專利名稱：由工件切分晶圓的方法
技術領域：
本發明涉及一種由エ件切分晶圓的方法，其中，在鋸切操作過程中，鋸切線的以平行方式布置的線段被相對于エ件弓I導，因此形成晶圓。
現有技術這種類型的方法使用線狀鋸進行。例如，在US 2002/0174861 Al或US2010/0089377 Al中描述了線狀鋸的基本結構和功能。因此，適當的線狀鋸包括至少兩個導線輥，鋸切線圍繞其多重纏繞。這產生了張緊在兩個導線輥之間并且以平行的形式設置的線段，并且這些線段形成線網，在鋸切操作過程中エ件被移動穿過線網。還已知了其中線網被移動穿過エ件的線鋸切方法。合適的エ件包括必須被分離成晶圓的材料，尤其是由半導體材料構成的塊，半導體晶圓被從其切割而成。導線輥具有涂層，涂層具有特定的厚度并且具有引導線段的溝槽。隨著鋸切操作施加負載的持續時間的增長，涂層的表面區域會磨損。只要涂層仍具有足夠的厚度，涂層的被磨損的表面區域就可以通過磨掉而去除，并且如此再生成的更薄的涂層可以繼續被使用。在鋸切操作中，鋸切線被從供給線軸纏繞到相應線軸上。在這種情況下，鋸切線的行進方向通常被圓柱形改變，從而實現了鋸切線的更綜合的利用。切分晶圓需要在切割操作模式中從エ件上去除材料的研磨顆粒。研磨顆粒可以被固定地粘合到鋸切線上。更通常地，使用散布有研磨顆粒并且被供給至線網的鋸切懸浮液。以這種方式制造的半導體晶圓應該具有扁平且盡可能平行的側表面。為了可以生成具有這種幾何特征的晶圓，在鋸切操作過程中，應該避免エ件和線段之間的軸向相對運動，也就是平行于エ件中央軸線的相對運動。如果發生了這種相對運動，就會生成具有彎曲橫截面的晶圓。晶圓的彎曲度通常用被稱作翹曲的特征值表示。作為發生上述相對運動的原因，在US 2010/0089377 Al中提及了エ件和導線輥的長度變化，所述變化被歸因于溫度變化和相關的熱膨脹或熱收縮。實際上，在鋸切線圍繞導線輥運動的過程中并且在鋸切線接合エ件時尤其會產生磨擦熱，具體地，由于熱傳遞的原因，エ件以及導線輥和導線輥的軸承的溫度被改變。US 2010/0089377 Al建議了ー種方法，其中，エ件在軸向方向上的位移被測量并且導線輥的軸向位移被調節以使其對應于所測量的值。JP 10 166 354 A2描述了ー種包括測量導線輥的軸向位移的方法。為此目的，傳感器和測量板之間的距離被測量，其中，測量板被固定在導線輥上。

發明內容
本發明涉及一種由エ件切分晶圓的方法，包括，在鋸切操作過程中，相對于エ件移 動鋸切線的以平行方式布置的線段，從而生產晶圓，其中，線段被張緊在兩個導線輥之間，每個導線輥具有帶溝槽的涂層，所述涂層具有特定的厚度；以及，借助于在涂層的端部專用地固定在涂層上的環，通過測量傳感器和環之間的距離，測量其中一個導線輥的涂層的長度變化，所述變化由溫度變化導致；以及根據所測量的距離冷卻導線輥。本發明的發明人深知測量傳感器和固定到導線輥上的測量板之間的距離是不利的，因為這忽略了導線輥的涂層的長度的熱影響的變化。涂層的長度變化應當考慮，因為它對線段從被提供的預期位置的位移的貢獻大于導線輥的長度變化所做的貢獻。本發明通過在鋸切操作過程中測量涂層的長度如何變化并且通過與所測量的涂層的長度變化成比例地冷卻導線輥而考慮了此因素。特別地，借助于在涂層的端部專用地固定到涂層上的環，通過測量傳感器和環之間的距離，來測量涂層的長度變化，所述變化由溫度變化導致。根據所測量的距離冷卻導線輥。由于環被設置在涂層端部并且被專用地固定在涂層上，環的軸向位置與導線輥的涂層的長度變化成比例地變化。利用導線輥的涂層及其長度變化，本方法考慮了對エ件和線段之間的可能的軸向相對運動的大部分負責的干擾因素。 優選地，環由導電材料例如金屬或石墨構成。優選地，所述距離在線網的兩個導線輥之ー上進行測量，以代表兩個導線輥。但是，可能地，在線網的兩個導線輥上都進行相應測量并且根據相應測量的距離冷卻導線輥。根據本發明的第一實施例，冷卻導線輥的過程以使其關于在鋸切操作前存在于傳感器和環之間的距離的差異變得更小或變成零的方式實現。換句話說，在鋸切操作過程中導線輥被以導線輥的涂層的長度的熱影響的變化被可能地相反的方式冷卻。根據本發明的第二實施例，冷卻導線輥的過程以對エ件長度的熱影響的變化的反應包括在各方向上相等(equidirectional)的導線棍的涂層的長度的熱影響的變化實現。換句話說，導線輥被以エ件長度的熱影響的變化通過導線輥的涂層的長度的熱影響的變化盡可能補償的方式冷卻。根據該方法的ー個優選變異，其可以與第一或第二實施例相結合，導線輥以及它們的固定軸承被獨立于彼此地冷卻。此變異另外考慮了在鋸切操作過程中固定軸承的熱影響的線性膨脹的作用。在鋸切操作過程中エ件的長度變化取決于鋸切操作之前エ件的長度，并且取決于鋸切操作過程中產生的熱量。后者取決于所選擇的過程條件，所述過程條件由不同過程參數的整體描述。具體地，這些過程參數包括鋸切線的速度，供給到線網的鋸切懸浮液的溫度，エ件被移動穿過線網的前進速度，研磨顆粒的類型以及保持エ件的載體材料的類型。如果所選擇的過程條件在多個鋸切操作過程中保持不變，那么在一個鋸切操作過程中的エ件的長度變化只取決于鋸切操作前エ件的長度。因此，對于在相同過程條件下進行的鋸切操作，在所選擇的過程條件下將エ件分離成晶圓并且在鋸切操作過程中測量エ件的溫度，進行一次足以。之后，對于此鋸切操作以及對于意于在所選擇的過程條件下進行并且意于切割相同類型的材料的所有其它鋸切操作，可以建立預測エ件長度變化的曲線，作為切割深度或鋸切操作持續時間的函數。此長度變化可以借助于エ件材料的線性膨脹系數，所測量的溫度分布以及相應鋸切操作前エ件的長度而進行計算。優選地，冷卻相應導線輥及相應固定軸承的過程被實現為使得，在鋸切操作過程中的姆個時間點上，差Δ Lw(X) - ( Δ Lf+Δ Lb (X))小于20μηι,其中，ALw(X)是由于エ件溫度變化引起的エ件的長度變化導致的エ件上的軸向位置X所經歷的軸向位移，ALf是由于固定軸承的溫度變化而引起的相應固定軸承所經歷的長度變化，以及ALb(X)是由于涂層的溫度變化所引起的涂層的長度變化導致的導線輥的涂層上的軸向位置X所經歷的軸向位移。軸向位置X是エ件中央軸線上的位置或等效位置。差越大，線段距離保證直線切穿エ件的預期位置越遠。但是，如果沒有抵抗措施，差會一直變大，軸向位置X和導線輥中心之間的距離越大。當多個エ件并排布置以同時進行鋸切時這尤其應該考慮。エ件被進行這樣的布置以使得有效線網可以盡可能完整地利用。優選地，通過冷卻相應的導線輥和相應固定軸承對軸向位移ALw(X)進行反應，使差 Δ Lw (X) - ( Δ Lf+ Δ Lb (X))小于 20 U m。 通過在鋸切操作過程中測量導線輥的涂層的長度的軸向變化以及固定軸承的長度的可能的軸向變化，以及以獨立于彼此的方式根據所測量的長度變化調節導線輥及其固定軸承的冷卻，可以實現上述目的。可選地，也可以通過在鋸切操作過程中冷卻エ件使ALw(X)小于5μπι，并且以獨立于彼此的方式冷卻導線輥及其固定軸承，使得鋸切操作過程中的和(ALf+ALb(X))小于25 μ m,優選地小于10 μ m,而實現上述目的。對于在鋸切操作過程中完全抑制エ件和固定軸承以及相應導線輥的涂層的溫度變化及相關的長度變化是特別具有優勢的。優選地，根據本發明的方法用于制造具有盡可能平行的側表面的晶圓。但是，這不排除修改本方法的目的并且制造具有特別的彎曲的晶圓。典型地，在鋸切操作過程中エ件被保持以使其在溫度變化時在兩端可以軸向膨脹或收縮。例如，其由多晶體或單晶體半導體材料構成，具體地，由硅構成。典型地，其具有圓柱形的桿的部分的形式，直徑足以能夠制造直徑在200至450mm范圍內的晶圓。被分離用于形成直徑300_的半導體晶圓的由硅制成的單一晶體在鋸切操作過程中經歷的最大溫度變化典型地約為30°C，所述最大溫度變化對應于典型地約25 μ m的最大長度變化。此特殊量值是其中所述單一晶體沒有被冷卻的方法所特有的。在鋸切操作過程中，考慮涂層的溫度變化的導線輥的涂層的長度變化，具體地，取決于涂層材料的線性膨脹系數，取決于涂層的厚度并且取決于在鋸切操作過程中產生的熱量。在鋸切操作過程中產生的熱量由過程條件和鋸切操作前的エ件長度決定性地影響。對于在相同過程條件下以及用相同類型的涂層材料進行的鋸切操作來說，涂層的長度變化只取決于エ件的長度和涂層的厚度。典型地，涂層被固定在導線輥的芯上，以使其在不受阻礙的情況下在溫度變化時在兩端可以軸向膨脹或收縮。但是，通過將涂層夾緊到下面的導線輥的芯上，例如，通過設置在涂層兩端的夾緊環，涂層的長度變化可以被限制在某一限度內。夾緊環將涂層固定在導線輥的芯上并且限制由于溫度變化引起的涂層的長度變化。當允許導線輥的涂層的長度的熱影響的變化可能地最小或沒有時，將涂層夾緊到導線輥的芯上是特別合適的。假設涂層的典型厚度是6_，在從上述的由硅構成的單一晶體切分晶圓的過程期間，不考慮冷卻措施并且不考慮將涂層夾緊在導線輥的芯上，由聚亞安酯構成的涂層經歷的最大溫度變化典型地約為20°C并且最大線性膨脹典型地約為80μπι。因此，涂層承受了比單一晶體大得多的長度變化。在每種情況下，夾緊線網的導線輥典型地借助于固定軸承和活動軸承上的軸安裝。溫度變化時，固定軸承的兩端不能軸向膨脹或收縮，只有活動軸承對面的端部可以。固定軸承的長度變化使導線輥的涂層以及因此每個線段移動一致的幅值。。在固定軸承的典型配置中，在從上述的由硅構成的單一晶體切分晶圓的過程期間，不考慮冷卻措施，固定軸承經歷的最大溫度變化典型地約為I. 5°C并且最大線形膨脹典型地約為6 μ m。


下面參考附圖更詳細地解釋本發明。 圖I示意性示出了對于可能發生的エ件和線段之間的軸向相對運動起決定性作用的長度變化；圖2示出了適于在根據本發明的方法中使用的導線輥的橫截面，以及與所述導線輥相關聯的固定軸承。
具體實施例方式圖I是通過エ件12,導線棍I和固定軸承2的示意性剖視圖。示意圖示出了對于可能發生的エ件和線段之間的軸向相對運動起決定性作用的長度變化。這些包括エ件12的長度變化Λ Lw，導線輥I的涂層8的長度變化ALb以及固定軸承2的長度變化ALf。為簡單起見，長度變化ALb和ALw被示意為假定固定軸承和導線輥彼此不連接的情況。因此，由于エ件的熱膨脹，エ件端部的軸向位置點被移動了量值ALw，并且由于涂層的熱膨脹導線輥的涂層端部的軸向位置點被移動了量值alb。根據圖2的示意圖示出了導線輥I及其相關的固定軸承2，它們分別具有通道3和4，通道3和4被獨立于彼此地連接至被供給冷卻劑的冷卻回路。導線輥I的冷卻回路被具體化為使諸如水的冷卻劑被通過回轉引入口傳導至在鋸切操作過程中轉動的導線輥I。分別被引入冷卻回路的有熱交換器(未示出)，控制單元5和6，以及供應兩個控制環的傳感器7，這兩個控制環獨立于彼此操作，利用測量信號冷卻導線輥I和固定軸承2。由傳感器7供給的測量信號在控制單元5和6中轉換成作為操作變量的冷卻參數，用于以獨立于彼此的方式冷卻導線輥I和固定軸承2。傳感器7測量分別距設置于導線輥I的涂層8端部的指定環9的距離Λし環9自身被固定到涂層8上并且專用地與涂層8接觸。如果希望考慮導線輥的芯的長度變化，可以提供另ー傳感器11，測量其距導線輥的芯10的距離。導線輥I的芯10通常由因瓦合金(Invar)制成，以使其對線段軸向位置的變化的影響相應較小。實施例借助于包括四個導線輥的線狀鋸，直徑為300_的由硅制成的單晶塊體被分離成晶圓。夾緊線網的導線輥以及它們相關的固定軸承具有圖2所示的結構并且根據本發明進行冷卻。根據本發明，在線網的兩個導線輥之一上對傳感器和環之間的距離進行測量，以代表兩個導線棍。
權利要求
1.一種由エ件切分晶圓的方法，包括 在鋸切操作過程中，相對于エ件移動鋸切線的以平行方式設置的線段，從而生成晶圓，其中，線段被張緊在兩個導線輥之間，每個導線輥具有特有厚度的帶溝槽的涂層；以及，借助于在涂層的端部專用地固定到涂層上的環，通過測量傳感器和環之間的距離，測量其中ー個導線輥的涂層的長度變化，所述變化由溫度變化導致；以及根據所測量的距離冷卻導線輥。
2.根據權利要求I所述的方法，包括冷卻導線輥，以使其關于在鋸切操作之前存在于傳感器和環之間的距離的差變得更小或變成零。
3.根據權利要求I所述的方法，包括冷卻導線輥，以使其對エ件長度的熱影響的變化的反應包括在各個方向上相等的導線輥涂層的長度的熱影響的變化。
4.根據權利要求I至3中任一所述的方法，包括以獨立于彼此的方式冷卻導線輥和導線輥的固定軸承。
5.根據權利要求I至4中任一所述的方法，包括將涂層夾緊到下面的導線輥的芯上。
全文摘要
一種由工件切分晶圓的方法，包括在鋸切操作過程中，相對于工件移動鋸切線的以平行方式設置的線段，從而生成晶圓，其中，線段被張緊在兩個導線輥之間，每個導線輥具有特有厚度的帶溝槽的涂層；以及，借助于在涂層的端部專用地固定到涂層上的環，通過測量傳感器和環之間的距離，測量其中一個導線輥的涂層的長度變化，所述變化由溫度變化導致；以及根據所測量的距離冷卻導線輥。
文檔編號B28D5/04GK102689369SQ20121007476
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月20日 優先權日2011年3月23日
發明者A·休伯, P·威斯納, R·克魯澤德, W·格馬什 申請人:硅電子股份公司