TW201343347A - 工件的切斷方法 - Google Patents

Abstract

本發明是一種工件的切斷方法，其將固定有磨粒而成的鋼線，捲繞在複數個附凹溝滾筒上，並使前述鋼線在軸方向作往復行進，一邊將加工液供給至前述鋼線，一邊將工件壓抵在前述作往復行進的鋼線上並進行切入進給，來將前述工件切斷成晶圓狀，其中，該工件的切斷方法的特徵在於：反復進行下述步驟來切斷前述工件，該步驟為，在將前述工件往切入進給方向以5mm以上且30mm以下的進給量進行切入進給後，進行倒退，且該倒退是將前述工件往與前述切入進給方向相反的方向，在前述進給量的1/4以上且未滿進給量的範圍內，並且僅以前述工件W的切入進給方向的長度的1/15以下的後退量來進行。藉此，針對藉由線鋸所實行的工件的切斷，該線鋸使用了固定有磨粒而成的鋼線，則可提供一種切斷方法，能改善工件的切斷品質，特別是能改善奈米形貌。

Description

工件的切斷方法

本發明是關於使用線鋸來將工件切斷成晶圓狀的方法。

以往，作為從半導體晶棒等的硬脆材料的工件切出晶圓的手段，已知有線鋸。此線鋸，是使鋼線捲繞多數次在複數個滾筒的周邊，藉此而形成鋼線列，該鋼線在軸方向被高速驅動，並且，一邊適當地供給加工液一邊使工件對鋼線列進行切入進給，藉此，此工件可在各鋼線位置處同時地被切斷。

線鋸，有利用鬆弛磨粒(loose abrasive)方式來實行的線鋸、及利用固定磨粒方式來實行的線鋸。鬆弛磨粒式線鋸，其特徵在於採用將磨粒懸浮化而成的加工液；固定磨粒式線鋸，其特徵在於採用固定有磨粒而成的鋼線。

此處，第3圖是表示一般的線鋸的概要。

如第3圖所示，線鋸101，主要是由以下構件所構成：鋼線102，其用來切斷工件W；附凹溝滾筒103，其捲繞有鋼線102；鋼線張力賦予機構104、104’，其用以賦予鋼線102張力；工件進給手段105，其將工件W從鋼線102的上方往下方進給；及，加工液供給手段106，其於切斷時供給 加工液。

鋼線102，從一側的捲線軸(wire reel)107送出，經由移車台(traverser)，再經過由磁粉離合器((powder clutch)定轉矩馬達)和上下跳動滾輪(靜重(dead weight))(未圖示)等所組成的鋼線張力賦予機構104，進入附凹溝滾筒103。鋼線102捲繞於此附凹溝滾筒103上大約300~400次左右，藉此來形成鋼線列。鋼線102，經過另一側的鋼線張力賦予機構104’而被捲繞在捲線軸107’上。

附凹溝滾筒103，是在鋼鐵製圓筒的周圍壓入聚胺酯樹脂，並於其表面上切出複數條凹溝而成的滾筒，捲繞的鋼線102，可藉由驅動用馬達110以預定的行進距離，在往復方向驅動。

切斷工件W時，藉由工件進給手段105，一邊保持工件W一邊往下壓下，而向捲繞於附凹溝滾筒103上的鋼線102的方向進給。

在附凹溝滾筒103與捲繞的鋼線102的附近，設有噴嘴111，可從加工液供給手段106將調溫後的加工液供給至鋼線102。

使用如此的線鋸101，並使用鋼線張力賦予機構104來賦予鋼線102適當的張力，並藉由驅動用馬達110一邊使鋼線102在往復方向行進，一邊藉由工件進給手段105，將所保持的工件W壓抵在作往復行進的鋼線102上並進行切入 進給，來將工件W切斷成晶圓狀。

近年來，用於半導體裝置(device)的晶圓，要求縮小被稱為「奈米形貌(Nanotopography)」的表面起伏成分。切斷後的切片晶圓，奈米形貌是利用靜電容型測量器所測量出來的擬似的奈米形貌(以下稱為「擬似奈米形貌」)來進行評價(參照專利文獻1)

[先前技術文獻] (專利文獻)

專利文獻1：日本特開2008-78473號公報

專利文獻2：日本特開平9-300343號公報

例如，藉由固定磨粒式線鋸來切斷大直徑的矽晶棒的情況，該線鋸採用了利用電解沉積而固定有鑽石磨粒而成的鋼線，此種固定磨粒式線鋸相較於鬆弛磨粒式線鋸，雖然能大幅地縮短切斷時間，但是已知有切斷後的晶圓的形狀品質惡化的問題，特別是奈米形貌顯著地惡化的問題。此惡化的原因在於：隨著切斷的進展，切斷長度變長，而無法充分地供給加工液，該加工液是用於排出切斷中的矽切屑或冷卻工件的切斷部等。

在專利文獻2中，記載著一種方法，該方法在切斷中僅使工件前進(進給)規定量L1，並實行倒退量僅為L2的倒退動作，來從切斷部供給較多的加工液。

但是，在專利文獻2中，並未具體地規定L1和L2的數值，特別是將L2設為少量的情況，無法期待可充分地供給上述加工液的效果。又，若L2過大，則會有晶圓的厚度不均也就是TTV(總厚度偏差(Total Thickness Variation))惡化等的問題。

本發明是鑑於前述問題而開發出來，其目的在於提供一種切斷方法，針對藉由線鋸來實行工件的切斷，該線鋸使用了固定有磨粒而成的鋼線，該切斷方法可改善工件的切斷品質，特別是可改善奈米形貌。

為了達成上述目的，根據本發明，提供一種工件的切斷方法，其將固定有磨粒而成的鋼線，捲繞在複數個附凹溝滾筒上，並使前述鋼線在軸方向作往復行進，一邊將加工液供給至前述鋼線，一邊將工件壓抵在前述作往復行進的鋼線上並進行切入進給，來將前述工件切斷成晶圓狀，其中，該工件的切斷方法的特徵在於：反復進行下述步驟來切斷前述工件，該步驟為，在將前述工件往切入進給方向以5mm以上且30mm以下的進給量進行切入進給後，進行倒退，且該倒退是將前述工件往與前述切入進給方向相反的方向，在前述進給量的1/4以上且未滿進給量的範圍內，並且僅以前述工件W的切入進給方向的長度的1/15以下的後退量來進行。

若是此種工件的切斷方法，由於切斷中的工件，相對於切入進給方向，反復進行前進和後退，所以能促進對工 件的切斷部供給加工液及促進切屑的排出。藉此，能改善TTV(總厚度偏差)的惡化，並能改善奈米形貌。

本發明，針對藉由線鋸來實行工件的切斷，該線鋸使用了固定有磨粒而成的鋼線，由於反復進行下述步驟來切斷工件，所以能促進對工件的切斷部供給加工液及促進切屑的排出，並能改善工件的切斷品質，特別是能改善奈米形貌和TTV(總厚度偏差)；該步驟為，在將工件往切入進給方向以5mm以上且30mm以下的進給量進行切入進給後，進行倒退，且該倒退是將工件往與切入進給方向相反的方向，在進給量的1/4以上且未滿進給量的範圍內，並且僅以工件的切入進給方向的長度的1/15以下的後退量來進行。

1、101‧‧‧線鋸

2、102‧‧‧鋼線

3、103‧‧‧附凹溝滾筒

4、4’、104、104’‧‧‧鋼線張力賦予機構

5、105‧‧‧工件進給手段

6、106‧‧‧加工液供給手段

7、7’、107、107’‧‧‧捲線軸

8‧‧‧槽

9‧‧‧冷卻器

10、110‧‧‧驅動用馬達

11‧‧‧噴嘴

111‧‧‧噴嘴

W‧‧‧工件

第1圖是表示可使用於本發明的工件的切斷方法中的線鋸的一例的概略圖。

第2圖是表示工件切斷中的工件切入比的一例的圖。

第3圖是表示通常的線鋸的概略圖。

[實施發明的形態]

以下，說明本發明的實施形態，但是本發明並未被限定於此實施形態。

先前，針對使用線鋸來進行工件的切斷，為了將加工液充分地供給至工件切斷部，已知有一種方法，該方法以進給量L1將工件切入進給後，往與該切入進給方向相反的方向，僅使工件倒退後退量(倒退量)L2，但是，並無法得知可提高工件的切斷品質的具體的進給量和後退量。

因此，本發明人具體地規定了進給量和後退量，以大幅地提高工件的切斷品質，特別是大幅地提高奈米形貌品質，而完成本發明。

說明有關可使用於本發明的工件的切斷方法中的線鋸的一例的概略。

如第1圖所示，線鋸1，主要是由以下構件所構成：鋼線2，其用來切斷工件W；附凹溝滾筒3；鋼線張力賦予機構4、4’，其用以賦予鋼線2張力；工件進給手段5，其一邊保持要被切斷成晶圓狀的工件W一邊進行切入進給；及，加工液供給手段6，其於切斷時供給加工液至鋼線2。磨粒利用金屬或樹脂而被固定於鋼線2上。

鋼線2，從一側的捲線軸(wire reel)7送出，經由移車台(traverser)，再經過由磁粉離合器((powder clutch)定轉矩馬達)和上下跳動滾輪(靜重(dead weight))等所組成的鋼線張力賦予機構4，進入附凹溝滾筒3。此附凹溝滾筒3，是在鋼鐵製圓筒的周圍壓入聚胺酯樹脂，並於其表面上以規定的節距切出凹溝而成的滾筒。

鋼線2捲繞於複數個附凹溝滾筒3上大約300~400次左右，藉此來形成鋼線列。鋼線2，經過另一側的鋼線張力賦予機構4’而被捲繞在捲線軸7’上。如此地捲繞的鋼線2，可藉由驅動用馬達10而作往復行進。

加工液供給手段6是由槽8、冷卻器9、噴嘴11等所構成。噴嘴11是配置在鋼線列的上方，該鋼線列是鋼線2捲繞在附凹溝滾筒3上而形成。此噴嘴11連接至槽8，要被供給的加工液，藉由冷卻器9來控制溫度，然後從噴嘴11供給至鋼線2。

工件W藉由工件進給手段5來加以保持。此工件進給手段5，藉由將工件W從鋼線的上方往下方壓下，將工件W壓抵在作往復行進的鋼線2上並進行切入進給。此時，利用電腦控制，能以預先程式化的進給速度，控制成可僅將所保持的工件W進給規定的進給量。又，利用使工件W的進給方向逆轉，能將工件W往與進給方向相反的方向輸送(移動)。此時，也可控制工件W的後退量。

本發明的工件的切斷方法，是使用此種線鋸來將工件W切斷成晶圓狀的工件的切斷方法，而利用使用了上述固定有磨粒而成的鋼線，能大幅地縮短切斷時間。

首先，藉由工件進給手段5來保持工件W。而且，賦予鋼線2張力並使鋼線2作往復行進。

繼而，一邊藉由加工液供給手段6將加工液供給至鋼線 2，一邊藉由工件進給手段5將工件W壓抵在作往復行進的鋼線2上並進行切入進給，來將工件W切斷。此處，作為加工液，例如能使用純水等的冷卻液。

當對工件進行切斷時，反復進行下述步驟：在將工件W往切入進給方向以5mm以上且30mm以下的進給量進行切入進給後，進行倒退，且該倒退是將工件W往與切入進給方向相反的方向，在進給量的1/4以上且未滿進給量的範圍內，並且僅以工件W的切入進給方向的長度的1/15以下的後退量來進行。

在第2圖中表示工件切斷中的工件切入比的一例。此處，工件切入比，是相對於工件的切入進給方向的長度，從切斷開始位置至鋼線切入位置為止的距離的比值。

進給量的上限值30mm，是幾乎與擬似奈米形貌的凹凸週期的半週期相等的數值。藉由在此上限值以下便執行後退動作，亦即藉由在此上限值以下便使工件往與切入進給方向相反的方向倒退，便能改善擬似奈米形貌值。另外，已知：直徑150mm以上的圓筒狀矽晶棒的情況，擬似奈米形貌的凹凸週期並不依存於直徑。

低於進給量的下限值5mm的情況，由於切入進給與後退動作的反復次數增加而導致切斷時間增加，因此從經濟上的觀點是不現實的。

又，利用將後退量(倒退量)設為進給量的1/4以上，能 充分地將加工液供給至工件切斷部。所供給的加工液，藉由鋼線而會被運送至工件的切斷部，但是，藉由工件的後退動作，在工件切斷部與鋼線之間產生間隙而能供給充分量的加工液。為了使工件的切斷進展，後退量必須小於進給量。

利用將後退量設為工件W的切入進給方向的長度的1/15以下，能充分地抑制由於工件的後退動作所發生的工件的再切斷所造成的影響，並能抑制TTV(總厚度偏差)惡化。此處，工件為圓筒狀的晶棒的情況，所謂的工件的切入進給方向的長度，是表示工件的直徑。

如此一來，規定進給量和後退量，並反復進行：在以規定的進給量將工件W切入進給後，將工件W往與切入進給方向相反的方向，僅倒退規定後退量的步驟。以此方式來切斷工件W，藉此，能充分地將加工液供給至工件切斷部，並能促進切屑的排出。藉此，能一邊抑制TTV的惡化，一邊大幅地改善奈米形貌。

另外，此處，採用如第1圖所示的線鋸的工件進給手段，並將工件從鋼線的上方往下方進給來進行切入進給，但是本發明的工件的切斷方法並未被限定於此種方式，工件的切入進給，只要藉由將工件相對地壓下來進行即可。亦即，也可以不是將工件W往下方進給而是將鋼線列往上方推壓，藉此來實行工件W的切入進給。此情況，使工件 進行後退動作，是藉由將鋼線列往下方壓下來實行。

賦予鋼線2張力的大小、鋼線2的行進速度等的切斷條件，能適當地設定。例如，能將鋼線的行進速度設為400~800m/min。又，使工件切入進給時的切入進給速度，例如能設為0.2~0.4mm/min。但是，這些條件並不是用以限定本發明。

[實施例]

以下，表示本發明的實施例及比較例來更具體地說明本發明，但是本發明並未被限定於這些例子。

(實施例1)

使用第1圖所示的線鋸，將直徑300mm、長度200mm的矽晶棒，切斷成晶圓狀，並評價切斷後的晶圓的擬似奈米形貌。

作為鋼線，採用以電解沉積而固定有鑽石磨粒而成的鋼線。將切斷條件表示於表1中。又，工件的進給速度，往切入進給方向設為0.5mm/min，後退速度設為500mm/min。而且，將切斷中的進給量變化為20、25、30mm，並將後退量固定為9mm。

將擬似奈米形貌的結果表示於表2中。如表2所示，擬似奈米形貌，相對於進給量為20、25、30mm的情況，分別為0.91、1.10、1.36μm。相對於此，在後述的比較例1~3中，分別為1.66、1.74、1.82μm，得知實施例1的擬似奈米形貌大幅地改善。

(實施例2)

除了將進給量變化為5、10、15mm，並將後退量固定為3.8mm的條件以外，利用與實施例1同樣的條件來切斷矽晶棒，並與實施例1同樣地評價。

將擬似奈米形貌的結果表示於表2中。如表2所示，擬似奈米形貌，相對於進給量為5、10、15mm的情況，分別為1.19、1.10、1.02μm。相對於此，在後述的比較例1~3中，分別為1.66、1.74、1.82μm，得知實施例2的擬似奈米形貌大幅地改善。

(實施例3)

除了將進給量固定為20mm，並將後退量變化為5、10、15、19mm的條件以外，利用與實施例1同樣的條件來切斷矽晶棒，並與實施例1同樣地評價。

將擬似奈米形貌的結果表示於表2中。如表2所示，擬似奈米形貌，相對於後退量為5、10、15、19mm的情況，分別為0.91、0.88、1.10、1.22μm。相對於此，在後述的比較例1~3中，分別為1.66、1.74、1.82μm，得知實施例3的擬似奈米形貌大幅地改善。

(實施例4)

除了將進給量固定為30mm，並將後退量變化為10、15、20mm的條件以外，利用與實施例1同樣的條件來切斷矽晶棒，並評價切斷後的晶圓的TTV(總厚度偏差)的惡化率。另外，惡化率的算出，是將由沒有後退量的比較例3的切斷條件所獲得的TTV作為基準。實施例4中的這些情況的後退量，是工件的切入進給方向的長度300mm的1/15以下的數值。

將結果表示於表3中。如表3所示，TTV的惡化率為1%以下的可忽視的程度。另一方面，在後述的比較例4中，後退量超過切入進給方向的長度300mm的1/15以下的數值，結果，TTV的惡化率為3.6%，明顯地惡化。

(比較例1)

除了將進給量設為34mm，並將後退量設為7mm的條件以外，利用與實施例1同樣的條件來切斷矽晶棒，並與實施例1同樣地評價。

將擬似奈米形貌的結果表示於表2中。如表2所示，擬似奈米形貌為1.66μm，相較於實施例1~3的結果，大幅地惡化。如此，若進給量超過30mm，則由於會超過擬似奈米形貌的凹凸週期的半週期，則擬似奈米形貌的結果，會成為與後述的比較例3的結果相比沒有多大改變的數值，該比較例3是以後述的沒有後退動作的切斷方法來進行切斷。

(比較例2)

除了將進給量設為10mm，並將後退量設為1.5mm的條件以外，利用與實施例1同樣的條件來切斷矽晶棒，並與實施例1同樣地評價。

將擬似奈米形貌的結果表示於表2中。如表2所示，擬似奈米形貌為1.74μm，相較於實施例1~3的結果，大幅地惡化。如此，若後退量未滿進給量的1/4的情況，則無法獲得加工液的供給促進效果，則擬似奈米形貌的結果，會成為與後述的比較例3的結果相比沒有多大改變的數值，該比較例3是以後述的沒有後退動作的切斷方法來進行 切斷。

(比較例3)

以完全沒有進行後退動作的方式，將工件切入進給來進行切斷，並與實施例1同樣地評價，其他的切斷條件與實施例1相同。

將擬似奈米形貌的結果表示於表2中。如表2所示，擬似奈米形貌為1.82μm，相較於實施例1~3的結果，大幅地惡化。

(比較例4)

除了將後退量設為25mm的條件以外，利用與實施例4同樣的條件來切斷矽晶棒，並與實施例4同樣地評價。

其結果，TTV的惡化率為3.6%，相較於實施例4的結果，大幅地惡化。如此，後退量超過工件的切入進給方向的長度的1/15的情況，除了有加工液的供給促進效果以外，卻會發生由於工件的再切斷所導致的晶圓的薄化，而會對TTV(總厚度偏差)造成影響。

將實施例1~3、比較例1~3中的進給量與後退量的條件和結果，匯總表示於表2中。並將實施例4、比較例4的條件和結果匯總表示於表3中。

根據以上的結果，本發明的工件的切斷方法，確認了能改善工件的切斷品質，特別是能改善奈米形貌。

另外，本發明不限定於上述實施形態。上述實施形態僅為例示，凡是與本發明的申請專利範圍中所記載的技術思想，具有實質上相同的構成並產生相同的效果者，不論為如何的形態，皆應包含於本發明的技術範圍內。

Claims (1)

1. 一種工件的切斷方法，其將固定有磨粒而成的鋼線，捲繞在複數個附凹溝滾筒上，並使前述鋼線在軸方向作往復行進，一邊將加工液供給至前述鋼線，一邊將工件壓抵在前述作往復行進的鋼線上並進行切入進給，來將前述工件切斷成晶圓狀，其中，該工件的切斷方法的特徵在於：反復進行下述步驟來切斷前述工件，該步驟為，在將前述工件往切入進給方向以5mm以上且30mm以下的進給量進行切入進給後，進行倒退，且該倒退是將前述工件往與前述切入進給方向相反的方向，在前述進給量的1/4以上且未滿進給量的範圍內，並且僅以前述工件W的切入進給方向的長度的1/15以下的後退量來進行。