由工件同时切割出许多特别是均匀厚度的切片的方法与流程

本申请是申请日为2015年04月23日、申请号为201510196739.9、发明名称为“由工件同时切割出许多特别是均匀厚度的切片的方法”的发明专利申请的分案申请。

本发明涉及一种借助于线辅助切断精磨(cut-offlapping)来由工件切割出许多切片、特别是由晶体切割出半导体切片的方法。

背景技术：

许多应用需要特定材料的薄的扁平切片，例如作为用于生产磁盘的基板的玻璃切片、作为用于制造光电部件的基板的蓝宝石或碳化硅切片、或者用于生产光电电池(“太阳能电池”)或作为用于构造微电子或微机电元件的基板的半导体切片。

例如，半导体切片是诸如元素半导体(硅、锗)、化合物半导体(例如，铝或镓)或其混合物(例如，si1-xgex、0＜x＜1；algaas、algainp等)的半导体材料的切片。

起始材料通常是单晶(电子技术应用)或者多晶(太阳能电池)半导体材料杆的形式，并且通过诸如切断精磨的切屑移除工艺从该杆切出所需的该材料的切片。从工件上移除的颗粒被称为切屑。

特别是，为了切下半导体切片，切断精磨和切断研磨是特别重要的。在切断精磨的情况中，用于移除材料的工具处于作为粘性载液中的悬浮液的坚硬物质(例如，碳化硅)的锐缘颗粒的形式，并且工具载体处于载液和坚硬物质粘附其上的线的形式，促使这些颗粒与工件接触。载液例如包括水、多元醇、矿物油、乙二醇或其混合物。坚硬物质的悬浮液被称为料浆。由于线沿线的纵向方向移动的结果，沿线的横向方向施加作用力并且供给料浆，坚硬物质进入线的表面与工件的表面之间，借助于滑动或滚动运动使坚硬物质在压力下相对于工件移动，并且借助于材料过载或者疲劳、通过脆性磨耗从工件上除去切屑。

切断精磨的特点是，料浆包含作用来移除材料的坚硬物质，并且工具载体不包含作用来移除材料的任何坚硬物质，并且材料的移除是以三个本体(第一，工件；第二，坚硬物质；第三，工具载体)的相互作用为基础的。

在切断研磨的情况，移除材料的工具处于被固定地粘结到工具载体的表面上的坚硬物质的锐缘颗粒的形式。工具载体例如是线。

切断研磨的特点是，工具载体包含作用来移除材料的固定地粘结的坚硬物质，并且冷却润滑剂未包含任何作用来移除材料的坚硬物质，并且材料的移除是以两个本体(第一，工件；第二，固定地粘结到工具载体上的坚硬物质)的相互作用为基础的。

借助于线的切断精磨和切断研磨的工艺按组合术语称为线锯切。

在切断精磨和切断研磨的情况中，所使用的坚硬物质例如包括，碳化硅、碳化硼、氮化硼、氮化硅、氧化锆、二氧化硅、氧化铝、氧化铬、氮化钛、碳化钨、碳化钛、碳化钒、金刚石、蓝宝石及其混合物。碳化硅就切断精磨来说是特别重要的，并且金刚石就切断研磨来说是特别重要的。

作为工具载体的线可能是单线或者可能是由多个绞线或者纤维、还以及不同材料组成的绞合线，并且可能携带有金属、合金或者塑料的附加涂层。

在切断精磨和切断研磨的情况中，该线例如是由硬化钢(“钢琴线(pianowire)”)、塑料、碳纤维或者金属合金组成的。

切断精磨和切断研磨两者都可以利用一个或多个线来执行。后者的实例就是所谓的排锯，其中许多单独的线被固定在框架(套)上，该框架(套)则沿线的纵向方向前后移动，以便线穿过工件工作。

在从半导体材料杆上切下切片中，仅具有一个线的线锯具有特别的重要性。

用于电子技术应用的半导体材料杆在切割操作之前通常被加工过，以使其处于具有杆轴线、圆柱形周向表面和两个圆柱形端面(底面和顶面)的直的圆柱体形状。通常，还在杆的周向表面上研磨出平行于圆柱轴线的识别凹槽(凹口)，其例如标记特定的晶体定向。由切割操作所获得的半导体切片也被称为“晶片”，并且它们自身进而处于直的圆柱体形状，圆柱体的高度为十分之几毫米直至例如一毫米，并且圆柱体的基底具有75到450mm的直径。直径达到150mm的杆或者晶片被归为小型的，达到200mm的那些被归为中型的，达到300mm的那些被归为大型的，并且达到450mm的那些被归为非常大型的。

借助于切断精磨或者切断研磨，沿着许多锯口作用来分割出切片，该锯口是尽可能平坦的并且相互尽可能平行，并且其基本上垂直于杆轴线，即，相对于垂直于杆轴线具有最多2°的偏斜。

切断精磨和切断研磨同样适用于分割小型的和中型的半导体杆。对于分割大型的和非常大型的半导体杆，切断精磨是特别重要的，因为甚至在线的较长长度与杆接触的情况中，生产出其前、后面具有高度平坦度和相对于彼此的平行度的晶片。另外，然后形成切下切片的前后面的切割面仅具有由切割操作引起的较小深度的晶体损伤。

由于损伤浅，所以通过切断精磨所获得的晶片较不易受破损影响，并且在后续加工期间，则仅必须移除少量材料以便最终获得具有所需的前后面的高度平面平行度和没有缺陷的晶片。因此，切断精磨能够按特别成本有效的方式生产出特别高质量的晶片。

在切割操作中的任一时刻沿着其延伸通过工件的线部分的长度和从而作用来移除材料的线部分的长度被称为线部分的接合长度。

在下文中利用参照图1更详细地描述了“多线切断精磨”([料浆]多线切分，mws，s-mws)。

在切断精磨中，线1被绕至少两个圆柱形线导辊3和4成螺旋形地缠绕，以便在该布置的至少一侧上，许多线部分11达到相互平行地位于相对于圆柱轴线垂直的一个平面(25)中，并且当线导辊7和8被沿相同方向围绕其相应的轴线转动时，线部分11以均匀速度并且相互平行地沿线的纵向方向移动，所述线导辊3和4具有相互平行的圆柱轴5和6。术语“线栅(wiregrid)”或者“锯切栅”被用来指线部分中相互平行延伸的该至少一侧。在该情况中，线栅的位置被选择成其朝向待切割的杆。

在该情况中，线导辊通常各设有许多闭合式凹槽2，该凹槽2相互平行并且相对于圆柱轴线垂直，并且其就相邻导辊而言处于齐平地对准，并且在其中引导单独的线绕圈。

通过沿线的纵向方向移动线部分、供给包含坚硬物质的悬浮液至线栅并且将工件推进到线栅上并穿过线栅来实现移除材料。

在进入和离开线栅中，借助于附接到杠杆上的偏转辊来控制沿线的行进方向的纵向线张力，杠杆相对于线的纵向方向的角度改变引起线的行进长度的变化，并且因此能够将线张紧至更大或者更小程度。

由线施加在杠杆上的力矩提供了实际的线张力的测量，以便借助于力矩测量和角度调整，存在用于反馈控制纵向的线张力的闭合环路。具有偏转辊的杠杆由于当控制偏差出现时其快速的往复运动而被称为“浮辊(dancers)”。

在切割期间，线经受由磨耗引起的磨损。线的横截面大致与线与工件15接触的累积长度和每个锯口机器加工的工件体积的乘积成比例地减小。因此，锯口13的宽度从杆的第一端面12(在该处线首先进入第一锯口)至杆的相反的第二端面24(在该处线最终从最后的锯口显露出来)减小。

第一端面也被称为杆的线供入侧12，并且第二端面被称为线离开侧24。

线的粗度方面的减小通常通过相邻的线导辊3和4之间的距离从杆的线供入侧12至线离开侧24的减小来补偿，以便在杆的全长上求平均值时，从杆切下的晶片具有恒定的厚度。

在切割操作期间，线可以被沿一个方向从放线圈(输送线圈)经由线导辊和线栅至收线圈(接收线圈)连续地缠绕，以便线部分通过整个切割操作沿一个方向移动。这被称为单向锯切。

线可能还以改变方向地被引导穿过工件。可以在从放线圈经由线栅和工件供给至收线圈，并且然后完全地从原始的收线圈(其从而变为放线圈)返回到原始的放线圈(其现在变为收线圈)的线的整个行程上来实现这样的双向切割。然而，由于线上的磨损，工件将在“返回通过”时比在“出发通过”时变厚，其是不合乎需要的。

对于用于独特需求应用的大型和非常大型晶片的生产，根据所谓的朝圣者步伐方法(“朝圣者步伐运动”、“线往复”)，特别的重要性与具有许多和连续的方向反转的线行进的切断精磨联在一起。

在该情况中，朝圣者步伐是指一对相继反转的线方向。朝圣者步伐包括线沿线的第一纵向方向第一运动过第一长度，并且然后线沿与第一方向正相反的第二方向第二运动过第二长度，第二长度被选择成小于第一长度。

因此，对于每个朝圣者步伐，相当于两个长度的和的线长度通过工件，虽然在该情况中，进入与工件切割接合的线部分仅从放线圈向收线圈前进相当于两个长度的差值的量。因此，在朝圣者步伐方法的情况中，通过由两个长度的和与差的比值引起的因素，线被使用许多次。为简单起见，两个长度的差被称为线在完全朝圣者步伐上的“净运动”，具有净线供入9和净线离开10(图1)。

从用于通过单向的线运动切割杆的术语类推，在以朝圣者步伐方法切割杆的情况中，杆的第一端面(在该处，线首先沿其净运动方向进入第一锯口)被称为杆的线供入侧，并且相反的第二端面(在该处，线沿其净运动方向最终从最后的锯口显露出来)被称为杆的线离开侧。

因为向前运动和返回运动的长度是可随意地选择的，并且因此线的有效长度和线的磨损是可随意地选择的，朝圣者步伐方法非常适用于将工件切割成少量的相对更短工件的切片，其不能仅借助于单线通过(单向切割)来以线的经济用途地切割。朝圣者步伐方法特别适于切割线接合长度在切割过程变化的工件，即，例如圆柱形半导体杆。

为了从半导体杆切割出晶片的目的，依据其总长度，首先以其一部分周向表面位于保持、安装或者锯切条带(例如，由硬碳、玻璃、塑料或者复合材料制成条带)上地安装杆。该锯切条带在其背离杆朝向的侧上被成形或者连接至进一步的转接器，从而锯切条带或者适配器可以被夹在相应的接收设备中，该接收设备被固定到供料台上，在切割操作期间，供料台垂直于线栅并且穿过线栅地进给杆。通过粘合来产生杆与锯切条带之间的结合，并且通过粘合、作用力的有效配合或者形状有效配合(例如，夹持或者螺纹连接部)来产生锯切条带与适配器之间的结合。杆轴线基本上相对于供料方向垂直地并且相对于线在线栅中的方向垂直地对准，并且因此基本上在由线栅的线部分跨过的平面中。

供料台通常设置在线栅上方，并且将夹紧的杆垂直地进给到由线栅的线部分跨过的平面上。

以下继续参照图1。杆的圆柱面中线栅的线部分沿着其纵向方向进入锯口的那侧(暂时地)被称为线进入侧17，并且线部分沿着其纵向方向从锯口再显露出来的那侧(暂时地)被称为线离开侧18。平行于杆轴线14地设置在线进入侧处的线栅25上方的是具有料浆喷嘴21的喷嘴条带19，其在线栅的整个长度上延伸并且在线部分11进入杆之前将料浆22均匀地施加至线部分11。

在仅具有一个线进入侧的单向切割的情况中，为该目的设置一个喷嘴条带，并且在具有将来交替的线进入侧和离开侧的双向切割的情况中，设置两个喷嘴条带19和20，杆的各侧上一个。两个喷嘴条带19和20可以被交替地操作，以便瞬间的线进入侧上的条带在各种情况中是工作的，或者为简单起见，两者也可以被连续地操作。

由于杆被进给至线栅的结果，杆的整个长度沿着杆的圆柱面上平行于杆轴线的线接触到线栅。线部分与杆的首次接触的该瞬间被称为切入操作，或者简单地说，切入。当进一步进给时，线栅的线部分沿线的纵向方向运动，并且供给料浆，线部分慢慢地通过杆工作，移除材料。

一旦线栅的所有线部分已经扫过杆的整个横载面并且已经全部到达锯切条带处，则切割终止。线部分与杆的最后接触的瞬间被称为切下操作，或者简单地说，切下。在图1所示的实例中，正在从杆的相反侧对具有识别凹槽26的侧面执行切割。保持杆的安装条带在具有识别凹槽26的那侧被粘结到杆上(未显示)。

结束杆的进给，并且再次使杆慢慢地退出线栅。当杆正退出时，线继续沿其纵向方向(至少慢慢地)移动，以便防止线部分被先前生产的切割面的任何不平整度卡住。

在杆已经退出线栅之后，从供料台上的夹紧设备处移除由锯断的杆、锯切和安装条带构成的合成物。因此，在完成切割之后，许多晶片类似梳子上的齿地悬挂在部分切入的锯切条带上，它们周向表面的一部分仍联接到锯切条带上。通过溶解粘合剂结合部来分开晶片。可以溶解掉结合部，例如，如果已经使用了可以通过水或者加热溶解的粘合剂，使由晶片、锯切和安装条带构成的合成物沉浸在热水槽中以为了所谓的脱胶目的。

例如，在ep0798091a2中描述了用于切下半导体切片的料浆切断精磨及其合适的装置。

生产出的锯口的宽度并且因此通过切割操作所获得的晶片的厚度取决于线的粗度、围绕锯口中的线的料浆膜的厚度和引导线的线导辊中的凹槽的间距。因为线的粗度由于磨损而连续地变化，并且料浆膜的厚度由于在切割操作期间被擦去或者被消耗的结果而连续地变化，所以就由此可以精确地获得的晶片的期望形状的程度而言，切断精磨易受某些限制。在下文中描述了这些限制。

当线部分进入工件时，大部分粘附料浆剥落。当线进一步穿透到杆中时，进入锯口的料浆大部分继续被剥落或者消耗掉。磨损促使颗粒基本地被消耗掉，因为坚硬材料破裂或者碎裂，或者因为倒圆或削蚀而使它们损失了其移除材料的锐缘切割表面。当沿线进入的方向观察时，围绕锯切线的料浆膜的厚度方面的减小也被称为“料浆漏斗”。由于该料浆漏斗，每个锯口在线进入侧的工件的外周部处是较宽的，并且在线的行进方向上沿着线的接合长度至相反的线离开侧成楔形或者漏斗形地渐缩。

在单向切割和大型或者非常大型的半导体杆的情况中，特别是在最长线接合长度的部位中—因此，在圆柱形杆的情况中，当杆已经被剪断刚好一半时，实际上不再有料浆到达杆的线离开侧。生产出具有从线进入侧至线离开侧按楔形地增大的厚度的、在线离开侧上具有高粗糙度(“锯切划痕”、“锯痕迹”)的切片。具有逐渐减小厚度和高粗糙度的半导体切片不适于要求的应用。因此，单向的切断精磨不能被用于生产高质量的大型或者非常大型的晶片。

在朝圣者步伐方法的情况中，线的纵向运动方向被连续地反转。结果，在每个锯口的左侧和右则交替地生产“料浆漏斗”。如果很慢地实施杆的横向进给或者很快地实施线的纵向运动方向方面的变化，则所形成的料浆漏斗按交替方式连续地每隔一个方向变化稍微重叠(＝一个完整的朝圣者步伐)—当沿杆前进方向观察时—在两侧为锯口有效地供给料浆，并且在所有情况下料浆则仅必须被传送至杆的中心。该重叠还减小了在所有情况下由料浆漏斗引起的线进入侧上的锯口的变宽，并且因此减小了晶片的逐渐变薄。所获得的晶片则不再是楔形的，但是仍然具有轻微的鞍状形状，在线的行进方向两者上具有从中心至其外周部稍微减小的厚度。最小厚度出现在最大线接合长度的外周部位中，即，当已经刚好切过一半的圆柱形时。在最大线接合长度的外周部位中的最小厚度的区域在图2中由27和29标记。由于在根据朝圣者步伐方法的切断精磨的情况中线的净运动和线在该过程中经历的粗度方面的减小，晶片在线进入侧上的锥形27稍微比线离开侧上的锥形29厚；然而，两者都比以单向线运动的对比切割的楔形少得多。

可以通过现有技术中已知的方法，例如通过调整根据实际的切割深度(在坯料进给方向上锯口的深度)的朝圣者步伐的第一和第二线运动长度或者通过在其中鞍状形状非常明显的部位中增加该线应用来较不明显地提供该鞍状形状。特别是，例如，杆的进给速率可以被减小到如此程度，即两个线反转的料浆漏斗几乎完全重叠。对用于减少鞍状形状的措施存在经济效率的限制，因为它们导致了非常长的总体切割时间和很高的线长度消耗率。

从杆获得的切片的前、后平坦度的进一步限制在于所谓的“切入楔形”28的形式(图2)，其具有在可通过切断精磨获得的锯口上变化的线接合长度。该切入楔形包括沿线的横向方向并且朝向切片的中心平面的前后斜度，其在线的纵向方向上延伸过整个切片宽度。

在圆柱形杆的情况中，例如，因为在线栅首先与杆发生接触的瞬间，线部分的接合长度以及因而线上的磨损为零，所以产生了切入楔形。

因为它们开始没有经受任何磨损，所以首先切入的线部分比稍后进入接合的线部分具有更大直径，所述稍后进入接合的线部分已经穿过有限长度的锯口并且因此已经经受了磨损。因此，当切入深度增大时，结果是晶片的楔形增大的厚度28。另外，在线部分首先与圆柱形杆发生接触的瞬间，线部分与杆的圆周表面相切。在所述点处，与进一步的切割进程相比擦去较少料浆，当接合长度有限并且线部分与杆的圆周表面的接触逐渐变陡时—甚至精确地垂直于最大接合长度的部位(半切割)—并且定期激增的剥落料浆积聚在每个线部分进入杆的点处。

wo2013/051183a1描述了依据朝圣者步伐方法的线切断精磨，其中使用锥形的线导辊，凹槽的基底离线导辊的轴线的距离从线供入侧至线离开侧减小。结果，当具有杆轴线的杆被垂直地进给到线导辊轴线上时，线栅中位于线供入侧的线部分首先与杆接合。由于线的净运动，这些线部分从线导辊的线供入侧前进到线离开侧并且因磨耗而已经变细，由于杆被进一步地进给到线栅上的结果，直到最后杆在线离开侧上的那部分也与线栅发生材料移除接合，以便抵消了切入楔形的形成。

由于线导辊的锥形形状，围绕线导辊的各个缠绕的长度从凹槽至凹槽、从线供入侧至离开侧减小。每个线导辊的所有凹槽以相同角速度旋转，但是不以恒定的圆周速度旋转，因凹槽的直径从线供入侧至线离开侧减小的缘故。因为线在线栅中按凹槽的圆周速度移动，然而，因此线栅中的轴向线张力从线供入侧至线离开侧减小。

熟悉线切割方法的所属领域的技术人员公知的是，所生产出的锯口的平坦度当纵向线张力减小而减小。因此，所述方法生产出其平坦度朝线离开侧恶化的切片。

该基本方法的缺陷也不能例如通过使用其中上部两个和下部两个的四个线导辊以便刚好相互补充的明显方式来消除，其中跨过线栅部分接触到杆的上部两个线导辊配有从线供入侧至线离开侧增大的凹槽深度，并且下部两个线导辊配有从线供入侧至线离开侧减小的凹槽深度。虽然绕线的长度则在线导辊的整个长度上是恒定的，但是在凹槽中仍然存在线在上、下线导辊之间的明显强迫滑动，由于在相同角速度处由不同直径引起的不同圆周速度的缘故。由于其结果，线导辊的凹槽将经受大量磨损并且因而将经历由线的磨耗引起的不同切入，从而该方法的预期优点将在非常短时间内已经被消除掉。wo2013/051183a1未论述对于磨损问题的该假定解决方案。

此外，线栅中不均匀的线张力具有以下影响，线部分的线的纵向张力必须被选择成以便在线栅上平均起来非常低，因为在线供入侧上非常拉紧的线部分可能在线仍然肯定未断裂(抗拉强度)处具有最大的线纵向张力，并且因此所有其他的线部分具有比这些线部分更小的张力。因而，大部分线部分经历了线挠曲，其朝向线离开侧增加，带有日益不良的线引导和所获得的晶片恶化的平坦度。

虽然线栅上的线张力的不均匀度将稍微由线滑动来补偿，但是根据wo2013/051183a1的方法因此仍然不适用于根据朝圣者步伐原理的实施例，因为在每个朝圣者步伐的后半时，线离开侧上的短缠绕长度的线部分将回到线供入侧上的长缠绕长度，促使其被过度张紧并且在该处断裂。这可以仅通过仍然进一步减小利用其来将线按受控方式进给至线栅的线的纵向张力(定点的纵向线张力)来抵消，以便确保足够可靠的线张力储备(“头上空间(headroom)”)达到线断裂张力，以免在切割操作期间线断裂。然而，这将涉及还更损害所获得晶片的平坦度，由于锯口中不精确和不可靠的线引导的缘故。

因此，wo2013/051183a1中指定的方法不适于生产用于所需应用的高度平面的半导体切片。

us8，146，581b2公开了一种用于线切断精磨的方法，其中杆的轴线沿进给方向朝线导辊的轴线稍微倾斜。在该情况中，线进给棍具有圆柱形状，其轴线被设置成以便相互平行，并且用于引导锯切线的所有凹槽被切出均匀深度。因此当杆被进给时，由于杆的轴线相对于线导辊的轴线倾斜，所以首先切入端面杆端并且最后切入相反的杆端。

因为所有的线部分的圆周速度是相同的，所以该方法避免了由线张力在线栅上变化所产生的问题以及由线滑动所引起的凹槽过度磨损；然而，轴线倾斜产生了沿线的横向方向并且平行于杆轴线的附加力(倾斜的下压力)。该倾斜的下压力仅在每个线部分的相应切入瞬间起作用，并且一旦已经切入则消失。因此，切面随着线行进，在切入部位中偏离由没有横向力的切割所生产出的剖面，并且因此在该部位处弯曲。因为倾斜的下压力在相邻线部分上是大致相同的，所获得的切片的前后面基本上相互平行，并且对于前后面在切入部位中具有均匀的弯曲度。因此，所获得的切片具有基本上恒定厚度并且具有弯曲或者翘曲形状(“切入波形”)。

us8，146，581b2利用通过倾斜故意地生产的该切入波形来弥补可能在先前在没有倾斜的下压力的情况下切割出的晶片上存在的随机的切入波形。显然，该方法可能还用于抵消切入楔形，因为由于倾斜，单独的线部分将来沿着杆轴线连续地实施切入并且因此经受不同磨损。该可能的应用未被us8，146，581b2指出。

因为，在根据us8，146，581b2的方法中，由于杆倾斜，所以沿着相对于杆的轴线倾斜的平面实施切断，所获得的切片具有不希望有的错误定向。可以通过在先前杆的外圆研磨期间相应地使晶体轴线在相反方向上相对于旋转轴线倾斜来补偿该错误定向。然而，对此，在外圆研磨期间必须预先知道，随后对于线锯所必需的各个杆的什么倾斜和什么角度，以便可以在所获得的切片没有错误定向的情况下精确地补偿用于形成切入波形的该线锯的瞬时倾斜角。显而易见，出于对因果关系的考虑，这是不可能的。

因此，根据us8，146，581b2的切断的切片总是具有不希望有的错误定向，以致该方法同样不适于生产用于所需应用的切片。

技术实现要素：

本发明的目的是明确提出一种根据朝圣者步伐方法的用于从杆切断出切片的多线切断精磨方法，该切片具有均匀的高前后平坦度并在所有线栅位置上具有均匀的小切入楔形。

该目的通过两组方法来实现，其中第一组旨在减小切入期间锯线的有效直径，并且第二组旨在减小切入期间围绕锯线的料浆膜的厚度。在该情况中，第一组包括第一方法，并且第二组包括第二、第三和第四方法。

通过借助于存在于液体切割器具中的线锯从具有直径的圆柱形工件同时切割出许多切片的第一方法来实现该目标，该线锯包括锯切线，该锯切线跨过由平行地设置在可旋转的线导辊之间的许多线部分组成的线栅，具有纵向张力的该线部分由于线导辊的转动在第一旋转方向和与第一旋转方向相反的第二旋转方向之间连续交变的结果而相对于工件作相对运动，线在沿第一方向转动期间被移动第一长度并且在沿第二方向转动期间被移动第二长度，并且第二长度小于第一长度，其特征在于，在线部分以第一切割深度切入工件内瞬间，纵向的线张力部分大于具有第二切割深度的第二瞬间处的(也就是说，在切入瞬间之后并且在线部分在工件中的接合长度l＞0)。

在本发明的一些实施例中,第一线张力在第二线张力的1.2倍到1.8倍之间。

同样通过借助于存在于液体切割器具中的线锯从具有直径的圆柱形工件同时切割出许多切片的第二方法来实现该目标，该线锯包括锯切线，该锯切线跨过由平行地设置在两个可旋转的线导辊之间的许多线部分组成的线栅，具有纵向张力的该线部分由于线导辊的转动在第一旋转方向和与第一旋转方向相反的第二旋转方向之间连续交变的结果而相对于工件作相对运动，在每对直接地连续反向之间沿第一方向转动期间，线在各种情况中以第一速度移动、在各种情况中移动第一长度，并且在沿第二方向转动期间，在各种情况中以第二速度移动、在各种情况中移动第二长度，并且第二长度比第一长度短，其特征在于，选择在切割操作开始时线在两个连续变化的方向之间由第一和第二速度形成的第一平均速度和切割操作结束时线在两个连续变化方向之间由第一和第二速度形成的第二平均速度，其中第一平均速度小于第二平均速度。

在本发明的一些实施例中,第一或第二长度随所述锯口的切开深度而变化。

通过借助于存在于液体切割器具中的线锯从具有直径的圆柱形工件同时切割出许多切片的第三方法来进一步实现该目标，该线锯包括锯切线，该锯切线跨过由平行地设置在两个可旋转的线导辊之间的许多线部分组成的线栅，具有纵向张力的该线部分由于线导辊的转动在第一旋转方向和与第一旋转方向相反的第二旋转方向之间连续交变的结果而相对于工件作相对运动，线在沿第一方向转动期间被移动第一长度并且在沿第二方向转动期间被移动第二长度，并且第二长度小于第一长度，其特征在于，从开始切割操作直到达到第一切割深度，所供给的切割器具的坚硬物质具有第一平均颗粒直径，并且在达到第一切割深度之后，直到切割操作结束，所供给的切割器具的坚硬物质具有第二平均颗粒直径，并且第一平均颗粒直径小于第二平均颗粒直径。

最后，通过借助于存在于液体切割器具中的线锯从具有直径的圆柱形工件同时切割出许多切片的第四方法来实现该目标，该线锯包括锯切线，该锯切线跨过由平行地设置在两个可旋转的线导辊之间的许多线部分组成的线栅，具有纵向张力的该线部分由于线导辊的转动在第一旋转方向和与第一旋转方向相反的第二旋转方向之间连续交变的结果而相对于工件作相对运动，线在沿第一方向转动期间被移动第一长度并且在沿第二方向转动期间被移动第二长度，并且第二长度小于第一长度，其特征在于，从开始切割操作直到达到第一切割深度，向线栅供给具有第一粘度的悬浮液，从第一切割深度直到切割操作结束时，向线栅供给具有第二粘度的悬浮液，其中第一粘度被选择成以便小于第二粘度。

在本发明的一些实施例中,通过将所述悬浮液的温度调节至第一温度来获得第一粘度，并且通过将所述悬浮液的温度调节至第二温度来获得第二粘度，并且其中第一温度被选择成以便大于第二温度。

在本发明的一些实施例中,第二温度被选择成以便在20℃到40℃之间。

在本发明的一些实施例中,第一温度被选择成以便低于第二温度在5℃到15℃之间。

在本发明的一些实施例中,通过选择所述悬浮液中的所述坚硬物质的第一平均颗粒尺寸直径来获得第一粘度，并且通过选择所述悬浮液中的所述坚硬物质的第二平均颗粒尺寸直径来获得第二粘度，并且其中第一平均直径被选择成以便小于第二平均直径。

在本发明的一些实施例中,通过选择所述坚硬物质在所述悬浮液中的第一浓度来获得第一粘度，并且通过选择所述坚硬物质在所述悬浮液中的第二浓度来获得第二粘度，并且其中第一浓度被选择成以便小于第二浓度。

在本发明的一些实施例中,通过选择第一载液来获得第一粘度，并且通过选择第二载液来获得第二粘度，并且其中第一载液的粘度小于第二载液的粘度。

在本发明的一些实施例中,第一平均直径被选择成以便在第二平均直径的值的50％到95％之间。

还通过同时应用来自所提及的四个方法中的两个或更多个方法的任何组合来实现该目的。

根据本发明的四个方法优选被用来借助于线锯切分半导体材料的杆。特别优选是，半导体杆处于直圆柱体形式。

在有液态切割器具的情况下执行根据本发明的四个方法，该液体切割器具包括载液和存在于载液中的松散的坚硬物质。液态切割器具(悬浮液)也被称为料浆。

优选借助于结构化的单根钢丝来执行根据本发明的四个方法。

同样，优选借助于扭转线来执行根据本发明的四个方法。扭转是指作为线的弹性扭转的结果线围绕其纵轴线的螺旋形扭绞。

结构化的线特别是具有第一直径的线，由于沿线的横向方向塑性变形的结果，线已经按z字形的形式设有许多隆起和凹穴，其中在垂直于线的平均纵向方向的平面中的包络曲线具有大于第一直径的第二直径。

因此，第一直径包括“芯线”的直径，通过塑性变形由所述“芯线”生产出结构化的线。结构化的线的第二直径("有效直径")包括芯部直径加上波形变形的峰值至峰值的波幅。

对于最初更高的切入线张力，如果使用结构化的线，则根据本发明的第一方法是特别有利的。结构化的线具有许多一定幅度的波形的侧部线变形，所述侧部线变形在线的纵向方向上按周期间隔地重复(“波状线”、“波纹线”)。

例如，在jp2004243492a2或者ep1827745b2中描述了可以利用其来执行根据本发明的方法的结构化的线的实例。

jp2004243492a2描述了一种具有波形隆起或者突起的线，其波幅沿线的横向面延伸或者沿线的纵向方向围绕线螺旋形地缠绕。

ep1827745b2公开了一种沿线的第一横向方向具有第一波幅和第一波长的波形突起并沿线的第二横向方向具有第二波幅和第二波长的线，第一与第二波幅和第一与第二波长被选择成在各种情况中不同，并且第一横向面垂直于第二横向面。

这些波形提供了在其平均纵向方向上求平均的视直径，其因侧向偏转的峰值至峰值的波幅而大于线芯的直径。为了使在线的纵向方向上求平均的有效横截面呈现大致圆形和各向同性，该变形至少必须沿两个相互垂直的横向方向(即，两个相互垂直的、相互重叠的波形结构)定向。

进一步的可能性在于仅沿一个横向方向赋予了线的波形，并且然后使线围绕其平均纵轴线扭转(“扭绞”)，以使波形偏转按螺旋形式围绕线行进。

因此，如果线同时具有结构化和扭转特点，则根据本发明的第一方法也是特别有利的。

线的横截面自身可能也沿相互垂直的横向方向按周期方式变形，结果形成了椭圆形截面，该椭圆形截面变化或者再次扭绞线—按周期方式“转动”。

结构化线的特点是其改善了料浆至锯口内的输送，因为当在线进入锯口并且随后穿过锯口时料浆未被迅即剥离的情况下可以将料浆的储备量封存在线表面的凹穴(“凹处”)中。结果，所获得的锯口具有改善的品质(较少磨料划线)，并且可以更快速地锯切大型工件或者给定尺寸的工件(对于完整的切割操作时间更短)。

优选利用新的线(即，在先前切割操作中未使用过的线)来执行每个切割操作(即，对于每个锯口，线栅的线或者线部分在工件的完整横截面上移动)，因为当线从工件上移除材料时其经历了磨损。因为磨损，线逐渐丧失其圆形。因为线在切割操作期间经历了任意扭转，所以非圆的线生产了锯口厚度，并且因此在短切割内变化的切片厚度增大了间隔。由切割产生的晶片厚度的这些变化被称为锯痕迹并且是不合乎需要的。

线被以可选择的速度从放线圈(供给线圈)至收线圈(接收线圈)缠绕。在该情况中，线被围绕至少两个具有许多凹槽的线导辊缠绕，该凹槽垂直于线导辊的轴线。出现在两个线导辊之间的线部分构成了线栅。因此，线栅包括在一个平面中相互平行地行进的许多线部分。

利用通过反馈控制来控制的纵向线张力经由界定线栅的线导辊向放线圈供给线。线张力的反馈控制优选借助于所谓的浮辊来实施。

在进入和离开线栅中，借助于附接到杠杆上的偏转辊来控制沿线的行进方向的纵向线张力，杠杆相对于线的纵向方向的角度交变引起线的行进长度的变化，并且因此能够将线张紧至更大或者更小程度。

由线施加在杠杆上的力矩提供了实际的线张力的测量，以便借助于力矩测量和角度调整，存在用于纵向线张力的反馈控制的闭合环路。具有偏转辊的杠杆由于当控制偏差出现时它们快速的往复运动而被称为“浮辊”。

当在切割操作期间锯切线然后沿线的纵向方向移动时，因为当线被从线圈上绕开和当其穿过许多锯口(切割操作)时的波动摩擦或者由于线导辊或各种偏转辊的支承摩擦的结果，线张力可能波动。借助于封闭的反馈控制回路来测量转矩并沿合适方向移动杠杆臂能够使该波动保持很低。

因为，在切割操作中，线被沿线的纵向方向快速地移动(一般大约10m/s)，相应快速连续地出现任何线张力波动，并且杠杆臂以首先沿围绕其旋转轴的一个角度方向并且然后沿另一角度方向的相应快速交变地非常快速地“浮动”，这给于了杠杆其名称。

利用其来经由界定出线栅的线导辊将线供给至线栅的线张力进而确定了线栅中的线部分的线张力。

线栅中的线张力是从工件切出的切片所获得的平坦度的决定性因素。在切割操作期间，必须如此选择线栅中的线张力以使线栅中的线部分必然仍不会断裂，即，必须以处于确保足够可靠的线张力储备的线张力(纵向线张力的设定值)地将线供给至线导辊，直到线断裂张力。

为了将具有直径的圆柱形工件切成许多切片的目的，借助于安装条带将工件固定到线锯中。借助于进给设备，从上方垂直地引导工件穿过线栅，将载液中坚硬物质的悬浮液作为切割器具供给至线栅的线部分，而同时，利用在第一旋转方向和与第一旋转方向相反的第二旋转方向之间的连续交变来转动线导辊。

在沿第一方向转动线导辊期间，使线(并且从而线栅中的线部分)在各种情况下相对于工件移动第一长度，并且在沿第二方向转动期间，使其在各种情况下相对于工件移动第二长度，第二长度比第一长度短(朝圣者步伐方法)。

朝圣者步伐包括线的往复运动，线总共前进相当于两个长度的差值的线长度(净线运动)，即，被从放线圈缠绕至收线圈。例如，如果第一长度(前进运动)为500m并且第二长度(返回运动)为300m，则净线运动为500m-300m＝200m。

在根据本发明的方法中，圆柱形工件(例如，半导体杆)的切断总是必定沿着严格凸状切割面进行的。严格凸面是指这样一表面，其中连接表面的外周线上的任何两点(除该段的端点之外)的各段总是完全在表面内部行进的。

特别是，线部分在工件内行进过的长度或者接合长度l在线部分首先与具有严格的凸状切割面的杆的表面接触瞬间等于零，当线栅的切割深度在进一步的切割操作过程中增大并且接着达到最大时该长度稳定地增加直到最大值(相当于圆柱形工件的直径的一半)，在切割操作结束时(即，在线部分最后与工件的表面接触的瞬间)该长度再次稳定地减小至再次变为零。

附图简要说明

图1：适于多线切断精磨方法的切割装置的简化表示，具有所有的基本元件。

图2：通过不根据本发明的方法生产的晶片。

图3：通过不根据本发明的方法生产的晶片的中心厚度的特征。图3(a)：沿着剖面线a-a’；图3(b)：沿着剖面线b-b’。

图4：作为剪切速率的函数的新的和使用过的料浆在25℃(a)、30℃(b)和60℃(c)时的动态粘度。

图5：新的和使用过的料浆中的固体物质组分的颗粒尺寸分布。

附图标记列表和缩写

1线

2凹槽

3线供入侧的线导辊

4线离开侧的线导辊

5左侧线导辊的轴线

6右侧线导辊的轴线

7左侧线导辊的旋转方向

8右侧线导辊的旋转方向

9线供入

10线离开

11线部分

12杆的线供入侧(端面)

13锯口

14杆的轴线

15半导体杆

16切割开始侧的直径切割线a-a’和b-b’的穿透点

16’切割结束侧面的直径切割线a-a’和b-b’的穿透点

17锯口的线进入侧

18锯口的线离开侧

19线供入侧的料浆喷嘴条带

20线离开侧的料浆喷嘴条带

21料浆喷嘴

22线供入侧的料浆幕

23线离开侧的料浆幕

24杆的线离开侧(端面)

25线栅

26识别凹槽(切断晶片上：识别凹口)

27沿着切割线d-d’在最长接合长度的部位处靠近线进入侧的边缘的厚度方面的减小

28锯入部位中的厚度方面的楔形减小(“切入楔形”)

29沿着切割线c-c’在最长接合长度的部位处靠近线离开侧的边缘的厚度方面的减小

30沿着切割线a-a’和b-b’的中心厚度

3125℃时的作为剪切速率的函数的新料浆的动态粘度

3225℃时的作为剪切速率的函数的使用过的料浆的动态粘度

3330℃时的作为剪切速率的函数的新料浆的动态粘度

3430℃时的作为剪切速率的函数的使用过的料浆的动态粘度

3560℃时的作为剪切速率的函数的新料浆的动态粘度

3660℃时的作为剪切速率的函数的使用过的料浆的动态粘度

37新料浆的颗粒尺寸分布

38使用过的料浆的颗粒尺寸分布

39具有小颗粒尺寸的使用过的料浆的颗粒尺寸分布的局部最大值

d以微米计的局部厚度

z以毫米计的工件到线栅的进给方向上的长度

d.v.以mpa·s计的动态粘度(毫帕斯卡-秒)

s.r.以1/s(s＝秒)计的剪切速率dv/dh(v＝速度，h＝液体膜中的高度)

η动态粘度的符号(希腊字母eta)

pre之前(新的料浆)

post之后(使用过的料浆)

c.f.以百分比计的颗粒计数频率

p.s.以微米(μm)计的颗粒尺寸

下文参照附图详细描述了本发明。

具体实施方式

根据本发明的第一方法的说明

第一方法以以下观察为基础的，当线的纵向纵向张力在线供入中增大并且因此在线栅中增大时，锯口的宽度减小了。锯口宽度减小对结构化的线的光面和坚固的影响是较小的。在光面线的情况中，当线张力增大时，沿线的横向方向的自然运动(振动)可能转变到更高频率。更高的频率进而在粘性锯切料浆中经历更大的阻尼，结果是，振动的振幅以及从而所生产出的锯口的宽度减小了。

当纵向线张力增大时，线被额外拉伸了，该线设有当由在横向方向上的塑性变形所产生的扭结、波形或者螺旋结构(“波形线”)以便提高锯切料浆的粘附和输送。减小的振动和拉伸导致了线的有效或者工作直径的减小，并且从而导致了锯口宽度的减小和切下切片的厚度增大。

当沿着严格的凸状切割面切割圆柱形工件时，线张力在线不断裂的情况下可选择成比在切割操作其余时刻显著更高，至少在切入瞬间(线与工件首次接触)。这可能是因为由线运动穿过粘性料浆所引起的附加机械载荷，并且当接合长度变微小时由移除材料工作量所引起的摩擦也变得不明显了。当线部分在工件中的接合长度1增大时，线部分上的机械载荷也增大了，以使足够安全的线张力储备(直到线断裂张力)小于切入瞬间(其处接合长度为零)的。

根据本发明的第一方法，线供入侧并从而线离开侧的纵向线张力依据线栅的线部分在工件中的接合长度l而变化，即，以线栅中的线部分关于时间不同的纵向张力来执行锯切工艺。在线部分切入工件的瞬间，纵向的线张力部分比在切入瞬间之后的第二瞬间的高。

在根据本发明的第一方法的第一优选实施例中，在沿着严格凸状切割面切割圆柱形工件中，相对于线部分的接合长度l等于工件直径时的线张力(即，当接合长度l为最大时)，在切割深度≤工件直径的2％的情况中，线张力增加≤80％，并且在切割深度≤圆柱形工件直径的5％的情况中，线紧张增加≤50％。

该线张力在最大线接合长度的情况中为在整个切割操作期间利用其来将线供给至线栅的最小张力。其被选择为刚好具有线仍然肯定不会断裂的大小。例如，其可以选择成在限定部分的切割(例如在所有切割的1％)中最大限度地发生线断裂。(线断裂比率显著小于1％是不可达到的，即使任何更小的线张力，因为线自身具有偶而导致断裂的生产缺陷)。该最小张力的准确选择取决于许多因素：线直径、最大接合长度的尺寸(工件的直径)、整个切割操作所使用的线的总长度(和从而线的横截面由于磨损的结果而减小)、线的纵向速度、工件的前进速率、料浆的成分和许多其他因素。因此，用实验方法来确定合适的最小张力。

因为线栅容纳了线的并非不值得考虑的长度，所以当其有在已经供给达到最大接合长度很早以前直至已经供给了相当于存在于线栅中的线的线长度时已经达到了将线供给至线栅的最小张力。结果，甚至在线栅的线离开端上的线部分(其是具有变化的供入张力的线最后到达的)具有足够低的张力以在最长接合长度的瞬间并因而在线上最大载荷的瞬间不会断裂。

因此，供给至线栅的线的张力可能当在其有直至具有所选的张力的供给的线已经由于线的净运动的结果而从线栅的线供入侧至线离开侧运行时达到最长接合长度(在该处线张力为其最小)很早以前已经再次增大。可替换地，线张力可能也在切割操作的后半时保持恒定，例如，以便还进一步减小线断裂的风险；这是因为在切割的后半时修复线断裂是特别需求。此外，离开杆的切出(out-cut)总是以磨损的线来进行的；相当于切入楔形的“切出楔形”的问题因此不存在了。

例如，在具有300mm直径的圆柱形工件的情况中，线张力在达到6mm的切割深度时能增大直到相对于在最长接合长度l的部位中该线肯定不会断裂的线张力的80％，并且在达到15mm深度时还能增大到50％。

当线部分在工件中的接合长度l增大时，沿拉伸方向(线的纵向方向)作用在线上的力因为粘性摩擦而逐渐增大，粘性摩擦是通过线因在线和切割面(杆的轴线方向、横向于线)和切割前部(线的前进定向的横向方向)之间积聚的料浆膜而积聚的。沿拉伸方向(线的纵向方向)作用在线上的力仅被确定为按从外部借助于浮辊控制的纵向线张力的一直减小的程度，利用其将线传送至线栅或者从线栅中移出，即，至线栅或者来自线栅的纵向线张力不同于线栅中的纵向线张力。

如果当切入(线与工件首次接触)时的线接合长度l为零，则锯口中的粘性摩擦也为零，以便可以通过浮辊来施加线的全部断裂载荷(拉伸强度)，并且对于锯口中的粘性摩擦不必考虑线张力储量。

以下给出了用于第一方法的实例：在不根据本发明的与第一方法有关的对比实例中，由硬化碳钢c90制成的、具有175μm的直径和82n的制造商标定的拉伸强度的单线切割精磨线首先被用于切割直径300mm的单晶硅的直圆柱形杆，平均的杆进给速率为0.4mm/min并且线使用为164m/晶片。线仅刚好肯定不断裂所处的纵向线张力发现为30n。

在与第一方法有关的实例中，使用具有相同参数(平均的杆进给速率0.4mm/min、164m/晶片的线使用、300mm的杆直径、在最长接合长度的部位中30n的线张力)的同样的线，在线供入和离开中由浮辊控制的纵向线张力在切入时已经增大了并且直到6mm的切割深度时达54n，并且直到15mm锯口深度时达45n。

图3显示了在对比实例中获得的300mm硅杆的两个晶片的厚度的特征30，图3(a)显示了具有沿着直径切割线a-a'测得厚度的来自图1中的硅杆15的线供入侧12的一个晶片，并且图3(b)显示了沿着b-b’的来自杆15的线离开侧24的一个晶片。在图3(a)和图3(b)中，沿着靠近最长的线接合长度的部位中的外周部的弦平行地测得厚度特征，即，当杆已经被分别平行于中线a-a’和b-b’切穿一半时，在线进入侧(图1中的17)上沿着d-d’一次(厚度轮廓27)，并且在线离开侧(图1中的18)上沿着c-c’一次(厚度轮廓29)。在该情况中，切割深度z＝0mm相应于穿透点16(锯口)，并且z＝300mm相应于直径切割线b-b’的穿透点16’(切出)，并且类似于直径切割线a-a’(图3(a))，穿透点是其中锯切线进入或者离开工件的点。

来自线供入侧的杆端部的晶片的直径厚度轮廓总是仅在锯口部位的厚度28方面具有一个轻微的或者完全不重要的减小(图3(a))。然而，厚度28方面的减小则从晶片到晶片、从杆的线供入端到线离开端连续地增加，并且最后对于来自线离开侧的杆端部的晶片最大(图3(b)中的“切入楔形”28)。这是完全未预料到的观察，其不具有明显的解释。试图的解释是以以下两个观察和考虑为基础的，其也被证明是实现根据本发明的另外方法的素材：

首先，线栅的在锯口上与杆接合的线部分是由基本上未使用的粗线组成的，因为先前步骤总是结束于杆通过其被固定至供给设备的安装条带中。安装条带的材料(在所述实例和与根据本发明方法有关的对比实例中为硬碳条带)太软以造成在线上显著磨损。线栅切入碳条中几毫米的深度，以确保线栅的所有线部分已经完全切穿所述杆。在所示实例中，在切割结束执行切入安装条带内大致7mm的深度。

线栅切入碳条带中几毫米深度持续足够长以用于供完全替换线栅中的线，至少一旦因线的净运动那时执行朝圣者步伐。因此，在随后的杆的情况中，线栅中的线较粗，因为其实际上没有磨损。

其次，事实是利用线部分或者通过新线圈的线来执行切入，在先前切割操作的情况中，所述线部分已经结束切入碳条带中，如果在先前切割操作之后留在线圈上的线供给不再足以用于进一步的切割操作并且已经必须替换线圈。因为碳条带容易被切断并且因此几乎没有线的磨损，因而切入总是发生在几乎新的(碳条带)或者新的(线圈更换)线中。

可以看出，仅少量料浆粘附到新线上，即，线具有平滑表面。因此，围绕新线的料浆膜较薄。靠近杆在线供入侧的端面，由更粗的新线导致的锯口的增大和由减小厚度的料浆膜导致的锯口的减小大致处于平衡，从而已经从定位在杆的线供入侧的杆上切出的晶片没有切入楔形或者仅具有轻微的切入楔形。

在相反的杆的线离开侧上，线已经穿过许多锯口并且因此已经经受了磨损。可以看出，磨损的线(即，具有粗糙表面的线)提供了更好的料浆粘附并且因此被显著更厚的料浆膜包围。在线离开侧的杆的端面处，因磨损引起的线粗度方面的减小大于因由于线变粗糙的缘故料浆膜的厚度方面的增加所补偿的。这从所进行的观察和表述的考虑阐明了以下事实。来自靠近杆的线离开侧的杆位置的晶片具有显著的锯口楔形。

因此，总的来说,损害晶片的期望均匀厚度的切入楔形从线供入侧上的杆位置切出的晶片向线离开侧上的杆位置切出的晶片连续地增大。

根据本发明的第一方法能够产生显著更窄的切开锯口，以便在切开瞬间，存在于线栅中的线部分具有比随后在进一步的切割过程中借助于浮辊设定的更高的纵向线张力。锯口的加宽通过线沿杆的轴向方向的横向偏斜的极大地增加的纵向张力来抵消。

可以看出，在结构化线的情况中，线张力在切开期间可以增大至的张力能被再次设置成比相同芯直径的光面、非结构化线能选的最大张力甚至更高。

达到线断裂的一些线张力储备被不可预见的瞬间载荷峰值用尽，该瞬间载荷峰值例如因为由浮辊的张力反馈控制的惯性或者由于在由许多活动元件构成的线管理系统中的线传送的未预见到的暂时阻塞的结果而出现的。

此外，优先用于根据本发明的第一方法中的结构化线的变形(“波形”)提供了附加的弹簧作用，其能吸收纵向线张力的自生峰值，以便在结构化线的情况中，达到线断裂的较少张力储备是可以用来能在确信没有线断裂的情况下执行锯切。

关于各种结构化线，有可能以确定仍然没有线断裂的最高张力地使用具有恒定横截面和侧部突起的线(“波形线”)。这种线因此是优选的。

当纵向线张力增大时，波形线变为稍细长，横向偏转变得稍平坦，并且波形线的有效横截面减小了。因此，在根据本发明的第一方法中通过使用波形线，由于增大的纵向线张力的结果，锯口渐缩的预期效果在根据本发明的方法中是特别明显的，并且使用波形线在抵消所获得的晶片的切口楔形的发展是特别有效的。

与现有技术形成对比，通过使用波形线的根据本发明的第一方法的特点在于，纵向线张力方面的相当大的增大，几乎达到线的断裂界限。在该情况中，波形线的有效直径实际上被减小至在波形线不断裂的情况下形成结构化线的光面线的。取决于波形线的种类，有效直径通过该“瘦身”能被减小达到20μm。

由于瘦身的结果，由波形结构形成的用于料浆的“凹处”变浅了，并且线传送料浆的能力逐渐接近不具有“凹处”的可比的光面线的。

如为了实现本发明目的所期望的，围绕线的料浆膜的减少另外促成了狭窄锯口，并且因此产生了相应的更厚晶片。

用于在锯入瞬间获得更薄锯口的根据本发明的第一方法的第二实施例中，如果线栅中的线部分在切开之前具有实质上更高的纵向线张力并且随后在进一步的切割操作期间为线提供正常的未增大的纵向线张力已经是足够的。

因此，在该情况中还有可能是，例如，在切割操作开始之前，为线栅配备这样的线，该线具有的线张力增加达到相对于通常供给线时、并且甚至在最大线接合长度并从而最大线载荷的情况中在该时仍然确认不会出现线断裂、这在切入工件时不会产生线断裂的更大风险的情况下的线张力的80％。

如所述的，对于其原因是，花费了一些时间，直至以更低线张力供给至线栅的线已经通过线栅工作，均衡地改变纵向线张力，并且因此改变了线栅中的所有线部分的张力。直到这已经实现，即，因为杆的进给，切口已经如此深并且线部分的接合长度l如此长，从而由于然后在适当地选择线方案(取决于切口深度的朝圣者步伐的第一和第二长度的选择)中出现的线上的磨损，能通过现有技术中已知的措施来抵消进一步的切入楔形。

在与根据本发明的第一方法的第二实施例有关的各个实例中，将长度达到400mm的300mm的硅杆切成平均350个晶片，并且在此，在各个切割操作中，每一切割操作使用直径175μm的总共40到120km之间的线，相当于每一晶片的线在115到340m之间，或者杆中的每一毫米切口深度的线在平均130到400m之间。制造商标定的线的断裂界限至少为74n。在使用过的线锯的情况中，用于完全装配线栅的线长度为大致1200m(大约400个绕组，每个绕组长度大约2.5m)。在切割开始前，以54n张力地将1200m的线供给至线栅，并且开始切割操作。由于线的净运动，因而装配在线栅中的线在3到9mm的切口深度处已经被完全替换，并且然后线栅中的所有线部分具有减小的基本张力(30n)，线被以该基本张力从切口的开端向前供给。随着使用175μm的波形线，在线断裂的风险未变显著的情况下，甚至有可能使线栅的预装配线的增大的基本张力增加到60n并且使切割开始后的减小的基本张力增加到36n。

在切割期间，线经历了线沿杆的前进方向的横向偏斜、取决于移除材料的速率的线挠曲。这另外增大了所需的切割深度，由于足够的可用切屑体积的结果，由其出现了线的实际磨损。

实际上，由该线挠曲引起的线的恢复力仅在切割操作过程中的线部分与锯口的基部之间的料浆膜中引起了剪切速率。剪切速率，即，相对速度与膜厚度的比值确定了材料移除速率；cf.f.w.preston,j.soc.glasstechnol.11(1927)214-256。

根据本发明的第二方法的说明

根据本发明的第二方法能够获得减小的锯口厚度，由于通过在朝圣者步伐的第一和第二长度上的线的纵向运动的实质上更不平均的速度而减小了围绕线的料浆膜的厚度和从而锯口的厚度。

围绕线的料浆膜的厚度受流体动力过程的影响，该膜厚度是由动态的和静态的成分组成的。动态的膜厚度受由线相对于工件的相对速度所引起的剪切速率的影响，静态膜厚度因为在给定粘度的抵消料浆径流的情况中的线挠曲所产生的压力而受影响。

在更小线速度的情况中，剪切速率的减小引起了流体动力压力方面的减小，以及在给定接合长度内的更长停留时间和由于粘性载液被由横向线应力积聚的料浆膜中的流体动力压力从锯口中压出的结果而增大的料浆径流，该流体动力压力进而确定了围绕线的料浆的膜厚度。

此外，在非常高线速度的情况中，以高速经过料浆喷嘴的线的均匀湿润受到损害，因为湿润还是时间的函数。这结果形成了不规则的锯口宽度，这结果在所获得的晶片的表面上形成了不希望有的锯痕。

在线切断精磨的情况中，线沿线的纵向方向的速度(线速度)优选在5到20m/s之间。更高的线速度通常允许更高的合适杆进给速率，并且因此允许更快速的切割进程，但是它们也引起了锯口加宽的结果，因为围绕线的料浆膜的厚度增大了。因此，由增大的切割速度产生的增加的经济效率被由于锯口加宽的结果而减少的产出率(每杆长度的晶片)所抵消，从而存在最佳的线速度。该速度为大约10m/s。

根据本发明的第二方法涉及按朝圣者步伐方法的线锯切。在朝圣者步伐方法的情况中，以连续的方向改变地来执行线的纵向运动。线在两个连续的方向改变之间的一对纵向运动被称为朝圣者步伐。朝圣者步伐包括以第一速度沿第一方向精确地使线移动第一长度，并且以第二速度沿完全与第一方向相反的第二方向随后使线移动第二长度。在该情况中，第二长度被选择成以便小于第一长度，以便在整个朝圣者步伐期间，所述线向前供给由两个长度之间的差值所确定的长度(朝圣者步伐期间的“净线运动”)。

第一和第二速度优选是相等的。

同样优选是，第一和第二速度是不相等的。此外，优选是，第一和第二速度就时间而论各是可变的。

由于所涉及的质量惯性，线运动的方向改变不会突然地发生，而是包括加速和减速阶段。

因此，一般地说，为沿一个方向的每个线运动获得了由第一和第二速度形成的朝圣者步伐上的平均线速度。

根据本发明的第二方法包括两个平均速度，每个平均速度是由在朝圣者步伐的两个相反方向上的线的纵向运动的两个速度计算出的，并且其特征在于以第一这种平均速度执行切割操作的开始，并且以第二这种平均速度执行切割操作的结束，其中第一平均速度被选择成以便小于第二平均速度。

在根据本发明的第二方法中，在切割操作的开始时，选择线在两个连续的方向改变之间的第一平均速度，和在切割操作的结束时，选择线在两个连续的方向改变之间的第二平均速度，第一速度小于第二速度。

优选是，第二平均速度在6到20m/s之间，特别优选是在8到15m/s之间。

第一平均速度优选在第二平均速度的10到90％之间，并且特别优选在第二平均速度的20到80％之间。

由于在切开期间线的纵向运动的较小平均速度，线携带较少的料浆并且在利用料浆湿润线与湿润的线部分进入锯口之间留更多时间，以及还在湿润的线部分通过锯口的纵向线运动期间，料浆从线上滴落。结果是在切割操作的开始期间不厚的料浆膜包围线。因此，由线和料浆生产出的锯口的宽度在切割操作开始时比切割操作结束时小，该宽度由线的直径和围绕线的料浆膜的厚度来确定，根据本发明，当线的纵向运动的平均速度变大时，围绕线的料浆膜变厚，并且由线直径和料浆膜的厚度所确定的锯口变宽。

根据本发明的第三方法的说明

根据本发明的第三方法可能获得减小的锯口厚度，由于料浆中具有更小的平均颗粒的直径，并且其他参数保持相同，料浆膜的平均厚度并且因此锯口的宽度也减小了。

根据本发明的第三方法的特征在于，在切割操作开始时，使用其平均颗粒尺寸小于在切割操作的其余时间的料浆的平均颗粒尺寸的料浆。

优选是，在切入瞬间，向线栅供给少量的包含更细颗粒磨料的新料浆。

同样优选是，在切入瞬间向线栅供给少量使用过的料浆(旧料浆)，其颗粒因为磨损而具有更小的平均颗粒尺寸。

同样优选是，在切入瞬间向线栅供给少量包含更细颗粒磨料的新料浆和少量使用过的料浆。

在该情况中，少量相当于相对于在从工件上移除材料期间所使用的料浆的总量的5到50％。

因为在切割深度的第一毫米期间料浆消耗低，并且仅短时间执行细颗粒料浆的添加，因为杆的迅速供入，由于小切屑体积，存在于系统储槽中的料浆的平均颗粒尺寸由于添加了少量的细颗粒料浆的结果而仅不明显地变化。

当达到第一切割深度时，在该时线栅已经穿透入工件中至几毫米的深度，由其平均颗粒的直径大于细颗粒料浆的平均颗粒的直径的料浆来替换细颗粒料浆直到已经完全切过工件。优选是，细颗粒料浆的平均颗粒的直径在第二平均颗粒的直径的50到80％之间。

优选是，第一切割深度为线部分在工件中的最大接合长度的2％或者5％，其中在圆柱形本体的情况中最大接合长度相应于工件的直径。

在根据本发明的第三方法的实用实施例中，过程优选如下：

在锯的机器槽中存在用于切割操作所需量的料浆，并且在切割期间使其经由料浆喷嘴和线栅连续地环流。在切割操作结束时，利用新料浆来替换存在于槽中的一些量的料浆。此过程被称为“料浆再生”。

在切割操作结束时，因为磨损，供给到槽中的料浆是细颗粒的。跟着完成切割，如果除去再生量的料浆，但在下次切割开始前未迅即以新料浆补充除去的量，并且以留在槽中的部分量的料浆来开始下次切割，因而以使用过(即，特别细颗粒)的料浆来执行切开。优选仅添加再生量的新的粗颗粒的料浆，并且如有必要还逐渐地添加，当运行切割已经达到逐渐更长的线接合长度时，为此特别需要新的强烈切割粗粒料浆。仅在切入周期之后的先前除去的再生量的该连续补充被称为“料浆添加”。

由于在先前切割结束时从机器槽中除去了再生量的料浆的结果，并且仅在当前切割的过程中补充被除去的量(加料)，所以能按特别简单的方式实现利用细颗粒的切开和因而更窄的锯口和因此没有切口楔形地获得晶片。

在用于根据本发明的第三方法的该后面实施例的实际实例中，通过再生和加料，供给到线锯的机器槽中以用于切割的料浆为150l，并且在切割结束时移除的再生量为75l。因此，在随后的切割操作中，利用具有先前切割已经用过的切割颗粒(即，细颗粒)的75l的开始量的料浆来执行切开。然后，以与接合长度近似成比例的增加部分的量逐渐补充该75l(加料)，首先，在切割到6mm深度之后执行最少的添加，并且最后，在120mm时执行最大的部分添加，即，在达到最长线接合长度之前不久(每锯口的150mm的切割深度、300mm的接合长度)。

图5显示了悬浮在料浆中的固体的颗粒尺寸分布，这是用于新料浆(37)和在切割应用中已经被使用的料浆(38)的，在颗粒尺寸(颗粒尺寸，p.s.)上按百分比绘出了相对于样品中计入的所有颗粒的总数的所计算的颗粒成分(计数频率，c.f.)。

在新料浆的情况中，料浆中固体几乎排他地仅包括作用来从工件移除材料的坚硬物质；在使用过的料浆的情况中，固体主要包括坚硬物质，但是另外还包括来自工件材料的磨耗碎片、来自线的磨耗碎片和(小程度的)来自安装条带的磨耗碎片(碳、塑料)。

在使用过的料浆的情况中，值得注意的是在小颗粒尺寸的情况中在1μm部位中的颗粒尺寸分布38的局部最大值39。该“细颗粒”是分裂开的结果，并且主要担负减小消耗料浆的材料移除作用。

不能直接从图5中读出新料浆和使用过的料浆的平均颗粒尺寸，因为图5显示了每颗粒尺寸分类所计数颗粒的数目，而利用称量被相应颗粒尺寸占据的体积分数来从颗粒尺寸的总和计算出平均颗粒尺寸(测定体积的平均颗粒尺寸)。该后面的尺寸确定了锯口的宽度并且与根据本发明的第三方法有关。

在用于第三方法的实例中，在作为载液的二丙二醇(dpg)中按用完料浆的52.4％质量分数地悬浮作为具有类似于fepaf-500(图5中的曲线37)的颗粒尺寸分布的移除材料的坚硬物质的新近制备的碳化硅(sic)，并且分切被用来确定300mm的硅杆上的锯口宽度。具有175μm直径的线被用于分切，在线供入侧的杆的端部12处并且在切割开始时沿着靠近点a的剖面a-a’确定晶片的厚度(图1，波形的中线厚度)。对于杆中的该晶片位置，线的直径是准确地已知的(新近供给的线，175μm)，并且对于靠近剖面a-a’上的点a的晶片厚度测量位置，料浆是未使用过的，并且移除材料的颗粒的平均尺寸是已知的(切割开始时)。

通过从在线供入侧上的杆端处的凹槽2(图1)的间隔(1118μm)中减去所测得的厚度，对于两倍(即，锯切线的两侧上)的料浆膜的厚度获得了218μm的最小锯口宽度，即，218μm-175μm＝43μm。因此，在各种情况中，料浆膜大约为平均颗粒尺寸的1.4倍宽，该平均颗粒尺寸在所使用的f-500颗粒的情况中为14.5μm并且为颗粒尺寸分布的中间值的大约1.5倍宽。同样，在切割结束时靠近晶片的中线厚度a-a’上的点a’测量锯口宽度。在该处，料浆被消耗，所测得的颗粒尺寸(来自图5中的曲线38的测定体积的平均值)在平均9.73μm，并且发现线的两侧上的料浆膜各为大约13μm，其仅相当于平均颗粒尺寸的大约1.3倍。

对于此理由是，和新料浆形成对比，消耗过的料浆的颗粒分布相对于其最大值是非常不对称的，因为细颗粒的比例极大地增加了(39)。因此，与新料浆比较，通过利用用过的料浆所获得的晶片厚度为17μm以上。

通常，则目前不可能利用使用过的料浆来操作，因为用过的料浆会产生不均匀的、带划线的和带波形的工件表面，以致根据现有技术，利用尽可能新鲜的料浆来执行切割。

然而，发明人的研究已经显示出，这些负效果在首先几毫米的切口深度期间不会随损害作用而发生。对于其理由在于以下事实，料浆至锯口中的输送仍然不是关键的，显然因为锯切线的较小接合长度、杆供入的每单位时间的较小碎片体积和较小的剥离作用，因为几乎切向的线进入。

对于300mm的杆，切割的临界深度发现对于高度消耗的料浆或者平均颗粒尺寸减小达到60％的料浆的供给为6mm，并且对于稍少高度消耗的料浆或者平均颗粒尺寸减小达到70％的料浆供给为15mm，低于该临界深度使用过的料浆在切割质量上的负面效果仍不明显，并且然而其足以实现切入楔形的可察觉的减小。这些切割深度分别相应于最大接合长度(300mm)的2％和5％。

根据本发明的第四方法的说明

根据本发明的第四方法用于获得更薄的锯口，并且因此不带“切入楔形”的均匀厚度的晶片是以在切开期间料浆速度的临时减小为基础的。

如果暂时使料浆更易流动，即，如果减小粘度，则可以在切入期间减小确定围绕线的料浆膜的厚度的流体动力背压和因线偏转的恢复力引起的静压力。

为了该目的，在根据本发明的第四方法的第一优选实施例中，在锯切过程开始时执行料浆的暂时减薄(载液在由载液和坚硬物质组成的料浆中的比例方面的暂时增大)，直到达到第一切割深度(切口)。

在根据本发明的第四方法的第二优选实施例中，将使用过的料浆用于线栅切入到工件中，该使用过的料浆同样具有比未使用的料浆更低的粘度。

当达到第一切口深度时，在线栅已经穿透工件到几毫米的深度处，使用标准(更高)粘度的料浆。

优选是，该切口深度为线部分在工件中的最大接合长度的2％或者5％，其中在圆柱形本体的情况中最大接合长度相应于工件的直径。

优选是，第一粘度在第二粘度的40到95％之间。

具有更低粘度的料浆，即，更易流动的料浆产生了更薄的料浆膜，并且因此产生了更大的局部晶片厚度。该作用与用过的料浆中减小的平均颗粒尺寸的作用重叠，后种作用同样产生了减小的膜厚度。

由于在短切口阶段期间用于锯的供给中存在的料浆需要相对较少量的薄料浆，所以料浆供给的成分几乎没有改变。

图4显示了在25℃时的图4(a)、30℃时的图4(b)和60℃时的图4(c)中测得的、作为在料浆膜上剪切速率的函数的新料浆(在切割之前，“pre”，曲线31、33和35)和使用过的料浆(在切割之后，“post”，曲线32、34和36)的测量动态粘度(d.v.，符号η)。与新料浆相比，使用过的料浆的粘度方面的减小在25℃和30℃时是显而易见的，由于来自线和工件的磨蚀碎片的增加比例数，使用过的料浆中的固体的比例总是稍微比新料浆的高，新料浆仅包含作用来移除材料的坚硬物质。

减薄的效果在其中接合长度l较短的切入部位中是确切最大的，并且线在靠着工件材料的料浆中的粘性摩擦较低，并且因此锯口中的平均温度较低。

在较长接合长度l的情况中，由于较长锯口中的高摩擦，借助于红外摄像机确定出平均温度达到刚好低于60℃。在60℃时，新料浆与使用过的料浆在粘度方面不同。

因为料浆膜的典型厚度h为几10μm，并且对于所有实例沿线的纵向方向的线运动的速度v为若干m/s，获得的剪切速率dv/dh仍然超过在流变计中可能测量的1000/s的最高点。

因此，作为替换，使用处于1000/s的粘度。图4(a)到(c)还显示了甚至料浆温度的轻微增加促成了粘度的相当大的减小。因此，尽管有杆的强冷却作用，但供给到切入部位中的料浆的粘度方面的5或者10℃的增大，被证明足以引起充分锯口减小，并且因此引起了切入部位中的晶片厚度的增大，并且因此充分地减小了切入楔形，该杆在切入时处于机械加工温度，其冷却作用极大地降低了实际上在锯口中存在的料浆的温度。

在第四方法的第三优选实施例中，当可以通过现有技术中已知的方法(例如，改变杆供给的速率和改变朝圣者步伐的第一和第二长度)有选择地设定线的粗度(由于那时存在切屑体积)时，因为在切入瞬间暂时地加热供给至线栅和锯口的料浆并且在达到第一切开深度时再次冷却下来，引起了料浆粘度的减小。

众所周知，大部分液体的粘度当温度升高时减小(arrhenius-andrade关系)。现有技术(例如，de112008003339t5)仅公开了其中在切割过程中增加所供给的料浆的温度的线切断精磨方法。然而，已经发现仅在切入瞬间暂时增加温度就所获得的晶片的受温度影响的其他性能而论是无害的。

例如，在供给到切口上的料浆的平均温度为25℃期间执行切割。发现该温度是有利的，因为其大约相当于环境温度和机器框架的温度，并且因此仅在各种系统部件上产生了较小的热梯度，部件相对于彼此具有最小的相对热膨胀。借助于流动恒温器，存在供给切割装置的料浆(150l)以25kg/min的流率经由线栅和线导辊被循环通过料浆喷嘴。杆的进给速率在整个切割上求均值为0.4mm/min，在切入瞬间由于低切屑体积而达到2mm/min。在切入期间，温度增加到30℃和到35℃用了三到八分钟。这相当于六到15mm之间的切入深度，在该期间温度升高是有效的。过后，再次供给平均温度25℃的料浆。由于供给加热过的料浆的时间短和机架、供给设备和杆的较大热质量，和线导辊的有效内部冷却，所以被证明没有由不同热膨胀所引起的负作用；然而，由于锯口中的粘度减小，有可能减小了料浆膜的厚度并且增大了切开部位中的晶片的厚度，以致切入楔形不再是所获得晶片的最小厚度的决定因素。

第四方法与第三方法紧密相关；这是因为根据第三方法使用了细颗粒(使用过的料浆)，除了因为保持线与切割面“处于一定距离”的更小颗粒所引起的渐缩锯口，还引起了粘度方面的变化和从而距离方面的减小，如在第四方法中通过改变料浆载液的粘度(例如，通过升高温度)来直接实现。