[发明专利]从工件切割晶片的线锯的带固定结合磨粒锯线的单层卷绕

说明书

技术领域

本发明涉及用于从工件切割晶片的线锯（wire saw）的绕线盘（wire spool），其中涂布有固定结合磨粒的锯线（sawing wire）以单层方式缠绕在绕线盘上。

本发明既可应用于单切线锯，也可应用于多线锯。

背景技术

对于电子、微电子和微机电而言，要求具备由整体和局部平坦度、单侧基准局部平坦度（纳米拓扑）、粗糙度和清洁度制成的极度要求的半导体晶片作为初始材料（基底）。半导体晶片是由半导体材料构成的晶片，更具体地讲，是由诸如砷化镓的化合物半导体以及诸如硅和偶尔有锗的主元素半导体构成的晶片。根据现有技术，半导体晶片以多个连续处理步骤制造而成，其中，在第一步骤中，举例而言，由半导体材料构成的单晶体（杆）通过提拉法（Czochralski method）拉制或由半导体材料构成的多晶块被铸造，且在另一步骤中，由半导体材料构成的所得的圆柱形或块形工件（锭料）通过线锯分离成单独的半导体晶片。

在此情况下，在单切线锯和多线锯之间进行区分，多线锯在下文中称为MW锯（MW＝多线）。具体言之，当工件（例如由半导体材料构成的杆）在一个工作步骤中意欲被锯成多个晶片时，使用MW锯。

US 5 771 876描述了一种适用于生产半导体晶片的线锯的功能原理。这些线锯的基本组件包括机架、馈送装置和由平行线区构成的网（线网）所组成的锯切工具。

例如，在EP 990 498 A1中披露了一种MW锯。在此情况下，涂布有结合磨粒的长锯线在绕线盘上螺旋地行进并形成一个或多个线网。

大体言之，线网由夹持在至少两个导线辊之间的多个平行线区而形成，其中导线辊以可旋转的方式安装且至它们中的至少一个被驱动。导线辊通常设有涂层例如聚氨酯。此外，它们具有多个凹槽，锯线通过这些凹槽被引导，借此形成线锯的线网。在DE 10 2007 019 566 A1中公开了表面涂层和凹槽几何形状得以优化的导线辊。

导线辊的纵向轴大体上垂直于线网中的锯线定向。

线网的线区可属于单根有限线，该线围绕辊系统被螺旋地引导且从供应辊（分配线盘）展开至接收辊（接收线盘）上。相反，专利文献US 4,655,191公开了一种MW锯，其中设置了多个有限线且线网的每个线区都指派给了所述线中的一个。EP 522 542 A1也公开了一种MW锯，其中多个连续绕线盘围绕辊系统行进。

由半导体材料构成的晶片的生产使得对切割处理的精度要求尤其严格。为此，重要的是，导线辊上的多个凹槽精确平行行进且凹槽和锯线位于一条线上（对准）。由于导线辊磨损，所以可能出现对准误差，即，导线辊的凹槽和位于所述凹槽中的线不再位于一条直线上。这可导致切割的半导体晶片的表面的损坏（例如划痕）。DE 102 20 640 A1描述一种用于监测且当合适时校正锯线相对于导线辊的凹槽的对准的方法。

锯线可涂布有研磨涂层。当使用具有无固定结合磨粒的锯线的线锯时，在切割处理期间以浆料（“研磨浆料”、“锯切浆料”）形式供应磨粒。

具有固定结合磨粒的锯线具有颗粒（例如金刚石），所述颗粒具有固定结合在线表面上且促进工件的穿透的研磨作用。

在切割处理期间，工件穿透线网。线网的穿透由馈送装置引起，所述馈送装置向着线网引导工件、向着工件引导线网或使工件和线网向着彼此相互引导，其中线网相对于工件运动。

在切割处理期间，锯线随时间平均沿一个方向运动，其中锯线的运动方向不必一直相同，而是可以在不同时间间隔内发生变化（振荡方法）。

通过在工件的入口侧和出口侧两侧转动绕线盘，向线网供应锯线。锯线从一个绕线盘（分配线盘）展开且卷绕至另一个绕线盘（接收线盘）上，其中锯线在线网中保持一致地张紧。实际驱动经由一个或多个导线辊而实现。

根据旋转方向，一个绕线盘可分配或接收线，因此缓冲不会当前切入待锯工件的线。在振荡锯切处理的情况下，当线馈送方向改变时，分配线盘和接收线盘分别交换它们的功能。在连续锯切处理的情况下，分配线盘和接收线盘保持其各自功能。

根据现有技术，锯线以多层方式缠绕在MW锯的绕线盘上。具体言之，在锯线涂布有结合磨粒的情况下，绕线盘上的锯线转弯处表面之间的接触和相对运动会导致锯线额外的过早磨损。该磨损会导致磨粒占据的锯线失去切割能力，且线网的线区获得不同大小的磨损程度。这导致不一致的锯切结果。

此外，在MW锯操作过程中，同样由于上述磨损，与可比线锯的情况相比，更频繁地出现线开裂，在可比线锯的情况下，使用光滑锯线以及以浆料形式供应的松散的磨粒。