CN103998182A - 工件的切割方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种工件的切割方法，该方法将固定有磨粒的钢线卷绕在多个带槽滚筒上，并使上述钢线在轴方向做往复行进，一边向上述钢线供给加工液，一边将工件压抵至上述做往复行进的钢线而进行切入进给，由此将上述工件切割成晶片状，上述工件的切割方法其特征在于，反复进行下述工序而切割上述工件，该工序为，在将上述工件在切入进给方向以5mm以上且30mm以下的进给量进行切入进给之后，使上述工件仅以上述进给量的1/4以上且小于进给量的后退量、且上述工件的切入进给方向的长度的1/15以下的后退量向与上述切入进给方向相反的方向倒退。由此，提供一种在利用使用了固定有磨粒的钢线的线锯所进行的切割中，能够改进工件的切割质量、尤其能够改进纳米形貌的切割方法。

Description

工件的切割方法
技术领域
本发明涉及使用线锯将工件切割成晶片状的方法。
背景技术
一直以来，作为从半导体晶棒等硬脆材料的工件切出晶片的设备已知有线锯。在该线锯中，通过在多个滚筒的周围卷绕多匝钢线(wire)而形成钢线列，该钢线在轴方向被高速驱动，且一边适当地供给加工液一边将工件向钢线列切入进给，由此该工件可在各钢线位置同时被切割。
线锯中有利用游离磨粒方式的线锯和利用固定磨粒方式的线锯。游离磨粒式线锯其特征是使用悬浮有磨粒的加工液，固定磨粒式线锯其特征是在使用固定有磨粒的钢线。
这里，图3表示一般钢锯的概要。
如图3所示，线锯101主要是由用以切割工件W的钢线102、卷绕有钢线102的带槽滚筒103、用以对钢线102赋予张力的钢线张力赋予机构104、104＇、将工件W从钢线102的上方朝向下方进给的工件进给单元105、以及在切割时供给加工液的加工液供给单元106构成。
钢线102从一侧卷线盘107送出，经由移车台，并经过由磁粉离合器(定转矩马达)和松紧调节辊(固定载荷)(未图示)等构成的张力赋予机构104，进入带槽滚筒103。钢线102在该带槽滚筒103卷绕300～400匝左右而形成钢线列。钢线102经过另一侧的张力赋予机构104＇而卷取于卷线盘107＇。
带槽滚筒103是在钢铁制圆筒的周围压入聚氨酯树脂并在其表面切出多个槽而成的滚筒，所卷绕的钢线102通过驱动用马达110能够以预定的行进距离在往复方向驱动。
切割工件W时，通过工件进给单元105将工件W一边保持一边下压，并向卷绕于带槽滚筒103的钢线102的方向进给。
在带槽滚筒103、被卷绕的钢线102的附近设有喷嘴111，而能够从加工液供给单元106向钢线102供给调整了温度的加工液。
使用这种线锯101，并使用钢线张力赋予机构104向钢线102施加适当的张力，一边通过驱动用马达110使钢线102在往复方向上行进，一边通过工件进给单元105将所保持的工件W压抵至做往复行进的钢线102而切入进给，而将工件W切割成晶片状。
近年来，在用于半导体器件的晶片中，要求减小称之为“纳米形貌”的表面起伏成分。在切割后的切片晶片中，纳米形貌有时作为利用静电电容式测定仪所测定的拟似的纳米形貌(以下称为“拟似纳米形貌”)来进行评价(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-78473号公报
专利文献2：日本特开平9-300343号公报
发明内容
发明所要解决的问题
例如，固定磨粒式线锯使用以电沉积等而固定了钻石磨粒的钢线，在利用上述固定磨粒式线锯切割大直径的硅晶棒的情况下，与利用游离磨粒式线锯的切割相比，虽然能够大幅度缩短切割时间，但是已知存在切割后的晶片的形状质量、尤其纳米形貌显著地变差的问题。这是由于随着切割的进行，切割长度变长，而无法充分地供给用于排出切割中的硅切屑或冷却工件的切割部的加工液之故。
在专利文献2中记载有一种方法，该方法在切割中使工件进行仅前进规定量L1，并仅后退倒退量L2的动作，由此向切割部供给更多的加工液。
但是，在专利文献2中，并未具体地规定L1和L2，尤其在使L2的量较少的情况下，无法期待充分地供给上述加工液的效果。而且，若L2过大，则会产生晶片的厚度不匀即TTV(Total Thickness Variation，总厚度变化)变差等的坏影响。
本发明是鉴于如上所述的问题而完成的，其目的在于提供一种切割方法，该方法在利用使用了固定有磨粒的钢线的线锯所进行的切割中，能够改进工件的切割质量、尤其能够改进纳米形貌。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，根据本发明提供一种工件的切割方法，该方法将固定有磨粒的钢线卷绕在多个带槽滚筒上，并使上述钢线在轴方向做往复行进，一边向上述钢线供给加工液，一边将工件压抵至上述做往复行进的钢线而进行切入进给，由此将上述工件切割成晶片状，上述工件的切割方法其特征在于，反复进行下述工序而切割上述工件，该工序为，在将上述工件在切入进给方向以5mm以上且30mm以下的进给量进行切入进给之后，使上述工件仅以上述进给量的1/4以上且小于进给量的后退量、且上述工件的切入进给方向的长度的1/15以下的后退量向与上述切入进给方向相反的方向倒退。
若是这种工件的切割方法，由于切割中的工件相对于切入进给方向反复进行前进和后退，因此，能够促进向工件切割部的加工液供给、以及能够促进切屑的排出。由此，能够改进TTV(总厚度变化)变差，并能够改进纳米形貌。
发明效果
本发明在利用使用了固定有磨粒的钢线的线锯所进行的工件的切割中，由于反复进行下述工序而切割工件，该工序为，在将工件在切入进给方向以5mm以上且30mm以下的进给量进行切入进给之后，使工件仅以进给量的1/4以上且小于进给量的后退量、且工件的切入进给方向的长度的1/15以下的后退量向与切入进给方向相反的方向倒退，因此，能够促进向工件切割部的加工液供给、以及能够促进切屑的排出，并能够改进工件的切割质量，尤其能够改进纳米形貌和TTV(总厚度变化)。
附图说明
图1是表示能够在本发明的工件的切割方法使用的线锯的一例的概略图。
图2是表示工件切割中的工件切入比的一例的图。
图3是表示通常的线锯的概略图。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式，但本发明并不限定于此。
过去，在使用了线锯的工件的切割中，已知有为了向工件切割部充分地供给加工液，而以进给量L1将工件切入进给之后，使工件向与该切入进给方向相反的方向仅以后退量L2倒退的方法，但尚不知晓用于提高工件的切割质量的具体的进给量和后退量的规定。
于是，本发明人具体地规定了用于大幅度提高工件的切割质量、尤其大幅度提高纳米形貌质量的进给量和后退量，并完成了本发明。
关于在本发明的工件的切割方法能够使用的线锯的一例的概略进行说明。
如图1所示，线锯1主要由用以切割工件W的钢线2、带槽滚筒3、用以向钢线2赋予张力的钢线张力赋予机构4、4＇、将所要切割成晶片状的工件W一边保持一边切入进给的工件进给单元5、以及用以切割时向钢线2供给加工液的加工液供给单元6等构成。磨粒以金属或树脂而固定于钢线2上。
钢线2从一侧卷线盘7送出，经由移车台，并经过由磁粉离合器(定转矩马达)和松紧调节辊(固定载荷)等构成的钢线张力赋予机构4，进入带槽滚筒3。该带槽滚筒3是在钢铁制圆筒的周围压入聚氨酯树脂并在其表面以规定的间距切出槽而成的滚筒。
钢线2在多个带槽滚筒3卷绕300～400匝左右而形成钢线列。钢线2经过另一侧的钢线张力赋予机构4＇而卷取于卷线盘7＇。这样卷绕的钢线2通过驱动用马达10而能够做往复行进。
加工液供给单元6由槽8、冷却器9、以及喷嘴11等构成。喷嘴11配置在因钢线2卷绕于带槽滚筒3上而形成的钢线列的上方。该喷嘴11与槽8连接，所供给的加工液由冷却器9所控制供给温度而从喷嘴11向钢线2供给。
工件W由工件进给单元5所保持。该工件进给单元5将工件W从钢线的上方朝向下方按压，由此将工件W压抵至做往复行进的钢线2而切入进给。此时，利用计算机控制，能够控制所保持的工件W以预先编程的进给速度仅进给规定的进给量。而且，通过使工件W的进给方向逆转，能够将工件W向与切入进给方向相反的方向输送。此时，也可控制工件W的后退量。
本发明的工件的切割方法是使用这种线锯来将工件W切割成晶片状的工件的切割方法，通过使用如上所述的固定有磨粒的钢线，能够大幅度缩短切割时间。
首先，利用工件进给单元5保持工件W。而且，通过对钢线2赋予张力使得钢线2做往复行进。
接着，一边通过加工液供给单元6向钢线2供给加工液，一边通过工件进给单元5将工件W压抵至做往复行进的钢线2而进行切入进给，以将工件W切割下去。这里，作为加工液，例如能够使用纯水等的冷却液。
在切割工件W时，反复进行下述工序：在将工件W以5mm以上且30mm以下的进给量在切入进给方向进行切入进给之后，使工件仅以进给量的1/4以上且小于进给量的后退量、且工件的切入进给方向的长度的1/15以下的后退量向与切入进给方向相反的方向倒退。
在图2中表示工件切割中的工件切入比的一例。这里，工件切入比是自切割开始位置至钢线切入位置的距离与工件的切入进给方向的长度之比。
进给量的上限值30mm是与拟似纳米形貌的凹凸周期的半周期几乎相等的值。通过以该上限值以下进行后退动作即、使工件向与切入进给方向相反的方向倒退，就能改进拟似纳米形貌值。另外，已知在直径为150mm以上的圆筒状硅晶棒的情况下，拟似纳米形貌的凹凸周期并不依赖于直径。
在进给量低于下限值5mm的情况下，由于切入进给和后退动作的反复次数增多从而切割时间增加，因此，从经济角度来讲并不现实。
而且，通过将后退量设为进给量的1/4以上，能够向工件切割部充分地供给加工液。所供给的加工液通过钢线而输送至工件的切割部，通过工件的后退动作在工件切割部与钢线之间产生间隙，从而能够供给充分量的加工液。为了推进工件的切割，后退量需小于进给量。
通过将后退量设为工件W的切入进给方向的长度的1/15以下，能够充分地抑制由于工件的后退动作所产生的工件的再切割所造成的影响，并能够抑制TTV(总厚度变化)变差。这里，在工件为圆筒状的晶棒的情况下，所谓的工件的切入进给方向的长度表示的是工件的直径。
这样，规定进给量和后退量，并反复进行以规定进给量将工件W切入进给之后，将工件W向与切入进给方向相反的方向仅倒退规定后退量的工序而切割工件W，由此能够向工件切割部充分地供给加工液，并能够促进切屑的排出。由此，不仅能够抑制TTV变差，而且能够大幅度改进纳米形貌。
另外，这里使用如图1所示的线锯的工件进给单元，并以将工件从钢线的上方朝向下方进给的方式进行切入进给，但本发明的工件的切割方法并不限定于此，工件的切入进给，只要通过将工件相对地下压而进行即可。即、也可以不是向下方进给工件W，而是通过将钢线列向上方推上去而进行工件W的切入进给亦可。在该情况下，通过将钢线列朝向下方压下而进行用于使工件后退的动作。
能够适当地设定向钢线2赋予的张力的大小和钢线2的行进速度等的切割条件。例如，能够将钢线的行进速度设定为400～800m/min。而且，使工件切入进给时的切入进给速度，例如能够设定为0.2～0.4mm/min。但这些条件并不限定本发明。
实施例
以下示出本发明的实施例和比较例来更具体地说明本发明，但本发明并不限定于这些例。
(实施例1)
使用图1所示的线锯，将直径为300mm、长度为200mm的硅晶棒切割成晶片状，并评价了切割后的晶片的拟似纳米形貌。
作为钢线使用了以电沉积固定了钻石磨粒的钢线。将切割条件示于表1中。而且，工件的向切入进给方向的进给速度设定为0.5mm/min，后退速度设定为500mm/min。而且，将切割中的工件的进给量变化为20、25、30mm，并将后退量固定为9mm。
将拟似纳米形貌的结果示于表2中。如表2所示，拟似纳米形貌相对于进给量为20、25、30mm的场合，分别为0.91、1.10、1.36μm。相对于此，在下述的比较例1～3中，分别为1.66、1.74、1.82μm，可知实施例1的拟似纳米形貌有了大幅度改进。
(实施例2)
除了将进给量变化为5、10、15mm，并将后退量固定为3.8mm的条件以外，以与实施例1相同的条件切割了硅晶棒，并与实施例1相同地进行了评价。
将拟似纳米形貌的结果示于表2中。如表2所示，拟似纳米形貌相对于进给量为5、10、15mm的场合，分别为1.19、1.10、1.02μm。相对于此，在下述的比较例1～3中，分别为1.66、1.74、1.82μm，可知实施例2的拟似纳米形貌有了大幅度改进。
(实施例3)
除了将进给量固定为20mm，并将后退量变化为5、10、15、19mm的条件以外，以与实施例1相同的条件切割了硅晶棒，并与实施例1相同地进行了评价。
将拟似纳米形貌的结果示于表2中。如表2所示，拟似纳米形貌相对于后退量为5、10、15、19mm的场合，分别为0.91、0.88、1.10、1.22μm。相对于此，在下述的比较例1～3中，分别为1.66、1.74、1.82μm，可知实施例3的拟似纳米形貌有了大幅度改进。
(实施例4)
除了将进给量固定为30mm，并将后退量变化为10、15、20mm的条件以外，以与实施例1相同的条件切割了硅晶棒，并评价了切割后的晶片的TTV(总厚度变化)的变差率。另外，变差率的计算是以由没有后退量的比较例3的切割条件所获得的TTV为基准。实施例4中的这些后退量是工件的切入进给方向的长度300mm的1/15以下的值。
结果示于表3中。如表3所示，TTV的变差率为1％以下之可忽略的程度。另一方面，在后退量超过切入进给方向的长度300mm的1/15以下的值的下述的比较例4中，TTV的变差率为3.6％，明显变差。
(比较例1)
除了将进给量设为34mm，并将后退量设为7mm的条件以外，以与实施例1相同的条件切割了硅晶棒，并与实施例1相同地进行了评价。
将拟似纳米形貌的结果示于表2中。如表2所示，拟似纳米形貌为1.66μm，与实施例1～3的结果相比，大幅度变差。这样，若进给量超过30mm，则导致超过拟似纳米形貌的凹凸周期的半周期，因而成为与下述的比较例3的结果相比没有多大改变的值，其中，该比较例3以没有后退动作的切割方法进行切割。
(比较例2)
除了将进给量设为10mm，并将后退量设为1.5mm的条件以外，以与实施例1相同的条件切割了硅晶棒，并与实施例1相同地进行了评价。
将拟似纳米形貌的结果示于表2中。如表2所示，拟似纳米形貌为1.74μm，与实施例1～3的结果相比，大幅度变差。这样在不足进给量的1/4的情况下，得不到加工液的供给促进效果，成为与下述的比较例3的结果相比没有多大改变的值，其中，该比较例3以没有后退动作的切割方法进行切割。
(比较例3)
全然未进行后退动作而将工件切入进给而进行了切割，并与实施例1相同地进行了评价。其他切割条件与实施例1相同。
将拟似纳米形貌的结果示于表2中。如表2所示，拟似纳米形貌为1.82μm，与实施例1～3的结果相比，大幅度变差。
(比较例4)
除了将后退量设为25mm的条件以外，以与实施例4相同的条件切割了硅晶棒，并与实施例4相同地进行了评价。
其结果，TTV的变差率为3.6％，与实施例4的结果相比，大幅度变差。这样，在后退量超过工件的切入进给方向的长度的1/15的情况下，除了有加工液的供给促进效果以外，却会发生由于工件的再切割所导致的晶片的薄化，导致对TTV(总厚度变化)造成影响。
将实施例1～3、比较例1～3中的进给量和后退量的条件和结果汇总并示于表2中。将实施例4、比较例4的条件和结果汇总并示于表3中。
从以上能够确认出本发明的工件的切割方法能够改进工件的切割质量，尤其能够改进纳米形貌。
表1
表2
表3
另外，本发明并不限定于上述实施方式。上述实施方式是例示，具有实质上与本发明的权利要求书中所记载的技术思想相同的构成并带来相同的作用效果的技术无论怎样均包括在本发明的技术范围。

Claims (1)

1.一种工件的切割方法，该方法将固定有磨粒的钢线卷绕在多个带槽滚筒上，并使上述钢线在轴方向做往复行进，一边向上述钢线供给加工液，一边将工件压抵至上述做往复行进的钢线而进行切入进给，由此将上述工件切割成晶片状，上述工件的切割方法其特征在于，反复进行下述工序而切割上述工件，该工序为，在将上述工件在切入进给方向以5mm以上且30mm以下的进给量进行切入进给之后，使上述工件仅以上述进给量的1/4以上且小于进给量的后退量、且上述工件的切入进给方向的长度的1/15以下的后退量向与上述切入进给方向相反的方向倒退。
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