CN1982004A - 利用线锯的切割方法及线锯的切割工件支承构件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用线锯的切割方法，可以防止在切割时晶片之间相互贴附，而进行精度较好的切割，并且可以防止在切割时晶片发生破裂，而有效地将晶片分片且提高晶片的洗净性。本发明的利用线锯的切割方法，是使卷绕在工件滚筒(10)间的金属线列的金属线(A)高速地往复运动或单向移动，并将工件(B)按压在该金属线列上而切割成多片晶片状。并且，在切割上述工件(B)的金属线列的正下方位置处，配置有以与上述金属线列的金属线相同的间距而设有多个支撑金属线(34)的支承构件(27)。从而，将由金属线(A)从工件(B)上切割出的晶片(b)在分片的状态下，收纳到支承构件(27)的各支撑金属线(34)之间。

Description

利用线锯的切割方法及线锯的切割工件支承构件

技术领域

本发明是关于一种利用线锯的切割方法及线锯的切割工件支承构件，更详细而言，是关于一种在利用线锯来切割工件时，用以将切割工件分片的方法、以及在分片的状态下较好地支承切割工件的支承构件。

背景技术

在线锯中，从供给侧卷轴抽出的金属线(wire)，其经过转盘(traverser)及导轮(guide pulley)而被引导到张力机构及测量张力的测力元件(load cell)后，在至少两个工件滚筒(work roller)上多次卷绕而形成金属线列，其后，缠绕到回收侧卷轴上。

上述线锯是使上述工件滚筒间的金属线列的金属线高速地往复运动或单向移动，一面将含有SiC、金刚石(diamond)等硬质磨料的浆液、或者用以容易地进行洗净的水溶性的浆液供给到该金属线列上，一面将工件按压在上述金属线列上而将该工件同时切割成多片晶片(wafer)状。另外，目前也正在使用以树脂等而固定有金刚石粒的金属线。

在利用如上所述的线锯所进行的工件的切割中，最近，尤其是太阳能电池用硅锭(silicon ingot)等工件的切割需求也在增大，而为了降低成本，也要求晶片的厚度小于等于200μm，从而加快薄片化。

如上所述，随着所切割的厚度变薄，切割后的晶片处理也变得困难，并且也出现以下问题：至下一工序即洗净处理为止，因晶片的破裂等而导致良率恶化。

先前，利用线锯而进行的工件的切割方法如图9(a)所示，是利用粘结剂将硅或铸锭等工件B隔着使用了碳或玻璃的板的模型构件52(dummycomponent)而固定在工件加工台51上，并将该工件B向金属线列的金属线A进行按压，以此，如图9(b)般切割到模型构件52为止，通过这样的方式而将工件B切割成细长状，从而切割出晶片b。

因此，利用线锯所切割出的晶片b，其是在粘结于切割时所使用的模型构件52上的细长状态下进行预备洗净而去除浆液(磨液)53，接着，使晶片b与模型构件52的粘结部分剥离，或者通过手工作业来一片一片地剥离，以此来进行分片。

但是，将工件切割成细长状的方法存在以下问题：在晶片之间具有与金属线的直径相等的间隙，此间隙例如为160μm～最小80μm，而浆液会积存在该间隙中，该浆液的表面张力会使间隙缩小，从而切割成100μm左右的厚度的晶片。此晶片如图9(b)所示，最外部的晶片b产生明显的弯曲，承受着浆液53的重量的晶片会因微小的振动而折断掉落。

而且，细长状的切割方法也存在以下问题：由于切割出的晶片b仍然粘结在模型构件52上，所以在切割完成之后，必须向上提起工件以将其从金属线A上抽出，但此时晶片的切割面会与金属线相接触，而导致在晶片的切割面上造成划痕。

为了解决这样的因细长状的切割而产生的问题，提出有以下切割方法：在使固定在工件固定台上的模型构件与固定在工件上的模型构件的相向面之间设置有空间的状态下，将工件固定安装在用来固定工件的工件固定台上，并且与工件一起也同时切割工件侧模型构件并切入至空间为止。以此，利用空间的存在，而在切割完成的同时使晶片从工件固定台侧的模型构件上分开，并利用工件支承部来支承切割时掉落的晶片，通过这样的方式来将晶片分片(例如，参照专利文献1)。

[专利文献1]日本专利特开2000-326324号公报

但是，对于在切割完成的同时使晶片掉落，并使用工件支承部来支承晶片的切割方法而言，在切割晶片时，随着切割接近完成，金属线位于工件的完成端侧，并且切割开始端侧处于自由状态，所以晶片的切割开始端之间呈现出因浆液的表面张力而贴附的状态。

如果在此种状态下进行切割，则尤其是在从金属线列的上方按压工件来进行切割的下切方式(down cut)的线锯中，存在以下问题：所切割分开的晶片在掉落时，相邻的晶片由于浆液的表面张力而再次贴附，多片贴附在一起的晶片由于自重及浆液的重量，而导致切割时微小的振动即会使晶片发生破裂。并且多片晶片一起掉落时也会导致发生破裂，所以良率大幅度恶化。

而且，也存在以下问题：由于切割时晶片端部相贴附，而导致在切割时晶片会弯曲，切割精度也会恶化。并且，掉落的晶片倒在相邻的晶片上，重叠的晶片的重量会使相邻的晶片破裂或变形。

进而，在洗净因浆液的表面张力而相贴附的晶片时，必须破坏表面张力，而要求有相当强的洗净力。因此，由于存在晶片会破损的问题或者必须有强力的洗净液，而导致在环境方面及成本方面也存在问题。并且，由于晶片较薄，所以尤其是在利用手工作业进行剥离时，将有在剥离时晶片会破损的情况。

而且，在将工件固定在工件固定台上时，如果在模型构件之间设置空间，则在利用金属线进行切割时，工件会振动，从而难以进行精度较好的切割。

发明内容

因此，本发明的课题在于，为了解决上述问题点，提供一种利用线锯的切割方法及线锯的切割工件支承构件，可以防止在切割时晶片之间相互贴附，进行精度较好的切割，并且，可以防止在切割时晶片发生破裂，而有效地将晶片分片，并提高晶片的洗净性，从而可以实现洗净时的成本降低。

为了解决上述问题，本发明的切割方法，是利用了线锯的切割方法，在至少两个工件滚筒上多次卷绕金属线而形成金属线列，使该金属线列的金属线高速地往复运动或单向移动，并将工件按压在上述金属线列上而将该工件切割成多片晶片状，此利用线锯的切割方法采用了下述步骤：在切割所述工件的金属线列的正下方位置处，配置有以与所述金属线列的金属线相同的间距而设有多个分隔构件的支承构件，从而将由金属线从工件上切割出的切割工件分开收纳到支承构件的各分隔构件之间。

而且，本发明的切割工件支承构件，对在至少两个工件滚筒上多次卷绕金属线而形成金属线列，使该金属线列的金属线高速地往复运动或单向移动，并将工件按压在上述金属线列上而将该工件切割成多片晶片状而言，所述支承构件是配置在切割所述工件的金属线列的正下方位置处，从而将由金属线从工件上切割出的切割工件分开收纳；所述支承构件采用了以下结构：该支承构件是在设置于底板上的多个槽滚筒之间，以与线锯的金属线列的金属线相同的数量及相同的间距卷绕支撑金属线而形成的，并且，该支承构件配置为：在对工件进行切割的金属线列的下部位置处，使上述各支撑金属线位于金属线列的金属线的正下方。

所述多个槽滚筒设置为：在底板上使三个槽滚筒呈横向三角形配置，并且，位于卷绕在这三个槽滚筒间周围的支撑金属线上下的部分呈倒倾斜状。

此处，所述支承构件对于线锯而言是以卡匣方式而可自如装卸，并且卷绕在槽滚筒间周围的支撑金属线是使用与线锯的金属线相同直径的金属线。

利用所述线锯的金属线列所切割出的晶片，从切割侧前端部开始收纳到位于正下方的支撑金属线之间，可以防止因晶片的弯曲所引起的变形，且邻近的晶片之间不会相互贴附而可分片，因此切割后的晶片可以与支承构件一起从线锯中取出。

[发明的效果]

根据本发明，在线锯中的对工件进行切割的金属线列的正下方位置处，配置有以与上述金属线列的金属线相同的间距而设有多个分隔构件的支承构件，从而，将由金属线从工件上切割出的切割工件分开收纳到支承构件的各分隔构件之间。因此，由金属线列所切割出的晶片是从切割侧前端部开始收纳到位于正下方的各分隔构件之间，所以可以防止因晶片弯曲所引起的变形、提升切割精度，并且邻近的晶片之间不会因浆液而相互贴附，而能够可靠地分片。

而且，通过使切割出的晶片一片一片地分开，而不会导致在切割完成时因掉落而发生破裂或者在收纳状态下晶片相互贴附，从而易于进行晶片的洗净，也易于进行处理，在分片时也不会导致晶片的破损。

而且，切割工件支承构件的槽滚筒设置为：在底板上使三个槽滚筒呈横向三角形配置，并且，位于卷绕在这三个槽滚筒间周围的支撑金属线上下的部分呈倒倾斜状。所以，可以利用支撑金属线而从切割出的晶片的前端侧开始依次进行引导，并引导到支承构件内，从而能够可靠地进行分片并收纳。

附图说明

图1是表示线锯的整体构造的正面图。

图2是将线锯的主要部分放大的纵剖正面图。

图3是将线锯的主要部分放大的图2的III-III平面观察图。

图4是表示支承构件的配置状态的放大的图2的IV-IV侧面观察图。

图5是表示支承构件的配置状态的放大的纵剖正面图。

图6(a)是表示工件切割途中的状态的立体图，图6(b)是表示工件切割完成状态的立体图。

图7(a)至图7(c)是表示工件切割工序的顺序的图2的VII-VII侧面观察图。

图8是表示切割晶片的洗净工序的立体图。

图9是表示先前的工件切割方法的正面图。

A：金属线             B：工件

B：晶片               1：供给侧卷轴

2、17：马达           3：供给侧转盘

4、9、11、16：导轮    5、13：编码器

6、14：张力臂         7、15：张力机构

8、12：测力元件       10：工件滚筒

10a：轴               18：回收侧转盘

19：回收侧卷轴        20：工件固定台

21：磨液喷嘴          22：加工台

23、24：模型构件      25：粘结剂

26：固定框            27：支承构件

28：机台              29：盖子

30：支撑板          31：卡匣底板

32：卡匣侧板        33：槽滚筒

34：支撑金属线      35：基准板

36：定位构件        37：孔

38：网状构件        39：缓冲构件

40：洗净用卡匣      41：吸附手

42：机械手          51：工件加工台

52：模型构件        53：浆液

具体实施方式

以下，根据图示例子对本发明的实施形态进行说明。

图1表示线锯的整体构造，从供给侧卷轴1抽出的金属线A，其经过由马达2所驱动的供给侧转盘3、多个导轮4而引导到由编码器5(encoder)及张力臂6(tension arm)所构成的张力机构7、测量金属线A的张力的测力元件8(load cell)、及多个导轮9之后，在以规定间隔平行设置在两侧的两个工件滚筒10上多次卷绕而形成金属线列。其后，通过多个导轮1l、测量金属线A的张力的测力元件12、由编码器13及张力臂14所构成的张力机构15、多个导轮16、及由马达17所驱动的回收侧转盘18而缠绕到回收侧卷轴19上。

在卷绕于上述工件滚筒10之间的上部金属线列的正上方，配置有通过未图示的适当驱动装置而上下运动的工件固定台20，将安装在该工件固定台20下面的工件B向金属线列进行按压。

上述工件滚筒10之间的金属线列的金属线A，通过工件滚筒10的未图示的适当驱动装置的旋转驱动而高速地往复运动或单向移动，一面利用磨液喷嘴21将含有SiC、金刚石等硬质磨料的浆液或者用以容易地进行洗净的水溶性浆液供给到该金属线列上，一面将工件B按压在上述金属线列上，而将该工件B同时切割成多片晶片状。另外，上述金属线A有时也使用通过树脂等而固定有金刚石粒的金属线。此时，可以使用冷却水、润滑液等来代替浆液。

在将工件B安装到用来安装上述工件B的工件固定台20上时，如图2及图7所示，在工件固定台20的下部，以可调整位置的方式设置加工台22，并且分别利用粘结剂25在该加工台22的下面固定使用了碳或玻璃的板的模型构件23，且在工件B的上面固定同样的模型构件24，使两个模型构件23、24的上下表面相互贴紧，并在工件B的范围之外利用粘结剂25来固定两个模型构件23、24。

当这样来安装工件B时，加工台22与两个模型构件23、24这三者相互贴紧，可以有效地防止在切割工件时工件B产生振动。另外，图7中进行了夸大图示以易于理解。

另外，图示例子中，在工件固定台20的下部并列设置有两个加工台22，并且在各加工台22的下部安装工件B，以此来表示同时切割两个工件B的情况，但也可以设置一个加工台22而对一个工件B进行切割。

在如上所述的线锯中，于两个工件滚筒10之间，在位于上下的金属线列之间的下部位置处设置有具有水平部分的固定框26。在该固定框26上，在对工件B进行切割的上部金属线列的下部位置处，以可取出的卡匣(cassette)方式而配置有支承构件27，该支承构件27是用来分开收纳由金属线A从工件B上切割分片的切割工件b(以下称为晶片)。

如图所示，在同时对两个工件B进行切割的线锯的情况下，以位于各工件B正下方的方式，而在金属线列的下部配置有两台支承构件27。

如图2至图6所示，固定框26是将沿着工件滚筒10的轴方向的两端固定在垂直机台28及支撑板30上，其中，垂直机台28支撑将驱动力传送给工件滚筒10的轴10a，支撑板30是以盖子(cover)29覆盖支撑工件滚筒10前端的部分。上述支承构件27，是在载置于固定框26上的卡匣底板31(cassette bottom plate)的两端设有直立的卡匣侧板32(cassette sideplate)，且在两个卡匣侧板32之间架设有多个与工件滚筒10平行的槽滚筒33，并在该槽滚筒33群的外周卷绕有作为分隔构件的支撑金属线34。

上述支承构件27形成为下述卡匣方式：支承构件27的一端侧，在固定框26的上面，抵接于为了确定基准位置而设置在一端侧的基准板35，并通过嵌入其另一端侧与固定框26的另一端部中的定位构件36，而准确地定位并固定在固定框26的上面，并且通过拆卸定位构件36可以从固定框26上拆下支承构件27。

使用三个上述槽滚筒33，以呈横向等腰三角形配置的方式架设在卡匣侧板32之间，且卷绕在该槽滚筒33群外周的支撑金属线34是以与线锯的上部金属线列的金属线A相同的数量及相同的间距而卷绕。该支承构件27在定位并固定于固定框26上的状态下，呈如下配置：在对工件B进行切割的金属线列的下部位置处，上述各支撑金属线34位于金属线列的金属线A的正下方。

上述支撑金属线34是使用与线锯的金属线A直径相同的金属线，并且，在将支撑金属线34卷绕于槽滚筒33群的外周时，可以在槽滚筒33的外周预先形成与上述金属线列相同数量及相同间距的槽，并使用适当的卷线机，沿着上述槽来缠绕支撑金属线34。

另外，在上述例中，支撑金属线34的直径与线锯的金属线A的直径相同，但也可以使用与线锯的金属线A直径不同的金属线，以提高切割出的晶片b的支撑性及分片性。

在上述支承构件27中，通过使支撑金属线34配置呈横向等腰三角形，而使支撑金属线34上下倒倾斜，以此可以利用支撑金属线34，从前端侧开始依次引导切割出的晶片b，并引导到支承构件27内，从而能够可靠地进行分片并收纳。

而且，在同时对两个工件B进行切割的线锯的情况下，两侧的支承构件27如图2所示，较好的是，配置为支撑金属线34的横向等腰三角形的顶点相互朝向对方一侧，当设为这样的配置时，支撑金属线34的上部互相向中央倾斜，以此，可以在进行工件切割作业时，当金属线A向下方弯曲时不会产生干涉。

在上述卡匣底板31上，支撑晶片b的范围为孔37，在孔37上张设有网状构件38，以使浆液易于漏出，且在其上面配置线状的缓冲构件39，以此弹性地支承掉落下来的晶片b而缓冲撞击，防止晶片b发生破损。

另外，支承构件27中的支撑构件，并不限定为如图所示的横向等腰三角形的支撑金属线34，例如，可以采用以下构造：在上下使用一根倾斜或水平的金属线，或者在卡匣底板31上以与金属线列相同的间距，竖立设置板厚与金属线A的直径相等的三角板。

接着，对本发明的利用线锯所进行的工件切割方法进行说明。

如图7(a)所示，当使用粘结剂25将工件B隔着模型构件23及24而固定在处于上升位置的工件固定台20的加工台22上，并将支承构件27定位并固定在工件滚筒10间的上部金属线列的下部的固定框26上的状态下，使工件滚筒10间的金属线列的金属线A高速地往复运动或单向移动，并使工件固定台20下降而将工件A按压在金属线列上时，如图7(b)所示，工件B由金属线列的金属线A所切割，而同时切割出多片晶片b。

切割出的晶片b，从切割侧前端开始进入位于正下方的上部的支撑金属线34间，各晶片b在由支撑金属线34而分开的状态下被引导到下方。在进行切割的同时，切割侧前端进入下部的支撑金属线34间，以此，晶片b在被分隔的状态下保持姿势，因此也不会产生因浆液的表面张力而引起的晶片b相互之间的贴附，可以进行精度较好的切割。并且当切割接近完成时，切入到加工台22的模型构件23为止。

当将工件B安装于上述加工台22上时，使固定在加工台22上的模型构件23与粘结于工件B的模型构件24相互贴紧，并在工件B的切割范围之外粘结固定两个模型构件23及24。当切入到加工台22的模型构件23时，如图7(c)所示，固定在工件B上的模型构件24的切割部分与固定在加工台22上的模型构件23没有互相粘结，所以切割出的晶片b与模型构件24一面由支撑金属线34所引导，一面因自重而掉落，并且利用支承构件27的缓冲构件39而支撑下部。

在即将完成对上述工件B的切割时，由于粘结在工件B上的模型构件24与固定在加工台22上的模型构件23贴紧，所以可以在切割时防止工件B产生振动，而可以进行精度较好的切割。

如上所述，切割完成后，工件B分片成晶片b，并通过支承构件27的支撑金属线34而分开保持为直立状，防止因弯曲所引起的变形，并且，经分开的晶片b也不会与相邻的晶片b再次贴附。

当这样完成晶片b的切割时，使工件固定台20返回到上升位置，并从已停止的线锯的上下金属线列间，将固定框26上的支承构件27取出到外部，并直接送至下一洗净工序中。另外，根据需要，也可以在装置内利用适当的机构来进行粗洗净。

本实施例中，在装置内自动使模型构件23与模型构件24分开，并且从装置中一体取出粘结在模型构件24上的晶片b及支承构件27，但也可以不使模型构件23及24自动分开，而在切割完成后从装置中取出之后将其分开。此时，可以在支承构件27中设置支撑加工台22及模型构件23、24的支撑构件，以使模型构件23、24及加工台22的荷重小于晶片b。

图8表示在上述洗净工序中，将晶片b转移到洗净用卡匣40中的方法，即，将在分片状态下支撑晶片b的支承构件27竖立配置以使晶片b位于上下，利用吸附手41从上部的晶片b开始一片一片地依次取出，再由机械手(robot hand)42接收所取出的晶片b，并将该晶片b插入洗净用卡匣40内，通过放大晶片b的上下间隔，可以可靠地进行洗净。

上述晶片b是由支承构件27的支撑金属线34而分别分开支撑，所以可以在由支承构件27所支撑的状态下进行粗略洗净，并且，可以容易地进行从支承构件27取出晶片b时的处理作业。

另外，粘结在晶片b上的模型构件24，在其后的工序中使用溶剂或温水去除粘合剂25而将其剥离。

Claims (3)

1.一种利用线锯的切割方法，是在至少两个工件滚筒上多次卷绕金属线而形成金属线列，使该金属线列的金属线高速地往复运动或单向移动，并将工件按压在上述金属线列上而将该工件切割成多片晶片状的利用线锯的切割方法，其特征在于：

在切割所述工件的金属线列的正下方位置处配置有支承构件，所述支承构件以与所述金属线列的金属线相同的间距而设有多个分隔构件，从而将由所述金属线从所述工件上切割出的切割工件分开收纳到所述支承构件的所述各分隔构件之间。

2.一种线锯的切割工件支承构件，是在至少两个工件滚筒上多次卷绕金属线而形成金属线列，使该金属线列的金属线高速地往复运动或单向移动，并将工件按压在上述金属线列上而将该工件切割成多片晶片状的线锯的切割工件支承构件，其特征在于：

所述支承构件配置在切割所述工件的金属线列的正下方位置处，从而将由所述金属线从所述工件上切割出的切割工件分开收纳；

该支承构件是在设置于底板上的多个槽滚筒之间，以与所述线锯的所述金属线列的所述金属线相同的数量及相同的间距卷绕支撑金属线而形成的；

并且，该支承构件配置为：在对所述工件进行切割的所述金属线列的下部位置处，使所述各支撑金属线位于所述金属线列的所述金属线的正下方。

3.如权利要求2所述的线锯的切割工件支承构件，其特征在于：

所述多个槽滚筒设置为：在底板上使三个槽滚筒呈横向三角形配置，并且，位于卷绕在所述三个槽滚筒间周围的所述支撑金属线上下的部分呈倒倾斜状。

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