[发明专利]从工件切割出薄片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从工件中切割出薄片的方法，尤其是涉及从棒状或块状半导体材料中切割出半导体晶圆(Harbleiterscheibe)的方法。

背景技术

通常半导体晶圆是借助于钢丝锯、从棒状或块状半导体材料的单晶或多晶的工件中一次同时切割出许多半导体晶圆。

此类钢丝锯的基本部件包含：机架、进给装置(Vorschubeinrichtung)及锯割工具，该锯割工具是由平行钢丝线段组成的网状物，如在德国专利申请19959414.7-14中所述，该钢丝网状物包括一系列通过框架崩紧的、相互平行的单个钢丝。通常，该钢丝网是由许多平行钢丝线段形成，所述钢丝线段在至少两个钢丝导向辊之间崩紧，而所述钢丝导向辊是安装在转动轴上，且至少一个是驱动者。所述钢丝线段可属于一根单独、一定长度、环绕卷筒系统螺旋导向、自一储备卷筒退绕而缠绕在接收卷筒上。另一方面，美国专利US4,655,191中公开了一钢丝锯，该钢丝锯中有许多一定长度的钢丝，钢丝网状物的每个钢丝线段是属于所述钢丝中的一根钢丝。欧洲专利EP 522 542 A1中亦曾公开了一种钢丝锯，其中许多环形钢丝环是环绕在卷筒系统上。

在锯割操作过程中，进给装置赋予钢丝线与工件彼此相向的相对运动。由于该进给运动，附有碳化硅研磨粒(Schneidkom)的钢丝可贯穿工件而形成平行锯隙。德国专利DE 39 42 671 A1中不仅公开了将工件导向固定钢丝网状物的进给装置，而且公开了将钢丝锯的锯头导向固定工件。如欧洲专利EF O 990 498 A1中所述，研磨粒或者可含于一锯割悬浮液(亦称稀砂浆)内，借助于此悬浮液钢丝进行进汽冲击；或者研磨粒牢固地结合在钢丝上。

由棒状或块状半导体材料如包括单晶棒来制造半导体晶圆时，对钢丝锯的要求甚高。通常，锯割法的目的是，切割形成的每个晶圆的侧面应尽量平整，而且彼此相互平行。晶圆的弯翘(Warp)乃是判定实际晶圆形状与预期的理想形状间差异的常用方法。弯翘量通常最多为数微米。弯翘是由于锯割钢丝线段与工件间的相对运动所形成，在锯割工作进行的过程中，该相对运动是沿着工件的轴向实施。例如，该相对运动可能是由锯割过程中所产生的切割力、热膨胀所引起钢丝导向辊的轴向位移、轴承间隙或工件热膨胀所导致。在工件与钢丝线段之间，沿工件轴向相对运动的一顶重要原因是：用研磨粒对工件进行机械加工会释出大量的热，在锯割工作进行的过程中，这种大量的热可导致工件受热而产生热膨胀。该热膨胀转而不仅导致弯翘度增加，而且导致锯成的晶圆产生大量波纹。在钢丝开始割入工件之后，在初始切割的数毫米处，温度大幅升高。当咬合长度增加时，工件的温度继续上升。在最大咬合长度区，工件的温度达到最高点，之后再度略微减低，除机械加工热减少之外，工件温度的降低亦归因于正在形成中晶圆的散热片效应。

若用稀砂浆作为锯割助剂，在将该稀砂浆供给锯割钢丝之前，将预定的温度传达至该稀砂浆，可限制工件的热膨胀。如JP 5200734的发明摘要中所述，借助于稀砂浆槽内的热交换器可达到此目的。稀砂浆的温度保持恒定不变。JP 7171753的发明摘要中公开了一种方法，其中，将储槽内稀砂浆的温度加以测量，利用测量信号控制冷却液体的流动(该冷却液体是流经热交换器内的储槽)，以使得稀砂浆温度恒定不变。JP 10180750的发明摘要中亦公开了一种类似的方法，此处，稀砂浆流经一热交换器，该热交换器安装在导引钢丝锯的进给管线内。进给管线内热交换器与钢丝锯间的温度探针可控制热交换器内冷媒体的流动，所以同样可确保稀砂浆温度恒定不变。控制温度的稀砂浆可减低工件温度的起伏变化。

专利WO 00/43162中同样公开了许多可能的方法，以限制锯割过程中工件温度的起伏变化。例如，曾建议在锯割过程中将温度保持恒定不变的冷媒流至工件上。此冷媒是一流体，在其接触工件之前先使其流经一热交换器。例如，温度恒定不变的稀砂浆不但供给锯割钢丝而且直接供给工件，所以确保冷却效果得以改善，其他液体或气体如温度恒定不变的空气亦可供给工件。

所有这些方法的缺点是：工件温度起伏变化所得到的补偿仍嫌不足。

发明内容

所以本发明的目的是有效地避免有关工件加热方面的缺点。

本发明所采用的解决方案是，利用锯割棒状或块状工件的方法，其中在切割过程中将工件温度加以测量，并将测量信号传至一控制位置，再利用该装置所产生的控制信号以控制工件温度。