专利名称：由工件切分晶圆的方法
技术领域：
本发明涉及一种由エ件切分晶圆的方法，其中，在锯切操作过程中，锯切线的以平行方式布置的线段被相对于エ件弓I导，因此形成晶圆。
现有技术这种类型的方法使用线状锯进行。例如，在US 2002/0174861 Al或US2010/0089377 Al中描述了线状锯的基本结构和功能。因此，适当的线状锯包括至少两个导线辊，锯切线围绕其多重缠绕。这产生了张紧在两个导线辊之间并且以平行的形式设置的线段，并且这些线段形成线网，在锯切操作过程中エ件被移动穿过线网。还已知了其中线网被移动穿过エ件的线锯切方法。合适的エ件包括必须被分离成晶圆的材料，尤其是由半导体材料构成的块，半导体晶圆被从其切割而成。导线辊具有涂层，涂层具有特定的厚度并且具有引导线段的沟槽。随着锯切操作施加负载的持续时间的增长，涂层的表面区域会磨损。只要涂层仍具有足够的厚度，涂层的被磨损的表面区域就可以通过磨掉而去除，并且如此再生成的更薄的涂层可以继续被使用。在锯切操作中，锯切线被从供给线轴缠绕到相应线轴上。在这种情况下，锯切线的行进方向通常被圆柱形改变，从而实现了锯切线的更综合的利用。切分晶圆需要在切割操作模式中从エ件上去除材料的研磨颗粒。研磨颗粒可以被固定地粘合到锯切线上。更通常地，使用散布有研磨颗粒并且被供给至线网的锯切悬浮液。以这种方式制造的半导体晶圆应该具有扁平且尽可能平行的侧表面。为了可以生成具有这种几何特征的晶圆，在锯切操作过程中，应该避免エ件和线段之间的轴向相对运动，也就是平行于エ件中央轴线的相对运动。如果发生了这种相对运动，就会生成具有弯曲横截面的晶圆。晶圆的弯曲度通常用被称作翘曲的特征值表示。作为发生上述相对运动的原因，在US 2010/0089377 Al中提及了エ件和导线辊的长度变化，所述变化被归因于温度变化和相关的热膨胀或热收縮。实际上，在锯切线围绕导线辊运动的过程中并且在锯切线接合エ件时尤其会产生磨擦热，具体地，由于热传递的原因，エ件以及导线辊和导线辊的轴承的温度被改变。US 2010/0089377 Al建议了ー种方法，其中，エ件在轴向方向上的位移被测量并且导线辊的轴向位移被调节以使其对应于所測量的值。JP 10 166 354 A2描述了ー种包括测量导线辊的轴向位移的方法。为此目的，传感器和測量板之间的距离被测量，其中，測量板被固定在导线辊上。
发明内容
本发明涉及一种由エ件切分晶圆的方法，包括，在锯切操作过程中，相对于エ件移 动锯切线的以平行方式布置的线段，从而生产晶圆，其中，线段被张紧在两个导线辊之间，每个导线辊具有带沟槽的涂层，所述涂层具有特定的厚度；以及，借助于在涂层的端部专用地固定在涂层上的环，通过测量传感器和环之间的距离，測量其中一个导线辊的涂层的长度变化，所述变化由温度变化导致；以及根据所测量的距离冷却导线辊。本发明的发明人深知測量传感器和固定到导线辊上的測量板之间的距离是不利的，因为这忽略了导线辊的涂层的长度的热影响的变化。涂层的长度变化应当考虑，因为它对线段从被提供的预期位置的位移的贡献大于导线辊的长度变化所做的贡献。本发明通过在锯切操作过程中测量涂层的长度如何变化并且通过与所测量的涂层的长度变化成比例地冷却导线辊而考虑了此因素。特别地，借助于在涂层的端部专用地固定到涂层上的环，通过测量传感器和环之间的距离，来測量涂层的长度变化，所述变化由温度变化导致。根据所测量的距离冷却导线辊。由于环被设置在涂层端部并且被专用地固定在涂层上，环的轴向位置与导线辊的涂层的长度变化成比例地变化。利用导线辊的涂层及其长度变化，本方法考虑了对エ件和线段之间的可能的轴向相对运动的大部分负责的干扰因素。 优选地，环由导电材料例如金属或石墨构成。优选地，所述距离在线网的两个导线辊之ー上进行测量，以代表两个导线辊。但是，可能地，在线网的两个导线辊上都进行相应测量并且根据相应测量的距离冷却导线辊。根据本发明的第一实施例，冷却导线辊的过程以使其关于在锯切操作前存在于传感器和环之间的距离的差异变得更小或变成零的方式实现。换句话说，在锯切操作过程中导线辊被以导线辊的涂层的长度的热影响的变化被可能地相反的方式冷却。根据本发明的第二实施例，冷却导线辊的过程以对エ件长度的热影响的变化的反应包括在各方向上相等(equidirectional)的导线棍的涂层的长度的热影响的变化实现。换句话说，导线辊被以エ件长度的热影响的变化通过导线辊的涂层的长度的热影响的变化尽可能补偿的方式冷却。根据该方法的ー个优选变异，其可以与第一或第二实施例相结合，导线辊以及它们的固定轴承被独立于彼此地冷却。此变异另外考虑了在锯切操作过程中固定轴承的热影响的线性膨胀的作用。在锯切操作过程中エ件的长度变化取决于锯切操作之前エ件的长度，并且取决于锯切操作过程中产生的热量。后者取决于所选择的过程条件，所述过程条件由不同过程參数的整体描述。具体地，这些过程參数包括锯切线的速度，供给到线网的锯切悬浮液的温度，エ件被移动穿过线网的前进速度，研磨颗粒的类型以及保持エ件的载体材料的类型。如果所选择的过程条件在多个锯切操作过程中保持不变，那么在一个锯切操作过程中的エ件的长度变化只取决于锯切操作前エ件的长度。因此，对于在相同过程条件下进行的锯切操作，在所选择的过程条件下将エ件分离成晶圆并且在锯切操作过程中测量エ件的温度，进行一次足以。之后，对于此锯切操作以及对于意于在所选择的过程条件下进行并且意于切割相同类型的材料的所有其它锯切操作，可以建立预测エ件长度变化的曲线，作为切割深度或锯切操作持续时间的函数。此长度变化可以借助于エ件材料的线性膨胀系数，所测量的温度分布以及相应锯切操作前エ件的长度而进行计算。优选地，冷却相应导线辊及相应固定轴承的过程被实现为使得，在锯切操作过程中的姆个时间点上，差Δ Lw(X) - ( Δ Lf+Δ Lb (X))小于20μηι,其中，ALw(X)是由于エ件温度变化引起的エ件的长度变化导致的エ件上的轴向位置X所经历的轴向位移，ALf是由于固定轴承的温度变化而引起的相应固定轴承所经历的长度变化，以及ALb(X)是由于涂层的温度变化所引起的涂层的长度变化导致的导线辊的涂层上的轴向位置X所经历的轴向位移。轴向位置X是エ件中央轴线上的位置或等效位置。差越大，线段距离保证直线切穿エ件的预期位置越远。但是，如果没有抵抗措施，差会一直变大，轴向位置X和导线辊中心之间的距离越大。当多个エ件并排布置以同时进行锯切时这尤其应该考虑。エ件被进行这样的布置以使得有效线网可以尽可能完整地利用。优选地，通过冷却相应的导线辊和相应固定轴承对轴向位移ALw(X)进行反应，使差 Δ Lw (X) - ( Δ Lf+ Δ Lb (X))小于 20 U m。 通过在锯切操作过程中測量导线辊的涂层的长度的轴向变化以及固定轴承的长度的可能的轴向变化，以及以独立于彼此的方式根据所测量的长度变化调节导线辊及其固定轴承的冷却，可以实现上述目的。可选地，也可以通过在锯切操作过程中冷却エ件使ALw(X)小于5μπι，并且以独立于彼此的方式冷却导线辊及其固定轴承，使得锯切操作过程中的和(ALf+ALb(X))小于25 μ m,优选地小于10 μ m,而实现上述目的。对于在锯切操作过程中完全抑制エ件和固定轴承以及相应导线辊的涂层的温度变化及相关的长度变化是特别具有优势的。优选地，根据本发明的方法用于制造具有尽可能平行的侧表面的晶圆。但是，这不排除修改本方法的目的并且制造具有特别的弯曲的晶圆。典型地，在锯切操作过程中エ件被保持以使其在温度变化时在两端可以轴向膨胀或收缩。例如，其由多晶体或单晶体半导体材料构成，具体地，由硅构成。典型地，其具有圆柱形的杆的部分的形式，直径足以能够制造直径在200至450mm范围内的晶圆。被分离用于形成直径300_的半导体晶圆的由硅制成的单一晶体在锯切操作过程中经历的最大温度变化典型地约为30°C，所述最大温度变化对应于典型地约25 μ m的最大长度变化。此特殊量值是其中所述单一晶体没有被冷却的方法所特有的。在锯切操作过程中，考虑涂层的温度变化的导线辊的涂层的长度变化，具体地，取决于涂层材料的线性膨胀系数，取决于涂层的厚度并且取决于在锯切操作过程中产生的热量。在锯切操作过程中产生的热量由过程条件和锯切操作前的エ件长度决定性地影响。对于在相同过程条件下以及用相同类型的涂层材料进行的锯切操作来说，涂层的长度变化只取决于エ件的长度和涂层的厚度。典型地，涂层被固定在导线辊的芯上，以使其在不受阻碍的情况下在温度变化时在两端可以轴向膨胀或收缩。但是，通过将涂层夹紧到下面的导线辊的芯上，例如，通过设置在涂层两端的夹紧环，涂层的长度变化可以被限制在某一限度内。夹紧环将涂层固定在导线辊的芯上并且限制由于温度变化引起的涂层的长度变化。当允许导线辊的涂层的长度的热影响的变化可能地最小或没有时，将涂层夹紧到导线辊的芯上是特别合适的。假设涂层的典型厚度是6_，在从上述的由硅构成的单一晶体切分晶圆的过程期间，不考虑冷却措施并且不考虑将涂层夹紧在导线辊的芯上，由聚亚安酯构成的涂层经历的最大温度变化典型地约为20°C并且最大线性膨胀典型地约为80μπι。因此，涂层承受了比单一晶体大得多的长度变化。在每种情况下，夹紧线网的导线辊典型地借助于固定轴承和活动轴承上的轴安装。温度变化时，固定轴承的两端不能轴向膨胀或收缩，只有活动轴承对面的端部可以。固定轴承的长度变化使导线辊的涂层以及因此每个线段移动一致的幅值。。在固定轴承的典型配置中，在从上述的由硅构成的单一晶体切分晶圆的过程期间，不考虑冷却措施，固定轴承经历的最大温度变化典型地约为I. 5°C并且最大线形膨胀典型地约为6 μ m。
下面參考附图更详细地解释本发明。 图I示意性示出了对于可能发生的エ件和线段之间的轴向相对运动起决定性作用的长度变化；图2示出了适于在根据本发明的方法中使用的导线辊的横截面，以及与所述导线辊相关联的固定轴承。
具体实施例方式图I是通过エ件12,导线棍I和固定轴承2的示意性剖视图。示意图示出了对于可能发生的エ件和线段之间的轴向相对运动起决定性作用的长度变化。这些包括エ件12的长度变化Λ Lw，导线辊I的涂层8的长度变化ALb以及固定轴承2的长度变化ALf。为简单起见，长度变化ALb和ALw被示意为假定固定轴承和导线辊彼此不连接的情況。因此，由于エ件的热膨胀，エ件端部的轴向位置点被移动了量值ALw，并且由于涂层的热膨胀导线辊的涂层端部的轴向位置点被移动了量值alb。根据图2的示意图示出了导线辊I及其相关的固定轴承2，它们分别具有通道3和4，通道3和4被独立于彼此地连接至被供给冷却剂的冷却回路。导线辊I的冷却回路被具体化为使诸如水的冷却剂被通过回转引入口传导至在锯切操作过程中转动的导线辊I。分别被引入冷却回路的有热交換器(未示出)，控制单元5和6，以及供应两个控制环的传感器7，这两个控制环独立于彼此操作，利用測量信号冷却导线辊I和固定轴承2。由传感器7供给的测量信号在控制单元5和6中转换成作为操作变量的冷却參数，用于以独立于彼此的方式冷却导线辊I和固定轴承2。传感器7測量分别距设置于导线辊I的涂层8端部的指定环9的距离Λし环9自身被固定到涂层8上并且专用地与涂层8接触。如果希望考虑导线辊的芯的长度变化，可以提供另ー传感器11，測量其距导线辊的芯10的距离。导线辊I的芯10通常由因瓦合金(Invar)制成，以使其对线段轴向位置的变化的影响相应较小。实施例借助于包括四个导线辊的线状锯，直径为300_的由硅制成的单晶块体被分离成晶圆。夹紧线网的导线辊以及它们相关的固定轴承具有图2所示的结构并且根据本发明进行冷却。根据本发明，在线网的两个导线辊之一上对传感器和环之间的距离进行測量，以代表两个导线棍。
权利要求
1.一种由エ件切分晶圆的方法，包括 在锯切操作过程中，相对于エ件移动锯切线的以平行方式设置的线段，从而生成晶圆，其中，线段被张紧在两个导线辊之间，每个导线辊具有特有厚度的带沟槽的涂层；以及，借助于在涂层的端部专用地固定到涂层上的环，通过测量传感器和环之间的距离，測量其中ー个导线辊的涂层的长度变化，所述变化由温度变化导致；以及根据所测量的距离冷却导线辊。
2.根据权利要求I所述的方法，包括冷却导线辊，以使其关于在锯切操作之前存在于传感器和环之间的距离的差变得更小或变成零。
3.根据权利要求I所述的方法，包括冷却导线辊，以使其对エ件长度的热影响的变化的反应包括在各个方向上相等的导线辊涂层的长度的热影响的变化。
4.根据权利要求I至3中任一所述的方法，包括以独立于彼此的方式冷却导线辊和导线辊的固定轴承。
5.根据权利要求I至4中任一所述的方法，包括将涂层夹紧到下面的导线辊的芯上。
全文摘要
一种由工件切分晶圆的方法，包括在锯切操作过程中，相对于工件移动锯切线的以平行方式设置的线段，从而生成晶圆，其中，线段被张紧在两个导线辊之间，每个导线辊具有特有厚度的带沟槽的涂层；以及，借助于在涂层的端部专用地固定到涂层上的环，通过测量传感器和环之间的距离，测量其中一个导线辊的涂层的长度变化，所述变化由温度变化导致；以及根据所测量的距离冷却导线辊。
文档编号B28D5/04GK102689369SQ20121007476
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月20日 优先权日2011年3月23日
发明者A·休伯, P·威斯纳, R·克鲁泽德, W·格马什 申请人:硅电子股份公司