CN112092225A - 晶棒档片及晶棒切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶棒档片及晶棒切割方法。在晶棒切割过程中两个晶棒档片对称贴置于待切割晶棒的相对两侧，且沿晶棒的长度方向延伸。晶棒档片具有两个相对的表面，其中，与晶棒相贴置的表面为弧形面，晶棒部分嵌入弧形面内；切割时，晶棒放置于粘接有树脂条的工件板上，晶棒档片与粘接有树脂条的工件板位于晶棒的不同侧面，且与树脂条具有间距，在晶棒切割过程中晶棒档片被同步切割。由于有晶棒档片的缓冲，12寸硅片的翘曲，尤其是晶棒侧面(垂直于进给方向)的进出线侧翘曲可以显著降低，从而可以有效减小硅片的翘曲，有助于提高切割品质。本发明尤其适用于采用结构线进行切割，在提高切割速度的同时可以有效提高硅片的表面平坦度及切割品质。

Description

晶棒档片及晶棒切割方法

技术领域

本发明涉及硅晶圆制造领域，特别是涉及一种晶棒档片及晶棒切割方法。

背景技术

晶圆是半导体芯片制造过程中最基础也是重要的原材料之一，其制造过程通常包括将多晶硅料通过CZ(Czochralski，直拉单晶法)法拉制成高品质的单晶硅棒的拉晶步骤、将单晶硅棒分割成多段单晶硅棒，同时进行单晶硅棒外径的研磨和加工north槽的滚磨分段步骤、将单晶硅棒进行分割成硅片的切割步骤，以及通过研磨提高硅片表面平坦度的步骤等。

目前300mm硅片的主流切割技术为直线切割，但切割速度比结构线切割速度慢(结构线为有多个波纹的切割线)。结构线运用在硅棒切割工艺中不仅可以提高产能，而且结构线带砂浆量优于直线，带浆量大有利于抑制晶棒的温升和导轮的热膨胀，但是结构线有走线方向翘曲过大(相比用直线)的问题。硅片的翘曲通常由晶棒进给方向与走线方向的翘曲合成而来，结构线过大的波高(备注：波高是指结构线相邻的波峰和波谷间的垂直距离)一方面有利于进给方向的翘曲减小，另一方面会带来走线方向翘曲的劣化。因此，如何解决结构线会带来走线方向翘曲等问题对结构线切割在半导体切片应用有重大的意义。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种晶棒档片及晶棒切割方法，用于解决现有技术中采用直线切割效率低，而采用结构线切割虽然切割速度可以提升，但因结构线走线方向翘曲过大，导致切割出的晶圆翘曲过大等问题。

为实现上述目的，本发明提供一种晶棒档片，在晶棒切割过程中两个所述晶棒档片对称贴置于待切割晶棒的相对两侧，且沿晶棒的长度方向延伸，所述晶棒档片具有两个相对的表面，其中，与所述晶棒相贴置的表面为弧形面，所述晶棒部分嵌入所述弧形面内；切割时，晶棒放置于粘结有树脂条的工件板上，所述晶棒档片与所述工件板位于晶棒的不同侧面，且与所述树脂条具有间距，在晶棒切割过程中晶棒档片被同步切割。

可选地，所述晶棒档片的高度为晶棒半径的1/4～1/2，宽度为晶棒半径的1/15～1/6。

在一可选示例中，所述晶棒档片的材质和所述树脂条的材质相同。

在另一可选示例中，所述晶棒档片的材质为石墨。

可选地，所述晶棒档片通过黏胶贴置于所述晶棒的相对两侧。

可选地，所述晶棒切割方法采用如上述任一方案中所述的晶棒档片对称贴置于待切割晶棒的相对两侧，在晶棒切割过程中晶棒档片被同步切割，切割完成后去除所述晶棒档片。

可选地，切割完成后采用热水进行脱胶以去除所述晶棒档片。

更可选地，采用热水进行脱胶的过程中，热水的水位大于等于晶棒直径的3/4。

可选地，晶棒切割过程中采用结构线进行切割。

如上所述，本发明的晶棒档片及晶棒切割方法，具有以下有益效果：本发明采用具有弧形表面的晶棒档片贴置于待切割晶棒的相对两侧，切割过程中晶棒档片被同步切割，大的翘曲分布转移到具有弧形表面的档片上。尤其是12寸硅片的翘曲，垂直于进给方向，走线方向的初始翘曲可以显著降低，从而可以有效减少切割过程中硅片的翘曲，有助于提高切割品质。本发明尤其适用于采用结构线进行切割，在提高切割速度的同时可以有效提高切割出的硅片的表面平坦度，提高切割品质。

附图说明

图1显示为直钢线和结构线的等效切割直径的比较示意图。

图2显示为直钢线和结构线的带砂浆量的比较示意图

图3显示为结构线沿走线方向的带砂浆量分布图。

图4显示为现有技术中结构线切割出的硅片表面的翘曲度的分布图。

图5显示为本发明的晶棒档片和晶棒的位置关系示意图。

图6显示为本发明的晶棒档片沿晶棒径向的截面结构示意图。

图7显示为采用本发明的晶棒档片切割出的硅片表面的翘曲度的分布图。

元件标号说明

1 直钢线

2 结构线

3 晶棒

4 晶棒档片

5 树脂条

6 工件板

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

目前300mm硅片的主流切割技术为直线切割，但切割速度比结构线切割速度慢(结构线为有多个波纹的切割线)。具体地，如图1所示，在切割线(通常为钢线)的实际直径一样的情况下，直钢线1的等效切割直径就是其实际直径，而结构线2的等效切割直径为结构线上下波动范围，因而采用结构线2进行切割可以有效提高切割速度。且如图2所示，结构线的等效直径大，且结构线2的带砂浆量优于直钢线1，这有利于抑制晶棒的温升和导轮的热膨胀，但是采用结构线2相较于直钢线1有走线方向翘曲过大的问题。具体地，如图3所示结构线沿走线方向的带砂浆量分布，相当于砂浆的漏斗效应。现有的切割装置中采用结构线切割出的晶圆表面翘曲度分布如图4所示，虚线箭头表示走线方向，实线箭头表示进给方向。较大的翘曲均产生在新线的入口附近，即硅片左右侧，如果为双向走线切割，则正走时左边翘曲大，反走时右边翘曲大。结构线相较于直钢线在走线方向会产生较大的翘曲，进而导致切割出的晶圆左右侧产生较大翘曲。图中不同的颜色深度代表不同的翘曲度，可以看到，现有技术中采用结构线切割出的晶圆表面翘曲度差异很大，也即晶圆的表面平坦性很差，这样的晶圆在后续过程中需要经过长时间的平坦化处理，导致生产效率的下降，且平坦化处理过程中有较大的碎片风险，造成生产原料的浪费和生产成本的上升，而本申请对此提出了改善对策。

具体地，如图5及图6所示，本发明提供一种晶棒档片4，在晶棒切割过程中两个所述晶棒档片4对称贴置于待切割晶棒3的相对两侧，即本发明的晶棒档片4通常为成对使用，两个晶棒档片4各自独立而不相互接触，晶棒档片4沿晶棒3的长度方向延伸，优选不短于晶棒3长度，所述晶棒档片4具有两个相对的表面，其中，与所述晶棒3相贴置的表面为弧形面，以使晶棒档片4尽可能地和晶棒3贴置，所述晶棒3部分嵌入所述弧形面内，与该弧形面相对的表面优选为平面，也可以将所述晶棒档片描述为具有弧形凹槽的矩形柱，在晶棒切割过程中晶棒部分嵌入在弧形凹槽内，且矩形柱的长度延伸方向与晶棒的长度延伸方向一致；切割时，晶棒粘接在树脂条5上，树脂条5粘接在工件板6上，所述晶棒档片4与所述粘接有树脂条5的工件板6位于晶棒3的不同侧面(晶棒档片4所在侧面为非承重面)，且与所述树脂条5具有间距(当然也与工件板6具有间距)，在晶棒切割过程中晶棒档片被同步切割。本发明采用具有弧形表面的晶棒档片贴置于待切割晶棒的相对两侧，切割过程中晶棒档片被同步切割，有助于提高切割出的硅片表面的平坦度，提高切割品质。本发明的晶棒档片尤其适用于采用结构线进行切割的切割方式中，在提高切割速度的同时可以有效提高切割出的硅片表面平坦度，提高切割品质。

为确保晶棒档片起到较好的缓冲作用的同时不妨碍晶棒的切割，所述晶棒档片的尺寸需精心设计，且晶棒档片尺寸与晶棒尺寸息息相关。发明人经反复实验发现，所述晶棒档片的高度h为晶棒半径的1/4～1/2，且宽度d优选为晶棒半径的1/15～1/6时效果尤佳。需要说明的是，由于晶棒档片与晶棒的接触面为弧形面，因而晶棒档片在各处的宽度并不相同，此处指晶棒档片的最大宽度。

在一示例中，所述晶棒档片的材质和所述树脂条的材质相同，即所述晶棒档片的材质可以为树脂。

当然，在其他示例中，根据不同的需要，所述晶棒档片的材质也可以为石墨。

作为示例，所述晶棒档片通过黏胶贴置于所述晶棒的相对两侧。所述黏胶优选粘度稀的胶水，且胶层尽量要薄，比如小于2mm，这是因为晶棒档片贴置于晶棒侧面，没有承重要求，因而对粘接强度要求不高，但胶层的硬度要与硅棒硬度接近，以使切割过程中切割速度保持平稳，尤其是避免在晶棒档片和晶棒的连接处因两者硬度差异较大而产生切割波动。

采用本发明的晶棒档片进行晶棒切割的方法与常规方法基本相同，采用直线切割和结构线切割均可，但采用结构线切割时的优点尤为突出，在提高切割出的晶圆表面平坦度的同时可以有效提高切割速度。

本发明还提供一种晶棒切割方法，所述晶棒切割方法采用如上述任一方案中所述的晶棒档片对称贴置于待切割晶棒的相对两侧，在晶棒切割过程中晶棒档片被同步切割，切割完成后去除所述晶棒档片。具体地，切割时可以采用直线切割，亦可以采用结构线切割，但优选采用后者。作为示例，切割完成后采用热水进行脱胶以去除所述晶棒档片，且在进一步的示例中，采用热水进行脱胶的过程中，热水的水位大于等于晶棒直径的3/4，即要确保热水水位可以没过晶棒档片，将侧面贴有晶棒档片(实为晶棒档片的一部分)的硅片放置于热水中进行浸泡，浸泡时间可以根据黏胶材质及厚度进行设定，比如为15-40分钟。图7所示为采用本发明的晶棒切割方法切割出的晶圆的表面翘曲度分布图，其中，不同的颜色深度代表不同的翘曲度，可以看到，采用本发明切割出的硅片，相较于现有技术，走线方向和进给方向的翘曲度同时变小，表面分布更均匀，这有助于减少后续平坦化处理的工作量，有助于提高生产效率及良率。

如上所述，本发明提供一种晶棒档片及晶棒切割方法。在晶棒切割过程中两个所述晶棒档片对称贴置于待切割晶棒的相对两侧，且沿晶棒的长度方向延伸，所述晶棒档片具有两个相对的表面，其中，与所述晶棒相贴置的表面为弧形面，所述晶棒部分嵌入所述弧形面内；切割时，晶棒放置于粘接有树脂条的工件板上，所述晶棒档片与所述粘接有树脂条的工件板位于晶棒的不同侧面，且与所述树脂条具有间距，在晶棒切割过程中晶棒档片被同步切割。本发明尤其适用于采用结构线进行切割，在提高切割速度的同时可以有效提高切割出的硅片表面的平坦度，提高切割品质。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种晶棒档片，在晶棒切割过程中两个所述晶棒档片对称贴置于待切割晶棒的相对两侧，且沿晶棒的长度方向延伸，其特征在于，所述晶棒档片具有两个相对的表面，其中，与所述晶棒相贴置的表面为弧形面，所述晶棒部分嵌入所述弧形面内；切割时，晶棒放置于粘结有树脂条的工件板上，所述晶棒档片与所述工件板位于晶棒的不同侧面，且与所述树脂条具有间距，在晶棒切割过程中晶棒档片被同步切割。

2.根据权利要求1所述的晶棒档片，其特征在于：所述晶棒档片的高度为晶棒半径的1/4～1/2，宽度为晶棒半径的1/15～1/6。

3.根据权利要求1所述的晶棒档片，其特征在于：所述晶棒档片的材质和所述树脂条的材质相同。

4.根据权利要求1所述的晶棒档片，其特征在于：所述晶棒档片的材质为石墨。

5.根据权利要求1所述的晶棒档片，其特征在于：所述晶棒档片通过黏胶贴置于所述晶棒的相对两侧。

6.一种晶棒切割方法，其特征在于，所述晶棒切割方法采用如权利要求1-5任一项所述的晶棒档片对称贴置于待切割晶棒的相对两侧，在晶棒切割过程中晶棒档片被同步切割，切割完成后去除所述晶棒档片。

7.根据权利要求6所述的晶棒切割方法，其特征在于，切割完成后采用热水进行脱胶以去除所述晶棒档片。

8.根据权利要求7所述的晶棒切割方法，其特征在于，采用热水进行脱胶的过程中，热水的水位大于等于晶棒直径的3/4。

9.根据权利要求6-8任一项所述的晶棒切割方法，其特征在于，晶棒切割过程中采用结构线进行切割。

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