TW201545225A - 從工件中同時切割出多個厚度特別均勻之切片的方法 - Google Patents

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Abstract

一種用於沿著嚴格的凸狀切割面從圓柱形工件同時切割出多個切片的方法，包括藉助於安裝條帶和線鋸的供給器具以工件的軸線平行於線導輥的軸線地保持工件；藉助於供給設備通過線鋸的線柵垂直地從上方移動工件，其中線柵是藉由圍繞線導輥纏繞線並於垂直於線導輥軸線的線導輥中的凹槽中引導該線，而由彼此平行且在一個平面內的多個線部分形成的；並且向線部分供給一作為切割器具之堅硬物質於載液中的懸浮液，而具有縱向張力的線部分由於線導輥的轉動在第一旋轉方向和與第一旋轉方向相反的第二旋轉方向之間的連續交變的結果而相對於工件作相對運動，其中在沿第一方向轉動期間，線被移動第一長度，並且在沿第二方向轉動期間，線被移動第二長度，並且第二長度被選擇成比第一長度短，其中，在切割操作開始時，選擇第一縱向線張力，並且在切割操作結束時，選擇第二縱向線張力，其中第一縱向張力被選擇成係大於第二縱向張力。

Description

從工件中同時切割出多個厚度特別均勻之切片的方法
本發明涉及一種藉助於線輔助切斷精磨(cut-off lapping)來由工件切割出多個切片、特別是由晶體切割出半導體切片的方法。
許多應用需要特定材料的薄的扁平切片，例如作為用於生產磁片(magnetic storage disk)的基板的玻璃切片、作為用於製造光電部件的基板的藍寶石或碳化矽切片、或者用於生產光伏打電池(「太陽能電池」)或作為用於構造微電子或微機電元件的基板的半導體切片。
舉例言之，半導體切片是諸如元素半導體(矽、鍺)、化合物半導體(例如，鋁或鎵)或其混合物(例如，Si1-xGex、0<x<1；AlGaAs、AlGaInP等)的半導體材料的切片。
起始材料通常是單晶(電子技術應用)或者多晶(太陽能電池)半導體材料杆(rod)的形式，並且通過諸如切斷精磨(cut-off lapping)的去屑(chip-removing)加工從該杆切出所需的該材料的切片。從工件上移除的顆粒被稱為切屑(chip)。
特別是，為了切下半導體切片，切斷精磨和切斷研磨(cut-off grinding)是特別重要的。在切斷精磨的情況中，用於移除材料的工具處於 作為黏性載液中的懸浮液的堅硬物質(例如，碳化矽)的銳緣顆粒的形式，並且工具載體處於載液和堅硬物質黏附其上的線的形式，促使這些顆粒與工件接觸。載液包括例如水、多元醇、礦物油、乙二醇或其混合物。堅硬物質的懸浮液被稱為漿料(slurry)。由於線沿線的縱向方向移動的結果，沿線的橫向方向施加作用力並且供給漿料，堅硬物質進入線的表面與工件的表面之間，藉助於滑動或滾動運動使堅硬物質在壓力下相對於工件移動，並且藉助於材料超載或者疲勞(fatigue)、通過脆性侵蝕(brittle erosion)從工件上除去切屑。
切斷精磨的特點是，漿料包含作用來移除材料的堅硬物質，並且工具載體不包含作用來移除材料的任何堅硬物質，並且材料的移除是以三個本體(第一，工件；第二，堅硬物質；第三，工具載體)的相互作用為基礎的。
在切斷研磨的情況，移除材料的工具處於被固定地黏結到工具載體的表面上的堅硬物質的銳緣顆粒的形式。工具載體例如是線。
切斷研磨的特點是，工具載體包含作用來移除材料的固定地黏結的堅硬物質，並且冷卻潤滑劑未包含任何作用來移除材料的堅硬物質，並且材料的移除是以二個本體(第一，工件；第二，固定地黏結到工具載體上的堅硬物質)的相互作用為基礎的。
藉助於線的切斷精磨和切斷研磨的加工，按組合術語係稱為線鋸切(wire sawing)。
在切斷精磨和切斷研磨的情況中，所使用的堅硬物質例如包括碳化矽、碳化硼、氮化硼、氮化矽、氧化鋯(zirconium oxide)、二氧化矽、氧化鋁、氧化鉻、氮化鈦、碳化鎢、碳化鈦、碳化釩、金剛石、藍寶石(sapphire)及其混合物。碳化矽就切斷精磨來說是特別重要的，並且金 剛石就切斷研磨來說是特別重要的。
作為工具載體的線可能是單線或者可能是由多條絞線(strand)或者纖維、或者是不同材料組成的絞合線(stranded wire)，並且可能攜帶有金屬、合金或者塑膠的附加塗層。
在切斷精磨和切斷研磨的情況中，該線例如是由硬化鋼(「鋼琴線(piano wire)」)、塑膠、碳纖維或者金屬合金所組成的。
切斷精磨和切斷研磨二者都可以利用一或多條線來執行。後者的實例就是所謂的排鋸，其中許多單獨的線被固定在框架(套)上，該框架(套)則沿線的縱向方向前後移動，以便線穿過工件工作。
在從半導體材料杆上切下切片中，僅具有一個線的線鋸具有特別的重要性。
用於電子技術應用的半導體材料杆在切割操作之前通常被加工過，以使其處於具有杆軸線、圓柱形圓周表面和二個圓柱形端面(底面和頂面)的直的圓柱體形狀。通常，還在杆的圓周表面上研磨出平行於圓柱軸線的識別凹槽(凹口(notch))，其例如標記特定的晶體定向(crystal orientation)。由切割操作所獲得的半導體切片也被稱為「晶圓」，並且它們自身進而處於直的圓柱體形狀，圓柱體的高度為十分之幾毫米直至例如一毫米，並且圓柱體的基底具有75毫米到450毫米的直徑。直徑達到150毫米的杆或者晶圓被歸為小型的，達到200毫米的那些被歸為中型的，達到300毫米的那些被歸為大型的，並且達到450毫米的那些被歸為非常大型的。
藉助於切斷精磨或者切斷研磨，沿著許多鋸口(kerf)作用來分割出切片，該鋸口是盡可能平坦的並且盡可能相互平行，並且其基本上垂直於杆軸線，即，相對於垂直於杆軸線具有最多20的偏斜。
切斷精磨和切斷研磨同樣適用於分割小型的和中型的半導 體杆。對於分割大型的和非常大型的半導體杆，切斷精磨是特別重要的，因為即使在長長度的線與杆接觸的情況中，切斷精磨仍能生產出前、後面具有高度平坦度和相對於彼此高度平行度的晶圓。另外，後續成為切下切片的前後面的切割面僅具有由切割操作引起的小深度的晶體損傷。
由於損傷淺，所以通過切斷精磨所獲得的晶圓較不易受破損影響，並且在後續加工期間，僅必須移除少量材料以便最終獲得具有所需的前後面的高度平面平行度和沒有缺陷的晶圓。因此，切斷精磨能夠按特別有成本效益的方式生產出特別高品質的晶圓。
在切割操作中的任一時刻沿著其延伸通過工件並在其上作用來移除材料的線部分的長度被稱為線部分的接合長度。
在下文中利用參照第1圖更詳細地描述了「多線切斷精磨(multiwire cut-off lapping)」([漿料]多線切分(multiwire slicing)，MWS，S-MWS)。
在切斷精磨中，線1被繞至少二個具有相互平行的圓柱軸5和6的圓柱形線導輥3和4成螺旋形地纏繞，以便在該佈置的至少一側上，多個線部分11達到相互平行地位於相對於圓柱軸線垂直的一個平面(25)中，並且當線導輥被沿相同方向(7和8)圍繞其相應的軸線轉動時，線部分11以均勻速度並且相互平行地沿線的縱向方向移動。術語「線柵(wire grid)」或者「鋸切柵」被用來指相互平行延伸的線部分的該至少一側。在該情況中，線柵的位置被選擇成朝向待切割的杆。
在該情況中，線導輥通常各設有許多閉合式凹槽2，該凹槽2相互平行並且相對於圓柱軸線垂直，並且其就相鄰導輥而言處於齊平地對準，並且在其中引導單獨的線繞圈。
通過沿線的縱向方向移動線部分、供給包含堅硬物質的懸浮 液至線柵，並且將工件推進到線柵上並穿過線柵，來實現移除材料。
在進入和離開線柵中，藉助於附接到槓杆(lever)上的偏轉輥(deflection roller)來控制沿線的行進方向的縱向線張力，槓杆相對於線的縱向方向的角度改變引起線的行進長度的變化，並且因此能夠將線張緊至更大或者更小程度。
由線施加在槓杆上的力矩提供了實際的線張力的測量，以便藉助於力矩測量和角度調整，存在用於回饋控制縱向的線張力的閉合環路(closed loop)。具有偏轉輥的槓杆由於當控制偏差出現時其快速的往復運動而被稱為「浮輥(dancers)」。
在切割期間，線經受由磨耗引起磨損。線的橫截面大致與線與工件15接觸的累積長度和每個鋸口機器加工的工件體積的乘積成比例地減小。因此，鋸口13的寬度從杆的第一端面12(在該處線首先進入第一鋸口)至杆的相對的第二端面24(在該處線最終從最後的鋸口顯露出來)減小。
第一端面也被稱為杆的線供入側12，並且第二端面被稱為線離開側24。
線的粗度方面的減小通常通過線導輥3和4的相鄰凹槽之間的距離從杆的線供入側12至線離開側24的減小來補償，以便在杆的全長上平均而言，從杆切下的晶圓具有恆定的厚度。
在切割操作期間，線可以被沿一個方向從放線圈(輸送線圈)經由線導輥和線柵至收線圈(接收線圈)連續地纏繞，使得線部分在整個切割操作期間係沿一個方向移動。這被稱為單向鋸切。
線可能還以改變方向地被引導穿過工件。可以在從放線圈經由線柵和工件供給至收線圈，並且然後完全地從原始的收線圈(其從而變 為放線圈)返回到原始的放線圈(其現在變為收線圈)的線的整個行程上來實現這樣的雙向切割。然而，由於線上的磨損，在「返回通過」時工件將比在「出發通過」時厚，其是不合乎需要的。
對於用於獨特需求應用的大型和非常大型晶圓的生產，特別重要的是根據所謂的朝聖者步伐(pilgrim step)方法(「朝聖者步伐運動(pilgrim step motion)」、「線往復(wire reciprocation)」)而具有多個且連續的方向反轉的線行進的切斷精磨。
在該情況中，朝聖者步伐是指一對相繼反轉的線方向。朝聖者步伐包括線沿線的第一縱向方向第一運動過第一長度，然後是線沿與第一方向正相反的第二方向第二運動過第二長度，第二長度被選擇成小於第一長度。
因此，對於每個朝聖者步伐，相當於二個長度和的線通過工件，而在該情況中進入與工件切割接合的線部分僅從放線圈向收線圈前進相當於二個長度的差值的量。因此，在朝聖者步伐方法的情況中，線通過由二個長度的和與差的比值引起的因素被使用多次。為簡單起見，二個長度的差被稱為線在一完全朝聖者步伐上的「淨運動」，具有淨線供入9和淨線離開10(第1圖)。
從用於藉由單向的線運動切割杆的術語類推，在以朝聖者步伐方法切割杆的情況中，杆的第一端面(在該處，線首先沿其淨運動方向進入第一鋸口)被稱為杆的線供入側，並且相對的第二端面(在該處，線沿其淨運動方向最終從最後的鋸口顯露出來)被稱為杆的線離開側。
因為向前運動和返回運動的長度是可隨意地選擇的，因此線的有效長度和線的磨損是可隨意地選擇的，朝聖者步伐方法非常適用於將工件切割成少量的相對更短工件的切片，其不能僅藉助於單線通過(單向 切割)來以線的經濟使用地切割。朝聖者步伐方法特別適於切割線接合長度在切割過程變化的工件，即，例如圓柱形半導體杆。
為了從半導體杆切割出晶圓的目的，將杆依據其總長度，首先以其一部分周向表面位於保持、安裝或者鋸切條帶(例如，由硬碳、玻璃、塑膠或者複合材料製成條帶)上來安裝。該鋸切條帶在其背離杆朝向的側上被成形或者連接至進一步的轉接器，從而鋸切條帶或者轉接器可以被夾在相應的接收設備中，該接收設備被固定到供料臺上，在切割操作期間，供料台垂直於線柵並且穿過線柵地進給杆。通過黏合來產生杆與鋸切條帶之間的結合，並且通過黏合、作用力的有效配合或者形狀有效配合(例如，夾持或者螺紋連接部)來產生鋸切條帶與適配器之間的結合。杆軸線基本上相對於供料方向垂直地並且相對於線在線柵中的方向垂直地對準，並且因此基本上在由線柵的線部分跨過的平面中。
供料台通常設置線柵上方，並且將夾緊的杆垂直地進給到由線柵的線部分跨過的平面上。
以下繼續參照第1圖。杆的圓柱面中線柵的線部分沿著其縱向方向進入鋸口的那側(瞬間)被稱為線進入側17，並且線部分沿著其縱向方向從鋸口再顯露出來的那側(瞬間)被稱為線離開側18。平行於杆軸線14地設置在線進入側處的線柵25上方的是具有漿料噴嘴21的噴嘴條帶19，其在線柵的整個長度上延伸並且在線部分11進入杆之前將漿料22均勻地施加至線部分11。
在僅具有一個線進入側的單向切割的情況中，為該目的設置一個噴嘴條帶，並且在具有將來交替的線進入側和離開側的雙向切割的情況中，設置二個噴嘴條帶19和20，杆的各側上各一個。二個噴嘴條帶19和20可以被交替地操作，以便瞬間的線進入側上的條帶在各種情況中是工作 的，或者為簡單起見，二者也可以被連續地操作。
由於杆被進給至線柵的結果，杆的整個長度沿著杆的圓柱面上平行於杆軸線的線接觸到線柵。線部分與杆的首次接觸的該瞬間被稱為切入操作，或者簡單地說，切入。當進一步進給時，線柵的線部分沿線的縱向方向運動，並且供給漿料，線部分慢慢地通過杆工作，移除材料。
一旦線柵的所有線部分已經掃過杆的整個橫截面並且已經全部到達鋸切條帶處，則切割終止。線部分與杆的最後接觸的瞬間被稱為切出操作，或者簡單地說，切出。在第1圖所示的實例中，正在從杆的相反側向具有識別凹槽26的側面執行切割。保持杆的安裝條帶在具有識別凹槽26的那側被黏結到杆上(未顯示)。
結束杆的進給，並且再次使杆慢慢地退出線柵。當杆正退出時，線繼續沿其縱向方向(至少慢慢地)移動，以便防止線部分被先前生產的切割面的任何不平整度卡住。
在杆已經退出線柵之後，從供料臺上的夾緊設備處移除由鋸斷的杆、鋸切和安裝條帶構成的合成物。因此，在完成切割之後，許多晶圓類似梳子上的齒地懸掛在部分切入的鋸切條帶上，它們周向表面的一部分仍聯接到鋸切條帶上。通過溶解黏合劑結合部來分開晶圓。可以溶解掉結合部，例如，如果已經使用了可以通過水或者加熱溶解的黏合劑，使由晶圓、鋸切和安裝條帶構成的合成物沉浸在熱水槽中以為了所謂的脫膠(degluing)目的。
用於切下半導體切片的漿料切斷精磨及其合適的裝置係描述於例如EP 0 798 091 A2。
生產出的鋸口的寬度及因此通過切割操作所獲得的晶圓的厚度取決於線的粗度、圍繞鋸口中的線的漿料膜的厚度和引導線的線導輥 中的凹槽的間距。因為線的粗度由於磨損而連續地變化，並且漿料膜的厚度由於在切割操作期間被擦去(wipe off)或者被消耗的結果而連續地變化，所以就由此可以精確地獲得的晶圓的期望形狀的程度而言，切斷精磨易受某些限制。在下文中描述了這些限制。
當線部分進入工件時，大部分黏附漿料剝落。當線進一步穿透到杆中時，進入鋸口的漿料大部分繼續剝落或者被消耗掉。磨損促使顆粒被消耗掉，主要因為堅硬材料破裂或者碎裂，或者因為圓化(rounding)或削蝕而使它們損失了其移除材料的銳緣切割表面。當沿線進入的方向觀察時，圍繞鋸切線的漿料膜的厚度方面的減小也被稱為「漿料漏斗」。由於該漿料漏斗，每個鋸口線上進入側的工件的外周部處是較寬的，並且線上的行進方向上沿著線的接合長度至相反的線離開側成楔形或者漏斗形地漸縮。
在單向切割和大型或者非常大型的半導體杆的情況中，特別是在最長線接合長度的部位中-因此，在圓柱形杆的情況中，當杆已經被剪斷剛好一半時，實際上不再有漿料到達杆的線離開側。生產出具有從線進入側至線離開側按楔形地增大的厚度的、線上離開側上具有高粗糙度(「鋸切劃痕(score)」、「鋸痕跡」)的切片。具有逐漸減小厚度和高粗糙度的半導體切片不適於要求的應用。因此，單向的切斷精磨不能被用於生產高品質的大型或者非常大型的晶圓。
在朝聖者步伐方法的情況中，線的縱向運動方向被連續地反轉。結果，在每個鋸口的左側和右則交替地生產「漿料漏斗」。如果很慢地實施杆的進給或者很快地實施線的縱向運動方向方面的變化，則所形成的漿料漏斗按交替方式連續地每隔一個方向變化稍微重疊(=一個完整的朝聖者步伐)-當沿杆前進方向觀察時，在二側為鋸口有效地供給漿料，從而 在所有情況下漿料僅必須被傳送至杆的中心。該重疊還減小了在所有情況下由漿料漏斗引起的線進入側上的鋸口的變寬，並且因此減小了晶圓的逐漸變薄。所獲得的晶圓則不再是楔形的，但是仍然具有輕微的鞍狀形狀，線上的行進方向二者上具有從中心至其外周部稍微減小的厚度。最小厚度出現在最大線接合長度的外周部位中，即，當已經剛好切過一半的圓柱形時。在最大線接合長度的外周部位中的最小厚度的區域在第2圖中由27和29標記。由於在根據朝聖者步伐方法的切斷精磨的情況中線的淨運動和線在該過程中經歷的粗度方面的減小，線進入側上的晶圓的錐形27稍微比線離開側上的錐形29厚；然而，二者都比以單向線運動的對比切割的楔形少得多。
可以通過現有技術中已知的方法，例如通過調整根據實際的切割深度(在鑄錠(ingot)進給方向上鋸口的深度)的朝聖者步伐的第一和第二線運動長度，或者通過在其中鞍狀形狀非常明顯的部位中增加該線應用來較不明顯地提供該鞍狀形狀。特別是，例如，杆的進給速率可以被減小到如此程度，即二個線反轉的漿料漏斗幾乎完全重疊。用於減少鞍狀形狀的措施存在經濟效率的限制，因為它們導致了非常長的總體切割時間和很高的線長度消耗率。
藉由切斷精磨可從線接合長度在整個切割中變化的杆獲得的切片的前、後平坦度的進一步限制在於所謂的「切入楔形」28的形式(第2圖)。該切入楔形包括沿線的橫向方向並且朝向切片的中心平面的前後斜度，其於線的縱向方向上延伸過整個切片寬度。
在圓柱形杆的情況中，例如因為線柵首先與杆發生接觸的瞬間，線部分的接合長度為零，且線上的磨損因此也為零，所以產生了切入楔形。
因為它們開始沒有經受任何磨損，所以首先切入的線部分比稍後進入接合的線部分具有更大直徑，該稍後進入接合的線部分已經穿過有限長度的鋸口並且因此已經經受了磨損。因此，當切入深度增大時，結果是晶圓的楔形增大的厚度28。另外，線部分首先與圓柱形杆發生接觸的瞬間，線部分與杆的圓周表面相切。在這時點，在每個線部分進入杆的點處，與切割進一步進行，當接合長度有限並且線部分與杆的圓周表面的接觸逐漸變陡-於最大接合長度的部位(半切割)甚至精確地垂直-且剝落漿料的規律激增(surge)在此建立時相比，係擦去較少漿料。
WO 2013/051183 A1描述了依據朝聖者步伐方法的線切斷精磨，其中使用錐形的線導輥，凹槽的基底離線導輥的軸線的距離從線供入側至線離開側減小。結果，當具有杆軸線的杆被垂直地進給到線導輥軸線上時，線柵中位於線供入側的線部分首先與杆接合。由於線的淨運動，這些線部分從線導輥的線供入側前進到線離開側並且由於杆被進一步地進給到線柵上直到最後在線離開側上的杆的那部分也與線柵發生材料移除接合的結果，這些線部分已因磨耗而變細，以便抵消了切入楔形的形成。
由於線導輥的錐形形狀，圍繞線導輥的各個纏繞的長度從凹槽至凹槽、從線供入側至線離開側減小。每個線導輥的所有凹槽以相同角速度旋轉，但是不以恆定的圓周速度旋轉，因凹槽的直徑從線供入側至線離開側減小的緣故。因為線在線柵中按凹槽的圓周速度移動，因此線柵中的軸向線張力卻從線供入側至線離開側減小。
熟悉線切割方法的所屬領域的技術人員公知的是，所生產出的鋸口的平坦度隨縱向線張力減小而減小。因此，該方法會生產出平坦度朝線離開側惡化的切片。
該基本方法的缺陷也不能例如藉由使用其中上部二個和下 部二個的四個線導輥以便剛好相互補充的簡單方式來消除，其中跨過線柵部分接觸到杆的上部二個線導輥配有從線供入側至線離開側增大的凹槽深度，並且下部二個線導輥配有從線供入側至線離開側減小的凹槽深度。雖然繞線的長度在線導輥上的整個長度上是恆定的，但是在凹槽中仍然存在線在上、下線導輥之間的明顯強迫滑動，由於在相同角速度處由不同直徑引起的不同圓周速度的緣故。所致的結果是，線導輥的凹槽將經受大量磨損並因而將經歷由線的磨耗引起的不同切入，從而該方法的預期優點將在非常短時間內已經被消除掉。WO 2013/051183 A1未論述此針對磨損問題的假定解決方案。
此外，線柵中不均勻的線張力具有以下影響，線部分的線的縱向張力必須被選擇成以便線柵上平均起來非常低，因為線供入側上最張緊的線部分最多只能具有線在此張力下仍然肯定不會斷裂(抗拉強度)的線縱向張力，且因此所有其他的線部分具有比這些線部分更小的張力。因而，大部分線部分經歷了線撓曲(flexure)，其朝向線離開側增加，帶有日益不良的線引導和所獲得的晶圓的惡化的平坦度。
雖然線柵上的線張力的不均勻度將稍微由線滑動來補償，但是根據WO 2013/051183 A1的方法仍然不適用於根據朝聖者步伐原理的執行，因為在每個朝聖者步伐的後半時，線離開側上的短纏繞長度的線部分將回到線供入側上的長纏繞長度，促使其被過度張緊並且在該處斷裂。這可以僅通過仍然進一步減小利用其來將線按受控方式進給至線柵的線的縱向張力(定點的縱向線張力)來抵消，以便確保足夠可靠的線張力儲備(「頭上空間(headroom)」)達到線斷裂張力，以免在切割操作期間線斷裂。然而，這將涉及還更損害所獲得晶圓的平坦度，由於鋸口中不精確和不可靠的線引導的緣故。
因此，WO 2013/051183 A1中指定的方法不適於生產用於所需應用的高度平面的半導體切片。
US 8146581 B2公開了一種用於線切斷精磨的方法，其中杆的軸線沿進給方向朝線導輥的軸線稍微傾斜。在該情況中，線進給輥具有圓柱形狀，其軸線被設置成以便相互平行，並且用於引導鋸切線的所有凹槽被切出均勻深度。因此當杆被進給時，由於杆的軸線相對於線導輥的軸線傾斜，所以首先切入一端面杆端並且最後切入相對的杆端。
因為所有的線部分的圓周速度是相同的，所以該方法避免了由線柵上線張力變化所產生的問題，以及由線滑動所引起的凹槽過度磨損；然而，軸線傾斜產生了沿線的橫向方向並且平行於杆軸線的附加力(傾斜的下壓力)。該傾斜的下壓力僅在每個線部分的相應切入瞬間起作用，並且一旦已經切入則消失。因此，切面隨著線行進，在切入部位中偏離由沒有橫向力的切割所生產出的剖面，並且因此在該部位處彎曲。因為傾斜的下壓力在相鄰線部分上是大致相同的，所獲得的切片的前後面基本上相互平行，並且對於前後面在切入部位中具有均勻的彎曲度。因此，所獲得的切片具有基本上恆定厚度並且具有彎曲或者翹曲(warped)形狀(「切入波形」)。
US 8146581 B2利用故意藉由傾斜生產的切入波形來彌補在先前在沒有傾斜的下壓力的情況下切割出的晶圓上可能存在的隨機切入波形。顯然，該方法可能還可用於抵消切入楔形，因為由於傾斜，單獨的線部分在時間上接連沿著杆軸線連續地實施切入並且因此經受不同磨損。該可能的應用未被US 8146581 B2指出。
因為，在根據US 8146581 B2的方法中，由於杆傾斜，所以沿著相對於杆的軸線傾斜的平面實施切斷，所獲得的切片具有不希望有的 錯誤定向(misorientation)。可以通過在先前杆的外圓研磨(circular grinding)期間相應地使晶體軸線在相反方向上相對於旋轉軸線傾斜來補償該錯誤定向。然而，對此，在外圓研磨期間必須預先知道，對於各個杆線鋸隨後必須以什麼樣的角度作如何的傾斜，以便可以在所獲得的切片沒有錯誤定向的情況下精確地補償用於形成切入波形的該線鋸的暫態傾斜角。顯而易見，出於對因果關係的考慮，這是不可能的。
因此，根據US 8146581 B2的切斷的切片總是具有不希望有的錯誤定向，以致該方法同樣不適於生產用於所需應用的切片。
本發明的目的是明確提出一種根據朝聖者步伐方法的用於從杆切斷出切片的多線切斷精磨方法，該切片具有均勻的高前後平坦度並在所有線柵位置上具有均勻的小切入楔形。
該目的通過二組方法來實現，其中第一組旨在減小切入期間鋸切線的有效直徑，且第二組旨在減小切入期間圍繞鋸切線的漿料膜的厚度。在此情況中，第一組包括第一方法，且第二組包括第二、第三和第四方法。
該目標通過於存在液體切割器具下，藉助線鋸從具有直徑的圓柱形工件同時切割出多個切片的第一方法來實現，該線鋸包括鋸切線，該線鋸包括一鋸切線，該鋸切線跨成一由平行地設置在可旋轉的線導輥之間的許多線部分組成的線柵，具有縱向張力的線部分由於線導輥的轉動在第一方向的旋轉和與第一方向的旋轉相反的第二方向的旋轉之間連續交變的結果，而相對於該工件作相對運動，該線在沿第一方向的旋轉期間被移動一第一長度，並且在沿第二方向的旋轉期間被移動一第二長度，並且第二長度小於第一長度，其中，在線部分以第一切割深度切入該工件的瞬間， 縱向線張力部分比在具有第二切割深度的第二瞬間時大，也就是比在切入瞬間之後並且線部分在該工件中的接合長度(1)>0時大。
於本發明之部分實施態樣中，第一線張力在第二線張力的1.2倍到1.8倍之間。
該目標同樣通過於存在液體切割器具下，藉助線鋸從具有直徑的圓柱形工件同時切割出多個切片的第二方法來實現，該線鋸包括一鋸切線，該鋸切線跨成一由平行地設置在二個可旋轉的線導輥之間的許多線部分組成的線柵，具有縱向張力的線部分由於線導輥的轉動在第一方向的旋轉和與第一方向的旋轉相反的第二方向的旋轉之間連續交變的結果，而相對於該工件作相對運動，在每對直接連續的方向反轉間的旋轉期間，該線在各種情況中以一第一速度沿第一方向在各種情況中被移動了一第一長度，並且在沿第二方向的旋轉期間，在各種情況中以一第二速度在各種情況中被移動了一第二長度，並且第二長度係比第一長度短，其中，在切割操作開始時，選擇由第一速度和第二速度所形成的該線在二個連續的方向變化之間的一第一平均速度，並且在切割操作結束時，選擇由第一速度和第二速度所形成的該線在二個連續的方向變化之間的一第二平均速度，其中第一平均速度小於第二平均速度。
於本發明之部分實施態樣中，第一長度或第二長度隨鋸口的切開深度而變化。
該目標進一步通過於存在液體切割器具下，藉助線鋸從具有直徑的圓柱形工件同時切割出多個切片的第三方法來實現，該線鋸包括一鋸切線，該鋸切線跨成一由平行設置在二個可旋轉的線導輥之間的許多線部分組成的線柵，具有縱向張力的線部分由於線導輥的轉動在第一方向的旋轉和與第一方向的旋轉相反的第二方向的旋轉之間連續交變的結果，而 相對於該工件作相對運動，該線在沿第一方向的旋轉期間被移動一第一長度，並且在沿第二方向的旋轉期間被移動一第二長度，並且第二長度小於第一長度，其中，從切割操作開始直到達到一第一切割深度，切割器具所供給的堅硬物質具有一第一平均顆粒直徑，並且在達到第一切割深度之後直到切割操作結束時，切割器具所供給的堅硬物質具有一第二平均顆粒直徑，並且第一平均顆粒直徑小於第二平均顆粒直徑。
最後，該目標通過於存在液體切割器具下，藉助線鋸從具有直徑的圓柱形工件同時切割出多個切片的第四方法來實現，該線鋸包括一鋸切線，該鋸切線跨成一由平行地設置在二個可旋轉的線導輥之間的許多線部分組成的線柵，具有縱向張力的線部分由於線導輥的轉動在第一方向的旋轉和與第一方向的旋轉相反的第二方向的旋轉之間連續交變的結果，而相對於該工件作相對運動，該線在沿第一方向的旋轉期間被移動一第一長度，並且在沿第二方向的旋轉期間被移動一第二長度，並且第二長度小於第一長度，其中，從切割操作開始直到一第一切割深度，向該線柵供給具有一第一黏度的懸浮液，並且從該第一切割深度直到切割操作結束時，向該線柵供給具有一第二黏度的懸浮液，其中第一黏度被選擇成以便小於第二黏度。
於本發明之部分實施態樣中，藉由調節懸浮液的溫度至一第一溫度來獲得第一黏度，並且藉由調節懸浮液的溫度至一第二溫度來獲得第二黏度，並且其中第一溫度被選擇成大於第二溫度。
於本發明之部分實施態樣中，第二溫度被選擇成在20℃到40℃之間。
於本發明之部分實施態樣中，第一溫度被選擇成低於第二溫度，並在5℃到15℃之間。
於本發明之部分實施態樣中，藉由選擇懸浮液中之堅硬物質的一第一平均顆粒直徑來獲得第一黏度，並且藉由選擇懸浮液中之堅硬物質的一第二平均顆粒直徑來獲得第二黏度，並且其中第一平均直徑被選擇成以便小於第二平均直徑。
於本發明之部分實施態樣中，藉由選擇堅硬物質在懸浮液中的一第一濃度來獲得第一黏度，並且藉由選擇堅硬物質在懸浮液中的一第二濃度來獲得第二黏度，並且其中第一濃度被選擇成小於第二濃度。
於本發明之部分實施態樣中，藉由選擇一第一載體溶液來獲得第一黏度，並且藉由選擇一第二載體溶液來獲得第二黏度，並且其中第一載體溶液的黏度小於第二載體溶液的黏度。
於本發明之部分實施態樣中，第一平均直徑被選擇成在第二平均直徑的值的50%到95%之間。
還通過同時應用來自所提及的四個方法中的二個或更多個方法的任何組合來實現該目的。
根據本發明的四個方法較佳被用來藉助於線鋸切分半導體材料的杆。特別較佳的，半導體杆係處於直圓柱體形式。
根據本發明的四個方法係在有液體切割器具的情況下執行，該液體切割器具包括載液和存在於載液中的鬆散的堅硬物質。液體切割器具(懸浮液)也被稱為漿料。
較佳藉助於結構化的單絲鋼絲來執行根據本發明的四個方法。
同樣，較佳藉助於扭轉線來執行根據本發明的四個方法。扭轉是指線圍繞其縱軸線的螺旋形扭絞，係線的彈性扭轉的結果。
結構化的線特別是具有第一直徑的線，由於沿線的橫向方向 塑性變形的結果，線已經按鋸齒狀(zigzag)的形式設有許多***和凹穴(indentation)，其中在垂直於線的平均縱向方向的平面中的包絡曲線具有大於第一直徑的第二直徑。
因此，第一直徑包括「芯線」的直徑，通過塑性變形由該「芯線」生產出結構化的線。結構化的線的第二直徑(「有效直徑」)包括芯部直徑加上波形變形的峰值至峰值的波幅。
對於最初更高的切入線張力，如果使用結構化的線，則根據本發明的第一方法是特別有利的。結構化的線具有許多一定幅度的波形的側部線變形，該側部線變形線上的縱向方向上按週期間隔地重複(「波狀線(undulated wire)」、「波紋線(crimped wire)」)。
例如，在JP2004243492 A2或者EP1827745 B2中描述了可以利用其來執行根據本發明的方法的結構化的線的實例。
JP2004243492 A2描述了一種具有波形***或者突起的線，其波幅沿線的橫向面延伸或者沿線的縱向方向圍繞線螺旋形地纏繞。
EP1827745 B2公開了一種沿線的第一橫向方向具有第一波幅和第一波長的波形突起並沿線的第二橫向方向具有第二波幅和第二波長的線，第一與第二波幅和第一與第二波長被選擇成在各種情況中不同，並且第一橫向面垂直於第二橫向面。
這些波形提供了在其平均縱向方向上求平均的視直徑(apparent diameter)的線，視直徑因側向偏轉的峰值至峰值的波幅而大於線芯的直徑。為了使線上的縱向方向上求平均的有效橫截面呈現大致圓形和各向同性，該變形至少必須沿二個相互垂直的橫向方向(即，二個相互垂直的、相互重疊的波形結構)定向。
進一步的可能性在於僅沿一個橫向方向賦予了線的波形，然 後使線圍繞其平均縱軸線扭轉(「扭絞」)，以使波形偏轉按螺旋形式圍繞線行進。
因此，如果線同時具有結構化和扭轉特點，則根據本發明的第一方法也是特別有利的。
線的橫截面自身可能也沿相互垂直的橫向方向按週期方式變形，結果形成了橢圓形截面，該橢圓形截面變化或者再次扭絞線一按週期方式「轉動」。
結構化線的特點是其改善了漿料至鋸口內的輸送，因為當線進入鋸口並且隨後穿過鋸口時漿料未被迅即剝離的情況下可以將漿料的儲備量封存在線表面的凹穴(「凹處」)中。結果，所獲得的鋸口具有改善的品質(較少磨料劃痕)，並且可以更快速地鋸切大型工件或者給定尺寸的工件(完整的切割操作時間更短)。
較佳利用新的線(即，在先前切割操作中未使用過的線)來執行每個切割操作(即，對於每個鋸口，線柵的線或者線部分在工件的完整橫截面上移動)，因為當線從工件上移除材料時其經歷了磨損。因為磨損，線逐漸喪失其圓形。因為線在切割操作期間經歷了任意扭轉，所以非圓的線產生了鋸口厚度，且因此在短切割內變化的切片厚度增大了間隔。由切割產生的晶圓厚度的這些變化被稱為鋸痕跡並且是不合乎需要的。
線被以可選擇的速度從放線圈(供給線圈)至收線圈(接收線圈)纏繞。在該情況中，線被圍繞至少二個具有許多凹槽的線導輥纏繞，該凹槽垂直於線導輥的軸線。出現在二個線導輥之間的線部分構成了線柵。因此，線柵包括在一個平面中相互平行地行進的許多線部分。
利用通過回饋控制來控制的縱向線張力經由界定線柵的線導輥自放線圈向線柵供給線。線張力的回饋控制較佳藉助於所謂的浮輥來 實施。
在進入和離開線柵中，藉助於附接到槓杆上的偏轉輥來控制沿線的行進方向的縱向線張力，槓杆相對於線的縱向方向的角度交變引起線的行進長度的變化，並且因此能夠將線張緊至更大或者更小程度。
由線施加在槓杆上的力矩提供了實際的線張力的測量，以便藉助於力矩測量和角度調整，存在用於縱向線張力的回饋控制的閉合環路。具有偏轉輥的槓杆由於當控制偏差出現時它們快速的往復運動而被稱為「浮輥」。
當在切割操作期間鋸切線然後沿線的縱向方向移動時，因為當線被從線圈上繞開和當其穿過許多鋸口(切割操作)時的波動摩擦(fluctuating friction)或者由於線導輥或各種偏轉輥的支承摩擦的結果，線張力可能波動。藉助於封閉的回饋控制回路來測量轉矩並沿合適方向移動槓杆臂能夠使該波動保持很低。
因為在切割操作中，線被沿線的縱向方向快速地移動(一般大約10公尺/秒)，相應快速連續地出現任何線張力波動，並且槓杆臂以首先沿圍繞其旋轉軸的一個角度方向然後沿另一角度方向的相應快速交變地非常快速地「浮動」，這給予了槓杆其名稱。
利用其來經由界定出線柵的線導輥將線供給至線柵的線張力接著確定了線柵中的線部分的線張力。
線柵中的線張力是從工件切出的切片所獲得的平坦度的決定性因素。在切割操作期間，必須如此選擇線柵中的線張力以使線柵中的線部分必然不會斷裂，即，必須以其中確保足夠可靠的線張力儲備的線張力(縱向線張力的設定值)將線供給至線導輥，直到線斷裂張力。
為了將具有直徑的圓柱形工件切成多個切片的目的，藉助於 安裝條帶將工件固定到線鋸中。藉助於進給設備，從上方垂直地引導工件穿過線柵，將載液中堅硬物質的懸浮液作為切割器具供給至線柵的線部分，而同時，利用在第一方向的旋轉和與第一方向的旋轉相反的第二方向的旋轉之間的連續交變來轉動線導輥。
在沿第一方向轉動線導輥期間，使線(並且從而線柵中的線部分)在各種情況下相對於工件移動第一長度，並且在沿第二方向轉動期間，使其在各種情況下相對於工件移動第二長度，第二長度比第一長度短(朝聖者步伐方法)。
朝聖者步伐包括線的往復運動，線總共前進相當於二個長度的差值的線長度(淨線運動)，即，被從放線圈纏繞至收線圈。例如，如果第一長度(前進運動)為500公尺並且第二長度(返回運動)為300公尺，則淨線運動為500公尺-300公尺=200公尺。
在根據本發明的方法中，圓柱形工件(例如，半導體杆)的切斷總是必定沿著嚴格凸狀切割面進行的。嚴格凸面是指這樣一表面，其中連接表面的外周線上的任何二點(除該段的端點之外)的各段總是完全在表面內部行進的。
特別是，線部分在工件內行進過的長度或者接合長度l在該線部分首先與具有嚴格的凸狀切割面的杆的表面接觸瞬間等於零，當線柵的切割深度在進一步的切割操作過程中增大並且接著達到最大時，該長度或接合長度l穩定地增加直到最大值(相當於圓柱形工件的直徑的一半)，在切割操作結束時(即，線部分最後與工件的表面接觸的瞬間)，該長度或接合長度l再次穩定地減小至再次變為零。
1‧‧‧線
2‧‧‧凹槽
3‧‧‧線供入側的線導輥
4‧‧‧線離開側的線導輥
5‧‧‧左側線導輥的軸線
6‧‧‧右側線導輥的軸線
7‧‧‧左側線導輥的旋轉方向
8‧‧‧右側線導輥的旋轉方向
9‧‧‧線供入
10‧‧‧線離開
11‧‧‧線部分
12‧‧‧杆的線供入側(端面)
13‧‧‧鋸口
14‧‧‧杆的軸線
15‧‧‧半導體杆
16‧‧‧切割開始側的直徑切割線A至A'和B至B'的穿透點
16'‧‧‧切割結束側的直徑切割線A至A'和B至B'的穿透點
17‧‧‧鋸口的線進入側
18‧‧‧鋸口的線離開側
19‧‧‧線供入側的漿料噴嘴條帶
20‧‧‧線離開側的漿料噴嘴條帶
21‧‧‧漿料噴嘴
22‧‧‧線供入側的漿料幕
23‧‧‧線離開側的漿料幕
24‧‧‧杆的線離開側(端面)
25‧‧‧線柵
26‧‧‧識別凹槽(在切斷晶圓上：識別凹口)
27‧‧‧沿著切割線D至D'在最長接合長度的部位處靠近線進入側的邊緣的厚度方面的減小
28‧‧‧鋸入部位中的厚度方面的楔形減小(「切入楔形」)
29‧‧‧沿著切割線C至C'在最長接合長度的部位處靠近線離開側的邊緣的厚度方面的減小
30‧‧‧沿著切割線A至A'和B至B'的中心厚度
31‧‧‧25℃時的作為剪切速率的函數的新漿料的動態黏度
32‧‧‧25℃時的作為剪切速率的函數的使用過的漿料的動態黏度
33‧‧‧30℃時的作為剪切速率的函數的新漿料的動態黏度
34‧‧‧30℃時的作為剪切速率的函數的使用過的漿料的動態黏度
35‧‧‧60℃時的作為剪切速率的函數的新漿料的動態黏度
36‧‧‧60℃時的作為剪切速率的函數的使用過的漿料的動態黏度
37‧‧‧新漿料的顆粒尺寸分佈
38‧‧‧使用過的漿料的顆粒尺寸分佈
39‧‧‧具有小顆粒尺寸的使用過的料漿漿料的顆粒尺寸分佈的局部最大值
D‧‧‧以微米計的局部厚度
z‧‧‧以毫米計的工件到線柵的進給方向上的長度
D.V.‧‧‧以毫帕‧秒計的動態黏度(毫帕斯卡‧秒)
S.R.‧‧‧以1/秒計的剪切速率的速度微分/液體膜中的高度微分(dv/dh)
n‧‧‧動態黏度的符號(希臘字母eta)
PRE‧‧‧之前(新的漿料)
POST‧‧‧之後(使用過的漿料)
C.F.‧‧‧以百分比計的顆粒計數頻率
P.S.‧‧‧以微米計的顆粒尺寸
第1圖係適於多線切斷精磨方法的切割裝置的簡化表示，具 有所有的基本元件。
第2圖係藉由非根據本發明的方法生產的晶圓。
第3圖係藉由非根據本發明的方法生產的晶圓的中心厚度的特徵。第3A圖係沿著剖面線A至A'；第3B圖係沿著剖面線B至B'。
第4圖係作為剪切速率的函數的新的和使用過的漿料在25°C(A)、30℃(B)和60℃(C)時的動態黏度。
第5圖係新的和使用過的漿料中的固體物質組分的顆粒尺寸分佈。
下文參照附圖詳細描述了本發明。
根據本發明的第一方法的說明
第一方法係以下觀察為基礎，當線的縱向張力在線供入中增大，並且因此線柵中增大時，鋸口的寬度減小。鋸口寬度減小的效應對於光面線的影響小，對結構化線的影響大。在光面線的情況中，當線張力增大時，沿線的橫向方向的自然運動(振動)可能轉變到更高頻率。更高的頻率進而在黏性鋸切漿料中經歷更大的阻尼，結果是，振動的振幅以及從而所生產出的鋸口的寬度減小了。
當縱向線張力增大時，線被額外拉伸了，該線設有當由在橫向方向上的塑性變形所產生的扭結、波形或者螺旋結構(「波形線」)以便提高鋸切漿料的黏附和輸送。減小的振動和拉伸導致了線的有效或者工作直徑的減小，並且從而導致了鋸口寬度的減小和切下切片的厚度增大。
當沿著嚴格的凸狀切割面切割圓柱形工件時，線張力至少在 切入瞬間(線與工件首次接觸)時可選擇成比在切割操作其餘時刻顯著更高，而不會產生線斷裂。這可能是因為由線運動穿過黏性漿料所引起的附加機械載荷，並且當接合長度變不明顯時由移除材料工作量所引起的摩擦也變得不明顯了。當線部分在工件中的接合長度l增大時，線部分上的機械載荷也增大了，以使足夠安全的線張力儲備(直到線斷裂張力)小於切入瞬間(其處接合長度為零)。
根據本發明的第一方法，線供入側並從而線離開側的縱向線張力係依據線柵的線部分在工件中的接合長度l而變化，即，以線柵中的線部分關於時間不同的縱向張力來執行鋸切加工。線部分切入工件的瞬間，縱向的線張力部分比在切入瞬間之後的第二瞬間的高。
在根據本發明的第一方法的第一較佳實施態樣中，在沿著嚴格凸狀切割面切割圓柱形工件中，相對於線部分的接合長度l等於工件直徑時的線張力(即，當接合長度l為最大時)，在切割深度工件直徑的2%的情況中，線張力增加80%，並且在切割深度圓柱形工件直徑的5%的情況中，線張力增加50%。
該線張力在最大線接合長度的情況中為在整個切割操作期間利用其來將線供給至線柵的最小張力。其被選擇為剛好具有線仍然肯定不會斷裂的大小。例如，其可以選擇成線斷裂最多發生在一限定切割比例(例如在所有切割的1%)。(線斷裂比率顯著小於1%是不可達到的，即使任何更小的線張力，因為線自身具有偶而導致斷裂的生產缺陷)。該最小張力的準確選擇取決於許多因素：線直徑、最大接合長度的尺寸(工件的直徑)、整個切割操作所使用的線的總長度(和從而線的橫截面由於磨損的結果而 減小)、線的縱向速度、工件的前進速率、漿料的成分和許多其他因素。因此，合適的最小張力係用實驗方法來確定。
因為線柵容納了非無足考慮的線長度，所以此將線供給至線柵的最小張力應當早在達到最大接合長度之前就已經達到，直到已經供給了相當於存在於線柵中的線的線長度時。結果，甚至線柵的線離開端上的線部分(其是具有變化的供入張力的線最後到達的)具有足夠低的張力以在最長接合長度的瞬間並因而線上最大載荷的瞬間不會斷裂。
因此，供給至線柵的線的張力可早在達到最長接合長度(在該處線張力為其最小)之前就已經再次增大，直至具有所選的張力的供給的線已經由於線的淨運動的結果而從線柵的線供入側至線離開側運行時。或者，線張力可能也在切割操作的後半時保持恆定，以例如進一步減小線斷裂的風險；這是因為在切割的後半時修復線斷裂是特別需要的。此外，離開杆的切出(out-cut)總是以磨損的線來進行的；相當於切入楔形的「切出楔形」的問題因此不存在了。
例如，在具有300毫米直徑的圓柱形工件的情況中，線張力在達到6毫米的切割深度時能增大最多相對於在最長接合長度l的部位中該線肯定不會斷裂的線張力的80%，並且在達到15毫米深度時還能增大最多50%。
當線部分在工件中的接合長度l增大時，沿拉伸方向(線的縱向方向)作用在線上的力因為黏性摩擦而逐漸增大，黏性摩擦是通過線因線和切割面(杆的軸線方向、橫向於線)和切割前部(線的前進定向的橫向方向)之間積聚的漿料膜中的剪切速率積聚而成。沿拉伸方向(線的 縱向方向)作用在線上的力僅被確定為按從外部藉助於浮輥控制的縱向線張力的一直減小的程度，利用其將線傳送至線柵或者從線柵中移出，即，至線柵或者來自線柵的縱向線張力不同於線柵中的縱向線張力。
如果當切入(線與工件首次接觸)時的線接合長度l為零，則鋸口中的黏性摩擦也為零，以便可以通過浮輥來施加線的幾乎全部斷裂載荷(拉伸強度)，並且對於鋸口中的黏性摩擦不必考慮線張力儲量。
以下給出了用於第一方法的實例：在不根據本發明的與第一方法有關的比較性實例中，由硬化碳鋼C90製成的、具有175微米的直徑和82牛頓的製造商定的拉伸強度的單絲切割精磨線首先被用於切割直徑300毫米的單晶矽的直圓柱形杆，平均的杆進給速率為0.4毫米/分鐘並且線使用為164公尺/晶圓。線僅剛好肯定不斷裂所處的縱向線張力發現為30牛頓。
在與第一方法有關的實例中，使用具有相同參數(平均的杆進給速率0.4毫米/分鐘、164公尺/晶圓的線使用、300毫米的杆直徑、在最長接合長度的部位中30牛頓的線張力)的同樣的線，線供入和離開中由浮輥控制的縱向線張力在切入時已經增大了並且直到6毫米的切割深度時達54牛頓，並且直到15毫米鋸口深度時達45牛頓。
第3圖顯示了在比較性實例中獲得的300毫米矽杆的二個晶圓的厚度的特徵30，第3A圖顯示了具有沿著直徑切割線A至A'測得厚度的來自第1圖中的矽杆15的線供入側12的一個晶圓，並且第3B圖顯示了沿著B至B'的來自杆15的線離開側24的一個晶圓。在第3A圖和第3B圖中，沿著靠近最長的線接合長度的部位中的外周部的弦平行地測得厚度特徵，即，當杆 已經被分別平行於中線A至A'和B至B'切穿一半時，線上進入側(第1圖中的17)上沿著D至D'一次(厚度輪廓27)，並且線上離開側(第1圖中的18)上沿著C至C'一次(厚度輪廓29)。在該情況中，切割深度z=0毫米相應於穿透點16(鋸口)，並且z=300毫米相應於直徑切割線B至B'的穿透點16'(切出)，並且類似於直徑切割線A至A'(第3A圖)，穿透點是其中鋸切線進入或者離開工件的點。
來自線供入側的杆端部的晶圓的直徑厚度輪廓總是僅在鋸口部位的厚度28方面具有一個輕微的或者完全不顯著的減小(第3A圖)。然而，厚度28方面的減小則從晶圓到晶圓、從杆的線供入端到線離開端連續地增加，並且最後對於來自線離開側的杆端部的晶圓最大(第3B圖中的「切入楔形」28)。這是完全未預料到的觀察，其不具有明顯的解釋。試圖的解釋是以以下二個觀察和考慮為基礎的，其也被證明是實現根據本發明的另外方法的素材：
首先，線柵的在鋸口上與杆接合的線部分是由基本上未使用的粗線組成的，因為先前步驟總是結束於杆通過其被固定至供給設備的安裝條帶中。安裝條帶的材料(在該實例和與根據本發明方法有關的比較性實例中為硬碳條帶)太軟以至於造成線的顯著磨損。線柵切入碳條中幾毫米的深度，以確保線柵的所有線部分已經完全切穿該杆。在所示實例中，在切割結束執行切入安裝條帶內大致7毫米的深度。
線柵切入碳條帶中幾毫米深度持續足夠長以供完全替換線柵中的線，至少一次線的淨運動的那時執行朝聖者步伐。因此，在隨後的杆的情況中，線柵中的線較粗，因為其實際上沒有磨損。
其次，事實是切入係利用在先前切割操作的情況中已經結束碳條帶切出的線部分來執行，或者如果在先前切割操作之後留在線圈上的線供給不再足以用於進一步的切割操作並且已經必須替換線圈時，則是利用新線圈的線來執行。因為碳條帶容易被切斷並且因此幾乎沒有線的磨損，因而切入總是發生在幾乎新的(碳條帶)或者新的(線圈更換)線中。
可以看出，僅少量漿料黏附到新線上，即，線具有平滑表面。因此，圍繞新線的漿料膜較薄。靠近杆線上供入側的端面，由更粗的新線導致的鋸口的增大和由減小厚度的漿料膜導致的鋸口的減小大致處於平衡，從而已經從定位在杆的線供入側的杆上切出的晶圓沒有切入楔形或者僅具有輕微的切入楔形。
在相對的杆的線離開側上，線已經穿過許多鋸口並且因此已經經受了磨損。可以看出，磨損的線(即，具有粗糙表面的線)提供了更好的漿料黏附並且因此被顯著更厚的漿料膜包圍。線上離開側的杆的端面處，因磨損引起的線粗度方面的減小大於因由於線變粗糙的緣故漿料膜的厚度方面的增加所補償的。這從所進行的觀察和表述的考慮闡明了以下事實。來自靠近杆的線離開側的杆位置的晶圓具有顯著的鋸口楔形。
因此，總的來說，損害晶圓的期望均勻厚度的切入楔形從線供入側上的杆位置切出的晶圓向線離開側上的杆位置切出的晶圓連續地增大。
根據本發明的第一方法能夠產生顯著更窄的切開鋸口，以便在切開瞬間，存在於線柵中的線部分具有比隨後在進一步的切割過程中藉助於浮輥設定的更高的縱向線張力。鋸口的加寬通過線沿杆的軸向方向的 橫向偏斜的極大地增加的縱向張力來抵消。
可以看出，在結構化線的情況中，線張力在切開期間可以增大至的張力能被再次設置成比相同芯直徑的光面、非結構化線能選的最大張力甚至更高。
達到線斷裂的一些線張力儲備被不可預見的瞬間載荷峰值用盡，該瞬間載荷峰值例如因為由浮輥的張力回饋控制的慣性或者由於在由許多活動元件構成的線管理系統中的線傳送的未預見到的暫時阻塞的結果而出現的。
此外，較佳用於根據本發明的第一方法中的結構化線的變形(「波形」)提供了附加的彈簧作用，其能吸收縱向線張力的自生峰值，使得在結構化線的情況中，達到線斷裂的較少張力儲備可以用來確信在沒有線斷裂的情況下執行鋸切。
在各種結構化線中，可能可以確定仍然沒有線斷裂的最高張力地使用具有恆定橫截面和側部突起的線(「波形線」)。這種線因此是較佳的。
當縱向線張力增大時，波形線變為稍細長，橫向偏轉變得稍平坦，並且波形線的有效橫截面減小了。因此，在根據本發明的第一方法中通過使用波形線，由於增大的縱向線張力的結果，鋸口漸縮的預期效果在根據本發明的方法中是特別明顯的，並且使用波形線在抵消所獲得的晶圓的切口楔形的發展是特別有效的。
與現有技術形成對比，通過使用波形線的根據本發明的第一方法的特點在於，縱向線張力方面的相當大的增大，幾乎達到線的斷裂界 限。在該情況中，在波形線不斷裂的情況下，波形線的有效直徑實際上被減小至形成該結構化線的光面線的直徑。取決於波形線的種類，有效直徑通過該「瘦身(slimming)」能被減小達到20微米。
由於瘦身的結果，由波形結構形成的用於漿料的「凹處(pocket)」變淺了，並且線傳送漿料的能力逐漸接近不具有「凹處」的相當的光面線。
如為了實現本發明目的所期望的，圍繞線的漿料膜的減少另外促成了狹窄鋸口，並且因此產生了相應的更厚晶圓。
用於在鋸入瞬間獲得更薄鋸口的根據本發明的第一方法的第二實施態樣中，如果線柵中的線部分在切開之前具有實質上更高的縱向線張力，並且隨後在進一步的切割操作期間為線提供正常的未增大的縱向線張力已經是足夠的。
因此，在該情況中還有可能是，例如，在切割操作開始之前，為線柵配備這樣的線，在切入工件時不會產生線斷裂的更大風險的情況下，該線具有的線張力增加達到相對於通常供給線時所採且甚至在最大線接合長度並從而最大線載荷的情況中在該時仍然確認不會出現線斷裂的線張力的80%。
如描述，此原因在於，花費了一些時間，直至以更低線張力供給至線柵的線已經通過線柵工作，均衡地改變縱向線張力，並且因此改變了線柵中的所有線部分的張力。直到這已經實現，即，因為杆的進給，切口已經如此深並且線部分的接合長度l如此長，從而由於在適當地選擇線方案(取決於切口深度的朝聖者步伐的第一和第二長度的選擇)中出現的 線的磨損，能通過現有技術中已知的措施來抵消進一步的切入楔形。
在與根據本發明的第一方法的第二實施態樣有關的各個實例中，將長度最高達到400毫米的300毫米的矽杆切成平均350個晶圓，並且在此，在各個切割操作中，每一切割操作使用直徑175微米的總共40公里到120公里之間的線，相當於每一晶圓的線在115公尺到340公尺之間，或者杆中的每一毫米切口深度的線在平均130公尺到400公尺之間。製造商標定的線的斷裂界限至少為74牛頓。在使用過的線鋸的情況中，用於完全裝配線柵的線長度為大致1200公尺(大約400個繞組，每個繞組長度大約2.5公尺)。在切割開始前，以54牛頓張力地將1200公尺的線供給至線柵，並且開始切割操作。由於線的淨運動，因而裝配線柵中的線在3毫米到9毫米的切口深度處已經被完全替換，並且然後線柵中的所有線部分具有減小的基本張力(30牛頓)，線被以該基本張力從切口的開端向前供給。隨著使用175微米的波形線，線斷裂的風險未變顯著的情況下，甚至有可能使線柵的預裝配線的增大的基本張力增加到60牛頓並且使切割開始後的減小的基本張力增加到36牛頓。
在切割期間，線經歷了線沿杆的前進方向的橫向偏斜、取決於移除材料的速率的線撓曲。這另外增大了所需的切割深度，由於足夠的可用切屑體積的結果，由其出現了線的實際磨損。
實際上，由該線撓曲引起的線的恢復力僅在切割操作過程中的線部分與鋸口的基部之間的漿料膜中引起了剪切速率。剪切速率，即相對速度與膜厚度的比值，確定了材料移除速率；參見F.W.Preston,J.Soc.Glass Technol.11(1927)214-256。
根據本發明的第二方法的說明
根據本發明的第二方法能夠獲得減小的鋸口厚度，由於通過在朝聖者步伐的第一和第二長度上的線的縱向運動的實質上較小的平均的速度而減小了圍繞線的漿料膜的厚度和從而鋸口的厚度。
圍繞線的漿料膜的厚度受流體動力過程的影響，該膜厚度是由動態的和靜態的成分組成的。動態的膜厚度受由線相對於工件的相對速度所引起的剪切速率的影響，靜態膜厚度因為在給定黏度的抵消漿料徑流的情況中的線撓曲所產生的壓力而受影響。
在更小線速度的情況中，剪切速率的減小引起了流體動力壓力方面的減小，以及在給定接合長度內的更長停留時間和由於黏性載液被由橫向線應力積聚的漿料膜中的流體動力壓力從鋸口中壓出的結果而增大的漿料徑流，該流體動力壓力進而確定了圍繞線的漿料的膜厚度。
此外，在非常高線速度的情況中，以高速經過漿料噴嘴的線的均勻濕潤受到損害，因為濕潤還是時間的函數。這結果形成了不規則的鋸口寬度，這結果在所獲得的晶圓的表面上形成了不希望有的鋸痕。
線上切斷精磨的情況中，線沿線的縱向方向的速度(線速度)較佳在5公尺/秒到20公尺/秒之間。更高的線速度通常確實允許更高的可能杆進給速率，並且因此允許更快速的切割進程，但是它們也引起了鋸口加寬的結果，因為圍繞線的漿料膜的厚度增大了。因此，由增大的切割速度產生的增加的經濟效率被由於鋸口加寬的結果而減少的產出率(每杆長度的晶圓)所抵消，從而存在最佳的線速度。該速度為大約10公尺/秒。
根據本發明的第二方法涉及按朝聖者步伐方法的線鋸切。在 朝聖者步伐方法的情況中，以連續的方向改變來執行線的縱向運動。線在二個連續的方向改變之間的一對縱向運動被稱為朝聖者步伐。朝聖者步伐包括以第一速度沿第一方向精確地使線移動第一長度，並且隨後以第二速度沿與第一方向完全相反的第二方向使線移動第二長度。在該情況中，第二長度被選擇成小於第一長度，以便在整個朝聖者步伐期間，該線向前供給由二個長度之間的差值所確定的長度(朝聖者步伐期間的「淨線運動」)。
第一和第二速度較佳是相等的。
同樣較佳是，第一和第二速度是不相等的。此外，較佳是第一和第二速度各自可隨時間變化。
由於所涉及的質量慣性，線運動的方向改變不會突然地發生，而是包括加速和減速階段。
因此，一般地說，為沿一個方向的每個線運動獲得了由第一和第二速度形成的朝聖者步伐上的平均線速度。
根據本發明的第二方法包括二個平均速度，每個平均速度是由在朝聖者步伐的二個相反方向上的線的縱向運動的二個速度計算出的，並且其中以第一這種平均速度執行切割操作的開始，並且以第二這種平均速度執行切割操作的結束，其中第一平均速度被選擇成小於第二平均速度。
在根據本發明的第二方法中，在切割操作的開始時，選擇線在二個連續的方向改變之間的第一平均速度，和在切割操作的結束時，選擇線在二個連續的方向改變之間的第二平均速度，第一速度小於第二速度。
較佳的，第二平均速度在6公尺/秒到20公尺/秒之間，特別佳是在8公尺/秒到15公尺/秒之間。
第一平均速度較佳在第二平均速度的10%到90%之間，並且特別佳在第二平均速度的20%到80%之間。
由於在切開期間線的縱向運動的較小平均速度，線攜帶較少的漿料並且在利用漿料濕潤線與濕潤的線部分進入鋸口之間留更多時間，以及還在濕潤的線部分通過鋸口的縱向線運動期間，漿料從線上滴落。結果是在切割操作的開始期間不厚的漿料膜包圍線。因此，由線和漿料生產出的鋸口的寬度在切割操作開始時比切割操作結束時小，該寬度由線的直徑和圍繞線的漿料膜的厚度來確定，根據本發明，當線的縱向運動的平均速度變大時，圍繞線的漿料膜變厚，並且由線直徑和漿料膜的厚度所確定的鋸口變寬。
根據本發明的第三方法的說明
根據本發明的第三方法可能獲得減小的鋸口厚度，由於漿料中具有更小的平均顆粒的直徑，並且其他參數保持相同，漿料膜的平均厚度也減小了，且因此鋸口的寬度也減小了。
根據本發明的第三方法的特徵在於，在切割操作開始時，使用其平均顆粒尺寸小於在切割操作的其餘時間的漿料的平均顆粒尺寸的漿料。
較佳是，在切入瞬間，向線柵供給少量的包含更細顆粒磨料的新漿料。
同樣佳是，在切入瞬間向線柵供給少量使用過的漿料(舊漿料)，其顆粒因為磨損而具有更小的平均顆粒尺寸。
同樣較佳是，在切入瞬間向線柵供給少量包含更細顆粒磨料 的新漿料和少量使用過的漿料。
在該情況中，少量相當於相對於在從工件上移除材料期間所使用的漿料的總量的5%到50%。
因為在切割深度的第一毫米期間漿料消耗低，並且僅短時間執行細顆粒漿料的添加，因為杆的迅速供入，由於小切屑體積，存在於系統儲槽中的漿料的平均顆粒尺寸由於添加了少量的細顆粒漿料的結果而僅不明顯地變化。
當達到第一切割深度時，在該時線柵已經穿透入工件中至幾毫米的深度，由其平均顆粒的直徑大於細顆粒漿料的平均顆粒的直徑的漿料來替換細顆粒漿料直到已經完全切過工件。較佳是，細顆粒漿料的平均顆粒的直徑在第二平均顆粒的直徑的50%到80%之間。
較佳是，第一切割深度為線部分在工件中的最大接合長度的2%或者5%，其中在圓柱形本體的情況中最大接合長度相應於工件的直徑。
在根據本發明的第三方法的實用實施態樣中，過程較佳如下：
在鋸的機器槽中存在用於切割操作所需量的漿料，並且在切割期間使其經由漿料噴嘴和線柵連續地環流。在切割操作結束時，利用新漿料來替換存在於槽中的一些量的漿料。此過程被稱為「漿料再生」。
在切割操作結束時，因為磨損，供給到槽中的漿料是細顆粒的。跟著完成切割，如果除去再生量的漿料，但在下次切割開始前未迅即以新漿料補充除去的量，並且以留在槽中的部分量的漿料來開始下次切割，因而以使用過(即，特別細顆粒)的漿料來執行切開。較佳僅添加再 生量的新的粗顆粒的漿料，並且如有必要還逐漸地添加，當運行切割已經達到逐漸更長的線接合長度時，為此特別需要新的強烈切割粗粒漿料。僅在切入週期之後連續補充先前除去的再生量被稱為「漿料添加」。
由於在先前切割結束時從機器槽中除去了再生量的漿料的結果，並且僅在當前切割的過程中補充被除去的量(加料)，所以能按特別簡單的方式實現利用細顆粒的切開和因而更窄的鋸口和因此沒有切口楔形地獲得晶圓。
在用於根據本發明的第三方法的該後面實施態樣的實際實例中，通過再生和加料，供給到線鋸的機器槽中以用於切割的漿料為150公升，並且在切割結束時移除的再生量為75公升。因此，在隨後的切割操作中，利用具有先前切割已經用過的切割顆粒(即，細顆粒)的75公升的開始量的漿料來執行切開。然後，以與接合長度近似成比例的增加部分的量逐漸補充該75公升(加料)，首先，在切割到6毫米深度之後執行最少的添加，並且最後，在120毫米時執行最大的部分添加，即，在達到最長線接合長度之前不久(每鋸口的150毫米的切割深度、300毫米的接合長度)。
第5圖顯示了懸浮在漿料中的固體的顆粒尺寸分佈，這是用於新漿料(37)和在切割應用中已經被使用的漿料(38)的，在顆粒尺寸(顆粒尺寸，P.S.)上按百分比繪出了相對於樣品中計入的所有顆粒的總數的所計算的顆粒成分(計數頻率，C.F.)。
在新漿料的情況中，漿料中固體幾乎排他地僅包括作用來從工件移除材料的堅硬物質；在使用過的漿料的情況中，固體主要包括堅硬物質，但是另外還包括來自工件材料的磨耗碎片、來自線的磨耗碎片和(小 程度的)來自安裝條帶的磨耗碎片(碳、塑膠)。
在使用過的漿料的情況中，值得注意的是在小顆粒尺寸的情況中在1微米部位中的顆粒尺寸分佈38的局部最大值39。該「細顆粒」是***開的結果，並且主要擔負減消耗漿料的材料移除作用。
不能直接從第5圖中讀出新漿料和使用過的漿料的平均顆粒尺寸，因為第5圖顯示了每顆粒尺寸分類所計數顆粒的數目，而利用稱量被相應顆粒尺寸佔據的體積分數來從顆粒尺寸的總和計算出平均顆粒尺寸(測定體積的平均顆粒尺寸)。該後面的尺寸確定了鋸口的寬度並且與根據本發明的第三方法有關。
在用於第三方法的實例中，在作為載液的二丙二醇(dipropylene glycol，DPG)中按用完漿料的52.4%質量分數地懸浮作為具有類似於Fepa F-500(第5圖中的曲線37)的顆粒尺寸分佈的移除材料的堅硬物質的新製備的碳化矽(SiC)，並且分切被用來確定300毫米的矽杆上的鋸口寬度。具有175微米直徑的線被用於分切，線上供入側的杆的端部12處並且在切割開始時沿著靠近點A的剖面A至A'確定晶圓的厚度(第1圖，波形的中線厚度)。對於杆中的該晶圓位置，線的直徑是準確地已知的(新供給的線，175微米)，並且對於靠近剖面A至A'上的點A的晶圓厚度測量位置，漿料是未使用過的，並且移除材料的顆粒的平均尺寸是已知的(切割開始時)。
通過從線上供入側上的杆端處的凹槽2(第1圖)的間隔(1118微米)中減去所測得的厚度，對於二倍(即，鋸切線的二側上)的漿料膜的厚度獲得了218微米的最小鋸口寬度，即，218微米-175微米=43微米。因 此，在各種情況中，漿料膜大約為平均顆粒尺寸的1.4倍寬，該平均顆粒尺寸在所使用的F-500顆粒的情況中為14.5微米並且為顆粒尺寸分佈的中間值的大約1.5倍寬。同樣，在切割結束時靠近晶圓的中線厚度A至A'上的點A'測量鋸口寬度。在該處，漿料被消耗，所測得的顆粒尺寸(來自第5圖中的曲線38的測定體積的平均值為平均9.73微米，並且發現線的二側上的漿料膜各為大約13微米，其僅相當於平均顆粒尺寸的大約1.3倍。
對於此理由是，和新漿料形成對比，消耗過的漿料的顆粒分佈相對於其最大值是非常不對稱的，因為細顆粒的比例極大地增加了(39)。因此，與新漿料比較，通過利用用過的漿料所獲得的晶圓厚度為17微米以上。
通常，目前不可能利用使用過的漿料來操作，因為用過的漿料會產生不均勻的、帶劃線的和帶波形的工件表面，以致根據現有技術，利用盡可能新鮮的漿料來執行切割。
然而，發明人的研究已經顯示出，這些負效果在首先幾毫米的切口深度期間不會伴隨發生損害作用。對於其理由在於以下事實，漿料至鋸口中的輸送仍然不是關鍵的，顯然因為鋸切線的較小接合長度、杆供入的每單位時間的較小碎片體積和較小的剝除作用(stripping action)，因為幾乎切向的線進入。
對於300毫米的杆，切割的臨界深度發現對於高度消耗的漿料或者平均顆粒尺寸減小達到60%的漿料的供給為6毫米，並且對於稍少高度消耗的漿料或者平均顆粒尺寸減小達到70%的漿料供給為15毫米，低於該臨界深度使用過的漿料在切割品質上的負面效果仍不明顯，然而其足以實 現切入楔形的可察覺的減小。這些切割深度分別相應於最大接合長度(300毫米)的2%和5%。
根據本發明的第四方法的說明
根據本發明的第四方法用於獲得更薄的鋸口，並且因此不帶「切入楔形」的均勻厚度的晶圓，是以在切開期間之漿料速度的臨時減小為基礎。
如果暫時使漿料更易流動，即，如果減小黏度，則可以在切入期間減小確定圍繞線的漿料膜的厚度的流體動力背壓(back-pressure)和因線偏轉的恢復力引起的靜壓力。
為了該目的，在根據本發明的第四方法的第一較佳實施態樣中，在鋸切過程開始時執行漿料的暫時減薄(載液在由載液和堅硬物質組成的漿料中的比例方面的暫時增大)，直到達到第一切割深度(切口)。
在根據本發明的第四方法的第二較佳實施態樣中，將使用過的漿料用於線柵切入到工件中，該使用過的漿料同樣具有比未使用的漿料更低的黏度。
當達到第一切口深度時，線柵已經穿透工件到幾毫米的深度處，使用標準(更高)黏度的漿料。
較佳是，該切口深度為線部分在工件中的最大接合長度的2%或者5%，其中在圓柱形本體的情況中最大接合長度相應於工件的直徑。
較佳是，第一黏度在第二黏度的40%到95%之間。
具有更低黏度的漿料，即，更易流動的漿料產生了更薄的漿料膜，並且因此產生了更大的局部晶圓厚度。該作用與用過的漿料中減小 的平均顆粒尺寸的作用重疊，同樣產生了減小的膜厚度。
由於在短切口階段期間用於鋸的供給中存在的漿料需要相對較少量的薄漿料，所以漿料供給的成分幾乎沒有改變。
第4圖顯示了在25℃時的第4A圖、30℃時的第4B圖和60℃時的第4C圖中測得的、作為在漿料膜上剪切速率的函數的新漿料(在切割之前，「PRE」，曲線31、33和35)和使用過的漿料(在切割之後，「POST」，曲線32、34和36)的測量動態黏度(D.V.，符號η)。與新漿料相比，在25°C和30℃時使用過的漿料的黏度方面減小是顯而易見的，由於來自線和工件的磨蝕碎片的增加比例數，使用過的漿料中的固體的比例總是稍微比新漿料的高，新漿料僅包含作用來移除材料的堅硬物質。
減薄的效果在其中接合長度l較短的切入部位中是確切最大的，並且線在靠著工件材料的漿料中的黏性摩擦較低，並且因此鋸口中的平均溫度較低。
在較長接合長度l的情況中，由於較長鋸口中的高摩擦，藉助於紅外攝像機確定出平均溫度達到剛好低於60℃。在60℃時，新漿料與使用過的漿料在黏度方面並無不同。
因為漿料膜的典型厚度h為幾10微米，並且對於所有實例沿線的縱向方向的線運動的速度v為若干公尺/秒，獲得的剪切速率dv/dh仍然超過在流變計中可能測量的1000/秒的最高點。
因此，作為替換，使用處於1000/秒的黏度。第4A至4C圖還顯示了甚至漿料溫度的輕微增加促成了黏度的相當大的減小。因此，儘管有杆的強冷卻作用，但供給到切入部位中的漿料的黏度方面的5或者10℃ 的增大，被證明足以引起充分鋸口減小，並且因此引起了切入部位中的晶圓厚度的增大，並且因此充分地減小了切入楔形，該杆在切入時處於機械加工溫度，其冷卻作用極大地降低了實際上在鋸口中存在的漿料的溫度。
在第四方法的第三較佳實施態樣中，當可以通過現有技術中已知的方法(例如，改變杆供給的速率和改變朝聖者步伐的第一和第二長度)有選擇地設定線的粗度(由於那時存在切屑體積)時，因為在切入瞬間暫時地加熱供給至線柵和鋸口的漿料並且在達到第一切開深度時再次冷卻下來，引起了漿料黏度的減小。
眾所周知，大部分液體的黏度當溫度升高時減小(Arrhenius-Andrade關係)。現有技術(例如，DE 11 2008 003 339 T5)僅公開了其中在切割過程中增加所供給的漿料的溫度的線切斷精磨方法。然而，已經發現僅在切入瞬間暫時增加溫度就所獲得的晶圓的受溫度影響的其他性能而論是無害的。
例如，在供給到切口上的漿料的平均溫度為25℃期間執行切割。發現該溫度是有利的，因為其大約相當於環境溫度和機器框架的溫度，並且因此僅在各種系統部件上產生了較小的熱梯度，部件相對於彼此具有最小的相對熱膨脹。藉助於流動恆溫器，存在供給切割裝置的漿料(150公升)以25公斤/分鐘的流率經由線柵和線導輥被迴圈通過漿料噴嘴。杆的進給速率在整個切割上求均值為0.4毫米/分鐘，在切入瞬間由於低切屑體積而達到2毫米/分鐘。在切入期間，溫度增加到30℃和到35℃用了三到八分鐘。這相當於6到15毫米之間的切入深度，在該期間溫度升高是有效的。過後，再次供給平均溫度25℃的漿料。由於供給加熱過的漿料的時間短和 機架、供給設備和杆的較大熱質量，和線導輥的有效內部冷卻，所以被證明沒有由不同熱膨脹所引起的負作用；然而，由於鋸口中的黏度減小，有可能減小了漿料膜的厚度並且增大了切開部位中的晶圓的厚度，以致切入楔形不再是所獲得晶圓的最小厚度的決定因素。
第四方法與第三方法緊密相關；這是因為根據第三方法使用了細顆粒(使用過的漿料)，除了因為保持線與切割面“「處於一定距離」的更小顆粒所引起的漸縮鋸口，還引起了黏度方面的變化和從而距離方面的減小，如在第四方法中通過改變漿料載液的黏度(例如，通過升高溫度)來直接實現。
1‧‧‧線
2‧‧‧凹槽
3‧‧‧線供入側的線導輥
4‧‧‧線離開側的線導輥
5‧‧‧左側線導輥的軸線
6‧‧‧右側線導輥的軸線
7‧‧‧左側線導輥的旋轉方向
8‧‧‧右側線導輥的旋轉方向
9‧‧‧線供入
10‧‧‧線離開
11‧‧‧線部分
12‧‧‧杆的線供入側(端面)
13‧‧‧鋸口
14‧‧‧杆的軸線
15‧‧‧半導體杆
16‧‧‧切割開始側的直徑切割線A至A'和B至B'的穿透點
16'‧‧‧切割結束側的直徑切割線A至A'和B至B'的穿透點
17‧‧‧鋸口的線進入側
18‧‧‧鋸口的線離開側
19‧‧‧線供入側的漿料噴嘴條帶
20‧‧‧線離開側的漿料噴嘴條帶
21‧‧‧漿料噴嘴
22‧‧‧線供入側的漿料幕
23‧‧‧線離開側的漿料幕
24‧‧‧杆的線離開側(端面)
25‧‧‧線柵
26‧‧‧識別凹槽(在切斷晶圓上：識別凹口)

Claims (29)

  1. 一種用於在存在一液體切割器具下藉助一線鋸從一具有直徑的圓柱形工件同時切割出多個切片的方法，該線鋸包括一鋸切線，該鋸切線跨成一由平行地設置在可旋轉的線導輥之間的許多線部分組成的線柵，具有縱向張力的線部分由於線導輥的轉動在第一方向的旋轉和與第一方向的旋轉相反的第二方向的旋轉之間連續交變的結果，而相對於該工件作相對運動，該鋸切線在沿第一方向的旋轉期間被移動一第一長度，並且在沿第二方向的旋轉期間被移動一第二長度，並且第二長度小於第一長度，其中，在線部分以第一切割深度切入該工件的瞬間，縱向線張力部分比在具有第二切割深度的第二瞬間時大，也就是比在切入瞬間之後並且線部分在該工件中的接合長度(1)>0時大。
  2. 如請求項1所述的方法，其中，在切割深度該工件直徑的2%的情況中，縱向張力係增加相對於當線部分的接合長度(1)等於該工件的直徑時的線張力的80%。
  3. 如請求項1所述的方法，其中，在切割深度該工件直徑的5%的情況中，縱向張力係增加相對於當線部分的接合長度l等於該工件的直徑時的線張力的50%。
  4. 如請求項1至3中任一項所述的方法，其中，第一切割深度為線部分在該工件中的最大接合長度的0到5%之間。
  5. 如請求項1至3中任一項所述的方法，其中，第一線張力在第二線張力的1.2倍到1.8倍之間。
  6. 一種用於在存在一液體切割器具下藉助一線鋸從一具有直徑的圓柱形 工件同時切割出多個切片的方法，該線鋸包括一鋸切線，該鋸切線跨成一由平行地設置在二個可旋轉的線導輥之間的許多線部分組成的線柵，具有縱向張力的線部分由於線導輥的轉動在第一方向的旋轉和與第一方向的旋轉相反的第二方向的旋轉之間連續交變的結果，而相對於該工件作相對運動，在每對直接連續的方向反轉之間的旋轉期間，該鋸切線在各種情況中以一第一速度沿第一方向在各種情況中被移動了一第一長度，並且在沿第二方向的旋轉期間，在各種情況中以一第二速度在各種情況中被移動了一第二長度，並且第二長度係比第一長度短，其中，在切割操作開始時，選擇由第一速度和第二速度所形成的該鋸切線在二個連續的方向變化之間的一第一平均速度，並且在切割操作結束時，選擇由第一速度和第二速度所形成的該鋸切線在二個連續的方向變化之間的一第二平均速度，其中第一平均速度小於第二平均速度。
  7. 如請求項6所述的方法，其中第一長度或第二長度隨鋸口的切開深度而變化。
  8. 如請求項6或7中任一項所述的方法，其中，在該線柵與該工件的首次接觸至達到一第一切割深度之間，以第一平均速度來實施線運動，接著在達到第一切割深度，直至切割操作結束，以第二平均速度來實施線運動。
  9. 如請求項6或7中任一項所述的方法，其中第二平均速度在6公尺/秒到20公尺/秒之間。
  10. 如請求項6或7中任一項所述的方法，其中，第一切割深度為線部分在該工件中的最大接合長度的0%到2%之間。
  11. 如請求項6或7中任一項所述的方法，其中，第一切割深度為線部分在該 工件中的最大接合長度的0%到5%之間。
  12. 如請求項6或7中任一項所述的方法，其中第一平均速度在第二平均速度的10%到90%之間。
  13. 如請求項6或7中任一項所述的方法，其中第一平均速度在第二平均速度的40%到80%之間。
  14. 一種在存在一液體切割器具下藉助一線鋸從具有直徑的一圓柱形工件同時切割出多個切片的方法，該線鋸包括一鋸切線，該鋸切線跨成一由平行設置在二個可旋轉的線導輥之間的許多線部分組成的線柵，具有縱向張力的線部分由於線導輥的轉動在第一方向的旋轉和與第一方向的旋轉相反的第二方向的旋轉之間連續交變的結果，而相對於該工件作相對運動，該鋸切線在沿第一方向的旋轉期間被移動一第一長度，並且在沿第二方向的旋轉期間被移動一第二長度，並且第二長度小於第一長度，其中，從切割操作開始直到達到一第一切割深度，切割器具所供給的堅硬物質具有一第一平均顆粒直徑，並且在達到第一切割深度之後直到切割操作結束時，切割器具所供給的堅硬物質具有一第二平均顆粒直徑，並且第一平均顆粒直徑小於第二平均顆粒直徑。
  15. 如請求項14所述的方法，其中，第一切割深度為線部分在該工件中的最大接合長度的2%。
  16. 如請求項14所述的方法，其中，第一切割深度為線部分在該工件中的最大接合長度的5%。
  17. 如請求項14至16中任一項所述的方法，其中第一顆粒直徑在第二顆粒直徑的50%到80%之間。
  18. 一種在存在一液體切割器具下藉助一線鋸從一具有直徑的圓柱形工件同時切割出多個切片的方法，該線鋸包括一鋸切線，該鋸切線跨成一由平行地設置在二個可旋轉的線導輥之間的許多線部分組成的線柵，具有縱向張力的線部分由於線導輥的轉動在第一方向的旋轉和與第一方向的旋轉相反的第二方向的旋轉之間連續交變的結果，而相對於該工件作相對運動，該鋸切線在沿第一方向的旋轉期間被移動一第一長度，並且在沿第二方向的旋轉期間被移動一第二長度，並且第二長度小於第一長度，其中，從切割操作開始直到一第一切割深度，向該線柵供給具有一第一黏度且含有堅硬物質的懸浮液，並且從該第一切割深度直到切割操作結束時，向該線柵供給具有一第二黏度且含有堅硬物質的懸浮液，其中第一黏度被選擇成以便小於第二黏度。
  19. 如請求項18所述的方法，其中，切割深度為線部分在該工件中的最大接合長度的0%到2%之間。
  20. 如請求項18所述的方法，其中，切割深度為線部分在該工件中的最大接合長度的0%到5%之間。
  21. 如請求項18至20中任一項所述的方法，其中第一黏度係在第二黏度的40%到95%之間。
  22. 如請求項18至20中任一項所述的方法，其中，藉由調節懸浮液的溫度至一第一溫度來獲得第一黏度，並且藉由調節懸浮液的溫度至一第二溫度來獲得第二黏度，並且其中第一溫度被選擇成大於第二溫度。
  23. 如請求項22所述的方法，其中第二溫度被選擇成在20℃到40℃之間。
  24. 如請求項22的方法，其中第一溫度被選擇成低於第二溫度，並在5℃到 15℃之間。
  25. 如請求項18至20中任一項所述的方法，其中，藉由選擇懸浮液中之堅硬物質的一第一平均顆粒直徑來獲得第一黏度，並且藉由選擇懸浮液中之堅硬物質的一第二平均顆粒直徑來獲得第二黏度，並且其中第一平均直徑被選擇成以便小於第二平均直徑。
  26. 如請求項18至20中任一項所述的方法，其中，藉由選擇堅硬物質在懸浮液中的一第一濃度來獲得第一黏度，並且藉由選擇堅硬物質在懸浮液中的一第二濃度來獲得第二黏度，並且其中第一濃度被選擇成小於第二濃度。
  27. 如請求項18至20中任一項所述的方法，其中，藉由選擇一第一載體溶液來獲得第一黏度，並且藉由選擇一第二載體溶液來獲得第二黏度，並且其中第一載體溶液的黏度小於第二載體溶液的黏度。
  28. 如請求項25所述的方法，其中，第一平均直徑被選擇成在第二平均直徑的值的50%到95%之間。
  29. 如請求項1至3、6至7、14至16及18至20中任一項所述的方法，其中，該鋸切線係一具有一第一直徑的單絲鋼線，由於沿該單絲鋼線的橫向方向塑性變形的結果，其已經按鋸齒狀(zigzag)形式設有許多突起和凹穴(indentation)，其在垂直於該單絲鋼線之縱向方向之平面中的包絡曲線(envelope curve)具有一第二直徑，其中第二直徑大於第一直徑。
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