TWI781648B - 用於在系列切斷操作期間藉助於線鋸從工件上切割多個切片的方法 - Google Patents

用於在系列切斷操作期間藉助於線鋸從工件上切割多個切片的方法 Download PDF

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Abstract

一種用於在分為初始切割和後續切割的系列切斷操作期間藉助於線鋸從工件上切割多個切片的方法，其中，該線鋸包含鋸線的移動線區段的線陣列以及致動裝置，該線陣列在二個線導輥之間的平面內張緊，其中，該二個線導輥中的每一個均支撐在固定軸承和浮動軸承之間。該方法包含：在每次切斷操作期間，在存在對工件起研磨作用的工作流體和硬質材料的情況下，藉助於致動裝置使各個工件沿垂直於工件軸且垂直於線陣列平面的進給方向進給穿過線陣列。

Description

用於在系列切斷操作期間藉助於線鋸從工件上切割多個切片的方法
本發明涉及一種在系列切斷操作期間藉助於線鋸從工件上切割多個切片的方法，其中，該線鋸包含鋸線的移動線區段的線陣列以及致動裝置，該線陣列在二個線導輥之間的平面內張緊，並且其中，該二個線導輥中的每一個均支撐在固定軸承和浮動軸承之間。在每次切斷操作期間，在存在對工件起研磨作用的工作流體和硬質材料的情況下，藉助於致動裝置，將各個工件沿垂直於工件軸且垂直於線陣列平面的進給方向進給穿過線陣列。
用於切割多個切片的方法可以藉由搭接切割(lap slicing)或磨削切割(grind slicing)來實現。
在搭接切割的情況下，將由液態載體介質中的硬質材料構成的漿料形式的工作流體進給至鋸線表面和工件之間形成的工作空間中。在搭接切割的情況下，材料的移除是藉助於工具載體(鋸線)、工具(研磨物質)和工件之間的三體交互作用進行的。
在磨削切割的情況下，使用的是表面硬質材料牢固黏合的鋸線，所供應的工作流體本身不含研磨材料，用作冷卻潤滑劑。在磨削切割 的情況下，材料的移除是藉助於作為工具的金剛石塗層鋸線和工件之間的二體交互作用進行的。
在使用傳統線鋸的情況下，每個線導輥都在其每個端面附近設有以固定的方式與機架連接的軸承，稱為固定軸承；在相對端面附近都設有可相對於機架沿線導輥的軸向移動的軸承，稱為浮動軸承。
本領域已經採用了措施來抵消在切斷操作期間線陣列和工件相對於彼此的佈置變化，以便改善待切割切片的主表面的平面平行度。
US 5 377 568公開了一種方法，其中，測量位於線導輥外側的參考表面相對於機架的位置，藉由調節線導輥內部的溫度，使線導輥的熱膨脹長度增加或減少，直到參考表面的測量位置變化再次得到彌補。
WO 2013/079683 A1公開了一種方法，其中，首先測量在線導輥軸承各種溫度下獲得的切片形狀，將這些形狀中的每一個都跟各自的相關軸承溫度一起儲存，之後在後續切斷操作中，選擇與期望目標形狀最匹配的軸承溫度。
US 5 875 770公開了一種方法，其中，測量切割所得切片的形狀，藉由形成與期望的理想切片形狀的差來計算依賴於切割深度的校正曲線，之後在後續切斷操作中，工件在切斷操作期間根據該校正曲線相對於線陣列軸向移動。
US 2002/0 174 861 A1公開了一種藉由控制工件的溫度來限制所切割切片的翹曲度的方法。
儘管採取了這些措施，但仍然需要進行改進，一方面是因為這些措施的效果有限，另一方面是因為對切片的平整度和平面平行度的要求越來越嚴格，特別是半導體行業。
本發明的目的是提供形狀與目標形狀盡可能接近的切片。
本發明的目的藉由用於在分為初始切割和後續切割的系列切斷操作期間藉助於線鋸從工件上切割多個切片的方法實現，其中，該線鋸包括鋸線的移動線區段的線陣列以及致動裝置，該線陣列在二個線導輥之間的平面內張緊，其中，該二個線導輥中的每一個均支撐在固定軸承和浮動軸承之間，該方法包含：在每次切斷操作期間，在存在對工件起研磨作用的工作流體和硬質材料的情況下，藉助於致動裝置將各個工件沿垂直於工件軸且垂直於線陣列平面的進給方向進給穿過線陣列，其包含在每次切斷操作期間，將工件進給穿過線陣列，同時藉由用冷卻介質潤濕工件而控制工件的溫度；在每次切斷操作期間，將工件進給穿過線陣列，同時藉由根據第一溫度輪廓的規定用冷卻流體調節固定軸承的溫度，而使浮動軸承軸向移動，其中該第一溫度輪廓根據切割深度規定冷卻流體的溫度，並且與第一校正輪廓相關聯，而該第一校正輪廓根據切割深度規定浮動軸承的行程；以及將工件進給穿過線陣列，同時藉助於致動元件根據第二校正輪廓的規定使工件沿工件軸移動，該第二校正輪廓規定工件的行程，其中，該第一校正輪廓和第二校正輪廓與形狀偏差相對；以及在每次切斷操作期間及/或在每次切斷操作之前確定該形狀偏差。
該方法可配置為搭接切割或磨削切割。切割深度(doc)表示與進給方向相反的從工件進入切割區域到工件結束切割之間的長度。
調節固定軸承的溫度(以下稱為線導輥溫度控制，WGTC)會導致固定軸承及其部件在線導輥軸向上發生收縮或膨脹，從而導致浮動軸承軸向移動，並因此導致線導輥相對於工件移動。因此，調節固定軸承的溫度在性質上與藉助於致動元件使工件沿工件軸移動(以下稱為錠定位控制，IPC)具有相同的效果。該致動元件較佳為壓電致動器。因此，引起 相應行程的變數在WGTC的情況下是冷卻流體的溫度，而在IPC的情況下是用於驅動該致動元件的信號。
根據本發明，設想了二種措施來使任何可能的形狀偏差最小化。這種方法具有獨特的優勢。如果將這些措施組合使用，可以使得線導輥相對於工件的移動幅度(行程量)大於僅使用其中一種措施時可能達到的幅度。浮動軸承和工件的移動與引起移動的變數呈線性關係的範圍比僅使用其中一種措施時的相應範圍更寬。在WGTC的情況下，從改變引起移動的變數到移動的實際發生所需的回應時間明顯比在IPC的情況下長，特別是致動元件為壓電致動器時。因此，這二種測量具有不同的控制頻寬。因此，有利的是藉由IPC相對抵消高頻形狀偏差(即，隨切割深度的不同而有較大梯度變化的形狀偏差)，以及藉由WGTC相對抵消低頻形狀偏差。由於回應時間不同，因此可以利用IPC控制來抑制WGTC控制的過調量(overshoot)。此外，IPC和WGTC組合的控制頻寬大於IPC或WGTC的控制頻寬。這二種措施組合可以實現單位時間的行程更大，因為浮動軸承和工件的移動是由二個獨立的致動器執行的。
如果在切斷操作之前確定形狀偏差，則術語「形狀偏差」是指一個切片的形狀輪廓或多個切片的平均形狀輪廓與參考形狀輪廓的偏差。
如果是在切斷操作期間確定形狀偏差，則術語「形狀偏差」是指穿過所觀察到的鋸縫中心的線的位置與參考軌跡位置的偏差，或指表示多條此類線的平均線的位置與參考軌跡位置的偏差。如果切斷操作完全無故障，即，沒有出現線導輥發生意外軸向移動及/或工件發生意外軸向移動，則這條線和參考軌跡相對於共同參考點(common reference)的位置相同。該共同參考點是空間中保持靜止的位置，例如，機架上的位置。 如果觀察到多個鋸縫，則對穿過鋸縫中心的線的位置取平均，以得到平均線的位置。線或平均線與參考軌跡相同高度的點表示一定的切割深度。因此，該線或該平均線上的此點與參考軌跡上的對應點之間的距離表示由這些點表示的切割深度的形狀偏差。
較佳藉由光輻射、紅外(IR)輻射、X射線或γ射線的輻照來觀察一或多個鋸縫。此外，還可考慮對鋸縫進行機械掃描，或對鋸縫進行電感或電容測量。
形狀偏差在每次切斷操作期間及/或在每次切斷操作之前確定。
根據一個實施態樣，形狀偏差的確定基於在切斷操作期間觀察一或多個鋸縫，並建立二個閉合控制環路。第一控制環路藉由WGTC回應於控制誤差，即確定的形狀偏差，而第二控制環路藉由IPC回應，其中，浮動軸承和工件的移動藉由在環路之間分配的工作來執行，糾正形狀偏差。浮動軸承藉由WGTC根據第一校正輪廓進行移動，該第一校正輪廓根據切割深度確定浮動軸承的行程。第一溫度輪廓根據切割深度規定冷卻劑的溫度，並且與第一校正輪廓相關聯。預先藉由實驗確定使各線導輥的浮動軸承達到規定行程需要使冷卻流體發生怎樣的溫度變化。該第一校正輪廓根據切割深度確定浮動軸承為減小形狀偏差而進行的行程比例。藉由IPC根據第二校正輪廓使工件移動。該第二校正輪廓根據切割深度確定工件為減小形狀偏差而進行的行程的比例。這二個比例的總和對應於減小確定形狀偏差所需的行程。該行程比例可以相等或不等地進行劃分。如果適用的話，則以第三校正輪廓的形式考慮工件與線陣列的線區段之間相對移動的另一個比例，該第三校正輪廓根據切割深度規定工件長度的變化。長度的變化是藉由用冷卻介質潤濕工件(錠冷卻，IC)來實現的。
根據另一個實施態樣，形狀偏差是基於已切斷切片的平均形狀輪廓與參考形狀輪廓進行比較而確定的，所述比較得到整體校正輪廓，該整體校正輪廓甚至在切斷操作之前，就確定了根據切割深度需要達到的行程，以避免基於所述比較所預期在沒有採取措施的情況下會出現的形狀偏差。該整體校正輪廓分為第一校正輪廓和第二校正輪廓，以及(如適用)第三校正輪廓，決定了藉由WGTC和IPC進行行程的比例，以及(如適用)藉由IC達到的工件長度變化的比例。在這種情況下，工件的行程比例和長度變化比例也可以相等或不等地進行劃分。
根據另一個實施態樣，WGTC和IPC用於抵消在每次切斷操作期間確定的形狀偏差，而IC用於抵消在每次切斷操作之前確定的形狀偏差，或者反過來。
根據另一個實施態樣，WGTC和IC用於抵消在每次切斷操作期間確定的形狀偏差，而IPC用於抵消在每次切斷操作之前確定的形狀偏差，或者反過來。
根據另一個實施方案，IPC和IC用於抵消在每次切斷操作期間確定的形狀偏差，而WGTC用於抵消在每次切斷操作之前確定的形狀偏差，或者反過來。
切片的表面由主表面和邊緣表面組成。主表面包括切片的前側和後側。可以藉由將切片置於一對感測器之間來進行測量，這是翹曲測量的慣例。每個感測器都在測量點處測量切片面對主表面的距離。測量點可分佈在主表面上，也可以沿與進給方向偏差不超過±20°的切片直徑分佈。測量點較佳位於沿切片直徑的位置i處，具體為與進給方向相反，因此，每個測量點都與特定的切割深度相關。測量點的密度較佳為每公分不少於一 個。就所有測量點而言，一個測量點與最近的相鄰測量點之間的距離較佳是相同的。
切片的形狀輪廓是連接測量點si的線，其是在位置i處根據規則si=D-(FDi-BDi)計算的，其中D是感測器之間的距離，FDi是上感測器與切片前側上的相應測量點之間的距離，BDi是下感測器與切片後側上相應測量點之間的距離。應當注意，本發明還可使用形狀輪廓的替代定義來執行，只要該替代定義根據切割深度對切片的形狀進行編碼。
切片的平均形狀輪廓是藉由將多個切片的形狀輪廓取平均而獲得的形狀輪廓。參考形狀輪廓為期望的形狀輪廓，較佳為主表面完全平坦且相互平行的切片的形狀輪廓。平均形狀輪廓由藉助於相同線鋸從較佳1至5次切斷操作中得到的切片來確定。其中，這些切斷操作緊接在該線鋸進行切斷操作之前進行。用於得到平均形狀輪廓的切片可基於切片或基於切口或者基於二者進行選擇。在基於切片進行選擇的情況下，將切斷操作得到的某些切片用於藉由取平均來確定相應的平均形狀輪廓，而排除其他切片。例如，在取平均過程中僅考慮那些在工件中具有特定位置的切片，例如，僅選擇沿工件軸的每第15個至第25個切片。基於切片進行選擇的另一種可能是，在切斷操作的所有切片中，將與平均形狀輪廓偏差最大和最小的切片排除(所謂的截尾平均數)。或者，可以排除形狀輪廓與切斷操作中所有切片的平均形狀輪廓偏離多於1至2標準差(sigma)的平均切片。在基於切口進行選擇的情況下，使用至少一次切斷操作得到的所有切片來確定平均形狀輪廓，而排除至少一次其它切斷操作中的所有切片。
切斷操作中的切片的平均形狀輪廓會在系列切斷操作的過程中發生變化。這些變化較佳用於評估線鋸的性能。它們可能表示易受磨損的線鋸鋸線及/或線導輥或任何其他部件的面的磨損。因此，較佳限定 形狀偏差的閾值，當達到或超過該閾值時，將啟動維護活動(預測性維護活動)，而不是進行進一步的切斷操作。即使在達到該閾值之前，這種變化也可以當作採取調整措施以抵消因磨損而導致的工作結果惡化的可能。此類調整措施可以是，例如，改變工作流體的成分及/或溫度，以及/或者改變鋸線速度及/或其他特定工藝參數。
在鋸系統發生變化後進行的切斷操作是一種特殊情況。鋸系統的這種變化發生在例如線導輥發生變化、線鋸進行機械調節，或工作流體的物理或化學性質發生變化之時。鋸系統發生變化之後的第一次切斷操作(即所謂的初始切割)較佳由1至5次切斷操作組成。對於初始切割，形狀偏差較佳藉由將切片的平均形狀輪廓與參考形狀輪廓進行比較來確定，其中，使用在鋸系統發生變化之前由相同線鋸進行的一次或多次初始切割過程中產生的切片的平均形狀輪廓。
根據本發明，提出了在每次切斷操作期間對工件溫度進行額外控制，更具體地，藉由用冷卻介質潤濕工件(錠冷卻，IC)來進行控制。根據一個實施態樣，藉助於閉合控制環路來進行控制，其中，工件的溫度形成控制變數，而冷卻介質的溫度形成控制環路的操縱變數。控制環路的參考變數較佳為恆溫。冷卻介質較佳為用於搭接切割或磨削切割的流體或工作流體。藉由控制工件的溫度，可以限制工件熱膨脹引起的切片形狀偏差。控制環路可根據例如US 2002/0 174 861 A1中所描述的方式進行。
根據較佳實施態樣，工件的溫度根據第二溫度輪廓進行控制，該第二溫度輪廓根據切割深度規定冷卻介質的溫度，並且與第三校正輪廓相關聯，該第三校正輪廓與形狀偏差相對。冷卻介質的溫度會影響工件的伸長度，並因此會影響工件與線陣列的線區段的相對位置。工件長度 的變化是藉由控制工件的溫度而有意引起的，以便與浮動軸承和工件的移動相結合，減小形狀偏差。
根據本發明使用的線鋸包括二個或更多個線導輥。線導輥固定軸承溫度的調節可限於線陣列在其中張緊的二個線導輥(藉由這二個線導輥進給工件)。
工件較佳由處於多晶或單晶狀態的半導體材料(例如，矽)構成。工件橫截面的外周為正方形、長方形(rectangular)或圓形。在圓柱形工件的情況下，工件軸穿過圓柱體的中心。根據本發明的方法特別適合於製造由單晶矽構成的直徑至少為200毫米(特別是至少為300毫米)的圓形半導體晶片。
下面將參照附圖闡述本發明的細節。
1:線導輥
2:線陣列
3:鋸線
4:工件
5:固定軸承
6:浮動軸承
7:機架
8:面
9:通道
10:方向箭頭
11:方向箭頭
12:致動裝置
13:鋸縫檢測器
14:資料處理單元
15:致動元件
16:控制單元
17:鋸縫
18:參考軌跡
19:上感測器
20:下感測器
21:切片
22:用於調節工件溫度的裝置
圖1示意性示出了本發明使用的線鋸的特徵。
圖2示出了線鋸的更多細節。
圖3示出了穿過工件的鋸縫的路線以及由參考軌跡表示的設想路線。
圖4示出了切片在二個感測器之間的佈置，用於在切斷操作之前確定其形狀偏差。
圖5示出了WGTC和IPC的幅度相加時獲得的優勢。
圖6示出了移動的幅度A與引起移動的變數呈線性關係的範圍。
圖7示出了整體校正輪廓在WGTC和IPC之間的有利劃分。
圖8示出了藉由組合WGTC和IPC可以實現單位時間的行程更大。
圖9示出了整體校正輪廓在WGTC和IPC之間的有利劃分如何抑制在將WGTC用作唯一措施時會觀察到的幅度的過調量。
適用於執行根據本發明的方法的線鋸包括由鋸線3的移動線區段構成的線陣列2，線陣列2在二個線導輥1之間的平面內張緊。在切斷操作期間，藉助於致動裝置12使工件4沿垂直於工件軸且垂直於線陣列2的平面的進給方向進給穿過線陣列2。在該操作過程中，張緊線陣列2的線導輥1，和工件4各自分別根據第一校正輪廓和第二校正輪廓沿方向箭頭10和11軸向移動。該第一校正輪廓和第二校正輪廓抵消切斷操作之前或期間確定的形狀偏差。為了在切斷操作期間確定形狀偏差，設有用於觀察鋸縫的鋸縫檢測器13。此外，還設有用於產生第一校正輪廓、第二校正輪廓以及(如適用)第三校正輪廓的資料處理單元14。資料處理單元14向致動元件15發送控制信號，該控制信號依賴於切割深度，使工件4根據第二校正輪廓沿方向箭頭11表示的工件軸的方向移動。此外，還提供了用於調節工件4溫度的裝置22。如果在切斷操作之前確定形狀偏差，則資料處理裝置14向裝置22發送第二溫度輪廓，該第二溫度輪廓使工件的長度根據第三校正輪廓發生變化。
如圖2所示，線導輥1安裝在固定軸承5和浮動軸承6之間。固定軸承5和浮動軸承6支撐在機架7上。線導輥1具有設有凹槽的面8，鋸線3在凹槽中運動。固定軸承5包含通道9，用於調節固定軸承5溫度的冷卻流體在通道9中流動。如果流體的溫度增加，則固定軸承5發生熱膨脹，導致線導輥1沿浮動軸承6的方向軸向移動，而浮動軸承6沿線導輥1的軸線的方向(方向箭頭10所示)相對於機架7向外移動。如果冷卻流體的溫度降低，則線導輥1和浮動軸承6沿相反的方向移動。冷卻流體的溫度取決於切割深度，由第一溫度輪廓規定，該第一溫度輪廓與第一校正輪廓相關聯。與熱交換器和泵連接的控制單元16確保當達到一定的切割深度時，流過固定軸承5的 流體具有相應第一溫度輪廓要求的溫度。資料處理單元14將第一溫度輪廓發送至控制單元16，使得浮動軸承根據第一校正輪廓移動。
圖3示出了鋸縫17穿過工件4的路線，以及由參考軌跡18表示的設想路線。穿過鋸縫中心的線與參考軌跡的相應偏差與整體校正輪廓相對應，該整體校正輪廓可以分為第一校正輪廓和第二校正輪廓，以及(如適用)第三校正輪廓。
圖4示出了切片設置在二個感測器之間，即上感測器19與下感測器20之間，用於在切斷操作之前確定形狀偏差。上感測器19與下感測器20根據一定的切割深度，在進給方向上沿切片21直徑的某些位置i處，測量上感測器19到切片21前側的距離FDi，以及下感測器20到切片21後側的距離BDi。切片的形狀輪廓為連接根據規則si=D-(FDi-BDi)計算的測量值si的線，其中D表示感測器之間的距離。藉由將切片的形狀輪廓與參考形狀輪廓進行比較而得到切片的形狀偏差。與參考形狀輪廓的偏差依賴於切割深度，與整體校正輪廓相對應，該整體校正輪廓在WGTC和IPC之間劃分為第一校正輪廓和第二校正輪廓。
圖5示出了WGTC和IPC的幅度相加時獲得的優勢。如果整體校正輪廓需要達到幅度A的行程如虛線所示，則單獨藉由WGTC或IPC無法實現該行程，因為用相應的單個措施所實現的行程是不夠的。只有WGTC與IPC結合才能做到這一點。
圖6示出了，在具有靜止位置B1的範圍B2中，移動幅度A與引起移動的變數(輸入，I)呈線性關係。在此範圍之外，線性關係會發生偏差，從而導致出現△誤差。而藉由組合WGTC和IPC，整個系統線性反應的範圍B2會增大。
圖7示出了整體校正輪廓在WGTC和IPC之間的有利劃分，包括藉由WGTC和第一校正輪廓抵消低頻形狀偏差，以及藉由IPC和第二校正輪廓抵消高頻形狀偏差。出於此目的，較佳使用分頻器(crossover)，該分頻器藉由低通濾波器(LP)和高通濾波器(HP)規定藉由WGTC來校正低頻部分的形狀偏差，並規定藉由IPC來校正高頻部分的形狀偏差。
圖8示出了藉由組合WGTC和IPC，可以實現單位時間△總幅度A2+A1更大，因為浮動軸承和工件的移動是由二個獨立的致動器執行的。當單獨使用WGTC或IPC時，在該時間單位內，分別只能達到A1和A2中的一個幅度。
圖9示出了整體校正輪廓在WGTC和IPC之間的有利劃分如何抑制在將WGTC用作唯一措施(左圖)時會觀察到的幅度A隨時間t的過調量(右圖)。
示意性實施態樣的上述描述應理解為是示例性的。由此所作的公開首先應使本領域技術人員能夠理解本發明及其相關優點，其次，在本領域技術人員的理解範圍內，還應包括對所述結構和方法的明顯變型和修改。
1:線導輥
2:線陣列
3:鋸線
4:工件
10:方向箭頭
11:方向箭頭
12:致動裝置
13:鋸縫檢測器
14:資料處理單元
15:致動元件
16:控制單元
22:用於調節工件溫度的裝置

Claims (9)

  1. 一種在分為初始切割和後續切割的系列切斷操作期間藉助於線鋸從工件上切割多個切片的方法，其中，該線鋸包含鋸線的移動線區段的線陣列以及致動裝置，該線陣列在二個線導輥之間的平面內張緊，其中，該二個線導輥中的每一個均支撐在固定軸承和浮動軸承之間，該方法包含：在每次切斷操作期間，在存在對工件起研磨作用的工作流體和硬質材料的情況下，藉助於該致動裝置將各個工件沿垂直於工件軸且垂直於該線陣列之平面的進給方向進給穿過該線陣列，其包含在每次切斷操作期間，將該工件進給穿過該線陣列，同時藉由用冷卻介質潤濕該工件而控制該工件的溫度； 在每次切斷操作期間，將該工件進給穿過該線陣列，藉由根據第一溫度輪廓的規定用冷卻流體調節該固定軸承的溫度，而使該浮動軸承同時軸向移動，該第一溫度輪廓根據切割深度規定該冷卻流體的溫度，並且與第一校正輪廓相關聯，該第一校正輪廓根據切割深度規定該浮動軸承的行程；以及將該工件進給穿過該線陣列，藉助於致動元件根據第二校正輪廓的規定使該工件沿該工件軸同時移動，該第二校正輪廓規定該工件的行程，其中，該第一校正輪廓和該第二校正輪廓與形狀偏差相對；以及在每次切斷操作期間及／或每次切斷操作之前確定該形狀偏差。
  2. 如請求項1所述的方法，其中，該形狀偏差是在每次切斷操作期間藉由將穿過至少一個鋸縫中心的線的位置與參考軌跡的位置進行比較而測量的。
  3. 如請求項1所述的方法，其中，該形狀偏差是藉由將每次切斷操作之前已切斷之切片的平均形狀輪廓與參考形狀輪廓進行比較而確定的。
  4. 如請求項3所述的方法，其中，該平均形狀輪廓是藉由將所選擇切片的形狀輪廓取平均而確定的，其中，所述選擇是基於切片、基於切口或基於切片及切口做出的。
  5. 如請求項3所述的方法，其中，所述已切斷切片來自緊接在各個切斷操作之前進行的至少1至5次切斷操作。
  6. 如請求項4所述的方法，其中，所述已切斷切片來自緊接在各個切斷操作之前進行的至少1至5次切斷操作。
  7. 如請求項1至6中任一項所述的方法，其中，該工件的溫度藉由閉合控制環路進行控制，其中，該工件的溫度形成控制變數，並且該冷卻介質的溫度形成該控制環路的操縱變數。
  8. 如請求項1至6中任一項所述的方法，其中，該工件的溫度根據第二溫度輪廓進行控制，該第二溫度輪廓根據切割深度規定該冷卻介質的溫度，並且與第三校正輪廓相關聯，其中，該第三校正輪廓與形狀偏差相對。
  9. 如請求項1至6中任一項所述的方法，其中，如果在各次切斷操作之前確定的形狀偏差達到或超過限定閾值，則啟動維護措施，而不是進行相應的切斷操作。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005103683A (ja) * 2003-09-29 2005-04-21 Toshiba Ceramics Co Ltd ワイヤソー
US20100258103A1 (en) * 2007-12-19 2010-10-14 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method for slicing workpiece by using wire saw and wire saw
CN102689368A (zh) * 2011-03-23 2012-09-26 硅电子股份公司 由工件切分晶圆的方法
US20150314484A1 (en) * 2014-04-30 2015-11-05 Siltronic Ag Method for simultaneously cutting a multiplicity of slices of particularly uniform thickness from a workpiece

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH687301A5 (fr) 1992-01-22 1996-11-15 W S Technologies Ltd Dispositif de sciage par fil.
JPH09286021A (ja) 1996-04-22 1997-11-04 Komatsu Electron Metals Co Ltd 半導体インゴットの切断方法
DE10122628B4 (de) 2001-05-10 2007-10-11 Siltronic Ag Verfahren zum Abtrennen von Scheiben von einem Werkstück
TWI567812B (zh) 2011-12-01 2017-01-21 Ｍｅｍｃ電子材料公司 用於控制在一線鋸中經切片之晶圓之表面輪廓之系統及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005103683A (ja) * 2003-09-29 2005-04-21 Toshiba Ceramics Co Ltd ワイヤソー
US20100258103A1 (en) * 2007-12-19 2010-10-14 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method for slicing workpiece by using wire saw and wire saw
CN102689368A (zh) * 2011-03-23 2012-09-26 硅电子股份公司 由工件切分晶圆的方法
TW201238734A (en) * 2011-03-23 2012-10-01 Siltronic Ag Method for slicing wafers from a workpiece
US20150314484A1 (en) * 2014-04-30 2015-11-05 Siltronic Ag Method for simultaneously cutting a multiplicity of slices of particularly uniform thickness from a workpiece

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