CN104511975B - 用于从工件同时切割多个晶圆的方法 - Google Patents

Abstract

一种从具有轴线和在工件侧面上平行于轴线施加的缺口的柱体工件同时切割多个晶圆的方法包括：在工件上施加切入梁，切入梁从前侧至后侧形状配合地将头端适配入缺口中，且足端从缺口伸出；借助线锯的进料装置保持工件，使工件轴线平行于线锯的柱体线材导轮的轴线；借助进料装置使切入梁和工件在垂直穿过平面线材网的进料方向上移动，线材网由彼此平行布置且垂直于线材导轮轴线的线材段构成，线材借助线材导轮上的槽螺旋环绕线材导轮地被多次引导，切入梁以足端首先抵靠着线材网移动，工件以缺口首先抵靠着线材网移动；在用作研磨剂的磨料存在的情况下，通过使线材导轮在与线材一致的方向上以相同圆周速度旋转，使得线材段在线材纵向方向上移动。

Description

用于从工件同时切割多个晶圆的方法

技术领域

本发明涉及一种通过线材辅助的研磨(lapping)从工件同时切割多个相同类型晶圆、特别是从圆柱体晶体切割半导体晶圆的方法。

背景技术

许多应用需要相同类型和相同形状的从坯件切割获得的切片形式的多个工件。切片为高度相对它的底面尺寸较小的柱体。柱体为由平行平坦全等的两个底面以及侧面限定的本体，所述侧面由与两个底面边缘相交的所有平行直线跨越形成。

正柱体形状的切片是重要的。在正柱体中，侧面的直线与底面垂直地延伸。具有多边形底面即正棱柱、或具有圆形底面即正圆柱体的柱体切片是特别重要的。

具有多边形底面的正柱体的切片实施例为光伏电池(“太阳能电池”)，该光伏电池的底面通常为正方形或近似八边形。

具有圆形底面的正柱体切片的实施例为半导体材料切片，其用作用于电子、微电子、微机电元件的图案化的衬底，或用作用于各种涂料淀积的支撑件。

半导体材料包括元素半导体如硅或锗，以及化合物半导体如砷化镓、碳化硅、或两者的复合物或层状结构。用于各种涂料淀积的支撑件的实施例为硅、砷化镓或碳化硅的切片，这些材料的支撑件上例如施加有砷化镓，从而制成半导体激光器或LED(发光二极管)；或为铝、玻璃、陶瓷切片，这些材料的切片上施加有可磁化层，从而制成硬盘存储器；或为由玻璃制成用于光学涂层(反射的、过滤的)的施加的支撑件，被称为光学平晶。进一步的实施例为光学双折射晶体如磷酸二氢钾(KDP)、铌酸锂等的用在非线性光学器件(激光器中的倍频器)的切片、蓝宝石(氧化铝)切片、陶瓷切片、以及许多其它切片中。

通常，这些切片特别是那些由硅(光伏，微电子)或砷化镓和碳化硅 (光电子)制成的切片，还被称为晶圆。通常，柱状晶圆两个底面之一被指定为与和它相对设置的底面相关的部件或功能承载侧。以这种方式指定的一侧此时被称为前侧，并且与前侧相反设置的一侧被称为晶圆后侧。

切出晶圆的坯件还被称为晶棒。这些晶棒一般具有柱状通常为正柱体状的形状，该柱状晶棒底面与从它获得的晶圆的底面完全一致。晶棒的具有最小惯性力矩的主惯性轴被称为晶棒轴线。对于具有正多边形底面的正棱柱形晶棒、或对于具有正圆柱形状的晶棒，晶棒轴线等同于晶棒的对称轴。

用作微电子元件衬底的半导体晶圆通常在边缘区域设置有缺口或平坦部。缺口或扁平结构标示着指定的晶体方向，并且通过在切分成晶圆之前铣出轴向槽、刻槽或磨削出轴向扁平结构、平坦表面而施加到晶棒上。在切割之后，半导体晶圆通常通过激光划线在它们的前侧或后侧紧邻方向标记处设置识别码。

称之为“线锯”的切割方法对于将晶棒切割成晶圆特别重要。在线锯中，整个晶棒在称之为线锯的装置中被同时切割成相同类型的多个晶圆。线锯由此为非连续的批处理。适于实施线锯的装置被称为线锯装置。

线锯装置包括线材、至少两个柱状线材导轮、用以握持并移动晶棒的装置、以及研磨剂。晶棒和线材导轮的轴线彼此平行布置。线材导轮的侧面基本上彼此等距地设置有多个平行槽，该平行槽分别连续且各自垂直于线材导轮轴线地延伸。线材外部地绕着线材导轮螺旋性地被导引，以线材恰好一次进入每个线材导轮的每个槽的方式，并且由彼此平行且垂直于线材导轮轴线延伸的线材段组成的线材网在两个线材导轮之间被张紧。

切割过程包括通过所有线材导轮在相同圆周速度层面的相同旋转而实现线材在线材纵向方向上的移动、垂直至线材网的晶棒的进料、以及研磨剂的进料。借助线材相对于晶棒的移动，并且在研磨剂的辅助下，所述线材通过与晶棒的接触并且在晶棒的持续进料过程中，使得材料从晶棒上被磨损掉。利用持续进料，线材网由此缓慢地穿过晶棒，并且同时生产出相同类型的多个晶圆。

对于大多数应用，需要绝对等同厚度的晶圆。因为所述线材在切割过程中由于磨损会出现厚度减少，线材导轮上的槽通常设置有为从新线材侧至已使用的线材侧略微降低的彼此间距。

在晶棒切割开始时背向线材网一侧上，晶棒被粘附接合至晶棒安装梁。一旦线材网的所有线材段已经完全切穿晶棒并且全部到达晶棒安装梁，切割过程就结束。切割出晶圆此时像梳齿在梳子上那样被保持悬挂在半切割安装梁上，并且仍然沿着它们侧面一部分通过粘附连接部连接至已经被线材网切入的晶棒安装梁。晶棒安装梁由易于切割的材料组成如硬质炭、塑料、无机材料、或这些材料的复合物或其它材料所组成。

通过反转进料方向，此时被切割成晶圆的晶棒移出线材网，并且晶圆通过释放粘附接合被分离。粘附接合的释放被称为失粘。所使用的粘附剂例如为通过调节pH值可溶于水中、可溶于溶剂中或热溶性，由此通过将切割后的晶棒浸入合适的液体或加热器中，所有的晶圆能够同时失粘，或通过断开、切割、激光分离或水射流分离，粘附连接部相继被分开，并且晶棒分成一片片晶圆。

每个线材段在切割的任何时候在晶棒内延伸达到的长度被称为每个线材段的接合长度。在整个切割过程中出现的最大接合长度被称为晶棒直径。切割过程中线材第一次与工件接触的时刻被称为切入。对于非旋转对称晶棒，上述所定义的直径由此取决于晶棒被接合至晶棒安装梁的定向(角度位置)。

各种线锯方法可根据接合长度予以区分：在以一侧面平行于线材网定向的立方晶棒的情况下，接合长度是在整个切割过程中对于所有的线材段是恒定的。在以一侧面平行于线材网定向的普通棱柱形而非立方晶棒的情况下，在切入处的接合长度是一定的，并且在切割过程进一步阶段中是总体变化的。在不具有平行于线材网定向的侧面的晶棒情况下，在切入处接合长度为零，然后在切割过程进一步阶段中首先是增加，并且在整个切割过程中是总体变化且是一定的。在圆柱晶棒的情况下，在切入口处的接合长度为零，然后增加至最大值，再进而下降并且在出口处再一次下降至零。

各种线锯工艺可根据材料磨损的机制，进一步被划分为：研磨和磨削：

在研磨的情况下，起磨损作用的硬质材料的悬浮液被施加至线材。借助研磨通过三体相互作用(1晶棒，2磨料，3线材)进行材料的去除。研磨是指通过赫兹压力局部性超过材料强度而导致材料聚合的断开，其中在自由移动的磨料与工件表面之间形成微裂纹(脆性磨损去除)。磨料在载液中的悬浮液也被称为砂浆。

在磨削的情况下，起磨损作用的硬质材料固定至线材表面。线材用作工具承载件，被固定的磨料用作工具，并且材料去除借助磨削通过两体相互作用(1晶棒，2磨料)而进行。磨削指的是，借助空间固定定向的切刃的切入而实现的材料聚合的断开，以及通过平行于工件表面地切穿工件表面而形成的切料的去除。

碎屑意在指的是通过切割操作从工件释放的工件碎屑。磨料具有不规则多面体(多侧体)的形状。磨料也被称为晶粒。切割刃指的是多面体的面定向在磨料移动方向上并且与工件接触的边缘，在该边缘处工件材料被切穿并有由此释放碎片。切割角意在指的是具有与工件接合的切割刃的晶粒面相对于工件表面所放置的角度。

研磨的情况下，由于晶粒在砂浆中的自由移动，每个晶粒具有随着时间改变的数个切割刃和数个切割角。在磨削的情况下，由于每个单个晶粒固定连接至工具承载件(线材)，在忽略晶粒的磨损如在磨削过程中的裂开从而可能形成新的切割刃的情况下，每个单个分布晶粒具有各自的相对时间不变的切割刃，该切割刃具有相对时间不变的切割角，尽管如此，实际上在磨削中接合的所有切割刃和所有晶粒的切割角是任意的切割面和切割角。研磨和磨削因此被称为采用几何结构上不确定的切割刃的切割方法。

最后，各种线锯方法可根据线材移动的特性区分为利用单向线材移动的锯割或利用方向持续逆转的线材移动的锯割。

在单向锯割的情况下，线材在整个切割过程中只在一个线材纵向方向上从进线轴至收线轴地被卷绕。在利用方向持续逆转的线材移动的锯割的情况下，纵向线材移动方向被持续地逆转。在具有线材移动的方向持续逆转的锯割方法组内，往复步伐法尤为重要。

根据往复步伐法，切割由一系列所谓的往复步伐或“步进式(pilgrim)步伐”构成。往复步伐严格包括在第一线材纵向方向上穿过第一长度的线材移动和随后在严格与第一方向相反的第二方向上穿过第二长度的线材移动，第二长度选为短于第一长度。在往复步伐中，总长对应于上述两个长度之和的线材长度由此穿过工件，同时，与工件切割接合的线材段从进线轴至收线轴地在总长上仅仅以与上述两长度之间差值对应的这样一个量值地向前移动。在往复步伐法中，线材由此以两长度之和之差为参考因素地反复使用。两长度之间的差值还被称为在完整往复步伐上的线材“净移动”。

线材包含如塑料、碳纤维、或具有一个或多个线束(缆线)的金属合金。单丝硬化钢丝(钢琴丝)尤为重要。在研磨中使用的钢丝涂装以有色金属合金，该涂层通常具有小于1微米的层厚，并且用作拉丝过程的润滑剂和抗腐蚀剂。在磨削过程中使用的钢丝涂装以用作用于固定磨料的粘合剂的合成树脂层或镍层。在磨削线材的情况下，磨料还可通过形状配合予以固定，例如将磨料滚(压)至钢丝表面。

在研磨情况下使用的磨料包括如碳化硅、碳化硼、氮化硼、氮化硅、氧化锆、二氧化硅、氧化铝、氧化铬、氮化钛、碳化钨、碳化钛、碳化钒、金刚石、蓝宝石和它们的混合物。对于研磨碳化硅尤为重要，对于磨削金刚石尤为重要。

砂浆的载液包括如油或乙二醇。

由此，用于切割半导体晶圆的砂浆研磨方法和适宜的装置被说明在如专利文献EP0789091A2中。并且由此，用于切割半导体晶圆的钻石线材磨削和适合的装置被说明在例如专利文件WO2013/041140A1中。

晶棒具有始区、终区和中区。晶棒始区涉及的是晶棒在利用单向纵向线材移动的线锯过程中靠近晶棒末端表面的轴向区域，在该末端表面附近线材在它的线材纵向方向上的移动中首次与晶棒接合；在采用方向持续逆转的纵向线材移动的线锯的情况下(往复方法)，相应的晶棒始区涉及的是晶棒在末端表面附近处的轴向区域，在该末端表面附近线材在它在完整往复步伐上的净移动过程中首次与晶棒接合。晶棒终区涉及的是晶棒与晶棒始区相对侧的末端表面附近处的轴向区域，并且晶棒中区涉及的是晶棒始区与晶棒终区之间的区域。

对应地，线材网也具有始端，中部和终端。线材网始端涉及的是切穿晶棒始区处的晶棒部的线材段所属的部分；线材网终端涉及的是切穿晶棒终区的线材段所属的部分，并且线材网中部涉及的是切穿晶棒中区的线材段所属的部分。在单向锯割的情况下线材网的在纵向线材移动的过程中，或当利用往复步伐法锯割时在线材的净移动过程中，线材在线材网始端处进入线材网并且在线材网终端处从线材网出来。

借助碎片形成在晶棒上所形成的每个切缝具有线材进入侧和线材出口侧。线材进入侧涉及的是晶棒在线材纵向方向上的一侧，在该侧上，线材在它的纵向线材移动(单向切割)中或它的线材净移动(利用往复步伐法 的切割)中进入切缝；线材出口侧涉及的是线材从切缝出来的那侧。

在切割过程中，线材段出现在进料方向上的横向挠曲。还还被称为线弯曲。该线弯曲由线材在线材纵向方向上的预应力和线材的塑性所产生，该线弯曲在进料方向上响应线材横向方向上作用的横向线材力。进料方向上的横向线材力是切割过程的重要部分。没有这个横向线材力，晶粒不能渗入到工件中，并且不能发生没有材料去除。进料方向上的横向线材力由材料去除速率和纵向线材移动速度的比值所决定。

材料去除速率指的是每单位时间所产生的通过切割过程从工件释放的碎片的体积。对于相较单个线材段在张紧线材网的两线材导轮上的支撑点之间的自由长度较小的线弯曲，该线弯曲正比于材料去除速率与纵向线材速度的比值(线性范围，Hooke定律)。在这个意义下来说，在线锯中发生的只有较小线弯曲。

由于线材在切入之前不会呈现线弯曲，且在工件切割过程中存在一定的线弯曲，因此至少在切入区中经常存在线弯曲变化的区域。

例如，线弯曲随着接合长度的增加、工件向线材网的给料速度的增加(材料去除速率的增加)和纵向线材移动速度的降低而增加，并且线弯曲随着接合长度的降低、材料去除速率的降低以及纵向线材移动速度的增加而降低。

切入梁指的是这样的本体：在切入位置处固定至晶棒，由此使得在切割过程中线材网最初与切入梁接合并且仅仅在至少部分切穿切入梁之后才与晶棒接合。在采用随着切割深度变化的接合长度切割工件的情况下，切入梁的目的在于至少在切入区内使得接合长度的变化最小化。

本发明与已知的切入梁的区别在于，切入梁在晶棒前进方向上的跨度相对于晶棒直径较小。

JP2007-301688A2描述了一种线锯法，在该线锯法中切入梁被使用。

通过线锯从晶棒切割的所述晶圆中的许多意在用于要求晶圆前后侧特别高度的平坦度和平行度这一特别需求应用。

线锯领域的技术人员中已经知晓的是，通过线材网线材段在晶棒上形成的切缝侧壁通常不是绝对平坦的。特别地，已知的是，线材段在首次与晶棒侧面接触时(切入过程)在晶棒轴向位置处首次切入晶棒，该位置与线材段在进一步将晶棒至线材网的供应过程中继续进一步的切割所发生的 位置略微不同。这会产生这样的晶圆：具有相对明显的相对它们前、后侧所期望的完美平面度和平行度的偏差，特别是在切入区中。这样的在切入区中相同方向上前、后侧在平面度上的偏差可被称为“切入波纹”。

已知的切入梁不适于解决通过切割晶棒获得的晶圆前、后侧在尤为重要的切入区相对期望的彼此平面度和平行度的长波纹长度偏差的问题。

非常规切入能导致切出的晶圆前、后侧各自的不在相同方向上平面度偏差。特别地，在一定条件下晶圆在切入区比在其它位置更薄。这种在晶圆的切入区的非平面度形状可被成为“切入楔”。

发明内容

发明的目的

本发明的目的在于提供一种同时从柱体工件切割多个晶圆的方法，通过该方法使得晶圆在切口区内具有前、后侧的高度平面度、平行度。

解决方案

本发明的目的在于提出一种从柱体工件同时切割多个晶圆的方法，该工件具有轴线和在工件侧面上平行于所述轴线施加的缺口，该方法包括：在工件上施加切入梁，切入梁从前侧至后侧形状配合地将头端适配入缺口中，并且将足端从缺口伸出；借助线锯的进料装置保持工件，使工件的轴线平行于线锯的数个柱体线材导轮的轴线；借助进料装置使切入梁和工件在垂直穿过平面线材网的进料方向上移动，该线材网由数个彼此平行布置且垂直于线材导轮轴线的线材段构成，其中线材借助线材导轮上的数个槽螺旋环绕线材导轮地被多次引导，所述切入梁以足端首先抵靠着线材网移动，工件以缺口首先抵靠着线材网移动；以及在用作研磨剂的磨料存在的情况下，通过使线材导轮在与线材一致的方向上以相同圆周速度旋转，使得线材段在线材纵向方向上移动。

切入梁优选地具有圆柱体形状或主体形状，该主体具有长度、高度和宽度，该长度大于高度并且高度等于或大于宽度。

切入梁的长度从前侧至后侧地延伸，切入梁的高度对应于头端和足端之间的最大竖直距离，并且切入梁宽度对应于线材段方向上的切入梁跨度。切入梁宽度优选地等于在工件外周上的缺口宽度。

切入梁优选地具有槽，该槽垂直位于线材段上方地布置。

切入梁高度在前侧和后侧之间恒定，或从前侧至后侧地降低由此使得从缺口突出的足端向着后侧越来越短。对应地，在线材段与线材网始端之间的线材路径越长，线材段伸入所述切入梁相应地越晚。

足端截面在进料方向上的形状可在整个切入梁的长度上变化。优选地，该形状在足端的下端变得越来越楔形化。本发明以通常方式在下文中说明。

切入梁例如为主体，该主体的截面区域分别由两条彼此镜像对称相对设置的垂直于工件轴线的第一长度的相互平行的线，和第二和第三长度的两条曲线封围而成，第一长度大于第二长度和第三长度，并且第一曲线对于所有的截面区域是相同的。第一曲线为半径等于缺口半径的、斜率逐渐地与所述两条线的斜率的统一的圆弧，并且切入梁将它的表面包含切入梁所有截面区域的第一曲线的部分插入工件的缺口内。

所述两个相互平行线的第一长度可从切入梁的始端至终端地恒定。切入梁此时为圆柱体，并且当工件和切入梁被供应至线材锯的线材网时，线材网的所有线材段同时并且沿着切入梁在进料方向上与线材网最接近的侧线切入。

两个相互平行线的第一长度可从晶棒始区至晶棒终区地下降。切入梁此时为近似楔形主体，并且当工件被供应至线材网时，切入梁首先被与晶棒始区最近的线材段、随后并且沿着进料方向上与线材网最近的侧线被进一步的线材段从线材段至线材段地连续地、并且最终被与晶棒终区最近的线材段切入。

优选地，第一长度从晶棒始区至晶棒终区单调地降低。特别优选地，第一长度从晶棒始区至晶棒终区严格单调地降低；线材网的线材段切入所述切入梁所沿着的边缘可特别地为线状。

该方法优选地以这样的方式进行：在切入梁的悬挂部即从缺口突出的足端的切割过程中，线材网在进料方向上的弯曲被设定并且在工件切穿过程中保持恒定。

切入梁可被粘附接合至工件的缺口。

优选地，第一长度在这种情况下选取为等于切割深度：在该切割深度下来，自没有切入梁的工件的预切割的晶圆具有在它们前后侧的相同方向上的平面度偏差，即会出现切入波纹或切入楔。

第二曲线也即梁的截面的边缘线的垂直于切入梁的纵向方向的部分可 被划分为通过共同顶点连接的至少两段。切入梁在切入梁纵向方向的表面内的、包含线材网线材段切入所述切入梁位置处的所有点的线，此时等同于由切入梁的垂直于工件轴线所有截面的顶点形成的边缘。

切入梁第二曲线可包括与线材网平行的线。

切入梁的第二曲线优选地为圆弧，该圆弧的斜率逐渐与两个平行线统一。

切入梁的材料具有与工件材料类似的腐蚀性能。

切入梁的材料优选地为玻璃，特别优选地为硼硅酸盐玻璃，例如注册商标DURAN下所销售的玻璃。

切入梁可在它面向线材网的那侧上设置有平行于线材网线材段的槽，槽利用进料方向上的间距一一对应地覆盖线材段。槽形成在切入梁的表面的发生切入的部分上。在该情况下槽平行于形成切割装置的线材段地延伸。优选地，槽以这样的方式彼此分隔：具有当执行切割方法时在工件向线材网移动的方向上的间距，利用该间距每个槽恰好覆盖一个线材段并且每个线材段恰好覆盖一个槽。当线材网线材段切入所述切入梁时，由此恰好一个线材段位于恰好每个槽中。

槽还可以这样的方式设置位置：用于大于预切割获得的晶圆的切入楔或切入波纹跨度的切割深度的现有切割过程的切缝各自延伸所在的每个表面包括恰好一个槽。由此槽布置在与线材网线材段的位置对应的位置处，线材段在持续的切穿工件过程中占据槽的工件无轴向力的平衡位置处。由于这些位置可与线材段无切入梁地切入工件的位置不同，当使用槽式切入梁时，线材段在切入所述切入梁并且切至与之后的线材段无轴向力的平衡位置对应的位置时已经受力。切入波纹由此被避免。

该方法可采用单向纵向线材移动或采用重复连续逆转的纵向线材移动方向(往复步伐法)地执行。

该方法可为磨料在悬浮液中被供应至线研磨法。

该方法可为磨料固定至线材表面的磨削法。

附图说明

图1A-图1B示出了根据本发明的晶棒始区的没有切入楔和没有切入波纹的晶圆厚度和晶圆形状分布实施例。

图2A-图2B示出了晶棒始区的具有切入楔的晶圆厚度和晶圆形状分布的对比例。

图3A-图3B示出了晶棒的具有切入楔的晶圆厚度和晶圆形状分布的对比例。

图4示出了晶棒的具有延伸切入波纹的晶圆形状分布的对比例。

图5A-5D示出了具有鞍形厚度、切入楔、或切入波纹的晶圆的对比例。

图6A-6C示出了具有可变线弯曲的切割分布对比例。

图7A-7D示出了根据本发明的穿过具有适配入缺口中的切入梁和晶棒中恒定线弯曲的晶棒的切割分布的实施例。

图8示出了根据本发明的具有适配入缺口中的切入梁的晶棒的实施例。

图9示出了根据本发明的具有适配入缺口且具有切入槽的切入梁的晶棒的实施例。

图10示出了根据本发明的作为切割深度函数的进料速度分布的实施例。

图11示出了作为晶圆在晶棒上位置的函数的在切入区和其它区中晶圆厚度分布，以及两者之间的差值(切入楔)分布。

图12示出了作为晶圆在晶棒上的位置的函数的切入波纹分布。

图13A-13C示出了根据本发明实施方式的具有晶棒进料方向上的大跨度的切入梁的实施例。

图14示出了在切入区、在其它区沿着晶圆进料方向上的对角线的晶圆厚度分布，最小晶圆厚度在最大接合长度的线材进入区和线材出口区中。

图15A-15C示出了穿过具有切入梁的晶棒的截面分布，该切入梁的跨度在晶棒进料方向上从晶棒始区至晶棒终区地严格单调降低。

图16示出了根据本发明的切入梁的实施例。

附图标记列表

1 晶圆；

2a 线材进入侧，鞍形，最大线材接合长度的区域内降低的晶圆厚度；

2b 线材出口侧，鞍形，最大线材接合长度的区域内降低的晶圆厚度；

3 对角线厚度和形状分布的测量长度；

4a 线材进入侧厚度和形状分布的测量弦；

4b 线材出口侧厚度和形状分布的测量弦；

5 缺口；

6 切入楔；

7 切入波纹；

8 晶圆前侧和后侧之间的中面；

9 沿着晶圆对角线的晶圆厚度分布；

10a 最长线材接合长度区域内的沿着线材进入侧测量弦的晶圆厚度分布；

10b 最长线材接合长度区域内的沿着线材出口侧测量弦的晶圆厚度分布；

11 沿着晶圆对角线的晶圆形状分布；

12 晶圆能够具有切入楔所达到的切割深度；

13 晶棒；

14 圆柱体切入梁；

15 线材；

16 可变线弯曲；

17 晶棒切穿的部分；

18 恒定线弯曲；

19 切入梁切穿的部分；

20 具有进料方向上的大跨度的柱体切入梁；

21 晶圆能够被切入楔或切入波纹所达到的切割深度；

22 具有在进料方向上的大跨度切入梁的最长跨度(从缺口突出的切入梁足端高度)；

23 粘附连接部；

24 槽；

26 进料速度分布；

27 在切入梁区域非常高的进料速度；

28 在晶棒区取决于接合长度的低进料速度；

29 在晶棒安装梁区域内的进料速度；

30 作为晶圆在晶棒上位置函数的切入区最小晶圆厚度分布；

31 作为晶圆在晶棒上位置函数的切入区外部中心晶圆厚度；

32 作为晶圆在晶棒上位置函数的切入区外部中心晶圆厚度和切入区最小厚度之间差值的分布(“切入楔”)；

33 作为晶圆在晶棒上位置函数的切入波纹分布；

34 第一切入梁曲线，利用形状配合连接至晶圆缺口；

35 各自具有切入梁第一长度并且彼此径向对称相对布置的一对相等的线；

36 切入梁的第二曲线；

38 作为晶圆在晶棒上位置函数的分布最大线材接合长度区中的线材出口侧上的最小晶圆厚度分布；

39 作为晶圆在晶棒上位置函数的分布最大线材接合长度区域中线材进入侧上的最小晶圆厚度分布；

40a 晶圆能够具有切入波纹的最小切割深度；

40b 晶圆能够具有切入波纹的最大切割深度；

41 切入梁，该切入梁在晶棒进料方向上的跨度从晶棒始区至晶棒终区地下降；

42a 晶棒始区；

42b 晶棒终区；

43a 网始端(锯网上的第一线材段)；

43b 网终端(锯网上的最末线材段)；

44a 切入梁始端(前侧)，该切入梁的宽度在晶棒进料方向从晶棒始区至晶棒终区地降低；

44b 切入梁终端(后侧)，该切入梁的宽度在晶棒进料方向从晶棒始区至晶棒终区地降低；

45a 当切割切入梁时的线材网始端处的可变线弯曲度，该切入梁的跨度在晶棒进料方向从晶棒始区至晶棒终区地降低；

45b 当切割切入梁时的线材网终端处的可变线弯曲度，该切入梁的跨度在晶棒进料方向从晶棒始区至晶棒终区地降低；

46 切入梁的线材网所切入的侧面；

47 端点；

48 切入梁在工件向线材网的移动方向上的恒定跨度；

49 切入梁的垂直于切入梁纵向方向的截面；

CD 切割深度(在晶棒进料方向上的切割深度；CD)；

T 厚度(T)；

TE 最大接合长度区上的线材进入侧最小厚度(厚度进入，TE)；

TS 供应速度(稳定速度，TS)；

TX 最大接合长度区内的线材出口-侧最小厚度(厚度出口，TX)

W 形状(波形，W)；

WP 晶圆在晶棒上的位置(晶圆位置，WP)。

具体实施方式

本发明将借助附图和附图标记在下文中予以详细说明。

当借助线锯切割柱状晶棒时，通常获得近似柱状的晶圆，该晶圆前侧和后侧独立于彼此地任意弯曲，即特别地，它们不像柱体的底面和顶面那样相对于彼此严格平面平行地延伸。然而，在这样的晶圆的情况下，它们前、后侧投影至共同投影平面时的投影面仍然完全一致，并且延伸穿过前、样。由于间隔恒定的间距，近似柱状的晶圆由此也通过它们的前侧和后侧被完整描述。

类似柱体的晶圆的前侧和后侧与平行于侧面直线延伸的直线的交点可以被称为前、后侧的彼此对应点。前、后侧对应点的相对空间布置通常能够描述为恰好一个厚度描述分量和恰好一个形状描述分量之和。这点对于类似柱体的晶圆总体上且无限制地适用。

厚度描述分量确切地来说包括晶圆内选取的参考平面的每个垂直线与晶圆前、后侧的交点至该参考平面的距离和的集合。形状描述分量严确切地来说包括晶圆内选取的参考平面的每个垂直线与晶圆前、后侧的交点至该参考平面的距离差的集合。

由此，恒定厚度但任意形状的晶圆具有从参考平面的每个垂直线与晶圆前、后侧的交点至该参考平面的恒定距离和，以及对应距离差的任意集合。相反地，任意厚度但恒定形状的晶圆由此具有从参考平面的每个垂直线与晶圆前、后侧的交点至该参考平面的恒定距离差，以及对应距离和的任意集合。

包括前、后侧上所有成对相互对应点的各自连接线的一半处的所有点的集合的表面可被称为前侧和后侧的中面。任意厚度但平坦形状的晶圆的中面通常为平面。恒定厚度但任意形状的晶圆的中面通常为弯曲并且准确地反应前、后侧的形状描述分量。

在这一点上，本发明是基于以下观点而提出的：将非常规切入的常见问题分解成厚度描述分量和形状描述分量，以及这些厚度描述分量和形状描述分量具有不同的成因，因此彼此独立并且需要通过不同的措施彼此分开解决。在切入口区相对理想平面平行的前、后侧的偏差的厚度描述分量可被称为“切入楔”，并且形状描述分量偏差可被称为“切入波纹”。

术语“切入楔”和“切入波纹”，以及其它线锯式晶圆的常规几何缺陷被示出在图5中。图5(A)示意性地示出了被采用往复步伐的线研磨所切割的晶圆1，该晶圆具有缺口5和它的所有的前后侧的几乎完美的平坦度和平行度。前侧和后侧之间的中面8因而是平坦的。

为了评估整体的晶圆形状，沿着适宜选取的测量线来测量厚度和形状是足够的。而跨越晶圆整个表面区域的测量不是必需的，特别是在通过往复步伐切割的晶圆情况中。这是因为出于线材移动的持续方向逆转，厚度和形状分布相对于晶圆进料方向上对角线接近于镜像对称，线材纵向方向垂直于该进料方向地延伸。附图标记3指代的是沿着晶圆进料方向上对角线的测量线；4a和4b指代的沿着弦的测量线，该弦平行于进料方向上的对角线在晶圆的线材与晶棒在切割中最大接合长度区域上延伸。

在最大接合长度区域内，特别薄的切缝发生在晶棒中心处，这是由于在线研磨过程中去除材料的砂浆的消耗使得晶圆在此处最厚。为了获得尽可能均匀的晶圆厚度，可以通过减缓晶棒的进料或通过在最长接合长度区域内使用作为进料距离函数的较长线材长度予以补偿。这两种措施均加宽了切缝并且由此导致晶圆厚度变薄。由于这点，并且由于砂浆随着切缝中接合长度在纵向线材移动方向上的消耗，晶圆在线材进入侧比中间其余部分更薄。

由于在往复步伐法中线材移动方向的持续逆转，通过往复法从工件切出的晶圆在最长接合长度区域内具有两个厚度减小的区域，也即区域2a，从线材净移动方向看上去位于线材进入侧且厚度减小的较多，和区域2b，从线材净移动方向看上去位于线材出后侧且厚度减小的较少。

区域2a在厚度上相对于区域2b某种程度上减少得更多，这是因为线材在线研磨过程中由于在线材净移动方向上的磨损会出现一定的厚度降低。利用单向纵向的线材移动的线研磨将仅仅在最长接合长度区域内于线材进入侧导致厚度降低。然而，磨损导致的线材厚度降低将会导致晶圆厚 度在纵向线材运动方向上的整体明显的升高。通过采用单向线材移动的线研磨切割的晶圆厚度由此在线材运动方向上具有显著楔形分布。单向切割由此不适于尽可能均匀厚度的晶圆的生产。

线磨削切割的晶圆在最大接合长度区域内不具有厚度减小的区域2a和2b，这是因为导致材料去除的磨料固定在线材上并且由此不会在纵向线材移动方向上出现消耗。

图5(B)示意性的示出了通过采用往复步伐法的线研磨所切割的晶圆，该晶圆在研磨固有的鞍形厚度降低4a和4b基础上还具有在切入区的厚度降低——切入楔6。由此，仅仅具有非均匀的厚度但没有非均匀的形状，这种晶圆的中面8是平坦的。

图5(C)示意性的示出了通过利用往复步伐法的线研磨所切割的晶圆，该晶圆具有在相同方向上的前后侧弯曲，即切入波纹7。由于切入波纹为形状描述的几何缺陷，并且除了鞍区2a和2b之外晶圆厚度是恒定，所以中面8在切入区平行于前侧和后侧地弯曲。它的分布准确地反应了前侧和后侧整体分布的形状描述分量。

图5(D)最后示意性地示出了通过利用往复步伐法的线研磨所切割的晶圆，该晶圆具有彼此叠置的切入楔6和切入波纹7。此时中面8包括厚度描述分量和形状描述分量。

在这一点上，本发明特别地基于下述观察结果而提出：借助线锯法从晶棒切割的晶圆可具有切入楔而没有切入波纹，或没有切入楔但有切入波纹。更进一步地还存在具有两者的晶圆。

图1(A)作为对比例示出了来自晶棒始区的晶圆沿着晶棒进料方向上的晶圆对角线(图5(A)中的测量线3)以毫米为单位的晶圆厚度T的分布9，该晶圆通过非本发明的往复步伐研磨法从300mm的单晶体硅切割得到。x轴线以厘米为单位指示了切割深度CD。

进入晶棒的切入口在0mm处，并且出口在300mm处。曲线10a是位于线材进入侧在线材的净移动方向上沿着短测量线4a(图5(A))的厚度分布；曲线10b是位于线材出口侧处在净移动方向上沿着4b(图5(A))的厚度分布。由于磨损导致的线材厚度降低，使得切缝在线材净移动方向上的线材进入侧处更宽，并且使得此处的晶圆(10a)比在线材出口侧(10b)的更薄。

图1(B)示出了与具有图1(A)所示的厚度分布的晶圆相同的晶圆沿着晶棒进料方向上的对角线以微米为单位的晶圆形状W(波形)分布11。晶圆不就有切入波纹。

厚度分布9、10a和10b和形状分布11(“波形”)由电容测量法所确定。测量探针包括两个电极，这两个电极彼此相对设置并且晶圆移动穿过两个探针之间，由此使得探针对沿着晶圆前、后侧上期望的测量线以一间距地移动。一个电极布置在晶圆前侧上方一较短距离处，并且另一个电极布置在晶圆后侧上方一较短距离。电极分别与晶体的前侧和后侧形成电容。这两个电容的电容量由交变电场决定。电容量恰好反比于位于每个电极与朝向该电极的晶圆侧之间的空气层的厚度。以这样的方式决定的前、后侧空气层厚度之和给出了位于由测量电极彼此距离决定的常量内的晶圆厚度；相应地厚度之差给出了晶圆形状(波形)。

图2(A)示出来了晶棒终区侧晶圆的厚度分布9，该晶圆与图1所示的厚度和形状分布所属的晶棒始区侧晶圆取自相同的晶棒。显著减小的晶圆厚度区域6即切入楔可清楚可见。切入楔达到大约15mm的最大切割深度12。已经被观察到的是，切入楔所能达到的最大切割深度经常小于300mm的总切割长度(15mm<<300mm)。图2(B)示出了这个晶圆的形状(波形)分布11。对于通过往复步伐线研磨法所切割的晶棒，它的晶圆厚度和形状示出在图1(A)和图2(A)中的，并且分别示出在图1(B)和图2(B)中，由此导致在晶棒始区既不具有切入楔又不具有切入波纹的晶圆在晶棒终区具有明显的切入楔但仍没有切入波纹。

图3(A)示出了来自晶棒始区的晶圆厚度分布9的进一步对比例，该晶棒与图1和图2示出的晶圆厚度和形状所属的晶棒不同。图3(B)示出了与图3(A)示出的厚度分布所属的晶圆相同的晶圆的形状分布11。该晶圆不具切入楔，但是它具有延伸至大约15mm的切割深度40a的切入波纹7。与图2(A)和图2(B)所示的厚度和形状所属的并且具有切入楔但不具有切入波纹的晶圆相反，图3(A)和图3(B)所示的厚度和形状所属的晶圆由此不具有切入楔但是具有明显的切入波纹。

最后，图4示出了不同晶圆的形状W(波形)分布11的最终对比例，该晶圆通过采用往复步伐法的线材研磨切割不同的晶棒而得到。这个晶圆具有明显的切入波纹7，该切入波纹具有非常大的延伸高达大约75mm的 切割深度40b。被观察到的是，与切入楔相反，切入波纹可发生在与总切割深度(此处是300mm)相比不再认为是显著地小(75mm<300mm)的切割深度上。

综上所述，可由此提出下面的观点：在每个晶棒中，存在具有切入楔的晶圆。切入楔在晶棒始区非常小或甚至为零；然而在晶棒终区，它经常显著地明显。在来自晶棒终区的具有切入楔的晶圆的切入区的最小厚度通常显著地小于该晶圆在最长线材接合长度区的线材出口处的最小厚度，并且通常甚至小于晶圆在接合长度区的线材进入处的最小厚度。

在晶棒终区处，切入楔由此对于晶圆的最小厚度通常至关重要。在此，切入楔由此尤为不利，这是因为在某些情况下能够在线锯之后的加工步骤中被进一步移除从而在线锯后纠正晶圆的缺陷的非常少的材料被保留，由此没有达到完全加工的晶圆的预设目标厚度。

这点被图11所证实，其中图11作为对比例为示出了在切入楔区域外沿着对角测量线3(图5(A))所测量的中心厚度TC(厚度中心)分布31、切入楔厚度TI(切入厚度)分布30和以及两曲线之间的差值32(TC–TI)。x轴线以毫米为单位指示晶棒的位置(工件位置，WP)。晶棒始区位于x＝0mm处，并且晶棒终区位于大约x＝310mm处。在晶棒终区，切入楔占据晶圆总厚度高达15μm。

本发明的一部分现在基于下述观点：切入楔由此在晶棒终区必定特别明显，这是因为线材网在切割开始时设置有大致全新(几乎没有磨损)并且由此较粗的线材，这种情况由于无磨损、全新的线材的表面是光滑的且由此不会在它携带过多砂浆，则会导致在切入区较薄的层厚度。具体地，线材网在切入口处的线材已经在预切割中切断安装梁。为了实现较短的总切割时长，这个梁由易于机加工的材料如矿物填充的塑料或碳组成，并且当切穿该材料时所述线材由此几乎没有任何磨损并且因此仍几乎具有它的完整直径。

在线材网始端即全新线材从进线轴直接供应给的位置处，所述线材在线研磨情况下仍然携带有它的有色金属涂层，该涂层是在拉丝过程作为使得线材能够拉拔穿过直径逐降的拉拔模具的固态“润滑剂”而施加。这种线材比裸钢丝更难浸润。这点在浸润测试中予以证实，在该测试中，仍然覆盖有色金属的钢丝段和裸钢丝段浸入砂浆，并且去除后的砂浆粘附量被 确定。绕着仍然覆盖有色金属层的线材的砂浆膜因此较薄，并且切缝较窄。这点等同于由未磨损线材所产生的切缝扩宽效果，由此使得在晶棒始区侧通常几乎没有任何切入楔形成。线材的有色金属涂层在经过一些切缝后被磨损掉，这是因为该涂层非常薄且具有低耐磨损性。由此，在晶棒的中区仅仅有被砂浆很好地浸润的裸钢丝与工件接合。由此更宽的锯缝形成，并且由此明显的切入楔在超出晶棒中区的区域形成。通过将此时的裸钢丝表面进一步粗糙化，砂浆浸润程度向着晶棒终区进一步被提高，由此使得切入楔在旧线材最终离开晶棒的晶棒终区处最明显。

磨损造成的线材厚度的同步降低无法抵消切入楔，这是由于厚度降低影响整个晶圆而不是仅仅切入区。锯线厚度降低导致的晶圆从晶棒始区至晶棒终区的厚度增加被线材导轮上的线材引导槽向着线材网终端连续下降的间距所补偿，从而在晶棒所有位置上获得具有相同中心厚度的晶圆。

图14示出了依据本发明通过线材研磨从圆柱体硅晶棒所切割的晶圆的切入楔分布实施例，该分布作为被测量的晶圆所取出的轴向工件位置WP的函数。具体来说，示出有：在切入楔TI上的最小晶圆厚度(切入厚度)分布30，沿着晶圆对角测量线3(图5(A))在切入楔外部的中心晶圆厚度TC(中心厚度)分布31，沿着测量线4b(图5(A))测量的在最大接合长度区内的线材出口侧的最小晶圆厚度TX(出口厚度)的分布38，以及沿着测量线4a(图5(A))测量的在最大接合长度区的线材进入侧的最小晶圆厚度TE(切入厚度)的分布39。对于所有的晶棒位置，并且特别在晶棒终区处，与切入楔相关联的最小晶圆厚度大于与最大接合长度区内的线材进入区关联的最小晶圆厚度，并且甚至大于与最大接合长度区内的线材出口区关联的最小晶圆厚度。

本发明所基于的测试和观察使得进一步提出：通过网始侧上的线材段的相对于网终侧上的线材段更显著的“预磨损性”，消除从晶棒始区至晶棒终区的切入楔增加，上述网始侧上的线材段更显著的“预磨损性”是通过切入所述切入梁首先发生于网始侧上的线材段并且最后发生于网终侧上的线材段，特别是没有将工件相对于线材网倾斜或没有使用圆锥形线材导轮的情况下。

对此的解决方法发现在于楔形切入梁方式。这示出在图15中。图15(A)至图15(C)示出了穿过具有切入梁的晶棒的切割分布，其中该切入 梁在晶棒进料方向上的跨度、也即它的从晶棒始区至晶棒终区的高度、也即它的前侧和后侧之间的高度、或它的长度逐渐减小。图15(A)以侧视图(左半部)和晶棒末端表面(前半部)视图的形式示出了采用线材网线材15切入之前的布置，该布置具有线材网始端43a和线材网终端43b、晶棒始区42a和晶棒终区42b，以及楔形切入梁41，该楔形切入梁41在进料方向上在与晶棒始区42a对应的切入梁始侧44a处的跨度大于它在进料方向上在与晶棒终区42b对应的梁终侧44b处的跨度。切入梁41形状配合地插入晶棒13的缺口5，或粘附接合至该处。

当晶棒和切入梁被供应至线材网时，位于线材网始端43a的线材段首先切入所述此处在进料方向上从缺口突出最远的楔形切入梁部分(44a)。这被图5(B)示出。由于切割动作的进行和进一步将晶棒供应至线材网，在晶棒始侧上切入的线材段会在进料方向上出现线弯曲45a。该线弯曲最初必然是可变的，原因在于它从零(在切入之前)至有限值(切割过程中)地变化。随着进一步的进料，所有别的线材段相继切入楔形切入梁41。

优选地，在切入梁的切割过程中的进料速度以这样的方式设定：所有线材段最迟在切入梁切割结束时在线材段切入晶棒13之前均达到恒定的线弯曲18。根据本发明，该线弯曲18然后能在整个切穿晶棒过程中保持恒定。这示出在图15(C)中。

采用这样一种近似楔形切入梁，切入楔能够在晶棒的整个长度上相对于所有晶圆被彻底地被消除。被观察到的是，线材的磨损以及因此的厚度降低恒定地但不一定相对于线材经过的所有接合长度之和按比例地发生。由此特别优选地以工件轴向位置的函数的方式选取切入梁在工件向线材网的移动方向上的跨度，以这样的方式，切入梁在每个工件位置处实际上被消除。

上述所需要的准确的切入梁形状能够通过测试性切割和所获得的晶圆保留的切入楔的测量快速确定：如果在工件轴向位置上的晶圆在测试性切割中仍具有切入楔，就在随后的切割中在切入梁在相应纵向位置上于工件向线材网的移动方向上增加切入梁长度；如果切入楔不仅没有被消除反而晶圆具有增加的切入区厚度，就在随后的切割中减小切入梁在对应位置处的跨度。

还可以同样使得切入梁在工件向线材网移动方向上的跨度在整个切入 梁长度上恒定，而不是使得切入梁剖面区域面积从工件始侧至工件终侧地减少。为实现此目的，将切入梁最接近线材网的部分从始端至末端地锥形化是通常足够的。例如，切入梁可由易于获取的立方体所制成，例如平板玻璃梁，该平板玻璃梁的一个狭窄纵向侧根据工件缺口轮廓是修圆的，并且另一狭窄纵向侧在晶棒始侧没有被加工，并且朝向晶棒终区楔形地逐步磨削，由此使得线材网的线材在晶棒始侧处沿着平行于线材纵向方向的线条地切入，并且在晶棒终侧处切出尖端指向线材网的楔形尖。

图16示出了依据本发明的具有工件向线材网的移动方向上的恒定跨度的切入梁20的实施例。第一曲线34，第二和第三线35，以及第二曲线36包围出垂直于切入梁的纵向方向的每个截面49。在图16的示意性示图中，端点47标示曲线34和36与线35的相应的过渡点。切入梁沿着梁表面的一部分形状配合地插入或粘附接合至工件的缺口中，其中所述部分为梁表面包含垂直于切入梁纵向方向的所有截面49的第一曲线34的部分。根据本发明，所有截面的第一曲线34是相同的。图16示出的实施例中，线35的长度进一步相对于所有截面49相等；从切入梁20始端44a至终端44b改变长度和形状的仅仅是第二曲线36。

由于切入梁在工件向线材网的移动方向上的恒定跨度48，线材网所有的线材段同时切入侧面46(在图16由阴影部分表示)。然而，由于第二曲线36的长度从切入梁始端44a至切入梁终端44b地下降，线材网的线材段与切入梁的接合长度也从切入梁始端44a至切入梁终端44b地下降。在切入和进一步至少切穿切入梁上由第二曲线36包围的部分的过程中，线材网的每个线材段会出现从切入梁始端44a至切入梁终端44b程度逐渐降低的磨损以及因此程度降低的厚度降低。切割出的晶圆的切入区由此从晶始区至晶棒终区相对地变厚。与切入没有适配以切入梁的工件、或适配以具有恒定截面的切入梁的工件相比，切入口厚度由此增加，并且从晶棒始区至晶棒终区增大的切入楔沿着整个晶棒长被抵消。

虽然切入楔通常在晶棒终区侧上发生，但是切入波纹可发生晶棒的任何位置，或可能完全没有切入波纹。切入波纹的产生因素被认为是由于在切入时突然的机械或热负载变化。机械原因例如可为在晶棒悬浮液中和进料装置中晶棒的趋稳运动，或张紧的线材在线材导轮之间施加的张力的量值和方向的变化，该变化能导致在线材导轮轴承中的移动。热原因例如为 由于单个部件(晶棒，线材导轮，进料装置，机械框架)的非均匀热膨胀产生的晶棒和线材网之间的相对移动，由于微弱的热传导性，该热膨胀通过冷却仅仅可被略微抵消(例如线材导轮的塑料涂层膨胀进入铣出槽的位置)。

被观察到的是，切入口波纹的发生随着线材导轮套件的涂层中的槽的使用时间的增加而增加。在过于频繁或出现明显切入波纹的情况下，此时需要移走线材导轮，磨掉已磨损的槽，施加新的槽，并且再一次将线材导轮安装至线锯装置。通常，在这种情况下，当测量使用过的槽时，会完全发现不了形状偏差，即存在磨耗导致的较少磨损与槽和涂层的改性导致的更多磨损，该改性例如通过涂层吸收剂乙二醇或砂浆载液油实现，这改变了弹性性能并且使得槽在整个线材导轮长度上不均匀，或改变了涂层的热传导性和热膨胀性。

所述效果导致线材网的线材段最初切入晶棒的晶棒轴向位置与机械和热平衡在切割加工的进一步过程中建立后的该位置不同。这适用于晶棒的任何截面，并且特别是那些在整个切割中具有恒定接合长度的晶棒(立方体)。在非矩形多边形或圆形截面的情况下，接合长度连续变化，并且在整个切割中没有建立平衡；然而，所述变化总是恒定的并且能够被现有技术已知措施很好地抵消，例如晶棒、系统部件特别是线材导轮、和类似部件的冷却。

如果晶棒将切入波纹赋予晶圆，则具有最显著的切入波纹晶圆可位于晶棒始区、晶棒终区，或位于晶棒中部。切入波纹可达到相对总切割长度较小的最大切割深度；300mm柱状晶棒的情况下，能达到大约15mm。然而，它还可达到不再相对总切割长度较小的最大切割深度；在300mm柱状晶棒的情况下，可达到75mm或更深。

特别地，被观察到的是，来于晶圆所切自的晶棒上的相邻轴向位置的晶圆的切入楔和切入波纹在切入楔或切入波纹形状和大小方面仅仅具有微小差别，并且当它们的在所切自的晶棒上的轴线位置彼此越远时，该差别相应地越大。

图12示出了作为晶棒长度WP函数的切入波纹W分布33的对比例。在所选的对比例中，切入波纹出现在晶棒始区，在晶棒中部最小并且晶棒终区最大。还同样存在多个对比例，这些对比例中切入波纹在晶棒始区或 在晶棒中部最显著。然而，所有的观察结果共同的特征是，如果存在切入波纹的话那么切入波纹、或经常至少出现在晶棒终区侧上的切入楔在相邻晶圆之间仅仅轻微地变化。切入波纹和楔由此经常在纵向晶棒位置上远距离地相互关联；切入波纹或切入楔从不出现在一个晶圆上和相邻晶圆上。

在根据本发明的方法中，晶棒此时以这样的方式安装在安装梁上：晶棒缺口朝向线材网并且切入梁形状配合地插入该工件缺口。切入梁应当由材料去除特性类似于工件材料的材料组成。对于硅晶棒被切割的应用中，由玻璃制成的切入梁被发现是有利的。玻璃具有与硅相似的材料去除特性。已经发现的是，具有相似材料去除特性的材料会发生相似材料去除状况。

根据本发明的方法具有许多优点：切入梁与缺口的形状配合导致当许多线材段切入所述切入梁时，作用在工件上高剪切力被良好释放。切入梁和工件之间的接合由此能够由粘附剂实现，所述粘附剂需要仅仅在工件和切入梁表面具有很少的粘附(面接合)，以及低内聚力(粘附剂材料保持力)，或不需要完全覆盖工件与切入梁之间接合面(点接合)。粘附剂由此能够选自可获取的粘附剂的宽泛选择范围，并且粘附接合可特别地仅仅在部分表面上实施。

使用厌氧固化粘附剂尤为有利，若采用该厌氧固化粘附剂则缺口可被涂装从而无需观察使用寿命，并且该厌氧固化粘附剂由于放入切入梁时良好的毛细行为，能够特别薄地且在粘附连接部全表面上地移动，然后在缺乏空气时迅速地固化。当切入梁选自由相对紫外线透明的材料如相对紫外线透明的玻璃制成时，紫外线固化粘附剂也特别适宜。

由于在根据本发明的方法中接合表面较小且切入梁与缺口之间的形状配合良好，大量粘附剂进一步被节约并且特别是制造费用被降低。

粘附剂优选地可配置为轻微可溶。在利用乙二醇砂浆的线材研磨的情况下，粘附剂甚至可为可溶于乙二醇，这是因为在切入梁的切割过程中由于较小切入口宽度，没有发生显著地粘附接合的释放。在切入梁已经被切穿之后，乙二醇还可在切入梁材料的薄片和工件两者前侧上穿过所产生的切缝地到达粘附剂，此时该粘附剂仍然将所产生的切入梁材料的薄片保持连接至工件。由于切入梁在此时已经被切穿，它的剩余物能够借助粘附接合的释放而脱落而没有能够例如损坏线材网。这对于外部地粘附接合至侧面的切入梁是不可能的。

粘附剂的轻微溶解性还可简化切割之后的失粘过程(时间节约，非严格溶剂，短作用时间，低温)。由于切入梁和工件良好的形状配合，粘附膜进一步更是如此之薄，以使得在失粘之后可能仍然粘附的粘附剂残留不与获得的晶圆随之形成的环绕边缘相互作用。

为了达到良好的失粘性能，粘附剂可包括传统的分离助剂。

根据本发明的方法更进一步具有下述优点：特别在半导体晶圆的情况下，工件标识如激光形式的划线在切割后被施加在缺口附近。由于工件首先将缺口移至抵靠线材网移动，所以切入楔和切入波纹任何情况下都会发生在设置有工件标识区上。这个标识区排除在晶圆平面度的评价之外。

如果存在切入波纹的话，那么所述切入波纹通常至明显较深的切割深度地有效地作用于所获得的晶圆的几何形状。这是因为由于线材段在切入口处的挠曲，使得晶棒轴向上的恢复力相对于进一步切割过程中的无轴向力的平衡位置处的恢复力非常得小。更进一步地，在具有非矩形多边形或圆形截面的情况下，切割下不断变化的接合长度导致无轴向力的平衡位置不断变化，在大切割深度上线材滞后于该平衡位置。

根据本发明的方法使得能够采用在进料方向上具有非常长的长度(高度)的切入梁，从而还能够抵消具有非常长的波长的切入波纹。由于良好的形状配合，切入梁在线材纵向方向上的跨度(宽度)较小，由此尽管进料方向上的较大跨度，切割仍然以几乎没有线材消耗并且整体非常经济迅速地进行。

在接合过程中，接合长度从零值变化至有限值。在工件具有圆形截面、或它的截面边缘具有至少一个顶点并且这个顶点在进料方向上指向线材网的情况下，上述变化不断发生。采用变化的接合长度，线弯曲也经常变化。

图6示意性地示出了圆柱状晶棒的切割过程的对比例，该圆柱状晶棒用于并非根据本发明的方法并在缺口处没有切入梁。在切入之前并且在切入瞬间，线材15的弯曲为零(图5(A))。在切入阶段中，线弯曲具有可变量值16。附图标记17在图6中指代晶棒已经切穿的部分。只有采用一定的切割深度才能够通过已知方法如改变进料速度或纵向线材速度获得恒定线弯曲18(图6(C))。

现已发现的是，当在进料方向上的线弯曲保持恒定时，切割方法赋予晶圆特别平坦且相互平行的前、后侧。这点已经发现对于具有以切割深度 函数的方式不断变化的接合长度工件特别有利。采用根据本发明的方法，能够使从切入处通常零线弯曲至对于进入切入梁的持续切割过程必然为有限值的线弯曲的过渡发生偏移，并且接下来在发生在工件上的总切割过程的一段中将线弯曲保持恒定。

图7示意性地示出了根据本发明的切割方法的实施例。晶棒13将它的缺口5面向线材15，在所示的实施例中为圆柱体的切入梁14插入或粘连入缺口(图7(A))。切入梁14从缺口超过在实施例中为圆柱体的工件的侧面包络突出，由此使得线材15首先切入所述切入梁14(图7(B))。晶棒此时以这样的方式供应至线材网之上：当线材切穿切入梁的突出部时，经常发生不可避免的可变的线弯曲。附图标记19指代切入梁已经被切穿的部分(图7(B))。一旦线材开始切入工件13，则通过已知措施使此时达到的线弯曲18保持恒定(图7(C))并且在所有进一步切割过程中保持恒定(图7(D)中的18)。

图10参照图7所示的切割圆柱体工件的实施例地示出了根据本发明的工件朝向线材网并且穿过线材网的进料速度的分布26的选择实施例，通过该实施例线弯曲能够在穿过工件的整个切割操作上保持恒定。x轴线以毫米为单位指代切割深度。根据本发明，线材在数值为CD<0处切穿所述切入梁，并且在CD＝0处第一次与工件接触。工件具有300mm的直径。工件的切穿由此在CD＝300mm处完成，并且对于CD>300mm处线材切入安装在背向线材网的晶棒侧面上的安装梁。y轴线以速度为单位如毫米每分钟指代进料速度TS。

当切入梁被切穿时，选取非常高的进料速度27，该速度将线材在晶棒进料的几毫米内挠曲至期望目标曲度。对于进一步的切割，进料速度反比于接合长度地变化。在圆柱体工件如硅晶棒的情况下，当晶棒被恰好切分至一半时(CD＝150mm)，进料速度在每个最大接合长度处达到最小值28。对于CD>150mm处，接合长度然后再一次下降并且选取的进料速度相应地再一次增加。当达到安装梁时(CD＝300mm)，供料可例如至切割最末端(29)地不断进行。这不影响工件中所产生的线弯曲。以类似的方式，但是利用图10的反复变化的值，例如根据所进行的给料延伸穿过工件的线材长度还能够以在往复步伐的两个纵向线材长度之间存在较大差别(往复步伐法)或大纵向线材速度(单向切割)的方式地选取，即对于大接合长 度适用线材的大净移动或大纵向线材移动速度。

图8示出了根据本发明的实施例，在该实施例中适宜于避免切入波纹的切入梁被使用，该切入波纹大切割深度，特别明显且决定晶圆的几何形状。切入梁20在进料方向22上具有最大长度，该最大长度大于或等于切入波纹(或切入楔)在测试晶棒的预切割中所能观察到的切割深度21。进料速度或线材长度，或纵向线材移动速度以这样的方式选取：使得可变线弯曲16优选地在切入梁切穿过程中较早地发生。

由于切入梁20具有在进料方向上的跨度22，该跨度相对于圆弧段34的边缘曲线的长度较大，通过该圆弧段切入梁通过形状配合连接至工件13的缺口3中，该工件在所示的实施例中为圆柱体，尽管良好的形状配合高横向力还是发生并且切入梁沿着粘附连接部23粘附结合至缺口。

图13示出了切入梁20进一步的实施方式，该切入梁20的使用特别适宜于消除延伸至大切割深度的切入波纹(或切入楔)。这些切入梁具有截面，该截面被两个具有第一长度、设置为镜像对称和彼此平行相对的相同的线35、第二长度的第一曲线34和第三长度的第二曲线36封围而成，第一长度大于第二或第三长度。第一曲线34是圆弧，沿着该圆弧切入梁通过形状配合且借助粘附连接部23连接至工件的缺口，该圆弧的半径与缺口的半径相同并且该圆弧的斜率分别逐渐与彼此相对设置的线35的斜率统一。线材切入所述切入梁所借助的第二曲线36同样为圆弧(图13(A))，该圆弧进一步划分为数段曲线以形成指向进料方向的顶点(图13(B))、第二曲线36或平行于线材网定向的线。

对于图13(A)和图13(B)的示范性实施例，在切入处存在接合长度的恒定变化，并且对于图13(C)存在非恒定变化。

具有图13实施例示出的形状的切入梁具有优点：该切入梁在线材网的线材段的纵向方向上的跨度即该切入梁的宽度非常小。以这种方式，接合长度非常短并且由此即使采用向线材网的快速给料速度，材料去除速率仍然保持很低。若不考虑切入梁在进料方向上的大长度，则能够切割得非常迅速由此使得用于切入梁和工件的切割过程的全部时间不显著地大于用于切割工件自身的时间。

图13实施例示出的切入梁需要很少的材料并且能够经济地制造。该切入梁实际上具有玻璃梁的形状，切割如断取自易于获取的且经济的平板材 料(平板玻璃)，并且仅仅需要沿着侧面将以形状配合进入工件缺口的部分利用成形工艺如磨削地稍作加工。

具有如图7或图8、或图13的截面的切入梁优选地附加地在它的面向线材网且切入进行的位置处的边缘曲线36上具有槽。该槽平行于线材段地延伸以此使得，利用进料装置上的工件的适宜的轴向定向，恰好一个槽在进料方向上以具有间隔设置地相应地覆盖恰好一条线材段。

当工件向线材网之上供应时，恰好一个相应线材段此时首先来到恰好一个槽内，并且槽引导以这样的方式线材段：线材段没有轴向晶棒方向上挠曲地切入所述切入梁。如果在预测试切割中发现例如铣出引导线材的槽的线材导轮的涂层在线材导轮轴向方向上的热膨胀相对于旋转固定安装线材导轮的轴承位置地移动，则切入梁20上的槽24间距还可以这样的方式设置：在槽的热致位置偏移已经在线材导轮上发生后，那么将切入梁的槽24以间距设置地在进料方向上覆盖线材网的线材段。

Claims (13)

1.一种从柱体工件同时切割多个晶圆的方法，该工件具有轴线和在工件侧面上平行于所述轴线施加的缺口，该方法包括：

在工件上施加切入梁，切入梁从前侧至后侧形状配合地将头端适配入缺口中，并且将足端从缺口伸出；

借助线锯的进料装置保持工件，使工件的轴线平行于线锯的数个柱体线材导轮的轴线；

借助进料装置使切入梁和工件在垂直穿过平面线材网的进料方向上移动，该线材网由彼此平行布置且垂直于线材导轮轴线的数个线材段构成，其中线材借助线材导轮上的数个槽环绕线材导轮地被多次螺旋地引导，所述切入梁以足端首先抵靠着线材网移动，工件以缺口首先抵靠着线材网移动；以及

在用作研磨剂的磨料存在的情况下，通过使线材导轮在与线材一致的方向上以相同圆周速度旋转，使得线材段在线材纵向方向上移动。

2.根据权利要求1所述的方法，包括使工件以这样的方式移动穿过线材网：在这个过程中，线材段在进料方向上呈现恒定弯曲。

3.根据权利要求1或2所述的方法，包括使从缺口伸出的切入梁足端以这样的方式移动穿过线材网：在这个过程中，线材段在进料方向上呈现可变弯曲。

4.根据权利要求3所述的方法，包括使从缺口伸出的切入梁足端以这样的方式移动穿过线材网：在这个过程中，线材段弯曲呈现最大值，该最大值在进一步的切割加工中不再达到。

5.根据权利要求1-2、4之一所述的方法，包括：当在工件上施加切入梁时，利用粘附剂将切入梁头端粘附连入缺口。

6.根据权利要求1-2、4之一所述的方法，包括设置具有头端和足端之间高度的切入梁，该高度在前侧和后侧之间是恒定的。

7.根据权利要求1-2、4之一所述的方法，包括设置圆柱体形状的切入梁。

8.根据权利要求1-2、4之一所述的方法，包括设置切入梁，该切入梁中足端截面形状在前侧和后侧之间于进料方向上以这样的方式变化：线材段以逐渐减小的接合长度切入所述切入梁。

9.根据权利要求8所述的方法，包括设置切入梁，在该切入梁中足端截面形状在前侧和后侧之间于进料方向上呈斜度逐渐增大的楔形。

10.根据权利要求1-2、4之一所述的方法，包括设置具有头端和足端之间高度的切入梁，该高度在前侧和后侧之间减小，由此使得线材段与线材网始端之间的线材路径越长，线材段切入所述切入梁相应地越迟。

11.根据权利要求1-2、4之一所述的方法，包括实施测试切割，在该测试切割过程中切入梁被排除，并且确定测试切割的晶圆上的切入波纹最大深度；并且还包括设置切入梁，该切入梁具有从缺口伸出的切入梁足端高度，该高度等于或大于上述确定的最大深度。

12.根据权利要求1-2、4之一所述的方法，包括在切入梁的与线材网相对设置的侧面上设置槽，所述槽垂直地在线材段上方布置。

13.根据权利要求12所述的方法，其中在操作温度下的热膨胀导致的在线材导轮的轴线方向上的线材段位置偏移已经发生之后，所述槽垂直地在线材段上方布置。