TWI784096B - 工件切斷方法及線鋸 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種工件切斷方法及線鋸，係藉由將表面固定有磨粒的固定磨粒鋼線捲繞至複數個附溝滾輪而形成鋼線列，使固定磨粒鋼線於軸方向往返驅行，同時將工件對著鋼線列送入切割，藉此將工件在軸方向並列的複數個位置同時切斷，其中藉由固定磨粒鋼線的工件切斷中，供給工件切斷用冷卻劑至鋼線列上，工件的切斷後自鋼線列拉出工件之際，供給工件拉出用冷卻劑至鋼線列上，工件拉出用冷卻劑係異於工件切斷用冷卻劑且較工件切斷用冷卻劑為更高黏度，藉此自鋼線列拉出切斷後的工件的場合，將鋼線卡住工件而產生鋸痕或發生鋼線斷線予以抑制。

Description

工件切斷方法及線鋸
本發明係關於一種工件切斷方法及線鋸。
習知作為自例如矽晶棒或化合物半導體晶棒等的工件切出晶圓的方法，線鋸係為人所知。此線鋸當中，藉由切斷用鋼線多次捲繞於複數個滾輪的周圍而形成鋼線列，使該切斷用鋼線於軸方向高速驅動，且適宜地供給磨漿或冷卻液並藉由工件對鋼線列送入切割，而讓此工件於各鋼線位置同時被切斷（例如參照專利文獻1）。
在此，於圖3表示過去的一般的線鋸的一範例的概要。 如圖3所示，此線鋸101主要由以下構成：用於切斷工件W的鋼線102（高張力鋼線）、將鋼線102捲繞於複數個附溝滾輪103及附溝滾輪103’所形成的鋼線列104、用以賦予鋼線102張力的機構105及機構105’、將被切斷的工件W往下方送出的工件進給機構106以及切斷時供給使GC（碳化矽）磨粒等分散於液體的磨漿的機構107所構成。
鋼線102自一端的鋼線捲盤108送出，經過張力賦予機構105而進入附溝滾輪103。鋼線102於附溝滾輪103捲繞300至400次左右後，經過另一端的張力賦予機構105’而捲收至鋼線捲盤108’。
此外，附溝滾輪103係為將聚氨酯樹脂壓入至鋼製圓桶的周緣並以一定間隔於其表面切溝的滾輪，被捲繞的鋼線102能夠藉由驅動用馬達110而以預先決定的週期於往返方向驅動。
此外，工件W的切斷時，藉由工件進給機構106而使工件W被支承並被下推，對著捲繞於附溝滾輪103的鋼線102送出。使用這樣的線鋸101，使用鋼線張力賦予機構105將適當的張力施加於鋼線102，藉由驅動用馬達110使鋼線102於往返方向驅行，並經由噴嘴109供給磨漿，並以工件進給機構106將工件送入切割而將工件切斷。
另一方面，不使用含有磨粒的磨漿，取而代之使用將鑽石磨粒等固定於鋼線的表面的固定磨粒鋼線而切斷工件的方法亦為人所知，並且實際應用於直徑150mm左右以下的小直徑晶棒的切斷中的一部分。
藉由此固定磨粒鋼線的切斷中，裝備固定磨粒鋼線而取代示於圖3的線鋸的鋼線，並更改磨漿為不含磨粒的冷卻液，便能直接使用線鋸。 ［先前技術文獻］ ［專利文獻］
［專利文獻1］日本特開2011-20197號公報
［發明所欲解決之問題］ 藉由固定磨粒鋼線的切斷中，由於不使用游離磨粒，因此自環境層面而言產業廢棄物少，還有加工速度快等，與利用游離磨粒的藉由線鋸的加工相比優點多。然而，線鋸中，如圖3所示，由於將工件W對著捲繞於附溝滾輪103的一條的鋼線102推附移動而切斷，故切斷結束時工件W會位在鋼線102的下側，為了取出工件W，必須藉由使工件W往上方移動，使鋼線102通過工件W的被切斷而已成為晶圓狀的間隙而相對地往下側拉取，藉此拉出切斷後的工件W。
在拉出切斷後的工件W之際，如圖4的（a）所示，使用游離磨粒的線鋸的場合，僅游離磨粒G的寬度的量於鋼線102與工件W之間造成間隙（餘隙），進一步而言，藉由在工件表面殘存的磨漿中所含游離磨粒的轉動而減少摩擦阻力，因此鋼線102的拉取比較容易。然而，如圖4的（b）所示，使用固定磨粒的線鋸的場合，固定磨粒鋼線202與工件W之間的餘隙較使用游離磨粒的線鋸為窄，此外也不存在轉動的游離磨粒，因此固定磨粒鋼線202難以拉出，且卡住工件W而讓固定磨粒鋼線202浮起，一旦在此狀態下拉出固定磨粒鋼線202，工件切斷面會受到損傷而讓該切斷面容易產生所謂的鋸痕，因此不僅Warp會惡化而損害品質，鋼線的浮起變大的場合，會有導致鋼線斷線的狀況。發生鋼線斷線的場合，必須費工將固定磨粒鋼線重新捲繞於附溝滾輪，此外必須要有額外重新捲繞量的固定磨粒鋼線的多餘量等等，損失頗大。
有鑑於如前述般的問題，本發明之目的係提供一種工件切斷方法及線鋸，在自固定磨粒鋼線所成的鋼線列拉出切斷後的工件的場合，將鋼線卡住工件而有鋸痕的產生或鋼線斷線的發生予以抑制。 ［解決問題之技術手段］
為了達成上述課題，本發明提供一種工件切斷方法，係以一線鋸進行，該線鋸係藉由將表面固定有磨粒的一固定磨粒鋼線捲繞至複數個附溝滾輪而形成一鋼線列，在使該固定磨粒鋼線於軸方向往返驅行的同時，將工件對著該鋼線列送入切割，藉此將該工件在軸方向並列的複數個位置同時切斷，其中在藉由該固定磨粒鋼線的工件切斷中，將工件切斷用冷卻劑予以供給至該鋼線列上，在該工件的切斷後自該鋼線列拉出該工件之際，將工件拉出用冷卻劑予以供給至該鋼線列上，該工件拉出用冷卻劑係異於該工件切斷用冷卻劑且較該工件切斷用冷卻劑為更高黏度。
若為如此的方法，在自固定磨粒鋼線所成的鋼線列拉出切斷後的工件的場合，能夠將鋼線卡住工件而有鋸痕的產生或鋼線斷線的發生予以抑制。
此外，這時作為該工件切斷用冷卻劑，使用25℃時黏度為5mPas以下者，作為該工件拉出用冷卻劑，使用25℃時黏度為15mPas以上者為佳。
如此一來，工件切斷中使用具有上述黏度的工件切斷用冷卻劑，且拉出工件之際使用具有上述黏度的工件拉出用冷卻劑，則切片品質、尤其是Warp便不會惡化，此外，能夠更確實地抑制鋸痕或鋼線斷線的發生。
此外，這時作為該工件切斷用冷卻劑，使用含水量為99質量%以上者，作為該工件拉出用冷卻劑，使用含水量為90質量%以下者為佳。
若為如此的水分含有量的冷卻劑，便適合作為在本發明中使用的工件切斷用冷卻劑及工件拉出用冷卻劑。
此外，這時作為該工件，係能夠將直徑為300mm以上者予以切斷。
本發明之工件切斷方法，對於切斷大直徑的工件的場合特別有效。
此外，本發明提供一種線鋸，包含：一鋼線列，係藉由表面固定有磨粒的一固定磨粒鋼線捲繞於複數個附溝滾輪而形成；一工件進給機構，將工件支承並推抵至該鋼線列；以及一冷卻劑供給機構，將冷卻劑供給至該鋼線列上；在使該固定磨粒鋼線於軸方向往返驅行的同時，自該冷卻劑供給機構對著該鋼線列供給冷卻劑，並藉由該工件進給機構將工件送入切割，藉此將該工件在軸方向並列的複數個位置同時切斷，其中該冷卻劑供給機構在藉由該固定磨粒鋼線的工件切斷中，將工件切斷用冷卻劑予以供給至該鋼線列上，在該工件的切斷後自該鋼線列拉出該工件之際，將工件拉出用冷卻劑予以供給至該鋼線列上，該工件拉出用冷卻劑係異於該工件切斷用冷卻劑且較該工件切斷用冷卻劑為更高黏度。
本發明之線鋸係在工件的切斷後自鋼線列拉出工件之際，將異於該工件切斷用冷卻劑且較該工件切斷用冷卻劑為更高黏度的工件拉出用冷卻劑予以供給至該鋼線列上。藉此，能夠將鋼線卡住切斷後的工件而有鋸痕的產生或鋼線斷線的發生予以抑制。 ［對照先前技術之功效］
如此一來，若為本發明的工件切斷方法及線鋸，使用固定磨粒鋼線的線鋸中，在工件切斷後的工件拉出之際，藉由供給較工件切斷用冷卻劑為更高黏度的工件拉出用冷卻劑，便能夠將鋼線卡住切斷後的工件而有鋸痕的產生或鋼線斷線的發生予以抑制。
如上述般使用固定磨粒鋼線進行工件的切斷的場合，如欲在工件的切斷結束後自鋼線列拉出切斷後的工件，則鋼線會卡住切斷後的工件而有在切斷面產生鋸痕或鋼線斷線的問題。
所以，本發明人等為了解決如此的問題而進行積極研究。結果找出：在工件的切斷後自鋼線列拉出切斷後的工件之際，只要對鋼線列上供給較工件切斷用冷卻劑為更高黏度的工件拉出用冷卻劑，拉出工件之際的工件切斷面的潤滑性會改善，因此能夠將鋼線卡住切斷後的工件而有鋸痕的產生或鋼線斷線的發生予以抑制，進而完成本發明。
以下針對本發明之實施樣貌進行說明，然而本發明不限於此。
圖1係表示本發明之線鋸1的一範例的示意圖。如圖1所示，本發明之線鋸1主要由以下構成：用以切斷工件W的固定磨粒鋼線2、繞捲有固定磨粒鋼線2的複數個附溝滾輪3及附溝滾輪3'、藉由固定磨粒鋼線2捲繞於複數個附溝滾輪3及附溝滾輪3'而形成的鋼線列4、用以賦予固定磨粒鋼線2張力的張力賦予機構5及張力賦予機構5'、將被切斷的工件W往下方送出的工件進給機構6、在切斷時及拉出工件時供給冷卻劑的冷卻劑供給機構7。
在此，針對固定磨粒鋼線的送出及捲收做更詳盡地說明。固定磨粒鋼線2自一端的鋼線捲盤8送出，經由遷車台9而經過磁粉離合器（低扭力馬達10）或張力滾輪（靜重）（未圖示）等所成的張力賦予機構5，進入附溝滾輪3。此外，藉由固定磨粒鋼線2於此附溝滾輪3及附溝滾輪3'捲繞400至500次左右而形成鋼線列4。進一步而言，固定磨粒鋼線2經由遷車台9'，經過磁粉離合器（低扭力馬達10）或張力滾輪（靜重）（未圖示）所成的另一端的張力賦予機構5'捲收至鋼線捲盤8'。
如此般的線鋸1在使固定磨粒鋼線2於其軸方向往返驅行的同時，自該冷卻劑供給機構7對著鋼線列4供給冷卻劑，並藉由工件進給機構6將工件W送入切割，藉此將工件W在軸方向並列的複數個位置同時切斷。固定磨粒鋼線2的往返驅行，係使繞捲於複數個附溝滾輪3及附溝滾輪3'之間的固定磨粒鋼線2朝著一方向前進指定的長度後，朝著另一方向後退較上述的前進量更少的長度，將此做為一個進給的循環，藉由重複此循環，將固定磨粒鋼線2朝著一方向送出。附溝滾輪3'能夠由所繞捲的固定磨粒鋼線2藉著驅動用馬達11而以預先決定的週期於往返方向驅動。
圖2的（a）、（c），係表示工件的切斷結束時及工件拉出結束時的工件W與固定磨粒鋼線202的位置關係的圖。如圖2的（a）所示，切斷結束時，工件W位在較鋼線列更下側的位置。因此，為了拉出工件W，必須藉由使工件W往上方移動，使固定磨粒鋼線202通過被切斷而已成為晶圓狀的工件W的晶圓間的間隙，而相對地往下側拉出固定磨粒鋼線202（圖2的（c））。
然而，使用固定磨粒的過去的線鋸的場合，由於固定磨粒鋼線202與工件W之間的餘隙小（參考圖4的（b）），固定磨粒鋼線202會卡住工件W，如圖2的（b）所示般浮起而會於工件W的切斷面產生鋸痕，或者是發生鋼線斷線。
作為一範例，鋼線與工件W之間的餘隙，相對於游離磨粒方式中具有25μm以上左右，固定磨粒方式中為6μm以下左右。
為了防止鋸痕的產生或鋼線斷線的發生，本發明的線鋸1係包含一冷卻劑供給機構7，在藉由固定磨粒鋼線2的工件切斷中，將工件切斷用冷卻劑予以供給至鋼線列4上，在工件W的切斷後自鋼線列4拉出工件W之際，將工件拉出用冷卻劑予以供給至鋼線列4上，該工件拉出用冷卻劑係異於該工件切斷用冷卻劑且較該工件切斷用冷卻劑為更高黏度。
如此一來，本發明的線鋸1中，藉由在工件切斷後的工件拉出時，供給較工件切斷用冷卻劑為更高黏度的工件拉出用冷卻劑，工件切斷面的潤滑性會提升，因此能夠將鋼線卡住工件而有鋸痕的產生或鋼線斷線的發生予以抑制。特別是工件切斷後的工件拉出時，為了避免鋼線接觸工件切斷面之際所產生的鋸痕而將鋼線的驅行速度設定成相較於工件切斷時的1/100，或者是1/100以下的低速為佳，故在供給與工件切斷用相同的冷卻劑至鋼線列上的場合，藉由設定鋼線為低速而讓往工件切斷面的冷卻劑供給量減少，工件切斷面的潤滑性明顯下降。然而，本發明的線鋸1在拉出工件時，供給較工件切斷用冷卻劑為更高黏度的工件拉出用冷卻劑，因而能夠防止這種情形。
接著，以使用上述本發明的線鋸的場合為例，說明本發明的工件切斷方法。
首先，如圖1所示，藉由表面固定有固定磨粒鋼線2捲繞於複數個附溝滾輪3及附溝滾輪3'而形成鋼線列4。接著，藉由驅動用馬達11使固定磨粒鋼線2於固定磨粒2的軸方向往返驅行。然後，藉由工件進給機構6，將圓柱狀的工件W對著該鋼線列4送入切割，藉此將工件W在軸方向並列的複數個位置同時切斷。
本發明的工件切斷方法中，在藉由固定磨粒鋼線2的工件切斷中，將工件切斷用冷卻劑予以供給至鋼線列4上，在工件的切斷後自鋼線列4拉出工件W之際，將工件拉出用冷卻劑予以供給至鋼線列4上，該工件拉出用冷卻劑係異於該工件切斷用冷卻劑且較該工件切斷用冷卻劑為更高黏度。
藉此，能夠將工件W的拉出時鋼線卡住切斷後的工件、斷面處鋸痕的產生或鋼線的斷線予以抑制。
工件切斷用冷卻劑的黏度在25℃時5mPas以下為佳。另外，作為工件切斷用冷卻劑的25℃時的黏度的下限並無特別限制，如後敘般，因為工件切斷用冷卻劑中水分係含有99質量%以上，較水的黏度的0.89mPas更大。此外，工件拉出用冷卻劑的黏度在25℃時10mPas以上為佳，15mPas以上較佳，20mPas以上更佳。但是黏度過高會變得難以處理，因此，500mPas以下為佳。
此外，工件切斷用冷卻劑所含的含水量為99質量%以上者為佳，工件拉出用冷卻劑所含的含水量為90質量%以下為佳。另外，作為工件拉出用冷卻劑所含的含水量的下限並無特別限制，可為70質量%以上。
雖然工件切斷時供給的冷卻劑（工件切斷用冷卻劑）所含水分的量越多，切斷部的冷卻效果越高且變得容易得到良好的Warp品質，但由於一般而言，線鋸裝置的冷卻劑接液部的材質為碳鋼或銦材等的以鐵為主體的合金，故含有防止銹蝕的發生的成分，即所謂的防銹劑為佳。因此，工件切斷用冷卻劑所含的含水量未達100質量%為佳。進一步而言，工件切斷用冷卻劑中，會有因工件的切斷而產生的切屑的混入，故為了預防切屑固著至冷卻劑供給路徑內而添加分散劑為佳，此外，為了防止切屑的矽與水反應而產生氫，添加pH調整劑為佳。此外，為了防止循環供給冷卻劑的槽中發生泡沫而添加消泡劑為佳。上述般的添加物的合計係成為1質量%以下左右為佳。
在工件的切斷時，提供上述般的具有最適合工件切斷的物性（黏度）的工件切斷用冷卻劑，便能免除使用高黏度的工件切斷用冷卻劑之際所產生的切斷部之中的切斷阻力的增加及伴隨而來的工件的溫度的高溫化的風險，而得到切片品質，特別是Warp不會惡化的良好的Warp品質。
另一方面，工件拉出之際所供給的冷卻劑（工件拉出用冷卻劑）的在25℃時的黏度10mPas以上為佳，15mPas以上較佳，20mPas以上更佳。只要使用具有這樣的黏度的工件拉出用冷卻劑，便能改善工件切斷面的潤滑性。為了得到這樣的黏度，將工件拉出用冷卻劑所含的水分的量定為90質量%以下，而作為剩下的10質量%以上的成分，添加具有增黏作用的成分即可。
此外，作為工件，係將直徑為300mm以上者予以切斷為佳。工件的尺寸變得越大，鄰接工件的固定磨粒鋼線的長度及拉出工件的距離會變長，固定磨粒鋼線會變得容易卡住，因此本發明的切斷方法係為特別有效的方法。 〔實施例〕
以下利用實施例及比較例而對本發明進行具體的說明，然而本發明並不限定於這些。
（實施例1至4） 使用如圖1所示的本發明的線鋸並依照本發明的切斷方法，工件的切斷結束後，改變在工件拉出時所供給的冷卻劑，進行自鋼線列的工件的拉出。進行複數個工件的切斷，評估工件拉出時的斷線的發生頻率。另外，固定磨粒鋼線係使用示於下方的表1之物，工件的切斷條件及拉出條件示於下方的表2。另外，各冷卻劑的25℃時的黏度係使用數位黏度計（東機產業（股）製TVB-10）測量。結果示於下方表3。
（比較例） 作為工件拉出用冷卻劑，使用與工件切斷用冷卻劑相同黏度的冷卻劑，除此之外與實施例同樣地進行複數個工件的切斷，評估工件拉出時的斷線的發生頻率。結果示於下方表3。
【表1】
Figure 107142851-A0304-0001
【表2】
Figure 107142851-A0304-0002
【表3】
Figure 107142851-A0304-0003
 ×…全部的工件切斷中發生斷線 ○…工件切斷中斷線幾乎沒有發生 ◎…全部的工件切斷中沒有發生斷線
如表3所示，作為工件拉出用冷卻劑使用與工件切斷用冷卻劑相同黏度的冷卻劑的比較例中，全部的工件切斷中鋼線卡住而有浮起發生，之後斷線。另一方面，作為工件拉出用冷卻劑，使用較工件切斷用冷卻劑為更高黏度的冷卻劑的實施例1至4中，與比較例相比，鋼線的浮起的發生受到抑制，且斷線的發生受到抑制。
另外，本發明並不限於上述的實施型態。上述實施型態為舉例說明，凡具有與本發明之申請專利範圍所記載之技術思想及實質上同樣構成而產生相同的功效者，不論為何物皆包含在本發明之技術範圍內。
1‧‧‧線鋸2‧‧‧固定磨粒鋼線3‧‧‧附溝滾輪3'‧‧‧附溝滾輪4‧‧‧鋼線列5‧‧‧張力賦予機構5'‧‧‧張力賦予機構6‧‧‧工件進給機構7‧‧‧冷卻液供給機構8‧‧‧鋼線捲盤8'‧‧‧鋼線捲盤9‧‧‧遷車台9'‧‧‧遷車台10‧‧‧低扭力馬達10'‧‧‧低扭力馬達11‧‧‧驅動用馬達101‧‧‧線鋸102‧‧‧鋼線103‧‧‧附溝滾輪103'‧‧‧附溝滾輪104‧‧‧鋼線列105‧‧‧張力賦予機構105'‧‧‧張力賦予機構106‧‧‧工件進給機構107‧‧‧冷卻液供給機構108‧‧‧鋼線捲盤108'‧‧‧鋼線捲盤109‧‧‧噴嘴110‧‧‧驅動用馬達202‧‧‧固定磨粒鋼線203‧‧‧附溝滾輪203'‧‧‧附溝滾輪W‧‧‧工件G‧‧‧游離磨粒
圖1係表示於本發明之線鋸的一範例的示意圖。 圖2的（a）係表示工件的切斷結束時的工件與固定磨粒鋼線的位置關係的圖，（b）係表示鋼線的卡住發生時的工件與固定磨粒鋼線的狀態的圖，（c）係表示工件的拉出結束時的工件與固定磨粒鋼線的位置關係的圖。 圖3係表示過去的一般的線鋸的一範例的示意圖。 圖4的（a）係表示游離磨粒方式中工件的間隙中的鋼線的狀態的圖，（b）係表示固定磨粒方式中工件的間隙中的固定磨粒鋼線的狀態的圖。
1‧‧‧線鋸
2‧‧‧固定磨粒鋼線
3‧‧‧附溝滾輪
3'‧‧‧附溝滾輪
4‧‧‧鋼線列
5‧‧‧張力賦予機構
5'‧‧‧張力賦予機構
6‧‧‧工件進給機構
7‧‧‧冷卻液供給機構
8‧‧‧鋼線捲盤
8'‧‧‧鋼線捲盤
9‧‧‧遷車台
9'‧‧‧遷車台
10‧‧‧低扭力馬達
10'‧‧‧低扭力馬達
11‧‧‧驅動用馬達
W‧‧‧工件

Claims (4)

  1. 一種工件切斷方法，係以一線鋸進行，該線鋸係藉由將表面固定有磨粒的一固定磨粒鋼線捲繞至複數個附溝滾輪而形成一鋼線列，在使該固定磨粒鋼線於軸方向往返驅行的同時，將工件對著該鋼線列送入切割，藉此將該工件在軸方向並列的複數個位置同時切斷，其中在藉由該固定磨粒鋼線的工件切斷中，將工件切斷用冷卻劑予以供給至該鋼線列上，在該工件的切斷後自該鋼線列拉出該工件之際，將工件拉出用冷卻劑予以供給至該鋼線列上，該工件拉出用冷卻劑係異於該工件切斷用冷卻劑且較該工件切斷用冷卻劑為更高黏度，作為該工件切斷用冷卻劑，使用25℃時黏度為5mPas以下者，作為該工件拉出用冷卻劑，使用25℃時黏度為15mPas以上者。
  2. 如請求項1所述的工件切斷方法，其中作為該工件切斷用冷卻劑，使用含水量為99質量%以上者，作為該工件拉出用冷卻劑，使用含水量為90質量%以下者。
  3. 如請求項1或2所述的工件切斷方法，其中作為該工件，係將直徑為300mm以上者予以切斷。
  4. 一種線鋸，包含：一鋼線列，係藉由表面固定有磨粒的一固定磨粒鋼線捲繞於複數個附溝滾輪而形成；一工件進給機構，將工件支承並推抵至該鋼線列；以及一冷卻劑供給機構，將冷卻劑供給至該鋼線列上；在使該固定磨粒鋼線於軸方向往返驅行的同時，自該冷卻劑供給機構對著該鋼線列供給冷卻劑，並藉由該工件進給機構將工件送入切割，藉此將該工件在軸方向並列的複數個位置同時切斷，其中 該冷卻劑供給機構在藉由該固定磨粒鋼線的工件切斷中，將工件切斷用冷卻劑予以供給至該鋼線列上，在該工件的切斷後自該鋼線列拉出該工件之際，將工件拉出用冷卻劑予以供給至該鋼線列上，該工件拉出用冷卻劑係異於該工件切斷用冷卻劑且較該工件切斷用冷卻劑為更高黏度，作為該工件切斷用冷卻劑，使用25℃時黏度為5mPas以下者，作為該工件拉出用冷卻劑，使用25℃時黏度為15mPas以上者。
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