TW201131628A - Sawing of blocks into wafers using diamond coated wires - Google Patents

Description

201131628 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於將塊體鋸成數個薄晶圓之技術。特定而言 本發明是關於將矽塊體鋸成用在電子元件、半導體及光 伏打電池工業以及類似應用中的晶圓的技術。 【先前技術】 世人已知能使用快速移動的磨線之多重磨線陣列以將 材料塊鋸成薄晶圓。用於磨料磨線切鋸的設備範例揭露 於英國專利2,414,204號之說明書中。本發明不限於在該 設備中使用’而本發明可應用至任何用於將材料塊鋸成 薄晶圓的磨線之製程。 各種材料（諸如Si、SiC、GaAs及石墨）之晶圓可由 諸如用於電子、半導體、光伏打應用的材料塊鋸得。對 於光伏打應用而言，多晶或單晶矽晶圓是透過切鋸大型 矽塊體而得。目前，多重磨線切鋸用於由矽塊體高體積 切割矽晶圓，且可快速生產高品質的矽晶圓（<2〇〇 μιη )。 鑽石粒子附著至線鋸中的磨線，且諸如水之類的溶劑用 於將矽及熱從矽塊體帶走。 透過平行磨線之陣列以直角移動進入塊體同時以高速 (5-20 m/s )在長邊方向運行，而將溶劑帶入塊體中。此 目的是為了以高處理量及最少的溶劑耗損量切割，獲得 低成本高品質的晶圓。可在由諸如磨料粒子之黏度、尺 201131628 寸及形狀之性質、溶劑性質與切財數所界定的製程裕 度中切鑛晶圓。 -項最大的損耗類別是局部地區厚度波動〇咖咖 thickness fluctuations，LATF)e這些波動在切割開始期間 發生，並且能造成厚度差里 4士里，皮』、 及產異結果造成無法接受的厚晶 圓與薄晶圓。 針對於此問題之原因是* B圓她 在日日圓彼此及引時的磨線成對 (pairing)現象。針對此問題發生的一項主要原因是來 自於用在切割中溶劑的表面强六 3E . t 4刃衣面張力。此張力拉動兩條相鄰 的磨線’因而使其成對毗連，並诰 ^ 丑·且坆成晶圓是節距的兩 倍厚。此問題在晶圓厚度及磨線厚度減少時會逐步擴大。 將磨線拉在一起的力量可由以下等式給定，亦可見於 第1圖： F = 2# sin(ar + Θ) + 2必 Isin α

R 其中’γ是溶劑的表面張力，線之間的溶劑膜長 度，Γ是磨線半徑，R是磨線之間溶劑表面的曲率，0為 介於溶劑及磨線之間的_角，而α是由溶劑與磨線之 間的接觸點所決定的角度。 本發明仰賴以下的認知：表面張力為控制磨線之間力 量的關鍵參數，且為了防止局部地區厚度波動（latf) 應減少表面張力。 美國專利6’054,422號文件揭露了用於製造具有更高 穩疋度之漿料的方法，其是透過添加不同的添加物而達 201131628 成，該等添加物是諸如分散S i C的介面活性劑。 美國專利 6,602,834 號文件以及專利申請案 W003/042340、W02008/027374A1、W02009/017672 及 US 2009/0126713揭露用於製造穩定漿料的方法，其是透 過增加黏度及/或添加分散劑及聚電解質而達成。然而， 這些申請案沒有提及PEG類的漿料以及僅應用於水類漿 料。 這些申請案無一揭露經調配以防止LATF現象的組成。 【發明内容】 本發明提供一種用於將材料塊切成數個晶圓的製程， 其是透過：使嵌有磨料粒子之大體上平行的快速移動磨 線之平面陣列相對於在垂直磨線面之方向上的塊體（反 亦二）移動以及在磨線通過塊體之前施加溶劑至磨 線’其中’ s亥溶劑包括添加劑，以在溶劑由磨線帶進塊 體前減少溶劑中的表面張力。 該等研磨粒子較佳為鑽石。 為 該溶劑以聚乙二醇（PEG )為佳， 5 -1 00%的水為佳。 或者含重量百分比 …吩用τ的介面活性劑。 在最後提到的型式φ，人 子 飞中該介面活性劑可不具有金屬難 Ο 線開始切入塊體時遭 較佳為介面活性劑能夠耐受在磨 201131628 逢的溫度’但無法耐受在塊體内”製程期間遭逢的溫 度’且更佳為在塊體内切割製程期間所遭逄的溫度足以 摧毁該添加劑。 導入增稠劑以調整溶劑黏度是有利的。 使用去泡劑以減少溶劑中泡泳形成亦是有利的。 在型式中，較佳為該介面活性劑為非離子型，諸如 環氧乙烯與環氧丙烯的嵌段共聚物或辛基苯酚乙氧基化 合物（oetylphenolethoxylate)。 另i式中，較佳為該介面活性劑為離子型。 本發明包括實施上述之製程的設備。 本發明包括由上述製程所生產的晶圓或者用於此製程 之設備中生產的晶圓。 【實施方式】 現在，透過參考伴隨的圖式（第2圖）將之做為範例， 以描述本發明之特定實施例，該圖概略性顯示磨線切鋸 的置^磨線接合塊體或鑄塊時將溶劑施加至該配置 中。此圖為純粹概略性，不代表任何特定之機器。 如第2圖所示，用於將塊體鋸成數個薄晶圓的機器具 有個平行的滾子，該等滾子以其軸形成直角的形式配 置在導件丨〇上方’將嵌有鑽石粒子的磨線9供給至第 一滾子Π。磨線9隨後大體上水平地傳遞至滾子12，然 後垂直向上傳遞至滚子14。滾子14是副驅動器，且在 201131628 =通過滾子14之上後，磨線9隨後水平傳遞穿過切割 =，塊體或鱗…插入該切割區15。在 切割區b之後，磨線9在做為主驅動器的料η之上 傳遞$後向下第：次轉繞第—滾子〗！。以此方式，可 形成通過切割區15的平行磨線之陣列。在滚子的遠端， 在第二導件18上收回磨線9。磨線9以高速（5_2〇m/〇 驅動’而鑄塊16緩慢向上移動通過切割區，在該區，鑄 塊被磨線切成數片薄晶圓。 藉由喷嘴將溶劑在滾子14與鑄塊16之間導入至磨線 上。本發明是關於溶劑的成份。 範例 下文k供用於磨線切鑛的典型溶劑範例。介面活性劑 的用量增加，則晶圓與磨線厚度減少。相同的介面活性 劑可用在所有範例中。 範例1 用於以嵌有鑽石的磨線切鋸之製程中的溶劑是由以下 方法製備：將5 wt%的非離子型介面活性劑溶解在水中， 該介面活性劑是由環氧乙烯/環氧丙烯的嵌段共聚物所 構成，黏度為35°C時280 cST。此溶劑用於以12〇 μιη 嵌有鑽石的磨線切鋸1 60 厚的矽晶圓。 範例2 201131628 方法贺：嵌有鑽石的磨線切蘇之製程中的溶劑是由以下 借·冑1G 的非離子型介面活性劑溶解在水 所槿1介面活性毅由環氧乙稀/環氧丙烯的嵌段共聚物 ’黏度為咖時28〇CST。此溶劑用於以100μπι 石的磨線切鋸1 40 μπι厚的矽晶圓。 範例3 用於以嵌有鑽石的磨線切据之製程中的溶劑是由以下 方法製備：將5 Wt%的辛基苯酚乙氧基化合物非離子型 介面活性劑（1·5莫耳EO)溶解在水中。添加i心 的乙二醇-聚丙二醇的嵌段共聚物（2〇%的分子量275〇 之聚丙烯）做為去泡劑。此溶劑用於以120 μπι嵌有鑽石 的磨線切鋸1 60 μηι厚的矽晶圓。 範例4 用於以嵌有鑽石的磨線切鋸之製程中的溶劑是由以下 方法製備：將5 wt%的乙二醇-聚丙二醇的嵌段共聚物 (20〇/〇的分子量275〇之聚丙烯）溶解在水中。此溶劑用 於以120 μηι嵌有鑽石的磨線切鋸16〇厚的矽晶圓。 範例5 用於以喪有鑽石的磨線切鋸之製程中的溶劑是由以下 方法製備：將8 wt%的乙二醇-聚丙二醇的嵌段共聚物 (20%的分子量275〇之聚丙烯）溶解在水中。此溶劑用 201131628 於以100 μιη嵌有鑽石的磨線切鋸14〇 μηι厚的晶圓。 範例6 將0.5 wt%& ! wt%的非離子型環氧乙烯/環氧丙烯的 .· 嵌段共聚物（黏度為35%時280 cST)所構成的介面活 性劑溶解在水中，且測試其在鋼上的溼潤性質。結果顯 示欲提供有效溼潤，需要i wt%的溶劑，而〇5 的溶 劑不足以獲得顯著效果。 範例7 用於以嵌有鑽石的磨線切鋸之製程中的溶劑是由以下 方法製備：將lWt%的非離子型介面活性劑溶解在水中， 該介面活性劑{由環A乙稀/環氧丙稀的後段共聚物所 構成’黏度為35〇C時280 cST。此溶劑用於以12〇 嵌有鑽石的磨線切鋸1 60 μιη厚的晶圓。 範例8 用於以嵌有鑽石的磨線切鋸之製程中的溶劑是由以下 方法製備：將3wt%的非離子型介面活性劑溶解在水中， 該介面活性劑是由環氧乙稀/環氧丙稀的敌段共聚物所 構成，黏度為35V時280 cST。此溶劑用於以12〇 pm 嵌有鐵石的磨線切鑛160μηι厚的晶圓。 建議介面活性劑為1 _ 1 〇 wt〇/〇。 10 201131628 用在本發明之製程中的物質之特殊選擇如下： 所使㈣介面活性劑可為環氧稀類之嵌段共聚物，諸 如J衣氧乙烯、ί衣氧丙烯共聚物（來自BASF # plur〇nic 系列以及來自D0W的Tergit〇i L系列）、壬基苯酚 (Nonylphenol)/醇類之乙氧基化合物（來自D〇w的 Tergitol系列）、辛基苯酚乙氧基化合物（〇ctyiphen〇i Ethoxylates，來自Dow的Trit〇n χ系列）以及異醇類與 醯醇類（來自BASF的Lutensol TO及ΑΟ系列）。 使用非離子型介面活性劑為佳是由於便於使用（無需 中和），及其相谷於用於將石夕塊附著至玻璃板（其架置至 鑛線）之現存的膠水。此外，此系統相容於用在工業中 的清洗用化學品。 所使用的增稍劑可為合成或天然的黏土、明膠、黃原 膠、聚乙烯醇及纖維素類的材料（諸如羧甲基纖維素、 乙基纖維素）。 本發明之優點 透過使用本發明，LATF問題應可減少。溶劑的表面張 力減少，造成較佳地澄潤磨線，以及在切鑛後較佳地清 潔晶圓。表面張力的減少亦意味著（在切鑛後）介於兩 個晶圓之間的力量較少，導致需要分離晶圓的力量減 少《較佳地溼潤磨線應可確保溶劑在切雜期間傳輸至塊 體。使用本發明能夠以較薄的磨線生產較薄的晶圓。於 切鋸上亦可使用更細微的SiC ’對晶圓產生更優良的表 11 201131628 面磨光。 【圖式簡單說明】 第1圖是繪示在兩相鄰磨線上拉動的圖式。 第2圖是繪示本發明之特定實施例的圖式。 【主要元件符號說明】 9磨線 11、12、1 4、1 7 滚子 15切割區 16鑄塊 1 0、1 8 導件 12

Claims (1)

1. 201131628 七、申請專利範圍： 1. 一種用於將一材料塊切成複數個晶圓的製程，其是透 過以下步驟： 使嵌有磨料粒子之大體上平行的快速移動磨線 之一平面陣列相對於在垂直於該磨線面之方向上的 該塊體（反之亦然）移動，以及 在該專磨線通過該塊體之前施加一溶劑至該等 磨線；其中， 該溶劑包括一添加劑，以在該溶劑由該等磨線帶 進該塊體前減少該溶劑中的表面張力。 2.如請求項第丨項所述之製程，其中該等研磨粒子為鑽 其中該溶劑為 如請求項第1項或第2項所述之製程， 聚乙二醇（PEG)。 如請求項第1 重量百分比為 如請求項第 添加劑為可 如請求項第 有金屬離子。

   13 201131628 7 · 'ά0 言奢γκ . /項第5項或第6項所述之製程’其中該介面活 十生劑能怒！ 柯耐受在該等磨線開始切入該塊體時遭逢的 溫度，彳曰t 〜無法耐受在該塊體内之該切割製程期間遭逢 的溫度。 8. 如請求箱哲。 $第7項所述之製程，其中在該塊體内之該切 割製程期Μ α Α > 力間所遭逢的該溫度足以摧毀該添加劑。 9. 如請求垣哲ρ $第5項至第8項任一項所述之製程，其中導 入增祠劑以調整該溶劑之黏度。 10 ·如請求jg位 巧弟5項至第9項任一項所述之製程，其中使 用去〉包劑以減少該溶劑中泡沫形成》 11·如晴求項楚ς 5項至第10項任一項所述之製程，其中 該介面活性劑為非離子型。 、 12.如請求項第u 活性劑為環氧 項所述之製程’其中該非離子型介面 乙烯與環氧丙烯的嵌段共聚物 13.如請求項筮 弟U項所述之製程，其中該非離子型介面 活性劑為下兩丨 歹J物質之一：環氧乙烯、環氧丙烯共聚 物、辛其 # 、 盼乙氧基化合物（octylphenol ethoxyiate、、 壬基苯酚（Nonylphenol)/醇類之乙氧基 化η物、異醇類或醯醇類。 14 201131628 M.如讀求項第5項至帛】〇項任一廣所述之袋程，其尹 該介面活性劑為離子型。 15. —種用於執行根攄亡主去 订根據喷求項第〗項至第〗4項之任一 所述之製程的設傷。 16. —種根據請求項第i項至帛 程所生產的晶圓或在請求 $之任$所述之製 產的晶圓。 15項所述之設備中生 15