TW507283B - Method of processing silicon single crystal ingot - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 507283 A7 ___ B7 五、發明説明（1 ) 【技術領域】 本發明係關於從矽單結晶晶錠切片成晶圓時之加工方 法。 【背景技術】 現在，從矽單結晶晶錠切片成半導體積體電路製造用 或太陽電池用之晶圓時，通常，多採用C Z法（捷克勞斯 基法）或F Z法（浮遊頻帶熔解法）所培育之單結晶晶錠 。追些單結晶晶錠係被製造成圓柱形狀。並且硏磨這些單 結晶晶錠之側面成爲具有既定直徑之圓柱，將此圓柱晶錠 向其軸線（中心軸）之垂直方向，或刻意地對於軸線具有 一定角度切片以得到晶圓。 並且，切片成晶圓時使用鋼絲鋸（wire saw )或內周 刀切斷機等加以切片。 於此，鋼絲鋸係如第4圖所示，將細小1支金屬製之 鋼絲5在導輥4周圍’，向該導輥4之迴轉方向捲繞數百次 成爲等間隔，藉導輥4之往復迴轉運動使其鋼絲5往復行 走。且在此導輥4、4間之鋼絲5壓住黏著有抵板3之矽 單結晶晶錠1而邊供應硏磨用泥漿進行切片之裝置。所以 ，若使用鋼絲鋸時，就可從1支單結晶晶錠同時切片多數 之晶圓。 另者，內周刀切斷機（未圖示），係在開口部之內周 方向使用固著有磨粒之環形狀切刀，將單結晶晶錠配置於 上述開口部內，而進行遂片切片之裝置。爲了使切刀不會 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐) ' -4 - ---— II Hr n^v!— _ I HI T I I I I I n (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 507283 A 7 B7 五、發明説明（2 ) 撓變在外周部施加張力’其特徵爲切斷時刀刃之變形少’ 容易使刀刃向切斷方向筆直地進行。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 因無論鋼絲鋸或內周刀都被設計成使單結晶晶錠之負 荷爲小，所以可將從直徑1 5 0 m m ( 6英吋）之單結晶 晶錠到5 0 0 左右厚度之晶圓切片成不至於發生割裂 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 但是，無論半導體積體電路用之基板或太陽電池用之 基板，最後所使用部分之晶圓厚度爲2 .0 0 // m左右，因 此，理想爲所使用之矽晶圓厚度也以2 0 0〜3 0 0 // m 左右之矽晶圓做爲出發材料來加以製造。的確，單結晶晶 錠之直徑爲1 0 0 m m ( 4英吋）以下之小口徑結晶時爲 可切片加工成2 0 0〜3 00 //m之薄晶圓。但是，倘若 直徑爲200//m(8英吋）以上，且變成超過300 mm ( 1 2英吋）以上之大口徑時，切片成上述薄厚度時 ，因強度上，晶圓會發生割裂，所以是件困難之事，晶圓 之製造良率爲非常地低。蓋因，一般來說，直徑2 〇 〇 //m之晶圓時其厚度爲需要8 0 0 /zm以上，而直徑 3 0 0 // m之晶圓爲需要1 〇 〇 〇 // m以上。 無論半導體積體電路用或太陽電池用，重要的是儘量 降低其基板之製造成本，因此，將單結晶晶錠之直徑更加 大口徑化來加以因應。但是，不會發生割裂來切片大口徑 單結晶晶錠時，就不得不將晶圓厚度在強度上變厚，因而 ，導致從單結晶晶錠切片所得到之晶圓之良率降低。於是 ，殷切要求即使單結晶晶錠大口徑化也可以將所需最低限 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4祕（210X297公釐) ~ -5- 507283 A7 B7 五、發明説明（3 ) 度之厚度切片成更多晶圓之技術。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 【發明之揭示】 因此，本發明係鑑於這種問題所發明者，其主要目的 係提供一種從大口徑矽單結晶晶錠不必將切片時之晶圓厚 度厚到所需以上，藉儘量變薄，就可用高良率切片成晶圓 之加工方法。 爲了解決上述課題，本發明係一種從矽單結晶晶錠切 片晶圓之加工方法，其特徵爲：切片晶圓之前，將上述單 結晶晶錠沿著其軸線方向平行地分割切斷，其後，從被分 割之晶錠切片成具有所需厚度之晶圓。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 像這樣，將大口徑之單結晶晶錠切片成晶圓之前，預 先沿著軸線方向平行地分割切斷，使其一次向其軸線方向 垂直之剖面積（以下，有時稱爲橫剖面積）能夠變小，預 先向軸線方向平行地分割切斷時，就與小口徑之單結晶晶 錠之情形同樣，可切片成薄晶圓。亦即，雖然從1支大口 徑單結晶晶錠切斷成多數被分割之晶錠，但是若將這些分 割晶錠切片成具所需厚度之晶圚時，在強度上不至於割裂 ’而可切片爲薄晶圓。因此，從大口徑之單結晶晶錠切片 晶圓時，爲了防止晶圓之割裂，不必切片成所需厚度以上 ，而可達成提高晶圓之製造良率。 此時，將向軸線方向被平行地分割之多數分割晶錠， 切片成同時具有所需厚度之晶圓較佳。 似此地將被切斷向軸線方向平行地分割之多數分割晶 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6 - 507283 A7 __B7_ 五、發明説明（4 ) 錠，例如，對準其分割面集束爲原本之一支晶錠之狀態， 其後切片成具有所需厚度之晶圓時，變成一旦被分割之多 數晶錠約略恢復原本狀態而變成一次加以切片所以不會降 低生產力。又，各個分割晶錠之切片條件，因近似於切片 小口徑之單結晶晶錠之條件，所以強度上不會割裂而可切 片成薄晶圓，來提升晶圓之良率。 本發明係將向軸線方向平行地分割之矽單結晶晶錠之 直徑成爲2 0 0 m m以上者較佳。 直徑爲2 0 0 m m以上者，在現況下，其厚度也必須 成爲8 0 0 // m以上否則就不能切片，本發明係將這種大 口徑晶錠分割之後可用薄的厚度切片時特別有利地發揮作 用。因此，本發明係今後愈變成3 0 0 m m以上之大口徑 時，藉將其分割切片，將更加有利地發揮其作用。 並且，切片成晶圓厚度變成2 0 0〜6 0 0 //m以上 較佳。 似此，依據本發明，就可從直徑2 0 0 m m以上之大 口徑單結晶晶錠不會發生割裂切片成2 0 0〜6 0 0 // m 厚度之晶圓，可力求提升晶圓之生產力，達成高良率與降 低成本。 如以上所說明，若依據使用本發明之方法，就可從大 口徑矽單結晶晶錠，以高良率切片成厚度薄之晶圓。 ,【實施發明之最佳形態】 茲就本發明詳細說明如下。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 507283 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（5 ) 本發明人等，對於將大口徑矽單結晶晶錠切片爲薄之 方法努力硏究之結果，注目於晶圓不一定需要圓形，與若 爲小口徑單結晶時即使切片爲薄片，強度上仍爲不容易割 裂，仔細調查切片所需之許多條件終於完成本發明。 亦即，本發明係一種從矽單結晶晶錠切片晶圓之加工 方法，其特徵爲：切片晶圓之前，將單結晶晶錠沿其軸線 方向平行地分割切斷，其後，從此被分割之晶錠切片成具 有所需薄厚度之晶圓。 似此，將晶錠一次向其軸線方法，使垂直之剖面積（ 橫剖面積）變小向軸線方向平行分割切斷時，因可近似於 小口徑之單結晶晶錠之橫剖面積，所以，與小口徑之單結 晶晶錠之情形同樣，就可不會使薄晶圓發生割裂加以切片 〇 此情形時，沿晶錠之軸線方向平行地所分割之分割數 ，雖然可爲任意之2分割以上，只要決定爲能夠變成近似 於小口徑之單結晶晶錠之橫剖面積之橫剖面積，即可使從 被分割之分割晶錠所需厚度之晶圓被切片成不會發生割裂 。又，也不一定需要分割爲均等，而可因應晶圓之大小組 合加以調整。 接著，進入從被分割之分割晶錠切片成具有所需厚度 之晶圓之工程。 於此，爲了將單結晶晶錠之軸線方向平行地被分割切 斷之多數分割晶錠同時地切片，並列排列成與鋼絲之行走 方向或內周刀之迴轉方向成直角方向，或集束多數分割晶 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X29*7公釐） ----------1MW------1T------00 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -8 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 507283 A7 _____B7 _ 五、發明説明（6 ) 錠之後切片成具有所需厚度之晶圓較佳。當然，雖然也可 切片所分割之每各一支，但是，生產力將會降低。 使用此鋼絲或內周刀切片時，也可以排列所分割之所 有分割晶錠而黏著抵板，同時加以切片，也可考慮切片速 度或切斷面之品質，分爲多數次進行切片。 又’也可以將所分割之多數分割晶錠在分割面對準集 束爲原本之1支晶錠之狀態，其後加以切片。這樣做時， 將一旦被分割之晶錠約略恢復原本之1支狀態而變成一次 切片所以生產力不會降低。並且，也可以將所集束之多數 晶錠排列成並列加以切片。 並且’因各個分割晶錠之橫剖面積爲近似於小口徑之 單結晶晶錠之橫剖面積所以強度上不會割裂可切片成薄晶 圓，以提升晶圓之良率。 按，抵板也可黏著於結晶外周面，也可以黏著於分割 面。 本發明之矽單結晶晶錠之加工方法，係適用於分割成 平行於軸線方向之矽單結晶晶錠之直徑爲2 〇 〇 m m以上 者較佳，此時’可切片成晶圓厚度變成2 〇 〇〜6 0 0 /z m也不會割裂，可力求提升晶圓之良率，達成大幅度降 低成本。 所以將切片厚度成爲2 0 0 // m以上，乃係實際上製 作裝置等所需之厚度，只要具有6 0 〇 /z m就足夠，並且 ，因可將橫剖面積與直徑1 5 0 m m ( 6英吋）者成爲相 同程度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-9- 507283 A7 B7 五、發明説明（7 ) 茲就本發明更加詳細說明如下，但是本發明爲並非限 定於這些。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1圖係表示本發明之矽單結晶晶錠之分割切斷方法 ’第2圖係表不晶圓之切片方法之說明圖。 如第1圖所示，例如將矽單結晶晶錠1沿著其軸線方 向2與平行之分割線1 0縱切割成爲4分割，而得到被4 分割之分割晶錠1 a、1 b、1 c、1 d。之後，如第2 (a )圖所示，排列分割晶錠1 a、1 b、1 c、1 d， 使用黏著劑黏著、固定抵板3，裝設於鋼絲鋸。並且’將 此分割晶錠la、lb、lc、Id壓住於迴轉導輥4而 往復行走之鋼絲5切片成晶圓。 使用此鋼絲切片時，也可以排列如第2 ( a )圖（4 分割）、第2 ( b )圖（2分割）所分割之所有分割晶錠 黏著抵板3、同時切片，也可考慮切片速度或切斷面之品 質，分爲多數次切片。又，也可以如第2 ( c )圖將所分 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 割之4支分割晶錠1 a、1 b、1 c、1 d在分割面對準 集束爲原本之1支晶錠狀態，其後加以切片。抵板3爲可 以黏著於結晶外周面9，也可以黏著於分割面7。 茲將切片分割晶錠所得到之晶圓之一例表示於第3圖 。因所切片之晶圓6係在分割面7或分割面互相相交之分 割面之交叉部8容易缺落，所以適當加以去角較佳。又， 作爲半導體積體電路製造工程或太陽電池製造工程之晶圓 對準位置之基準面欲使用分割面7時將這些硏磨成高精度 較佳。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐)~ ' -10- 507283 A7 __ B7____ 五、發明説明（8 ) 欲得到面方位爲〈1 0 0〉之晶圓6時，因分割成分 割面7爲屬於劈開面之〈1 〇 〇 > ，就可提高晶圓6之強 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 度。 茲舉出本發明之實施例及比較例具體地說明如下’但 是，本發明並非限定於這些。 (實施例1 ) 將使用C Z法所成長之方位〈1 〇 〇〉之直徑2 0 0 m m之矽單結晶晶錠，平行於其軸線方向加以4等分。將 被4分割之分割晶錠如第2 ( a )圖所示設定於鋼絲鋸進 行切片。將切片厚度之設定到8 0 0〜1 0 0 改變爲 依各lOO^m進行切片。依各切片厚度設定階段對於 8 0 〇片（直徑2 0 Omm之晶圓形狀之2 0 0片分）之 切片晶圚被切片成未割裂之晶圓之片數做爲良率而以百分 比表示於表1。 (比較例1 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 未分割矽單結晶晶錠，使用鋼絲鋸進行切片，將切片 厚度設定到8 0 0〜3 0 0 //m依各1 0 0 /zm改變進行 切片以外係與實施例1相同條件加以切片。對於2 0 0片 之切片晶圓未割裂將被切片之晶圓片數以百分比倂記於表 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 507283 A7 __ _B7 五、發明説明（9 ) (表1 ) 切片厚度（// m ) 良率（％ ) 實施例1 8 0 0 10 0 7 0 0 10 0 6 0 0 10 0 5 0 0 loo 4 00 10 0 3 0 0 9 8 2 0 0 8 6 10 0 6 1 比較例1 8 0 0 9 9 7 0 0 8 8 6 0 0 6 2 5 0 0 4 5 4 0 0 3 3 3 0 0 2 4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 使用本發明之結晶加工方法時’曉得了晶圓厚度爲 2 0 0 // m以上可得到充分之良率。按，如比較例所說明 ，曉得了 7 0 0 以上厚度時也可使用習知法。但是， 習知法時倘變成6 0 0 μ m以下厚度時切片良率將顯著地 降低。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ' -12- 507283 A7 B7 五、發明説明（1〇) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 按，本發明並非限定於上述實施形態。上述實施形態 係例示而已，具有記載於本發明之申請專利範圍之技術思 想實質上相同之構成，發揮同樣作用效果者，則任一皆包 含於本發明之技術範圍。 Η式之簡單說明 第1圖係表示本發明之矽單結晶晶錠之分割方法一例 之說明圖。 第2 ( a )〜（c )圖係表示使用鋼絲鋸之本發明之 切片方法一例之說明圖。 第3圖係依本發明所切片之晶圓一例之斜視圖。 第4圖係表示使用鋼絲鋸之習知切片方法之說明圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 主要元件對照表 5 :鋼絲 ‘4 :導輥 1 :矽單結晶晶錠 1 a〜1 d :分割晶錠 Θ :晶圓 7 :分割面 8 :交叉部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13

Claims (1)

1. 507283 A8 B8 C8 ____ D8 六、申請專利範圍 1 · 一種矽單結晶晶加工方法，其係從 矽單結晶晶錠切片晶圓者，特徵爲7^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 切片晶圓之前’將上述單結晶晶錠向其軸線方向平行 地分割切斷’其後’從被分割之晶錠切片成具有所需厚度 之晶_。 2 ·如申請專利範圍第1項之砂單結晶晶鏡之加工方 法，其中將向上述軸線方向平行地被分割之多數分割晶錠 切片成同時具有所需厚度之晶圓。 3 ·如申請專利範圍第丨項之矽單結晶晶淀之加工方 法’其中將向上述軸線方向平行地分割之矽單結晶晶錠之 直徑成爲直徑2 0 〇mm以上。 4 ·如申請專利範圍第2項之矽單結晶晶錠之加工方 法’其中將向上述軸線方向平行地分割之矽單結晶晶錠之 直徑成爲直徑2 0 0 m m以上。 5 ·如申g靑專利範圍第1項至第4項之任一'項之砂單 結晶晶錠之加工方法，其中上述晶圓之厚度爲被切片成 200 〜600//m。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公楚） -14-