[发明专利]借助线锯从工件切分出晶片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种借助线锯的线网从工件锯切出许多晶片的方法，所述线网是由许多线段构成的，该方法借助对跨过线网的导线辊的护套膨胀的目标性(targeted)的影响来改善所切出晶片的几何形状和波纹度。

背景技术

对于电子技术、微电子技术和微机电技术，需要对整体和局部平坦度(纳米拓扑结构)具有极高要求的、由半导体材料(半导体晶片)构成的晶片来作为起始材料。

由半导体材料构成的晶片通常是硅晶圆或者是具有来源于硅，例如锗化硅(SiGe)、碳化硅(SiC)或者氮化镓(GaN)的层结构的基片。

根据现有技术，以多个连续的加工步骤生产出半导体晶片，举例来说，其中，在第一步中，借助于丘克拉斯基法(Czochralski method)来拉拔由半导体材料构成的单晶体(杆、坯料或者晶块)或者铸造由半导体材料构成的多晶体块，并且在进一步中，借助线锯将结果产生的由半导体材料构成的圆柱状或者块状的工件分成单个晶片。

在该情况下，在单切线锯与下文中被称为MW线锯(MW＝多线)的多线锯之间产生了区别。特别是，当意图在一个工作步骤中将例如由半导体材料构成的杆的工件锯切成许多晶片时，使用MW线锯。

例如，在EP 990 498 A1中公开了一种MW线锯。在该情况下，涂有粘结磨粒的长锯切线在导线辊上成螺旋形地行进并且形成了一个或多个线网。

通常，线网是由跨在至少两个导线辊之间的多个平行的线段形成的，其中导线辊被可旋转地安装并且它们中的至少一个被驱动。

线网的线段能属于单个、有限的线，该线被围绕辊子系统螺旋形地引导并且被从供给线轴(放线轴)解开到接收线轴(收线轴)上。相反，专利说明书US 4,655,191公开了一种MW线锯，其中提供多个有限的线并且将线网中的每个线段分配给所述线中的一个。EP 522 542 A1公开了一种MW线锯，其中多个连续的线环围绕辊子系统延伸。

导线辊的纵轴线垂直于线网中的锯切线定向。

导线辊通常包括芯部，该芯部由金属构成，所述芯部经常以例如由聚氨酯构成的护套纵向地封装。该护套具有许多凹槽，该凹槽起到引导锯切线的作用，该锯切线形成线锯的线网。DE 10 2007 019 566 A1中公开了一种关于表面包覆层和凹槽几何形状被优化的导线辊。

由半导体材料构成的晶片的生产特别是对切分工艺的精度提出了特别严格的要求。所切出的晶片旨在具有尽可能平坦的平行平面的侧表面。为了使所切出的晶片能呈现出这样的几何特征，在锯切过程期间必须避免工件与锯网的线段之间的轴向相对运动，也就是说，必须避免平行于工件的中心轴线的相对运动。

为了该目的，重要的是，导线辊的护套中的多个凹槽精确地平行延伸并且凹槽与锯切线处于一直线中(对准)并且相对于工件的位置或者切入角度不变。如果发生这样的改变(对准误差)，则出现具有弯曲横截面(翘曲)的晶片。

作为锯网的线段的位置或者切割角度方面变化的原因，也就是说，作为线段平行于工件的中心轴线的相对运动的原因，US 2010/0089377 A1提到了温度变化和工件的与导线辊的相关联热膨胀或者热收缩。

在锯切过程持续多个小时期间，作为锯切过程自身的结果和作为锯切线围绕导线辊行进的结果两者而产生了热量，所述热量被传递给被锯切的工件以及导线辊。

根据DE 10 2011 005 949 A1，如果在线锯切期间单晶体被加热30℃，则由硅构成的具有300mm直径的单晶体的热膨胀为大约25μm。能通过在锯切期间冷却单晶体来避免热膨胀。

根据现有技术，例如，通过在锯切期间对工件应用冷却剂来使工件的热膨胀或者热收缩(长度方面的热诱致变化)最小。然而，在导线辊上的该冷却作用对于维持严格稳定的热条件通常是不够的。

作为线锯切过程的结果而产生的热量还能引起跨越线网的导线辊的热膨胀，作为其结果，能出现对准误差，也就是说，锯切线不再以锯切过程开始时的合适角度切入工件。因此，跨过线网的导线辊的热膨胀能导致所切分半导体晶片中受损的晶片几何形状。

现有技术中存在用于最小化或者避免由导线辊的热膨胀和/或封装导线辊的芯部的护套的热膨胀所造成的对准误差的多种途径。