TW201913789A - 一種晶棒的切割方法及切割裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種晶棒的切割方法及切割裝置，所述方法包括：將晶棒安裝於晶棒進給裝置上；透過所述晶棒進給裝置下降所述晶棒，同時控制金剛線放鬆，使所述金剛線環繞所述晶棒；當所述晶棒下降至冷卻液槽中以後，緊繃所述金剛線，開始進行切割。本發明提供的晶棒的切割方法及切割裝置，可以提高切割速度，並減小晶棒切割區域和未切割區域的溫度差，從而改善晶圓的翹曲度。
Description
本發明涉及半導體技術領域，具體而言涉及一種晶棒的切割方法及其切割裝置。
在矽片製造過程中，需要將單晶矽晶棒切割為具有精確厚度的薄晶圓（wafer），這一製程往往決定了晶圓翹曲度的大小，同時也對後續製程的效率產生重要的影響。在早期的小尺寸晶圓切割製程上，內徑切割機是常用的加工機台，而隨著晶圓的尺寸擴展至300mm，線切割機已取代內徑切割機，在晶棒切割製程上被廣泛應用。
其中，線切割又可分為採用鋼線切割和金剛線（即鑽石線，diamond wire）切割兩種。鋼線切割透過鋼線進給，同時利用砂漿（高硬度SiC+聚乙二醇）作為磨削介質，對晶棒進行切割。此方法的優點是對晶圓翹曲度的控制較好，但是切割效率較低，且鋼線無法重複利用。
金剛線切割則利用固結法在鋼絲表面沉積金剛石顆粒，利用金剛石顆粒作為磨削介質，對晶棒進行切割。此方法的優點在於切割效率高，且金剛線可重複利用。但是，由於切削時金剛石與晶棒的劇烈摩擦，導致晶棒切割區域和未切割區域溫度梯度較大，造成晶圓的翹曲度較差。
因此，有必要提出一種晶棒的切割方法及切割裝置，以解決上述問題。
在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分並不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特徵和必要技術特徵，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護範圍。
針對現有技術的不足，本發明提供一種晶棒的切割方法，所述方法包括： 將晶棒安裝於晶棒進給裝置上； 透過所述晶棒進給裝置下降所述晶棒，同時控制金剛線放鬆，使所述金剛線環繞所述晶棒； 當所述晶棒下降至冷卻液槽中以後，緊繃所述金剛線，開始進行切割。
示例性地，透過可移動滾輪的移動控制所述金剛線的放鬆和/或緊繃。
示例性地，在將所述晶棒安裝於所述晶棒進給裝置上之前，還包括在所述晶棒表面包覆樹脂層的步驟。
示例性地，在切割所述樹脂層的過程中，逐步提高切割速度。
示例性地，在開始切割所述樹脂層時，打開所述冷卻液槽的入水口和出水口，使冷卻液在所述冷卻液槽中進行迴圈。
示例性地，在開始切割所述晶棒時，提高所述冷卻液在所述冷卻液槽中的迴圈速度。
本發明還提供一種晶棒的切割裝置，包括： 晶棒進給裝置，所述晶棒進給裝置可控制晶棒在垂直方向上運動； 金剛線，所述金剛線設置於所述晶棒進給裝置下方，所述金剛線上設置有可移動滾輪，所述可移動滾輪用於控制所述金剛線放鬆和/或緊繃；以及 冷卻液槽，所述冷卻液槽設置於所述金剛線下方，用於在切割過程中對所述晶棒進行冷卻。
示例性地，所述裝置還包括設置於所述冷卻液槽上方的導線輪，所述導線輪用於控制所述金剛線進行往復運動。
示例性地，所述冷卻液槽包括位於其上方的入水口和位於其下方的出水口。
本發明提供的晶棒的切割方法及切割裝置，可以提高切割速度，並減小晶棒切割區域和未切割區域的溫度差，從而改善晶圓的翹曲度。
在下文的描述中，給出了大量具體的細節以便提供對本發明更為徹底的理解。然而，對於本領域技術人員而言顯而易見的是，本發明可以無需一個或多個這些細節而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發明發生混淆，對於本領域公知的一些技術特徵未進行描述。
應當理解的是，本發明能夠以不同形式實施，而不應當解釋為局限於這裡提出的實施例。相反地，提供這些實施例將使公開徹底和完全，並且將本發明的範圍完全地傳遞給本領域技術人員。在附圖中，為了清楚，層和區的尺寸以及相對尺寸可能被誇大。自始至終相同附圖標記表示相同的元件。
應當明白，當元件或層被稱為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或層時，其可以直接地在其它元件或層上、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或層，或者可以存在居間的元件或層。相反，當元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或層時，則不存在居間的元件或層。應當明白，儘管可使用術語第一、 第二、第三等描述各種元件、部件、區、層和/或部分，這些元件、部件、區、層和/或部分不應當被這些術語限制。這些術語僅僅用來區分一個元件、部件、區、層或部分與另一個元件、部件、區、層或部分。因此，在不脫離本發明教導之下，下面討論的第一元件、部件、區、層或部分可表示為第二元件、部件、區、層或部分。
空間關係術語例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在這裡可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個元件或特徵與其它元件或特徵的關係。應當明白，除了圖中所示的取向以外，空間關係術語意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉，然後，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特徵將取向為在其它元件或特徵“上”。因此，示例性術語“在...下面”和“在...下”可包括上和下兩個取向。器件可以另外地取向(旋轉90度或其它取向)並且在此使用的空間描述語相應地被解釋。
在此使用的術語的目的僅在於描述具體實施例並且不作為本發明的限制。在此使用時，單數形式的“一”、“一個”和“所述/該”也意圖包括複數形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應明白術語“組成”和/或“包括”，當在該說明書中使用時，確定所述特徵、整數、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多其它的特徵、整數、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時，術語“和/或”包括相關所列專案的任何及所有組合。
這裡參考作為本發明的理想實施例(和中間結構)的示意圖的橫截面圖來描述發明的實施例。這樣，可以預期由於例如製造技術和/或容差導致的從所示形狀的變化。因此，本發明的實施例不應當局限於在此所示的區的特定形狀，而是包括由於例如製造導致的形狀偏差。例如，顯示為矩形的注入區在其邊緣通常具有圓的或彎曲特徵和/或注入濃度梯度，而不是從注入區到非注入區的二元改變。同樣，透過注入形成的埋藏區可導致該埋藏區和注入進行時所經過的表面之間的區中的一些注入。因此，圖中顯示的區實質上是示意性的，它們的形狀並不意圖顯示器件的區的實際形狀且並不意圖限定本發明的範圍。
為了徹底理解本發明，將在下列的描述中提出詳細的結構，以便闡釋本發明提出的技術方案。本發明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發明還可以具有其他實施方式。
隨著晶圓的尺寸擴展至300mm，線切割機已取代內徑切割機，在晶棒切割製程上被廣泛應用。其中，金剛線切割利用固結法在鋼絲表面沉積金剛石顆粒，利用金剛石顆粒作為磨削介質，對晶棒進行切割。此方法的優點在於切割效率高，且金剛線可重複利用。
圖1A和圖1B為一種金剛線切割方法的示意圖。如圖所示，晶棒進給裝置101帶動晶棒102上升或下降以實現晶棒102的進給，在晶棒進給裝置101下方，金剛線103透過滾輪104的引導，在主線輥（捲軸）上形成一張線網，由金剛線103往復運動產生切削，以將晶棒一次同時切割為多個晶圓；同時，在壓力泵的作用下，設置在設備上的冷卻液噴嘴105將冷卻液噴灑至金剛線103和晶棒102的切削部位，來降低金剛線103與晶棒102間產生的熱量。然而，由於切削時金剛線103與晶棒102的劇烈摩擦，導致晶棒102切割區域和未切割區域溫度梯度較大，造成晶圓的翹曲度較差。
針對上述問題，本發明提供一種晶棒的切割方法，包括：將晶棒安裝於晶棒進給裝置上；透過所述晶棒進給裝置下降所述晶棒，同時控制金剛線放鬆，使所述金剛線環繞所述晶棒；當所述晶棒下降至冷卻液槽中以後，緊繃所述金剛線，開始進行切割。
透過可移動滾輪的移動控制所述金剛線的放鬆和/或緊繃。
在將所述晶棒安裝於所述晶棒進給裝置上之前，還包括在所述晶棒表面包覆樹脂層的步驟。
在切割所述樹脂層的過程中，逐步提高切割速度。
在開始切割所述樹脂層時，打開所述冷卻液槽的入水口和出水口，使冷卻液在所述冷卻液槽中進行迴圈（循環）。
在開始切割所述晶棒時，提高所述冷卻液在所述冷卻液槽中的迴圈速度。
本發明提供的晶棒的切割方法及切割裝置，可以提高切割速度，並減小晶棒切割區域和未切割區域的溫度差，從而改善晶圓的翹曲度。
為了徹底理解本發明，將在下列的描述中提出詳細的結構及/或步驟，以便闡釋本發明提出的技術方案。本發明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發明還可以具有其他實施方式。 [示例性實施例一]
下面將參照圖2以及圖3~圖6B，對本發明一實施方式的晶棒的切割方法做詳細描述。
首先，執行步驟201，如圖3所示，將晶棒302安裝於晶棒進給裝置301上。
具體地，所述晶棒302為單晶矽晶棒。可先在鑄錠爐中形成晶錠，再將晶錠在開方機上開方形成所述晶棒302。
在本實施例中，在將所述晶棒302安裝於晶棒進給裝置301上之前，首先在所述晶棒302表面塗覆並包裹樹脂層303，包覆在晶棒表面的樹脂層303可保護晶棒302在後續切割開始時不易產生邊損。
在將樹脂塗覆於晶棒表面以後，將晶棒302黏附在晶托上。所述晶托例如為石墨砧板，所述石墨砧板表面具有與晶棒直徑相同的圓弧狀。接著，將載有晶棒302的晶托安裝於晶棒進給裝置301上。
在晶棒進給裝置301下方水準（水平面）設置有與所述晶棒302相垂直的若干金剛線304，所述金剛線304為利用固結法（Consolidation method）在鋼絲表面沉積金剛石顆粒而製成，其利用金剛石顆粒作為磨削介質，對晶棒進行切割。此時，可移動滾輪306處於最低位置，使金剛線304緊繃，並且金剛線304不運動。
在金剛線304下方設置有冷卻液槽307。由於此時金剛線304與晶棒302之間未產生摩擦，因此無需進行冷卻，冷卻液槽307的入水口處於關閉狀態。
接著，執行步驟202，如圖4A、4B所示，透過所述晶棒進給裝置301下降所述晶棒302，同時控制金剛線304放鬆，使所述金剛線304環繞所述晶棒302。
具體地，晶棒進給裝置301控制晶棒302下降，逐步進入其下方的冷卻液槽307，同時可透過可移動滾輪306的運動使金剛線304放鬆，從而使金剛線304環繞晶棒302的下部。此時金剛線304與晶棒302之間相互接觸，並隨著晶棒302的下降產生摩擦，但由於摩擦較小，因而此時冷卻液槽307的入水口仍然處於關閉狀態。
接著，執行步驟203，當所述晶棒下降至冷卻液槽中以後，緊繃所述金剛線，開始進行切割。
在本實施例中，首先，如圖5A、5B所示，可移動滾輪306移動至最終位置，金剛線304再次緊繃，並由導線輪305控制金剛線304開始運動，同時晶棒進給裝置301控制晶棒302下降，從而開始進行切割。由於晶棒302表面包覆有樹脂層303，因此在切割開始後首先切割的是樹脂層303，從而避免晶棒302在切割開始時產生邊損。此時，切割在低速下進行，並且在切割所述樹脂層303的過程中逐漸提高切割速度。
在切割開始時，打開冷卻液槽307的入水口和出水口，使冷卻液槽307中開始進行冷卻液的迴圈。所述冷卻液例如為20℃左右的水。
如圖6A、6B所示，隨著切割的持續進行，切割進入到切割晶棒302的階段。此時切割已提高到正常速度。由於金剛線304在切割開始前環繞晶棒302，因此切割的接觸面為弧線，與直線型接觸面相比提高了切割效率。此時，由於晶棒302完整地(完全地)置於冷卻液槽307中，透過冷卻液槽307中冷卻液的快速迴圈帶走切割過程中的熱量，從而避免了噴射式冷卻所造成的切割區域和未切割區域間存在過大的溫度差，改善了切割所形成的晶圓的翹曲度。
示例性地，由於在切割晶棒302的過程中切割速度更快，產生的熱量更高，因而在開始切割晶棒302以後，可增加冷卻液槽307入水口的入水流量，提高其中冷卻液的迴圈速度，以保證對晶棒302的冷卻效果。
至此，完成了本發明實施例的晶棒的切割方法的相關步驟的介紹。可以理解的是，本實施例的切割方法不僅包括上述步驟，在上述步驟之前、之中或之後還可包括其他需要的步驟，其都包括在本實施方法的範圍內。
本發明提供的晶棒的切割方法，可以提高切割速度，並減小晶棒切割區域和未切割區域的溫度差，從而改善晶圓的翹曲度。 [示例性實施例二]
下面將參照圖3，對本發明一實施方式的晶棒的切割裝置做詳細描述。所述切割裝置用於實現上述切割方法。
如圖所示，所述切割裝置包括：晶棒進給裝置301，所述晶棒進給裝置301可控制晶棒302在垂直方向上運動；金剛線304，所述金剛線304設置於所述晶棒進給裝置301下方，所述金剛線304上設置有可移動滾輪306，所述可移動滾輪306用於控制所述金剛線304放鬆和/或緊繃；以及冷卻液槽307，所述冷卻液槽307設置於所述金剛線304下方，用於在切割過程中對所述晶棒302進行冷卻。
示例性地，所述切割裝置還包括設置於所述冷卻液槽307上方的導線輪305，所述導線輪305用於控制所述金剛線304進行往復運動。
示例性地，所述冷卻液槽307包括位於其上方的入水口和位於其下方的出水口。
本發明提供的晶棒的切割裝置，可以提高切割速度，並減小晶棒切割區域和未切割區域的溫度差，從而改善晶圓的翹曲度。
本發明已經透過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用於舉例和說明的目的，而非意在將本發明限制於所描述的實施例範圍內。此外本領域技術人員可以理解的是，本發明並不局限於上述實施例，根據本發明的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發明所要求保護的範圍以內。本發明的保護範圍由附屬的權利要求書及其等效範圍所界定。
101、301‧‧‧晶棒進給裝置
102、302‧‧‧晶棒
103、304‧‧‧金剛線
104‧‧‧滾輪
105‧‧‧冷卻液噴嘴
303‧‧‧樹脂層
305‧‧‧導線輪
306‧‧‧可移動滾輪
307‧‧‧冷卻液槽
201-203‧‧‧晶棒的切割方法的流程步驟
本發明實施例之各實施態樣可藉一併參照下列實施方式段落內容及各圖式理解。請注意，為了便於說明或符合業界實務，圖中顯示的特徵可能並非以精確比例繪示，或其尺寸可能並非精準，可以是隨意的增加或減少以方便討論。本發明實施例所附圖式說明如下： [圖1A-1B]顯示一種晶棒的切割方法的示意圖； [圖2]顯示本發明一實施例提供的晶棒的切割方法的製程流程圖；以及 [圖3-圖6B]為根據本發明一實施例的方法依次實施的步驟中切割裝置的示意圖。
Claims (9)
- 一種晶棒的切割方法，所述方法包括： 將晶棒安裝於晶棒進給裝置上； 透過所述晶棒進給裝置下降所述晶棒，同時控制金剛線放鬆，使所述金剛線環繞所述晶棒； 當所述晶棒下降至冷卻液槽中以後，緊繃所述金剛線，開始進行切割。
- 如申請專利範圍第1項之晶棒的切割方法，其中，透過可移動滾輪的移動控制所述金剛線的放鬆和/或緊繃。
- 如申請專利範圍第1項之晶棒的切割方法，其中，在將所述晶棒安裝於所述晶棒進給裝置上之前，還包括在所述晶棒表面包覆樹脂層的步驟。
- 如申請專利範圍第3項之晶棒的切割方法，其中，在切割所述樹脂層的過程中，逐步提高切割速度。
- 如申請專利範圍第3項之晶棒的切割方法，其中，在開始切割所述樹脂層時，打開所述冷卻液槽的入水口和出水口，使冷卻液在所述冷卻液槽中進行迴圈。
- 如申請專利範圍第5項之晶棒的切割方法，其中，在開始切割所述晶棒時，提高所述冷卻液在所述冷卻液槽中的迴圈速度。
- 一種晶棒的切割裝置，其包括： 晶棒進給裝置，所述晶棒進給裝置可控制晶棒在垂直方向上運動； 金剛線，所述金剛線設置於所述晶棒進給裝置下方，所述金剛線上設置有可移動滾輪，所述可移動滾輪用於控制所述金剛線放鬆和/或緊繃；以及 冷卻液槽，所述冷卻液槽設置於所述金剛線下方，用於在切割過程中對所述晶棒進行冷卻。
- 如申請專利範圍第7項之晶棒的切割裝置，其中，還包括設置於所述冷卻液槽上方的導線輪，所述導線輪用於控制所述金剛線進行往復運動。
- 如申請專利範圍第7項之晶棒的切割裝置，其中，所述冷卻液槽包括位於其上方的入水口和位於其下方的出水口。
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