CN106132631B - 工件的切断方法及加工液 - Google Patents

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Abstract

一种工件的切断方法，以螺旋状卷绕且轴方向行进的钢线而于多个导线器间形成钢线列，且在供给含有磨粒的加工液至工件与钢线的接触部的同时，将工件压抵于钢线列，而将工件切断，其中以硫酸与过氧化氢水的混合液对使用过的磨粒进行处理，将处理后的磨粒重复使用于工件的切断。如此一来，工件的切断中所使用的线锯装置重复使用磨粒时，能使金属杂质对于晶圆的污染受到抑制。

Description

工件的切断方法及加工液
技术领域
本发明是关于一种使用线锯的工件的切断方法及其所使用的加工液。
背景技术
近年，半导体晶圆被期望为大型化，伴随此大型化而使用专门用于切断工件的线锯装置。线锯装置使钢线(高张力钢线)高速驱行，在浇上浆液的同时，压抵工件(例如列举出硅晶棒。)而切断，同时切出多数片晶圆的装置(参考专利文献1)。
在此，于图4显示习知的一般线锯的一例的概要。如图4所示，线锯101主要由用以切断工件的钢线102、卷绕钢线102之导线器103、用以赋予钢线102张力的张力赋予机构104、送出要被切断的工件之工件进给机构105、以及用以供给于切断时磨粒分散而经混合的加工液(浆液)的喷嘴106等所构成。
钢线102从一侧的卷线盘梭107送出，经由移台车(traverser)108再经过由磁粉离合器(powder clutch；定转矩马达109)或上下跳动滚筒(静重车(dead weight))(未图示)等所组成的张力赋予机构104，进入导线器103。钢线102卷绕于此导线器103约300～400次之后，经过另一侧的张力赋予机构104′而被卷绕在卷线盘梭107′上。
另外，导线器103于钢铁制圆筒的周围压入聚胺脂树脂，并于其表面以一定的节距切出凹沟的滚筒，卷绕的钢线102可借由驱动用马达110以预定的周期往复方向地驱动。
并且，在导线器103所卷绕的钢线102的附近设有喷嘴106，于切断时可从此喷嘴106供给浆液至导线器103、钢线102。并且在切断后作为废浆液而被排出。
使用如此的线锯101，使用张力赋予机构104赋予钢线102适当的张力，并借由驱动用马达110使钢线102往复方向地驱行，借由供给浆液并同时将工件切片，而得到所期望的切片晶圆。
于专利文献2公开有以如上述样式的线锯装置在工件切断中，透过将于此工件切断中使用的磨粒多次使用(重复使用)，而使晶圆的制造成本降低。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本特开平10-86140号公报
专利文献2：日本特表2002-519209号公报
发明内容
众所周知，存在于半导体晶圆，特别是硅晶圆的表面，或是其内部的金属杂质，对于晶圆所使用的各种半导体组件的特性会有大的影响。考虑到对半导体组件的影响，希望极力的减少因金属杂质而使晶圆受到污染的情形。再者，作为污染源的金属不纯物的一例可列举出铜等。
作为防止晶圆遭受到金属杂质污染的方法，不让污染源的金属与晶圆接触是非常重要的。
对于在切断工件当中线锯所使用的钢线，一般使用在其表面施有黄铜镀层之物。
上述的线锯装置当中，由于切断工件时钢线本身也会被削细，而使黄铜镀层内所含有的金属杂质的铜溶出在浆液中。此铜因附着于浆液中的磨粒而残留于使用过的磨粒侧的缘故，与未使用的新品磨粒相比，在使用过的磨粒上检测出较多的铜。
如果重复使用上述包含大量的铜的已使用过的磨粒来进行工件的切断，将会成为线内存在有大量的铜的状态，而使晶圆与铜相接触的机会增多。如此一来，可推测在切好的晶圆中容易包含大量的铜。
本发明为鉴于上述此种问题，目的为提供一种工件的切断方法，于使用线锯装置的工件切断中重复使用磨粒时，能抑制金属杂质对于晶圆的污染。
为达成上述的目的，本发明为提供一种工件的切断方法，以螺旋状卷绕且轴方向行进的钢线而于多个导线器间形成钢线列，且在供给含有磨粒的加工液至工件与该钢线的接触部的同时，并将该工件压抵于该钢线列，而将该工件切断，其中以硫酸与过氧化氢水的混合液对使用过的该磨粒进行处理，将处理后的磨粒重复使用于该工件的切断。
若是此种工件的切断方法，即使重复使用磨粒用于切断工件，亦能抑制工件切断后所得到的金属杂质对于晶圆的污染，而能以低成本制造出受到金属杂质污染较少的高纯度晶圆。
另外，本发明为提供一种加工液，包含于使用线锯的工件切断使用后重复使用的磨粒，其中每1公克该磨粒中所含有的铜的浓度为1ppm以下。
若是此种加工液，由于包含重复使用磨粒的同时，能减少晶圆与铜相接触的机会，并且能降低晶圆的制造成本。
若是本发明的工件的切断方法，对使用过的磨粒进行重复使用，也能抑制在工件切断后所得到的金属杂质对于晶圆的污染，而能以低成本制造出受到金属杂质污染较少的高纯度晶圆。另外，若是本发明的加工液，在包含经重复使用的磨粒的同时，能减少晶圆与铜相接触的机会，并且能降低晶圆的制造成本。
附图简要说明
图1为显示根据本发明的工件支承装置的一例的流程图。
图2为第一实施例及第一比较例的每1公克磨粒中铜浓度的曲线图。
图3为根据第二实施例及第二比较例而得到的晶圆中的各种金属浓度的曲线图。
图4为显示一般线锯的一例的概略图。
具体实施方式
以下，说明关于本发明的实施例，但本发明并未被限定于此实施例。如同上述所说明的，在将工件的切断中所使用的磨粒重复使用的状况下，由于磨粒受到来自钢线等金属的污染，使得晶圆也受到此金属的污染，而有发生质量恶化等问题。
因此，本发明人对于所应解决的此种问题反复的进行了研究。其结果，在将工件的切断中所使用的磨粒重复使用的状况下，想到如果借由以硫酸与过氧化氢水的混合液对使用过的磨粒进行处理，便能抑制晶圆的金属污染，从而完成本发明。
以下参考图1的流程图而说明本发明的工件的切断方法。
作为本发明的工件的切断方法的一个形态，可列举出包含以下的步骤：(a)进行第一次工件的切断；(b)将(a)步骤所排出之使用过的磨粒进行回收；(c)借由以硫酸与过氧化氢水的混合液对使用过的磨粒进行处理；(d)，将(c)步骤所得到的处理后的磨粒进行重复使用；(e)进行第二次的工件的切断。再者，如图1所示，也能将在(e)步骤所排出之使用过的磨粒再次进行(b)步骤至(e)步骤，而重复使用。
在(a)步骤中，例如能使用如图4所示之线锯101来切断工件。
此线锯101中，自喷嘴106供给包含磨粒的浆液，并以钢线102切断工件。将用于切断工件的浆液作为废浆液而予以排出。
作为工件能根据待制造的晶圆的材质适当地进行选择，例如能列举出硅、玻璃、陶瓷等所构成晶棒。
作为磨粒虽然并无特别的限制，例如能列举出一般用于线锯等的碳化硅。
作为线锯一般使用其表面施有黄铜镀层之物。此黄铜镀层在将成为钢线原料的线材延伸为细长的线并以规定的直径于加工过程中被频繁地使用。
(b)步骤将自线锯排出之废浆液中所包含的使用过的磨粒进行回收。
作为此使用过的磨粒的回收方法能列举出离心分离的方法，该方法能以离心分离器将使用于工件切断之后的废浆液进行离心分离，而自废浆液中离心分离出该磨粒。
此使用过的磨粒内其主成分为碳化硅，其他还包含硅、铁、铜。硅为工件(硅晶棒)被切断时所产生的切屑。铁与铜在切断工件时与钢线共同磨耗而细线化的过程中所被削除产生的部分。自钢线表面的黄铜镀层以及自钢线内部的铁线部分分别排出铜与体。
将此使用过的磨粒进行分析后，通常与未使用的新品磨粒相比较，使用过的磨粒会检测出一百倍以上浓度的铜。
再者，作为上述的分析方法，可列举出将5公克使用过的磨粒样品在三小时之间，以混酸(氢氟酸和硝酸的混合液)50cc进行酸萃取及十倍稀释后，进行ICP-OES测量(感应耦合电浆发射光谱分析法)的方法。
(c)中，为了去除在(b)步骤中所得到的使用过磨粒内的金属杂质的铜，以硫酸与过氧化氢水的混合液来进行处理。
习知为了从使用过的磨粒中去除硅与铁，分别以氢氧化钠与硫酸来进行处理。然而，作为去除铜的方法仍是不够充足，即使以上述的方法并以氢氧化钠与硫酸来进行处理，使用过的磨粒内仍残留有大量的铜，作为铜的去除方法并不适当。
本发明中，作为熔化铜的方法以硫酸与过氧化氢水的混合液来进行处理。这是因对于溶化铜而言，在硫酸存在的情况下，标准电位较铜为上位的过氧化氢水较为合适的缘故。
作为此时硫酸与过氧化氢水的混合比虽无特别的限制，例如能使用75％硫酸123公克与30％过氧化氢水27公克的混合液。
使用此种的混合液，并借由处理使用过的磨粒而能得到铜的残存浓度低的磨粒。
作为具体的处理条件能列举出以下条件，将使用过的磨粒以上述的混合液搅拌后进行过滤，以纯水水洗后进行干燥。再者，此条件的状况下，以混合液处理时的温度能设定在25℃，处理时间能设定在24小时。
经由上述的处理，使得使用过磨粒内铜的浓度小于等于使用前的浓度，例如在1ppm以下。如此一来，如后述般在作为加工液并重复使用于工件的切断时，能减少晶圆与铜相接触的机会。
再者，本发明所进行之上述的处理虽是以降低作用于晶圆时特别有不利影响之金属杂质中铜的浓度为目的，如果是经此处理过的磨粒，在重复使用于工件的切断时，也能期待其对于其他种类的金属杂质例如钠、镁、铝、铬、铁、镍、锌等金属杂质等的浓度降低效果。
(d)步骤，将(c)步骤所得到的处理后的磨粒进行重复使用。具体来说，将处理后的磨粒溶于冷却液后作为加工液(浆液)使用。
作为冷却液，只要是用在线锯的浆液中则并无特别的限制，也能使用与(a)步骤中同种的浆液的冷却液，作为具体能举二醇系分散介质为例。
如果是此类加工液，由于在重复使用时能减少晶圆与铜接触的机会，且由于重复使用能降低浆液的成本，而能得到降低晶圆的制造成本的结果。
(e)步骤中，使用(d)步骤中获得的浆液来进行工件的切断。此步骤基本上与(a)步骤相同，也可再次利用与(a)步骤当中所使用的线锯相同的装置。
关于此(e)步骤所排出的废浆液当中的使用过的磨粒，与(a)步骤相同，也能使用于(b)步骤的回收、(c)步骤的处理、(d)步骤的重复使用，而得以再次地用于工件的切断中。此状况，当然也能以新品磨粒补充磨粒不足的部分，与重复使用的部分混合后进行使用。
如果是此种工件的切断方法，在使用过的磨粒重复使用的同时，能抑制在工件切断后所得到的金属杂质对于晶圆的污染，而能以低成本制造出受到金属杂质污染较少的高纯度晶圆。
〔实施例〕
以下，显示实验、实施例及比较例而更为具体的说明本发明，但本发明并未被限定于此实验、实施例及比较例。
＜实验＞
使用#2000磨粒进行切断直径300mm的硅晶棒后，将5公克使用过的磨粒样品在三小时之间，以混酸(氢氟酸和硝酸的混合液)50cc进行酸萃取及十倍稀释后，进行ICP-OES测量。以此方法进行分析的结果，每1公克未使用的新品磨粒中所含有铜的浓度只有1.87ppm，相对于此使用过的磨粒中铜的浓度为143.00ppm。
＜第一实施例＞
对于实验所得到的使用过的磨粒以硫酸与过氧化氢水的混合液进行处理并进行分析。作为处理条件是将10公克使用过的磨粒以75％硫酸123公克与30％过氧化氢水27公克的混合液搅拌后进行过滤，以纯水水洗后进行干燥。以混合液处理时的温度为25℃，其处理时间为24小时。分析方法与先前相同，将5公克使用过的磨粒样品在三小时之间，以混酸(氢氟酸和硝酸的混合液)50cc进行酸萃取及十倍稀释后，进行ICP-OES测量。
将经过上述处理后的磨粒进行与实验同样的分析后，相对于处理前的磨粒，1公克磨粒中所含有铜的浓度为降低至三百分之一以下的0.42ppm的水平。结果显示于图2。
＜第一比较例＞
对于在实验中所得到的使用过的磨粒，以习知方法的氢氧化钠与硫酸来实施处理，并进行与实验及实施例相同的分析。其结果在1公克磨粒中所含有铜的浓度为141.34ppm，与处理前的值相比并无改变。其结果显示于图2。
另外，从尚未使用的新品磨粒的铜的浓度为1.87ppm来判断，能明显看出经第一实施例的硫酸与过氧化氢水的混合液处理过的使用过的磨粒，其铜的浓度能降低至与新品磨粒相同或是较其更低的水平。另外，如图2所显示之第一实施例与第一比较例分别处理后所得到的磨粒，很清楚发现铜的浓度有显著的差异。
＜第二实施例＞
为了确认磨粒中所含有的铜对切断后晶圆内的铜浓度所带来的影响，使用在第一实施例中所得到之处理后的磨粒进行直径300mm的硅晶棒的切断。切断之时，所准备的用于与磨粒混合之冷却液是未使用的新品冷却液，所准备的钢线则是表面无镀层的钢线，并予以分别使用。
＜第二比较例＞
使用在第一比较例中所得到之处理后的磨粒，进行与第二实施例同样的硅晶棒的切断。
将在第二实施例及第二比较例所得到的晶圆分别进行下列的分析。
分析的样品是自切断一根的工件而得到的多个晶圆当中抽选出两片的晶圆(样品1、样品2)。将所得晶圆的表面腐蚀掉50μm后，自各别的晶圆中切得三个试验片，合计为6个样品。试验片的切出采取自晶圆的中央部位附近。关于所采取到的样品，依照全溶解法对金属杂质的浓度进行ICP-MS测量(感应耦合电浆质谱分析法)，而定量出晶圆中所含有之钠、镁、铝、铬、铁、镍、锌等的浓度。将结果显示于图3。
将自第二比较例得到的晶圆进行铜浓度测定后，如图3所示，最大检出铜浓度为9.49E+12atoms/cm3，最小检出铜浓度为3.61E+11atoms/cm3。
另一方面，将自第二实施例得到的晶圆进行铜浓度测定后，如图3所示，最大检出铜浓度为4.14E+11atoms/cm3，最小检出铜浓度为1.85E+11atoms/cm3。
比较两者切断后晶圆中的铜浓度后，第二实施例方面与第二比较例相比，其最大值约为二十二分之一以下，最小值约为二分之一以下，显露出能够降低铜浓度。
另外，铜以外的金属，即，钠、镁、铝、铬、铁、镍、锌等的浓度，如图3所示，第二实施例方面与第二比较例相比，显示出其浓度能降低至相同或更少。
从上述的结果得知，若是本发明的工件的切断方法，对使用过的磨粒进行重复使用，也能抑制在工件切断后所得的金属杂质对于晶圆的污染，而能以低成本制造出受到金属杂质污染较少的高纯度晶圆。
此外，本发明并非被限定于上述实施例，上述实施例为例示，凡具有与本发明的申请专利范围所记载的技术思想实质上相同的构成，能得到同样的作用效果者，皆被包含在本发明的技术范围内。

Claims (2)

1.一种工件的切断方法，以螺旋状卷绕且轴方向行进的钢线而于多个导线器间形成钢线列，且在供给含有磨粒的加工液至工件与该钢线的接触部的同时，并将该工件压抵于该钢线列，而将该工件切断，其中将自线锯排出的废浆液中所含的使用过的该磨粒予以取出，以硫酸与过氧化氢水的混合液对经取出的使用过的该磨粒进行除去铜的处理，通过将该处理后的已除去铜的该磨粒予以混合于冷却液而作为该加工液，将处理后的磨粒重复使用于该工件的切断。
2.一种加工液，包含于使用线锯的工件切断使用后去除铜而重复使用的磨粒，其中每1公克该磨粒中所含有的铜的浓度为1ppm以下。
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