TWI737757B - 線鋸裝置及工件的切斷方法 - Google Patents

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Abstract

本發明為一種線鋸裝置，包含：伸出鋼線的鋼線供給軸盤、藉由螺旋狀纏繞於複數個鋼線導線器的周圍的鋼線而形成的鋼線列、捲收鋼線的鋼線捲收軸盤、以及將切斷目標的工件予以支承的工件支承部，此外於將被工件支承部所支承之工件予以推壓至以至少重複前進後退1次以上而行進的鋼線列進行切斷加工，其中該線鋸裝置具備裝設於工件支承部的振動感測器，以及檢測鋼線張力的荷重元。藉此提供能透過於工件的切斷之前判斷發生鋼線過緊或線鋸裝置異常振動的狀態，而防止自工件切出的晶圓品質惡化的線鋸裝置及工件的切斷方法。

Description

線鋸裝置及工件的切斷方法
本發明係關於線鋸切斷技術，特別是關於可應用於將工件（例如矽半導體單晶晶棒）予以晶圓狀（切片）的晶圓切斷步驟等的線鋸裝置及工件的切斷方法。
例如，在半導體製造領域中，係會以內周刃切片器將單晶提拉裝置所提拉的矽半導體單晶晶棒於軸直角方向薄薄地切斷，而得到複數個矽半導體晶圓。
然而，近年來半導體晶圓的大直徑化的傾向，令以往的藉由內周刃切片器的矽晶棒的切斷日益困難。此外，藉由內周刃切片器的切斷方法，由於只能一片片地切出晶圓，以致有效率低落且生產性不佳的問題。
於是，藉由線鋸（尤其是複線式線鋸）的切斷方法近年來受到矚目。此切斷方法係將工件推壓至以螺旋狀纏繞於複數根主輥（鋼線導線器）間的鋼線列，且供給研磨液至該工件與鋼線的接觸部並同時使鋼線移動，藉此而將該工件切斷成晶圓狀的方法（例如，專利文獻1）。以如此切斷方法，可一次切出多片（例如數量100片）的晶圓。
此外，有如專利文獻2，於附槽輥的支承部裝設振動計而用於斷線檢測者，或如專利文獻3，於軸盤線軸的軸承殼或是該軸承殼的托架裝設振動計，使用振動感測器於軸盤線軸的異常旋轉檢測者。 ［先前技術文獻］ ［專利文獻］
［專利文獻1］日本特開平11-156694號公報 ［專利文獻2］日本特開2013-035080號公報 ［專利文獻3］日本特開2000-190196號公報
［發明所欲解決之問題］ 然而，在如同上述之使用線鋸的切斷方法之中，在鋼線張力未能維持一定而大幅變動的狀態、或發生異常振動的狀態下切斷工件的情況，撓屈度（Warp）品質便會惡化。此外，若在工件的切斷途中察覺該異常，為了維護而停止裝置，卻又會因溫度變化導致Warp品質惡化。無論何者，皆存在著為了一次切出多片晶圓而極可能導致大量不良品產生的問題。
鑒於如同前述的問題，本發明的目的在於提供一種線鋸裝置及工件的切斷方法，係透過能於工件的切斷之前，判斷鋼線的張力變動或線鋸裝置發生異常振動的狀態，來防止自工件切出之晶圓的品質惡化。 〔解決問題之技術手段〕
為了達成上述目的，根據本發明而提供一種線鋸裝置，包含：伸出鋼線的鋼線供給軸盤、藉由螺旋狀纏繞於複數個鋼線導線器的周圍的該鋼線而形成的鋼線列、捲收該鋼線的鋼線捲收軸盤、以及將切斷目標的工件予以支承的工件支承部，該線鋸裝置將被該工件支承部所支承之該工件推壓至至少重複前進後退1次以上而行進的該鋼線列而進行切斷加工， 其中該線鋸裝置具備裝設於該工件支承部的振動感測器、以及檢測該鋼線張力的荷重元。
若是如此者，能於工件的切斷之前，進行以荷重元所檢測出的鋼線之張力以及以振動感測器所檢測出的振動的至少其中一者的測定，使用此測定值進行線鋸裝置的正常或異常的判斷。因此，若在線鋸裝置裝置被判斷為正常的情況下進行工件的切斷，遂能防止自工件切出之晶圓的品質惡化。
另外，根據本發明而提供一種工件的切斷方法，係使用如上述之本發明的線鋸裝置而切斷工件，該工件切斷方法包含：一判斷步驟，係於該工件的切斷之前，在不使該工件接觸該鋼線的狀態下，使該鋼線至少重複前進後退1次以上而行進的同時，進行以該荷重元所檢測出的該鋼線之張力以及以該振動感測器所檢測出的振動的至少其中一者的測定，使用經測定的該測定值而進行該線鋸的正常或異常的判斷；以及一切斷步驟，於該線鋸裝置被判斷為正常的情況，進行該工件的切斷。
如此的工件的切斷方法，由於使用上述之本發明的線鋸裝置的緣故，而得以於工件的切斷之前進行線鋸裝置的正常或異常的判斷。然後，由於在線鋸裝置被判斷為正常的情況下進行工件的切斷，故能防止自工件切出之晶圓的品質惡化。
此時，於該判斷步驟中，使用該測定值進行管制圖管制，於該測定值在管制值界限外的情況，判斷該線鋸裝置為異常，並於該工件的切斷之前停止該線鋸裝置，直到落入該管制值界限內為止，進行該線鋸裝置的維護，之後，切斷該工件為佳。
如此一來，藉由進行管制圖管制，遂能於工件切斷之前掌握線鋸裝置的狀態，並能藉由於管制值界限外的異常狀態的情況下進行維護，從而減低自工件切出之晶圓的品質惡化或品質惡化所導致的不良出現。
另外，根據本發明而提供一種工件的切斷方法，係使用如前述之本發明的線鋸裝置而切斷工件，該工件切斷方法包含：在該工件的切斷之前，在不使該工件接觸於該鋼線的狀態下，使該鋼線至少重複前進後退1次以上而行進的同時，確認以荷重元所檢測出的該鋼線之張力的標準差為0.45 N以下、且以該振動感測器所檢測出的振動為1.0 mm/sec以下之後，進行該工件的切斷。
如此一來，將鋼線之張力的標準差為0.45 N以下、且振動為1.0 mm/sec以下的情況判斷為正常，藉由僅在該被確認為正常的情況下進行工件的切斷，能更確實地防止自工件切出之晶圓的品質惡化。 〔對照先前技術之功效〕
若為本發明之線鋸裝置，即能於工件的切斷之前，進行以荷重元所檢測出的鋼線張力、及振動感測器所檢測出的振動的至少其中一者的測定，並使用此測定值進行該線鋸裝置的正常或異常之判斷。因此，若於線鋸裝置被判斷為正常的情況下進行工件的切斷，即能防止自工件切出之晶圓的品質惡化。
此外，若為使用如此的本發明之線鋸裝置的工件的切斷方法，即能於工件的切斷之前，進行線鋸裝置的正常或異常之判斷。然後，由於在線鋸裝置被判斷為正常的情況下進行工件的切斷的緣故，即能防止自工件切出之晶圓的品質惡化。
以下將針對本發明的實施例做說明，但本發明並非限定於此。
如同上述，在使用線鋸裝置的切斷方法之中，在鋼線張力未維持一定而大幅變動的狀態、或發生異常振動的狀態下切斷工件的情況，Warp品質便會惡化。此外，若在工件的切斷途中察覺該異常，為了維護而停止裝置，卻又會因溫度變化導致Warp品質惡化。無論何者，皆存在著為了一次切出多片晶圓而極可能導致大量不良品產生的問題。
於是，本發明人持續致力於研究以解決此類問題。最終構想出若為具備有裝設於工件支承部的振動感測器、以及檢測鋼線張力的荷重元的線鋸裝置，便能於工件的切斷之前，進行以荷重元所檢測出的該鋼線之張力以及以振動感測器所檢測出的振動的至少其中一者的測定，並使用此測定值來進行線鋸裝置的正常或異常之判斷，且只要於線鋸裝置被判斷為正常的情況下進行工件的切斷，則能防止自工件切出之晶圓的品質惡化。然後，對於實施這些構想的最佳方式進行了詳實的調查，完成了本發明。
首先，關於本發明之線鋸裝置，參考第1圖做說明。如第1圖所示，本發明的線鋸裝置13包含：伸出鋼線8的鋼線供給軸盤1、由螺旋狀纏繞於複數個鋼線導線器6周圍的鋼線8而形成的鋼線列9、捲收鋼線8的鋼線捲收軸盤7、及將切斷目標的工件W予以支承的工件支承部10，而將被工件支承部10所支承之工件W推壓至以至少重複前進後退1次以上而行進的鋼線列9而進行切斷加工。然後，線鋸裝置13具備有裝設於工件支承部10的振動感測器（振動計）11、以及檢測鋼線8的張力的荷重元5。
此線鋸裝置13中，鋼線8自鋼線供給軸盤1通過長型輥2、緊線器3及複數個滑輪P，以固定的間隔平行捲繞於鋼線導線器6，而形成鋼線列9。其構成便是透過令被工件支承部10所支承的工件W下降接觸鋼線列9，來切斷工件W。然後，離開鋼線導線器6的鋼線8則會通過複數個滑輪P及緊線器3而捲收於鋼線捲收軸盤7。
本實施例的線鋸裝置13中，在鋼線供給軸盤1與鋼線導線器6、及鋼線導線器6與鋼線捲收軸盤7之間，分別設置有荷重元5和張力機構4，以荷重元5所檢測出的張力為基準，由張力機構4來控制鋼線8的張力。
然後，於工件支承部10裝設有振動感測器11。振動感測器11能構成為，例如，直接裝設於工件支承部10中的附著工件W的平板，而將振動顯示於屏幕上。至於荷重元5及振動感測器11，例如，能連接至監控PC12而持續監控自荷重元5及振動感測器11輸出的檢測值。
若是如此的線鋸裝置13，即能於工件W的切斷之前，進行以荷重元5所檢測出的鋼線8的張力以及以振動感測器11所檢測出的振動的至少其中一者的測定，並使用此測定值進行線鋸裝置13的正常或異常之判斷。因此，若於線鋸裝置13被判斷為正常的情況下進行工件W的切斷，即能防止自工件W切出之晶圓的品質惡化。
接著，將針對使用如同上述的本發明的線鋸裝置之本發明的工件的切斷方法做說明。在這裡，針對使用上述的第1圖中所示的本發明之線鋸裝置13的情況做說明。
首先，使用線鋸裝置13，於進行工件W的切斷之前，在不使工件W接觸於鋼線8的狀態下，使鋼線8至少重複前進後退1次以上而行進的同時，進行以荷重元5所檢測出的鋼線8的張力以及以振動感測器11所檢測出的振動的至少其中一者的測定，並使用經測定的該測定值而進行線鋸裝置13的正常或異常之判斷的判斷步驟。然後，此判斷步驟中，在線鋸裝置13被判斷為正常的情況下，進行切斷工件W的切斷步驟。
具體而言，如第2圖的流程圖所示，首先，於切斷工件W之前，在工件W未與鋼線列9接觸的狀態下，使鋼線8至少前進後退1次以上而行進。此作業為暖機運轉（SP1）。並於此暖機運轉中，測定張力與振動的至少其中一者（SP2），進行自該檢測值（測定值）判斷線鋸裝置13是否正常或異常的判斷步驟（SP3）。然後，若為正常的情況，則繼續暖機（SP4）後，直接進行工件W的切斷（SP5）。另一方面，若為異常的情況，則停止線鋸裝置13（SP6），實施滑輪P的交換等維護（SP7）。之後，能再次進行暖機運轉（SP1），直到情況正常為止繼續執行此流程。
此時，在判斷步驟（SP3）之中，能使用測定值進行管制圖管制（SP8），當測定值在管制值界限外的情況，即判斷線鋸裝置13為異常（SP9），於工件W的切斷之前停止線鋸裝置13，進行線鋸裝置13的維護直至落入管制值界限內為止，之後，再切斷工件W。
如此一來，透過管制圖管制，遂能於工件W的切斷之前掌握線鋸裝置13的狀態，並且藉由於管制值界限外的狀況下進行維護，從而能減少自工件W切出之晶圓的品質惡化或品質惡化所導致的不良出現。
作為正常或異常判斷的一範例，具體而言有一種方法，即是於暖機時的前進後退1循環時的過程中，使用以荷重元5檢測出的鋼線8的張力之測定值所算出的張力參差σ、或是以振動感測器11檢測出的振動之測定值所算出的振動的振幅進行管制圖管制（SP8），於管制界限線內（管制值界限內）則判斷為正常，超出的情況（管制值界限外）則判斷為異常（SP9）。
更具體而言，在確認以荷重元所檢測出的鋼線之張力的標準差為0.45 N以下、且以振動感測器所檢測出的振動為1.0 mm/sec以下之後，即能進行工件的切斷。換言之，滿足此條件時即判斷為正常，不滿足時則判斷為異常。
若為如此的本發明之使用線鋸裝置的工件的切斷方法，能於工件的切斷之前，進行線鋸裝置的正常或異常的判斷。然後，由於在線鋸裝置被判斷為正常的情況下，進行工件的切斷的緣故，而能防止自工件切出之晶圓的品質惡化。 （實施例）
以下，將呈現本發明的實施例及比較例，為本發明做更具體的說明，但本發明不限於此。
（實施例1） 使用如第1圖所示的本發明之線鋸裝置，並根據本發明的工件的切斷方法進行了工件的切斷。另外，將以CZ法（柴可拉斯基法）所製造之直徑300 mm的晶棒來作為工件W使用。
首先，於進行工件W的切斷之前，在不使工件W接觸於鋼線8（鋼線列9）的狀態下，使鋼線8至少重複前進後退1次以上而行進（暖機運轉）的同時，進行以荷重元5檢測出的鋼線8之張力的測定。
然後，進行使用此測定值所算出的張力參差σ的管制圖管制。第3圖係於暖機時的前進後退1循環時的張力參差σ的管制圖。第3圖的各點係表示於暖機時的前進後退1循環時的張力參差σ。此時，當張力參差σ位於UCL（Upper Control Limit，管制上限）及LCL（Lower Control Limit，管制下限）的管制界限線內（管制值界限內）的情況下判斷線鋸裝置為正常，超出的情況（管制值界限外）則判斷線鋸裝置為異常。此外，第3圖中的CL（Central Line）係表示中心線。
然後，如第3圖的下箭頭（b）所示之張力參差σ位於管制值界限內而被判斷為正常的情況下，進行了工件W的切斷。將此時的25片切片品的平均Warp品質經測定的結果示於第4圖的（b）。Warp品質的測定使用SBW-330（KOBELCO research institute製）。另外，第4圖中的誤差槓係表示經測定的25片切片品的Warp的標準差（SD：standard deviation）。
其結果，如第4圖的（b）所示，於實施例1中，Warp品質為平均6.8 μm。
（比較例1） 作為比較例1，如第3圖的下箭頭（a）所示，在張力參差σ超出管制界限線而被判斷為異常的情況下，不實施維護，直接進行了工件W的切斷。第3圖的下箭頭（a）所示之張力參差σ為超出管制界限線的0.46 N。將此時的25片切片品的平均Warp品質經測定後的結果示於第4圖的（a）。
其結果，如第4圖（b）所示，於比較例1中，Warp品質為平均9.7 μm。如此一來，由於在張力參差σ超過0.45 N的情況下進行工件W的切斷，Warp品質因而惡化了。
（實施例2） 使用進行以振動感測器所檢測出的振動的測定而得到的測定值，算出暖機時的前進後退1循環時的振動振幅之平均值。接著，除了使用此振動振幅之平均值進行管制圖管制以外，與實施例1相同地進行了工件W的切斷。
首先，於工件W的切斷之前，在不使工件W與鋼線8接觸的狀態下，使鋼線8至少重複前進後退1次以上而行進（暖機運轉）的同時，進行以振動感測器11檢測出的振動之測定。
接著，進行了使用此測定值算出的振動振幅之平均值的管制圖管制。第5圖為暖機時的前進後退1循環時的振動振幅的平均值的管制圖。此外，第5圖的各點係表示於暖機時的前進後退1循環時之振動振幅的平均值。此時，在振動振幅的平均值位於UCL及LCL的管制界限線內（管制值界限內）的情況下，即判斷線鋸裝置為正常，超出的情況（管制值界限外）則判斷線鋸裝置為異常。此外，第5圖中的CL係表示中心線。
接著，如第5圖的下箭頭（b）所示的振動振幅的平均值位於管制值界限內而被判斷為正常的情況下，進行了工件W的切斷。將此時的25片切片品的平均Warp品質與實施例1相同地測定後的結果示於第6圖的（b）。另外，第6圖中的誤差槓係表示經測定的25片切片品的Warp的標準差（SD）。
其結果，如第6圖（b）所示，於實施例2中，Warp品質為平均7.1 μm。
（比較例2） 作為比較例2，如第5圖的下箭頭（a）所示，振動振幅的平均值超出管制界限線而被判斷為異常的情況下，不實施維護，直接進行了工件W的切斷。第5圖的下箭頭（a）所示位置之振動為1.2 mm/sec。將此時的25片切片品的平均Warp品質予以測定後的結果示於第6圖（a）。
其結果，如第6圖（a）所示，於比較例2中，Warp品質為平均10.2 μm。如此一來，由於在振動超過1.0 mm/sec的情況下進行了工件W的切斷，Warp品質惡化了。
從以上結果得知，如實施了本發明的實施例1、2，藉由在工件切斷前的線鋸裝置中，使用振動及張力的至少其中一者的測定結果進行管制圖管制，得以於工件W的切斷之前掌握線鋸裝置的狀態，並藉由維持管制值界限內的正常的狀態，從而能減少工件的品質惡化或品質惡化所導致的不良品出現。
此外，本發明並不限定於上述的實施例。上述實施例為舉例說明，凡具有與本發明的申請專利範圍所記載之技術思想實質上同樣之構成，產生相同的功效者，不論為何物皆包含在本發明的技術範圍內。
1‧‧‧鋼線供給軸盤2‧‧‧長型輥3‧‧‧緊線器4‧‧‧張力機構5‧‧‧荷重元6‧‧‧鋼線導線器7‧‧‧鋼線捲收軸盤8‧‧‧鋼線9‧‧‧鋼線列10‧‧‧工件支承部11‧‧‧振動感測器12‧‧‧監控PC13‧‧‧線鋸裝置P‧‧‧滑輪W‧‧‧工件
第1圖係顯示本發明之線鋸裝置之一範例的示意圖。 第2圖係顯示本發明之工件的切斷方法之一範例的步驟圖。 第3圖係暖機時之鋼線張力參差σ的管制圖。 第4圖係顯示在暖機時之鋼線張力參差σ為管制值界限外的（a）異常時（比較例1）及管制值界限內的（b）正常時（實施例1）之中，切斷工件時之25片切片品的平均Warp品質的圖。 第5圖係暖機時的振動振幅之平均值的管制圖。 第6圖係顯示在暖機時的振動振幅之平均值為管制值界限外的（a）異常時（比較例2）及管制值界限內的（b）正常時（實施例2），切斷工件時之25片切片品的平均Warp品質的圖。
1‧‧‧鋼線供給軸盤
2‧‧‧長型輥
3‧‧‧緊線器
4‧‧‧張力機構
5‧‧‧荷重元
6‧‧‧鋼線導線器
7‧‧‧鋼線捲收軸盤
8‧‧‧鋼線
9‧‧‧鋼線列
10‧‧‧工件支承部
11‧‧‧振動感測器
12‧‧‧監控PC
13‧‧‧線鋸裝置
P‧‧‧滑輪
W‧‧‧工件

Claims (4)

  1. 一種線鋸裝置，包含：伸出鋼線的鋼線供給軸盤、藉由螺旋狀纏繞於複數個鋼線導線器的周圍的該鋼線而形成的鋼線列、捲收該鋼線的鋼線捲收軸盤、以及將切斷目標的工件予以支承的工件支承部，該線鋸裝置係將被該工件支承部所支承之該工件予以推壓至以至少重複前進後退1次以上而行進的該鋼線列而進行切斷加工，其中該線鋸裝置具備裝設於該工件支承部的振動感測器、檢測該鋼線張力的荷重元、以及於該工件的切斷之前基於該振動感測器或該荷重元的檢測結果以判斷該線鋸裝置的正常或異常的監控機構。
  2. 一種工件的切斷方法，係使用如請求項第1項所述之線鋸裝置而切斷工件，該工件切斷方法包含：一判斷步驟，係於該工件的切斷之前，在不使該工件接觸於該鋼線的狀態下，使該鋼線至少重複前進後退1次以上而行進的同時，進行以該荷重元所檢測出的該鋼線的張力以及以該振動感測器所檢測出的振動的至少其中一者的測定，使用經測定的該測定值而進行該線鋸的正常或異常的判斷；以及一切斷步驟，於該線鋸裝置被判斷為正常的情況，進行該工件的切斷。
  3. 如請求項第2項所述之工件的切斷方法，其中於該判斷步驟中，使用該測定值進行管制圖管制，於該測定值在管制值界限外的情況，判斷該線鋸裝置為異常，並於該工件的切斷之前停止該線鋸裝置，進行該線鋸裝置的維護直到落入該管制值界限內為止，之後，切斷該工件。
  4. 一種工件的切斷方法，使用如請求項第1項所述之線鋸裝置而切斷工件，其中 於該工件的切斷之前，在不使該工件接觸於該鋼線的狀態下，使該鋼線至少重複前進後退1次以上而行進的同時，確認以該荷重元所檢測出的該鋼線的張力的標準差為0.45N以下、且以該振動感測器所檢測出的振動為1.0mm/sec以下之後，進行該工件的切斷。
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