TW200824822A - Method for slicing a multiplicity of wafers from a workpiece - Google Patents
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Description
200824822 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種利用線鋸自一工侏φ 千中切副出多片晶圓的方 法。 【先前技術】 晶體片中切割出多 舉例言之，線鋸適用於在一加工步驟中自_ 片半^體0曰圓、太1%能晶圓及其他晶體晶圓。
該線鋸的功能原理係描述在US-5,771，876中。 線錯具有-線排（wire gang)，其藉由捲繞兩個或更多個進給線 或導輪之鋸線所形成。 該鋸線可以一切割層覆蓋。 當使用具有無牢固地附著切割研磨料（abrasive)之鑛線的線鑛 時，在切割過程中，係、供給以懸浮液（漿料（shnTy))形式存在 之切割漿料。 在切割過程中，該工件固定於一工作臺上且通過該線排，其中 該鋸線以互相平行之鋸線段的形式排列而成。通過該線排的過程 係藉由向珂進給裝置所引起在該工作臺與線排間的相對移動而產 生，其中該向前進給裝置使該工件逆著該線排進給（工作臺向前 進給）或者使該線排逆著該工件進給。 通常’該工件的圓周表面與一鋸切片相連，其中在已切割該工 件後，該鋸線係切入至該鋸切片内。 該鑛切片例如可為石墨片，其可黏附結合（b〇nded)或黏結 (cemented)至該工件的圓周表面上。最後，具有該鋸切片之工 5 200824822 件黏結至該工作臺上。 在切割後’維持經切割之晶圓固定於類似梳齒狀的鋸切片上， 且可由^自線鑛上取出。隨後，將剩餘的鑛切片自晶圓上移除。 在先前技術中，在鑛線進行鑛切的過程中，產生雜線經歷不同 程度的損耗（其係作為嗜合長度（engagement lengtll)的函數）的 門題有關術合長度，參照第3圖及其相關欽述說明。 為了 =免該問題，US 6，刚，253 A建議，在切割過程中保持該工 作臺向前進給之衫且根據替長度調節該鑛線的（有效）速率， 使在α亥線速率與嚙合長度之間成比例關係。然而’當自晶體中切 '^出，、有相田大直徑的半導體晶圓（例如直徑為綱毫米之晶圓） 時’保持該卫作臺向前進給係為恒定是不利的，因為在最大嗜合 長度的區域中半導體晶圓的總厚度變化（d， TTV)會藉此增大。因此，us 6，1〇9,253 A中所揭露之恒定的工作 臺向前進給是不理想的。 另一方面’ JP 9262826 A教導以嚙合長度為函數改變該工作臺向 刖進給。在切割過程開始時，其將導致最初的鋸線損耗增加，該 知耗隨後藉由減慢工作臺之向前進給而減少，理想上其呈線性地 減少。因此，雖然線性地降低鋸線的損耗，該方法仍導致前述之 不均勻的問題。 【發明内容】 因此’本發明之目的為在該鋸線之全線長度上實現該鋸線的均 勻損耗，但同時避免先前技術所揭露之方法中存在的缺點。 本發明之目的藉由一種自一工件中切割出多片晶圓的方法而實 6 200824822 現，該工件具有一縱軸及一橫截面，且固定於一工作臺上，以垂 直於在該工作臺與一線鑛（wire saw)之線排（wire gang)間之該 工件縱軸之方向上的相對移動、且以一變化的向前進給速度 (forward feed rate )通過該線排而加以給進，該線排係由以有效 速率移動之錯線所形成，該鑛線的有效速率係控制作為該向前進 給速度及該工件橫截面的函數，以達到該鋸線的均勻損耗。 該工件較佳為一圓柱狀的單晶矽。 然而，該方法亦適用於鋸切包含一周圍表面的非圓柱狀晶體 塊，即例如具有正方形或矩形之橫截面的晶體塊。 半導體材料例如矽、鍺、砷化鎵係適合作為該工件材料。其亦 可為多晶材料。 所使用的鋸線較佳來自於一線轴且環繞著導輪展開數次（例如 300至400次），以形成線排。在該線排出口處，所使用之鋸線較佳 捲繞於另一線軸上。 在該線鋸上進行鋸切的過程中，該鋸線以一可變的有效速率移 動。 較佳地，該IS線係進行週期性的前進及後退移動。 然而，較佳亦使該银線僅沿一個方向移動。 該工件較佳係藉一鋸切片固定於該工作臺上，且自上方垂直地 導入線排。 根據本發明，該工作臺的向前進給速度係可變的，其較佳係以 作為該工作臺位置的函數加以調整。 該鋸線的有效速率，舉例言之即前進與後退移動之速率，亦可 7 200824822 以作為工作臺位置的函數加以變化。 藉由在線鋸上之鋸切過程中調節該鋸線的 進給速度與μ職面的缝，本發明可確㈣二的 為此目的，在每個工作臺位置設定一最佳化的有效鑛線速率。 較佳地，該有效鑛線速率與喷合長度及工作臺之向前進給速度 的乘積間成一比例關係。 & 較佳地，該有效鋸線速率與嚙合長度間成一比例關係。
若該鋸線的前進移動及後退移動係較佳的，則藉由將_線移 動之前進曲線及後退曲線設定為卫作臺位置的函數加以調節 效錯線速率。 參考較佳實施例，下文中將更詳細地解釋本發明。 在本發明之範圍内，首先介紹於先前技術中錐線不均勾損 研究。 、' 較佳地，該鋸線之移動係週期性或交替性的前進及後退，艮 如先前進雇公尺，然後後退24()公尺，即每個週期有效 = 60公尺。 在一個週期開始時，該鋸線在時間間隔軚内前進移動距離&， 隨即又在時間間隔<内後退移動距離v ’ 因此，在備,.的週期時間内，其覆蓋之距離為 (參見第2圖）。 V ^ 因此，其以有效速率移動，該有效速率為 有效， 3有效速率藉由對應選擇前進及後退移動加以調節。 8 200824822 該工作臺向前進給之曲線較佳係儲存於鋸切程式中。其藉由設 疋理想向前進給速度作為該工作臺位置y的函數而完成。 藉由平均切割寬度D及鋸線掃過之工件區域以給予一磨損體積 Z。對於圓枉狀之件而言，舉例言之給予之體積為（參考第3圖）： z = D*27rR2 對於-給予之工作臺位P而言，該鑛線將僅覆蓋欲掃過區域的 -部分。此可以作為工作臺位置（為嗜合長度之積分）的函數來
表不。 所給予之相應磨損體積為 少 ziy)^D^i(¥)d¥ 0 置 對於磨損速率；，即每單位時間的材料移除量作為該工作臺位 的函數而言，適用下式： zDKy)y dz
St dy dt 該鑛線的損耗較佳以料研磨及相應之直徑變化為特徵。 對於在鋸線X位置處的損耗，適用下式： β(χ) = /〇)」一 ν有效 在此’/表示在工作臺位置處與損耗有關之所有因素。 α⑻保持為定值，即與，無關，故本發明可達到鑛線的均勻損耗 作為_線之有效速麵條件1，較佳勒下式： /⑴一定値 ν^ϊ °ν有效0c /(少） 由^可測定對應於每個工作臺位置之最佳有效線逮率。 g利用叮步驟料找最佳时效料速率·定相應之鑛 9 200824822 線之前進及後退。 根據第一較佳實施例，藉由使在鋸線部分上之該鋸線的損耗與 磨知體積成比例且藝該有效線速率以敎該最佳有效鑛線速 率’獲得下列關係式： v有效父^%)} 因此，較佳地，該鋸線的有效速率與嚙合長度及向前進給速度 的乘積間成比例關係。
根據本發日㈣第二實_，在績置叙贿線的損耗與該鑛線 位置處之用於嗜合的時間成比例。由於該工作臺向前進給與該鑛 線位置相比僅非常緩慢地變化，因此，在祕位置前進及後退移 動通過該桿段之週期的過程中，切σ長度的變化非常小。用於該 鑛線段在i刀口中前進及後退㈣㈣_近相對應於聰線位置 為了以其有效速率覆蓋當前切割長度所需的時間： a{x) 〇c / —?— v有效 杈㈣，該有效鑛線速率與嗜合長度間成比例關係。對於恒定 之产向則進給迷度而言’此為先前技術中已知的。然而，在本發明 的範圍内，採用變化的向前進給速度。 根據另一較佳的實施例，將力密度保持為定值：損耗與力穷 度，成比例，該力密度在時間叫v有效内作用於鋸線位置處。" 在•置處之作用於鑛線上的作用力依次取決於該 前進給力⑽）及瞬間喷合長度/⑴： 向
損耗如下式所示： 10 200824822 ^ Ft l F( a(x) 〇c —--=—— f v有效 v有效 施用力之測量及鋸線之有效速率v有效的調節較佳以作為測得之 力與嚙合長度的函數來完成： v有效又^ 根據本發明，為調節有效鋸線速率，較佳測定該鋸線移動之前 進曲線及後退曲線。 與先前技術相比，藉由根據本發明之方法獲得更均勻之鋸線損 耗。 根據本發明方法，較佳藉由使用一漿料切割晶圓。 由於鋸線在首次使用前通常具有一黃銅層，其影響為在第一鋸 切過程後，容納漿料之容器被銅原子污染，較佳以具有新漿料之 未污染的漿料容器替換被污染之漿料容器以用於第二次鋸切過 程。在第二次及隨後之鋸切過程中，由於該黃銅層已被移除，因 此不會發生第二次漿料容器的污染。在先前技術中，由於不均勻 之鋸線損耗，此係不可能達成的。 因此，根據本發明之另一優點，鋸線可多次使用且阻止在鋸線 向前之第二次使用時將銅引入至鋸切漿料中。 較佳地，該鋸線經入口線軸展開且環繞著導輪進給，以形成該 線排，且最後捲繞於出口線軸上。該入口線軸及該出口線軸較佳 係在第二鋸切過程之前彼此交換。 或者，較佳係在第二鋸切過程中，相對於第一鋸切過程，沿另 一方向有效地運動。因此，若第一錯切過程涉及錯線之有效前進 移動，則可修正第二及隨後之鋸切過程的前進及/或後退移動曲 200824822 線，以達到鋸線之有 【實施方式】
中之鑛線損耗。此外，亦顯示藉由控制該錯線 本發明方法中的鑛線損耗。藉此可看出與先前 根據本發明的方法，可消除先前技術中所觀察 第1圖係透過作為 根據先前技術方法中 的有效速率之根據本 技術之顯著差異。枢 到之不均勻的鋸線損耗。 。第2圖以作為時間的函數之錯線位置之曲線顯示鑛線移動。其中 可看出省線刚進及後退移動之曲線。此外，另可顯示該有效蘇線 移動。作㈣間函數之有效麟移動絲線位置為—條相當單調 的漸增直線。該直線的斜率對應於所觀察之工作臺位置處之鑛線 的有效速率。為簡化表示，未描述其加速階段。
第圖係㉟示具有半梭反之晶體片。此外，亦、顯示從〇變化至2R 之作至位置。在當前之工作臺位置7處，具有咱合長度！及被標 記之磨損體積z。亦可由此明顯看出"齒合長度丨及磨損體積Z係為 線）函數的口齒合長度卜對於I線的損耗具有相當大的影響。根據 本發明的方法，藉由銀綠 > 益；隹芬你1々心ir & / ,
工作臺位置y的函數。作為工作臺位置（因此為卫作臺向前進給曲 12 200824822 真=圖係顯示工作臺向前進給曲線，即作為工作臺位置（單位： 广、的函數之工作臺向前進給速度（單位：微米/分鐘）， 根據本發明之自直徑為⑼毫米之晶體片切割出晶圓的方法:…； 弟6圖係顯示根據本發明之週期性鋸線前進移動及鑛線後退移 動二作為工作堂位置之函數。在這種情況下，對第$圖中之工作 臺向前進給曲線而古，處—— ^ °應在母向則進給10毫米時須執行30個周 期，以在晶圓上形成均勻之溝槽圖案。
實例 直4二為15G$米之晶體片係、固定於寬度為川毫米之鑛切片象 考第4圖）。 根據表1指定工作臺向前進給曲線（在支撐點間進行線性内插 法，且亦參考第5圖）。 表1 : 工作臺位置（毫米） 工作臺向前進給速度（微米/分鐘） 0 600 10 600 20 360 75 240 130 _ 360 155 ί-- 360 對於該切割，可採用20公里之鋸線，鋸線速率至快為〗2公尺/秒 且在反方向時加速度為3公尺/秒平方。第6圖所示為最佳的鋸線移 動，其係由表2中所示之鋸線程式產生，其中假設鋸線的損耗與磨 損體積成比例且應在每向前進給1 〇毫米時須執行3〇個周期。 表2 : 13 200824822 工作臺位置 (毫米） 每週期之錯線前進移動 (公尺） 每週期之鋸線後退移動 (公尺） 0 132 132 1 136 128 5 141 123 10 144 120 15 192 162 20 269 235 30 291 252 40 315 271 60 372 324 75 427 377 90 372 324 110 315 271 120 291 252 130 269 235 135 267 237 140 264 240 142 264 240 150 264 240 155 264 240 【圖式簡單說明】 第1圖係表示對於根據先前技術之方法及根據本發明之方法，作 為所用鋸線長度之函數的鋸線直徑。 第2圖係以作為時間的函數之鋸線位置曲線表示的鋸線移動，以 及有效鑛線移動。 第3圖係顯示半徑為R之晶體片及對於特定工作臺位置y之嚙合 或插入長度和磨損體積。 14 200824822 第4圖係顯示具有一鋸切片之工件。 第5圖係顯示一工作臺向前進給之曲線。 第6圖係顯示鋸線的前進及後退移動。 【主要元件符號說明】
15
Claims (1)
- 200824822 十、申請專利範圍··1 · 一種自一工件中切割出容H曰π 及m 片曰曰圓的方法，該工件具有-縱軸 及一檢截面，且固定於_ 平田 此说& 工作室上，以垂直於在該工作臺鱼 一線鋸之線排間之該工件 /、 件縱軸之方向上的相對移動、且以一 通過線排之變化的向前進给 j迷度（加ward feed rate )加以給進’遠線排係由以有效诖銮、錢轉動之鑛線所形成，賴線的有 效速率係控制作為該向前進 、、 退、、、口連度及該工件橫截面的函數， 以達到該鋸線的均勻損耗。 如請求項1所述之方法，Α中兮/、中Μ鋸線的有效速率係設定為該鋸線進入至該工件中之嚙合長度的函數。 如請求項丨所叙方法，其巾⑽線的有效料係調節使該 有效線速率與該嚙合長度成比例關係。如請求項1所狀方法，其巾該料的有效料係調節使該 有效銀線速率與該工作臺向前進給速度及該喃合長度的乘積 成比例關係。 、 如請求項〗所述之方法’其中_線的有效料係調節使該 有效鋸線速率與施用力成比例關係。如請求項1至5中任一項所述之方法’其中該鋸線係於一鋸 切過程結束後用於另一鋸切過程。 如請求項6所述之方法’其中該銀線係多次使用。如請求項6所述之方法，其中該晶圓藉由使用一漿料加以切 割。 如請求項6所述之方法，其中該鋸線經由入口線軸展開且環 繞著導輪進給，以形成該線排，且最後捲繞於出口線軸上， 2. 3. 4. 5. 6. 8. 16 9. 200824822 該入口線軸及該出口線轴在第二鋸切過程之前彼此交換。 10. 如請求項6所述之方法，其中該鋸線在第二鋸切過程中，相 對於第一鋸切過程，沿另一方向有效地移動。 11. 如請求項9所述之方法，其中該蘇線在首次使用前具有一黃 銅層，其影響為在第一鋸切過程後，容納漿料之容器被銅原 子污染，以未污染之漿料容器進一步替換被污染之漿料容器 以用於第二鋸切過程，且在第二鋸切過程中不會發生第二漿 0 料容器的污染。 12. 如請求項10所述之方法，其中該錯線在首次使用前具有一黃 銅層，其影響為在第一鋸切過程後，容納漿料之容器被銅原 子污染，以未污染之漿料容器進一步替換被污染之漿料容器 以用於第二鋸切過程，且在第二鋸切過程中不會發生第二漿 料容器的污染。17
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