借助線鋸從工件切分出晶片的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種借助線鋸的線網(wǎng)從工件鋸切出許多晶片的方法，所述線網(wǎng)是由許多線段構(gòu)成的，該方法借助對跨過線網(wǎng)的導(dǎo)線輥的護(hù)套膨脹的目標(biāo)性(targeted)的影響來改善所切出晶片的幾何形狀和波紋度。
【背景技術(shù)】
[0002]對于電子技術(shù)、微電子技術(shù)和微機(jī)電技術(shù)，需要對整體和局部平坦度(納米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))具有極高要求的、由半導(dǎo)體材料(半導(dǎo)體晶片)構(gòu)成的晶片來作為起始材料。
[0003]由半導(dǎo)體材料構(gòu)成的晶片通常是硅晶圓或者是具有來源于硅，例如鍺化硅(SiGe)、碳化硅(SiC)或者氮化鎵(GaN)的層結(jié)構(gòu)的基片。
[0004]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，以多個(gè)連續(xù)的加工步驟生產(chǎn)出半導(dǎo)體晶片，舉例來說，其中，在第一步中，借助于丘克拉斯基法(Czochralski method)來拉拔由半導(dǎo)體材料構(gòu)成的單晶體(桿、坯料或者晶塊)或者鑄造由半導(dǎo)體材料構(gòu)成的多晶體塊，并且在進(jìn)一步中，借助線鋸將結(jié)果產(chǎn)生的由半導(dǎo)體材料構(gòu)成的圓柱狀或者塊狀的工件分成單個(gè)晶片。
[0005]在該情況下，在單切線鋸與下文中被稱為MW線鋸(MW=多線)的多線鋸之間產(chǎn)生了區(qū)別。特別是，當(dāng)意圖在一個(gè)工作步驟中將例如由半導(dǎo)體材料構(gòu)成的桿的工件鋸切成許多晶片時(shí)，使用麗線鋸。
[0006]例如，在EP 990 498 Al中公開了一種麗線鋸。在該情況下，涂有粘結(jié)磨粒的長鋸切線在導(dǎo)線輥上成螺旋形地行進(jìn)并且形成了一個(gè)或多個(gè)線網(wǎng)。
[0007]通常，線網(wǎng)是由跨在至少兩個(gè)導(dǎo)線輥之間的多個(gè)平行的線段形成的，其中導(dǎo)線輥被可旋轉(zhuǎn)地安裝并且它們中的至少一個(gè)被驅(qū)動(dòng)。
[0008]線網(wǎng)的線段能屬于單個(gè)、有限的線，該線被圍繞輥?zhàn)酉到y(tǒng)螺旋形地引導(dǎo)并且被從供給線軸(放線軸)解開到接收線軸(收線軸)上。相反，專利說明書US 4，655，191公開了一種MW線鋸，其中提供多個(gè)有限的線并且將線網(wǎng)中的每個(gè)線段分配給所述線中的一個(gè)。EP 522 542 Al公開了一種MW線鋸，其中多個(gè)連續(xù)的線環(huán)圍繞輥?zhàn)酉到y(tǒng)延伸。
[0009]導(dǎo)線輥的縱軸線垂直于線網(wǎng)中的鋸切線定向。
[0010]導(dǎo)線輥通常包括芯部，該芯部由金屬構(gòu)成，所述芯部經(jīng)常以例如由聚氨酯構(gòu)成的護(hù)套縱向地封裝。該護(hù)套具有許多凹槽，該凹槽起到引導(dǎo)鋸切線的作用，該鋸切線形成線鋸的線網(wǎng)。DE 10 2007 019 566 Al中公開了一種關(guān)于表面包覆層和凹槽幾何形狀被優(yōu)化的導(dǎo)線輥。
[0011]由半導(dǎo)體材料構(gòu)成的晶片的生產(chǎn)特別是對切分工藝的精度提出了特別嚴(yán)格的要求。所切出的晶片旨在具有盡可能平坦的平行平面的側(cè)表面。為了使所切出的晶片能呈現(xiàn)出這樣的幾何特征，在鋸切過程期間必須避免工件與鋸網(wǎng)的線段之間的軸向相對運(yùn)動(dòng)，也就是說，必須避免平行于工件的中心軸線的相對運(yùn)動(dòng)。
[0012]為了該目的，重要的是，導(dǎo)線輥的護(hù)套中的多個(gè)凹槽精確地平行延伸并且凹槽與鋸切線處于一直線中(對準(zhǔn))并且相對于工件的位置或者切入角度不變。如果發(fā)生這樣的改變(對準(zhǔn)誤差)，則出現(xiàn)具有彎曲橫截面(翹曲)的晶片。
[0013]作為鋸網(wǎng)的線段的位置或者切割角度方面變化的原因，也就是說，作為線段平行于工件的中心軸線的相對運(yùn)動(dòng)的原因，US 2010/0089377 Al提到了溫度變化和工件的與導(dǎo)線輥的相關(guān)聯(lián)熱膨脹或者熱收縮。
[0014]在鋸切過程持續(xù)多個(gè)小時(shí)期間，作為鋸切過程自身的結(jié)果和作為鋸切線圍繞導(dǎo)線輥行進(jìn)的結(jié)果兩者而產(chǎn)生了熱量，所述熱量被傳遞給被鋸切的工件以及導(dǎo)線輥。
[0015]根據(jù)DE 10 2011 005 949 Al，如果在線鋸切期間單晶體被加熱30°C，則由硅構(gòu)成的具有300mm直徑的單晶體的熱膨脹為大約25 μ m。能通過在鋸切期間冷卻單晶體來避免熱膨脹。
[0016]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，例如，通過在鋸切期間對工件應(yīng)用冷卻劑來使工件的熱膨脹或者熱收縮(長度方面的熱誘致變化)最小。然而，在導(dǎo)線輥上的該冷卻作用對于維持嚴(yán)格穩(wěn)定的熱條件通常是不夠的。
[0017]作為線鋸切過程的結(jié)果而產(chǎn)生的熱量還能引起跨越線網(wǎng)的導(dǎo)線輥的熱膨脹，作為其結(jié)果，能出現(xiàn)對準(zhǔn)誤差，也就是說，鋸切線不再以鋸切過程開始時(shí)的合適角度切入工件。因此，跨過線網(wǎng)的導(dǎo)線輥的熱膨脹能導(dǎo)致所切分半導(dǎo)體晶片中受損的晶片幾何形狀。
[0018]現(xiàn)有技術(shù)中存在用于最小化或者避免由導(dǎo)線輥的熱膨脹和/或封裝導(dǎo)線輥的芯部的護(hù)套的熱膨脹所造成的對準(zhǔn)誤差的多種途徑。
[0019]文件DE 11 2008 003 339 T5描述了一種方法，其中在切分過程從頭至尾連續(xù)地增加供給至線網(wǎng)的漿液的溫度。該方法是基于這樣的觀察，即，隨著增加的接合長度和增加的切分過程的進(jìn)程，桿變得越來越熱并且切出的缺口相對于其他部件、特別是導(dǎo)線輥的位置因而轉(zhuǎn)移。這導(dǎo)致晶片具有的前、后側(cè)部相對于預(yù)想的切割平面實(shí)質(zhì)上是彎曲的。鋸切線的和導(dǎo)線輥的溫度借助于切口上越來越熱的漿液而連續(xù)增加理想地同步引起導(dǎo)線輥的熱膨脹并且膨脹至與桿相同的程度，從而獲得了具有實(shí)質(zhì)上平坦的前和后側(cè)部的晶片。
[0020]德國專利申請DE 10 2011 005 949 Al包括冷卻導(dǎo)線輥及其相互無關(guān)的固定軸承的教導(dǎo)。
[0021]DE 102 20 640 Al和DE 693 04 212 T2描述了用于監(jiān)測并且如果合適校正鋸切線相對于導(dǎo)線輥的護(hù)套中的凹槽的對準(zhǔn)的方法。舉例來說，DE 693 04 212 T2公開了借助于探測系統(tǒng)不斷地測量鋸切線的位置來進(jìn)行導(dǎo)線輥的位置控制，其中探測系統(tǒng)與補(bǔ)償設(shè)備配合以便保持導(dǎo)線輥相對于將被鋸切的工件的位置不變。然而，探測系統(tǒng)能受研磨介質(zhì)和作為鋸切過程的結(jié)果而出現(xiàn)的磨掉材料兩者的影響以至出現(xiàn)測量誤差。
[0022]德國專利申請DE 195 10 625 Al教導(dǎo)了使用由傾向于非常低熱膨脹的玻璃陶瓷材料構(gòu)成的導(dǎo)線輥，它們另外被安裝在固定軸承與活動(dòng)軸承之間以便補(bǔ)償導(dǎo)線輥的熱膨脹。玻璃陶瓷材料已經(jīng)被證明實(shí)際上是不適合與包含磨料的研磨介質(zhì)使用的，因?yàn)殇徢芯€在較短時(shí)間之后切入到工件內(nèi)。
[0023]用于避免線鋸中的導(dǎo)線輥的熱膨脹的另一方法是借助于相應(yīng)溫度調(diào)節(jié)設(shè)備來在導(dǎo)線輥的芯部中設(shè)定恒定溫度。
[0024]專利說明書DE 695 11 635 T2教導(dǎo)了一種導(dǎo)線輥，該導(dǎo)線輥具有被再分成兩個(gè)內(nèi)部區(qū)域的芯部，冷卻劑在所述芯部中環(huán)流。芯部內(nèi)的溫度梯度旨在借助于兩個(gè)獨(dú)立的腔室來避免。
[0025]除了避免導(dǎo)線輥的芯部的熱誘致的膨脹之外，避免或者限制縱向地封裝導(dǎo)線輥的芯部的護(hù)套的長度方面的熱變化也是關(guān)鍵性的，因?yàn)榫哂衅鋷Р圯喞淖o(hù)套直接影響線段相對于工件的對準(zhǔn)。導(dǎo)線輥的護(hù)套的長度方面的熱誘致變化是取決于(特別是)護(hù)套材料的線膨脹系數(shù)、護(hù)套的厚度和在鋸切過程期間產(chǎn)生的熱量的。
[0026]護(hù)套典型地被固定在導(dǎo)線輥的芯部上，從而如果有溫度變化其能在兩端以不受阻礙的方式膨脹或者收縮。DE 10 2011 005 949 Al教導(dǎo)了一種用于借助于線鋸從工件切分出晶片的方法，其中相互獨(dú)立地冷卻導(dǎo)線輥的固定軸承和導(dǎo)線輥以便減小或者完全阻止鋸切過程期間工件的與由導(dǎo)線輥引導(dǎo)的線網(wǎng)的線段的軸向相對運(yùn)動(dòng)，也就是說，在鋸切過程期間針對工件的長度方面變化的反應(yīng)是引起包覆層和固定軸承的長度方面的同向變化。
[0027]此外，申請DE 10 2011 005 949 Al教導(dǎo)了能通過將包覆層夾在導(dǎo)線輥的下層芯部上，例如通過在包覆層的兩端處設(shè)置夾緊環(huán)來將護(hù)套的長度方面的變化限制在一定界限內(nèi)。夾緊環(huán)將護(hù)套固定在導(dǎo)線輥的芯部上并且限制由溫度變化而造成的護(hù)套的長度方面的變化。
[0028]然而，DE 10 2011 005 949 Al未教導(dǎo)一種利用芯部材料與圍繞跨過線網(wǎng)的導(dǎo)線輥的芯部的護(hù)套的不同膨脹來按目標(biāo)性方式改善從工件切分出的晶片的幾何形狀和波紋度的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0029]因此，目的是提供一種用于從由半導(dǎo)體材料構(gòu)成的工件鋸切出多個(gè)晶片的改進(jìn)的方法，其中借助于對跨過線網(wǎng)的導(dǎo)線輥的長度的目標(biāo)性影響，來補(bǔ)償工件的長度方面的熱誘致變化并且結(jié)果是改善從工件切分出的晶片的幾何形狀和波紋度，該導(dǎo)線輥包括由第一材料構(gòu)成的芯部和由第二材料構(gòu)成、并封裝芯部的旁側(cè)表面(lateral surface)的護(hù)套。
[0030]借助于一種用于通過線鋸的線網(wǎng)來從工件鋸切出多個(gè)晶片的方法實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)，所述線網(wǎng)包括許多平行的線段，其中所述線網(wǎng)被至少兩個(gè)導(dǎo)線輥(I)跨過，該導(dǎo)線輥(I)各包括芯部(la),該芯部(Ia)具有兩個(gè)側(cè)表面和一旁側(cè)表面、由第一材料構(gòu)成,每個(gè)芯部(Ia)沿其縱軸線可旋轉(zhuǎn)地安