JP2013505576A - Cutting blocks into wafers using diamond-coated wires - Google Patents
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Abstract
ワイヤー(9)の平面と垂直な方向において、ほぼ平行に迅速に移動する研磨粒子を埋め込んだワイヤー(9)の平面アレイをブロックに対して(または逆も同様)移動させることによって材料のブロック(16)を複数のウエハーにカットし、ワイヤー(9)がブロック(16)を通る前にワイヤー(9)に溶剤を付与するための処理であって、溶剤は、添加剤を含み、溶剤がワイヤー(9)によってブロックに運ばれる前に溶剤の表面張力を減少させる。本発明は、処理に関する装置及び処理によって作られるウエハーを含む。 A block of material (by moving a planar array of wires (9) embedded with abrasive particles that move rapidly in a direction substantially parallel to the plane of the wire (9) relative to the block (or vice versa) 16) is a process for cutting a plurality of wafers and applying a solvent to the wire (9) before the wire (9) passes through the block (16). The solvent contains an additive, and the solvent is a wire. Reduce the surface tension of the solvent before it is transferred to the block by (9). The present invention includes an apparatus for processing and a wafer made by the processing.
Description
本発明は、ブロックを多数の薄いウエハーに切断することに関する。特に、本発明は、電子機器、半導体及び太陽電池産業に及び同様の応用に使用するために、シリコンブロックをウエハーに切断することに関する。 The present invention relates to cutting a block into a number of thin wafers. In particular, the present invention relates to cutting silicon blocks into wafers for use in the electronics, semiconductor and solar cell industries and similar applications.
材料のブロックを薄いウエハーに切断するために、迅速に移動するワイヤーのマルチワイヤーアレイを用いる技術は、公知である。研磨ワイヤーで切断することに関する装置の例は、特許文献1に開示されている。本発明は、この装置に使用することに限定されず、材料のブロックを薄いウエハーにワイヤー切断するための任意の工程に応用可能である。 Techniques using multi-wire arrays of rapidly moving wires to cut blocks of material into thin wafers are known. An example of an apparatus related to cutting with a polishing wire is disclosed in Patent Document 1. The present invention is not limited to use in this apparatus, but can be applied to any process for wire cutting a block of material into a thin wafer.
例えばSi、SiC、GaAs及びサファイアなどさまざまな材料からなるウエハーは、電子機器、半導体及び太陽光発電に利用するために上記材料のブロックから切断される。太陽光発電に利用するために、多結晶または単結晶Siウエハーは、大きいSiブロックを切断することによって製造される。現在、マルチワイヤー切断は、SiブロックからSiウエハーを大量にカットするために使用され、高品質の薄いウエハー(<200μm)を迅速に製造することが可能である。ダイヤモンド粒子は、ワイヤーソーのワイヤーに付着されており、例えば水などの溶剤は、シリコンへ運び、及びSiブロックから熱を取り除くために使用される。 For example, wafers made of various materials such as Si, SiC, GaAs and sapphire are cut from the material blocks for use in electronic equipment, semiconductors and solar power. Polycrystalline or single crystal Si wafers are manufactured by cutting large Si blocks for use in photovoltaics. Currently, multi-wire cutting is used to cut large quantities of Si wafers from Si blocks, and it is possible to rapidly produce high quality thin wafers (<200 μm). Diamond particles are attached to the wire of the wire saw, and a solvent such as water is carried to the silicon and used to remove heat from the Si block.
溶剤は、ブロックに対して直角に移動する一方で高速(5m/s〜20m/s)で縦方向に進む平行なワイヤーのアレイによってブロックに運ばれる。目的は、高生産性で且つ最小限の溶剤の損失でカットし、その結果低コストで高品質のウエハーをもたらすことである。ウエハーは、例えば研磨粒子の粘性、サイズ及び形状などの特性と溶剤特性とソーパラメータとによって規定されるプロセスウインドウ内で切断される。 The solvent is carried to the block by an array of parallel wires that travel perpendicular to the block while traveling longitudinally at high speed (5 m / s to 20 m / s). The objective is to cut with high productivity and minimal solvent loss, resulting in high quality wafers at low cost. The wafer is cut within a process window defined by properties such as viscosity, size and shape of the abrasive particles, solvent properties and saw parameters.
最も大きい損失カテゴリーの1つは、局所的範囲厚さ変動(local area thickness fluctuations)(LATF)である。これらの変化は、カットの開始時に生じ、厚さの変化、結果として容認できない厚い及び薄いウエハーをもたらす。 One of the largest loss categories is local area thickness fluctuations (LATF). These changes occur at the beginning of the cut and result in thickness changes that result in unacceptable thick and thin wafers.
これに対する理由は、ワイヤーが互いに引き付けるようにワイヤーを対にすることである。 The reason for this is to pair the wires so that they attract each other.
これが起こる主な理由の1つは、カットするために使用される溶剤の表面張力である。これは、隣接するワイヤーをともに引き、それゆえに、それらを対にして、ピッチの1/2倍の薄さのウエハーをもたらす。この問題は、ウエハーの厚さ及びワイヤーの厚さが減少するにしたがってエスカレートする。 One of the main reasons for this is the surface tension of the solvent used to cut. This pulls adjacent wires together and therefore pairs them, resulting in a wafer that is 1/2 the pitch thin. This problem escalates as the wafer thickness and wire thickness decrease.
ワイヤーがともに引かれる力は、図1を同様に参照して、
本発明は、溶剤の表面張力が、ワイヤー間の力を制御する主要パラメータであり、局所的範囲厚さ変動(LATF)を防ぐために減少するべきであるという認識に依存する。 The present invention relies on the recognition that the surface tension of the solvent is the primary parameter controlling the force between the wires and should be reduced to prevent local range thickness variation (LATF).
特許文献2は、例えばSiCを分散させる界面活性剤など異なる添加剤を加えることによって、より高い安定性を有する混濁液を製造するための方法を開示する。 Patent Document 2 discloses a method for producing a turbid liquid having higher stability by adding different additives such as a surfactant for dispersing SiC.
特許文献3〜特許文献7は、粘性を増大させることによって且つ/または分散剤及び重合電解液を追加することによって安定的な混濁液を製造するための方法を開示する。しかしながら、これらの公開は、PEGをベースにした混濁液を言及せず、水性の混濁液に対してのみ適用する。 U.S. Pat. Nos. 5,057,049 and 5,037,831 disclose methods for producing stable turbid liquids by increasing viscosity and / or by adding dispersants and polymerization electrolytes. However, these publications do not mention PEG-based turbids and apply only to aqueous turbids.
これらの公報は、LATF現象を防ぐことを説明する構成をどれも開示していない。 These publications do not disclose any configuration that describes preventing the LATF phenomenon.
本発明は、ワイヤーの平面と垂直な方向において、ほぼ平行に迅速に移動する研磨粒子を組み込んだワイヤーの平面アレイをブロックに対して(または逆も同様)移動させることによって材料のブロックを多数のウエハーにカットし、ワイヤーがブロックを通る前にワイヤーに溶剤を付与するための処理を提供し、この処理において、溶剤は、溶剤がワイヤーによってブロックに運ばれる前に溶剤の表面張力を減少させるために添加剤を含む。 The present invention allows multiple blocks of material to be moved by moving a planar array of wires incorporating abrasive particles that move rapidly in a direction perpendicular to the plane of the wire with respect to the block (or vice versa). Provides a process for cutting the wafer and applying solvent to the wire before the wire passes through the block, in which the solvent reduces the surface tension of the solvent before it is carried by the wire to the block Contains additives.
好ましくは、研磨粒子は、ダイヤモンドからなる。 Preferably, the abrasive particles are made of diamond.
有利に、溶剤は、ポリエチレングリコール(PEG)からなり、または水の重量に対して5%〜100%からなる。 Advantageously, the solvent consists of polyethylene glycol (PEG) or consists of 5% to 100% based on the weight of water.
好ましくは、添加剤は、溶剤に溶けやすい界面活性剤である。 Preferably, the additive is a surfactant that is easily soluble in a solvent.
この最後に言及された形態において、界面活性剤は、金属イオンを有していない。 In this last mentioned form, the surfactant has no metal ions.
界面活性剤は、ワイヤーがブロックへのカットを開始するときに直面される温度に耐えることが可能であるが、ブロック内でのカット処理間に直面される温度に耐えることが可能ではないことが好ましく、ブロック内でのカット処理間に直面される温度は、添加剤を破壊するのに十分であることがさらに好ましい。 Surfactants may be able to withstand the temperatures encountered when the wire begins to cut into a block, but may not be able to withstand the temperatures encountered during the cutting process within the block. Preferably, the temperature encountered during the cutting process within the block is more preferably sufficient to destroy the additive.
有利に、増粘剤は、溶剤の粘性を調整するために導入される。有利に、消泡剤は、溶剤の気泡形成を減少させるために使用される。 Advantageously, a thickener is introduced to adjust the viscosity of the solvent. Advantageously, antifoaming agents are used to reduce solvent bubble formation.
1つの形態において、界面活性剤は、例えばエチレン及び酸化プロピレンのブロック共重合体またはオクチルフェノールエトキシレートなど非イオン性であることが好ましい。 In one form, the surfactant is preferably nonionic, such as a block copolymer of ethylene and propylene oxide or octylphenol ethoxylate.
別の形態において、界面活性剤は、イオン性であることが好ましい。 In another form, the surfactant is preferably ionic.
本発明は、上述の処理を実行するための装置を含む。 The present invention includes an apparatus for performing the above-described processing.
本発明は、上述の処理によって、または上記処理に関する装置で製造されるウエハーを含む。 The present invention includes a wafer produced by the process described above or in an apparatus related to the process.
本発明の特別な実施形態は、添付の図面(図2)を参照して例としてこれから説明され、この図は、ワイヤー切断装置を概略的に示し、この装置では、溶剤は、ワイヤーがブロックまたはインゴットに係合するときに付与される。この図は、単に概略図であり、任意の特定の機械を表さない。 A special embodiment of the invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawing (FIG. 2), which schematically shows a wire cutting device, in which the solvent blocks or It is given when engaging the ingot. This diagram is merely a schematic and does not represent any particular machine.
図2に示すように、ブロックを複数の薄いウエハーに切断するための機械は、それらの軸が矩形を形成するように構成された4つの平行なローラーを有する。ダイヤモンドを組み込んだワイヤー9は、ガイド10を越えて第1ローラー11へ供給される。その後、ワイヤー9は、全体として水平にローラー12を、そこからローラー14へ垂直上向きに通る。ローラー14は、従動駆動部であり、ローラー14を通り過ぎた後に、次に、ワイヤー9は、カットゾーン15を水平に通過し、このカットゾーンにブロックまたはインゴット16が挿入される。カットゾーン15を通過した後に、ワイヤー9は、主要駆動部であるローラー17を通り過ぎ、そこから下向きに第1ローラー11を回って第2ターンを行う。この方法では、カットゾーン15を通過する平行ワイヤーのアレイが形成される。ローラーの遠端では、ワイヤー9は、第2ガイド18を越えて引き出される。ワイヤー9は、高速(5m/s〜20m/s)で推進され、インゴット16は、カットゾーンを通ってゆっくり上方に移動され、ここでワイヤーによって薄いウエハーにカットされる。 As shown in FIG. 2, a machine for cutting a block into a plurality of thin wafers has four parallel rollers configured such that their axes form a rectangle. The wire 9 incorporating diamond is supplied to the first roller 11 beyond the guide 10. Thereafter, the wire 9 passes through the roller 12 horizontally as a whole and from there to the roller 14 vertically upward. The roller 14 is a driven drive unit, and after passing through the roller 14, the wire 9 then passes horizontally through the cut zone 15, and a block or ingot 16 is inserted into this cut zone. After passing through the cut zone 15, the wire 9 passes through the roller 17 which is the main driving unit, and then turns downward from the first roller 11 to make a second turn. In this method, an array of parallel wires passing through the cut zone 15 is formed. At the far end of the roller, the wire 9 is drawn over the second guide 18. The wire 9 is propelled at a high speed (5 m / s to 20 m / s), and the ingot 16 is slowly moved up through the cutting zone where it is cut into a thin wafer by the wire.
溶剤は、ノズル19によってローラー14とインゴット16との間のワイヤーに案内される。本発明は、溶剤の組成に関する。 The solvent is guided by a nozzle 19 to a wire between the roller 14 and the ingot 16. The present invention relates to the composition of a solvent.
実施例
実施例は、ワイヤー切断するために使用される一般的な溶剤について以下で与えられる。界面活性剤の量は、ウエハー及びワイヤーの厚さが減少するとともに増大する。同じ界面活性剤がすべての実施例に使用される。
Examples Examples are given below for common solvents used for wire cutting. The amount of surfactant increases with decreasing wafer and wire thickness. The same surfactant is used in all examples.
実施例1
ダイヤモンドを埋め込んだワイヤーで切断するための溶剤は、エチレンオキシド/酸化プロピレンブロック共重合体(35℃での粘性280cST)からなる5wt%の非イオン性界面活性剤を水に溶かすことによって準備される。この溶剤は、厚さ160μmのシリコンウエハーをダイヤモンドを埋め込んだ120μmのワイヤーで切断するために使用される。
Example 1
A solvent for cutting with a wire embedded with diamond is prepared by dissolving 5 wt% of a nonionic surfactant consisting of an ethylene oxide / propylene oxide block copolymer (viscosity 280 cST at 35 ° C.) in water. This solvent is used to cut a 160 μm thick silicon wafer with a 120 μm wire embedded with diamond.
実施例2
ダイヤモンドを埋め込んだワイヤーで切断するための溶剤は、10wt%のエチレンオキシド/酸化プロピレンブロック共重合体(35℃での粘性280cST)を水に溶かすことによって準備される。この溶剤は、厚さ140μmのシリコンウエハーをダイヤモンドを埋め込んだ100μmのワイヤーで切断するために使用される。
Example 2
A solvent for cutting with a wire embedded with diamond is prepared by dissolving 10 wt% ethylene oxide / propylene oxide block copolymer (viscosity 280 cST at 35 ° C.) in water. This solvent is used to cut a 140 μm thick silicon wafer with a 100 μm wire embedded with diamond.
実施例3
ダイヤモンドを埋め込んだワイヤーで切断するための溶剤は、5wt%のオクトフェノールエトキシレートの非イオン性界面活性剤(1.5モルのエチレンオキシド)を水に溶かすことによって準備される。1wt%のエチレングリコール−ポリプロピレングリコールブロック共重合体(20%の分子量2750のポリプロピレン)は、消泡剤として加えられる。この溶剤は、厚さ160μmのシリコンウエハーをダイヤモンドを組み込んだ120μmのワイヤーで切断するために使用される。
Example 3
The solvent for cutting with a diamond-embedded wire is prepared by dissolving 5 wt% octphenol ethoxylate nonionic surfactant (1.5 mol ethylene oxide) in water. 1 wt% ethylene glycol-polypropylene glycol block copolymer (20% molecular weight 2750 polypropylene) is added as an antifoaming agent. This solvent is used to cut a 160 μm thick silicon wafer with a 120 μm wire incorporating diamond.
実施例4
ダイヤモンドを埋め込んだワイヤーで切断するための溶剤は、5wt%のエチレングリコール−ポリプロピレングリコールブロック共重合体(20%の分子量2750のポリプロピレン)を水に溶かすことによって準備される。この溶剤は、厚さ160μmのシリコンウエハーをダイヤモンドを埋め込んだ120μmのワイヤーで切断するために使用される。
Example 4
The solvent for cutting with diamond embedded wire is prepared by dissolving 5 wt% ethylene glycol-polypropylene glycol block copolymer (20% polypropylene with a molecular weight of 2750) in water. This solvent is used to cut a 160 μm thick silicon wafer with a 120 μm wire embedded with diamond.
実施例5
ダイヤモンドを埋め込んだワイヤーで切断するための溶剤は、8wt%のエチレングリコール−ポリプロピレングリコール共重合体(20%の分子量2750のポリプロピレン)を水に溶かすことによって準備される。この溶剤は、厚さ140μmのシリコンウエハーをダイヤモンドを埋めこんだ100μmのワイヤーで切断するために使用される。
Example 5
The solvent for cutting with diamond embedded wire is prepared by dissolving 8 wt% ethylene glycol-polypropylene glycol copolymer (20% polypropylene with a molecular weight of 2750) in water. This solvent is used to cut a 140 μm thick silicon wafer with a 100 μm wire embedded with diamond.
実施例6
エチレンオキシド/酸化プロピレンブロック共重合体からなる0.5wt%及び1wt%の非イオン性界面活性剤(35℃での粘性280cST)は、水に溶かされ、スチール上でのその湿潤特性を試験した。結果は、1wt%が効果的な湿潤をもたらすために必要とされることと、0.5wt%が優位な効果を得るために不十分であることと、を示す。
Example 6
0.5 wt% and 1 wt% nonionic surfactant (viscosity 280 cST at 35 ° C) consisting of an ethylene oxide / propylene oxide block copolymer was dissolved in water and tested for its wetting properties on steel. The results show that 1 wt% is required to provide effective wetting and that 0.5 wt% is insufficient to obtain a dominant effect.
実施例7
ダイヤモンドを埋め込んだワイヤーで切断するための溶剤は、エチレンオキシド/酸化プロピレンブロック共重合体からなる1wt%の非イオン性界面活性剤(35℃での粘性280cST)を水に溶かすことによって準備される。この溶剤は、厚さ160μmのシリコンウエハーをダイヤモンドを埋め込んだ120μmのワイヤーで切断するために使用される。
Example 7
A solvent for cutting with a wire embedded with diamond is prepared by dissolving 1 wt% of a nonionic surfactant (viscosity 280 cST at 35 ° C.) made of an ethylene oxide / propylene oxide block copolymer in water. This solvent is used to cut a 160 μm thick silicon wafer with a 120 μm wire embedded with diamond.
実施例8
ダイヤモンドを埋め込んだワイヤーで切断するための溶剤は、エチレンオキシド/酸化プロピレンブロック共重合体からなる3wt%の非イオン性界面活性剤(35℃での粘性280cST)を水に溶かすことによって準備される。この溶剤は、厚さ160μmのシリコンウエハーをダイヤモンドを埋め込んだ120μmのワイヤーで切断するために使用される。
Example 8
A solvent for cutting with a wire embedded with diamond is prepared by dissolving 3 wt% of a nonionic surfactant (viscosity 280 cST at 35 ° C.) made of an ethylene oxide / propylene oxide block copolymer in water. This solvent is used to cut a 160 μm thick silicon wafer with a 120 μm wire embedded with diamond.
1wt%〜10wt%の界面活性剤が推奨される。 1 wt% to 10 wt% surfactant is recommended.
本発明の工程に使用される物質の特別な選択は、あとに続く。 A special selection of materials used in the process of the present invention follows.
使用される界面活性剤は、例えばエチレンオキシドと、酸化プロピレン共重合体(BASFが提供しているPluronic series及びDOWが提供しているTergitol L series)と、ノニルフェノール/アルコールエトキシレート(DOWが提供しているTergitol series)と、オクチルフェノールエトキシレート(DOWが提供しているtriton X series)と、イソ及びオキソアルコール(BASFが提供しているLutensol TO and AO series)と、などアルキレンオキシドのブロック共重合体であってもよい。 The surfactants used are, for example, ethylene oxide, propylene oxide copolymers (Pluronic series provided by BASF and Tergitol L series provided by DOW), and nonylphenol / alcohol ethoxylate (provided by DOW). Block copolymers of alkylene oxides such as Tergitol series), octylphenol ethoxylate (triton X series provided by DOW), iso and oxo alcohols (Lutensol TO and AO series provided by BASF), etc. There may be.
非イオン性界面活性剤は、使用することが容易である(中和反応を必要とすることがない)ことに起因して、及び、ソーに取り付けられるガラスプレートにシリコンブロックを付着するために使用される既存の接着剤との適合性に起因して、好ましい。さらに、このシステムは、製造業に使用される洗浄の化学的性質に適合する。 Nonionic surfactants are used because they are easy to use (no need for neutralization reaction) and to attach silicon blocks to glass plates attached to saws Preferred due to its compatibility with existing adhesives. In addition, the system is compatible with the cleaning chemistry used in the manufacturing industry.
使用される増粘剤は、例えばカルボキシメチルセルロース及びエチルセルロースなどの材料をベースにした合成物質または自然粘土、ゼラチン、キサンタンガム、ポリビニルアルコール及びセルロースであってもよい。 The thickeners used may be synthetic substances based on materials such as carboxymethylcellulose and ethylcellulose or natural clays, gelatin, xanthan gum, polyvinyl alcohol and cellulose.
本発明を使用することによって、LATF問題は、減少される。溶剤の表面張力は、減少され、ワイヤーのより好ましい湿潤及び切断後のウエハーのいくらかの洗浄をもたらす。表面張力の減少は、(切断後の)2つのウエハー間の力がより小さくなり、ウエハーを分離するために必要とされる力をより小さくすることを導くことを同様に意味する。ワイヤーのより良好に湿潤することは、溶剤が切断中にブロックに移送されることを確実にする。本発明を使用することは、より細いワイヤーとともにより薄いウエハーを製造することを可能にする。よりよいSiCが切断するために同様に使用されてもよく、ウエハーに対してより好ましい表面仕上げをもたらす。 By using the present invention, the LATF problem is reduced. The surface tension of the solvent is reduced, leading to better wetting of the wire and some cleaning of the wafer after cutting. A reduction in surface tension also means that the force between the two wafers (after cutting) will be smaller, leading to a smaller force required to separate the wafers. Better wetting of the wire ensures that the solvent is transferred to the block during cutting. Using the present invention makes it possible to produce thinner wafers with thinner wires. Better SiC may be used as well to cut, resulting in a more favorable surface finish for the wafer.
9 ワイヤー、16 ブロック(インゴット) 9 wires, 16 blocks (ingot)
Claims (16)
前記溶剤は、前記溶剤が前記ワイヤーによって前記ブロックに運ばれる前に、前記溶剤の表面張力を減少させるために添加剤を含むことを特徴とする処理。 Move the block of material to multiple wafers by moving a planar array of wires embedded with abrasive particles that move rapidly in parallel to the plane of the wire in a direction perpendicular to the plane of the wire (or vice versa). Cutting and applying a solvent to the wire before the wire passes through the block,
The process wherein the solvent includes an additive to reduce the surface tension of the solvent before the solvent is carried to the block by the wire.
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