CN116133815A - 用于从工件同时切出多个切片的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在切片过程期间从工件同时切出多个切片的方法和线锯。该方法的特征在于，基于目标厚度特征值函数TTAR(WP)、节距函数dINI(WP)和厚度特征值函数TINI(WP)选择非线性节距函数dTAR(WP)，其中dTAR(WP)将线引导辊的外壳部中在位置WP处的相邻凹槽与所述切片过程中的节距相关联；TINI(WP)将在多个先前切片过程期间利用线锯在位置WP处获得的切片与在所述切片上测得的厚度特征值相关联；dINI(WP)将线引导辊的外壳部中在位置WP处的相邻凹槽与所述在先前切片过程期间的节距相关联；TTAR(WP)将在所述切片操作期间已在位置WP处切下的切片与目标厚度值相关联；并且WP表示所述相邻凹槽关于所述线引导辊的轴线的轴向位置。

Description

用于从工件同时切出多个切片的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于借助于线锯从工件同时切出多个切片的方法和设备以及适合于实施该方法的线锯。

背景技术

许多应用需要特定材料的薄且特别是均匀的切片。在前侧和后侧的均匀度和平面平行度方面承受特别严格要求的切片的一个示例是由半导体材料构成的切片，这些切片被称为“晶片”并且被用作制造微电子部件的基底。在从工件同时切出多个切片的情况下，所谓的线锯切对于生产这种切片而言特别重要，因为其特别经济。

例如从DE 10 2016 211 883 A1或DE 10 2013 219 468 A1已知为此所需的这种方法和设备。在这种方法中，线围绕至少两个线引导辊被螺旋式地引导，使得两个线引导辊拉伸由彼此平行地延伸的线区段构成的线网，所述线网面向工件。线引导辊呈直圆柱体的形式，其可围绕其轴线旋转并且其侧表面设有多个环形闭合凹槽，所述多个环形闭合凹槽在垂直于所述轴线的平面中延伸并引导所述线。线引导辊的旋转在线区段与工件之间产生相对运动。线锯还具有供给设备(装置)，工件经由锯梁(牺牲梁)被紧固至该供给设备并且该供给设备将工件供给至线网。在存在磨料的情况下的相对运动导致通过工件与线网的接触从工件去除材料。在利用相对运动继续供给且存在磨料的情况下，线区段以材料去除的方式在工件中形成切片间隙，并且线网缓慢地工作穿过整个工件，直到线网完全位于锯梁内为止，其中工件借助于胶接部被连接到所述锯梁。工件于是被完全分离成切片，这些切片像梳子的齿一样悬挂在锯梁上，仅由所述胶接部保持。

线锯切可以根据线研磨切片和线磨削切片而有所不同。线研磨切片的特点是线与工件之间的三体相互作用，其中线最初不承载磨料，磨料以浆料的形式松散式地供应。线磨削切片的特点是磨料与工件之间的两体相互作用，其中磨料被牢固地结合到线的表面中。

线通常由过共析珠光体钢(钢琴线)构成。钢线通常覆盖有非常薄的黄铜或锌层，其延展性在线的生产过程中起到拉拔辅助物(固体润滑剂)的作用，并且其对成品线起到防蚀的作用。在线研磨切片中，磨料通常由悬浮在由油或乙二醇构成的粘性载液中的碳化硅(SiC)构成。在线磨削切片中，磨料通常由金刚石构成，所述金刚石借助于电镀或合成树脂粘结或者通过形状配合(压入、滚入)而被固定于线的表面中。线从通常呈线轴形式的线料被供应到线网。该线轴被称为新线线轴。在通过线网之后，线被供应到同样通常呈线轴形式的线料。该线轴被称为磨损线线轴。在线锯切中，使用平滑线(素线或普通线)，而在线研磨切片中，还使用所谓的结构化线。平滑线呈具有非常大的高度(即线的长度)的圆柱体的形式，并且线直径对应于该圆柱体的直径。结构化线包括在其整个长度上设置有在垂直于线纵向方向的方向上的多个突起和凹陷的平滑线。结构化线的表面因此具有突起和凹陷，当线进入切片间隙时或在线通过切片间隙的进一步过程期间浆料可积聚在其中而不被擦掉。结构化线具有基础平滑线的直径和有效直径，该有效直径对应于完全包含所有凹陷和突起(所谓的包络线)的具有最小直径的圆柱体的直径。WO 2006/067062 A1描述了结构化线的一个示例。

切片通常呈具有小高度的圆柱体的形式，并且因此具有下顶表面(后侧)、上顶表面(前侧)和侧表面(切片的边缘)。切片的前侧和后侧形成其主表面，切片边缘形成其次表面。

线引导辊的最先与供应到线网的新线接触的凹槽可以被称为第一凹槽。包含该第一凹槽的线网的半部被称为线网的新线(供应)侧。其主表面由第一凹槽的线区段产生的切片可被称为第一切片，并且工件的包含第一切片的半部可以被称为工件的起始端。最后与脱离线网的磨损线接触的凹槽可以被称为最后凹槽。线网的包含该最后凹槽的一侧被称为线网的磨损线(脱离)侧。其主表面由最后凹槽的线区段产生的切片可以被称为最后切片，工件的包含最后切片的半部可以被称为工件的结束端(末端)。

在线锯切的情况下的一个问题是，通过切片操作获得的切片的厚度具有有限宽度的分布。典型地，例如通过研磨、磨削、蚀刻或抛光或一系列这些步骤进行的线锯切切片的进一步(机)加工承受在线锯切切片的厚度分布方面的严格要求。举例而言，没有切片或只有通过经济考虑所确定的最大比例的切片可以低于最小厚度，以便在每种情况下随时保持高于后续材料去除所需的目标切片厚度的最小材料厚度，以便完全去除已被线锯切损坏的表面层。同时，通常的情况是，例如因为过度的后续材料移除是不经济的，因此线锯切切片不得超过用于后续加工的给定最大厚度。举例而言，在线锯切之后且作为同时加工多个切片的所谓批量处理的研磨操作中的切片必须具有呈非常窄的分布的起始厚度，这是因为否则的话工作盘的负载将不均匀地分布到各个切片上，并且可能使这些切片过载并导致它们断裂，或者发生工作盘的错位，这导致具有楔形厚度曲线的切片。举例而言，在随后的磨削加工过程中，磨削轮也可能变得阻塞且不锋利，或者，在多个磨削轮(双面加工)的情况下，如果在磨削操作中去除的材料量太大，则可能存在从切片的前侧和后侧的不均匀材料去除。除了作为示例提及的最小和最大厚度之外，可以设想其他厚度参数，其中对于这些厚度参数，线锯切切片必须具有窄分布，以使得可以以经济的方式执行线锯切之后的加工操作，并且获得具有其前侧和后侧的所需高均匀度和平面平行度的切片，例如平均切片厚度。

线引导辊的凹槽通常具有V形或U形横截面轮廓，其包括凹槽侧部、凹槽底部和凹入(凹痕)深度。凹槽侧部通向圆柱体的无凹槽圆柱形侧表面，线引导辊具有所述圆柱体的形状，并且具有开度角，该开度角“抓持”线并阻止(抵消)在线引导辊的旋转期间所述线的意外“跳出”。凹槽底部是所述轮廓的最靠近线引导辊轴线的部分，并且以给定的张力向线引导辊供应的线将由于该张力而抵靠在该部分上。凹入深度(凹槽深度)表示凹槽的最靠近线引导辊轴线的点与线引导辊的侧表面相距的距离。对于凹槽底部而言，已知直线/线性式(罐形)、尖头式(V形)和弯曲式(U形)的形式。

已知在线研磨切片中，引起从工件的脆性腐蚀性材料去除的线与工件之间的松散磨料的滚动也导致从线的不期望的材料去除：作为磨蚀所导致的磨损的结果，平滑线的直径或结构化线的有效直径减小。相比之下，在线磨削切片中，磨料与线之间不发生移动：特别是仅仅作为金刚石的非常低的磨蚀的结果或者作为个别金刚石偶尔脱离与线表面的结合的结果，在线研磨切片中线直径仅略微发生变化。

进一步已知的是，由于作为磨蚀的结果线变薄，特别是在线研磨切片的情况下，线引导辊的凹槽的恒定节距导致从新线侧到磨损线侧的切片厚度的增加。

在现有技术中，已知用于抵消以这种方式引起的不均匀切片厚度的措施。

DE 10 2010 005 718 A1描述了一种线引导辊，其中每个凹槽的U形凹槽底部的曲率半径、凹槽侧部的开度角或凹槽深度沿着线引导辊轴线变化。还提供了凹槽节距的变化。

许多专利均描述了凹槽之间的节距从第一凹槽到最后一个凹槽连续减小的圆柱形线引导辊：CN 2015 166 49U、KR 100 445 192B、CN 2012 25584Y和CN 101 879 759A。

然而，现有技术中已知的线引导辊中没有一个能够解决线锯切之后广泛(宽范围)分布的切片厚度的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提出(指定)一种用于提供切片的方法，就对于后续加工至关重要的厚度参数而言，所述切片具有对于在前侧和后侧的均匀度和平面平行度方面的要求足够窄的分布。

本发明的目的通过一种用于在切片操作期间借助于线锯从具有工件轴线的工件同时切出多个切片的方法实现，该方法包括通过所述线锯的线引导辊围绕其轴线的旋转使所述线锯的线相对于所述工件移动，所述线引导辊具有设置有线引导凹槽的外壳部并拉伸由所述线的线区段构成的线网；

在存在磨料的情况下垂直于所述线区段将所述工件供给到所述线网，所述线区段完全穿过所述工件而工作，其中

依赖于目标厚度特征值函数TTAR(WP)、节距函数dINI(WP)和厚度特征值函数TINI(WP)选择非线性节距函数dTAR(WP)，dTAR(WP)为线引导辊的外壳部中在位置WP处的相邻凹槽指派(分配)在所述切片操作期间的节距，TINI(WP)为在多个先前切片操作期间借助于所述线锯在所述位置WP处获得的切片指派在所述切片上测得的厚度特征值，

dINI(WP)为线引导辊的外壳部中在位置WP处的相邻凹槽指派在先前切片操作期间的节距，TTAR(WP)为在所述切片操作期间在位置WP处切下的切片指派目标厚度特征值，并且WP表示所述相邻凹槽关于线引导辊的轴线的轴向位置。

节距dTAR(WP)优选地被选定为使得满足等式dTAR(WP)＝dINI(WP)+TTAR(WP)-TINI(WP)。

该方法考虑了来自借助于线锯进行的数量为i的多个先前切片操作的切片的厚度特征值，具有与节距函数dINI(WP)相对应的凹槽节距的初始分布的线引导辊被使用。第二节距函数dINI(WP)被预先自由定义，并且针对先前切片操作，为线引导辊的外壳部中的相邻凹槽指派依赖于相邻凹槽的位置WP的凹槽节距。凹槽节距也对应于穿过相邻凹槽行进的线网中的两个线区段之间的距离。位置WP优选地为离散长度规格，其指示相邻凹槽关于线引导辊的轴线的轴向位置，并且因此也指示切片在线网中的位置。

例如，根据节距函数dINI(WP)的初始分布可以被选定为使得随着位置WP的变化相邻凹槽之间的节距连续地减小相同的量。根据本发明的方法还包括目标厚度特征值函数TTAR(WP)的指定，所述目标厚度特征值函数TTAR(WP)为在切片操作期间在位置WP处切下的切片指派目标厚度特征值。特别适合于作为目标厚度特征值的是最小厚度、最大厚度和平均厚度。目标厚度特征值尤其符合后续加工步骤的材料去除方面的要求。目标厚度特征值例如可以是每个切片必须具有的最小厚度，使得具有足够的材料去除量以供例如作为后续加工步骤的后续磨削加工使用，以便完全去除靠近表面的已被线锯切损坏的层。

厚度特征值可以基于全面积测量。然而，沿着切片的直径、特别是沿着其在供给方向上的直径对切片的表面进行测量对于确定厚度特征值而言是足够的并且是优选的。沿着供给方向上的直径的测量也被用作随后呈现的示例的厚度特征值和对比示例的厚度特征值的基础。

从数量i个先前切片操作出发，对于每个位置WP产生具有厚度特征值TINI(WP)的相应的数量i个切片。厚度特征值函数TINI(WP)为在先前切片操作期间借助于线锯在位置WP处获得的切片指派公共厚度特征值，所述公共厚度特征值被测量并通过平均值形成(算术平均值)或作为分位数进行计算。切片的最小厚度例如是这样的厚度特征值，并且对应于切片前侧和切片后侧的对应测量点之间的最小距离的值。切片侧(面)上的测量点的数量优选地为至少25个。测量点优选地沿着供给方向上的直径布设(呈现)。代替最小厚度的平均值，例如也可以使用位置WP处的切片的最大厚度的平均值或平均厚度的平均值作为厚度特征值，或者使用最小厚度的分位数的厚度、最大厚度的分位数的厚度或平均厚度的分位数的厚度。

关于厚度特征值，对所有切片从线网中的相同位置WP进行评估。例如，厚度特征值可以是(-3σ)分位数(＝0.135百分位数，即0.135％)。来自先前切片操作的切片的最小厚度的(-3σ)分位数意指位置WP处的所有切片的0.135％低于该最小厚度。

作为示例，目标厚度特征值函数TTAR(WP)可以这样指定，即它为每个位置WP指派相同的常数，TTAR(WP)＝常数，例如，其(原因)在于将被切下的切片的最小厚度的(-3σ)分位数意味着(预定表示)对于所有位置WP具有相同的值。

基于指定的目标厚度特征值函数TTAR(WP)和源自测量的厚度特征值函数TINI(WP)，确定第一节距函数dTAR(WP)，其为每个位置WP指派与该位置有关的两个相邻凹槽之间的凹槽节距。第一节距函数dTAR(WP)优选地借助于以下等式获得：dTAR(WP)＝dINI(WP)+TTAR(WP)-TINI(WP)。

本发明可以利用平滑线来实施，该平滑线呈具有非常大的高度(即线的长度)的直圆柱体的形式。该圆柱体的直径表示平滑线的直径，并且该圆柱体的轴线表示平滑线的线纵向轴线。

本发明特别优选地借助于使用结构化线的线研磨切片方法来实施，结构化线是在其整个长度上设置有在垂直于线轴线的方向上的多个凹陷和突起的平滑线。在结构化线的情况下，线纵向轴线是完全包含结构化线(包络线)的具有最小直径的直圆柱体的轴线，该圆柱体的直径被称为结构化线的有效直径。

本发明可以利用单向线行进配置来实施。在单向线锯切的情况下，线在切片操作的整个时间段期间在其纵向轴线的正好(确切)一个方向上移动。在这种情况下，线供给的速率可以是可变的。

本发明特别优选地以朝圣式步骤(pilgrim step)方法实现。该朝圣式步骤方法描述了在整个切片操作中呈连续一系列的成对方向反转的形式的线的运动，一对方向反转包括所述线沿着线的纵向方向在第一方向上移动第一长度以及随后线在与第一方向正好相反的第二方向上移动第二长度，并且第一长度被选定为大于第二长度。所述成对方向反转在线运动的长度和速度方面可以不同。

作为示例，第一长度可以是320m，第二长度可以是240m。在一对方向反转期间，320m+240m＝560m的线因此移动通过切片间隙；然而，在一个这样的完整朝圣式周期内，线从新线的线料到磨损线的线料仅进一步移动总计320m–240m＝80m。在所述示例中，作为朝圣式步骤方法中的线锯切的结果，以系数(320+240)/(320–240)＝560/80＝5利用线。这是有利的，因为非常高的线损耗将导致发生一次性使用线(单向切片法)的情况，并且磨损线将仅受到轻微程度的磨损，这是非常不经济的。作为第一长度L1和第二长度L2的选择的结果，优选地选择利用率r＝(L1+L2)/(L1-L2)，使得线受到以下程度的磨损，即，在选定拉伸应力(其中利用所述选定拉伸应力将线供给到线网或使其脱离线网)的情况下，所述线仍不断裂且尚未作为不均匀磨损的结果变得不圆(椭圆形)而使得所产生的切片间隙具有宽度波动，所述宽度波动在界定切片间隙的相邻切片的前侧和后侧的平面度方面将导致不均匀性以及平面平行度的缺乏，这使得切片不适合于所提出(要求保护)的应用。

工件的轴线优选地平行于线引导辊的轴线定向。然而，例如，如果工件是由单晶半导体材料构成的锭料(坯料)并且期望得到具有确定的结晶错位的切片(晶片)，则相对于线引导辊的轴线方向枢转工件的轴线可能是有利的。例如，如果在线锯切以及随后的加工(研磨、磨削、蚀刻、抛光)之后，晶片被额外地设置有由外延施加的进一步单晶半导体材料构成的层，则错位(错向)是有利的，因为错位伴随着生长边界表面处的增大密度的原子台阶，这使得外延层的特别无缺陷的生长成为可能。

该方法也可以利用其凹槽具有与依赖于位置WP的深度函数t(WP)相对应的深度的线引导辊来实现。作为线磨损的结果，所述深度优选地被选定为与线直径(平滑线)的减小或与有效直径(结构化线)的减小成比例。凹槽的深度因此被理解为意指凹槽在朝向线引导辊轴线的方向上的大小(程度)，也就是说，直圆柱体(呈所述圆柱体的形式的线引导辊)的半径与凹槽轮廓的点(所述点相对于线引导辊轴线具有最小距离)相对于线引导辊轴线的距离之间的差值。

该目的还通过一种用于从工件同时切出多个切片的线锯实现，该线锯包括拉伸线网并具有轴线和外壳部的线引导辊，所述外壳部设有对线进行引导的多个凹槽，在位置WP处的相邻凹槽之间的节距遵循非线性节距函数dTAR(WP)，WP表示相邻凹槽关于线引导辊的轴线的轴向位置。

非线性节距函数dTAR(WP)优选地满足等式dTAR(WP)＝dINI(WP)+TTAR(WP)-TINI(WP)，TTAR(WP)是目标厚度特征值函数，其为将在位置WP处切下的切片指派目标厚度特征值，TINI(WP)是厚度特征值函数，其为已经在多个先前切片操作期间借助于线锯在位置WP处获得的切片指派在所述切片上测得的厚度特征值，dINI(WP)是节距函数，其为线引导辊的外壳部中在位置WP处的相邻凹槽指派在先前切片操作期间呈现的节距。

下面还参考附图描述本发明的示例性实施例。

附图说明

图1示出了线锯的元件。

图2以横截面形式示出了线引导辊。

图3示出了依赖于位置WP的对比示例和第一示例的最小厚度TMIN的(-3σ)分位数。

图4示出了对比示例、第一示例和第二示例的依赖于位置WP的凹槽节距WGRP。

图5示出了来自于对比示例、第一示例和第二示例的切片的最小厚度TMIN和最大厚度TMAX的累积频率CF。

图6示出了依赖于位置WP的与对比示例相关以及与第一示例相关的切片的最大厚度TMAX。

图7示出了依赖于位置WP的来自于对比示例和第二示例的切片的最大厚度TMAX。

图8示出了依赖于位置WP的与对比示例和第二示例相关的切片的最小厚度TMIN。

图9示出了来自于使用平滑线和结构化线进行的研磨切片操作的切片间隙的最大宽度KMAX的(+3σ)分位数。

图10示出了研磨切片得到的半导体切片的典型(特有)厚度特征。

所使用的附图标记和缩写列表

1线

2线区段

3左侧线引导辊

4右侧线引导辊

5左侧线引导辊的轴线

6右侧线引导辊的轴线

7左侧线引导辊的旋转

8右侧线引导辊的旋转

9线供给(新线)

10线脱离(磨损线)

11线网

12工件

13线区段的移动方向

14工件的轴线

15锯梁

16胶接部

17供给方向

18凹槽

19左侧喷嘴

20右侧喷嘴

21出口开口

22左侧射流

23右侧射流

24切割深度

25切片间隙

26标识凹口

27线引导辊

28线引导辊的芯体部

29线引导辊的覆层

30在关于位置WP线性地减小凹槽节距的情况下的最小厚度的(-3σ)分位数

31关于30的回归曲线

32在关于位置WP非线性地改变凹槽节距的情况下的最小厚度的(-3σ)分位数

33关于32的回归曲线

34线性地减小的凹槽节距

35用于最小厚度的恒定(-3σ)分位数的凹槽节距

36用于最大厚度的恒定(+3σ)分位数的凹槽节距

37在线性地减小凹槽节距的情况下的最小厚度的累积频率CF

38在线性地减小凹槽节距的情况下的最大厚度的累积频率CF

39在非线性地变化的凹槽节距针对最小厚度的恒定(-3σ)分位数进行优化的情况下的最小厚度的累积频率CF

40在非线性地变化的凹槽节距针对最小厚度的恒定(-3σ)分位数进行优化的情况下的最大厚度的累积频率CF

41在非线性地变化的凹槽节距针对最大厚度的恒定(+3σ)分位数进行优化的情况下的最小厚度的累积频率CF

42在非线性地变化的凹槽节距针对最大厚度的恒定(-3σ)分位数进行优化的情况下的最大厚度的累积频率CF

43在线性地减小凹槽节距的情况下最大厚度TMAX关于位置WP的(+3σ)分位数

44关于43的回归曲线

45在非线性的凹槽节距针对最小厚度的恒定(-3σ)分位数进行优化的情况下的最大厚度TMAX关于位置WP的(+3σ)分位数

46关于45的回归曲线

47在非线性的凹槽节距针对最大厚度的恒定(+3σ)分位数进行优化的情况下的最小厚度TMIN关于位置WP的(+3σ)分位数

48关于47的回归曲线

49在对于结构化线线性地减小凹槽节距的情况下的最大切片间隙宽度KMAX的(+3σ)分位数

50关于49的回归曲线

51在对于平滑线线性地减小凹槽节距的情况下的最大切片间隙宽度KMAX的(+3σ)分位数

52关于51的回归曲线

53单调递减区段

54单调递增区段

55单调递减区段

56切口楔

57鞍部

58沿供给方向的扫描方向

59切片的中心平面

60切片

61在非线性的凹槽节距针对最大厚度的恒定(+3σ)分位数进行优化的情况下的最大厚度TMAX关于位置WP的(+3σ)分位数

62关于61的回归曲线

α开度角

CF累积频率

d凹槽节距

d1第二凹槽与第一凹槽之间的节距

dINI(WP)节距函数

dTAR(WP)非线性节距函数

D线引导辊的直径

DIFF差值

i切割计数器

KMAX切片间隙的最大宽度

L 线引导辊的长度

r 凹槽底部的曲率半径

s 相邻凹槽之间的圆柱形部分的宽度

s1 第一凹槽与第二凹槽之间的圆柱形部分的宽度

s(WP)宽度函数

t凹槽的深度

t(WP)深度函数

t1第一凹槽的深度

TMIN切片的最小厚度

TMAX切片的最大厚度

TINI(WP)厚度特征值函数

TTAR(WP)目标厚度特征值函数

VAR方差

WGRP线引导辊的凹槽节距

WP线引导辊上的两个相邻凹槽的凹槽节距的位置或切片位置

具体实施方式

图1示出了线锯的元件，其有助于理解本发明：线1从线料/备料(新线线轴，未示出)沿方向9供给，并在围绕至少两个线引导辊27的凹槽18中被螺旋式地引导，由彼此平行地延伸的线区段2构成的线网11被产生。图1中的线锯的示例示出了两个线引导辊27，即左侧线引导辊3和右侧线引导辊4。作为线引导辊3和4围绕其轴线5和6沿旋转方向7和8的旋转的结果，线区段2和线网11以相对的方式沿方向13相对于工件12移动。线引导辊3和4的轴线5和6彼此平行地定向。工件12具有轴线14，并通过胶接部(胶接接头)16连接到锯梁15。锯梁被紧固至供给设备(未示出)，该供给设备沿垂直于线网11的方向17供给工件12。优选地，工件12是由单晶半导体材料构成、例如由单晶硅构成的锭料。在这种情况下，工件呈直圆柱形，并且平行于其轴线14设置有用于晶体的定向的标识凹口26。在工件12的两侧，通过喷嘴19和20经由喷嘴中的开口21，线网11被供应有液体切割助剂的射流22和23。如果线锯以磨削切片法操作，则切割助剂是不含磨削作用物质的冷却润滑剂，线1是其表面包含牢固结合的具有磨削作用的金刚石颗粒的钢琴线。如果线锯以研磨切片法操作，则切割助剂是在由油或乙二醇构成的液体载体中的碳化硅(SiC)的浆料。

作为沿方向17供给的结果，线网11与工件12接触。作为线网11与工件12之间的相对运动13的结果，在存在磨蚀作用物质的情况下，线区段2引起从工件12的材料去除。在具有相对运动13的进一步供给9的情况下，由线区段2引起的材料去除在工件12中形成切片间隙25。工件12中的线区段已穿过该工件所达到的深度被称为切割深度24。当切割深度24超过工件的直径时，线网11的所有线区段2均已经穿过工件切片并且已经到达保持梁15：工件已被完全分离成多个切片。在经过线网之后，线1沿方向10离开线网11而去往用过的线的线料(磨损线线轴，未示出)。

图2示出了在包含轴线6的截面中具有直径D和长度L的线引导辊27，该线引导辊27包括芯体部28和外壳部29，芯体部28例如可以包含用于冷却线引导辊的腔室。外壳部29包括由耐磨材料构成、例如由热固性聚氨酯构成的涂层。所述涂层设有环形闭合凹槽18，所述环形闭合凹槽18布置在垂直于轴线6的平面中并且围绕线引导辊延伸(行进)。根据本发明，依赖于其位置WP，沿着轴线6从具有深度t1的第一凹槽直到最后一个凹槽测得的、相邻凹槽的节距被选定为使得所述节距遵循非线性节距函数dTAR(WP)。非线性节距函数dTAR(WP)依赖于先前切片操作的切片的厚度特征值、先前切片操作期间的凹槽节距的节距函数以及指定的目标厚度特征值函数TTAR(WP)。如例如由第一凹槽节距d1和任意凹槽节距d的不同节距所示，dTAR(WP)以非线性的方式变化。凹槽具有其凹槽侧部的开度角α和其凹槽底部的曲率半径r。此外，根据本发明的一个实施例，凹槽深度t可以根据深度函数t(WP)随着位置WP(的变化)而变化，如以示例性方式示出的第一凹槽的深度t1和任意凹槽的深度t所示。依赖于可随着位置WP而变化的凹槽节距dTAR(WP)以及可选地依赖于可变的凹槽深度t(WP)，在凹槽底部的曲率半径r相同且凹槽侧部的开度角α相同的情况下，根据宽度函数s(WP)，凹槽之间的侧表面的残余圆柱形区域具有不同的宽度。宽度s1以示例性的方式示出了第一凹槽与第二凹槽之间的圆柱形部分。

图10以厚度图示的方式示出了通过线研磨切片获得的半导体切片60的示意图，即在透视图示中，半导体切片的前侧和后侧之间具有平面状的中心区域59。在该厚度图示中，已经消除了将在中心区域59的曲率中显现出来的切片的任何波动。该中心区域正好包含分别连接前侧和后侧上的对应点的路径中间的点。在每种情况下，对应的点是其连接路径垂直于中心区域的点。在厚度图示中，借助于线研磨切片获得的半导体切片60通常具有切入楔56，即在工件与线网之间的首先接触区域中的切片厚度减小区。切割(也就是说在切片操作期间工件的供给)沿着扫描线58从图10中的左侧向右侧行进。线垂直于供给方向、即垂直于扫描线58移动。优选平行于扫描线58测量厚度特征值。

产生切入楔56是因为在切片操作开始时新线存在于线网中，所述新线导致宽的切片间隙并且由此导致减小的切片厚度。在切片操作开始时存在于线网中的线料是在前一切片操作中最后切过锯梁的线料。锯梁由通常比半导体材料更软且更容易加工的材料构成。锯梁例如由烧结碳、复合塑料或玻璃构成。穿过锯梁的切割因此仅导致在切片操作开始时在线网中呈现的线的少量磨损。一旦已经在工件中达到几厘米的切割深度，在线的进一步供给以及由于与工件接触而产生初始磨损的过程中，线网中的线料被其直径由切屑体积与线供给速率的比率确定的线区段代替，使得于是产生更薄的切片间隙并导致更大的切片厚度。

在线进入工件的最大接合长度的区域中，也就是说在扫描线58的中心，线研磨切片得到的半导体切片60的厚度呈鞍部形57。这归因于以下事实，即在进入工件期间以及在沿工件中心的方向进一步穿透期间，作为所述切割助剂在工件边缘上被擦掉、被用尽以及滴落的结果，线区段失去围绕其的大部分切割助剂(浆料)，这也决定了所产生的切片间隙的宽度。图10示出了在半导体切片的沿线行进方向彼此相反的边缘处的两个这种厚度减小的区域57。在按照朝圣式步骤方法(进行)的锯切过程中，线区段已经因此在两个方向上进入工件。

这种行为和所示的由此产生的切片形状解释了如图9所示的观察到的依赖于位置WP的切片间隙的最大宽度的曲线图(轮廓)。点51的集合和相关的回归曲线52示出了来自大约2000次切片操作的切片间隙的最大宽度的(+3σ)分位数的曲线图，其中使用平滑线切下直径为300mm的硅切片(晶片)。为了进行比较，点49的集合和相关的回归曲线示出了依赖于位置WP的切片间隙的最大宽度的(+3σ)分位数的曲线图，其中使用结构化线进行了大约1000次切片操作，以获得直径为300mm的半导体切片。

回归曲线52的曲线图表明，当使用平滑线时，切片间隙的最大宽度非线性地依赖于位置WP，并因此不能通过凹槽节距的线性递减进行补偿以使得可以从每个位置WP获得例如具有尽可能相似厚度的切片。点49的集合和相关回归曲线50的曲线图表明，当使用结构化线时，切片间隙的依赖于位置WP的最大宽度甚至可以在某些位置增大。回归曲线50例如具有：区段53，所述区段53具有非线性下降的最大切片间隙宽度；此外区段54，在所述区段54中，最大切片间隙宽度随着位置WP(的增大)而增大，尽管存在结构化线的有效直径随着进入工件中的累积接合长度(的增大)而减小的事实；以及区段55，所述区段55具有非线性下降的最大切片间隙宽度。

作为对比示例，图3示出了从使用具有175μm的芯线直径的结构化线借助于研磨切片进行的大约1000次切片操作获得的半导体切片的最小厚度TMIN的(-3σ)分位数的点30的集合，其相对于线网中的位置WP绘制。使用相邻凹槽的节距从第一凹槽到最后一个凹槽线性减小的线引导辊，并切出直圆柱形硅(100)单晶，其中在切片操作中将总长度高达400mm(可变)的多达三个锭料依次安装在锯梁上。仅测量每(第)25个半导体切片，使得尽管切片操作的数量高且由于出于统计学原因通常是有干扰的(-3σ)分位数，点30的集合关于三阶多项式回归曲线31具有相当大的扩散性。对于每次切片操作，使用60km的结构化线，这导致在供应到线网的新线的有效直径与脱离线网的使用过的线的有效直径之间存在12μm的差值。第一凹槽与第二凹槽之间的凹槽节距为1134μm，倒数第二个凹槽与最后一个凹槽之间的凹槽节距为1122μm，因此线性递减的总量为1134μm–1122μm＝12μm，使得对于第一个半导体切片和最后一个半导体切片的最小厚度，应当优选地为相同的厚度TMIN。然而，据显示，尽管凹槽节距线性递减，根据点30的集合，来自中间位置的半导体切片就回归曲线31而言彼此偏离高达5.7μm，并且就分位数而言彼此偏离高达12.3μm。因此，尽管凹槽节距线性递减，作为生产不必要地厚的半导体切片的结果，有价值的半导体材料已被浪费。

图4示出了作为对比示例、第一示例和第二示例的节距函数的凹槽节距34的初始分布。在每种情况下均选择了凹槽节距的线性递减。对于第一示例和第二示例，凹槽节距34的该曲线图对应于函数dINI(WP)，对比示例的切片操作形成先前切片操作。图4还示出了凹槽节距35的曲线图，其对应于对于第一示例借助于等式dTAR(WP)＝dINI(WP)+TTAR(WP)-TINI(WP)计算的非线性节距函数dTAR(WP)。函数TINI(WP)表示先前切片操作的切片的最小厚度的(-3σ)分位数的厚度，并且目标厚度特征值函数表示最小厚度的恒定(-3σ)分位数：TTAR(WP)＝878.6μm。凹槽节距35的曲线图并非仅单调地减小，而是还暂时性地具有渐增的区域。该曲线图的所述区域具有与如图9所示最大切片间隙宽度的(+3σ)分位数的回归曲线50的区域53、54和55类似的结构。

作为第一示例的结果，图3示出了来自借助于研磨切片进行的大约1000次切片操作的最小厚度TMIN的(-3σ)分位数的点32的集合，厚度特征值仅在每25个半导体切片上测得。除了凹槽节距以外，研磨切片的条件与对比示例中的条件相同。凹槽节距35遵循借助于等式计算的非线性节距函数dTAR(WP)。关于点32的集合的拟合多项式33对于线网中的所有位置WP几乎(实质上)是恒定的。根据本发明实施的方法因此提供了具有在其878.6μm的目标值附近窄(范围)分布的最小厚度的(-3σ)分位数的半导体切片。

图5示出了所有被测量的切片的最小厚度TMIN和最大厚度TMAX的累积频率，即对比示例的切片的最小厚度的累积频率37和第一示例的切片的最小厚度的累积频率39。类似地绘制了对比示例的切片的最大厚度的累积频率38和第一示例的切片的最大厚度的累积频率40，以及第二示例的切片的最小厚度TMIN的累积频率41和最大厚度的累加频率42。

图6示出了对比示例的切片的最大厚度TMAX的(+3σ)分位数的点43的集合和相关的回归曲线44以及第一示例的切片的最大厚度TMAX的(+3σ)分位数的点45的集合和相关的回归曲线46。

第二示例的结果表明，例如，凹槽节距也可以被向着切片的尽可能均匀的最大厚度进行优化：图7示出了在如下情况下的切片的最大厚度的(+3σ)分位数的点61的集合和相关的回归曲线62，其中在切片操作期间，与图4所示的凹槽节距36类似，凹槽节距随着线网中的位置WP(的变化)而变化。该曲线图对应于非线性节距函数dTAR(WP)的曲线图，其中，在等式的求解期间，最大厚度的(+3σ)分位数被估计为厚度特征值函数TINI(WP)的厚度特征值，并且最大厚度的恒定(+3σ)分位数被估计用于目标厚度特征值函数。为了进行比较，图7再次示出了对比示例的切片的最大厚度的(+3σ)分位数的点43的集合和相关的回归曲线44。

图8示出了第二示例的切片的最小厚度的(-3σ)分位数47的点47的集合和相关的回归曲线48，并且再次为了比较示出了对比示例的切片的最小厚度的(-3σ)分位数的点30的集合和相关的回归曲线31。

表1总结了结果：

表1指示了回归曲线所基于的拟合多项式的方差VAR以及基于线网中的位置WP的差值DIFF，其中两个示例的厚度分布已经通过所述差值DIFF相对于对比示例被改变。在第一示例(目标厚度特征值函数指定了切片的最小厚度TMIN的恒定(-3σ)分位数)中，对比示例(凹槽节距的线性递减)中的方差已从5.2μm减小到0μm。相比之下，切片的相关最大厚度TMAX的(+3σ)分位数的方差已从38.3μm增大到58.6μm。在第二示例(目标厚度特征值函数指定了切片的最大厚度TMAX的恒定的(+3σ)分位数)中，切片的最大宽度TMAX的(+3σ)分位数的方差已从38.3μm减小到0μm，相比之下，最小厚度TMIN的相关(-3σ)分位数的方差已从5.2μm增大到63.5μm。

对于说明性实施例的上述描述应当理解为是示例性的。由此作出的公开一方面使本领域技术人员能够理解本发明以及与其相关的优点，另一方面能够进行对于所描述的结构和方法的改变和修改，这些改变和修改在本领域技术技术人员的理解范围内同样是显而易见的。所有的这种改变和修改以及其等效内容因此均应被权利要求书的保护范围所涵盖。

Claims (12)

1.一种用于在切片操作期间借助于线锯从具有工件轴线的工件同时切出多个切片的方法，包括：

通过所述线锯的线引导辊围绕其轴线的旋转使所述线锯的线相对于所述工件移动，所述线引导辊具有外壳部，所述外壳部设有线引导凹槽，并且所述线引导辊拉伸由所述线的线区段构成的线网；

在存在磨料的情况下垂直于所述线区段将所述工件供给到所述线网，所述线区段完全穿过所述工件而工作，其中依赖于目标厚度特征值函数TTAR(WP)、节距函数dINI(WP)和厚度特征值函数TINI(WP)选择非线性节距函数dTAR(WP)，dTAR(WP)为线引导辊的外壳部中在位置WP处的相邻凹槽指派在切片操作期间的节距，TINI(WP)为在多个先前切片操作期间借助于所述线锯在所述位置WP处获得的切片指派在所述切片上测得的厚度特征值，dINI(WP)为线引导辊的外壳部中在所述位置WP处的相邻凹槽指派在先前切片操作期间的节距，TTAR(WP)为在所述切片操作期间在所述位置WP处切下的切片指派目标厚度特征值，并且WP表示所述相邻凹槽关于所述线引导辊的轴线的轴向位置。

2.如权利要求1所述的方法，其中，实施数量为i的多个先前切片操作，并且将所述节距dTAR(WP)选定为使得满足等式dTAR(WP)＝dINI(WP)+TTAR(WP)-TINI(WP)。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，测得的厚度特征值是被测量的切片的最小厚度的平均值、最大厚度的平均值、平均厚度的平均值或者所述最小厚度的分位数的厚度、所述最大厚度的分位数的厚度或所述平均厚度的分位数的厚度。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的方法，TTAR(WP)是常数。

5.如权利要求1至4中的任一项所述的方法，所述线是由过共析珠光体构成的平滑钢琴线，并且所述磨料以浆料的形式提供，所述浆料由在载液中的碳化硅(SiC)构成，所述载液由乙二醇或油构成。

6.如权利要求4所述的方法，所述线另外设置有垂直于所述线的纵向方向的多个突起和凹陷。

7.如权利要求1至6中的任一项所述的方法，所述线的移动涉及连续一系列的成对方向反转，并且在每种情况下一对方向反转包括所述线沿着线纵向方向在第一方向上首先移动第一长度以及所述线随后在与所述第一方向正好相反的第二方向上移动第二长度，所述第一长度被选定为大于所述第二长度。

8.如权利要求1至7中的任一项所述的方法，所述工件轴线被平行于所述线引导辊的所述轴线地定向。

9.如权利要求1至8中的任一项所述的方法，所述凹槽具有遵循深度函数t(WP)的深度，所述深度函数t(WP)为在所述位置WP处的所述凹槽指派与所述线的包络线成比例的深度。

10.一种用于从工件同时切出多个切片的线锯，包括拉伸线网并具有轴线和外壳部的线引导辊，所述外壳部设置有对线进行引导的多个凹槽，在位置WP处的相邻凹槽之间的节距遵循非线性节距函数dTAR(WP)，WP表示所述相邻凹槽关于所述线引导辊的所述轴线的轴向位置。

11.如权利要求10所述的线锯，其中，dTAR(WP)被选定为使得满足等式dTAR(WP)＝dINI(WP)+TTAR(WP)-TINI(WP)，TTAR(WP)是目标厚度特征值函数，其为将在所述位置WP处切下的切片指派目标厚度特征值，TINI(WP)是厚度特征值函数，其为已经在多个先前切片操作期间借助于所述线锯在所述位置WP处获得的切片指派在所述切片上测得的厚度特征值，dINI(WP)是节距函数，其为所述线引导辊的所述外壳部中在所述位置WP处的相邻凹槽指派在所述先前切片操作期间呈现的节距。

12.如权利要求10或11所述的线锯，其中，测得的厚度特征值是被测量的切片的最小厚度的平均值、最大厚度的平均值、平均厚度的平均值或者所述最小厚度的分位数的厚度、所述最大厚度的分位数的厚度或所述平均厚度的分位数的厚度。

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