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1、(10)申请公布号 CN 103358411 A (43)申请公布日 2013.10.23 CN 103358411 A *CN103358411A* (21)申请号 201210195915.3 (22)申请日 2012.06.04 121632244 2012.04.04 EP B28D 5/04(2006.01) B23D 61/18(2006.01) (71)申请人 应用材料瑞士有限责任公司 地址 瑞士洛桑市 (72)发明人 菲利普那斯卡 (74)专利代理机构 上海专利商标事务所有限公 司 31100 代理人 张欣 (54) 发明名称 用于半导体线锯的线和线锯 (57) 摘要 本发明涉。
2、及用于半导体线锯的线和线锯, 公开了一种线 (200), 其适用于锯切半导体材料 (102 ; 104 ; 106 ; 108), 其中所述线包括非圆形横 截面。此外, 提供了一种线导引器 (112, 114, 116, 118), 其适用于引导所述的用于锯切半导体材料 (102 ; 104 ; 106 ; 108) 的线 (200)。线导引器包括 至少一个沟槽, 所述至少一个沟槽包括矩形或梯 形横截面。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 12 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书12页 附图。
3、4页 (10)申请公布号 CN 103358411 A CN 103358411 A *CN103358411A* 1/2 页 2 1. 一种适用于锯切半导体材料 (102 ; 104 ; 106 ; 108) 的线 (200), 其中所述线包括非圆 形横截面。 2. 根据权利要求 1 所述的线, 其中线横截面是矩形的, 并且其中所述线定义了用于通 过所述半导体材料切片的一个或多个切片侧、 以及与所述一个或多个切片侧垂直的一个或 多个线网侧。 3. 根据权利要求 2 所述的线, 其中所述一个或多个切片侧的宽度小于所述一个或多个 线网侧的宽度。 4. 根据权利要求 2 或 3 所述的线, 其中定。
4、义为所述一个或多个切片侧与所述一个或多 个线网侧之间的比的高宽比小于 0.7。 5. 根据权利要求 2 或 3 所述的线, 其中所述一个或多个切片侧具有小于 120m 的宽 度。 6. 根据权利要求 2 或 3 所述的线, 其中所述线的所述一个或多个切片侧设置有一个或 多个凹口 (400, 600, 700)。 7.根据权利要求6所述的线, 其中所述一个或多个凹口(700)沿着所述线的方向延伸。 8. 根据权利要求 1 或 2 所述的线, 其中所述线的形状从裸露型 (300) 形状、 波纹型 (400) 形状、 固定磨粒边型 (500) 形状、 锯齿型 (600) 形状、 矩形形状或其组合中选。
5、取。 9. 根据权利要求 1 或 2 所述的线, 其中所述线 (200) 是金刚石线。 10.一种用于将根据权利要求1或2所述的线卷绕在线轴(134, 138)上的方法, 所述线 轴具有线轴表面 (135, 139), 所述方法包括以下步骤 : 以所述以个或多个线网侧中的一个面向所述线轴表面 (135, 139) 的方式、 卷绕所述 线。 11.一种线导引器(112、 114、 116、 118), 其适用于引导根据权利要求1的用于锯切半导 体材料 (102 ; 104 ; 106 ; 108) 的线 (200), 所述线导引器包括至少一个沟槽, 所述至少一个 沟槽包括矩形或梯形横截向。 12。
6、. 根据权利要求 11 所述的线导引器, 其中所述至少一个沟槽设置有底表面 (1110)。 13.根据权利要求11所述的线导引器, 其中所述至少一个沟槽的所述底表面(1110)是 至少 50m。 14.根据权利要求11所述的线导引器, 其中所述至少一个沟槽设置有以孔径角()倾 斜的两个侧壁。 15. 根据权利要求 14 所述的线导引器, 其中所述孔径角在 0与 10之间。 16.根据权利要求12所述的线导引器, 其中所述至少一个沟槽设置有以孔径角()倾 斜的两个侧壁。 17. 根据权利要求 16 所述的线导引器, 其中所述孔径角在 0与 10之间。 18.根据权利要求11至17中的任一项所述的。
7、线导引器, 其中所述沟槽具有小于0.7的 沟槽高宽比。 19. 一种用于切割由半导体材料制成的块体的线锯 (100), 所述线锯包括根据权利要 求 11 至 17 中的任一项所述的、 用于引导线的至少一个线导引器。 20. 一种用于改进线锯 (100) 的方法, 所述方法包括以下步骤 : 去除来自所述线锯的至少一个线导引器 ; 以及 权 利 要 求 书 CN 103358411 A 2 2/2 页 3 将根据权利要求11至17中的任一项所述的至少一个线导引器(112 ; 114 ; 116 ; 118)安 装到所述线锯。 权 利 要 求 书 CN 103358411 A 3 1/12 页 4 。
8、用于半导体线锯的线和线锯 技术领域 0001 本公开的实施例涉及适用于锯切半导体材料的线、 用于锯切半导体材料的线锯以 及用于锯切半导体材料 ( 诸如但不限于硅、 例如块状或砖状的硅等 ) 的方法。特别地, 本公 开涉及细线、 特别是具有小于 200m 的延伸范围的线。现有的线锯可以以利用根据本公开 的线来操作的能力来改进。本公开特别地涉及多线锯。本公开的线锯特别地适用于切割或 锯切诸如硅或石英的块体等的坚硬材料, 例如适用于切割硅晶片、 用于切方机 (squarer)、 剪切机等。 背景技术 0002 线锯用于从诸如硅等的一块坚硬材料上切割出块状体、 砖状体或薄片 ( 例如半导 体晶片 ) 。
9、等。在这样的设备中, 线从线轴进给, 并且由线导引筒 ( 本文也称为线导引器 ) 引 导和张紧。 用于锯切的线通常设置有研磨材料。 作为一种选择, 研磨材料能够以浆料的方式 提供。这可以在线接触要被切割的材料之前在短时间内完成。因此, 研磨剂被线带到切割 位置用于切割材料。作为另一种选择, 研磨剂可利用涂层设置在线上, 例如金刚石线那样。 例如, 金刚石颗粒可利用涂层设置在金属线上, 其中金刚石颗粒嵌入在线的涂层中。从而, 研磨剂与线稳固地连接。 0003 线由线导引器引导和 / 或张紧。线通常具体地以下面给出的速度在线导引器上不 断地移动。这些线导引器一般地覆盖有一层合成树脂, 并且刻画有具。
10、有非常精确的几何形 状和尺寸的沟槽。 线绕线导引器卷绕并且形成网或线网。 在锯切期间, 线以相当大的速度移 动。线网产生了与保持要被锯切的工件的支撑梁或支撑件的前进相反的力。在锯切期间, 要被锯切的工件移动通过线网, 其中该移动的速度决定切割速度和 / 或在给定的时间量内 可被锯切的有效切割面积。 0004 现今, 在用于诸如砖状体切方、 晶圆切片等硅成形的主要技术中, 线由高耐受度、 高碳含量的刚构成。线横截面是圆形的。线可以用作利用无磨料悬浮液作为切削剂的裸 刚, 或者其可以涂覆有通过电镀或树脂技术结合到刚芯的金刚石颗粒。 线的直径非常关键, 这是因为其决定了在切割期间损失材料的量。以例如。
11、 180-200m 量级的晶圆厚度和例如 120-140m 量级的线直径, 在切片通道中产生的损失材料量共计例如 150-170m。即, 装 载到线锯中的半导体材料的初始量的几乎50损失了。 由于原材料是晶圆切割成本的主要 成本来源, 因此减小损失材料量 ( 所谓的 “切口损耗” ) 变得非常重要。 0005 一般地, 为了减小切口的厚度并且从而减少浪费的材料, 倾向于使用具有较小直 径的线。 然而, 具有较小直径的线一般更容易受损, 并且在较高的应变下, 线更容易断裂。 在 线断裂的情况下, 线锯的操作必须中断, 并且必须使用新的线。 具有相当大价值的所加载的 半导体材料可能被损坏并且从而损。
12、失掉。 此外, 换线浪费时间并且因此意味着较高的成本。 此外, 在线断裂事件中, 可能引起有害的结果。 线的松开端可能以不受控的方式在机器中移 动, 这可能损坏线导引系统或者机器的其他部分。此外, 如果线断裂并且继续移动, 可能撕 裂所锯切的物体。 说 明 书 CN 103358411 A 4 2/12 页 5 0006 显然, 存在在用于尽可能减小切口损耗的优选直径与用于尽可能增大线的稳定性 的优选直径之间的折中。期望具有尽可能小的锯切材料的切口损耗, 同时尽可能避免由于 线断裂造成的半导体材料的损失和停工时间。 当前的解决方案减小线张力以降低断裂的概 率。 然而, 由于张力对于高精度切片来。
13、说是最重要的参数, 因此这些解决方法仅能满足部分 需求。 发明内容 0007 鉴于上述内容, 提供了适用于锯切半导体材料的线。该线包括非圆形横截面。 0008 根据一个方面, 提供了用于引导如这里所述的线的线导引器。 线导引器包括沟槽, 其中沟槽的横截面适用于接收这里所述的线。 根据一个方面, 沟槽具有矩形或梯形横截面。 0009 根据一个方面, 提供了包括这里所述的线、 用于锯切半导体材料的线锯。具体地, 所述线锯可以是多线锯。 0010 根据另一个方面, 提供了用于锯切半导体材料的线锯。该线锯包括用于引导这里 所述的线的至少一个线导引器。具体地, 所述线锯可以包括如这里所述的两个或四个线导。
14、 引器。 0011 根据又一个方面, 提供了用于将如这里所述的线卷绕在线轴上的方法。根据这个 方面, 线具有一个或多个切片侧和一个或多个线网侧, 并且切片侧的宽度小于线网侧。 该方 法包括卷绕线以使得线网侧面向线轴的表面。 0012 根据又一个方面, 可以将现有的线锯改进为使用这里所述的线来操作。该方法包 括去除至少一个线导引器并且安装如这里所述的至少一个线导引器。 0013 根据又一个方面, 提供了用于操作线锯的方法。用于操作线锯的方法包括提供如 这里所述的非圆形线以及利用所述线锯锯切半导体材料。 0014 此外, 从从属权利要求、 说明书和附图中, 其他优势、 特征、 方面和细节将变得明 。
15、显。 0015 所述也指向用于执行所公开的方法的装置并且包括用于执行各个所述方法步骤 的装置部件。 这些方法步骤可以以硬件元件、 由适合的软件编程的计算机的方式、 以这两种 方式的任意组合或者以任何其他方式执行。此外, 根据本发明的实施例也指向所述装置的 操作方法。其包括用于执行该装置的每个功能的方法步骤。 附图说明 0016 为了详细理解本发明的上述特征, 通过参考实施例提供对上面简要总结的本发明 的更具体的描述。与本发明的实施例相关的附图描述如下 : 0017 图 1 示出了根据这里所述的实施例的线锯控制系统和线锯的示意性侧视图。 0018 图 2 图示了根据这里所述的实施例的线锯控制系统。
16、和线锯的示意性俯视图。 0019 图 3、 4A、 4B、 5、 6 和 7 是图示了根据本公开的非圆形线的各种实施例的三维示意 图。 0020 图 8 是根据这里所述的实施例的线的实施例的横截面, 其中线具有梯形形状。 0021 图 9 是图示了利用具有圆形横截面的线锯切半导体材料的效果的示意性截面图。 0022 图 10 是图示了利用具有非圆形横截面的线锯切半导体材料的效果的示意性截面 说 明 书 CN 103358411 A 5 3/12 页 6 图。 0023 图 11 是锯切通过半导体材料块的非圆形线的示意性三维视图。 0024 图 12 是通过根据这里所述的实施例的线导引器的一部分。
17、的示意性截面图。 0025 图 13 是通过根据这里所述的实施例的线导引器的一部分的示意性截面图。 具体实施方式 0026 现在将详细提及本发明的各个实施例, 各个实施例的一个或多个示例在附图中图 示。在关于附图的以下说明中, 相同的附图标记指的是相同的组件。通常, 仅描述相对于各 个实施例的不同之处。各个示例以对本发明进行解释的方式提供, 并且不意在作为对本发 明的限制。此外, 作为一个实施例的一部分说明或描述的特征可用在其他实施例上或与其 他实施例结合以产生另一实施例。本说明意在包括这样的修改和变体。 0027 一般地, 这里所理解的线锯可以是剪切机、 切方机或用于切割半导体材料的晶片 切。
18、割线锯。 这里所理解的线应该被理解为用于锯切半导体材料的线, 具体地用在剪切机、 切 方机或晶片切割线锯中的线。 具体地, 这里所理解的线锯应该被理解为这样的线锯, 其中诸 如至少1km、 通常至少10km或者甚至至少100km等相当大长度的线, 移动通过线锯从而执行 多种切片动作。术语 “非圆形线” 或者 “具有非圆形横截面的线” 在这里作为同义词使用。 术语 “线长度” 指的是线的总长度, 并且因此不仅仅指在给定时间处用于锯切的线。 0028 根据这里所述的实施例, 操作线锯的方法能够以计算机程序、 软件、 计算机软件产 品和相关的控制器等的方式来实现, 其中相关的控制器可通常具有 CPU。
19、、 存储器、 用户接口 以及与线锯的对应组件进行通信的输入输出装置。 这些组件可以是如下组件中的一个或多 个 : 电动机、 线断裂检测单元、 线追踪装置等, 下面将更详细地描述。 0029 通常, 线锯包括在线移动方向上输送和引导线的线导引器。线导引器通常适用于 旋转以输送线。线导引器通常被配置为以至少 5m/s 或者甚至 10m/s 的圆周速度 ( 即, 在外 周上的速度 )。通常, 线锯在标准操作期间在 10m/s 和 15m/s 之间操作, 而在开始和停止期 间速度可以较小。而且, 在线前后移动时, 显然地, 线随着时间减速, 以在相反方向上加速。 0030 线锯控制系统提供对线张力的控。
20、制。 所提供的线具体地在线锯的切割区域中形成 线网。因此, 术语 “线网” 通常涉及由线在两个导引筒之间所形成的网。应该明白, 线可以 形成多于一个的线网, 其中线网被定义为执行锯切处理的区域。 因此, 根据这里所述的一些 实施例, 一条或多条线可以形成一个或多个线网, 例如两个线网(诸如下面所讨论的图1和 2 等 )。 0031 例如, 如下面将参考图1至图2的实施例更加详细地描述的, 线锯可包括两个水平 定向的线网, 线网例如包括两个或四个水平定向的工作区域。 在这种情况下, 通过在竖直方 向上推动块体或砖状体通过限定工作区域的线网, 来执行锯切。 一般地, 并且不限于这里所 述的任何具体。
21、实施例, 术语 “切割晶片” 具体地包括 “将块体切割成晶片” 。此外, 如这里通 常所使用的, 术语 “切割” 用作 “切片” 或 “锯切” 的同义 0032 可以在上部线网和下部线网同时进行锯切。线锯还可以包括两个竖直布置的网。 根据某些实施例, 竖直布置的网用于在两个水平定向的工作区域之间输送线。在工作区域 之间的输送期间, 线可以得到冷却。根据其他实施例, 工作区域是竖直定向的。 0033 对于例如剪切机、 切方机、 切割晶圆系统或多线锯等现代线锯, 期望其能够高速地 说 明 书 CN 103358411 A 6 4/12 页 7 切割诸如半导体材料 ( 例如硅、 石英等 ) 等的坚硬。
22、材料。线速度, 即线移动通过线锯的速度 例如可以是 10m/s 或者更高。通常, 线速度可以在 10m/s 到 15m/s 的范围。然而, 诸如 20m/ s、 25m/s 或 30m/s 等的更高的线速度也是期望的。根据一些实施例, 线的移动仅是单向的, 即总是处于前进方向。根据其他实施例, 移动可以包括后退方向的移动, 具体而言, 移动可 以是其中线的移动方向被反复改变的、 线的前后移动。 为了以期望的线速度解开线, 具有未 使用的线的进给线轴以高达每分钟数千转的转速旋转。例如, 可设置 1000 至 2000rpm 用于 解开线。 0034 根据本公开, 线的横截面是非圆形的。 具体地,。
23、 线的横截面可以是可能具有圆角的 矩形。 此外, 根据实施例, 线的横截面通常是非正方形的, 具体地, 线的横截面是非正方形矩 形。 0035 如这里所使用的, 术语 “切片方向” 对应于线被推动通过半导体材料以对半导体进 行切片的方向。与该方向垂直的方向这里应该被称作 “线网方向” , 这是因为该方向位于线 网的平面上。 如这里所使用的, 当线锯操作时, 侵入到半导体材料中的线的那一侧应该叫做 “切片侧” 。 如这里所使用的, 基本上对切片过程没有贡献的一个或多个线侧(通常是两个) 应该叫做 “线网侧 ( 一个或多个 )” 。由于这样的命名应该反映, 在通常的实施例中, 线的线 网侧被定向在。
24、线网的平面中。通常, 线网侧具有与切片方向基本上平行的表面。在本文中 术语 “基本上” 应该理解为包括小于 10、 更通常地小于 5的偏差。根据典型的实施例, 除了设置在切片侧的表面上的凹口以外, 切片侧的表面与线的线网侧的表面垂直。 0036 在一些实施例中, 线锯允许在多于一个网处切片。在图 1 中描述了这样的线锯的 示例, 在下面将详细讨论图 1。在这种情况下, 在一个网处 ( 例如在上网处 ) 的线的切片侧 是在另一个网处 ( 例如, 在下网处 ) 的线的相对侧。因此, 术语线的 “切片侧” 可以指在锯 切期间切片通过半导体材料的线的两边。类似地,“线网侧” 一般指不用于帮助切片过程的。
25、 线的两侧。一般地, 线网侧定向为朝向相邻的线。 0037 在属于晶片切割线锯的实施例中, 线在切片侧的宽度可以小于 120m, 特别地小 于 100m 并且甚至更特别地小于 80m。线网侧的宽度通常大于线的切片侧的宽度。例 如, 线网侧的宽度可以大于 140m, 更具体地大于 200m 或者甚至大于 250m。 0038 根据通常的实施例, 使用多线锯。多线锯对于半导体和光伏工业允许硅晶片的较 高的生产力和高质量切片。多线锯通常包括可单向 ( 即, 仅在前进方向上 ) 或双向 ( 即前 进和后退 ) 移动以执行切割动作的高强度钢线。线可以在其表面上设置有金刚石。通过使 用根据本公开的金刚石线。
26、, 与传统的钢线相比, 生产量可以以大于等于 2 的因素提高。所锯 切的材料相对于移动的线移动的虚度可以称作材料进给速率。对于晶片切割线锯, 在这里 所描述的实施例中的材料进给速率可以在 2m/s 到 15m/s、 通常约 6m/s 到 10m/s 的范围内。 0039 线可以卷绕在线导引器上, 线导引器这里也称作导引筒, 其通常以恒定间距形成 沟槽, 形成平行线或线网的横向网。线导引器通过驱动器来旋转, 驱动器使得整个线网以 例如 5m/s 和 20m/s 之间的相对较高的速度移动。如果需要, 若干高流速喷嘴可以将浆料 (slurry) 提供给移动的线。这里所理解的浆料指的是具有悬浮的耐磨颗。
27、粒 ( 例如, 碳化硅 颗粒 ) 的液态载体。在切割动作期间块体可被推动通过线网。或者, 块体可固定而线网被 推动通过块体。线进给线轴提供所需要的新的线并且线卷取线轴储存用过的线。 说 明 书 CN 103358411 A 7 5/12 页 8 0040 期望使线锯的生产力最优化。因此本公开提供了一种非圆形线, 其具有与传统的 圆形线具有至少相同的稳定性和耐撕裂度, 然而所产生的锯切过程的切口损耗基本上小于 在利用传统的圆形线的锯切过程中产生的切口损耗。 0041 根据通常的实施例, 线的横截面的切片侧的延伸范围小于线网侧的延伸范围。如 这里所使用的, 切片侧的延伸范围与线网侧的延伸范围之间的。
28、比应该称为线的 “高宽比” 。 通常, 该高宽比小于1.0或者甚至小于0.5。 通常, 线网侧的宽度对切口损耗没有贡献, 因此 选择为相对较大。 0042 由于线还必须在用作转向轮的线导引器上移动, 并且很长的线网侧在这方面会引 起问题, 因此, 线网侧的长度通常不大于 300m, 更典型地不大于 250m。此外, 对于高宽 比可以存在下限, 例如高宽比可以选为大于 0.2。 0043 图 1 示出了根据这里所述的本实施例、 包括线锯控制系统 1 的线锯 100 的示意性 侧视图, 并且图 2 示出了线锯 100 的示意性俯视图。线锯控制系统 1 可以包括诸如用于测 量线是否仍可操作或者是否可。
29、以经受裂纹或断裂等的传感器 20。例如, 传感器可以测量线 中的电压的存在。 或者, 传感器可以测量线的物理性质, 或者可以是光学传感器。 传感器20 可以经由电缆或无线连接 15 连接到控制系统 1。控制系统 1 被配置为控制锯切过程。 0044 线锯100具有包括四个线导引筒112、 114、 116、 118的线导引装置, 这里也叫做 “线 导引器” 。通常, 如下面将更详细地讨论的, 线导引器 112、 114、 116、 118 覆盖有合成树脂层, 并且刻画有具有非常精确的几何形状和尺寸的沟槽。 沟槽之间的距离, 也称作沟槽的间距, 决定两条或两根相邻的线 230 之间的距离 D1。。
30、距离 D1 减去切片侧的线长度设定了由线锯 所切割得到的片的厚度的上限。 0045 通常, 并且不限于任何实施例, 线切片侧宽度在 50m 到 120m 之间。在线导引 器上的相邻的沟槽之间的距离 D1 是从 200m 到 400m, 通常在从 270m 到 320m 的范 围内。作为示例, 沟槽可具有小于 330m 到 360m 的间距, 以及诸如小于 280m 等的较 小尺寸, 或者小于 200m 也是可以的。这里, 术语 “间距” 应该理解为沟槽的中心之间的距 离。根据能够与这里所述的其他实施例组合的一些实施例, 沟槽之间的间距或距离导致约 从 110m 到约 330m, 通常是从 19。
31、0m 到 250m 的相邻线之间的间隔。 0046 根据能够与这里所述的其他实施例组合的不同的实施例, 间距可以小于 330m 可以小于300m甚至小于270m。 相邻线之间的距离可以在小于220, 例如小于190m 的范围内 ; 和 / 或产生的晶片厚度可以在大于 80m 和 / 或小于 250m、 例如在 120m 到 220m 之间、 诸如在 180m 到 220m 等的范围内。 0047 此外, 各个线导引筒 112、 114、 116、 118 可以连接到电动机或驱动器。为了降低附 图的复杂程度, 在图1中仅示出了电动机126, 并且在图2中仅示出了电动机122和124。 电 动机连。
32、接到各个线导引器。例如, 电动机 122 可以连接到线导引器 112, 电动机 124 可以连 接到线导引器 114, 并且电动机 126 可以连接到线导引器 116。此外, 电动机 122、 124、 126 可经由诸如图 1 所示的连接器 16 等的电缆或无线连接来由控制器 25 控制。根据某些实施 例, 各个线导引器由电动机驱动。根据实施例, 各个电动机可适合于执行线的前后移动。线 的移动方向也可以如图1中的利用标记215、 225所指示的箭头所示的、 在锯切期间不改变。 0048 在切割动作期间, 一个或多个块体 102、 104、 106、 108 可被推动通过线网以将其切 成片。这。
33、分别通过夹在块体 102、 104 之间以及夹在块体 106、 108 之间的箭头来指示。通 说 明 书 CN 103358411 A 8 6/12 页 9 常, 一个或多个块体由工作台 ( 未示出 ) 来支撑, 其中工作台能够以这里被称为 “工作台速 度” 的速度移动。或者块体 102、 104、 106、 108 可以固定, 而线网被推动通过块体。根据实 施例, 一个或多个块体被切成大量的晶片, 诸如至少 500 个或甚至更多个等。块体的典型长 度具体地在多晶硅的情况下在高达 250mm 的范围内, 并且具体地在单晶硅的情况下在高达 500mm 的范围内。 0049 根据典型的实施例, 线。
34、进给线轴 134 设置有线 200 的收纳部。线进给线轴 134 在 完整的情况下通常持有几百千米长度的线。 线进给线轴设置有表面135, 其中线200卷绕在 表面 135 上, 并且在锯切期间线 200 从表面 135 展开。在线锯的操作期间, 线由线进给线轴 134 进给到锯切过程, 并且到达线导引器 112、 114、 116、 118。 0050 可以设置线卷取线轴 138, 其中使用过的线 200 被重绕在线卷取线轴 138 上。线 卷取线轴设置有表面 139, 其中线 200 在已经被引导通过线锯设备之后卷绕在表面 139 上。 在实施例中, 线进给线轴 134 和卷取线轴 138。
35、 的旋转轴线与线导引筒 112、 114、 116、 118 的 旋转轴线平行。因此, 通常不需要转向轮或类似的装置来将线进给到线导引器 110。通常, 可设置诸如低惯性轮 ( 未示出 ) 和张力臂 ( 未示出 ) 等的其他装置, 用于利用在张力臂上 的可选数字编码来进行线张力调节。 0051 线 200 螺旋地绕线导引器 112、 114 卷绕, 并且形成在两个线导向器之间形成平行 的先曾。 该层通常称作线网200。 沟槽具体地适用于非圆形线, 以允许线的适当定位和引导 ( 参见下面的具体描述 )。 0052 例如, 这里所公开的沟槽可以具体地适用于接收非正方形矩形线。根据很多实施 例, 线。
36、的切片侧的宽度小于线的线网侧的宽度。线导引器的沟槽的宽度通常适用于接收线 的切片侧。根据实施例, 沟槽底部的宽度小于在线导引器中的沟槽的深度长度。将术语 “沟 槽高宽比” 定义为沟槽底部宽度与高槽深度的比, 在通常的实施例中, 沟槽高宽比低于 1.0, 更通常地小于 0.7。 0053 在所示实施例中, 设置了四个线网。 使用至少一个线网进行锯切, 通常同时使用两 个线网 ( 如图 1 所示 )。平行的线部分的数目通常对应于切口的数目。例如, 线可以以产生 的线网包括 100 个平行布置的线部的方式卷绕。被推动通过该 100 条线的线网的晶片被切 割为 101 片。 0054 根据可以与这里所。
37、描述的其他实施例组合的一些实施例, 一个或多个线进给线轴 以形成至少一个线网。 例如, 可以使用两个、 三个或甚至四个线进给线轴来提供线。 因此, 根 据不同的实施例, 可以提供锯切例如在 100m 到 170m 的范围内的较薄晶片的方法。通 常, 较薄的晶片还可以以较高的速度锯切, 诸如具有在2m/s到12m/s、 通常约5m/s到 7m/s 的范围内的材料进给速率。 0055 与单线系统相比, 在各条线上的负载可以通过具有两个或多个线进给线轴从而具 有两条或多条单独的线而减小。根据通常的实施例, 在具有两条或多个线的多线锯的情况 下, 线在横截面形状上相同, 例如, 两条或多条线可以具有矩。
38、形形状。 对于单线网, 与多线网 相比, 负载由于晶片表面积相对于线表面积的增大而增大。在多线锯的情况下的负载的减 小可以导致较低的切割速度。 因此, 使用两条或多条线可以增大切割速度, 例如从而可以提 供大于等于 12m2/h 的有效切割面积或切割面积率。 0056 图 2 图示了图 1 所示的线锯的俯视图。元件已经参考图 1 说明。 说 明 书 CN 103358411 A 9 7/12 页 10 0057 后面的图 3 至图 7 示出了可以的线形状的三维示图。如这些附图所示, 但不限于 所述的实施例, 线可以具有非正方形(例如, 切片侧的长度与线网侧的长度不同)的矩形形 状。此外, 如在。
39、对图 3 至 7 的后面的说明中所讨论的, 线的切片侧可以具有诸如凹口等的其 他特征。对于其中线的两侧用于切片的那些实施例, 在下面所述的其他特征可以设置在两 个切片侧上。图 4B 中给出了这样的示例。然而, 应该理解, 在两个切片侧上的所述特征也 可以在其他表面形状 ( 诸如但不限于参考图 3 和 5-8 所述的那些 ) 的情况下设置。 0058 图 3 图示了具有平整的切片侧 300 的线 200。切片侧可以设置有金刚石或其他磨 料。或者, 对于使用浆料的锯切过程, 切片侧可以是裸露的。此外, 线网侧 310 在图 3 中示 出。一般地, 并且不限于图 3 的实施例, 线网侧通常与切片侧垂。
40、直。如图 3 所示的线在这里 应该叫做 “裸露型” 。 0059 图 4A 图示了具有设置有多个凹口 400 的切片侧的线 200。一般地, 也图 4A 的实施 例所示, 多个凹口 400 沿着的线的宽度延伸。如图所示, 凹口可以相互间隔开。在图 4A 中, 凹口被图示为半椭圆形状。或者, 凹口的形状是半圆形、 矩形或者其组合。这样的线在这里 应该叫做 “波纹型” 。 0060 图 4B 应该代表这样的示例, 其中设置在线的切片侧上的形状也可以用在线的相 对侧上, 即在另一个切片侧上。 这通常适用于并且不限于线设置有半椭圆形凹口的实施例。 0061 图 5 示出了具有设置有磨料层 500 的切。
41、片侧的线 200。例如, 磨料可以是包括金 刚石的涂层。磨料可以设置在线的两个切片侧上。磨料可以通过例如粘着等方式固定到线 上。在这里, 这样的线应该叫做 “固定磨粒边” 类型。一般地, 并且不限于任何实施例, 磨料 层可以额外地设置到切片侧的具体形状, 诸如参考图 4A、 图 6 或图 7 所述的形状等。 0062 图6图示了具有设置有三角形凹口600的切片侧的线200。 如图所示, 并且不限于 凹口的三角形形状, 凹口可以具有非对称形状, 并且不限于当前所示的实施例, 凹口可以具 有凹口的一个侧 650, 其中侧 650 被定向为与线的切片方向平行。具体地, 线的切片侧可以 具有锯齿形状,。
42、 并且参考图 6 所示例性地图示的实施例在这里应该叫做 “锯齿型” 。对线的 相对侧, 即另一个切片侧可以设置相同的形状。 0063 图7图示了具有设置有连续性凹口的切片侧的示例性线200。 通常, 连续性凹口沿 着线的长度延伸。在图 7 所示的实施例中, 连续性凹口具有半管形状 700。然而, 在替换实 施例中, 这样的连续性凹口可以具有沿着线的长度延伸的任何其他形状。在本文中所理解 的术语 “连续性” 应该具体地反映为, 相同的凹口通常在整个线长度上延伸。然而, 除了在 线长度方向上延伸的连续性凹口以外, 可以设置例如间隔地在线的宽度方向上延伸的其他 凹口。图 7 所示的具体地线在这里应该。
43、叫做 “半管” 型。参考图 4、 图 6 和图 7 示例性地图 示的线 200 的实施例对于基于浆料的锯切特别有利, 这是因为所设置的凹口允许浆料聚集 在其中从而改善锯切过程。此外, 诸如参考图 6 所示的锯齿形状等可产生尖角的形状, 可以 在线锯的操作过程中进一步改善磨蚀过程, 从而提高线的效率。 0064 到目前为止所示的线的示例性形状还可以相互组合。例如, 参考图 7 所示的半管 型线可以与参考图 4A 和图 4B 所示的波纹型线、 或者参考图 6 所示的锯齿型线组合。此外, 各个线形状或线形状组合可以设置有固定到其上的磨料。 0065 此外, 通常线的线网侧是平整的, 即, 没有凹陷和。
44、突起。 这是因为, 诸如突起或磨料 涂层等的任意成形在线移动通过块体时, 都将导致额外的磨蚀效果。 然而, 这反过来将进一 说 明 书 CN 103358411 A 10 8/12 页 11 步增大切口损耗。根据很多实施例, 线 200 的线网侧的表面与切片方向平行、 以避免来自线 网侧的任何磨蚀效果。 0066 图 9 图示了通过块体 302 的传统锯切过程, 并且图 10 图示了利用这里所公开的非 圆形线的通过块体 302 的锯切过程。如图所示, 图 9 的线 850 具有圆形横截面。线的直径 由附图标记 810 表示。在锯切过程期间, 由于损耗的材料, 有效切片宽度基本上更大, 即, 有。
45、 效切片宽度是距离 810 加上一个侧切口损耗距离 800 的两倍。在基于浆料的锯切的情况下 的侧切口损耗, 与金刚石线锯切的情况相比可能更高。无论哪种方式, 在锯切期间, 都损失 了距离 810 加上两倍的距离 800 的距离的材料。如这里所使用的, 这个总距离应该叫做 “切 口损耗” 。 由于半导体材料很昂贵并且由于通常在锯切期间必需进行很大数量的切片, 因此 显然期望减小切口损耗。 0067 图 10 图示了通过块体 302 的锯切过程, 其中使用了如这里所公开的非圆形线 200 的实施例。半导体材料的切口损耗是一个侧切口损耗 900 的两倍加上线 200 在其切片侧的 宽度。用于图示目。
46、的的线 200 具有小于 0.25 的高宽比。此外, 切片侧 300 被示出为具有平 整的形状, 其中角 950 可以是圆的。然而, 任何其他形状的线也是可以的, 特别是先前参考 图 3 至 7 所讨论的形状。 0068 根据两种图示情况的对比, 显然, 在使用根据这里所公开的实施例的线的情况下, 由于切口损耗产生的总损耗更小。 同时, 由于与圆形线相比、 当前公开的线由于其在切片方 向上通常增大的延伸度, 仍然提供了对于断裂的高抗性, 即, 高抗拉强度, 从而允许线锯以 较少的失效和 / 或断裂来操作。根据实施例, 这里所公开的线的稳定性与圆形线相比增大。 0069 换句话说, 使圆形线的横。
47、截面面积 ( 线的直径的一半的平方的 倍 ) 等于根据当 前所公开的实施例的非圆形线的大小 ( 例如, 在矩形线的情况下, 切片侧的宽度乘以线网 侧的宽度 ), 那么, 使用当前所公开的实施例的线的切片过程的损耗与使用圆形线的损耗相 比而减小。例如, 如果圆形线具有 120m 的直径, 那么横截面面积是 11,310m2。具有相 同横截面积的、 具有60m的切片侧宽度的非圆形线, 将具有约188m的线网侧宽度, 从而 具有 0.32 的高宽比。 0070 其他实施例根据下面的表 1 和表 2 来理解。 0071 表 1 允许圆形线的直径与非圆形线的延伸范围之间的比较。除了面积以 m2给 出以外。
48、, 所有的值以微米给出。第一行指的是具有在 80m 与 180m 之间的直径的本领域 已知的圆形线。第二行指示所产生的横截面面积 ( 线的直径的一半的平方的 倍 )。下面 的行在第一列中指示从 50m 到 150m 的范围内的若干可能的切片侧宽度。下面的行的 其他列对应于, 为了得到与在圆形线的情况下相同的横截面面积而需要的线的线网侧的宽 度。 0072 例如, 具有 130m 的直径的传统圆形线具有约 13,273m2的横截面面积。考虑 利用这里所公开的具有相同横截面面积的矩形线代替该圆形线, 其中切片侧应该为 80m, 将需要具有 166m 的线网侧宽度。这是因为 80m 乘以 166m 。
49、约等于 13,273m2, 即 13,280m2。得到的高宽比是 80/166 0.48。 0073 表 1以 m 为单位的数值延伸范围 0074 说 明 书 CN 103358411 A 11 9/12 页 12 0075 表 2 是关于得到的高宽比的。除了高宽比以外全部的值以微米给出。其中第一行 和第一列与表 1 相同, 表格的剩余部分对应于期望横截面面积与本领域已知的圆形线的横 截面面积相同的情况下、 得到的高宽比。 0076 表 2高宽比 0077 0078 说 明 书 CN 103358411 A 12 10/12 页 13 0079 图 11 是在通过块体 302 的切割过程期间、 线 200 的示意性三维示图。线 200 可以 就具有这里所公开的任意形状。 0080 根据这里所述的。