CN109153104A - 线锯装置及工件的切断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种线锯装置，包含：伸出钢线的钢线供给轴盘、通过螺旋状缠绕于多个钢线导线器的周围的钢线而形成的钢线列、卷收钢线的钢线卷收轴盘、以及将切断目标的工件予以支承的工件支承部，此外于将被工件支承部所支承的工件予以推压至以至少重复前进后退1次以上而行进的钢线列进行切断加工，其中该线锯装置具备装设于工件支承部的振动传感器，以及检测钢线张力的荷重元。由此提供能透过于工件的切断之前判断发生钢线过紧或线锯装置异常振动的状态，而防止自工件切出的晶圆质量恶化的线锯装置及工件的切断方法。

Description

线锯装置及工件的切断方法
技术领域
本发明涉及线锯切断技术，特别是关于可应用于将工件(例如硅半导体单晶晶棒)予以晶圆状(切片)的晶圆切断步骤等的线锯装置及工件的切断方法。
背景技术
例如，在半导体制造领域中，会以内周刃切片器将单晶提拉装置所提拉的硅半导体单晶晶棒于轴直角方向薄薄地切断，而得到多个硅半导体晶圆。
然而，近年来半导体晶圆的大直径化的倾向，令以往的通过内周刃切片器的硅晶棒的切断日益困难。此外，通过内周刃切片器的切断方法，由于只能一片片地切出晶圆，以致有效率低落且生产性不佳的问题。于是，通过线锯(尤其是复线式线锯)的切断方法近年来受到瞩目。此切断方法是将工件推压至以螺旋状缠绕于多根主辊(钢线导线器)间的钢线列，且供给研磨液至该工件与钢线的接触部并同时使钢线移动，由此而将该工件切断成晶圆状的方法(例如，专利文献1)。以如此切断方法，可一次切出多片(例如数量100片)的晶圆。
此外，有如专利文献2，于附槽辊的支承部装设振动计而用于断线检测，或如专利文献3，于轴盘线轴的轴承壳或是该轴承壳的托架装设振动计，使用振动传感器于轴盘线轴的异常旋转检测。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本特开平11-156694号公报
[专利文献2]日本特开2013-035080号公报
[专利文献3]日本特开2000-190196号公报
发明内容
[发明所欲解决的问题]
然而，在如同上述使用线锯的切断方法之中，在钢线张力未能维持一定而大幅变动的状态、或发生异常振动的状态下切断工件的情况，挠屈度(Warp)质量便会恶化。此外，若在工件的切断途中察觉该异常，为了维护而停止装置，却又会因温度变化导致挠屈度质量恶化。无论何者，皆存在着为了一次切出多片晶圆而极可能导致大量不良品产生的问题。
鉴于如同前述的问题，本发明的目的在于提供一种线锯装置及工件的切断方法，透过能于工件的切断之前，判断钢线的张力变动或线锯装置发生异常振动的状态，来防止自工件切出的晶圆的质量恶化。
〔解决问题的技术手段〕
为了达成上述目的，根据本发明而提供一种线锯装置，包含：伸出钢线的钢线供给轴盘、通过螺旋状缠绕于多个钢线导线器的周围的该钢线而形成的钢线列、卷收该钢线的钢线卷收轴盘、以及将切断目标的工件予以支承的工件支承部，该线锯装置将被该工件支承部所支承的该工件推压至至少重复前进后退1次以上而行进的该钢线列而进行切断加工，
其中该线锯装置具备装设于该工件支承部的振动传感器、以及检测该钢线张力的荷重元。
若是如此，能于工件的切断之前，进行以荷重元所检测出的钢线的张力以及以振动传感器所检测出的振动的至少其中一者的测定，使用此测定值进行线锯装置的正常或异常的判断。因此，若在线锯装置被判断为正常的情况下进行工件的切断，遂能防止自工件切出的晶圆的质量恶化。
另外，根据本发明而提供一种工件的切断方法，使用如上述的本发明的线锯装置而切断工件，该工件切断方法包含：一判断步骤，于该工件的切断之前，在不使该工件接触该钢线的状态下，使该钢线至少重复前进后退1次以上而行进的同时，进行以该荷重元所检测出的该钢线之张力以及以该振动传感器所检测出的振动的至少其中一者的测定，使用经测定的该测定值而进行该线锯的正常或异常的判断；以及一切断步骤，于该线锯装置被判断为正常的情况，进行该工件的切断。
如此的工件的切断方法，由于使用上述本发明的线锯装置的缘故，而得以于工件的切断之前进行线锯装置的正常或异常的判断。然后，由于在线锯装置被判断为正常的情况下进行工件的切断，故能防止自工件切出的晶圆的质量恶化。
此时，于该判断步骤中，使用该测定值进行管制图管制，于该测定值在管制值界限外的情况，判断该线锯装置为异常，并于该工件的切断之前停止该线锯装置，直到落入该管制值界限内为止，进行该线锯装置的维护，之后，切断该工件为佳。
如此一来，通过进行管制图管制，遂能于工件切断之前掌握线锯装置的状态，并能通过于管制值界限外的异常状态的情况下进行维护，从而减低自工件切出的晶圆的质量恶化或质量恶化所导致的不良出现。
另外，根据本发明而提供一种工件的切断方法，使用如前述的本发明的线锯装置而切断工件，该工件切断方法包含：在该工件的切断之前，在不使该工件接触于该钢线的状态下，使该钢线至少重复前进后退1次以上而行进的同时，确认以荷重元所检测出的该钢线的张力的标准偏差为0.45N以下、且以该振动传感器所检测出的振动为1.0mm/sec以下之后，进行该工件的切断。
如此一来，将钢线的张力的标准偏差为0.45N以下、且振动为1.0mm/sec以下的情况判断为正常，通过仅在该被确认为正常的情况下进行工件的切断，能更确实地防止自工件切出的晶圆的质量恶化。
〔对照现有技术的功效〕
若为本发明的线锯装置，即能于工件的切断之前，进行以荷重元所检测出的钢线张力、及振动传感器所检测出的振动的至少其中一者的测定，并使用此测定值进行该线锯装置的正常或异常的判断。因此，若于线锯装置被判断为正常的情况下进行工件的切断，即能防止自工件切出的晶圆的质量恶化。
此外，若为使用如此的本发明的线锯装置的工件的切断方法，即能于工件的切断之前，进行线锯装置的正常或异常的判断。然后，由于在线锯装置被判断为正常的情况下进行工件的切断的缘故，即能防止自工件切出的晶圆的质量恶化。
附图说明
图1是显示本发明的线锯装置之一范例的示意图。
图2是显示本发明的工件的切断方法之一范例的步骤图。
图3是暖机时的钢线张力参差σ的管制图。
图4是显示在暖机时之钢线张力参差σ为管制值界限外的(a)异常时(比较例1)及管制值界限内的(b)正常时(实施例1)之中，切断工件时的25片切片品的平均挠屈度质量的图。
图5是暖机时的振动振幅的平均值的管制图。
图6是显示在暖机时的振动振幅的平均值为管制值界限外的(a)异常时(比较例2)及管制值界限内的(b)正常时(实施例2)，切断工件时的25片切片品的平均挠屈度质量的图。
具体实施方式
以下将针对本发明的实施例做说明，但本发明并非限定于此。
如同上述，在使用线锯装置的切断方法之中，在钢线张力未维持一定而大幅变动的状态、或发生异常振动的状态下切断工件的情况，挠屈度质量便会恶化。此外，若在工件的切断途中察觉该异常，为了维护而停止装置，却又会因温度变化导致挠屈度质量恶化。无论何者，皆存在着为了一次切出多片晶圆而极可能导致大量不良品产生的问题。
于是，本发明人持续致力于研究以解决此类问题。最终构想出若为具备有装设于工件支承部的振动传感器、以及检测钢线张力的荷重元的线锯装置，便能于工件的切断之前，进行以荷重元所检测出的该钢线的张力以及以振动传感器所检测出的振动的至少其中一者的测定，并使用此测定值来进行线锯装置的正常或异常的判断，且只要于线锯装置被判断为正常的情况下进行工件的切断，则能防止自工件切出的晶圆的质量恶化。然后，对于实施这些构想的最佳方式进行了详实的调查，完成了本发明。
首先，关于本发明的线锯装置，参考图1做说明。如图1所示，本发明的线锯装置13包含：伸出钢线8的钢线供给轴盘1、由螺旋状缠绕于多个钢线导线器6周围的钢线8而形成的钢线列9、卷收钢线8的钢线卷收轴盘7、及将切断目标的工件W予以支承的工件支承部10，而将被工件支承部10所支承之工件W推压至以至少重复前进后退1次以上而行进的钢线列9而进行切断加工。然后，线锯装置13具备有装设于工件支承部10的振动传感器(振动计)11、以及检测钢线8的张力的荷重元5。
此线锯装置13中，钢线8自钢线供给轴盘1通过长型辊2、紧线器3及多个滑轮P，以固定的间隔平行卷绕于钢线导线器6，而形成钢线列9。其构成便是透过令被工件支承部10所支承的工件W下降接触钢线列9，来切断工件W。然后，离开钢线导线器6的钢线8则会通过多个滑轮P及紧线器3而卷收于钢线卷收轴盘7。
本实施例的线锯装置13中，在钢线供给轴盘1与钢线导线器6、及钢线导线器6与钢线卷收轴盘7之间，分别设置有荷重元5和张力机构4，以荷重元5所检测出的张力为基准，由张力机构4来控制钢线8的张力。
然后，于工件支承部10装设有振动传感器11。振动传感器11能构成为，例如，直接装设于工件支承部10中的附着工件W的平板，而将振动显示于屏幕上。至于荷重元5及振动传感器11，例如，能连接至监控PC12而持续监控自荷重元5及振动传感器11输出的检测值。
若是如此的线锯装置13，即能于工件W的切断之前，进行以荷重元5所检测出的钢线8的张力以及以振动传感器11所检测出的振动的至少其中一者的测定，并使用此测定值进行线锯装置13的正常或异常之判断。因此，若于线锯装置13被判断为正常的情况下进行工件W的切断，即能防止自工件W切出的晶圆的质量恶化。
接着，将针对使用如同上述的本发明的线锯装置的本发明的工件的切断方法做说明。在这里，针对使用上述的图1中所示的本发明的线锯装置13的情况做说明。
首先，使用线锯装置13，于进行工件W的切断之前，在不使工件W接触于钢线8的状态下，使钢线8至少重复前进后退1次以上而行进的同时，进行以荷重元5所检测出的钢线8的张力以及以振动传感器11所检测出的振动的至少其中一者的测定，并使用经测定的该测定值而进行线锯装置13的正常或异常的判断的判断步骤。然后，此判断步骤中，在线锯装置13被判断为正常的情况下，进行切断工件W的切断步骤。
具体而言，如图2的流程图所示，首先，于切断工件W之前，在工件W未与钢线列9接触的状态下，使钢线8至少前进后退1次以上而行进。此作业为暖机运转(SP1)。并于此暖机运转中，测定张力与振动的至少其中一者(SP2)，进行自该检测值(测定值)判断线锯装置13是否正常或异常的判断步骤(SP3)。然后，若为正常的情况，则继续暖机(SP4)后，直接进行工件W的切断(SP5)。另一方面，若为异常的情况，则停止线锯装置13(SP6)，实施滑轮P的交换等维护(SP7)。之后，能再次进行暖机运转(SP1)，直到情况正常为止继续执行此流程。
此时，在判断步骤(SP3)之中，能使用测定值进行管制图管制(SP8)，当测定值在管制值界限外的情况，即判断线锯装置13为异常(SP9)，于工件W的切断之前停止线锯装置13，进行线锯装置13的维护直至落入管制值界限内为止，之后，再切断工件W。
如此一来，透过管制图管制，遂能于工件W的切断之前掌握线锯装置13的状态，并且通过于管制值界限外的状况下进行维护，从而能减少自工件W切出的晶圆的质量恶化或质量恶化所导致的不良出现。
作为正常或异常判断的一范例，具体而言有一种方法，即是于暖机时的前进后退1循环时的过程中，使用以荷重元5检测出的钢线8的张力的测定值所算出的张力参差σ、或是以振动传感器11检测出的振动的测定值所算出的振动的振幅进行管制图管制(SP8)，于管制界限线内(管制值界限内)则判断为正常，超出的情况(管制值界限外)则判断为异常(SP9)。
更具体而言，在确认以荷重元所检测出的钢线的张力的标准偏差为0.45N以下、且以振动传感器所检测出的振动为1.0mm/sec以下之后，即能进行工件的切断。换言之，满足此条件时即判断为正常，不满足时则判断为异常。
若为如此的本发明的使用线锯装置的工件的切断方法，能于工件的切断之前，进行线锯装置的正常或异常的判断。然后，由于在线锯装置被判断为正常的情况下，进行工件的切断的缘故，而能防止自工件切出的晶圆的质量恶化。
(实施例)
以下，将呈现本发明的实施例及比较例，为本发明做更具体的说明，但本发明不限于此。
(实施例1)
使用如图1所示的本发明的线锯装置，并根据本发明的工件的切断方法进行了工件的切断。另外，将以CZ法(柴可拉斯基法)所制造的直径300mm的晶棒来作为工件W使用。
首先，于进行工件W的切断之前，在不使工件W接触于钢线8(钢线列9)的状态下，使钢线8至少重复前进后退1次以上而行进(暖机运转)的同时，进行以荷重元5检测出的钢线8的张力的测定。
然后，进行使用此测定值所算出的张力参差σ的管制图管制。图3是于暖机时的前进后退1循环时的张力参差σ的管制图。图3的各点表示于暖机时的前进后退1循环时的张力参差σ。此时，当张力参差σ位于UCL(Upper Control Limit，管制上限)及LCL(LowerControl Limit，管制下限)的管制界限线内(管制值界限内)的情况下判断线锯装置为正常，超出的情况(管制值界限外)则判断线锯装置为异常。此外，图3中的CL(Central Line)表示中心线。
然后，如图3的下箭头(b)所示的张力参差σ位于管制值界限内而被判断为正常的情况下，进行了工件W的切断。将此时的25片切片品的平均挠屈度质量经测定的结果示于图4的(b)。挠屈度质量的测定使用SBW-330(KOBELCO research institute制)。另外，图4中的误差杠表示经测定的25片切片品的挠屈度的标准偏差(SD：standard deviation)。
其结果，如图4的(b)所示，于实施例1中，挠屈度质量为平均6.8μm。
(比较例1)
作为比较例1，如图3的下箭头(a)所示，在张力参差σ超出管制界限线而被判断为异常的情况下，不实施维护，直接进行了工件W的切断。图3的下箭头(a)所示的张力参差σ为超出管制界限线的0.46N。将此时的25片切片品的平均挠屈度质量经测定后的结果示于图4的(a)。
其结果，如图4(b)所示，于比较例1中，挠屈度质量为平均9.7μm。如此一来，由于在张力参差σ超过0.45N的情况下进行工件W的切断，挠屈度质量因而恶化了。
(实施例2)
使用进行以振动传感器所检测出的振动的测定而得到的测定值，算出暖机时的前进后退1循环时的振动振幅的平均值。接着，除了使用此振动振幅的平均值进行管制图管制以外，与实施例1相同地进行了工件W的切断。
首先，于工件W的切断之前，在不使工件W与钢线8接触的状态下，使钢线8至少重复前进后退1次以上而行进(暖机运转)的同时，进行以振动传感器11检测出的振动的测定。
接着，进行了使用此测定值算出的振动振幅的平均值的管制图管制。图5为暖机时的前进后退1循环时的振动振幅的平均值的管制图。此外，图5的各点表示于暖机时的前进后退1循环时的振动振幅的平均值。此时，在振动振幅的平均值位于UCL及LCL的管制界限线内(管制值界限内)的情况下，即判断线锯装置为正常，超出的情况(管制值界限外)则判断线锯装置为异常。此外，图5中的CL表示中心线。
接着，如图5的下箭头(b)所示的振动振幅的平均值位于管制值界限内而被判断为正常的情况下，进行了工件W的切断。将此时的25片切片品的平均挠屈度质量与实施例1相同地测定后的结果示于图6的(b)。另外，图6中的误差杠表示经测定的25片切片品的挠屈度的标准偏差(SD)。
其结果，如图6(b)所示，于实施例2中，Warp质量为平均7.1μm。
(比较例2)
作为比较例2，如图5的下箭头(a)所示，振动振幅的平均值超出管制界限线而被判断为异常的情况下，不实施维护，直接进行了工件W的切断。图5的下箭头(a)所示位置的振动为1.2mm/sec。将此时的25片切片品的平均挠屈度质量予以测定后的结果示于图6(a)。
其结果，如图6(a)所示，于比较例2中，挠屈度质量为平均10.2μm。如此一来，由于在振动超过1.0mm/sec的情况下进行了工件W的切断，挠屈度质量恶化了。
从以上结果得知，如实施了本发明的实施例1、2，通过在工件切断前的线锯装置中，使用振动及张力的至少其中一者的测定结果进行管制图管制，得以于工件W的切断之前掌握线锯装置的状态，并通过维持管制值界限内的正常的状态，从而能减少工件的质量恶化或质量恶化所导致的不良品出现。
此外，本发明并不限定于上述的实施例。上述实施例为举例说明，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同样的构成，产生相同的功效者，不论为何物皆包含在本发明的技术范围内。

Claims (4)

1.一种线锯装置，包含：伸出钢线的钢线供给轴盘、通过螺旋状缠绕于多个钢线导线器的周围的该钢线而形成的钢线列、卷收该钢线的钢线卷收轴盘、以及将切断目标的工件予以支承的工件支承部，该线锯装置将被该工件支承部所支承的该工件予以推压至以至少重复前进后退1次以上而行进的该钢线列而进行切断加工，
其中该线锯装置具备装设于该工件支承部的振动传感器、以及检测该钢线张力的荷重元。
2.一种工件的切断方法，使用如权利要求1所述的线锯装置而切断工件，该工件切断方法包含：
判断步骤，于该工件的切断之前，在不使该工件接触于该钢线的状态下，使该钢线至少重复前进后退1次以上而行进的同时，进行以该荷重元所检测出的该钢线的张力以及以该振动传感器所检测出的振动的至少其中一者的测定，使用经测定的该测定值而进行该线锯的正常或异常的判断；以及
切断步骤，于该线锯装置被判断为正常的情况，进行该工件的切断。
3.如权利要求2所述的工件的切断方法，其中于该判断步骤中，使用该测定值进行管制图管制，于该测定值在管制值界限外的情况，判断该线锯装置为异常，并于该工件的切断之前停止该线锯装置，进行该线锯装置的维护直到落入该管制值界限内为止，之后，切断该工件。
4.一种工件的切断方法，使用如权利要求1所述的线锯装置而切断工件，其中于该工件的切断之前，在不使该工件接触于该钢线的状态下，使该钢线至少重复前进后退1次以上而行进的同时，确认以该荷重元所检测出的该钢线的张力的标准偏差为0.45N以下、且以该振动传感器所检测出的振动为1.0mm/sec以下之后，进行该工件的切断。
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