CN107443599A - 工件的切断方法 - Google Patents

Abstract

实现线材的断线风险的避免和工件两端的晶片的品质改善。一种在多个平行的主辊（10A、10B）之间多重地卷挂线材（11）来形成线材列（11R）、通过将工件（W）推抵在行进状态的线材列（11R）上来将该工件加工为晶片状的、使用线锯的工件的切断方法，线材列（11R）具有：实架线区域（X），在比工件的两端部附近靠内侧的工件切断区域中，线材（11）被以一定间距架线，在工件的切断加工时与工件接触；线材跳过区域（S），在工件的两端部附近，线材（11）以一定间距不被架线；第1伪架线区域（D），在线材跳过区域（S）的外侧，线材（11）在以一定间距被架线两条以上后，被引出到朝向前述多个主辊的卷挂环的外侧，在工件的切断加工时不与任意的工件接触。

Description

工件的切断方法

技术领域

本发明涉及工件的切断方法，涉及被多重地卷挂在多个主辊之间的线材的排列方法。

背景技术

在将在半导体设备中使用的硅或蓝宝石、SiC等的材料用各种各样的方法制作出的坯块加工为圆柱状后，进行切片而成为晶片形状，然后经过研磨、清洗等工序，成为成品晶片。在该坯块的切片工序中主要使用线锯，使多重地卷挂在多个平行的主辊之间的线材行进，通过将经由粘接层固定在工件保持器上的作为工件的坯块推抵在行进状态的线材上，将坯块切片成目标的厚度。

在通过线锯进行的切断加工中，在工件的切断中或切断完成时点，工件的端材从粘接层离散，由于该端材与线材干涉或进入到主辊的槽内，容易发生线材断线，或端材与旋转零件干涉而发生旋转部分的不良。作为其对策，例如在专利文献1中，在工件的目标的厚度方向上，将工件切断区域设定为使粘接层部分地残留于工件的两端部、并且能够确保关于工件所需要的尺寸的范围内，在该工件切断区域内将线材的间距设定为与目标的厚度对应的值，并且将在工件切断区域外包括部分地残留的粘接层的范围作为线材跳过区域，在该工件跳过区域中在与线材干涉的范围中不存在线材。因此，在工件的切断中或切断完成时点，能够防止工件的端材从粘接层的离散，能够将线材断线及旋转部分的不良防止于未然。

专利文献1：日本特开2010－253664号公报。

如专利文献1中记载那样，在工件的两端部设置线材跳过区域、并在比工件两端靠内侧将线材架线来进行加工的情况下，能够避免线材的断线等的风险。但是，有工件两端部附近的晶片的品质较差的问题。

发明内容

因而，本发明的目的是提供一种能够避免线材的断线风险并改善工件两端部附近的晶片的品质的工件的切断方法。

为了解决上述问题，本发明的工件的切断方法为，在多个平行的主辊之间多重地卷挂线材来形成线材列，通过将工件向行进状态的前述线材列推抵来将该工件加工为晶片状，前述工件的切断方法使用线锯，其特征在于，前述线材列具有：实架线区域，在比前述工件的两端部附近靠内侧的工件切断区域中，前述线材被以一定间距架线，在前述工件的切断加工时与前述工件接触；线材跳过区域，在前述工件的前述两端部附近，前述线材以前述一定间距没有被架线；第1伪架线区域，在前述线材跳过区域的外侧，前述线材在以前述一定间距被架线两条以上后，被引出到朝向多个前述主辊的卷挂环的外侧，在前述工件的切断加工时不与任意的工件接触。

根据本发明，由于在工件的两端部附近设有线材跳过区域，所以能够避免线材的断线风险。此外，在线材跳过区域的外侧设有第1伪架线区域，该第1伪架线区域内的线材列将怎样的工件都不切断，所以能够改善工件两端的晶片的品质。即，第1伪架线区域的线材列有助于实架线区域的线材的稳定行进，抑制实架线区域的最外侧的线材的振动，所以能够使工件两端的晶片的加工品质提高。

在本发明中，前述线材跳过区域中的前述线材的跳过数优选的是在前述工件的端面的左右分别是1间距以上，更优选的是2间距。根据该结构，能够不发生线材的脱线等的问题而避免工件端部与线材的接触。

在本发明中，优选的是，在前述多个主辊的各自的外周面上设有前述一定间距的槽；在前述实架线区域内及前述第1伪架线区域内，前述线材以前述一定间距被卷挂在前述槽中；在前述线材跳过区域内，前述线材没有被卷挂在前述槽中。根据该结构，能够可靠地实现避免线材的断线风险和工件两端的晶片的品质提高的两者。

本发明的工件的切断方法优选的是，在分别卷取前述线材的一端及另一端的第1及第2绕线轮的每一个与前述主辊之间的线材行进路径上，分别设置第1及第2张力调整机构来调整前述线材的张力。根据该结构，由于从被架线在主辊上到到达工件的加工点的线材的长度较长，所以不易因张力调节机构的影响而发生工件的加工点处的线材的张力的变动，此外将线材的扭转也修正。因而，能够防止因线材的蜿蜒行进带来的振动。

在本发明中，前述线材优选的是固定磨粒线材。这是因为，固定磨粒线材非常昂贵，此外在断线时工件的加工的再开始非常困难，避免线材的断线风险的本发明的效果非常大。

在本发明中，优选的是，前述线材列具有与被同时切断加工的多个工件对应的多个前述实架线区域；在各实架线区域的两侧分别设有前述线材跳过区域；在相邻的两个前述线材跳过区域之间，设有第2伪架线区域，在前述第2伪架线区域，前述线材被以前述一定间距架线两条以上，在前述工件的切断加工时不与任意的工件接触。由此，在将多个工件同时切断的线材列的结构中，能够实现线材的断线风险的避免和工件两端部附近的晶片的品质的改善。此外，即使是相邻的两个工件间的空间的宽度较宽的情况，也能够使对应于该空间而设置的线材跳过区域的宽度变窄，由此能够降低线材的位置偏差的风险。

根据本发明，能够提供一种能够避免线材的断线风险并改善工件两端部附近的晶片的品质的工件的切断方法。

附图说明

图1概略地表示是本发明的实施方式的线锯1的整体结构的立体图。

图2是用来说明线材列11R的结构的大致俯视图。

图3是与图2中的工件W的左侧的端部重叠的线材列11R的局部放大图。

图4是用来说明线材列11R的结构的其他例的大致俯视图。

图5（a）及图5（b）是表示伪架线区域D的线材的绕数与总厚度变化的关系的曲线图，图中的横轴表示线材的绕数，纵轴表示总厚度变化。

图6（a）及图6（b）是表示伪架线区域D的线材的绕数与翘曲的关系的曲线图，图中的横轴表示线材的绕数，纵轴表示翘曲。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选的实施方式详细地说明。

图1是概略地表示本发明的实施方式的线锯1的整体结构的立体图。

如图1所示，线锯1具备相互平行地配置的3条主辊10A、10B、10C、通过在3条主辊10A、10B、10C之间多重地卷挂1条线材11而形成的线材列11R、分别卷取线材11的一端11a及另一端11b的第1及第2绕线轮12A、12B、包括横动辊13T的多个导辊13、和用来调整线材11的张力的一对张力调整机构14A、14B。

主辊10A、10B、10C是带槽辊，在外周面上以一定间距形成有许多环状的槽。作为主辊，例如可以使用在钢铁制圆筒的周围压入聚氨酯树脂、在其表面上以规定的间距切出了槽的结构。第1及第2主辊10A、10B设在相同的高度位置，第3主辊10C设在比它们靠下方。

线材11在3条主辊10A、10B、10C间以螺旋状卷绕，被卷挂到主辊的槽中。由此，在第1及第2主辊10A、10B间形成一定间距的线材列11R，通过将工件W推抵在该线材列11R上而将工件W切断。工件W例如是圆柱状的硅单晶坯块。线材11的绕数根据工件W的长度而设定，例如在各主辊卷绕300～400次左右。

线材11优选的是固定磨粒线材。在游离磨粒方式下，由于切断加工中的工件的切入宽度比线材径大，所以在线材断线时能够将新的线材放入到切断加工中的切入槽内再开始切断，相对于此，在固定磨粒方式下，使用在芯线上固接着磨粒的固定磨粒线材，由于切断加工中的工件的切入宽度比线材径小，所以当固定磨粒线材断线时，不能将新的线材放入到切断加工中的切入槽内再开始切断。这是因为，由于固定磨粒线材自身是昂贵的，所以线材的切断成为较大的问题。固定磨粒线材的芯线径、磨粒的固定方法（电沉积、树脂）、磨粒径等没有被特别限定。

线材11的一端11a经过多个导辊13及第1张力调节机构14A被第1绕线轮12A卷取，线材11的另一端11b也经过多个导辊13及第2张力调节机构14B被第2绕线轮12B卷取。第1绕线轮12A是卷绕着线材新线的线材供给用的绕线轮，第2绕线轮12B是卷取已使用线材的线材回收用的绕线轮。第1及第2绕线轮被未图示的转矩马达驱动。

第1张力调整机构14A设在第1绕线轮12A与第1主辊10A之间的线材行进路径上，是调整第1绕线轮12A侧的线材11的张力的机构，第2张力调整机构14B设在第2绕线轮12B与第3主辊10C之间的线材行进路径上，是调整第2绕线轮12B侧的线材11的张力的机构。第1及第2张力调整机构14A、14B分别由卷挂着线材11的摆动辊15、旋转自如地支承摆动辊15的摆动臂16和支承摆动臂16的致动器17构成，利用致动器17的驱动力对线材11施加适当的张力。

对于切断加工中的线材11，从未图示的冷却剂供给机构供给冷却剂液。冷却剂供给机构由容纳冷却剂液的罐、调整冷却剂液的供给温度的冷却器、喷射冷却剂液的喷嘴等构成。喷嘴配置在线材列11R的上方，将从罐经由冷却器供给的温度调整后的冷却剂液向线材11供给。线材11向从第1绕线轮12A朝向第2绕线轮12A的方向或其反方向往复行进，同时通过使从第1绕线轮12A送出的送出量比从第2绕线轮12B送出的送出量多，能够将新线逐渐持续地供给。

工件W被配置在线材列11R的上方的工件进给机构18保持。在圆柱状的工件W的外周面上经由粘接层粘接固定着工件保持器，工件进给机构18经由工件保持器保持着工件W。配置在线材列11R的上方的工件W被向线材列11R推抵，被在第1及第2主辊10A、10B间往复行进的线材列11R连同粘接层一起切断。

图2是用来说明线材列11R的结构的大致俯视图。此外，图3是与图2中的工件W的左侧的端部重叠的线材列11R的局部放大图。由于工件W的右侧的端部也与左侧的端部实质上是同样的，所以省略该图示的说明。

如图2所示，线材列11R具有：实架线区域X，在比工件W的两端部附近靠内侧的工件切断区域中，线材11被以一定间距架线，在工件W的切断加工时与工件W接触；线材跳过区域S，在比实架线区域X靠外侧的工件W的两端部附近，线材11以一定间距没有被架线；伪架线区域D，在线材跳过区域S的外侧，线材11在以一定间距被架线两条以上后，被引出到朝向主辊10A、10B、10C的卷挂环的外侧，在工件W的切断加工时不与工件W接触。

在主辊10A、10B、10C的各自的外周面上以一定间距设有较多数量的槽10g，实架线区域X及伪架线区域D的线材11通过一边嵌到槽10g中一边被卷挂而以一定间距排列。另一方面，线材跳过区域S为不存在线材11的区域，线材11不被卷挂到槽10g中。即，线材跳过区域D可以通过将向线材11的槽10g的卷挂1间距以上跳过来形成。通过这样，能够不追加跳跃辊等的特别的机构来进行线材跳过。

如图3所示，作为线材跳过的对象的线材列11R是当以一定间距架设在第1及第2主辊10A、10B间时、至少在比工件W的端面E靠内侧距该端面E最近的线材11n。该线材11n也可以与工件W的端面E实质上重叠（交叉）。这样，通过以至少1间距跳过进行向形成在主辊上的槽10g的线材11的卷挂，能够防止工件的切断中或切断完成时点的工件W的端材从粘接层的离散。

线材跳过区域D中的线材11的跳过数优选的是在工件W的端面E的左右分别是1间距以上。通过在工件W的端面E的左右分别将各1条线材11n、11m（合计两条线材列）去掉，能够降低在工件两端部附近容易发生的线材11的断线风险。

在线材跳过区域S的外侧的伪架线区域D中，架线有两条以上的线材。向伪架线区域D卷挂的线材11的条数没有被特别限定，只要是两条以上，是几条都可以。如果将线材的条数增加为3条、4条，则能够提高稳定性、可靠性，但如果将条数过度增加，则效果也不会提高，反而可能发生因与主辊的无用的接触增加造成的固定磨粒线材的品质下降，所以优选的是100条以下。通过在左右的线材跳过区域S的外侧设置这样的线材列，能够抑制实架线区域X内的最外侧的线材11的行进时的振动，能够降低从工件W的两端切割出的晶片的总厚度变化（TTV）及翘曲（Warp），能够使晶片的加工品质提高。

在没有设置伪架线区域D的情况下，被从紧挨着的导辊13向主辊送入的线材11从图1所示的张力调节机构14A、14B向工件W的加工点直接进出，所以受到其时时刻刻的切断阻力的变动的影响而张力变动，此外线材的扭转也较大，难以进行稳定的切断加工。此外，因为从线材11被架线到主辊上到到达工件W的加工点的长度较短，线材11的振动变大，工件两端部附近的晶片的加工品质下降。

相对于此，在如本实施方式那样设有伪架线区域D的情况下，被从紧挨着的导辊13向主辊送入的线材11从张力调节机构14A、14B经过伪架线区域D向工件W的加工点出入，所以即使有稍稍的张力变动，张力也由于在主辊间移动的期间中被平均化而稳定。因而，在工件W的加工点不易发生线材11的张力的变动，此外线材11的扭转也被修正。此外，由于从线材11被架线到主辊上到到达工件W的加工点的长度充分长，所以能够防止线材11的振动。因而，能够降低从工件W的两端切割出的晶片的总厚度变化及翘曲，能够使晶片的加工品质提高。

上述实施方式是将单一的工件切断加工的方法，但也能够应用到将多个工件同时切断加工的方法中。

图4是用来说明线材列11R的结构的其他例的大致俯视图。

如图4所示，该线材列11R构成为，将3个工件W1、W2、W3同时切断加工，具有与各工件W1、W2、W3对应的3个实架线区域X。此外，在各实架线区域X的两侧分别设有线材跳过区域S，在工件W1的左端部附近的外侧及工件W3的右端部附近的外侧，设有线材11在以一定间距被架线两条以上后被引出到朝向主辊的卷挂环的外侧、在工件W1～W3的切断加工时与哪个工件都不接触的伪架线区域（第1伪架线区域）D1。

此外，在相互相邻的两个实架线区域X、X之间，设有两个线材跳过区域S、S、和夹在它们间的1个伪架线区域（第2伪架线区域）D2。相对于第1伪架线区域D1由被架线在线材列11R的最外侧的线材11构成，第2伪架线区域D2由被架线在线材列11R的中间位置的线材11构成。

第2伪架线区域D2的线材11与第1伪架线区域D1的线材11同样，线材11被以一定间距架线两条以上，在工件W1～W3的切断加工时与哪个工件都不接触，起到以下作用：抑制实架线区域X内的最外侧的线材11的行进时的振动，使从工件W的两端切割出的晶片的加工品质提高。此外，例如在相邻的两个工件W1、W2间设置充分的空间宽度的情况下，如果想要将设在相邻的两个实架线区域X、X之间的线材跳过区域S用单一的区域构成，则线材11的跳过数变得非常多，线材11容易从槽10g脱线，但通过设置第2伪架线区域D2，能够将线材跳过区域S的跳过数抑制为两个间距左右，能够降低线材11从槽10g脱线的风险。但是，在本发明中，第2伪架线区域D2不是必须的，也可以将第2伪架线区域D2省略，在相邻的两个实架线区域X、X之间仅设置线材跳过区域S。

根据该线材列11R的结构，在将多个工件同时切断加工的情况下，能够在避免线材的断线风险的同时，使各工件的两端的晶片的加工品质提高。

如以上说明，本实施方式的使用线锯1的工件的切断方法由于在工件W的两端部附近设置线材跳过区域S，在线材跳过区域S的外侧还设置伪架线区域D而将工件W切断，所以能够在避免线材11的断线风险的同时，使工件W的两端的晶片的加工品质提高。

以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种各样的变更，它们当然也包含在本发明的范围内。

例如，在上述实施方式中举使用固定磨粒线材的固定磨粒方式的线锯1为例，但本发明并不限定于此，也能够应用于游离磨粒方式的线锯。此外，上述实施方式的线锯是具有3条主辊的结构，但也可以是由两条主辊构成的，也可以是由4条主辊构成的结构。此外，辊的材质及槽形状也没有被特别限定。

此外，在本发明中作为切片加工的对象的工件并不限定于硅单晶坯块，可以将蓝宝石单晶或SiC单晶等各种各样的坯块作为对象。

［实施例］

在比工件的两端部附近靠内侧的实架线区域的各主辊的各槽中架线线材，并且将结晶两端的线材槽跳过1个，进而验证在工件的两端部附近的线材跳过区域S的外侧的伪架线区域D架线几条线材，能够维持在工件的两端得到的晶片的希望的品质。

在线锯中使用小松NTC（コマツNTC）公司制MWM454B。该装置是图1那样的具有3条主辊的结构。此外，使用的线材的芯线径为0.12mm，金刚石磨粒径为8～16μmm。

工件为圆柱状的硅单晶坯块，其直径为300mm，结晶长度为160～170mm，将这样的工件花费约10小时切断加工。

作为参数的伪架线区域D的线材的条数为0、1、2、3、4、5、20、40、100的9种。另外，线材的条数为0条，是在线材跳过区域S的外侧完全不架线线材的以往的方式。

接着，测量将工件的试样切断加工而得到的两端晶片的总厚度变化及翘曲。总厚度变化（Total Thickness Variation）是表示晶片面内的厚度的最大值与最小值的差的参数。此外，翘曲是表示晶片没有被真空吸附的自然的状态的形状的参数，在测量面中使用厚度中央面、在基准面中使用厚度中央面的最佳配合面，被定义为从测量面减去基准面的值的最大值与最小值的差。

图5（a）及图5（b）是表示伪架线区域D的线材的绕数与总厚度变化的关系的曲线图，图中的横轴表示线材的绕数，纵轴表示总厚度变化。此外，图6（a）及图6（b）是表示伪架线区域D的线材的绕数与翘曲的关系的曲线图，图中的横轴表示线材的绕数，纵轴表示翘曲。在图5及图6中，（a）是整体图，（b）是线材的绕数为0～5条时的局部放大图。

如图5（a）及图5（b）所示，晶片的总厚度变化的最大值（Max）当线材条数是0条时为约45μm，是1条时为约39μm，是两条以上时为约17μm以下。根据该结果可知，如果线材条数是两条以上，则能够良好地得到从工件两端切割出的晶片的总厚度变化。

此外，如图6（a）及图6（b）所示，晶片的翘曲的最大值（Max）当线材条数是0条时为约43μm，是1条时为约44μm，是两条以上时为约22μm以下。根据该结果可知，如果线材条数是两条以上，则也能够良好地得到从工件两端切割出的晶片的翘曲。

附图文字说明

1 线锯

10A 第1主辊

10B 第2主辊

10C 第3主辊

10g 主辊的槽

11 线材

11R 线材列

11a 线材的一端

11b 线材的另一端

12A 第1绕线轮

12B 第2绕线轮

13 导辊

13T 横动辊

14A 第1张力调整机构

14B 第2张力调整机构

15 摆动辊

16 摆动臂

17a 致动器

18 工件进给机构

E 工件的端面

X 实架线区域

S 线材跳过区域

D、D1 伪架线区域（第1伪架线区域）

D2 伪架线区域（第2伪架线区域）

W 工件。

Claims (7)

1.一种工件的切断方法，前述工件的切断方法在多个平行的主辊之间多重地卷挂线材来形成线材列，通过将工件向行进状态的前述线材列推抵来将该工件加工为晶片状，前述工件的切断方法使用线锯，其特征在于，

前述线材列具有：

实架线区域，在比前述工件的两端部附近靠内侧的工件切断区域中，前述线材被以一定间距架线，在前述工件的切断加工时与前述工件接触；

线材跳过区域，在前述工件的前述两端部附近，前述线材以前述一定间距没有被架线；

第1伪架线区域，在前述线材跳过区域的外侧，前述线材在以前述一定间距被架线两条以上后，被引出到朝向多个前述主辊的卷挂环的外侧，在前述工件的切断加工时不与任意的工件接触。

2.如权利要求1所述的工件的切断方法，其特征在于，

前述线材跳过区域中的前述线材的跳过数在前述工件的端面的左右分别是1间距以上。

3.如权利要求1所述的工件的切断方法，其特征在于，

在多个前述主辊的各自的外周面上设有前述一定间距的槽；

在前述实架线区域内及前述第1伪架线区域内，前述线材以前述一定间距被卷挂在前述槽中；

在前述线材跳过区域内，前述线材没有被卷挂在前述槽中。

4.如权利要求2所述的工件的切断方法，其特征在于，

在多个前述主辊的各自的外周面上设有前述一定间距的槽；

在前述实架线区域内及前述第1伪架线区域内，前述线材以前述一定间距被卷挂在前述槽中；

在前述线材跳过区域内，前述线材没有被卷挂在前述槽中。

5.如权利要求1所述的工件的切断方法，其特征在于，

在分别卷取前述线材的一端及另一端的第1及第2绕线轮的每一个与前述主辊之间的线材行进路径上，分别设置第1及第2张力调整机构来调整前述线材的张力。

6.如权利要求1所述的工件的切断方法，其特征在于，

前述线材是固定磨粒线材。

7.如权利要求1～6中任一项所述的工件的切断方法，其特征在于，

前述线材列具有与被同时切断加工的多个工件对应的多个前述实架线区域；

在各实架线区域的两侧分别设有前述线材跳过区域；

在相邻的两个前述线材跳过区域之间，设有第2伪架线区域，在前述第2伪架线区域，前述线材被以前述一定间距架线两条以上，在前述工件的切断加工时，不与任意的工件接触。