实现提升摆动的线锯的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于切断陶瓷或单结晶晶锭（ingot)的线锯，更具体的，本发明涉及 在行进的锯丝上摆动晶锭，切断成多个薄晶片的线锯。
【背景技术】
[0002] 通常作为将6&48、6&?、11^、〇皿竹2、3 &??111代、其它陶瓷或单结晶晶锭切断成多个 薄晶片的设备，广泛地使用每单位时间内生产收率高的线锯。线锯是基本上以直径IIM以 下，较好是200ym左右的钢琴钢丝或不锈钢钢丝的锯丝作为媒介通过与像金刚石一样的 研磨剂的相互作用来切断晶锭的设备。在利用线锯的晶锭切断中，限制锯丝偏移在最小程 度内，并且在晶锭切断工序中，需要可以使锯丝与晶锭接触的长度（ContactLengh)(以下 称为"接触长度"）最小化的工序条件，尤其是对应用于节省半导体工序费用的晶锭大型化 的趋势及像蓝宝石一样的高硬度晶锭，需要高速精密切断技术。
[0003] 与上述的晶锭切断功能提高及高速精密切断技术相关，美国专利第4, 646, 710号 揭示，在两个导轮配置金刚石切割锯丝，以高速往复行进锯丝，同时锭架上固定晶锭的状态 下摆动晶锭切断成薄晶片的线锯（以下简称"现有技术1")。如现有技术1揭示，据悉接触 长度减小时，晶锭和金刚石之间的作用压力变大而改善切割力，且锯丝偏移程度小而左右 摇动减小，可以进行高速精密切断。
[0004] 通常锯丝的接触长度是根据锯丝偏移、锯丝支撑点之间的距离、切入负载、锯丝行 进速度或晶锭的移送速度、及金刚石的形态或大小等各个条件而不同。然而，在现有技术1 中可以看出，摆动晶锭时，由于根据摆动条件可以形成晶锭切割剖面的曲率半径的变化及 接触长度的变化，因此摆动晶锭切断的工序作为可以减小接触长度并提高切割性的有用方 案。
[0005] 而且，根据现有技术1，锯丝偏移（Deflection)、晶锭切割剖面（Cut Profile)的 曲率半径及接触长度之间的关系由下述数学式1表示。
[0006][数学式1]
[0007] BN2Rtan-1 (D/L)/57. 296
[0008] 在此，B是接触长度，R是晶锭切割剖面的曲率半径，D是锯丝偏移，以及L是支撑 锯丝的两个导轮之间的1/2距离。从所述数学式1中，已知接触长度时，曲率半径（R)是 28. 648B/tan-l(D/L)，但实际的曲率半径应该是其以下的值。
[0009] 另一方面，摆动晶锭时，切割剖面的曲率半径是根据摆动中心轴和切割点之间的 距离而不同。例如，对于晶锭切断面的宽度为c的四角形晶锭，以小于90°的锐角摆动晶 锭，并以半径R的曲率切割时，接于晶锭上端部的半径R的曲率与晶锭侧线交叉的点至晶锭 上端部的垂直距离为h时，曲率半径R是在几何关系上如同下述数学式2。
[0010] [数学式2]
[0011] R= (c2+4h2)/8h
[0012] 如此，在晶锭的中心以大角度摆动，使接触长度变得最小，非常值得，但具有固定 晶锭的锭架与锯丝及/或导轮接触或干涉，或者需要确保锭架摆动空间的问题，因此在晶 锭中心的摆动角度只能被限制。然而，为了以接近点接触的接触长度切割晶锭，并形成圆弧 状的切割剖面，晶锭切割点（晶锭和锯丝接触而被切割的地点）必须在以摆动角度表示的 摆动范围内。若晶锭切割点脱离摆动角度范围时，锯丝与晶锭线接触形成直线上的切割剖 面，则切断抵抗变大，切割性降低，不值得采取。因此，为了在晶锭的切断面整个区域具有接 近点接触的接触长度，并形成圆弧状的切割剖面，晶锭切割点必须在以摆动角度表示的摆 动角度范围内存在才行。所以，在晶锭摆动机构中，晶锭摆动角度虽然只能受限制，但尽量 使其越大越好。
[0013] 另一方面，锯丝偏移（D)是在确保锭架的摆动空间或是在与晶锭摆动轴和晶锭摆 动角度的关系中将导轮之间的距离变大的情况下，即使以相同的锯丝及一定的切入负载切 割晶锭，锯丝偏移（D)还是变大，随着锯丝偏移（D)的增加接触长度也变大，切割性就降低。 因此，需要与晶锭的摆动一起使导轮之间的距离最小化的方案，与其相关的例子，在日本专 利第3, 539, 773号（称为"现有技术2"）及美国专利第6, 886, 550号（称为"现有技术3"） 揭示可以减小晶锭的摆动和导轮干涉的方案。现有技术1是组合向左右往复的两个并进机 构，使得晶锭切割点相对于导轮始终位于一定的位置，为此通过两个并进机构必须形成作 为摆动中心的固定点（以下称为"振动点"）。若没有形成一个振动点时，切割点相对于导 轮不能位于固定的位置。如此，现有技术1与现有技术2比较时，很明显的，并进机构和旋 转机构只是有旋转手段上的差异，两个结构是相互相同。因此，在现有技术1和现有技术2 的晶锭摆动单位9以a角度摆动时，升降块是以（1-cosa)移动，摆动1次时，升降块反复 上升和下降2次。即，在现有技术1和现有技术2揭示的摆动单位是并进机构、旋转机构及 升降机构相互组合的构成。而且，现有技术1和现有技术2的摆动单位，在晶锭的中心上有 振动点时，由于没有晶锭的左右移动，由此可以减小对于摆动空间的限制，并可以缩小导轮 之间的距离，是个最理想的情形。
[0014] 然而，通常在线锯，具有与晶锭的切入深度成比例，必须以一定的比率移送升 降块的问题。升降块重达1吨（ton)以上，在升降块的上升及下降循环期间，由于滞后 (hysteresis)特性移送负载改变，因此按切入深度以一定比率下降升降块较好，而且尽量 避免采用上升升降块的方式较好。可是，在根据现有技术2和现有技术3的线锯中，因为摆 动单位不仅包括升降块的上升模式，而且还包括上升及下降循环，具有控制困难，精密度降 低且工序时间变长的问题。而且，不能大幅移动升降块，因此随着其移动量（1-cosa)的变 小，不能把摆动角度a变大，所以锭架的旋转半径变大，具有整个设备非效率的成大型化 的问题。还有，为了摆动需要控制的机构多，控制变数也多，控制变得复杂，并且构成部件 多，结构也复杂，具有设备费用变大的问题。
【发明内容】
[0015] 本发明是为了解决如上所述的问题而提出，其目的是提供，在线锯中，可以使导轮 之间的距离最小化，并摆动晶锭以提高切割晶锭性能的方案。
[0016] 为了完成如上所述的目的，根据本发明的线锯，包括：第1驱动块和第2驱动块，向 相互垂直的方向移动；锭架，连接于所述第1驱动块及第2驱动块，以便可以随着第1驱动 块和第2驱动块中至少一个的移动而摆动；以及升降块，向平行晶锭的切断方向移送所述 锭架。
[0017] 在根据本发明的线锯中，所述锭架可以配置在第1驱动块和第2驱动块之间，所述 第1驱动块与锯丝行进方向平行地移动，而且所述第2驱动块与晶锭的切断方向平行地移 动较好。
[0018] 在根据本发明的线锯中，所述锭架可以与第1驱动块及第2驱动块中的至少一个 以枢轴轴来连接。
[0019] 在根据本发明的线锯中，所述锭架是通过第1枢轴轴与第1驱动块连接，通过第2 枢轴轴与第2驱动块连接，而且所述第1枢轴轴和第2枢轴轴之间的距离在晶锭摆动中保 持一定较好。
[0020] 尤其是，在根据本发明的线锯中，所述第1枢轴轴和第2枢轴轴中的任一个在所述 锭架的摆动中向相互垂直的方向移动较好。
[0021] 而且，在根据本发明的线锯中，所述第1驱动块及第2驱动块中的任一个部件向平 行锯丝行进的方向移动的距离符合下述数学式较好。
[0022] 〈数学式3>
[0023]
[0024] 在此，Sy是移动的距离，《是所述第1枢轴轴和所述第2枢轴轴的中心距离，以及 a是锭架摆动的角度。
[0025] 根据本发明另一观点的线锯可以包括：第1驱动块，向平行锯丝行进的方向移动； 锭架，与所述第1驱动块以枢轴轴连接；以及第2驱动块，随着所述第1驱动块的移动与晶 锭的切断方向平行地移动，同时设置在所述锭架上以便锭架以枢轴轴为中心摆动。
[0026] 根据本发明又一观点的线锯可以包括：锭架，保持晶锭；以及第1枢轴轴和第2枢 轴轴，设置在锭架上，以便所述锭架具有第1旋转中心线和第2旋转中心线而旋转，而且所 述第1枢轴轴和第2枢轴轴以相互垂直的方向移动，由此使所述锭架摆动。
[0027] 还有，根据本发明又一观点的线锯可以包括：至少2个导轮，设置在框架上用于向 导向单方向或双方向行进的锯丝；升降块，设置在框架上以便与晶锭的切断方向平行地升 降；第1驱动块，设置在升降块以便与锯丝的行进方向平行地移动；第2驱动块，设置在框 架或升降块，以便与晶锭的切断方向平行地移动；以及锭架，与第1驱动块及第2驱动块结 合，以便随着第1驱动块和第2驱动块中的任一第1部件移动而摆动。
[0028] 进而，根据本发明的线锯可以包括：第1轨道，与锯丝的行进方向平行地设置在所 述升降块；第2轨道，与晶锭的切断方向平行地设置在所述