线材管理系统.pdf

本发明是有关于一种供线锯(8)所用的线材管理系统(7)，其具有经引导通过一切割区域(13)的一切割线材(3)，该线材管理系统(7)包含一用于供给切割线材(3)至该线锯(8)的切割区域(13)的线材供给单元(5)及用于自该线锯(8)的切割区域(13)接收切割线材(3)的一线材接收单元(6)，其中该线材供给单元(5)及该线材接收单元(6)的至少之一包含：在部分重叠绕组中用于承载该切割线材(3)的至少一可转动贮存滚动条(1)，用于在绕组中暂时地接收该切割线材(3)的至少一可转动储存滚动条(2)，其中该储存滚动条(2)的该可转动轴(2b)是与该贮存滚动条(1)的转动轴(1b)相一致，一线材引导构件(9)其当线材卷绕在该储存滚动条(2)上时用于引导该切割线材(3)，以致在该储存滚动条(2)上的该线材绕组不会彼此部分重叠及/或与在该贮存滚动条(1)上的绕组比较位在该储存滚动条上的绕组具有一较低的密度。

权利要求书
1.  一种供线锯(8)所用的线材管理系统(7)，其具有经引导通过一切割区域(13)的一切割线材(3)，该线材管理系统(7)包含用于供给切割线材(3)至该线锯(8)的切割区域(13)的线材供给单元(5)以及用于自该线锯(8)的切割区域(13)接收切割线材(3)的线材接收单元(6)，其中该线材供给单元(5)或该线材接收单元(6)中的其一或其二包含：
在部分重叠绕组中用于承载该至少一部分的切割线材(3)的至少一个可转动贮存滚动条(1)；
用于在绕组中暂时地接收该切割线材(3)的一部分的至少一个可转动储存滚动条(2)，其中所述储存滚动条的可转动轴(2b)本质上与所述贮存滚动条(1)的转动轴(1b)相一致；
一线材引导构件(9)，其顺应于用于引导该切割线材(3)朝向所述储存滚动条(2)，以致在所述储存滚动条(2)上的线材绕组不会彼此部分重叠及/或与在所述贮存滚动条(1)上的绕组相比，位于所述储存滚动条(2)上的绕组具有一较低的密度；以及
优选地其中该线材引导构件(9)也是顺应于以引导该切割线材(3)朝向所述贮存滚动条(1)。

2.  根据权利要求1所述的线材管理系统，其中所述贮存滚动条(1)及所述储存滚动条(2)彼此相邻地安装。

3.  根据权利要求1或2所述的线材管理系统，其中所述储存滚动条(2)的线材承载表面(2a)的直径是大于所述贮存滚动条(1)的线材承载表面(1a)的直径。

4.  根据上述任一项权利要求所述的线材管理系统，其中所述储存滚动条(2)的线材承载表面(2a)的长度大于所述贮存滚动条(1)的该线材承载表面(1a)的长度。

5.  根据上述任一项权利要求所述的线材管理系统，其中所述储存滚动条(2)能够储存超过100米的切割线材(3)，优选地是以非部分重叠的方式。

6.  根据上述任一项权利要求所述的线材管理系统，其中所述线材供给单元(5)及所述线材接收单元(6)中至少其中之一包含同步化构件，其能够将所述贮存滚动条(1)的转速与所述储存滚动条(2)的转速彼此同步。

7.  根据权利要求6所述的线材管理系统，其中所述同步化构件是介于 所述储存滚动条(2)与所述贮存滚动条(1)之间的固定式连接头，所述储存滚动条(2)与所述贮存滚动条(1)具有共同的转动驱动装置，
或是其中每一储存滚动条(2)及贮存滚动条(1)具有其自有的转动驱动装置(10,11)，其中所述同步化构件，优选地，是一与所述转动驱动装置(10,11)连接的一控制装置的形式，将所述转动驱动装置(10,11)同步化。

8.  根据上述任一项权利要求所述的线材管理系统，其中所述线材引导构件(9)包含一滑动滑轮(4)它是可沿着所述储存滚动条(2)的所述转动轴(2b)移动涵盖所述储存滚动条(2)的长度，以及其中优选地该滑动滑轮(4)也是可沿着所述贮存滚动条(1)的所述转动轴(1b)移动涵盖所述贮存滚动条(1)的长度，及/或其中所述线材引导构件(9)包含线材引导沟槽位于所述储存滚动条(2)的所述线材承载表面(2a)上。

9.  一种线锯(8)，用于切割一件材料，优选地为半导体材料，诸如一锭、砖或芯材，该线锯(8)具有一切割区域(13)，引导构件用于引导该切割线材(3)经过该切割区域(13)以及驱动构件用于在一第一方向及与该第一方向相反的一第二方向上驱动该切割线材(3)，其特征在于该线锯(8)包含一如上述权利要求中任一项所述的线材管理系统，以及其中优选地该线锯(8)包含至少两个由所述切割线材(3)构成一线材卷(17)的线材引导辊(14)。

10.  一种切割一件材料的切割方法，半导体材料，优选为诸如一锭、砖或芯材的形式，利用如权利要求9所述的线锯(8)，其中所述切割线材(3)通过所述切割区域(13)的移动方向是可交替地反向，其中在所述切割线材(3)在一第一方向上移动期间，切割线材(3)是自该线材供给单元(5)与该线材接收单元(6)中其中之一的该储存滚动条(2)退绕，以及其中优选地所述贮存滚动条(1)的所述转速实质上是等于所述储存滚动条(2)的转速。

11.  根据权利要求10所述的切割方法，其中所述切割线材(3)在第一方向上移动期间，切割线材(3)是自该线材供给单元(5)的所述储存滚动条(2)退绕并经由所述线材卷(17)转移至所述线材接收单元(6)，在此处线材卷绕在该线材接收单元(6)的该储存滚动条(2)上，以及其中于该切割线材(3)在该第二方向上移动期间，切割线材(3)是自该线材接收单元(6)的该储存滚动条(2)退绕并经由该线材卷(17)转移至一线材供给单元(5)，在此处线材是卷绕在所述线材供给单元(5)的所述储存滚动条(2)上。

12.  根据权利要求10或11所述切割方法，其中一部分的已使用过的切割线材(3)是由所述线材卷(17)转移至所述线材接收单元(6)，在此 处线材是卷绕在所述线材接收单元(6)的所述贮存滚动条(1)上是为了最后储存在那里，同时其中相似长度的一部分的切割线材(3)，优选为相等长度，是自该线材供给单元(5)的所述储存滚动条(2)退绕并转移至所述线材卷(17)。

13.  根据权利要求10至12中任一项所述的切割方法，其中该将一部分的新切割线材(3)从所述线材供给单元(5)的所述贮存滚动条(1)退绕并转移至所述线材卷(17)以便部分地更新所述线材卷(17)，以及其中同时地一部分的相似长度优选地为相同长度的切割线材(3)是从所述线材卷(17)转移至所述线材接收单元(6)，在此处线材是卷绕在所述线材接收单元(6)的所述储存滚动条(2)上，
及/或在将该使用过切割线材(3)的一部分卷绕在所述线材接收单元(6)的所述贮存滚动条(1)上后，所述切割线材(3)保持在相同方向移动通过所述切割区域(13)，同时其是被所述线材引导构件(9)导引而后续地卷绕在所述线材接收单元(6)的所述储存滚动条(2)上。

14.  根据权利要求10至13中任一项所述的切割方法，其中在完全将所述切割线材(3)自所述线材供给单元(5)的所述储存滚动条(2)退绕后，所述切割线材(3)保持在相同方向上移动通过所述切割区域(13)，而同时其是由所述线材引导构件(9)导引后续地从所述线材供给单元(5)的所述贮存滚动条(1)退绕。

15.  根据权利要求10至14中任一项所述的切割方法，其中所述切割线材(3)的线材速度是降低低于最大线材速度的20％，优选地低于最大线材速度的5％，同时由所述线材引导构件(9)自所述储存滚动条(2)引导至所述贮存滚动条(1)且反之亦然。

16.  根据权利要求10至15中任一项所述的切割方法，其中所述切割线材(3)在所述第一方向上的移动是持续的直至所述供给单元(5)的所述储存滚动条(2)的所述线材承载表面(2a)的至少80％的长度，优选地为几乎100％，到无切割线材(3)为止，并接着所述切割线材(3)的所述移动方向是反向移动，接着所述切割线材在所述第二方向上的移动是持续直至所述接收单元(6)的所述储存滚动条(2)的所述线材承载表面(2a)的至少80％的长度，优选地为几乎100％，到切割线材卷绕为止。

17.  根据权利要求10至16中任一项所述的切割方法，其中涵盖该段时间，已使用的切割线材(3)的一部分在另一者之后是放置在所述线材接收单元(6)的所述贮存滚动条(1)上直至所述线材供给单元(5)的所述贮存滚动条(1)是完全为空的且后续地必需以一新的且满的贮存滚动条(1)更换以及同样地所述线材接收单元(6)的所述填满的贮存滚动条(1)必需以一空的贮存滚动条(1)更换为止。

18.  根据权利要求10至17中任一项所述的切割方法，其中在第一切割循环期间，包含多个所述切割线材(3)的移动方向的反向，所述切割线材(3)的移动方向是在所述切割线材(3)完全地从所述供给单元(5)的所述储存滚动条(2)退绕之前反向，以致在所述第一切割循环期间，一段的切割线材(3)，优选地一段未使用的切割线材(3)，保留在所述供给单元(5)的所述储存滚动条(2)上未到达所述切割区域(13)，以及其中在第二切割循环期间，包含多个所述切割线材(3)的所述移动方向的反向，该切割线材(3)的所述移动方向是经反向，以致在第一切割循环期间保留在所述供给单元(5)的所述储存滚动条(2)上未到达切割区域(13)的一段切割线材(3)是朝向所述切割区域(13)进给且优选地带入所述切割区域(13)，优选地，所述切割线材(13)的所述移动方向，在第二切割循环期间在所述切割线材(3)是完全地从所述接收单元(6)的所述储存滚动条(2)完全地退绕之前反向，以致在第二切割循环期间，一段已使的切割线材(3)是储存在所述接收单元(6)的所述储存滚动条(2)上而未到达所述切割区域(13)。

19.  根据权利要求18所述的切割方法，其中所述切割方法包含将一段已使用的切割线材(3)由所述接收单元(6)的所述储存滚动条(2)转移至所述接收单元(6)的所述贮存滚动条(1)，其中所述转移步骤优选地是通过在所述切割线材(3)的所述移动方向反向后完全地将该段已使用的切割线材(3)自所述接收单元(6)的所述储存滚动条(2)退绕以及将该段已使用的切割线材(3)卷绕在所述接收单元(6)的所述贮存滚动条(1)上。

20.  根据权利要求19所述的切割方法，其中在两次连续切割之间完成将一段已使用的切割线材(3)由所述接收单元(6)的所述储存滚动条(2)转移至所述接收单元(6)的所述贮存滚动条(1)的步骤。

21.  一种切割一件材料的切割方法，优选地材料为半导体材料，优选地为锭、砖或芯材的形式，特别是根据权利要求第10至20项，利用包含具有一经引导通过一切割区域(13)的切割线材(3)的一线材管理系统的一线锯(8)，所述线材管理系统包含一线材供给单元(5)用于供给切割线材(3)至所述线锯(8)的所述切割区域(13)以及一线材接收单元(6)用于自所述线锯(8)的所述切割区域(13)接收切割线材(3)，
-其中在一第一切割循环期间，包含多个所述切割线材(3)的所述移动方向的反向，在所述切割区域(13)中使用切割线材(3)的第一段(24)用于切割该件材料，该第一段(24)是由介于至少一次与待切割的材料件接触的所述第一切割循环的反向间所有线材点加以界定，以及
-其中在一第二切割循环期间，包含复数个所述切割线材(3)的所 述移动方向的反向，在所述切割区域(13)中使用切割线材(3)的第二段(25)用于切割该件材料，该第二段(25)是与所述第一切割段不同并且由介于与待切割之材料件接触的所述第二切割循环的反向间所有点加以界定，以及
-其中切割线材(3)的该第一段(24)与切割线材(3)该第二段(25)在其端部区域部分重叠。

22.  根据权利要求21所述的切割方法，其中所述部分重叠的范围(26)是位于一切割循环内所述切割线材的两连续反向之间具有实质上与该件材料相同的有效相互影响长度的线材点的一范围(27，28)外侧，其中优选地该部分重叠范围紧邻地位于一切割循环内该切割线材的两连续反向之间具有实质上与该件材料相同的有效相互影响长度的线材点的一范围(27，28)。

说明书线材管理系统
技术领域
本发明是有关于用在具有经引导穿过一切割区域的一切割线材的一线锯的一种线材管理系统、一种线锯以及一种切割方法。
本发明特别地是有关于固定磨料锯切技术。现今，用于半导体应用、太阳能电池或发光二极管的晶圆是越来越多使用固定磨料进行切割。不再是以由金属线材运送的悬浮于研磨浆液中的磨料进行切割。该磨料是直接地附装至该金属线材。该线材被称为固定磨料线材(例如，钻石线材)。
背景技术
锯切技术是使用于半导体、电子组件、太阳能电池、光学组件及光子学的工业。典型的经锯切(脆性)材料是砷化镓(GaAs)、锗、多晶体或单晶体或单晶硅(mono-like silicon)、磷化铟(InP)、石英、蓝宝石或其他陶瓷材料。
线锯的线材导辊是经聚胺酯涂覆在该线材接收表面上具有用于导引所述切割线材的沟槽。在所述等沟槽中所述钻石线材是形成网状涵盖所述线材导辊。所述等沟槽的节距(亦即，所述沟槽样式本身重复所涵盖的距离)连同所使用线材的直径，将决定所述等锯切晶圆的厚度。
假如所述固定磨料线材可在连续切割中连续地使用，即使线材卷的一部分已在先前的切割中使用在所使用线材的剩余锯切能力未降低太多的情况下，固定磨料晶圆锯切的制造的成本仍能够显著地降低。所述锯切能力能够由制造过程中线材挠曲(线材之弓状弯曲)加以测量。已丧失锯切潜在能力的线材与新的未使用线材相比其挠曲更大(具有较高的弯曲)。
以钻石线材切割硅通过在两方向上移动所述切割线材是常见的。所述线材是如同一般的手锯前后地移动。通常向前切割线材从供给滚动条到接收(或可抛弃)滚动条与在相反方向上比较稍长。这被称作“朝圣者模式(pilgrim mode)”。该朝圣者模式导致间歇的增加新的未使用的线材。这似乎不令人惊讶，但因为针对浆液切割线材通常仅在一个方向上移动，所以使用朝圣者模式不是通常的切割方式。
在开始切割过程之前，所述切割线材被放置在所述线锯中。图1中显示现有技术文件CH691292A5，具有线材管理系统的一种线锯，该线锯正准备切割。为了进行朝圣者模式，切割线材是从供给滚动条卸离，运行通过 所述切割区域从而构成一线材卷，并接着缠绕在接收滚动条(可抛弃滚动条)上。通常，驱动该构成线材卷的供给滚动条、接收滚动条及线材导辊。
所述线材在一个方向上运行，例如500-600米，也即与该开始点比较，附加的500-600米是从所述供给滚动条卸离以及卷绕在所述接收滚动条上，但仅有例如490至590米是从所述接收滚动条往回卷绕至所述供给滚动条。以此方式将新线材供给至所述线材卷。一旦一切割线材部分不再触及待切割的工作件(亦即，在此部分之后供给更多的切割线材，因此当该线材移动回来时，其不再触及该工作件)，该线材应会用尽：在该切割线材上的钻石会从所述线材磨碎掉下或分离。
经研究发现位于所述供给滚动条及接收滚动条上所述切割线材的多重部分重叠卷绕导致损害线材。在离开所述滚动条或抵达所述滚动条的最上层线材部分以及布置在下方的线材部分之间产生摩擦，减少了线材的使用寿命并因而增加成本。当线材经卷绕覆盖本身时产生摩擦。
JP2000158436揭示一种线材管理系统，其在所述供给滚动条之后设有一中间轮。切割线材是从该供给滚动条卸离，接着在运行至所述线材卷之前运行到一中间轮。当该线材离开所述线材卷时，其将在卷绕到所述接收滚动条上之前到运行至一个第二中间轮。无疑地，切割线材可经由线材卷供给，只要所述中间轮能供给切割线材而未从所述供给滚动条引进新的线材。此外，假若所述中间轮的直径是D，则可使用πD线材进行切割而不需转动所述供给滚动条及接收滚动条。然而，可暂时地储存在所述中间轮上的所述线材部分的长度极短。对于一个有效的朝圣者模式而言，所述切割线材必需在反向之前行进数百米，例如，500或600米。因此，JP2000158436中公开的所述系统并不适合用于同时地切割大于300个晶圆。再者，该线材在其必需减速及改变方向之前无法达到它的最大速度。因为切割效率也视线材的速度而定，这将导致该线材(以及实际上所有滑轮及辊)必需极频繁地加速的不想要的结果。如此将导致较低的平均线材速度，该速度将不利于切割且需大量能源。
JP2000-024905公开了具有线材管理系统的线锯。使用中间绞盘卷筒以降低该切割线材中的张力，因此利用较少的张力将该线材缠绕在所述供给以及接收滚动条上。如此可防止滑轮及辊磨损太快。然而，因为线材中的张力无法降至零，所以当该线材缠绕在该贮存滚动条上及从所述贮存滚动条卸离时仍将会伤害线材本身。再者，每一个所述中间卷筒需要一个具有高度地动态控制的个别传动器。
事实上此系统的问题在于所述线材必需全程在张力下加以固持。否则其将有无法预测的特性。此文件也无法解决彼此抓住卷绕的问题。在缠绕的过程中该线材会磨损。具有较大张力的锐利未使用的线材会与该线材卷 绕下方产生摩擦。
发明内容
本发明的目的在于克服该等问题并提供一种防止所述切割线材损坏的线材管理系统。所述线材管理系统应特别地防止由于所述线材在所述等滚动条上的相对移动(线材对线材摩擦/刮擦)的线材断裂。所述切割线材的使用寿命应通过低磨损的线材管理而增加。与现有技术相比低磨损线材管理容许使用相同的线材部分更长。因此，通过本发明也可延伸增加新切割线材部分的寿命。最后，所述线材管理系统本身在构造、节省空间及成本有效性方面应为简单的。利用线材管理系统应能够在低空间要求下储存大数量线材。
在供给新线材的贮存滚动条上具有更多的线材(大贮存器储存)的优势如下：所述线材的所述最后部分无法完全地使用完毕。在此部分达到该状态之前，该部分的一个前驱物应已完全磨损且导致线材断裂。该线材的最先及最后部分一点也不能被使用于切割作业因为其一点也不能到达所述线材卷︰其是附装至所述贮存滚动条且无法移动至/通过所述线材卷。总之，所述线材的第一及最后部分无法有效地使用。无疑地使得位于所述贮存滚动条上所述线材为长，将减少未被有效使用的所述部分的所述线材的百分比。此外，在一个贮存滚动条上的所述线材具有两个前述部分，而具有相同线材总量的两个滚动条具有四个前述部分，损失加倍。
此目的通过用于具有经引导通过一个切割区域的切割线材的线锯的线材管理系统来完成，该线材管理系统包含用于供给切割线材至该线锯的切割区域的线材供给单元及用于从该线锯的切割区域接收切割线材的线材接收单元，其中该线材供给单元及线材接收单元的两者至少有一个包含：
在部分重叠绕组中用于承载该切割线材的至少一个可转动贮存滚动条；
用于在绕组中暂时地接收所述切割线材的至少一个可转动储存滚动条，其中所述储存滚动条的所述可转动轴是与所述贮存滚动条的转动轴相一致；
一个线材引导构件用于当所述切割线卷绕在所述储存滚动条上时引导所述切割线材，以致在所述储存滚动条上的线材绕组不会彼此部分重叠及/或与在所述贮存滚动条上的绕组相比具有一较低的密度。
本发明的线材管理系统有效地降低线材断裂的风险，增加所述切割线材的使用寿命，减少磨料粒子的不想要的损失诸如源自于线材的钻石。如此目的可在所述切割过程中通过降低所述切割线材的磨损而达到。
所述储存滚动条容许在部分重叠卷绕中承载大量的切割线材。所述贮 存滚动条容许在非部分重叠卷绕中承载所述切割线材。所述贮存滚动条暂时地承载在朝圣者循环期间所使用的线材部分，亦即在一第一方向移动切割线材并接着反向。在卷绕及/或将该切割线材从所述贮存滚动条卸离期间，所述线材并未缠绕在多重卷绕的贮存器上而是直接地与所述储存滚动条的线材接触表面接触。
本发明在朝圣者循环中亦容许管理大量的线材(亦即，极长的线材段)。然而，添加任何需要数量的新线材至及/或从通过该切割区域运行一个或更多个循环的线材部分移出任何需要数量的已使用线材是可行的。
“实质上一致”意指该转动轴实质上是对准成直线。一准确相同线的小偏差当然涵盖在本发明之范畴内。优选地在切割期间所述滚动条的定向并未偏离过大并且其之相对的定向(对准)维持在5度的范围内，更优地，更适合在2度的范围内，最优地是在1度的范围内。
“线材绕组的密度”意指沿着该滚动条的轴每单位长度线材绕组的数目。
优选地在所述储存滚动条上彼此部分重叠不大于10个卷绕，优选地不大于5个卷绕部分重叠，而最理想是无线材部分重叠，亦即，在该最佳的具体实施例中，该切割线材是承载在非部分重叠卷绕中遍及所述储存滚动条，优选地覆盖至少所述储存滚动条的所述最大部分。
所述贮存滚动条及相关联储存滚动条的转速在所述切割循环的主要阶段期间实质上是相等的。仅当所述线材是连续地卷绕在两个滚动条(第一贮存滚动条及接着储存滚动条或反之亦然)上时，线材接收表面的速度是重要的。此外，假若所述贮存滚动条和储存滚动条的表面速度是不完全相同的，当其顺应于所卷绕于其上的该滚动条的速度时所述线材将必需加速或减速。由于该贮存滚动条的直径是随着所述线材耗尽而改变，所以此速度差必需通过一个张力系统针对所述线材或是二者通过改变该转速而加以减轻。在转变之后，除了在所述线材从一滚动条到下一个滚动条交叉的状况下张力上的小调整外，所述等转速应为相同的。
所述线材导引构件是可沿着所述储存滚动条的轴及/或沿着所述贮存滚动条的轴移动。
于在一个具体实施例中也能够将部分重叠绕组中的切割线材卷上至该储存滚动条。然而，本发明的目标在于保持该储存滚动条上的绕组密度远小于位在该贮存滚动条上该等绕组的密度。在该优选的具体实施例中，该切割线材经承载于非部分重叠绕组中遍及该储存滚动条。
通过使用具较低卷绕密度或是一点也不部分重叠卷绕的储存滚动条致使该切割线材磨损低。该切割线材之较长的使用寿命容许在朝圣者循环期间减少添加新的线材部分。
本发明的一个优选具体实施例容许使用具有大钻石密度的钻石切割线材。典型地线材每平方毫米具有大约600颗钻石。具高密度的线材在其表面上每平方毫米可具有800或甚至更多的钻石。优选地，切割线材表面钻石密度总计每平方毫米至少800个，更佳地至少1000个钻石颗粒。对于所述切割线材从/在非部分重叠(或极少部分重叠)绕组的所述储存滚动条上卷动是极为温和的(亦即，可忽略因卷绕及卸离造成的磨损)。能够避免钻石的磨损与分离。
通常提供同步构件，以致所述贮存滚动条及所述储存滚动条其中之一并未较其他的滚动条转动得快。可以机械方式或是通过控制装置完成该同步动作。储存滚动条及贮存滚动条应至少实质上以相同的转速转动，为了防止所述线材扭曲及/或扭转。
本发明的进一步优点是：
-明显地未损害该切割线材，是对整个线锯的切割性能而言是必要的。
-较不需要昂贵的切割线材，这对钻石线材切片作业而言是最大的成本因素。大大地降低切割线材之耗费。可预期的是用于切割线材的成本可降低高达50％。
-优选的晶圆品质：线材维持较长的尖锐性且较少挠曲。如此导致优选的TTV-，SM-及翘曲值。
-较快速的切割作业，因为该线材维持尖锐性较长的时间。
-较短的停工时间，因为所述滚动条也具有较长的使用寿命并且较少发生线材断裂。
通过所述储存滚动条及所述贮存滚动条一致的转动轴而达成一个极为简单且节省空间的构造。可以一种不复杂的方式实现所述切割线材从一个滚动条到另一滚动条的运行。
所述线材引导构件优选地是经顺应以有助于将线材供给单元的所述贮存滚动条的新线材渐近地添加至所述切割区域及/或将磨损的线材弃置于所述接收单元的所述贮存滚动条。
所述储存滚动条及所述贮存滚动条经布置以致所述储存滚动条的一端部面向所述贮存滚动条的一端部。所述转动轴是与所述滚动条轴相一致。
优选地，所述储存滚动条的所述线材承载表面的直径大于所述贮存滚动条的所述线材承载表面的直径。这样容许将大数量线材固持在所述贮存滚动条的多重部分重叠绕组中。另一方面，所述线材并未在所述储存滚动条上部分重叠并且所述直径可为较大。在非部分重叠方式下一较大的直径亦容许暂时地储存一较大数量的线材。在本发明的一优选具体实施例中，位在过渡区域中所述储存滚动条及所述贮存滚动条的直径实质上是相同的。这样使得当取出切割线材时可以不受干扰的过渡，亦即，当取出从一 个滚动条改变至另一滚动条时。在最佳的具体实施例中所述储存滚动条的直径及所述贮存滚动条的直径实质上是相同的。
在一个可交替的具体实施例中，所述储存滚动条的所述线材承载表面可具有与所述贮存滚动条的所述线材承载表面大约相同的直径或是所述贮存滚动条经完全地负载切割线材的直径具有与所述储存滚动条的所述线材承载表面有相同或较大的直径。当所述贮存滚动条退绕时，所述线材卷绕顶部表面的直径缩减。平均上(超越该时间使用具有新线材的一滚动条)，介于所述贮存滚动条的所述线材卷绕顶部表面与所述储存滚动条的所述线材承载表面之间的差异是尽可能地维持为小的。所述线材承载表面是所述滚动条与所述线材接触的表面以及所述线材卷绕顶部表面是由所述滚动条上通过所述等线材绕组构成的该顶部表面。
优选地，所述储存滚动条的所述线材承载表面的长度是大于所述贮存滚动条的所述线材承载表面的长度。这样可以暂时地储存大量之切割线材。
优选地，所述贮存滚动条是安装至所述储存滚动条，优选地，以一可分开的方式。当将一完全新的切割线材插入该线锯时，可轻易地将一空的贮存滚动条由以新切割线材负载的新贮存滚动条更换。
优选地，所述贮存滚动条是构成为套筒状并置放覆盖所述储存滚动条的一端部区域。于该方式下，该等可分开的贮存滚动条可建构为重量轻且具成本效益并可容易且同中心地安装至所述储存滚动条。
优选地，所述线材供给单元及所述线材接收单元其中至少之一者包含一同步化构件能够将所述贮存滚动条的转速与所述储存滚动条的转速彼此同步。这样可以达到一最理想的线材管理，因为所有的线材部分系以相同速度卷绕在所述贮存滚动条及所述储存滚动条上。
所述贮存滚动条及所述储存滚动条可安装在一共同轴上。该轴可通过一支撑件而被支撑位在所述贮存滚动条与所述储存滚动条之间。以此方式所述贮存滚动条可仅由一侧边安装并因而是可立即地更换。该安装进一步地可具有一(静止的或转动的，自由的或强制的)倾斜或是锥形部分其有助于线材从所述贮存滚动条交叉到所述储存滚动条并且反之亦然。优选地，所述共同轴是一机轴(machine axle)，例如，一共同的机器轴(machine shaft)。
优选地，所述同步化构件是介于所述储存滚动条与所述贮存滚动条之间的一固定式连接头并且其中所述储存滚动条与所述贮存滚动条具有一共同的转动驱动装置。该一机械式连接，其是一抗扭矩(torque-proof)连接，保证所述等滚动条的最理想的同步作业。
优选地，每一储存滚动条及贮存滚动条具有其自有的转动驱动装置以及其中所述同步化构件是一与所述等转动驱动装置连接的控制装置。假如 二滚动条具有个别的驱动器，则所述转速可暂时地改变以使“表面速度”或“圆周速度”(所述线材所卷绕于其上的圆周)相等。以此方式当在滚动条之间变换时在线材中的震动可降低。然而，在所述切割步骤的大部分时间所述转速必需相等。
当在滚动条之间变换时，个别的驱动器容许在线材速度上有所跃变。所述等滚动条间的转变优选地是在极低的转速下完成，以致其他的减震构件(shock damping means)诸如一补偿滑轮(dancer pulley)(可为电躯动)可轻易地抵消发生的力量。所述滑动滑轮(traveler pulley)将所述线材之张力固持在已知的容限内。所述贮存滚动条与所述储存滚动条通常具有相同的转速。恰位在转变区域中该等转速间些微误差是预期的。这是可通过控制个别驱动器的一控制装置而达成。
可在贮存滚动条与储存滚动条之间的转变区域中提供一弹性材料以减低线材张力的变化。重要的是在切割程序期间所述贮存滚动条与储存滚动条彼此同步移动，因而避免线材断裂。
所述储存滚动条及/或贮存滚动条可具有一转变区域其有助于线材从一滚动条转变到另一滚动条。此区域并不用于储存线材，而是用于使转变平顺。
优选地，介于所述储存滚动条与贮存滚动条之间的转变区域有一锥形或圆滑形状，优选地其中所述转变区域系由被插入在所述储存滚动条与所述贮存滚动条之间的一个别构件所构成。这样使得所述线材平顺地从所述贮存滚动条转变至所述储存滚动条。优选地所述转变区域是由弹性材料构成。
优选地，所述线材引导工具包含一可沿着所述储存滚动条的所述转动轴移动的一滑动滑轮。所述滑动滑轮额线性移动容许以一定义的方式将所述线材卷绕在所述储存滚动条上，优选地是非部分重叠绕组方式。所述滑动滑轮的路径优选地延伸超越所述储存滚动条的长度以及超越所述贮存滚动条的长度，以致当添加新线材时，能够直接地从所述贮存滚动条取用所述线材。
优选地，所述线材引导构件包含位在所述储存滚动条的线材承载表面上的至少一螺旋状线材引导沟槽。这样可以防止以一非定义方式卷绕。
优选地，所述储存滚动条是一个卷筒。所述卷筒优选地具有一相对地柔软的护套或外罩(例如，硬度98shore)。所述柔软的外罩可加以更换。所述储存滚动条可具有一弹性涂层能够以车床加工或研磨数次以使该表面平顺，因此在所述外罩必需更换之前所述卷筒可使用复数次。
如以上已提及，所述储存滚动条可具有一配置螺旋状线材引导沟槽的外罩。由于所述线材必需以一螺旋状环绕着所述滚动条配置，所以重要的 是所述线材放置在正确的处所。螺旋状沟槽可有效地支持本目的。
该目的也是通过一线锯而达成，用于切割一件材料，优选地为半导体材料，诸如一锭、砖或芯材，所述线锯具有一切割区域，引导构件用于引导所述切割线材经过所述切割区域以及驱动构件用于在相反方向上驱动该线材，特征在于所述线锯包含以上说明的其中之一具体实施例的线材管理系统。所述工作件可为任何材料，典型地为易碎材料诸如蓝宝石、硼、玻璃、石英、硅等。
所述线锯可用于切割晶圆(线材卷)、仿砖作业(bricking)(线材的网眼诸如例如揭示于WO2010128011A1)、裁剪(cropping)、削方作业(使圆形锭成正方形或半正方形，亦即典型的具有倾斜角落单结晶形状)、切割杆及/或易碎材料的任何其他切割动作。
所述线锯的所述切割线材在所述供给单元的所述贮存滚动条与所述接收单元的所述贮存滚动条之间延伸。亦即，所述线材的该等端部是固定在所述等贮存滚动条上。在所述等滚动条之间，所述线材在切割区域中构成一切割部分(例如，一线材卷或单一切割范围)用于切割一工作件。
优选地，所述线锯包含至少二线材引导滚轮由所述切割线材构成一线材卷。
然而，本发明亦可用于削方作业、仿砖作业及裁剪作业。该切割领域可包含一单一线材或者为相邻或交叉的复数线材。所述等线材之间的距离可小于一毫米(例如切片(wafering))或大于10厘米(例如仿砖作业(bricking))。于此应用中该用语线锯是有关于所有所述等型式的锯子。
该目的也可通过切割一件材料的一切割方法而达成，优选地为半导体材料，诸如一锭、砖或芯材，利用如上所述的一线锯，其中所述切割线材通过所述切割区域的移动方向是可交替地反向，其中在所述切割线材于一第一方向上移动期间，切割线材是自所述线材供给单元与所述线材接收单元其中之一的所述储存滚动条退绕。
优选地，所述切割线材于一第一方向上移动是继续进行直至少60％，优选地至少80％的所述储存滚动条的所述线材承载表面的长度是无切割线材为止，并接着所述切割线材的所述移动方向是反向的。线材至少部分地可保留在储存滚动条的所述线材承载表面上，因此当方向改变时其引导所述线材。
优选地，在所述切割线材于一第一方向上移动期间，切割线材是卷绕在所述线材供给单元与所述线材接收单元的另一者的是储存滚动条上，及/或当仍有至少40％，优选地至少20％的所述储存滚动条的该线材承载表面的是长度是无切割线材时，所述切割线材在第一方向上移动是经反向。
优选地，所述切割线材在第一方向上移动继续进行直至所述储存滚动 条的所述整个线材承载表面无切割线材以及新切割线材的一部分自该贮存滚动条退绕为止。
优选地，所述切割线材具有固定磨料的线材，优选地为一钻石线材。
所述线材可为一结构化线材，例如由CN101628451A及/或由CN102152215A所公开的。
由WO2012018678A1所公开的是使用纳米管作为磨料颗粒的线材。
基本地，每一种类的对于受卷绕敏感及在张力下卷绕在滚动条的切割线材将因本发明而受益。
所述切割方法的一具体实施例的特征在于将未使用线材添加至所述切割段，优选地以间隔方式。在一步骤中所述线材供给单元的所述贮存滚动条转移至所述线材接收单元的所述储存滚动条(添加‘新的’线材)。在另一步骤中线材是经由所述切割区域由线材供给单元的所述储存滚动条直接地转移至所述线材接收单元的所述贮存滚动条(去除磨损的线材部分)。
用于所述切割线材的张力系统优选地是由可移动并安装在一滑轮臂上的所述补偿滑轮组成。优选地一测量装置是一体成型用于测量实际的张力。在该一方式下一控制卷绕过程可通过预先计算所述滑动滑轮的所述最理想位置。
相同者用于将未使用线材添加至所述切割段。所述滑动滑轮根据所述等绕组经控制以采用沿着所述贮存滚动条的准确位置。
需一控制动作以准确地考虑线材在滚动条上的节距以及防止所述储存滚动条上所述等绕组彼此接触(无部分重叠)。如此于高速下也受保证。
优选地，在算是切割线材于一第一方向上移动期间，切割线材从一线材供给单元的所述储存滚动条退绕并经由线材卷的所述新线材侧边转移至所述线材卷，并从所述线材卷经由线材卷的所述使用的线材侧边转移到一线材接收单元，并于此处卷绕在所述储存滚动条上，并且其中于所述切割线材在一第二方向上移动期间，切割线材是从所述线材接收单元的所述储存滚动条退绕，以及经由所述线材卷的所述使用线材侧边转移至所述线材卷，并从线材卷经由所述线材卷的所述新线材侧边转移到所述线材供给单元，并于此处卷绕在所述储存滚动条上。
优选地，将一件自由定义的使用过的切割线材经由所述线材卷的所述使用过线材侧边转移并卷绕在所述线材接收单元的所述贮存滚动条上，为了确定地储存于该处而一件相似长度的切割线材，优选地为相同长度是自该线材供给单元的所述储存滚动条退绕，并经由所述新线材侧边转移至所述线材卷。
优选地，将一件自由定义的从所述线材供给单元的所述贮存滚动条退绕的新切割线材经由所述线材卷的新线材侧边转移至所述线材卷，为了部 分地更新所述线材卷而优选地为相同长度的一件相似长度的切割线材系从所述线材卷经由该使用过线材侧边转移，并卷绕在所述线材接收单元的该储存滚动条上。
优选地，在将所述切割线材卷绕在所述线材接收单元的所述贮存滚动条上后，所述切割线材保持在相同方向移动通过所述切割区域，同时其被所述线材引导构件导引而持续地经卷绕在所述线材接收单元的所述储存滚动条上。
优选地，在完全将所述切割线材自所述线材供给单元的所述储存滚动条退绕后，所述切割线材保持在相同方向上移动通过所述切割区域，而同时其由所述线材引导构件导引持续地从所述线材供给器的所述贮存滚动条退绕。
优选地，所述切割线材的线材速度降低低于最大线材速度的20％，优选地低于最大线材速度的5％，同时由所述线材引导构件由所述储存滚动条引导至所述贮存滚动条且反之亦然。
优选地，所述切割线材在所述第一方向上的移动是持续直至所述供给单元的所述储存滚动条的所述线材承载表面的至少80％的长度，优选地为几乎100％，到无切割线材为止，并接着所述切割线材的所述移动方向经反向，接着所述切割线材在所述第二方向上的移动是持续直至所述接收单元的所述储存滚动条的所述线材承载表面额至少80％的长度，优选地为几乎100％，到无切割线材为止。
优选地，涵盖该段时间，一件已使用的切割线材在另一者之后是放置在所述线材接收单元的所述贮存滚动条上，直至所述线材供给单元的所述贮存滚动条完全为空的且持续地必需以一新的且满的贮存滚动条更换，以及同样地所述线材接收单元的所述填满的贮存滚动条必需以一空的贮存滚动条更换为止。
优选地，在第一切割循环期间，包含复数个所述切割线材的移动方向的反向，所述切割线材的移动方向是在所述切割线材完全地从所述供给单元的所述储存滚动条退绕之前反向，以致在所述第一切割循环期间，一段的切割线材，优选地一段未使用的切割线材，保留在所述供给单元的所述储存滚动条上未到达所述切割区域，以及其中于第二切割循环期间，包含复数个所述切割线材的所述移动方向的反向，所述切割线材的所述移动方向是经反向，以致在第一切割循环期间保留在所述供给单元的所述储存滚动条上未到达切割区域的一段切割线材是朝向所述切割区域进给且优选地带入所述切割区域。优选地，所述切割线材的所述移动方向，在第二切割循环期间在所述切割线材是完全地从所述接收单元的所述储存滚动条完全地退绕之前反向，以致在第二切割循环期间，一段已使的切割线材是储存 在所述接收单元的所述储存滚动条上而未到达所述切割区域。
此具体实施例使得通过持续的切割循环一件材料，每一切割循环使用一不同段的切割线材，其可或不可部分重叠。假若一段切割线材是完全地磨损(因颗粒之磨损，例如钻石)，则可使用一相邻段的切割线材。该一未使用段可出现在所述供给单元的所述储存滚动条上。初始地，有足够的线材储存在所述供给单元的所述储存滚动条上以提供用于至少二不同切割循环的线材长度。该由一(已使用)段转换至一(未使用)段可不需由所述供给单元的所述贮存卷绕新的(未使用)线材以及未将旧的(已使用)线材卷绕在所述接收单元的所述贮存滚动条上而完成。于该一方式下，可避免在切割期间(亦即，完全地切穿一件材料，一锭、砖或芯材)于所述储存滚动条与所述贮存滚动条之间转变。
在此具体实施例中，在整个所述等切割循环在待切割材料上的力量或压力是更为均匀一致地分布。添加新线材并未改变该力量或压力，因为其是取用于该相同的滚动条，亦即储存滚动条，具有相同的直径并且于发生的线材张力方面并无骤然的变化。位于所述储存滚动条上的线材具有与位于所述线材卷中所述线材大约相同的张力(例如，20N-25N)。然而，位于所述贮存滚动条上的该线材通常具有较小的张力(7N)。根据以上具体实施例，在切割线材速度、该切割线材额张力等方面并无变化，因为所述线材是取用于所述相同的滚动条。因此，可有效地避免由于不均匀的滚动条表面诸如细沟(所述线材的轴方向上的沟槽)等造成与理想地切割该等晶圆上的偏差。
优选地，所述切割方法包含将一段已使用的切割线材由所述接收单元的所述储存滚动条转移至所述接收单元的所述贮存滚动条，其中所述转移步骤优选地通过在所述切割线材的所述移动方向反向后完全地将该段已使用的切割线材自所述接收单元的所述储存滚动条退绕(亦即，暂时地将之移向或移入所述切割区域)以及将该段已使用的切割线材卷绕在所述接收单元的所述贮存滚动条上而完成。在此具体实施例中，执行一个别步骤用于取出暂时地储存在所述接收单元的所述储存滚动条上的线材至所述个别的贮存滚动条。
优选地，在二次连续切割之间完成将一段已使用的切割线材由所述接收单元的所述储存滚动条转移至所述接收单元的所述贮存滚动条的步骤。在此具体实施例中，材料的切割并未受此转移步骤的影响，因为其在二次切割之间执行，亦即，当无(待切割)材料与所述线材卷(切割区域)接触时。
本发明的另一观点是有关于所述切割线材的非均匀磨损。通常切割线材是分段地使用，亦即，于一第一切割循环中使用第一段的切割线材(亦即，与待切割的材料件接触)以及于一接续的循环中使用一接续段的切割线材 以切割作业。应确认的是该等段的切割线材是受到非均匀磨损特别是在该等段的末端区域中，导致仍为“锐利”的切割线材的损失，亦即，导致切割线材的次优开发利用。
此问题是可通过切割一件材料的一种切割方法而得以解决，优选地材料为半导体材料，优选地为锭、砖或芯材的形式，特别是根据上述其中之一具体实施例，利用包含具有一经引导通过一切割区域的切割线材的一线材管理系统的一线锯，所述线材管理系统包含一个线材供给单元用于供给切割线材至所述线锯的所述切割区域以及一个线材接收单元用于自所述线锯的所述切割区域接收切割线材，
其中在一第一切割循环期间，包含复数的所述切割线材的所述移动方向的反向，于所述切割区域中使用第一段的切割线材用于切割该件材料，所述第一段是由介于至少一次与待切割的材料件接触的该第一切割循环的反向间所有线材点加以界定，以及
其中在一第二切割循环期间，包含复数的所述切割线材的所述移动方向的反向，于所述切割区域中使用第二段的切割线材用于切割该件材料，所述第二段是与所述第一切割段不同并由介于与待切割之材料件接触的所述第二切割循环的反向间所有点加以界定，以及
其中切割线材的所述第一段与切割线材的所述第二段在其端部区域部分重叠。
原则上，本发明观点与以上说明的所述具体实施例无关。供给单元及接收单元可以以不同的方式加以建构，例如，可分别仅包含一储存滚动条(无附加的贮存滚动条)。然而，与所述先前说明的具体实施例的一结合产生一优选的具体实施例。
此切割方法可以理想地开发利用所述切割线材，特别地以及在一个切割循环内所使用的所述切割线材段的所述端部区域。以下将详细地结合相关对应附图解释所述原理。
优选地，所述部分重叠的范围设置在于一切割循环内所述切割线材的二连续反向之间具有实质上与该件材料相同的有效相互影响长度的线材点的一范围外侧。此外，在切割期间完全地与所述线材卷横向，但保留在所述线材引导辊之间的所述线材段，即完全使用段，一般而言皆有相同的磨损。其之相互影响长度是完全相同的。理想地，所述第二切割段在所述第一切割循环的所述完全使用段的端部处开始。以所述方式，所述区域较少有磨损部分重叠。出乎意料地发现的是以此方式所述部分重叠段的减少的磨损合计与所述完全使用段中的磨损总量相同。在此具体实施例中，防止切割线材段的磨损高于一可接受的限制。对于熟知此技艺的人士显而易见的是提供一控制单元用于完成以上具体实施例所述方法。该控制单元特别 地控制该等切割循环、反向、朝圣者长度、线材张力等。
附图说明
本发明的进一步具体实施例是指示在附图与相对应的权利要求书中。代表符号的列表构成该公开内容的一部分。现将详细地通过所述附图解释本发明。附图中︰
图1显示具有本发明的一线材管理系统的一线锯，
图2显示具有承载一切割线材部分的所述储存滚动条的一线材管理系统，
图3显示图2的所述线材管理系统，具有所述切割线材是部分地自所述储存滚动条退绕，
图4显示图2的所述线材管理系统，具有所述切割线材是完全地自所述储存滚动条退绕，
图5显示图2的所述线材管理系统，具有所述切割线材是部分地由储存滚动条接收，
图6显示图2的所述线材管理系统，具有所述切割线材是自所述贮存滚动条退绕，
图7显示所述线材管理系统的一具体实施例，每一滚动条具有一个别的旋转驱动装置，
图8显示一具体实施例其中所述储存滚动条及所述贮存滚动条是固定地相互连接，
图9显示一具体实施例其中所述介于滚动条之间的转变区域具有为了所述切割线材的平顺转变的引导组件，
图10显示一具体实施例其中所述转变区域具有锥形形状，
图11显示一无凸缘的贮存滚动条，
图12a至12m显示本发明的切割方法的所述步骤，
图13a至13l显示本发明的交替的切割方法的所述步骤，
图14至21显示该切割方法的一具体实施例的所述步骤，
图22至23显示切割线材段的磨耗或磨损。
符号说明：
1 贮存滚动条            1a 贮存滚动条1的线材承载表面
1b 贮存滚动条1额转动轴         2 储存滚动条
2a 储存滚动条2的线材承载表面      2b 储存滚动条2额转动轴
3 切割线材                       4 滑动滑轮
5 线材供给单元                   6 线材接收单元
7 线材管理系统                   8 线锯
9 线材引导构件                10 旋转驱动装置
11 旋转驱动装置               12 转变区域
13 切割区域                   14 线材引导辊
15 驱动构件                   16 控制装置
17 线材卷                     18 新线材侧
19 使用过线材侧               20 补偿滑轮
21 滑轮臂               22 切割线材3的未使用段
23 切割线材3的已使用段        24 切割线材3的第一段
25 切割线材3的第二段          26 部分重叠范围
27 (完全地)磨损线材点之范围，完全使用段
28 (完全地)磨损线材点之范围，完全使用段
具体实施方式
图1显示用于切割为锭、砖或是芯材形式之一件材料，优选地为半导体、蓝宝石或石英材料的一线锯8。所述线锯8具有一切割区域13以及线材引导辊14引导所述切割线材3通过所述切割区域13从而由所述切割线材3构成一线材卷。所述线锯8包含驱动装置15用于可交替地在一第一方向以及在与所述第一方向相对的一第二方向上驱动所述切割线材3。本发明的所述线锯当在一开方机(squarer)的例子中亦可具有相互交叉的线材。此外，在所述切割区域中所述切割卷也可由一单一线材组成。
线锯8具有一线材管理系统7其包含一个线材供给单元5用于将切割线材3供给至算是线锯8的所述切割区域13以及一个线材接收单元6用于自所述线锯8的所述切割区域13接收切割线材3。在所谓的“朝圣者模式”，所述线材3的所述移动方向是可交替地经反向以致视所述实际移动方向而定，所述供给单元5同时具有一接收功能以及所述接收单元6具有一供给功能。根据该显示的具体实施例，然而，当添加新的切割线材部分至所述切割区域13时，此是通过自所述供给单元5卷绕一附加的线材部分而完成，所述供给单元5包含具有新线材的该贮存滚动条1。所述接收单元6包含一贮存滚动条1用于收集耗尽的线材以加以整理。
于图1的所述具体实施例中，供给单元5及接收单元6是相似的构造。
每一单元包含一可旋转贮存滚动条1用于在部分重叠绕组中承载所述切割线材3以及一可旋转储存滚动条2用于暂时地接收绕组(未显示)中所述切割线材3。优选地，位在所述储存滚动条2上的所述绕组并未部分重叠。
如图2中所示，所示储存滚动条2的所述转动轴2b是与所述贮存滚动条1的所述转动轴1b相一致。
每一单元包含一线材引导构件9其顺应于当卷绕在所述各别的储存滚 动条2上(或自储存滚动条退绕)时用于引导该切割线材3，以致位于所述储存滚动条2上的所述线材绕组并未相互部分重叠及/或具有较位于所述贮存滚动条1上所述绕组为低的密度。在本具体实施例中，所述线材引导构件9是一滑动滑轮4其是可在实质上与所述滚动条1、2的所述转动轴平行的一方向上移动。
图2更为详细地显示一供给单元5(或一接收单元6)。所述储存滚动条2的所述线材承载表面2a的所述直径是大于所述贮存滚动条1的所述线材承载表面1a的所述直径。所述储存滚动条2的所述线材承载表面2a的所述长度是大于所述贮存滚动条1的所述线材承载表面1a的所述长度。
图2显示一情况其中储存滚动条2是几乎完全地以切割线材3卷绕。当在上述切割区域13的方向上移动所述切割线材3时(图13)，线材是连续地自所述储存滚动条2退绕。在图3中，所述切割线材是部分地自储存滚动条2退绕以及于图4中储存滚动条2并无线材3。于所述退绕步骤期间，滑动滑轮4连续地由右运行至左。
所述线材供给单元5及所述线材接收单元6分别包含一能够将所述贮存滚动条1的所述转速与所述储存滚动条2的所述转速相互同步化的同步化构件。在图3至6及8至10中，所述同步化构件是由介于所述滚动条1、2之间的一固定式机械连接装置所组成。在此，如此确保的是所述滚动条1、2具有相同的转速。在此例子中，所述储存滚动条2及所述贮存滚动条1具有一共同的旋转驱动装置。
在图7所示的本发明的具体实施例中，所述储存滚动条2及所述贮存滚动条1的每一者具有其自有的旋转驱动装置10、11，例如一马达。在此具体实施例中，同步化构件是一与该二旋转驱动装置10、11连接并控制其转速的控制装置16。假若一同步化构件是用于同步化作业，所述贮存滚动条1及所述储存滚动条2可独立地加速或是减速以分别的抵销其线材接收表面或是其线材卷绕顶部表面的直径上的差异。由于所述滚动条1、2可独立地旋转，其速度也可独立地且甚至同时地变化。此外，假若所述储存滚动条2的所述线材接收表面具有一较大的直径(与所述贮存滚动条上所述线材卷绕顶部表面比较)，所述贮存滚动条的所述转速可稍为较高因此当所述线材由所述贮存滚动条交叉至所述储存滚动条时，其线材卷绕顶部表面具有相同的速度。当由所述储存滚动条2进行至所述贮存滚动条1时可使用相同的可能性。
优选地，所述贮存滚动条1是以一可分开的方式安装至所述储存滚动条2。此可通过一可去锁固瞬时动作的机构而完成。当供给新的线材至所述线锯时，一整个滚动条能够附装至所述储存滚动条或是附装至一共同轴。
在图8、9及10的所述具体实施例中，介于所述储存滚动条2与所述 贮存滚动条1之间提供一转变区域12。所述转变区域12可为一简单的连接杆(图8)或可包含引导组件用于保护位在所述转变区域12的所述切割线材(图9)。
在图10中，所述转变区域12具有一锥形形状。所述转变区域12可通过插入于所述储存滚动条2与所述贮存滚动条1之间的一个别的构件构成并且可为柔软的以保护该线材。
所述贮存滚动条1与所述储存滚动条2可安装在一共同轴8上(图8)。该轴可通过一支撑件支撑于所述贮存滚动条1与所述储存滚动条2之间(图9)。以此方式，所述贮存滚动条1能够仅由一侧安装并因而可立即地更换。该安装作业进一步可具有一(静止的或是旋转的，自由的或强制的)倾斜部分(图9)，其有助于所述线材3由所述贮存滚动条1交叉至所述储存滚动条2且反之亦然。所述支撑件进一步增加所述系统的劲度。
所述储存滚动条2的所述线材承载表面2a可包含具有螺旋分布的线材引导沟槽。
所述储存滚动条2与所述贮存滚动条1同步地旋转，亦即，具有相同的转速。在新的线材的滚动条的开始处，所述线材大部分位于所述供给单元5的所述贮存滚动条1，但在某一程度上也环绕算是储存滚动条2。所述线材在一滑动滑轮4(其是一辊在当将线材缠绕在一辊上或是自一辊退绕时将该线材定位)上运行至所述线材卷。所述切割线材3的所述末段是连接至所述供给单元5的所述贮存滚动条1。
图11显示一贮存滚动条1其端部上无凸缘的一具体实施例以一梯形形状布置所述线材3将使所述线材固持在正确位置。假若无凸缘，则有助于贮存滚动条与储存滚动条之间所述转变。所述凸缘也可构成所述锥形形状的所述转变区域12。
当所述线材3开始切割时，所述贮存滚动条1及所述相关连的储存滚动条2旋转(二滚动条的所述上部分移出图2的图面)。所述线材3现自所述储存滚动条卷离以及通过滑轮臂21固持的所述补偿滑轮20保持所述线材中张力不变且大约与所述储存滚动条2的所述转动轴垂直，并且所述滑动滑轮4确定所述线材绕组是正确地位设在所述滚动条上。
旋转所述储存滚动条2，进一步地实际上将所有线材3自所述储存滚动条2去除。现有以下二选择：
未由所述贮存滚动条添加新的线材部分至该工作段。在此例子中，所述储存滚动条2的转动是在线材自所述贮存滚动条1展开之前反转(亦即，储存滚动条2于相反方向上转动以及储存滚动条2的所述底部部分移出所述图面)以及所述线材3是自所述线材卷拉出并再次缠绕在所述储存滚动条2上。
添加新的线材至该工作段。所述储存滚动条2是进一步旋转(所述储存滚动条2的顶侧在图面之外)因此将新线材自所述贮存滚动条1退绕，其与所述储存滚动条2同步转动。一旦右边新线材总量已自贮存滚动条1移下，即如a)点说明般继续该方法，将使用过的线材卷绕在所述储存滚动条2上(并且起先卷绕在所述贮存滚动条1上为了抵达所述储存滚动条2，假若所述滑动滑轮4位于如图6中所示位置。理想地，当所述线材必需卷绕在所述储存滚动条上时所述滑动滑轮4并未位于此位置。其位置可经控制及监测以致当所述转变发生时，所述滑动滑轮4是位于紧接着所述储存滚动条的右侧。由此可知，例如，通过自所述贮存滚动条添加或多或少的线材而达成)。
重要地应注意的是通常︰
-已经通过所述线材卷一次的一线材片段通常已不使用。因此，此片段优选地如新线材般温和地处理。此外，优选地所述接收单元6亦具有一储存滚动条2。
-在所述线材移动的方向反向之前将该线材减速。如此意指于大部分时间，例如500米使用过线材是自所述储存滚动条2退卷期间，所述线材3具有其最大的速度。接近所述使用过的线材部分的端部，并因而接近所述储存滚动条2的(左)端部，所述线材3是经减速。此较慢的速度对于让所述转变至所述贮存滚动条1是有利的。由于位于所述滚动条上所述线材绕组顶部表面的直径是几乎无法准确地相同并因而位于所述顶部表面上所述线材的速度并非相同，线材中的张力将在所述转变期间快速地变化。所述系统，特别是所述补偿滑轮必需够快速以补偿此变化。在低速下，该变化是较慢的并且所述系统能够补偿得较好。
在所述滚动条之间的一转变处，速度上的差异可加以调整，为了将所述补偿滑轮20卸除并为了避免冲击。所述补偿滑轮20应仅可能快速地来到其中立位置。
由于所述贮存滚动条1的所述直径(实际上为所述线材接触表面1a加上仍位于所述滚动条上的所述线材的直径)随着时间变化并且所述储存滚动条2的所述直径保持不变(与一些磨损无关)，所以在所述转变期间所述线材可经历震动。只要二者，贮存滚动条1及储存滚动条2的直径，是不变的，则不致产生震动。假若所述线材速度是低的，则用于吸收所述线材3中震动的系统可为足够快速以平衡此震动。此系统可与JP2000158436及JP2000-024905中的重量相当。一附加的吸震器可插入介于所述贮存滚动条/储存滚动条与所述切割区域(例如，线材卷)之间所述路径中，优选地与所述滑动滑轮4相邻(上游或是下游位置)。另一方式在于改变所述贮存滚动条及所述储存滚动条的相对速度，假若二者具有如图7中所显示其自有的 一驱动装置则此是可行的。一重要的事在于吸震及/或尝试保持离开所述储存滚动条2的所述线材的速度以及离开所述贮存滚动条1的所述线材的速度尽可能接近一会儿。假若位于所述滚动条1及2上所述线材卷绕顶部表面的直径是相当地不同，则有利于使所述速度尽可能不相等。假若，例如，所述贮存滚动条1的线材卷绕顶部表面具有一较小的直径，则所述滚动条的速度可为稍高因此必需卷绕的所述附加线材(源自于所述滑动滑轮4与所述储存滚动条2及所述滑动滑轮4与所述贮存滚动条1之间所述线材之角度上差异)可尽可能快速地卷绕。假若所述线材并未卷绕至所述储存滚动条2，则亦会发生转速之解耦(de-coupling)。
优选地，所述滑动滑轮4是经顺应以将该在本身与所述储存滚动条2或贮存滚动条1之间延伸的线材片段与所述滚动条的所述线材承载表面2a对准(自动或是手动)。由于所述贮存滚动条1的所述线材支承表面2a的直径与所述储存滚动条2的直径比较变化较大(仅由于磨损造成的变化)，所以假若当使用所述贮存滚动条1时所述滑动滑轮4是可调整的是特别优选的以及当使用所述储存滚动条2时优选地可加以固定，因此当使用所述储存滚动条2时其位置是固定的。于该位置良好的对准与固定确保所述线材的更为稳定的性质，使磨损较低、晶圆品质较佳且线材较不易断裂。
假若所述辊及所述卷筒是以机械方式相互连接，则只要所述线材3是位于所述储存滚动条2上亦能够具有一第一转速并在线材恰好不再位于所述储存滚动条2上时所述转速(二者，贮存及储存滚动条)是增加(假设所述贮存滚动条具有一较小的直径)。
该目标在于控制所述线材卷中所述线材的速度，因为如此致使达到最佳的晶圆质量。由于在一贮存滚动条1与一储存滚动条2之间所述转变或是控制所述线材中的张力，所以在所述线材卷外侧的所述线材的速度可暂时地脱离此速度。
图12a至12m显示本发明的切割一件材料的方法的一具体实施例。
初始化作业(图12a-12d)
在图12a中，所述线材卷17是经设定以及所述切割线材的远程是连接至所述接收单元6的所述贮存滚动条1(亦即，位于所述线材卷17的所述使用过线材侧19)。使用过线材侧19是所述线材在朝向所述接收单元6的方向上离开所述切割区域13的侧边。新线材侧18是所述线材在朝向所述供给单元5的方向上离开所述切割区域13的侧边。“新”及“使用过”指的是所述供给单元5的所述贮存滚动条承载新的(未使用过)线材以及所述接收单元6的所述贮存滚动条承载旧的(已经使用过)线材。图12a显示一贮存滚动条1及一储存滚动条2基本上具有相同的直径。
在图12b中，在一第一方向上移动的所述切割线材3是由所述供给单 元5的所述贮存滚动条1经由所述新线材侧18转移至所述线材卷17并经由所述使用过线材侧19转移至所述接收单元6的所述储存滚动条2，以致其线材乘载表面优选的沿着其整个长度在非部分重叠绕组中固持一线材部分。
在图12c中，所述供给单元5的所述储存卷轮2是以来自于所述线材卷17经由所述新线材侧18的切割线材3卷绕，同时所述切割线材3是自该接收单元6的所述储存滚动条2退绕。所述切割线材在所述第二方向上移动。如有需要所述线材卷17已经能够切割材料。
在图12d中，完全地装填所述供给单元5的所述储存卷轮2。线材3并未移动。结束初步化作业。
切割作业(图12e至12f)
在图12e中，正在进行切割作业。所述切割线材3是在所述第一方向上移动以及该线材3系卷绕在该接收单元6的所述储存滚动条2上。
在图12f中，正在进行切割作业。所述切割线材3系在该第二方向上移动以及所述线材3是卷绕在所述供给单元5的所述储存滚动条2上。
向外转移使用过(旧的、磨损)线材，负载新的(未使用过、未经加工处理过的)线材(图12g-12m)
在图12g中，所述供给单元5的所述储存滚动条2是经完全地装填。结束所述第一切割循环。线材3并未移动。所述线锯8现已备便进行一接续的锯切循环。按适当的频率重复图12e及12f的所述步骤。可交替地，所述线锯8是以便用于向外转移使用过的线材(至所述接收单元的所述贮存滚动条)以及(由所述供给单元的所述储存滚动条)负载新线材。
在图12h中，来自于所述线材卷17经由所述旧线材侧19的一‘使用过’线材(旧的或磨损线材)是经卷绕位于所述接收单元6的所述贮存滚动条1上。待卷绕至所述接收单元6的所述贮存滚动条1的使用过线材的总量能够视特定的加工需求而定自由地选定。如有需要所述线材卷17能够持续切割材料。优选地所述线材速度是慢的。
在图12i中，完成在所述贮存滚动条上的卷绕过程并且在移动时所述线材3通过介于所述贮存滚动条1与储存滚动条2之间的所述转变区域。如有需要，所述线材卷17能够切割材料。优选地，所述线材速度是缓慢的。
在图12j中，所述切割线材3于所述第一方向上移动以及线材3是卷绕在所述接收单元6的所述储存滚动条2上。
在图12k中，所述线材3是经减速。所述线材3是完全地自所述供给单元5的所述储存滚动条2去除。现在开始如在图12l中所示般添加‘新’线材(未使用过、未经加工处理过的线材)经由来自于所述供给单元5的所述贮存滚动条1的所述新线材侧18至所述线材卷17。
在图12m中，所述接收单元6的所述储存滚动条2是再次完全地装填并完成向外转移使用过(旧的、磨损)线材部分以及负载新的(未使用过、未经加工处理过的)线材部分的步骤。现在继续进行在图12f-图12e-图12f中图示的上述步骤等等的切割处理。
图13a至13l显示本发明的切割一件材料的方法的一可交替具体实施例。
初始化作业(图13a-13c)
在图13a中，所述线材卷17是经设定以及所述切割线材的远程是在所述线材卷17的所述使用过线材侧19连接至所述接收单元6的所述贮存滚动条1。
在图13b中，在一第一方向上移动的所述切割线材3是由所述供给单元5的所述贮存卷轮1经由所述新线材侧18转移至所述线材卷17并经由所述使用过线材侧19转移至所述接收单元6的所述储存滚动条2，以致其线材乘载表面在非部分重叠绕组中固持一线材部分。
然而，为了在一较后阶段有空间供附加的线材所用，并非所述接收单元6的该储存滚动条2的全部长度是以线材装填。此情况是显示在图13c中。
切割作业(图13d至13f)
在图13d中，正在进行切割作业。所述切割线材3是在所述第二方向上移动以及所述线材3是卷绕在所述供给单元5的所述储存滚动条2上。
为了在一较后阶段有空间供附加的线材所用，并非所述供给单元5的所述储存滚动条2的全部长度是以线材装填。此情况是显示在图13e中。
在图13f中，正在进行切割作业。所述切割线材3系在该第一方向上移动以及所述线材3是卷绕在所述接收单元6的所述储存滚动条2上直至达到图13c之情况为止。图13d至13f的所述步骤可以适当的频率重复进行。
向外转移使用过(旧的、磨损)线材，负载新的(未使用过、未经加工处理过的)线材(图13g-13l)
在图13g中，与图13c中所示该步骤相反，所述线材3持续在所述第一方向上移动。所述供给单元5的所述贮存滚动条1的一需要部分的新线材是经由所述新线材侧18转移至所述线材卷17以及来自于所述线材卷17经由所述使用过线材侧19的相同总量的所述切割线材3是转移至所述接收单元6的所述储存滚动条2。
在图13h中，完成将新线材添加至所述线材卷17。
在图13i中，切割线材3是自所述接收单元6的所述储存滚动条2经由所述使用过线材侧19转移至所述线材卷17以及自所述线材卷17经由所 述新线材侧18转移至所述供给单元5的所述储存滚动条2。如有需要，所述线材卷17能够继续切割材料。
在图13j中，装填所述供给单元5的所述储存滚动条2。于图12及13中各分别地所显示的所述方法能够可交换地使用。当状态是如图12g及13j中所示般为相等时，则可在图12及13中所示所述方法之间切换。
在图13k中，来自于所述线材卷17经由所述已使用线材侧19的一‘使用过’部分的线材(旧的或磨损线材)是经卷绕位于所述接收单元6的所述贮存滚动条1上。能够视特定的加工需求而定自由地选定旧线材的总量。在将所需总量的旧线材卷绕在所述接收单元6的所述贮存滚动条1上之后所述线材3通过介于所述贮存滚动条1与储存滚动条2之间的所述转变区域而同时移动。如有需要，在图13k中显示所述整个步骤期间所述线材卷17能够持续切割材料。优选地所述线材速度是慢的。
在图13l中，完成负载新的(未使用过、未经加工处理过的)线材部分并向外转移使用过(旧的、磨损)线材部分的步骤。现在继续进行在图13f-图13d-图13e-图13f中图示的所述步骤等等的切割处理。
线材移动的方向是在所述附图中指示。在线材移动期间，通常执行切割动作。
图14至21显示所述切割方法的一可交替的具体实施例。
图14显示一第一切割循环，包含所述切割线材3的所述移动方向的复数的反向。在所述第一切割循环期间，所述切割线材3的所述移动方向是在所述切割线材3完全地自所述供给单元5的所述储存滚动条2退绕之前反向，以致于所述第一切割循环期间，切割线材3的所述一段22，优选地一未使用段是储存在/保留在所述供给单元5的所述储存滚动条2上未抵达所述切割区域13。
在所述第一切割循环后于一转变步骤中，源自于先前未使用段22的切割线材被带入所述切割区域13，也即，成为线材卷的一部分或是至少移向所述切割区域13。所述切割线材额未使用段22接连地变得较小(图15)。
图16显示一第二切割循环，包含所述割线材3的所述移动方向的复数之反向。在所述第二切割循环期间，所述切割线材3的所述移动方向是经反向，以致于所述第一切割循环期间已储存在所述供给单元5的所述储存滚动条2上并未已抵达所述切割区域13的一段的切割线材3被带入所述切割区域13，并且在第二切割循环期间所述切割线材3的所述移动方向在所述切割线材3是完全地自所述接收单元6的所述储存滚动条2退绕之前反向，以致在所述第二切割循环期间一使用过的切割线材3是储存在所述接收单元6的所述储存滚动条2上未抵达所述切割区域13(在切割线材3之指向切割材料的移动方向的连续的转向下)。图15的所述步骤是经重复直至 位于供给单元5的所述储存滚动条2上几乎所有的线材经使用为止。
同时在图15至16中可见到的是随着时间越来越多使用过的切割线材(以虚线代表)暂时地储存在所述接收单元6的所述储存滚动条2上。
一旦所有的位于所述储存滚动条2上的线材已使用，即将所有线材自所述供给单元5的所述储存滚动条2去除。这是显示在图17中。
在一优选的具体实施例中，所述切割方法包含将一使用过的切割线材3段由所述接收单元6的所述储存滚动条2转移至所述接收单元6的所述贮存滚动条1的一步骤。根据图18，此作业是通过在所述切割线材3的所述移动方向反向以及卷绕位于所述接收单元6的所述贮存滚动条1上所述已使用的切割线材3段后(图19)将使用过的切割线材3段自所述接收单元6的所述储存滚动条2完全地退绕而完成(亦即，将之拉入所述切割区域13，也即，线材卷)。应提及的是图14至23的图示仅是概略性的。特别地，所述切割线材当然可以部分重叠绕组/层方式卷绕。
将一使用过的切割线材3段由所述接收单元6的所述储存滚动条2转移至所述接收单元6的所述贮存滚动条1的所述步骤是在二连续的切割之间完成，也即在此步骤期间并无材料件是经切割或是与所述切割线材接触。
现在，将新线材自所述供给单元5的所述贮存滚动条1朝向所述切割区域13退绕(图20)。在所述切割区域13的另一侧边上，切割线材3是卷绕在所述接收单元6的所述储存滚动条2上。在图21中，开始一新的切割循环。现可重复如根据图14至20所说明的所述步骤。必需提及的是在所述附图中的所述切割线材是经概略地图解并且所述线材(特别地以虚线图解的所述线材)连续地延伸涵盖整个的所述滚动条的表面。
此具体实施例的最大优点在于在切割期间(也即，在算是线材卷是与一件材料接触期间)能够完成使用过及未使用过切割线材互换而未自所述贮存滚动条1取用线材。为使能够进行这种作业，在二连续反向之间自所述储存滚动条卷绕或是卷绕在所述储存滚动条上的线材长度是小于初始地储存在所述储存滚动条2上的该长度。通过在一第一方向上移动期间的所述段朝圣者长度与在所述相反方向上接续的移动期间的所述段朝圣者长度之间的差异能够连续地完成由已使用过替换成未使用过切割线材3。
以下方法之基本构想(图22及23)基本上与上述具体实施例无关。然而，当然能够以以上说明的所述线材管理系统执行本方法。
图22及23显示切割线材段的磨损的范围。所述横坐标对应于所述切割线材3的所述长度以及所述纵坐标对应于磨耗或是磨损之范围。所述标记最大(MAX)代表对于切割作业可接受的切割线材的磨损的最大可能范围。超越此点将导致线材断裂及不良质量之切割的无法接受风险。在包含所述切割线材3的所述移动方向的复数的反向的一切割循环中所使用的一线材 段的是磨损外形具有一近似梯形的形状。所述磨损函数的平坦区是有关于在一切割循环之二连续的反向之间具有实质上相同的与材料件的有效交互作用长度的线材点之一范围27︰完全使用段。因此其磨损是相同的。在所述切割线材段的开始处，磨损增加直至抵达所述平坦区为止。在所述切割线材段的结束处，磨损再次降低。此坡度具有其坐标原点，事实上该有效的与该材料件的交互作用长度朝向一线材段的所述端部处变得较小︰在此段中线材点在所述线材的所述移动方向反向之前并未行进通过所述整个线材卷。因此所述等点并未“看见”如在所述整个使用段中待切割材料的点般多。具有一线材点，于一切割循环期间，与待切割材料仅有的一点接触。为了考虑在所述个别线材段的端部处所述磨损上差异，建议以下的方法︰
切割一件材料的该切割方法，优选地材料为半导体材料，优选地为锭、砖或芯材的形式，利用包含具有一经引导通过一切割区域13的切割线材3的一线材管理系统7的一线锯8执行。所述线材管理系统7包含一线材供给单元5用于供给切割线材3至所述线锯8的所述切割区域13以及一线材接收单元6用于自该线锯8的所述切割区域13接收切割线材3。并非必要的是所述线材管理系统具有如以上所述般相同的组成。
在一第一切割循环期间，包含所述切割线材3额所述移动方向的复数额反向，切割线材3的一第一段24是在上述切割区域13中使用用于切割材料件，所述第一段24是由介于至少一次与待切割的材料件接触的所述第一切割循环的反向间所有线材点加以界定。随着时间磨损连续地变得较大。(在图22中虚线显示所述线材中的磨损状态。)
在一第二切割循环期间，包含所述切割线材3的所述移动方向的复数的反向，切割线材3的一第二段25是在上述切割区域13中使用用于切割材料件，所述第二段25是与所述第一段24不同并由介于所述第二切割循环与待切割材料件接触的反向间所有线材点加以界定。
切割线材3的所述第一段24以及切割线材3的所述第二段25在其端部区域中部分重叠，构成部分重叠范围26。在所述端部区域中-如能由图23可见-由所述第一切割循环导致的磨损的范围加上由所述第二切割循环导致的磨损的范围且令人震惊地由于在所述等线材段24、25的端部区域中添加实质上的三角物而获得沿着所述整个线材长度的一不变的磨损。于该一方式下所述切割线材3可通过不变地使用部分重叠段而开发至一理想的范围，优选地上至100％，仅在所述整个切割线材3的所述刚开始及最末端处留有次最适的磨损。
优选地，所述部分重叠范围26是位于外侧，优选地紧邻在一切割循环的二连续的反向之间具有实质上与材料件相同的有效相互作用长度的线材点之一范围27、28(图22之平坦区)。此具体实施例是显示在图23中，其 中上述部分重叠范围26包含所述磨损外形额二斜坡状范围。
假若在一次切割后并未抵达所述最大磨损(MAX)，则所述线材片段可用于第二接连的切割而未自所述贮存滚动条添加新的线材部分。假若在一第二次切割后并未抵达所述最大磨损(MAX)，则所述线材片段可用于第三接连的切割而未自所述贮存滚动条添加新的线材部分-等等。假若所述线材质量对于一完整的切割而言并非足够，所以可针对一次切割使用多重线材段。可交替地，该切割方法可经选定如此(特别地为朝圣者长度及切割压力)因此在完成复数之完全的切割后，所述线材是在所述完整的使用段中几乎完全地磨损。
本发明并未限制在所述具体实施例。对于本领域普通技术人员而言其他的变化形式将为显而易见的并视为涵盖于本发明之范畴如同于以下的权利要求书明确地陈述。于以上说明书中说明的个别特性，特别地相关于所述附图可经相互地结合以构成其他的具体实施例及/或施加部分的变动至所述权利要求书中所说明者以及至所述说明的其他部分。