CN103381625A - 切片装置及使用该切片装置的芯片制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种切片装置及使用该切片装置的芯片制造方法，该晶棒单元包含至少一柱体状的切片部及两位于该至少一切片部相对两侧的回避部，该切片装置包括一进给单元、一对间隔设置的主轮和一切割线，该进给单元固定该晶棒单元且能够使该晶棒单元沿一进给方向移动，该对主轮两者之间界定出一通道以供该晶棒单元移动通过，该切割线包含一芯线及若干个切削颗粒，该些切削颗粒固定于该芯线的外缘，该切割线绕设于该对主轮，且该切割线位于该通道上的部位定义为若干个作动线段，该些作动线段彼此平行地间隔排列且位于该晶棒单元的切片部动作路径上，本发明可通过降低切削颗粒剥落机率，使切割线的断线率、芯片的破片率及芯片的良率得到改善。

Description

切片装置及使用该切片装置的芯片制造方法

技术领域

本发明涉及一种切片装置及使用该切片装置的芯片制造方法，尤其是一种可使切割过程中芯片的破片率大致为零的切片装置及使用该切片装置的芯片制造方法。

背景技术

目前切割晶棒的切片装置对业内人士而言，可依工作原理的不同而区分为两个领域：一为游离式砂浆切片，另一为固定式钻石切片。以下大致论述上述两个领域的各自切割工作原理。

就游离式砂浆切片领域而言，其切片装置所需的成本较低，但于切割晶棒1a时（如图1和图1A所示），切片装置通过线材2a带动切割液3a中的碳化硅颗粒31a滚动，进而以连续方式切割晶棒1a，此容易使芯片产生厚薄不均的现象。更甚者，晶棒1a被切割的部位易产生碎屑11a，进而增加碳化硅颗粒31a的回收困难，造成资源浪费与环境上的污染。

再者，就固定式钻石切片领域而言，其切片装置所需的成本较高但较为省时，并且于切割晶棒1a时（如图2和图2A所示），切片装置通过切割线4a上的切削颗粒41a切割晶棒1a，并以冷却液5a进行冷却，藉以产生厚薄均匀的芯片。

然而，现今的钻石切片领域中，其切割在线的钻石颗粒于切割晶棒两端时，由于晶棒两端的端面不平整，故易使钻石颗粒脱落，进而可能造成切割线的断裂、晶棒切割完成后的芯片产生破损等问题。

针对上述切片领域中的切片装置所存在的缺失，本发明人以实验进行佐证，实验数据如下表所示：

芯片良率	84.13%
		芯片破片率	8.99%
芯片碎边率	2.71%
		芯片不均率	4.17%

于是，本发明人有感上述固定式切片领域中的切片装置缺失可改善，乃特潜心研究并配合学理运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺失的本发明。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种切片装置及使用该切片装置的芯片制造方法，其可通过降低切削颗粒剥落机率，使切割线的断线率、芯片的破片率及芯片的良率得到改善。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种切片装置，用于切割一柱状的晶棒单元，该晶棒单元包含至少一柱体状的切片部及两位于该至少一切片部相对两侧的回避部；该切片装置包括一进给单元，该进给单元固定该晶棒单元且能够使该晶棒单元沿一进给方向移动；该切片装置还包括一对间隔设置的主轮，该对主轮两者之间界定出一通道以供该晶棒单元移动通过；该切片装置还包括一切割线，该切割线包含一芯线及若干个切削颗粒，该些切削颗粒固定于该芯线的外缘，该切割线绕设于该对主轮，且该切割线位于该通道上的部位定义为若干个作动线段，该些作动线段彼此平行地间隔排列且位于该晶棒单元的切片部动作路径上。

较佳地，该晶棒单元包含两晶棒及一接合该两晶棒的接合部，该两晶棒各包含一个切片部及两个回避部，且该接合部接合该两晶棒彼此相邻的回避部，该切割线的作动线段界定出两作动区块，该两作动区块中的作动线段分别位于该两晶棒的切片部动作路径上。

较佳地，每一作动区块中最外侧的两作动线段对应于每一晶棒的切片部端缘内侧。

较佳地，包括一跳沟导轮，该切割线绕设于该对主轮形成其中一作动区块的作动线段后，沿经该跳沟导轮以绕设于该对主轮形成另一作动区块的作动线段。

较佳地，该跳沟导轮为热塑性聚氨酯塑料所制成。

较佳地，每一作动区块中任两相邻的作动线段距离皆相等，且该两作动区块彼此相邻近的作动线段距离大于每一作动区块中任两相邻的作动线段距离。

较佳地，该两作动区块彼此相邻近的作动线段距离为1至5厘米。

较佳地，该两作动区块的作动线段分别切割该两晶棒的切片部时，每一作动线段受压迫而产生的位移量相同。

较佳地，包括有不具切削功能的冷却液以冷却该切割线的作动线段。

一种使用上述的切片装置的芯片制造方法，其步骤包括：

将该晶棒单元固定于该进给单元，且该切割线通过该对主轮的自体旋转而带动；

将该两晶棒通过该进给单元朝该通道移动，以使该两晶棒的切片部分别压触于该切割线位于该两作动区块的作动线段；

以该两作动区块的作动线段上的切削颗粒分别切割该两晶棒的切片部，同时以一冷却液对该两作动区块的作动线段以及该两晶棒的切片部进行冷却；

该两晶棒的切片部经该切割线切割后，形成破片率为零的若干个芯片。

本发明的有益效果是：本发明的切片装置通过切割线的作动线段避开晶棒回避部的方式，使得切割线切割晶棒的切片部时，其搭线可能性降低，使芯线上的切削颗粒剥落机率下降，以减少芯线断裂的可能，进而有助于切割晶棒形成芯片时的破片率大致维持在零；并且，由于断线率与破片率的大幅下降，更是使芯片的良率大幅提升；再者，切片装置可以通过跳沟导轮的设计取代切割线斜拉的方式，以降低主轮的损毁机率，进而达到降低成本的效果；另，相较于切片领域中的习用切片装置仅适用于小型机台，本发明的切片装置可进一步应用于大型机台上，藉以利于同时对长度大致为1000厘米的晶棒单元进行切片作业。

附图说明

图1为习知游离式砂浆切片领域中，切片装置切割晶棒的局部示意图；

图1A为图1的局部放大示意图；

图2为习知固定式钻石切片领域中，切片装置切割晶棒的局部示意图；

图2A为图2的局部放大示意图；

图3为本发明的步骤流程示意图；

图4为本发明实施例1的步骤一的立体示意图；

图5为本发明实施例1的步骤二的立体示意图；

图5A为图5中的切片装置的俯视示意图；

图5B为图5的晶棒单元及切割线的侧视示意图；

图5C为图5的局部放大示意图；

图6为本发明实施例1的步骤三的立体示意图；

图6A为图6晶棒单元及切割线的侧视示意图；

图7为本发明实施例1的步骤四的立体示意图；

图8为本发明实施例2的立体示意图；

图9为图8的切片装置的俯视示意图；

图10为本发明实施例3的平面示意图。

主要组件符号说明：

习知：

1a-晶棒

11a-碎屑

2a-线材

3a-切割液

31a-碳化硅颗粒

4a-切割线

41a-切削颗粒

5a-冷却液

本发明：

100-切片装置

2-进给单元

21-工作台

22-底座

3-主轮

31-通道

4-切割线

41-芯线

42-切削颗粒

43-作动线段

44-第一作动区块、44’-第二作动区块

5-跳沟导轮

200-晶棒单元

201-第一晶棒、201’-第二晶棒

2011-切片部

2012-回避部

202-接合部

203-芯片

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例：请参阅图3，本发明提供一种切片装置100，用于切割一柱状的晶棒单元200以形成破片率大致为零的数个芯片203。其中，上述晶棒单元200可为多晶硅长晶所形成的晶棒单元或单晶硅长晶所形成的晶棒单元，亦即，晶棒单元200可以为太阳能晶棒单元、半导体晶棒单元、或蓝宝石晶棒单元，在此不加以限制。

以下举例来作说明，但本创作不以此为限：

实施例1：

复参照图4所示，所述晶棒单元200包含两晶棒（第一晶棒201、第二晶棒201’）及一接合第一晶棒201和第二晶棒201’的接合部202。上述第一晶棒201和第二晶棒201’各包含一个柱体状的切片部2011及两个位于切片部2011相对两侧的回避部2012，且接合部202接合第一晶棒201和第二晶棒201’彼此相邻的回避部2012。须说明的是，上述柱体状的切片部2011可为正柱体状（如：太阳能晶棒）或圆柱体状（如：半导体晶棒、蓝宝石晶棒），在此不加以限制。

其中，所述第一晶棒201和第二晶棒201’接合后的总长度大致为500厘米，但不受限于此。所述回避部2012呈非柱体状，且其于晶棒单元200长轴方向上的长度大致为1至2厘米。

再者，上述接合部202为黏接材料且其硬化后的硬度接近晶棒，并且接合部202及其接合的两回避部2012于晶棒单元200长轴方向上的长度大致为1至5厘米。换言之，第一晶棒201和第二晶棒201’的切片部2011的间距离大致为1至5厘米。

藉此，通过上述接合部202的长度控制，以避免因接合部202的长度过小，而使所述两晶棒彼此碰撞而产生碎片，或者，避免因接合部202的长度过大，而使切割线4于切割晶棒切片部2011时，产生张力不均的问题。

请参阅图5至图5C所示，所述切片装置100包含一工作舱及设置于上述工作舱内的一进给单元2、一对间隔设置的主轮3、一切割线4及一不具切削功能的冷却液（图未示）。

所述进给单元2用于固定晶棒单元200，以使晶棒单元200沿一进给方向（如图5的箭头方向）移动。更详细地说，进给单元2具有一工作台21及一底座22，所述晶棒单元200黏至底座22并安装于工作台21上以成为待切割工件。其中，所述底座22的材质可为石墨板、树脂条、或其他合适的材质。

该对主轮3分别凹设有数个环状（或称螺旋状）的沟槽（图未示），且该对主轮3的沟槽彼此对应。再者，该对主轮3之间界定出一通道31，用以供晶棒单元200移动通过。其中，本实施例的主轮3是由金属轴心及披覆于金属轴心上的高分子层（如聚胺酯塑料层）所组成为例（图未示），但不受限于此。

所述切割线4包含一芯线41及数个固定于芯线41外缘的切削颗粒42（如图5C）。其中，本实施例的切割线4可为电铸型、树脂型或其他可将切削颗粒42固定于芯线41外缘的型态，且其直径以0.10至0.14厘米为例，但不以此为限，例如：不排除切割线4进一步细线化。而切削颗粒42可为钻石颗粒、碳化硅颗粒（SiC）、立方氮化硼（CBN）、或其他硬度大于晶棒的颗粒。

再者，所述切割线4绕设于该对主轮3的沟槽，且切割线4位于所述通道31上的部位定义为数个作动线段43。其中，上述作动线段43邻近晶棒单元200且可透过冷却液进行冷却。该些作动线段43皆大致位于同一平面上且彼此平行地等间隔排列，并位于晶棒单元200的切片部2011动作路径上。

更详细地说，所述切割线4的作动线段43可进一步界定出两作动区块（第一作动区块44、第二作动区块44’，如图5A），并且切割线4绕设于该对主轮3以形成第一作动区块44的作动线段43后，继而斜拉绕设于该对主轮3以形成第二作动区块44’的作动线段43。藉此，通过上述斜拉切割线4的方式，使上述两作动区块中的作动线段43分别位于两晶棒的切片部2011动作路径上。

其中，每一作动区块（第一作动区块44、第二作动区块44’）中最外侧的两作动线段43对应于每一晶棒（第一晶棒201和第二晶棒201’）的切片部2011端缘内侧（如图5B）。换言之，每一作动区块中最外侧的两作动线段43对应于每一晶棒的端缘（即回避部2012端缘）向内1至3厘米的位置（相当于避开晶棒的回避部2012）。

藉此，通过切割线4的作动线段43避开晶棒回避部2012的方式，使得切割线4切割晶棒的切片部2011时，其搭线可能性降低，使芯线41上的切削颗粒42剥落机率下降，以减少芯线41断裂的可能，进而有助于切割晶棒形成芯片203时的破片率大致维持在零。

再者，每一作动区块（第一作动区块44、第二作动区块44’）中任两相邻的作动线段43距离皆相等，且上述两作动区块彼此相邻近的作动线段43距离（大致为1至5厘米）大于每一作动区块中任两相邻的作动线段43距离。

强调说明一点，所述两作动区块（第一作动区块44、第二作动区块44’）彼此相邻近的作动线段43距离须大于接合部202及其接合的两回避部2012于晶棒单元200长轴方向上的长度。藉以使两作动区块的作动线段43用于分别切割两晶棒的切片部2011时，每一作动线段43受压迫的力量大致相同，使每一作动线段43所产生的位移量大致相同。

综上所述，为本实施例所提供的切片装置100，而以下将就使用上述切片装置100的芯片203制造方法作一说明，其步骤大致包括有：

步骤一：如图4和图5，将所述晶棒单元200固定于进给单元2的底座22，且切割线4通过该对主轮3的自体旋转（如被线轴马达所驱动）而带动。

步骤二：如图5，将两晶棒（第一晶棒201和第二晶棒201’）通过进给单元2的工作台21朝所述通道31移动，以使两晶棒的切片部2011分别压触于切割线4位于所述两作动区块（第一作动区块44、第二作动区块44’）的作动线段43上。

步骤三：如图6，以所述两作动区块的作动线段43上的切削颗粒42分别切割上述两晶棒的切片部2011，同时以冷却液对两作动区块的作动线段43以及两晶棒的切片部2011进行冷却。

其中，每一作动区块中最外侧的两作动线段43切割每一晶棒的切片部2011端缘内侧，藉以避开晶棒的回避部2012；进而避免因回避部2012外端面的不平整而刮落切削颗粒42、或避免因切割线4彼此的搭线或互磨等情况造成切削颗粒42脱落。

藉此，切割线4可避免因切削颗粒42掉落而导致切削性下降，进而使切割线4易产生断线之情事。

步骤四：如图7，所述两晶棒的切片部2011经切割线4的切削颗粒42切割后，形成破片率大致为零的数个芯片203。

为呈现本实施例的切片装置100及使用上述切片装置100的芯片203制造方法所带来的功效，特将本实施例的切片装置100于切割晶棒后的实验数据相较于习知固定式切片领域中的切片装置，两者的比较如下表所示：

	习知	本发明	差异
				芯片良率	84.13%	97.60%	13.47%
芯片破片率	8.99%	0.18%	-8.81%
				芯片碎边率	2.71%	1.93%	-0.78%
芯片不均率	4.17%	0.29%	-3.88%

因此，由上表可清楚得知，本实施例的切片装置100可大幅提升芯片良率。其中，值得关注的是，使用本实施例切片装置100的芯片203制造方法所制得的芯片203，其破片率大致为零，并且由于切割线4的断线率大幅下降，进而促使芯片203的报废率亦大幅下降。

附带说明的是，本实施例的晶棒单元200以两根晶棒（第一晶棒201、第二晶棒201’）黏接为例，但于实际应用时，晶棒单元200亦可为单根晶棒或由三根以上的晶棒相黏接，但不受限于此。

再者，于本实施例中，切片装置100是以单一平台（仅具有一对主轮3的机台）为例，但于实际应用时，不以此为限。

实施例2：

请参阅图8和图9所示，本实施例与实施例1类似，相同处不再复述，而两者不同之处主要在于本实施例进一步包含有两跳沟导轮5。

具体来说，切割线4绕设于该对主轮3形成其中一作动区块（第一作动区块44）后，可沿经跳沟导轮5以绕设于该对主轮3形成另一作动区块（第二作动区块44’）。

其中，跳沟导轮5主要为聚氨脂塑料（如：热塑性聚氨酯塑料）或高分子树脂材料所制成。藉以使跳沟导轮5具有机械强度高、耐磨性高、耐高温性佳、耐分解性高、及尺寸稳定性等特性。

再者，由于更换跳沟导轮5的成本远低于更换主轮3的成本，因此，透过跳沟导轮5的设计取代切割线4斜拉的方式，以降低主轮3的损毁机率（因应力集中）。换言之，主轮3中易产生应力集中的部位以跳沟导轮5取代，以藉由跳沟导轮5承受较大的磨耗。

此外，本实施例的跳沟导轮5数量以两个为例，但不受限于此。换言之，所述跳沟导轮5的数量亦可依设计者的需求而设置一个或多个。

实施例3：

请参阅图10所示，本实施例与实施例1类似，相同处不再复述，而两者不同之处主要如下所述。

本实施例的切片装置100应用于多平台（即主轮3具有两对以上的大型机台）。藉此，使切片装置100可同时对长度大致为1000厘米的晶棒单元200进行切片作业，以大幅地提升晶棒单元200的切片速率。

再者，图10中虽未揭示如实施例2的跳沟导轮5，但本实施例的切片装置100于实际应用时，可依设计者的需求而增设跳沟导轮5。

实施例的功效：

根据本发明实施例，上述的切片装置可降低芯在线的切削颗粒剥落机率，以减少芯线断裂的可能，进而有助于切割晶棒形成芯片时的破片率大致维持在零。并且，由于断线率与破片率的大幅下降，更是使芯片的良率大幅提升。

再者，本实施例的切片装置透过跳沟导轮的设计取代切割线斜拉的方式，以降低主轮的损毁机率，进而达到降低成本的效果。

另，相较于切片领域中的习用切片装置仅适用于小型机台，本实施例的切片装置可进一步应用于大型机台上，藉以利于同时对长度大致为1000厘米的晶棒单元进行切片作业。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的保护范围。本发明的保护范围应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种切片装置，用于切割一柱状的晶棒单元，其特征在于：该晶棒单元包含至少一柱体状的切片部及两位于该至少一切片部相对两侧的回避部；该切片装置包括一进给单元，该进给单元固定该晶棒单元且能够使该晶棒单元沿一进给方向移动；该切片装置还包括一对间隔设置的主轮，该对主轮两者之间界定出一通道以供该晶棒单元移动通过；该切片装置还包括一切割线，该切割线包含一芯线及若干个切削颗粒，该些切削颗粒固定于该芯线的外缘，该切割线绕设于该对主轮，且该切割线位于该通道上的部位定义为若干个作动线段，该些作动线段彼此平行地间隔排列且位于该晶棒单元的切片部动作路径上。

2.如权利要求1所述的切片装置，其特征在于：该晶棒单元包含两晶棒及一接合该两晶棒的接合部，该两晶棒各包含一个切片部及两个回避部，且该接合部接合该两晶棒彼此相邻的回避部，该切割线的作动线段界定出两作动区块，该两作动区块中的作动线段分别位于该两晶棒的切片部动作路径上。

3.如权利要求2所述的切片装置，其特征在于：每一作动区块中最外侧的两作动线段对应于每一晶棒的切片部端缘内侧。

4.如权利要求2所述的切片装置，其特征在于：包括一跳沟导轮，该切割线绕设于该对主轮形成其中一作动区块的作动线段后，沿经该跳沟导轮以绕设于该对主轮形成另一作动区块的作动线段。

5.如权利要求4所述的切片装置，其特征在于：该跳沟导轮为热塑性聚氨酯塑料所制成。

6.如权利要求2所述的切片装置，其特征在于：每一作动区块中任两相邻的作动线段距离皆相等，且该两作动区块彼此相邻近的作动线段距离大于每一作动区块中任两相邻的作动线段距离。

7.如权利要求6所述的切片装置，其特征在于：该两作动区块彼此相邻近的作动线段距离为1至5厘米。

8.如权利要求2所述的切片装置，其特征在于：该两作动区块的作动线段分别切割该两晶棒的切片部时，每一作动线段受压迫而产生的位移量相同。

9.如权利要求1至8中任一项所述的切片装置，其特征在于：包括有不具切削功能的冷却液以冷却该切割线的作动线段。

10.一种使用如权利要求2所述的切片装置的芯片制造方法，其特征在于：其步骤包括：

将该晶棒单元固定于该进给单元，且该切割线通过该对主轮的自体旋转而带动；

将该两晶棒通过该进给单元朝该通道移动，以使该两晶棒的切片部分别压触于该切割线位于该两作动区块的作动线段；

以该两作动区块的作动线段上的切削颗粒分别切割该两晶棒的切片部，同时以一冷却液对该两作动区块的作动线段以及该两晶棒的切片部进行冷却；

该两晶棒的切片部经该切割线切割后，形成破片率为零的若干个芯片。

Images