TWI786740B

TWI786740B - 晶碇切割裝置及晶碇切割方法

Info

Publication number: TWI786740B
Application number: TW110126907A
Authority: TW
Inventors: 林欽山
Original assignee: 環球晶圓股份有限公司
Priority date: 2020-07-27
Filing date: 2021-07-22
Publication date: 2022-12-11
Also published as: US20220024073A1; TW202204114A; CN113977783A

Abstract

一種晶碇切割裝置及晶碇切割方法。晶碇切割裝置包括一驅動單元、至少一切割線以及複數磨料顆粒。切割線連接於驅動單元，其中驅動單元驅動一晶碇往切割線移動且驅動切割線往復移動。晶碇的移動速度為10~700μm/min，切割線的往復移動速度為1800~5000m/min。複數磨料顆粒配置於切割線上，其中各磨料顆粒的粒徑為5~50μm。

Description

晶碇切割裝置及晶碇切割方法

本發明是有關於一種切割裝置及切割方法，且特別是有關於一種晶碇切割裝置及晶碇切割方法。

在半導體產業中，晶圓的生產技術非常重要。一般而言，製造晶圓的方法包括先形成晶碇，接著將晶碇切片以獲得晶圓。對晶碇進行切片的切割工具例如是切割線，切割線上配置有複數磨料顆粒，並藉由往復移動來切割晶碇。在切割的過程中，晶碇及切割出之晶圓容易受到損傷，使得切割出的晶圓表面粗糙度(Ra)及總厚度變異(total thickness variation，TTV)較高，進而造成後續晶圓研磨拋光的總移除量增高，不但增加成本也使晶圓的品質降低。

本發明提供一種晶碇切割裝置，其切割出的晶圓表面具有較高的平坦度。

本發明提供一種晶碇切割方法，其切割出的晶圓表面具有較高的平坦度。

本發明的晶碇切割裝置包括一驅動單元、至少一切割線以及複數磨料顆粒。切割線連接於驅動單元，其中驅動單元驅動一晶碇往切割線移動且驅動切割線往復移動。晶碇的移動速度為10~700μm/min，切割線的往復移動速度為1800~5000m/min。複數磨料顆粒配置於切割線上，其中各磨料顆粒的粒徑為5~50μm。

本發明的晶碇切割方法包括下列步驟。驅動晶碇往切割線移動，其中晶碇的移動速度為10~700μm/min。驅動切割線往復移動，以藉由切割線上的複數磨料顆粒切割晶碇，其中切割線的往復移動速度為1800~5000m/min，各磨料顆粒的粒徑為5~50μm。

在本發明的一實施例中，上述的切割線的線徑為50~200μm。

在本發明的一實施例中，上述的切割線的張力為10~50N。

在本發明的一實施例中，上述的切割線包括相互平行的多條切割線。

在本發明的一實施例中，上述的切割線為鋼線。

在本發明的一實施例中，上述的各磨料顆粒為鑽石顆粒。

在本發明的一實施例中，上述的晶碇的移動速度正相關於切割線的往復移動速度。

在本發明的一實施例中，上述的各磨料顆粒的粒徑負相關於切割線的往復移動速度。

在本發明的一實施例中，上述的驅動單元驅動切割線搖擺，切割線的搖擺角度為3~10度。

在本發明的一實施例中，上述的驅動單元驅動切割線搖擺，切割線的搖擺角速度為100~300度/min。

基於上述，在本發明的晶碇切割裝置中，切割線上的磨料顆粒的粒徑為5~50μm。並且，驅動單元驅動晶碇以10~700μm/min的移動速度往切割線移動且驅動切割線以1800~5000m/min的往復移動速度往復移動。從而，可藉由較小的磨料顆粒的粒徑而降低對晶碇及切割出之晶圓的損傷，且切割線的往復移動速度及晶碇的移動速度足夠快而可彌補因縮小磨料顆粒的粒徑而對切割效率的影響。藉此，在維持良好切割效率的前提下，晶碇切割裝置對晶碇及切割出之晶圓的損傷能夠有效地降低。因此，晶碇切割裝置切割出的晶圓表面具有較低的粗糙度及較低的總厚度變異，進而後續晶圓研磨拋光的總移除量能夠有效地降低。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100:晶碇切割裝置

110:驅動單元

112:取放工具

114:主輪

120:切割線

C:晶碇

P:磨料顆粒

T1、T2、T3:路徑

圖1是依照本發明一實施例的晶碇切割裝置的立體示意圖。

圖2是圖1的晶碇切割裝置的運作示意圖。

圖3是圖2的切割線相對於晶碇擺動的局部放大示意圖。

圖4是圖1的切割線的局部放大示意圖。

圖1是依照本發明一實施例的晶碇切割裝置的立體示意圖。圖2是圖1的晶碇切割裝置的運作示意圖。圖3是圖2的切割線相對於晶碇擺動的局部放大示意圖。圖4是圖1的切割線的局部放大示意圖。請參考圖1、圖2、圖3及圖4，本實施例的晶碇切割裝置100為用於將晶碇C切片以獲得晶圓。晶碇切割裝置100包括一驅動單元110、至少一切割線120以及複數磨料顆粒P。

驅動單元110驅動晶碇C往切割線120移動。本實施例中驅動單元110實際上包括一取放工具112，取放工具112從晶碇切割裝置100上方固定晶碇C並驅動晶碇C向下朝向切割線120移動(如圖2的路徑T1所示)。

另外，在一些實施例中，取放工具112在晶碇切割裝置100下方固定晶碇C(圖未示)並驅動晶碇C向上朝向切割線120移動，在此種實施方式中，取放工具112、固定於其上方的晶碇C與兩主輪114、切割線120的相對位置和圖1所示者相反，也就是說，取放工具112、固定於其上方的晶碇C皆設置在兩主輪114、切割線120之下方。在此種相對位置之配置方式下，驅動單元110 也可以驅動晶碇C向上朝向切割線120移動，本發明不以此為限。

驅動單元110驅動切割線120往復移動。本實施例中驅動單元110實際上包括兩主輪114，切割線120連接於兩主輪114，兩主輪114被控制以相同的速度往復偏轉，而使切割線120以左右搖擺的方式並往復移動(分別如圖2的路徑T2及路徑T3所示)，以切割晶碇C，但本發明不限於此。

本實施例的晶碇切割方法包括下列步驟。驅動晶碇C往切割線120移動，其中晶碇C的移動速度為10~700μm/min。驅動切割線120往復移動，以藉由切割線120上的複數磨料顆粒P切割晶碇C，其中切割線120的往復移動速度為1800~5000m/min，各磨料顆粒P的粒徑為5~50μm。

從而，可藉由較小的磨料顆粒P的粒徑而降低對晶碇C及切割出之晶圓的損傷，且切割線120的往復移動速度及晶碇C的移動速度足夠快而可彌補因縮小磨料顆粒P的粒徑而對切割效率的影響。藉此，在維持良好切割效率的前提下，晶碇切割裝置100對晶碇C及切割出之晶圓的損傷能夠有效地降低。因此，晶碇切割裝置100切割出的晶圓表面具有較低的粗糙度(Ra)及較低的總厚度變異(total thickness variation，TTV)，進而後續晶圓研磨拋光的總移除量能夠有效地降低，能達到節省成本及提高晶圓品質的目的。

在本實施例中，晶碇C的移動速度較佳地為10~50μm/min、10~80μm/min、50~150μm/min，更佳地為250~350μ m/min、250~500μm/min、350~700μm/min。切割線120的往復移動速度較佳地為1900~3000m/min，更佳地為3000~4000m/min、4000~5000m/min。

進一步而言，在本實施例中，晶碇C的移動速度正相關於切割線120的往復移動速度。舉例而言，在切割線120的往復移動速度過快但晶碇C的移動速度過慢的情況下，切割線120可能已切開晶碇C，晶碇C卻未前進而使切割線120繼續在同一區域重覆地切割晶碇C，如此會造成晶碇C及切割出之晶圓損傷。因此，當切割線120的往復移動速度增加時，晶碇C的移動速度也必須隨之增加。從而，晶碇C及切割出之晶圓的損傷能夠有效地降低。

反之，在晶碇C的移動速度過快但切割線120的往復移動速度過慢的情況下，切割線120可能尚未能切開晶碇C，驅動單元110便繼續驅動晶碇C向前。此時，切割線120容易產生斷線的問題，如此會造成晶碇C及切割出之晶圓損傷，甚至使晶圓的幾何形狀產生偏差。因此，當晶碇C的移動速度增加時，切割線120的往復移動速度也必須隨之增加。從而，晶碇C及切割出之晶圓的損傷能夠有效地降低。

在本實施例中，各磨料顆粒P例如為鑽石顆粒。各磨料顆粒P的粒徑較佳地為10~50μm，更佳地為30~40μm，亦可以為5~10μm、10~20μm或40~50μm。進一步而言，在本實施例中，各磨料顆粒P的粒徑負相關於切割線120的往復移動速度。也就是說，磨料顆粒P的粒徑越小，則切割線120的切割速度越快，而能夠在藉由較小的磨料顆粒P的粒徑降低對晶碇及切割出之晶圓的損傷的同時，維持良好的切割效率。

在本實施例中，切割線120例如為鋼線。切割線120的線徑例如為50~200μm，較佳地為60~180μm，更佳地為80~140μm。在本實施例中，切割線120的張力例如為10~50N，較佳地為15~35N，更佳地為20~30N。藉此，切割線120在切割的過程中能夠提供足夠的支撐力，而具有良好的切割效果。

在本實施例中，切割線120包括相互平行的多條切割線120，多條切割線120之間的間距實質上為晶圓的厚度。藉此，晶碇切割裝置100能夠一次切割出多個晶圓。

如圖3所示，在本實施例中，驅動單元110中之主輪114驅動切割線120沿路徑T3搖擺，切割線120的搖擺角度α例如為3~10度，較佳地為3~8度，更佳地為3~5度。此外，隨著切割線120的擺動，在路徑T3上切割線120相對於水平面傾斜的角度跟著改變，此角度的改變速度可視為切割線120的搖擺角速度。切割線120的搖擺角速度例如為100~300度/min，較佳地為150~250度/min，或180~280度/min。

以下列舉多個實例來對本發明的晶碇切割裝置100做更進一步地說明。雖然描述了以下實驗，但是在不逾越本發明範疇的情況下，可適當改變所用材料、其量及比率、處理細節以及處理流程等等。因此，不應根據下文所述的實驗對本發明作出限制性的解釋。

由表1可知，晶圓1、2的晶碇的移動速度及切割線的往復移動速度皆不符合前述限定範圍，晶圓3的晶碇的移動速度不符合前述限定範圍，晶圓4的切割線的往復移動速度不符合前述限定範圍，晶圓5的磨料顆粒的粒徑不符合前述限定範圍。另外，晶圓6~19的晶碇的移動速度、切割線的往復移動速度及磨料顆粒的粒徑則符合前述限定範圍。

如表1所示，在晶碇C的移動速度及/或切割線120的往復移動速度不符合前述限定範圍的情況下，晶圓1~4的粗糙度及總厚度變異大。也就是說，在切割的過程中，晶碇C及切割出之晶圓受到的損傷大。因此，晶圓1~4在後續進行研磨拋光加工時的總移除量也大。如此將會造成後續加工的負擔增加，同時也會造成材料及成本的浪費。

反觀晶圓6~19，在晶碇C的移動速度及切割線120的往復移動速度滿足前述限定範圍的情況下，晶圓6~19的粗糙度及總厚度變異明顯較小，晶圓6~19表面具有較佳的平坦度。因此，晶圓6~19在後續進行研磨拋光加工時的總移除量較小。在本實施例中，晶圓6~19的總移除量皆小於100μm。

此外，如表1所示，在磨料顆粒P不符合前述限定範圍的情況下，例如晶圓5，其粗糙度及總厚度變異大。也就是說，在切割的過程中，晶圓5雖然以相同的切割線120的線徑、切割線120的張力、以及滿足前述限定範圍的晶碇C的移動速度及切割線120的往復移動速度切割而成，但因磨料顆粒P不符合前述限定範圍，導至晶碇C及切割出之晶圓受到的損傷大。因此，晶圓5在後續進行研磨拋光加工時的總移除量也大。如此將會造成後續加工的負擔增加，同時也會造成材料的浪費。

反觀晶圓6~19，在磨料顆粒P滿足前述限定範圍的情況下，晶圓6~19的粗糙度及總厚度變異明顯較小，晶圓6~19表面具有較佳的平坦度。因此，晶圓6~19在後續進行研磨拋光加工時的總移除量較小。在本實施例中，晶圓6~19的總移除量皆小於100μm。

綜上所述，在本發明的晶碇切割裝置中，切割線上的磨料顆粒的粒徑為5~50μm。並且，驅動單元驅動晶碇以10~700μm/min的移動速度往切割線移動且驅動切割線以1800~5000m/min的往復移動速度往復移動。從而，可藉由較小的磨料顆粒的粒徑而降低對晶碇及切割出之晶圓的損傷，且切割線的往復移動速度及晶碇的移動速度足夠快而可彌補因縮小磨料顆粒的粒徑而對切割效率的影響。藉此，在維持良好切割效率的前提下，晶碇切割裝置對晶碇及切割出之晶圓的損傷能夠有效地降低。因此，晶碇切割裝置切割出的晶圓表面具有較低的粗糙度及較低的總厚度變異，進而後續晶圓研磨拋光的總移除量能夠有效地降低。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。