属线的断线，还能正确进行锭料的切割。

即，本发明涉及以下所示的锭料的切割装置。

[1]锭料的切割装置，包括：

卷绕有金属线的一对主辊；以及

使所述金属线往复运动的第一抽出/卷绕机构和第二抽出/卷绕机构，

所述第一抽出/卷绕机构包括：

第一卷线筒，其能够进行卷绕在所述主辊上的金属线的抽出和卷绕；

第一储线器，其配置在所述第一卷线筒和所述主辊之间，并调整所述金属线的张力；以及

第一转矩传感器，其测量所述金属线的张力，

所述第二抽出/卷绕机构包括：

第二卷线筒，其能够进行卷绕在所述主辊上的金属线的抽出和卷绕；

第二储线器，其配置在所述第二卷线筒和所述主辊之间，并调整所述金属线的张力；以及

第二转矩传感器，其测量所述金属线的张力，

所述第一储线器和所述第一转矩传感器的配置、与所述第二储线器和所述第二转矩传感器的配置相互为线对称，

从所述第一卷线筒抽出的金属线，被引导至所述一对主辊的一个主辊，并从所述一个主辊被卷绕在所述第二卷线筒上，或者，从所述第二卷线筒抽出的金属线，被引导至所述一对主辊的一个主辊，并从所述一个主辊被卷绕在所述第一卷线筒上，

在包含所述一对主辊的旋转轴的平面的一个面上配置有所述第一抽出/卷绕机构，并且在所述平面的另一个面上配置有所述第二抽出/卷绕机构，进而所述第一抽出/卷绕机构与所述第二抽出/卷绕机构隔着所述平面分别配置成对称，

所述第一抽出/卷绕机构与所述一对主辊通过悬挂在第一滑轮的金属线连接，该第一滑轮配置在所述平面的一个面上，该金属线是方向通过所述第一滑轮改变为沿着所述一对主辊的旋转轴的方向而延伸的金属线，

所述第二抽出/卷绕机构与所述一对主辊通过悬挂在第二滑轮的金属线连接，该第二滑轮配置在所述平面的另一个面上，该金属线是方向通过所述第二滑轮改变为沿着所述一对主辊的旋转轴的方向而延伸的金属线，

所述第一滑轮和所述第二滑轮设置在所述一对主辊的另一个主辊侧。

[2]如[1]所述的锭料的切割装置，其中，

所述第一抽出/卷绕机构包括第一拉线器，该第一拉线器配置在所述第一卷线筒和所述第一储线器之间，将所述第一卷线筒的金属线引导到所述第一储线器，

所述第二抽出/卷绕机构包括第二拉线器，该第二拉线器配置在所述第二卷线筒和所述第二储线器之间，将所述第二卷线筒的金属线引导到所述第二储线器。

[3]如[2]所述的锭料的切割装置，其中，

所述第一拉线器的位置固定，所述第一卷线筒能够移动以使所述第一卷线筒与所述第一拉线器之间的金属线长度保持不变，

所述第二拉线器的位置固定，所述第二卷线筒能够移动以使所述第二卷线筒与所述第二拉线器之间的金属线长度保持不变。

根据本发明的切割装置，容易调整在切割锭料过程中的金属线的张力，因此容易得到锭料的期望的切割物，并且能够抑制金属线的断线等。

附图说明

图1是用于示意性地说明切割装置的结构的图。

图2是表示切割装置的第一抽出/卷绕机构和第二抽出/卷绕机构的配置关系的图。

图3是表示切割装置的卷线筒、拉线器以及储线器的结构的图。

图4是表示连接切割装置的抽出/卷绕机构与一对主辊的金属线的状态的图。

符号说明

10、10A、10B主辊

20，20A，20B卷线筒

21底座

22轨道

23金属线卷绕部

25拉线器

30、30A、30B储线器

31、31A、31B储线器臂

32、32A、32B储线器辊

40、40A、40B转矩传感器

50A第一抽出/卷绕机构

50B第二抽出/卷绕机构

60送料器

65锭料

70A第一滑轮

70B第二滑轮

具体实施方式

本发明的切割装置包括卷绕有金属线的一对主辊、以及与所述金属线相连结的第一抽出/卷绕机构和第二抽出/卷绕机构。参照图1说明其基本结构。图1示意性地表示具有一对主辊10A及10B、第一抽出/卷绕机构50A以及第二抽出/卷绕机构50B的切割装置。

在一对主辊10A及10B(统称为“主辊10”)上，卷绕有多圈金属线，例如卷绕1000圈以上。优选的是，在主辊10的外周面以一定的间隔刻有槽，在该槽中卷绕有金属线。槽的间隔依照锭料的切割物的厚度来设定。金属线可以为金刚石线等。主辊10能够旋转，因此通过第一抽出/卷绕机构50A和第二抽出/卷绕机构50B，能够使卷绕在主辊10上的金属线进行往复运动。

第一抽出/卷绕机构50A和第二抽出/卷绕机构50B(统称为“抽出/卷绕机构50”)分别与卷绕在一对主辊10A及10B上的金属线连结，能够对金属线进行卷绕或抽出。在抽出/卷绕机构50的一方进行金属线卷绕时，另一方进行金属线抽出。由此，金属线进行往复运动。

抽出/卷绕机构50包括：卷线筒20(20A或20B)，其能够对与卷绕在一对主辊10A及10B上的金属线相连结的金属线进行卷绕和抽出；储线器30(30A或30B)，其调整金属线的张力；转矩传感器40(40A或40B)，其测量金属线的张力；以及任意的其他部件。优选的是，卷线筒20、储线器30、转矩传感器40沿着金属线按此顺序排列。

储线器30例如包括：储线器臂31；旋转自由地设置在储线器臂31的一端的储线器辊32；以及设置在储线器臂31的另一端并使储线器臂31自由旋转的轴。在储线器辊32上悬挂有金属线，通过使储线器臂31旋转，从而能够调整金属线的张力。

转矩传感器40例如由固定轴和悬挂有金属线的辊构成，通过测量辊的旋转阻力值来测量金属线的张力。构成转矩传感器40的辊优选构成为与构成储线器30的储线器辊32独立的部件。这是因为，构成转矩传感器40的辊若通过储线器臂31而移动，则难以测定金属线的正确的张力。

另外，优选的是，与储线器30相比，转矩传感器40沿着金属线配置在主辊10的更近处。若转矩传感器40位于主辊10附近，则能够正确地测量卷绕在主辊10上的金属线的张力。

进而，在卷线筒20和储线器30之间也可配置有拉线器(traverser)25(25A或25B)。拉线器25将卷绕在卷线筒20上的金属线引导到储线器30。

另外，优选的是，在一对主辊10的附近配置有送料器60。送料器60能够保持要切割的锭料65，并且将所保持的锭料65推靠到卷绕在一对主辊10上的金属线上。锭料65例如可以是硅等半导体材料、钕铁等磁性材料、以及蓝宝石等陶瓷材料等。

通过一面由送料器60将锭料65推靠到金属线上，一面使金属线往复运动，从而切割锭料65。优选的是，一面对金属线供给磨浆(slurry)，一面将锭料65推靠到金属线上。由此，切割锭料65，做成晶圆状或其他形状物。

本发明的切割装置的特征在于，在构成第一抽出/卷绕机构50A和第二抽出/卷绕机构50B的部件中，至少储线器30A和转矩传感器40A的配置、与储线器30B和转矩传感器40B的配置为线对称(参照图2和图3)。更优选的是，将拉线器25A、储线器30A以及转矩传感器40A的配置，与拉线器25B、储线器30B以及转矩传感器40B的配置设为线对称(参照图2)。进一步优选的是，将卷线筒20A、拉线器25A、储线器30A以及转矩传感器40A的配置，与卷线筒20B、拉线器25B、储线器30B以及转矩传感器40B的配置设为线对称。

图2示出将拉线器25A、储线器30A以及转矩传感器40A的配置与拉线器25B、储线器30B以及转矩传感器40B的配置设为线对称的例子。如图2所示，由卷线筒20A或20B抽出的金属线经由拉线器25A或25B、储线器30A或30B、以及转矩传感器40A或40B，被引导到主辊10A或10B。如上所述，在主辊10A或10B上卷绕有多圈金属线。

优选的是，连接转矩传感器40和主辊10的金属线不与其他部件接触，但也可以存在用于转换金属线的方向的辊等。

在图2中，拉线器25、储线器30和转矩传感器40的配置以X－X线为对称轴而相互对称。配置成对称指的是各部件的配置位置对称，且各部件的配置方向也对称。因此，虽然图2中的卷线筒20A和卷线筒20B的配置位置相互对称，但其配置方向并不对称，所以在本说明书的定义下，并没有配置成对称。当然，也可以将卷线筒20A和卷线筒20B配置成对称。

如上所述，转矩传感器40测量金属线的张力，储线器30具有基于测量出的金属线的张力而调整金属线的张力的功能。在将储线器30与转矩传感器40的配置设为对称时，利用第一抽出/卷绕机构50A要进行张力调整的金属线的长度与利用第二抽出/卷绕机构50B要进行张力调整的金属线的长度为相同。利用第一抽出/卷绕机构50A的金属线张力调整机制与利用第二抽出/卷绕机构50B的金属线张力调整机制成为同一控制***。因此，可适当地控制往复运动的金属线10的张力，例如容易维持不变。其结果是，能够适当进行锭料的切割，还能抑制金属线的切断。

如上所述，拉线器25将卷绕在卷线筒20上的金属线引导到储线器30。在卷线筒20上，金属线卷绕多圈，因此从卷线筒20的金属线的抽出部位变化。具体而言，从卷线筒20的金属线的抽出部位在卷线筒20的金属线卷绕部的轴方向上变化。参照图2，从卷线筒20的金属线的抽出部位在纸面的法线方向上变化。因此，若卷线筒20和拉线器25被固定，则从卷线筒20的金属线卷绕部到拉线器25的金属线的角度会变化，并且从卷线筒20的金属线卷绕部到拉线器25的金属线的长度也变化。若金属线的角度或长度变化，则金属线的张力也变化，因此难以使金属线的张力保持不变。金属线的张力不恒定时，有时无法适当地切割要切割的锭料65，或者金属线发生断线。

为了使从卷线筒20的金属线卷绕部到拉线器25的金属线的角度保持不变，使拉线器25或卷线筒20可在金属线卷绕部的轴向上移动即可。也可以使拉线器25可动，但此时连接卷线筒25与储线器30的金属线的角度及其长度会变化。

因此，更优选的是，如图3所示，通过使卷线筒20可动，从而使从卷线筒20的金属线卷绕部到拉线器25的金属线的角度及其长度保持不变。具体而言，例如在底座21具有的轨道22上设置卷线筒20，使卷线筒20可以沿着金属线卷绕部23的轴向(参照图3中的箭头)移动即可。通过使卷线筒20可动，能够将从卷线筒20的金属线卷绕部23到拉线器25的金属线的角度及其长度均维持不变。其结果是，能够适当地进行锭料的切割，还能够抑制金属线的切断。

图4记载有包括第一抽出/卷绕机构50A和第二抽出/卷绕机构50B、以及一对主辊10A及10B的切割装置，并示出各自的位置关系。其中省略了第一抽出/卷绕机构50A和第二抽出/卷绕机构50B的结构。第一抽出/卷绕机构50A和第二抽出/卷绕机构50B相对于包含一对主辊10A及10B的旋转轴的平面(以下也称为“特定平面”)，分别配置在一个面上和另一面上。优选的是，第一抽出/卷绕机构50A和第二抽出/卷绕机构50B隔着特定平面分别配置成对称。

这样，通过将第一抽出/卷绕机构50A和第二抽出/卷绕机构50B在上下配置成对称，从而能够将它们收纳在小空间内。另外，为了维护切割装置，有时同时操作第一抽出/卷绕机构50A和第二抽出/卷绕机构50B，因此，若它们被上下配置，则切割装置的维护变得容易。

在图4所示的切割装置中，用金属线连接一对主辊10A及10B与第一抽出/卷绕机构50A和第二抽出/卷绕机构50B。更具体而言，由一对主辊10A及10B所抽出的金属线悬挂在滑轮(70A和70B)上，与第一抽出/卷绕机构50A或第二抽出/卷绕机构50B相连接。

由一对主辊10A及10B所放卷的金属线中的一方金属线在特定平面的一个面上被放卷，并悬挂在第一滑轮70A上而被引导到第一抽出/卷绕机构50A。这样，第一滑轮配置在特定平面的一个面上。

另一方面，由一对主辊10A及10B所放卷的金属线中的另一方金属线在特定平面的另一个面上被放卷，并悬挂在第二滑轮70B上而被引导到第二抽出/卷绕机构50B。这样，第二滑轮配置在特定平面的另一个面上。

另外，优选的是，如图4所示，第一滑轮70A和第二滑轮70B均配置在一对主辊10A及10B中的辊10B一侧。即，优选的是，一对主辊10A及10B所抽出的金属线均从一个辊(辊10B)侧抽出。

通过将切割装置的抽出/卷绕机构(50A及50B)和一对主辊(10A及10B)如图4所示那样配置，从而减少切割装置的滑轮的数量，容易控制金属线的张力。由此，能够抑制金属线的断线，并且能够正确地进行锭料的切割。

产业上的可利用性

本发明的锭料的切割装置为能够适当地控制金属线的张力的钢丝锯，因此能够实现锭料的精密切割，并能够抑制金属线的切断。例如，能够切割硅锭料而做成硅片，也能够做成很薄的硅片。

Claims (3)

1.锭料的切割装置，包括：

卷绕有金属线的一对主辊；以及

使所述金属线往复运动的第一抽出/卷绕机构和第二抽出/卷绕机构，

所述第一抽出/卷绕机构包括：

第一卷线筒，其能够进行卷绕在所述主辊上的金属线的抽出和卷绕；

第一储线器，其配置在所述第一卷线筒和所述主辊之间，并调整所述金属线的张力；以及

第一转矩传感器，其测量所述金属线的张力，

所述第二抽出/卷绕机构包括：

第二卷线筒，其能够进行卷绕在所述主辊上的金属线的抽出和卷绕；

第二储线器，其配置在所述第二卷线筒和所述主辊之间，并调整所述金属线的张力；以及

第二转矩传感器，其测量所述金属线的张力，

所述第一储线器和所述第一转矩传感器的配置、与所述第二储线器和所述第二转矩传感器的配置相互为线对称，

从所述第一卷线筒抽出的金属线，被引导至所述一对主辊的一个主辊，并从所述一个主辊被卷绕在所述第二卷线筒上，或者，从所述第二卷线筒抽出的金属线，被引导至所述一对主辊的一个主辊，并从所述一个主辊被卷绕在所述第一卷线筒上，

在包含所述一对主辊的旋转轴的平面的一个面上配置有所述第一抽出/卷绕机构，并且在所述平面的另一个面上配置有所述第二抽出/卷绕机构，进而所述第一抽出/卷绕机构与所述第二抽出/卷绕机构隔着所述平面分别配置成对称，

所述第一抽出/卷绕机构与所述一对主辊通过悬挂在第一滑轮的金属线连接，该第一滑轮配置在所述平面的一个面上，该金属线是方向通过所述第一滑轮改变为沿着所述一对主辊的旋转轴的方向而延伸的金属线，

所述第二抽出/卷绕机构与所述一对主辊通过悬挂在第二滑轮的金属线连接，该第二滑轮配置在所述平面的另一个面上，该金属线是方向通过所述第二滑轮改变为沿着所述一对主辊的旋转轴的方向而延伸的金属线，

所述第一滑轮和所述第二滑轮设置在所述一对主辊的另一个主辊侧。

2.如权利要求1所述的锭料的切割装置，

所述第一抽出/卷绕机构包括第一拉线器，该第一拉线器配置在所述第一卷线筒和所述第一储线器之间，并将所述第一卷线筒的金属线引导到所述第一储线器，

所述第二抽出/卷绕机构包括第二拉线器，该第二拉线器配置在所述第二卷线筒和所述第二储线器之间，并将所述第二卷线筒的金属线引导到所述第二储线器。

3.如权利要求2所述的锭料的切割装置，

所述第一拉线器的位置固定，所述第一卷线筒能够移动以使所述第一卷线筒与所述第一拉线器之间的金属线长度保持不变，

所述第二拉线器的位置固定，所述第二卷线筒能够移动以使所述第二卷线筒与所述第二拉线器之间的金属线长度保持不变。