TWI761044B - 用於在一系列切片操作期間借助於線鋸從工件切下多個晶圓的方法 - Google Patents

Abstract

一種用於在一系列切片操作期間借助於線鋸而從工件上切下多個晶圓的方法，該一系列切片操作被細分為初始切割以及第一隨後切割與第二隨後切割，其中，該線鋸包括鋸切線的移動線區段的線網及調整設備，並且該線網在二個線引導輥之間的平面中被拉伸，該二個線引導輥中的每個都被安裝在固定軸承與可移動軸承之間，所述方法包括： 在每個切片操作期間，借助於該調整設備，在存在工作流體及硬質物質的情況下，該硬質物質磨蝕性地作用在工件上，沿著垂直於工件軸線且垂直於該線網的平面的供給方向，將相應的工件穿過該線網而供給，其包括 在每個切片操作期間，該二個線引導輥的可移動軸承的振盪軸向移動；以及 根據校正輪廓的要求，借助於調整構件，將該工件穿過該線網而供給，同時該工件沿著工件軸線位移，該校正輪廓包括振盪分量，該振盪分量係與該可移動軸承的軸向移動對切下的晶圓形狀所具有的作用相反。

Description

用於在一系列切片操作期間借助於線鋸從工件切下多個晶圓的方法

本發明係關於一種用於在一系列切片操作（a sequence of slicing operations）期間借助於線鋸而從工件上切下多個晶圓（a multiplicity of wafers）的方法，其中該線鋸包括鋸切線（sawing wire）的移動線區段（moving wire section）的線網及調整設備（setting device），並且該線網在二個線引導輥（wire guide roller）之間的平面中被拉伸，該二個線引導輥中的每個都被安裝在固定軸承與可移動軸承（movable bearing）之間。

在許多應用中，均需要薄、均勻晶圓的材料。在其各自的前面及後面（front and back sides）的均勻性（uniformity）與平面平行性（plane-parallelism）方面受到特別嚴格的要求的晶圓的一個實例是用作製造微電子部件（microelectronic component）的基板的半導體晶圓。

在借助於線鋸而切割晶圓的過程中，係同時從工件上切下多個晶圓。為此，鋸切線係圍繞至少二個線引導輥而以螺旋方式（spirally）被引導，使得在二個相鄰的線引導輥之面向要切割、且被結合到保持桿（holding bar）上的工件之一側上，拉伸出線網，該線網由彼此平行延伸的鋸切線區段組成。線引導輥具有直圓柱體（straight circular cylinder）的形式，這些圓柱體的軸線係彼此平行地佈置，並且線引導輥的圓柱表面具有耐磨材料（wear-resistant material）的覆蓋物（covering），覆蓋物設置為環形封閉凹槽（annularly closed groove），凹槽在垂直於線引導輥軸線的平面上延伸並引導鋸切線。

將線引導輥繞其圓柱軸線沿相同方向旋轉會產生線網的線區段相對於工件的移動，並借助於在磨料（abrasive）存在下工件與線網的接觸來使線區段執行材料的去除。透過繼續供給工件，線區段在工件中形成切割切口（cutting kerf），並穿過工件，直到它們全部停在保持桿中。然後，工件已經被切成多個均勻的晶圓，該等晶圓借助接合線（bondline）而像梳子的齒一樣從保持桿上懸掛。線鋸及用於線鋸切的方法係例如從DE 10 2016 211 883 A1或從DE 10 2013 219 468 A1已知。

線鋸切可藉由搭接切割（lap slicing）或研磨切割（grind slicing）來完成。

利用搭接切割，呈硬質材料的漿料形式的工作流體（working fluid）係被供給到線表面與工件之間所形成的工作空間（working space）。在搭接切割的情況下，材料的去除是借助於工具載體（鋸切線）、工具（磨料）與工件之間的三體相互作用（tripartite interaction）而完成的。

利用研磨切割，所使用的鋸切線將堅硬的物質牢固地整合到其表面內，且所供給的工作流體本身不包含任何磨料物質，並充當冷卻潤滑劑（cooling lubricant）。然後，在研磨切割的情況下，材料的去除是借助於經鑽石塗覆的鋸切線形式的工具與工件之間的雙體相互作用（bipartite interaction）來進行的。

鋸切線通常是例如由過共析珠光體鋼（hypereutectoid pearlitic steel）製成的鋼琴線。在搭接切割的情況下，硬質物質（hard substance）例如由碳化矽（SiC）組成，而在研磨切割的情況下，它們例如由鑽石組成，鑽石藉由鎳或合成樹脂的黏結或藉由滾壓（rolled in）而以形狀配合（form-fittingly）及壓力配合（force-fittingly）的方式結合到線表面。在搭接切割的情況下，漿料的載液（carrier fluid）例如為油或乙二醇，在研磨切割的情況下，冷卻潤滑劑例如為水，以及添加有潤濕劑或黏度調節添加劑。

在搭接切割的情況下，使用的鋸切線是光滑的（plain）或結構化的（structured）；在研磨切割的情況下，僅使用光滑的鋸切線。光滑鋸切線具有圓柱體的形狀，其高度對應於線長。結構化的鋸切線是光滑的線，該線在其整個長度上在垂直於縱向線方向（longitudinal wire direction）的方向上設有多個突起（protuberance）及凹陷（indentation）。WO 13 053 622 A1描述了一種用於搭接切割的光滑鋸切線的實例，US 9 610 641 描述了一種用於搭接切割的結構化的鋸切線的實例，而US 7 926 478 描述了一種用於研磨切割的帶有鑽石覆蓋物的光滑鋸切線的實例。

借助於線鋸切之多個晶圓的切割可以利用線的單向或往復移動（unidirectional or reciprocal movement）來完成。當以單向線移動來操作時，鋸切線係在切片操作的整個持續時間內在縱向線方向上從新鋸切線（fresh sawing wire）的第一庫存（first stock）移動到舊鋸切線（used sawing wire）的第二庫存。在線鋸切以往復（雙向）線移動的情況下，在切片操作期間，鋸切線係借助於至少一對方向反轉（directional reversal）來移動，其中一對方向反轉包括：鋸切線在第一縱向線方向上具有第一長度的第一移動，以及鋸切線在第二方向上具有第二長度的第二移動，該第二方向係與與第一方向正好相反。

特別地，具有線的往復移動的線鋸切可包括多個這樣的成對的線方向反轉，其中第一長度被選擇為大於第二長度，其總體結果是，在切片操作期間，庫存從新鋸切線的第一庫存移動到舊鋸切線的第二庫存。線鋸切的後一種方法被稱為朝聖模式切片（pilgrim mode slicing）或線往復切片（wire-reciprocating slicing）。

通常將第一庫存及第二庫存分別纏繞到為此目的而設計的線軸（spool）上或從其上纏繞。在往復線鋸切的情況下，在沿第一縱向線方向的第一移動期間，鋸切線可以第一張力（first tensile force）被提供給線網，該第一張力係不同於第二張力，利用第二張力將鋸切線纏繞到用於新鋸切線的線軸上，並且在穿過線網之後，可將線以第三張力供給至用於舊鋸切線的線軸上，該第三張力係不同於第一張力。第二張力（用於將鋸切線纏繞在用於新鋸切線的線軸上）及第三張力（用於將鋸切線纏繞在用於舊鋸切線的線軸上）係通常小於第一張力，藉由第一張力可將鋸切線供應到線網。該方法也稱為降低張力（tensile force reduction）。在線軸上鋸切線的較低繞線張力（winding tension）可防止鋸切線深入（digging into）線軸繞線、被鎖定並結果導致線斷裂（wire rupture）。

還可進行往復式線鋸切，以使得在第一方向上具有第一長度的第一移動期間，新鋸切線係在縱向線方向上被以第一張力供應到線網，並且在第二方向上具有第二長度的第二移動期間，舊鋸切線係在縱向線方向上被以另一張力供應到線網，其中另一張力被選擇為低於第一張力。因為舊鋸切線由於磨損而變薄的最大張力係低於較粗的新鋸切線的最大張力，此抵消了線斷裂。

在慣用的線鋸切中，每個線引導輥在每種情況下在其一個端面附近設有一個軸承，該軸承被牢固地連接到機器的框架上並被稱為固定軸承；並且在相對的端面附近設有軸承，該軸承係相對於機器的框架而沿線引導輥的軸向為可移動的並被稱為可移動軸承。

特別是在線網與工件之間的首次接觸時，換句話說，在鋸接合（saw engagement）（切入（cut-in））時，機械及熱負荷有突然變化（abrupt switch）。線網與工件相對於彼此的佈置係被改變，並且在線引導輥軸線方向上的這種改變的分量意味著切割切口，它們的由相鄰晶圓的正面與背面形成的側面係偏離於它們的垂直於線引導輥軸線的平面–因此，晶圓變成波浪形。波浪形晶圓係不適合要求苛刻的應用（demanding application）。

已知有一些方法，其目的是在切片操作期間抵消線網與工件相對於彼此的佈置的變化，並因此改善由切片操作獲得的晶圓的主表面的平面平行性。

US 5 377 568揭露一種方法，其中相對於機器的框架而測量平行於可移動軸承的端面並在其附近的、位於線引導輥外部的參考表面的位置，並且藉由線引導輥內部的溫度控制，引起線引導輥在長度上的熱增加或在長度上的熱減小，直到已經再次補償了所測得的參考表面的位置變化。

JP 2003 145 406 A2揭露一種方法，其中渦流感測器（eddy current sensor）係從測量線引導輥外部上的一點的位置，並根據該位置之測量，改變冷卻水的溫度，該冷卻水的溫度係控制線引導輥內部的溫度。

KR 101 340199 B1揭露一種方法，該方法使用線引導輥，每個線引導輥被可旋轉地安裝在空心軸（hollow shaft）上，其中空心軸可在多個區段中以不同的溫度被加熱或冷卻，因此可沿軸向逐區段地被拉伸或收縮。結果，至少對於幾個區段而言，線引導輥的長度係沿軸向被非線性地（非均勻地）改變。

US 2012/0240915 A1揭露一種方法，該方法使用線引導輥，輥內部及它們的軸承之一係借助於冷卻流體（cooling fluid）而彼此獨立地被進行溫度控制，它們的軸承係旋轉地支承線引導輥。

WO 2013/079683 A1揭露一種方法，其中首先測量由於線引導輥軸承的不同溫度而導致的晶圓的所有形狀，並且將這些形狀中的每個與各自的相關軸承溫度一起存儲，並且然後，在下游的步驟中，選擇與所需目標形狀最匹配的軸承溫度。

JP 11 165 251 A揭露一種方法，其中例如光學地（例如CCD線）檢測線網的線區段在工件軸線方向上的偏轉，並且借助於例如壓電調整構件（piezoelectric setting element）而相應地軸向位移工件。

US 5875770揭露一種方法，其中測量一次切割的晶圓的形狀，藉由形成相對於晶圓的期望理想形狀的差來計算與切割深度相關的校正曲線，並且在隨後的切割中，根據該校正曲線，在切片操作期間的工件係沿軸向方向而相對於線網被位移。

已知方法的普遍失敗之處在於，它們無法解決許多問題，例如，在切片操作期間晶圓形狀的自發突然變化（spontaneous sudden change）的發生率，以及對應於漂移（drift），從一個切片操作到下一個的可變的晶圓形狀的發生率，以及特別是在切入工件的階段，在熱負荷與機械負荷中的切換的作用。

本發明的目的是解決這些問題，以提供其形狀盡可能接近目標形狀的晶圓。

該目的是借助於一種方法來實現的，該方法在一系列切片操作期間借助於線鋸而從工件上切下多個晶圓，該一系列切片操作被細分為初始切割（initial cut）以及第一隨後切割與第二隨後切割（first and second subsequent cuts），該線鋸包括鋸切線的移動線區段的線網及調整設備，並且線網在二個線引導輥之間的平面中被拉伸，二個線引導輥中的每個都被安裝在固定軸承與可移動軸承之間，所述方法包括： 在每個切片操作期間，借助於調整設備，在存在工作流體及硬質物質的情況下，該硬質物質磨蝕性地（abrasively）作用在工件上，沿著垂直於工件軸線且垂直於線網的平面的供給方向（feed direction），將相應的工件穿過線網而供給，其包括 在每個切片操作期間，二個線引導輥的可移動軸承的振盪軸向移動（oscillating axial moving）；以及 根據校正輪廓的要求（mandate of a correction profile），借助於調整構件（setting element），將工件穿過線網而供給，同時工件沿著工件軸線位移，該校正輪廓包括振盪分量（oscillating component），該振盪分量係與可移動軸承的軸向移動對切下的晶圓形狀所具有的作用（effect）相反。

根據本發明的方法而從工件切下的晶圓係幾乎完全不受工件與線網相對於彼此的軸向移動的影響。因此，這種晶圓與參考晶圓在形狀上的偏差係被最小化。

因此，本發明係較佳被用於生產半導體晶圓，並且更特別地用於生產單晶矽晶圓。

用於沿工件軸線位移工件的調整構件可以壓電（piezoelectrically）、液壓（hydraulically）、氣動（pneumatically）、機電（electromechanically）或熱方式（thermally）（即利用熱膨脹）來操作。較佳係使用受控的壓電機械調整構件，因為它可以借助於包括壓電致動器技術（piezoelectric actuator technology）與位置感測器技術（position sensor technology）的閉環控制（closed-loop control），根據要求而實現無負荷與無潛變定位（load-free and creep-free positioning），並且由於控制是特別精確的且在幾微米的相關定位範圍內為可靠的。

可移動軸承的振盪軸向移動可經由借助於冷卻流體對固定軸承進行溫度控制，藉由使冷卻流體經受相對於平均溫度的多個成對的冷卻與加熱切換來實現。可替代地，可移動軸承的振盪軸向移動也可借助於另外的調整構件來實現，該另外的調整構件接合於固定軸承並且以壓電、液壓、氣動或機電方式來操作。

以該方式控制固定軸承的溫度係導致固定軸承以及因此它們的部件在線引導輥的軸向方向上的收縮或膨脹，其結果是可移動軸承的軸向位移以及因此線引導輥相對於工件的位移。由固定軸承冷卻與固定軸承加熱的對所組成的切換是藉由對固定軸承的冷卻流體回路施加影響來實現的。就時間而言，一方面切換如此緩慢，以至於由於固定軸承溫度控制的熱慣性，切換係導致可移動軸承移動了幾微米，但另一方面切換又足夠快，在工件通過線網的過程中（即從將線區段切入工件直至達到與工件的直徑相應的總切割深度），至少有10個切換，包括冷卻與加熱。

冷卻劑的溫度係相對於平均溫度而以規定的幅度變化。由於固定軸承溫度控制的熱慣性，與利用較高的溫度變化相比，利用較低的溫度變化可實現更多的切換。因此，對溫度頻寬乘積（temperature bandwidth product）有限制，其數值較佳為不小於0.025℃／分鐘（℃/min）且不大於4℃／分鐘，更佳為不小於0.1℃／分鐘且不大於1℃／分鐘。溫度頻寬乘積是溫度變化幅度與切換的時間間隔的倒數的乘積。相對於平均溫度的溫度變化的幅度係較佳為不小於0.5℃且不大於10℃。

在切片操作的系列中的每個初始切割期間，工件係根據具有以下情況的校正輪廓而被軸向地位移：校正輪廓係較佳僅包括振盪分量；或者校正輪廓係較佳包括振盪分量與基於第一形狀輪廓的分量（first shape profile-based component），其係與第一平均形狀輪廓及參考晶圓的形狀輪廓的差（difference）成比例，並且第一平均形狀輪廓是從在先前的切片操作系列中的一或多個初始切割過程中已經被切下的晶圓所確定的。

在每個第一隨後切割期間，工件係根據校正輪廓而被軸向地位移，其中校正輪廓係較佳包括振盪分量與基於第二形狀輪廓的分量，其係與第二平均形狀輪廓及參考晶圓的形狀輪廓的差成比例，並且第二平均形狀輪廓是從在系列中在一或多個初始切割過程中已經被切下的晶圓所確定的。

在每個第二隨後切割期間，工件係根據校正輪廓而被軸向地位移，其中校正輪廓係較佳包括振盪分量與基於第三形狀輪廓的分量，其係與第三平均形狀輪廓及參考晶圓的形狀輪廓的差成比例，並且第三平均形狀輪廓是由至少1到5個切片操作產生的晶圓確定的，所述切片操作緊接在系列中的各個第二隨後切割之前。

可在晶圓的基於晶圓之選擇（wafer-based selection）的基礎上來進行第一、第二與第三平均形狀輪廓的確定。在基於晶圓之選擇的情況下，係採用切片操作的特定晶圓，藉由求平均值來確定各自的平均形狀輪廓，而排除其他的。例如，最適合考慮用於平均的晶圓是在工件中具有特定位置的那些晶圓，例如沿著工件軸線的僅每第15個至第25個晶圓。

基於晶圓的選擇的另一種可能性是從切片操作中將具有最大與最小形狀輪廓偏差的晶圓從所有晶圓的平均形狀輪廓中排除（稱為截短平均值（truncated average））。可替換的可能性是從切片操作中將那些形狀輪廓與所有晶圓的平均形狀輪廓相差超過1至2個西格瑪（sigmas）的晶圓從平均中排除。

代替地，可在晶圓的基於切割之選擇（cut-based selection）的基礎上來確定第二與第三平均形狀輪廓。在基於切割之選擇的情況下，將來自至少一個切片操作的所有晶圓用於確定另一平均形狀輪廓，並且將來自至少一個其他切片操作的所有晶圓排除在該確定之外。

此外，第二與第三平均形狀輪廓的確定可在基於晶圓及基於切割的選擇的基礎上來進行。在該情況下，選擇至少一個先前的切片操作並且排除至少一個先前的切片操作，並且同時在每種情況下選擇來自所選擇的切片操作的某些晶圓，並且在每種情況下排除其他晶圓，並且以該方式整體選擇的晶圓係用於平均。

校正輪廓的振盪分量係抵消了線網與工件相對於彼此的相對位置變化（這由可移動軸承的振盪移動觸發），以在數量（幅度）及位置（切割深度）方面精確的方式，並精確地補償形狀輪廓中的短波調配（shortwave modulation），如果使用不帶振盪分量的校正輪廓即會產生形狀輪廓中的短波調配。

在本說明書的以下各節中將處理對理解本發明而言有用的定義，以及本發明中產生的考慮及觀察。

晶圓的表面係由主面（major face）及副面（minor face）組成。主面包括晶圓的正面（front side）及背面（back side）。晶圓的中心是其重心。可藉由將晶圓沿著其迴歸平面（regression plane）插入一對感測器之間來測量該晶圓，該對感測器的連接線係垂直於迴歸平面而佈置，並且每個感測器分別在測量點確定到其面對的主晶圓表面的距離，這些測量點是感測器的連接線穿過主面的點。測量點可分佈在主面上，或者可沿著晶圓的直徑而設置。如果它們分佈在主面上，則測量結果將得出基於面積的值（area-based value）。如果測量點分佈在距最近相鄰處相同距離的直徑上，則測量結果為基於線的值（line-based value）。

迴歸平面表示根據最小平方法（method of least squares）從基於面積的測量值藉由迴歸計算而得出的平面。相應地，迴歸線是從基於線的測量值根據最小平方法藉由迴歸計算而得出的直線。

晶圓的基於面積的厚度輪廓是指測量值di = D-（FDi + BDi）所在的區域，其中di是晶圓在測量位置i的厚度，D是感測器之間的距離，FDi是上感測器到晶圓正面上的各個測量點的距離，而BDi是下感測器到晶圓背面上的各個測量點的距離。

晶圓的基於面積的形狀輪廓是指測量值si = D-（FDi - BDi）所在的區域。因此，任意厚度的任意形狀的晶圓總是可借助於其基於面積的厚度輪廓及其基於面積的形狀輪廓來充分描述。

晶圓的形狀輪廓（形狀，S）在下文中表示沿切割深度、換言之沿供給方向繪製的基於線的形狀輪廓。分佈在切割深度上的測量點的數量i應較佳不小於可移動軸承的振盪移動次數的二倍–因此，例如，不小於可移動軸承的由冷卻與加熱組成的切換的數量的二倍。特別佳的是不少於可移動軸承的由冷卻與加熱組成的切換的八倍。可藉由內插法補充測量值以形成連續曲線。

翹曲（warp）是形狀缺陷（shape defect）的特徵的示例，並且表示晶圓的形狀輪廓與其迴歸平面的最大偏差及最小偏差之間的差。波紋度（waviness）是晶圓的形狀缺陷的特徵的另一示例。波紋度是切割深度的函數（基於線的、取決於切割深度的波紋度），因此特別引起關注。這藉由確定形狀輪廓的測量點與迴歸線之間的距離的最大值，在預定長度的測量視窗（measurement window）（波紋度的特徵波長）內確定。

測量窗口的起點係沿著切割深度從形狀輪廓的測量點移到測量點，並且對測量視窗的每個位置重複最大距離的確定。這樣求出的最大值的量，相對於各個相關聯的測量視窗的位置繪製，係給出了作為切割深度的函數之波紋度的輪廓。特徵波長較佳為2毫米至50毫米。

在切入工件的區域中及在從工件切出的區域中的形狀輪廓係由熱與機械負荷中的相對尖銳的切換確定。

切割深度（D.o.C.，depth of cut）表示在從切入工件直到從工件切出的區域中與供給方向相反的長度。

平均形狀輪廓是藉由對二或更多個晶圓的形狀輪廓求平均而得到的形狀輪廓。

形狀偏差表示形狀輪廓的偏差或平均形狀輪廓與目標形狀輪廓的偏差，例如與參考晶圓的形狀輪廓的偏差。

參考晶圓是具有限定的厚度輪廓及形狀輪廓的晶圓。參考晶圓係權宜地具有厚度輪廓及形狀輪廓，對於該厚度輪廓及形狀輪廓，測量值di與si係分別位於相應的迴歸線上。可選地，所選擇的參考晶圓可以是具有偏離其的限定的形狀輪廓或限定的厚度輪廓的晶圓，例如具有楔形（wedge-shaped）厚度輪廓的晶圓或具有恆定厚度與凸形或凹形輪廓的晶圓。這種形狀輪廓可能是有利的，因為它可以抵消形狀的變化，該形狀的變化是由例如後續將應變層（strained layer）（例如磊晶層）施加到晶圓的正面或例如將氧化物層施加到晶圓的背面而觸發。

校正輪廓表示一種指令（instruction），該指令用於借助於調整構件而在工件與線網之間產生相對移動，藉由調整構件根據校正輪廓而使工件沿著工件軸線位移。在切片操作的過程中施加校正輪廓的目的是使在切片操作的過程中獲得的晶圓的形狀偏差最小化。校正輪廓圖示出了工件的位移路徑C與切割深度的關係。

溫度輪廓表示一種指令，該指令借助於線網的固定軸承的溫度控制而實現工件與線網之間的相對移動。溫度輪廓圖示出了用於固定軸承溫度控制的冷卻流體的溫度T與切割深度的關係。

本發明係基於下面提出的觀察，這些觀察涉及將直圓柱形矽錠料（straight circular-cylindrical silicon ingot）搭接切片成直徑為300毫米的晶圓。

觀察到，在突然的跳躍及峰值的意義上，所測量的晶圓形狀輪廓通常表現出不連續性。發明人對這些跳躍的發生的解釋是，在可移動軸承中，在切片操作期間在機械及熱負荷的切換下，軸向壓縮應力或拉伸應力被建立，並且僅在藉由使可移動軸承沿軸向滑動時突然超過靜摩擦時才消散。這導致在非常短的切割深度內以高幅度改變形狀輪廓，反映出在短時間內已建立的軸承力的突然釋放。

這些跳躍係自發發生並且暫時無法預測，換言之，是切割深度的函數，並且它們在一個切片操作與下一個切片操作之間尤其不同。由於它們是不可預測的，因此它們無法經由校正輪廓而被補償。這些形狀偏差會一直顯示到被完全加工的晶圓上，並使晶圓不適於要求苛刻的應用。已經提供了這種解釋的證據，即在觀察到形狀輪廓的自發跳躍的切割深度處，厚度輪廓沒有跳躍。工件與線網的相對位置的自發變化並不會在相應的切割深度處改變晶圓的厚度，而是僅與晶圓的形狀有關。

還已經觀察到，例如藉由加熱或冷卻固定軸承的冷卻流體來故意地加熱或冷卻線引導輥的固定軸承，係導致固定軸承在軸向上的膨脹或收縮，從而使可移動軸承分別在軸向上遠離固定軸承或朝著固定軸承位移。

進一步觀察到，藉由保持可移動軸承的軸向位置的連續移動，可消除晶圓的形狀輪廓的自發跳躍。發明人對此的解釋是，在連續軸承移動的情況下，不能建立靜摩擦，因此可移動軸承的軸向位置係直接跟隨作用在軸承上的力。

因此，例如借助於設定點溫度值（setpoint temperature value）的正弦振盪，在冷卻流體的平均溫度附近，在固定軸承的溫度控制中進行連續的快速切換是合適的。結果，可移動軸承係保持連續移動，並且由於從靜摩擦突然切換到滑動摩擦（黏著（stick）與打滑（slip））而導致的可移動軸承在位置上不可預測的突然變化係可被抑制。

此外，已經觀察到，工件與線網的相對佈置，特別是在切入時、換言之在工件與線網第一次接觸的時間點，但亦在整個切片操作中，係經受熱負荷與機械負荷的急劇切換。因此，當鋸切線切入工件時，在工件上進行的切割工作係將幾千瓦的熱能傳遞給工件、線引導輥及它們的軸承，並且在切片操作期間，線引導輥係暴露於在橫向軸向方向上具有10 kN（千牛頓）的機械負荷的切換。

機械負荷的切換係導致軸承中的摩擦力增加，經由該軸承，線引導輥被連接到機器的框架。首先，由於增加的軸向載荷，滾動構件的滾動摩擦力係增加；其次，由於軸承襯套（bearing bush）的軸線相對於線引導輥在卸載狀態下具有的軸線的傾斜（tilting），摩擦力係增加。該傾斜係導致軸承襯套在安裝有軸承襯套的套筒（sleeve）中偏轉（flexing），該套筒被連接到機器的框架。偏轉功（flexing work）係導致軸承襯套與套筒之間過渡處的加熱。

特別是，在切入或切出的時間點，負荷切換可能會導致可移動軸承的傾斜、傾翻（tipping）或鎖定（locking-up），這在從靜摩擦到滑動摩擦的過渡中會觸發可移動軸承在軸向位置上的突然跳躍，其具有比較大的幅度。

觀察還表明，固定軸承的溫度控制之切換的速率應盡可能高，以便可靠地確保軸向可移動軸承位置即使在由切片操作本身引起的快速負荷切換的時間點也繼續保持移動，特別是在切入與切出的時間點上特別高的負荷切換。然而，對固定軸承所可能具有的溫度變化之速率有所限制，這些限制尤其是由所涉及的熱質量、冷卻流體流到固定軸承組件的構件上時的熱阻以及冷卻流體本身在主要側（primary side）能被加熱或冷卻的速率所施加的。

除了藉由用包括冷卻與加熱的週期性切換來對固定軸承進行溫度控制以外，還可藉由其他措施來使可移動軸承繼續保持運動；例如，借助於接合在固定軸承上的調整構件，並以壓電、液壓、氣動或機電方式進行操作，並且更特別是借助於音圈致動器（voice coil actuator）。在該情況下，以這樣的方式控制固定軸承的溫度是有用的，即，盡可能地僅補償由負荷切換引起的固定軸承加熱。

可移動軸承的振盪軸向移動係在所獲得晶圓的形狀輪廓上施加了與軸承移動成比例的形狀分量。因此，在開始可移動軸承的振盪軸向移動的切割深度處，形狀輪廓係呈現出相應的突起與凹陷。

為了消除該影響，提出了一種根據校正輪廓來引起工件的軸向位移的方案，該校正輪廓盡可能精確地補償可移動軸承的振盪移動。線網與工件彼此之間的相對位置係因此被保持不變。由於歸因於溫度變化的長度變化係鑑於所涉及的質量的熱慣性而在有時間延遲的情況下發生，而例如藉由調整構件（例如壓電執行器）的位移則會立即發生，因此較佳係藉由觸發具有相應延遲的工件的軸向位移來實現該補償。

在工件軸線上位置彼此接近的晶圓的厚度輪廓及形狀輪廓係彼此之間僅略有不同。在工件軸線上具有彼此進一步離去的位置的晶圓的厚度輪廓係確實相似，但是這種晶圓的形狀輪廓係相差很大。因此，沒有校正輪廓可成功地應用於使工件的每個晶圓的形狀輪廓近似於目標形狀輪廓。

如果在緊接連續的切片操作過程中形成晶圓，則在工件軸線上具有相同位置的晶圓的形狀輪廓係通常彼此之間僅略有不同。但是，如果它們源自於切片操作，而在切片操作之間已執行了多個中間切片操作，則它們的確存在很大差異。因此，也沒有校正輪廓，所述校正輪廓當被施加及保持時係在多個連續的切片操作中使在工件軸線上具有相同位置的晶圓的形狀輪廓保持不變。替代的，為了能夠在多個切片操作中獲得形狀輪廓大約對應於目標形狀輪廓之晶圓，校正輪廓可能必須至少略微地從一個切片操作到下一個切片操作被改變。因此，可預料的是，在多個切片操作中，晶圓的形狀係以漂移的方式緩慢變化，並且還由於緊接連續的切片操作而有晶圓的形狀輪廓的自發性不連續。

因此，提出的建議如下：(a)在連續切換時，線網的每個線引導輥的固定軸承的溫度應根據規定的溫度輪廓在規定的平均值附近變化，以防止晶圓的形狀輪廓的跳躍。可替代地，由此產生的可移動軸承的振盪軸向移動係可借助於接合在固定軸承上的調整構件來產生。在該情況下，較佳僅使用固定軸承的溫度控制，以消散由切片操作的負荷切換所產生的熱量；以及(b)工件應借助於調整構件根據校正輪廓而沿工件軸線被移動，該校正輪廓在工件上施加了振盪分量，該振盪分量在大小及頻率上係與可移動軸承的位置切換正好相反。

此外，切片操作的系列可被細分為初始切割以及第一與第二隨後切割。這些切割係較佳在校正輪廓的配置方面不同，該校正輪廓在工件穿過線網期間要求工件沿著工件軸線的位移。用於第一及第二隨後切割的校正輪廓以及可選地也用於初始切割的校正輪廓係不僅包括振盪分量，而且還包括基於形狀輪廓的分量，該基於形狀輪廓的分量可從一個切片操作到下一個切片操作而改變。

切片操作的系列係在鋸切系統中的改變之後有益地開始：也就是在改變線鋸、鋸切線或冷卻潤滑劑的至少一個特徵之後有益地開始。例如，當已經切換了線引導輥或對線鋸進行機械調整時，鋸切系統中就會發生改變。該系列中的第一個切片操作是初始切割，較佳數目為1至5。初始切割係例如取決於僅包括振盪分量的校正輪廓而進行。

替代的可能性是，對包括振盪分量並另外具有基於形狀輪廓的分量的初始切割要求校正輪廓，基於形狀輪廓的分量回應於鋸切系統中的等效改變之後已經發生的形狀上的偏差。該基於第一形狀輪廓的分量係與第一平均形狀輪廓及參考晶圓的形狀輪廓之差成比例，其中第一平均形狀輪廓係由在先前的切片操作系列的一或多個初始步驟的過程中已經被切下的晶圓來確定。

每個第一隨後切割的校正輪廓係包括振盪分量，並且較佳包括基於第二形狀輪廓的分量，其係與第二平均形狀輪廓及參考晶圓的形狀輪廓之差成比例，並且第二平均形狀輪廓係由在該系列中的一或多個初始切割的過程中已經被切下的晶圓來確定。

每個第二隨後切割的校正輪廓係包括振盪分量，並且較佳包括基於第三形狀輪廓的分量，其係與第三平均形狀輪廓及參考晶圓的形狀輪廓之差成比例，並且第三平均形狀輪廓是由晶圓確定的，該晶圓源自於在相應第二隨後切割之前的系列中的至少1至5個切片操作。

鑒於校正輪廓從一個切片操作到下一個切片操作的連續適應，在幾次切片操作中所獲得晶圓的形狀輪廓將朝著參考晶圓的形狀收斂（converge），並且在形狀上的偏差將變得最小。

下面參考附圖更詳細地闡明本發明：

圖1示出了對於本發明而言必不可少的線鋸的那些構件。來自線庫（新線線軸）的鋸切線1係借助於耐磨塗層（wear-resistant coating）36中的凹槽18而以螺旋方式（helically）被供給到左側（left-hand）線引導輥3及右側線引導輥4，藉此使得由鋸切線1的彼此平行延伸的線區段2組成的線網11係在線引導輥3及4的面對工件12的一側上被拉伸。藉由旋轉7與8，線引導輥3及4繞它們的軸線5及6而在相同方向上使線網相對於錠料1移動。線引導輥具有直圓柱形狀，並且它們的軸線5及6係相互平行排列，從而使線網11的線區段2垂直於線引導輥的軸線而延伸。參考符號9及10的箭頭係表示線供給（wire feed）及線收回（wire take-off），並且參考符號13的箭頭係表示線網11的線區段2的移動。

工件12具有工件軸線14，其係通常平行於線引導輥的軸線5及6而對準，並且在工件由半導體材料製成的情況下，它通常還具有識別凹口（identification notch）26。與此背離，可藉由在與穿過線網11的平面平行的平面內定向地扭曲（targeted twisting）工件軸線來實現藉由切片操作獲得的晶圓之所謂的「錯位（ misorientation）」。工件12係經由接合線16被連接到保持桿15，該保持桿15又被連接到供給設備（未示出）。從具有出口開口（exit opening）21的左側噴嘴（nozzle）19及右側噴嘴20，經由左側的工作流體射流（jet of working fluid）22及右側的工作流體射流23，線網11係接收工作流體。

由於線引導輥的旋轉以及因此線網的線區段相對於工件的移動，以及借助於供給設備在垂直於線網平面的供給方向17上供給工件，工件係與線網接觸，並且在進一步供給時，在存在有工作流體的情況下，被移動的線的區段係造成材料去除，從而在錠料中形成平行的切割切口25。繼續進行操作，直到線區段已經使其自身貫穿工件，在此過程中去除了材料，並進入了保持桿15中。

切割切口於是限定出多個所得晶圓的正面與背面，其像梳子中的齒，現在僅借助於接合線16而被連接到保持桿15。鋸切線1也經受去除材料（磨損），並且在穿過線網之後，被供應給舊鋸切線庫。箭頭10係表示線收回的方向。在切片操作期間，與錠料供給的供給方向17相反的切割切口25的範圍係被稱為切割深度24。

在適合於實施本發明方法的線搭接切割設備中，鋸切線例如是由過共晶珠光體鋼（hypereutectic pearlitic steel）製成的鋼琴線，其直徑開始為175微米；工作流體是在包含二丙二醇（DPG）的載液中的平均顆粒尺寸約為13微米（FEPA F500）的碳化矽（SiC）之漿液。線鋸包括例如四個線引導輥–二個上輥（其拉伸線網）及二個下輥（其使鋸切線轉移，使得線引導輥之間留出空間，以容納已被切下的晶圓）–直徑約為180毫米並且與上線引導輥的軸線之間的距離為520毫米（線網的線區段的長度）。

鋸切線係例如借助於多個方向反轉在每種情況下向前移動320公尺（移動方向13）及向後移動240公尺（與移動方向13相反），從而在一對線移動的期間，320公尺+ 240公尺 = 560公尺的鋸切線穿過切割切口，並且鋸切線的庫存量向前總共移動320公尺– 240公尺 = 80公尺，這意味著使用了560/80 = 7×的鋸切線（往復線法）。鋸切線係在縱向線方向上以10 m/s（公尺／秒）移動。

工件是例如直徑為301毫米的單晶矽的直圓柱錠料，並且在切片操作期間以平均約0.4mm/s（毫米／秒）的速度被供給，使得整個切片操作係花費約13小時。由於藉由鋸切線與工作流體對工件進行切割工作，矽棒對線網的供給速度以及所選擇的10 m/s的線行進速度，處於線引導輥軸線之間的鋸切線自由長度的中間（即在矽錠料的中間）的鋸切線係在大約6毫米的供給方向上經歷偏轉。在這些條件下，鋸切線經歷的磨損相應於在其直徑上有12 微米的減小。因此，已將線引導輥中相鄰凹槽之間的距離選擇為從新的線進入側到舊的線離開側連續減小總共12微米，以補償線磨損，使得從錠料的開始到結束都獲得具相同的平均厚度的晶圓。

圖2示出了在通過線引導輥軸線（分別為左側線引導輥軸線5或右側線引導輥軸線6）的截面中的線引導輥（左側線引導輥3或右側線引導輥4），其具有固定地連接到機器框架37上的固定軸承38與相對於機器框架在線引導輥的軸向上可移動的可移動軸承39，並且具有耐磨塗層36及用於引導鋸切線的凹槽18。固定軸承38係借助於溫度控制設備40與冷卻流體回路44而被冷卻或加熱，因此固定軸承38係在軸向上變短或膨脹，從而使可移動軸承39以及因此整個線引導輥在與軸向相對應的向左或向右移動方向45上被移動。

可移動軸承的平均溫度係較佳保持在比機器框架的溫度稍高一點的溫度，即在25至35°C，更佳保持在30°C（室溫約21°C）。相對於室溫略微升高的溫度係具有連貫的均勻熱量流從線引導輥進入機器框架的優點（無需切換熱信號，因此具有更高的穩定性及更佳的控制性能）；此外，與冷卻相比，可以更節能的方式及更高的性能（即更快地）來實施加熱。

圖3示出了用於控制固定軸承的溫度的恆定溫度輪廓31（T ＝以℃為單位的溫度，D.o.C ＝以毫米為單位的切割深度），以及應用該溫度輪廓而從工件上切下的半導體晶圓的形狀輪廓27（S =以微米為單位的形狀）。該圖示出了在0毫米的切割深度（切入）直至對應於301毫米的工件直徑的切割深度（豎直虛線（dashed vertical line））上的溫度輪廓31及形狀輪廓27。實際最大切割深度為308毫米，以便考慮到線區段的偏轉約為6毫米並且以便確保在工件的供給結束時線網的所有線區段完全位於保持桿中。形狀輪廓27是高度地起伏的並且具有突然的跳躍35，這是由於可移動軸承的不可預測的突然移動所造成的。對於苛刻的應用，具有這種不均勻性的半導體晶圓是不合適的。

跳躍35是在形狀輪廓27的傅立葉分解（Fourier decomposition）中在高空間頻率（high spatial frequency）處的高幅度部分的表達。由於半導體晶圓在高空間頻率的區域中的剛度（stiffness），在半導體晶圓上跟隨線鋸（搭接、研磨、蝕刻、拋光）的所有操作係作為低通（low pass）。這意味著這些操作能夠藉由平滑來將突變的跳躍35衰減到一定程度。然而，即使在半導體晶圓的最終拋光之後，仍然存在有局部不平坦（local unevenness）（局部起伏），其空間高頻分量係位於奈米拓撲（nanotopology）的波長範圍內。對於奈米拓撲（完全機械加工的晶圓的局部不平整）而言，存在有特別嚴格的要求，因為它描述了半導體部件的關鍵結構參數的橫向範圍的區域，如果奈米拓撲不足夠好，則特別是多層部件可能會導致結構-機械或電氣故障（structural-mechanical or electrical break-through）或佈線平面中的破壞（break-down in the wiring plane），從而導致部件完全損壞。

圖4示出了具有用於控制固定軸承的溫度的振盪分量的溫度輪廓28，以及在應用該溫度輪廓的情況下且在工件通過線網期間沒有工件的位移的情況下從工件上切下的半導體晶圓的形狀輪廓30。溫度輪廓28係設想具有平均溫度T0以及幅度T+與T-的連續溫度切換。

類似於形狀輪廓27，形狀輪廓30係表示相對不平坦的半導體晶圓。然而，由於溫度輪廓28要求進行溫度切換，並且由於所產生的可移動軸承的連續移動且沒有靜摩擦，因此沒有跳躍35，且相應地，在後續的操作（包括拋光）之後，半導體晶圓的奈米拓撲係被改善。然而，仍然存在有長波不均勻性（longwave unevenness），這使得已被切下的半導體晶圓不太適合於苛刻的應用。由於在固定軸承的溫度中的振盪切換，在工件通過線網期間，工件與線網的相對於彼此的相對位置係以連續的方式被改變。另外，這在形狀輪廓30上施加了常規短波調配（regular shortwave modulation）42。然而，溫度切換係不會導致形狀輪廓中的任何突變跳躍，並且在半導體晶圓上的搭接、研磨、蝕刻、拋光等後續操作係不再在奈米拓撲的臨界波長範圍內留下任何局部起伏。

圖5示出了校正輪廓32（C ＝校正輪廓），用於控制固定軸承的溫度的恆定溫度輪廓31，以及在應用溫度輪廓31與校正輪廓32的情況下從工件上切下的半導體晶圓的形狀輪廓29。根據校正輪廓的要求，借助於調整構件使工件沿著工件軸線相對於機器框架且相對於線網而以如下方式位移：取決於切割的深度，並因此導致半導體晶圓的幾乎平坦的形狀輪廓。由於恆定的溫度輪廓31，所獲得的半導體晶圓的形狀輪廓29係表現出突然的跳躍34。

圖6示出了具有基於形狀輪廓的分量的校正輪廓32，具有振盪分量的溫度輪廓28，以及根據本發明之在應用溫度輪廓28與校正輪廓32的情況下在隨後的切割期間從工件切下的半導體晶圓的形狀輪廓46。校正輪廓32的配置係使得其包括基於形狀輪廓的分量，該分量係與參考晶圓的平均形狀輪廓及形狀輪廓的差成比例，這考慮到線鋸特定比例常數（wire saw-specific proportionality constant）。平均形狀輪廓係基於從先前的切片操作的選擇所產生的半導體晶圓的選擇的形狀輪廓。

線鋸特定比例常數（以微米／°C為單位）係指示哪種形狀偏差ΔS（以微米為單位）導致固定軸承溫度控制的溫度變化ΔT為1°C。這從一個線鋸到另一個線鋸有些不同，因為從冷卻流體到固定軸承的熱傳遞是每個線鋸所特有的，這歸因於結構的差異、冷卻流體的流量與流速的不同以及歸因於所使用的熱交換器的性能差異。

藉由在測試切割過程中採用溫度輪廓，該溫度輪廓設想了在不同切割深度處圍繞一定義溫度的多個溫度跳躍，並以所獲得的半導體晶圓在形狀輪廓中的形狀偏差（以微米為單位）的形式測量其效果，線鋸特定比例常數係可經由對於線鋸的單次實驗而有效地確定。不需要精確地確定線鋸特定比例常數，因為由於提到的收斂機制（converging mechanism），確定中的任何錯誤係只會導致平均形狀輪廓至參考晶圓的所需形狀輪廓的收斂速度變慢。

圖6的溫度輪廓28中的平均溫度T0為30°C，並且在持續13小時（= 780分鐘）之切片操作的整個過程中，進行了20對的溫度升高與溫度降低，幅度T+與T-為±3°C。由於施加了校正輪廓32，所獲得的半導體晶圓的形狀輪廓46是相對平坦的，並且特別沒有突然的跳躍35，該跳躍是由線網的線引導輥的可移動軸承的不可預測的突然移動所引起的。根據期望並且由於溫度切換，在形狀輪廓46上疊加有由溫度輪廓28強制的常規短波調配42。與該調配相對應的起伏是相對長波的並且具有相對較低的幅度，並且它在拋光後的隨後操作（搭接、研磨、蝕刻、拋光）中係幾乎完全消失，因此，相較之下，可提供接近具有良好的局部平面性（奈米拓撲）之半導體晶圓。

最後，圖7示出了具有基於形狀輪廓的分量與振盪分量的校正輪廓41，具有振盪分量的溫度輪廓28，以及根據本發明在應用溫度輪廓28與校正輪廓41的情況下在隨後的切割期間從工件上切下的半導體晶圓的形狀輪廓33。校正輪廓41的構造係使得其包括基於形狀輪廓的分量，考慮到線鋸特定比例常數，該分量係與平均形狀輪廓及參考晶圓的差成比例。平均形狀輪廓係基於從先前的切片操作的選擇所產生的半導體晶圓的選擇的形狀輪廓。與校正輪廓32相比，校正輪廓41已被擴展為包括振盪分量43，它係針對由溫度輪廓28施加的常規短波調配42。結果，該調配被精確補償，並且獲得了具有形狀輪廓33的半導體晶圓，相較之下，所述輪廓的特徵在於非常高的平面度。該輪廓特別避免了因工件與線網彼此之間的相對位置偏移而引起的長波不均勻性、避免了因可移動軸承中不可預測的突然移動而導致的突然跳躍、以及避免了因溫度輪廓28中的振盪分量而觸發的常規短波調配。

在切片操作期間，在存在有硬質物質的情況下，由線區段進行的切割工作係導致線區段在工件供給到線網上的方向上的偏轉。這種偏轉係導致延遲達到切割深度，切割深度是根據工件供給的當前位置來預期的。由於線區段的偏轉，在規定的時間點實際達到的切割深度係較低。考慮到這一點是有用的，藉由調節將工件供給到線網上的速率，使得在整個切割期間臨時切割量係保持基本恆定。在產生具有圖7所示的形狀輪廓53的半導體晶圓的切片操作中，係採用該程序，並且在整個切片操作中，除了在長度為6毫米的切入階段期間之外，偏轉保持恆定在約6毫米。在該階段內，線區段的偏轉增加。偏轉是直接從形成在晶圓表面上的鋸切槽的曲率中讀出的，特別是在藉由往復線法進行線鋸切時。

此外，與觸發固定軸承的溫度輪廓的振盪分量相比，製成固定軸承的材料的熱慣性係在可移動軸承的振盪軸向移動開始時產生時間延遲。同樣較佳係藉由實驗來確定該延遲而有用地考慮該延遲。因此，在測試切割中，在已知的工件供給位置的情況下，可以修正用於固定軸承溫度控制的溫度要求，並在所得晶圓上測量實際切割深度，在該實際切割深度處經修正的溫度要求係已對改變晶圓的形狀輪廓具有作用。基於這種測量，在圖7所示的示例中也考慮了在可移動軸承的振盪軸向移動開始時的時間延遲。

利用校正輪廓41的配置，已經考慮了二種延遲。相應地，以這樣的方式來位移校正輪廓的走向（course），即，使得在時間與切割深度方面已經精確補償了所獲得的半導體晶圓的形狀輪廓的附加的短波調配，所述調配已經由溫度輪廓28中規定的溫度切換所引起。回應於溫度切換的校正輪廓分量之幅度是從預定的線鋸特定比例常數（以微米／°C為單位）所得出的，其對溫度變化（以°C為單位）與所產生的形狀輪廓變化（以微米為單位）之間的關係進行建模。

由於對固定軸承進行溫度控制而導致的可移動軸承的振盪軸向移動，係借助於多個由加熱與冷卻組成的成對切換，在下文中稱為WGTO（線引導溫度振盪，Wire-Guide Temperature Oscillation）。使用WGTO係較佳的，因為線鋸通常已經具有線引導輥軸承冷卻設施，因此可以在不更改現有線鋸結構的情況下實施WGTO。代替WGTO，它所針對的可移動軸承的振盪移動也可借助於調整構件來實現，例如借助於壓電、液壓、氣動或機電調整構件，尤其是借助於音圈致動器。

在工件通過線網的過程中，根據校正輪廓而沿著工件軸線的工件位移係較佳借助於壓電調整構件來實現。這種位移以下稱為IPPC（錠料位置壓電控制，Ingot-Position Piezo Control）。較佳係應用IPPC以便由此改善晶圓的形狀輪廓。然而，也可藉由調整構件來引起工件沿著工件軸線按照校正輪廓的位移，該調整構件例如以熱、液壓、氣動或機電方式操作。

在製造具有根據圖7的形狀輪廓33的半導體晶圓的過程中，係根據溫度輪廓28而對固定軸承進行溫度控制。在達到最大切割深度的301毫米之前，溫度輪廓要求了由冷卻與加熱組成的20個成對的溫度切換，其具有相對於平均溫度為±3°C的幅度。對於13小時（= 780分鐘）的切片操作持續時間而言，溫度頻寬乘積為

。

為了可靠地抑制在可移動軸承的軸向移動過程中從靜摩擦到滑動摩擦的突然切換，溫度切換的幅度係較佳為不小於±0.5℃，且較佳為不大於±10℃。由於時間延遲（藉由其由溫度切換所觸發的熱膨脹係發生），因此從技術上講幾乎不可能實現更高的幅度。此外，在較大的幅度下，熱膨脹具有非線性分量，其作用係不再可藉由校正輪廓來可預測地補償。

在工件通過線網的過程中，換句話說，是從切入工件的點直到達到總切入深度為止，溫度輪廓應該規定的成對之溫度切換的數量係較佳為至少10對，該10對包括冷卻與加熱。該最小值係通常足以在可移動軸承的軸向移動過程中可靠地抑制從靜摩擦到滑動摩擦的突然切換。由於熱容量及所影響的熱質量的相關慣性，在工件通過線網期間，成對溫度切換的數量係存在有上限。在每分鐘多於由冷卻與加熱組成的二對的情況下，幾乎不可能避免在可移動軸承的軸向移動過程中從靜摩擦至滑動摩擦的突然切換。

溫度頻寬乘積係較佳為不小於0.025℃／分鐘且不大於4℃／分鐘，更佳為不小於0.1℃／分鐘以上且不大於1℃／分鐘。

本發明的方法也已經成功地被用於隨後的切割，對於這些切割，WGTO的應用設想了溫度切換，其幅度為±3°C，在13小時（= 780分鐘）的切割期間中有由冷卻與加熱組成的160對的數量，因此溫度頻寬乘積為

。

圖8至圖11清楚地示出了如何確定形狀輪廓，並且示出了在形狀輪廓與相關聯的校正輪廓的基於形狀輪廓分量之間的關係。

圖8示出了在用於確定晶圓的厚度輪廓及形狀輪廓的測量設備中的晶圓47的佈置。為此目的，晶圓係沿上感測器48與下感測器49之間的切割深度而被水平地移動。感測器係在與所定義的切割深度位置相對應的測量點i處測量距離FDi與BDi。距離FDi表示上感測器48與其相對的晶圓47的正面的距離，而BDi表示下感測器49與其相對的晶圓47的背面的距離。

圖9示出了具有凹形形狀的晶圓的可比較情況，其中未示出感測器。距離D表示感測器之間的距離。距離di表示晶圓在測量點i處的厚度，該厚度可以借助於上述計算方案來確定。與此類似，可以採用另外的前述計算方案來計算晶圓的形狀輪廓的測量值。

圖10示出了圖9的晶圓的相應形狀輪廓（實曲線），以及參考晶圓的形狀輪廓（虛線）。

圖11表示具有基於形狀輪廓的分量的校正輪廓，其源自圖10的形狀輪廓。它係與晶圓的形狀輪廓及參考晶圓的形狀輪廓之差成比例。

1:鋸切線 2:線區段 3:左側線引導輥 4:右側線引導輥 5:左側線引導輥的軸線 6:右側線引導輥的軸線 7:左側線引導輥的旋轉 8:右側線引導輥的旋轉 9:線供給 10:線取回 11:線網 12:工件（半導體錠料） 13:線區段的移動 14:工件軸線 15:保持桿 16:接合線 17:供給方向 18:凹槽 19:左側噴嘴 20:右側噴嘴 21:出口開口 22:左側射流 23:右側射流 24:切割深度 25:切割切口 26:識別凹口 27, 29, 30, 33, 46:形狀輪廓 28, 31:溫度輪廓 32, 41:校正輪廓 34, 35:突然跳躍 36:塗層 37:機器框架 38:固定軸承 39:可移動軸承 40:溫度控制設備 42:常規短波調配 43:振盪分量 44:冷卻流體回路 45:移動方向 47:晶圓 48:上感測器 49:下感測器 T:冷卻流體的溫度 T+, T-:幅度 T0:冷卻流體的平均溫度 S:形狀 C:工件的位移路徑 D:感測器之間的距離 ΔS:形狀偏差 ΔT:溫度變化 FDi:上感測器距在測量點i處的晶圓正面的距離 BDi:下感測器距在測量點i處的晶圓背面的距離 i:測量點 di:晶圓在測量點i的厚度 si:晶圓在測量點i的形狀 D.o.C:切割深度 WGTO:線引導溫度振盪 IPPC:錠料位置壓電控制

圖1以透視圖示出了可用於執行本發明的方法的線鋸的特徵。 圖2示出了通過圖1的線鋸的線引導輥的橫截面。 圖3示出了溫度輪廓（頂部）及所得形狀輪廓（底部）。 圖4示出了具有振盪分量的溫度輪廓（頂部）及所得形狀輪廓（底部）。 圖5示出了具有基於形狀輪廓分量的校正輪廓（頂部）、恆定溫度輪廓（中間）及所得形狀輪廓（底部）。 圖6示出了具有基於形狀輪廓分量的校正輪廓（頂部）、具有振盪分量的溫度輪廓（中間）及所得形狀輪廓（底部）。 圖7示出了對本發明而言為代表性的具有基於形狀輪廓的分量與具有振盪分量的校正輪廓（頂部）、具有振盪分量的溫度輪廓（中間）及所得形狀輪廓（底部）。 圖8示意性地示出了用於確定晶圓的形狀輪廓的佈置。 圖9示出了具有凹形形狀的晶圓的相應佈置。 圖10示出了具有凹形形狀的晶圓的形狀輪廓及參考晶圓的形狀輪廓。 圖11示出了校正輪廓，該校正輪廓由基於形狀輪廓的分量組成，該分量源自圖10的形狀輪廓。它係與具有凹形形狀的晶圓的形狀輪廓及參考晶圓的形狀輪廓之差成比例。

1:鋸切線

2:線區段

3:左側線引導輥

4:右側線引導輥

5:左側線引導輥的軸線

6:右側線引導輥的軸線

7:左側線引導輥的旋轉

8:右側線引導輥的旋轉

9:線供給

10:線取回

11:線網

12:工件(半導體錠料)

13:線區段的移動

14:工件軸線

15:保持桿

16:接合線

17:供給方向

18:凹槽

19:左側噴嘴

20:右側噴嘴

21:出口開口

22:左側射流

23:右側射流

24:切割深度

25:切割切口

26:識別凹口

36:塗層

Claims (23)

1. 一種用於在一系列切片操作（a sequence of slicing operations）期間借助於線鋸而從工件上切下多個晶圓（a multiplicity of wafers）的方法，該一系列切片操作被細分為初始切割（initial cut）以及第一隨後切割與第二隨後切割（first and second subsequent cuts），其中，該線鋸包括鋸切線（sawing wire）的移動線區段（moving wire section）的線網及調整設備（setting device），並且該線網在二個線引導輥（wire guide roller）之間的平面中被拉伸，該二個線引導輥中的每個都被安裝在固定軸承及可移動軸承（movable bearing）之間，所述方法包括： 在每個切片操作期間，借助於該調整設備，在存在工作流體（working fluid）及硬質物質（hard substance）的情況下，該硬質物質磨蝕性地（abrasively）作用在工件上，沿著垂直於工件軸線且垂直於該線網的平面的供給方向（feed direction），將相應的工件穿過該線網而供給，其包括 在每個切片操作期間，該二個線引導輥的可移動軸承的振盪軸向移動（oscillating axial moving）；以及 根據校正輪廓的要求（mandate of a correction profile），借助於調整構件（setting element），將該工件穿過該線網而供給，同時該工件沿著工件軸線位移，該校正輪廓包括振盪分量（oscillating component），該振盪分量係與該可移動軸承的軸向移動對切下的晶圓形狀所具有的作用（effect）相反。
2. 如請求項1所述的方法，其中，在每個初始切割的情況下，該校正輪廓包括基於第一形狀輪廓的分量（first shape profile-based component），其係與第一平均形狀輪廓及參考晶圓的形狀輪廓的差（difference）成比例，並且該第一平均形狀輪廓是從在先前的切片操作系列中的一或多個初始切割過程中已經被切下的晶圓所確定的。
3. 如請求項1所述的方法，其中，在每個第一隨後切割的情況下，該校正輪廓包括基於第二形狀輪廓的分量，其係與第二平均形狀輪廓及參考晶圓的形狀輪廓的差成比例，並且該第二平均形狀輪廓是從在該系列中在一或多個初始切割過程中已經被切下的晶圓所確定的。
4. 如請求項1至3中任一項所述的方法，其中，在每個第二隨後切割的情況下，該校正輪廓包括基於第三形狀輪廓的分量，其係與第三平均形狀輪廓及參考晶圓的形狀輪廓的差成比例，並且該第三平均形狀輪廓是由該系列中的至少1到5個切片操作產生的晶圓所確定的，該系列中的該等切片操作緊接在各個第二隨後切割之前。
5. 如請求項1至3中任一項所述的方法，其中，該調整構件係以壓電（piezoelectrically）、液壓（hydraulically）、氣動（pneumatically）、機電（electromechanically）或熱方式（thermally）來操作。
6. 如請求項1至3中任一項所述的方法，其中，該可移動軸承的振盪軸向移動是借助於另外的調整構件而實現的，該另外的調整構件係接合在該固定軸承上並且以壓電、液壓、氣動或機電方式來操作。
7. 如請求項1至3中任一項所述的方法，其中，該可移動軸承的振盪軸向移動是藉由用冷卻流體（cooling fluid）對該固定軸承進行溫度控制來實現的，該冷卻流體係經受多個成對的切換，該切換包括相對於平均溫度的冷卻及加熱（cooling and heating relative to a mean temperature）。
8. 如請求項7所述的方法，其中，在該切換中，使該冷卻流體的溫度變化相對於該平均溫度具有不小於0.5℃且不大於10℃的幅度。
9. 如請求項8所述的方法，其中，該溫度變化的幅度與該切換的時間間隔的倒數的乘積係不小於0.025℃／分鐘（℃/min）且不大於4℃/分鐘。
10. 如請求項9所述的方法，其中，該乘積係不小於0.1℃/分鐘且不大於1℃/分鐘。
11. 如請求項7所述的方法，其中，在該工件穿過該線網期間，執行至少10對包括該冷卻流體的冷卻及加熱的切換。
12. 如請求項4所述的方法，包括在晶圓的基於晶圓之選擇（wafer-based selection）的基礎上來確定該第一、第二及第三平均形狀輪廓。
13. 如請求項4所述的方法，包括在晶圓的基於切割之選擇（cut-based selection）的基礎上來確定該第二及第三平均形狀輪廓。
14. 如請求項4所述的方法，包括在晶圓的基於晶圓及基於切割的選擇的基礎上來確定第二及第三平均形狀輪廓。
15. 如請求項4所述的方法，包括在晶圓的形狀輪廓的加權平均（weighted averaging of the shape profile of wafer）的基礎上來確定第一、第二及第三平均形狀輪廓。
16. 如請求項1至3中任一項所述的方法，該方法包括，在配置該校正輪廓時，考慮到線鋸特定比例常數（wire saw-specific proportionality constant）及該線區段的偏轉（deflection）。
17. 如請求項1至3中任一項所述的方法，其中，該鋸切線是過共晶珠光體鋼線（hypereutectic pearlitic steel wire）並且具有70至175微米的直徑。
18. 如請求項1至3中任一項所述的方法，其中，該鋸切線具有包括垂直於該縱向線軸線（longitudinal wire axis）的多個突起（protuberance）及凹陷（indentation）之結構。
19. 如請求項1至3中的任一項所述的方法，包括在每個切片操作期間向該線區段供應冷卻潤滑劑（cooling lubricant）作為工作流體，其中，硬質物質由鑽石組成並且藉由電鍍、藉由合成樹脂結合（synthetic resin bonding）或藉由形狀配合結合（form-fitting bonding）而被固定在該鋸切線的表面上，並且該冷卻潤滑劑不包含磨蝕性地作用在該工件上的物質。
20. 如請求項1至3中任一項所述的方法，包括在每個切片操作期間，將呈在乙二醇或油中的硬質物質的漿液形式的工作流體供應到該線區段，其中該硬質物質由碳化矽組成。
21. 如請求項1至3中任一項所述的方法，包括以連續之成對的方向反轉（directional reversal）之順序來移動該鋸切線，其中每對方向反轉包括該鋸切線在第一縱向線方向上具有第一長度的第一移動，以及該鋸切線在第二縱向線方向上具有第二長度的第二隨後移動（second, subsequent moving），該第二縱向線方向係與該第一縱向線方向相反，並且該第一長度係大於該第二長度。
22. 如請求項21所述的方法，其中，該鋸切線在該第一縱向線方向上移動第一長度期間被從第一線庫（first wire stock）以第一張力（first tensile force）提供給該線網，並且在該第二縱向線方向上移動第二長度期間被從第二線庫以另外的張力提供給該線網，該另外的張力係低於該第一張力。
23. 如請求項1至3中任一項所述的方法，其中，該工件係由半導體材料組成。

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