TW590842B - Device and method for the division of materials - Google Patents

Description

590842 五、發明說明（1) 本發明係關於材料尤其是單晶體之分割裝置和方法。 内孔切割法是單晶體分割之已知方法，特別用於製造 半導體晶圓。第1圖簡單說明單晶體1之内孔切割法，是在 中心縱軸線Μ方向看的平面圖。如第1圖所示，實質上為圓 筒形構造具有中心縱轴線Μ的單晶體1 ，是套合在圖上未示 之安裝座上，一同利用圖上未示的推進裝置，在垂直於中 心縱轴線Μ的方向運動。為分開或切割晶圓，設有切割盤2 ，包含芯部金屬片2a，具有同心内孔，内孔周圍的邊緣3 佈置金剛石粒，因此形成切割邊緣。芯部金屬片在外緣和 内緣間的寬度，比單晶體的直徑為大，因此，圖上只簡單 表示内緣。切割盤2可藉驅動器按第1圖A方向，繞其中心 軸線R轉動。切割盤和單晶體彼此相對配置，使切割盤2的 轉動轴線R和單晶體1的中心縱軸線Μ彼此以一段距離平行 。此外，利用推動裝置可使單晶體按照朝切割盤2的方向 ，對其中心縱轴線Μ呈直角運動，其方向為在切割盤轉動 中，在垂直於中心縱軸線Μ的平面，切割貫穿單晶體1 ，並 可運動離開切割盤2，進入分離晶圓可以除去的位置。 在内孔周圍的切割盤2邊緣3内側，按轉動方向Α在位 置P 1前面，就在切割盤進入單晶體1之處，以下稱進入側 ，設有冷媒潤滑劑進料裝置4，把冷媒潤滑劑進料到切割 邊緣。按轉動方向A在位置P2之後，就在切割盤出單晶體1 之處，以下稱外出側，設有冷媒潤滑劑第二進料裝置。操 作時，在切割盤2進入單晶體之前，冷媒潤滑劑係經由進 料裝置4施加於切割邊緣或切割盤2，再因切割盤2的轉動

第6頁 590842 五、發明說明（2) ，而傳送入切割中產生的切割間隙内。切割盤2離單晶體1 時，冷媒潤滑劑再一次利用第二進料裝置5施加，可以確 保清淨並將脫落材料經由切割間隙送走。於冷媒潤滑劑加 添加劑，減少表面張力，由此改進切割盤的潤滑。已知裝 置又有芯部金屬片淋洗裝置，以及間隔之夾持系統。 已知裝置的問題是，在切割中有效清理和送走脫落材 料，需要冷媒潤滑劑多到切割間隙填滿冷媒潤滑劑和脫落 材料。結果，在狹窄切割間隙情況下，切割盤2的芯部金 屬片和晶圓段之間即有所接觸。晶圓段利用黏膠拉到芯部 金屬片上，而分離的晶圓品質即受到不良影響。若接觸表 面積大，晶圓會發生撕破。另方面，若冷媒潤滑劑量太低 ，清理和運送作用不再充分。此外，添加劑減少表面張力 ，造成芯部金屬片潤濕更佳，可促進芯部金屬片上切割漿 液的蒸發和乾燥。 本發明之目的，在於提供晶圓切割裝置和方法，利用 内孔切割，二者均避免上述缺點。 此目的是利用申請專利範圍第1或1 4項之裝置，以及 申請專利範圍第8或1 6項之方法達成。 本發明之發展則以申請專利範圍附屬項明訂。 本發明裝置和本發明方法特別顯示之優點是，在切割 操作中所需冷媒潤滑劑較已知裝置為少。由此產生高品質 切割。 本發明進一步特徵和實際特點，由參照附圖所示具體 例之說明即可明白。附圖中：

第7頁 590842 五、發明說明（3) 第1圖簡略表示已知裝置，是按單晶體縱轴線方向平 面所見； 第2圖簡略表示本發明裝置具體例，是按單晶體縱轴 線方向平面所見； 第3圖簡略表示本發明方法之冷卻步驟； 第4圖簡略表示冷媒潤滑劑在切割之前的切割工具上 分佈之步驟； 第5圖簡略表示切割步驟； 第6圖簡略表示本發明方法中之清理步驟。 由第2圖可見，本發明裝置以已知方法顯示單晶體1用 的安裝座和推進裝置，連同切割盤2，有芯部金屬片2a， · 和切割盤内孔的金剛石粒塗佈邊緣3。與已知裝置相對的 是，本發明裝置具有第一進料裝置1 0，把冷媒潤滑劑進料 到内？L的邊緣3和切割盤2上，按切割盤2的轉動方向看， 於出口侧設在通過單晶體1後之位置P 2。冷媒潤滑劑用之 第一進料裝置1 0係例如構建成細孔形式。此外，清潔劑用 之第二進料裝置1 1是在出口側設在内孔區域内。此外，氣 態媒質尤指壓縮空氣進料到切割盤2 (尤其是邊緣3 )所用裝 豈1 2，同樣設在出口側。 本發明裝置和本發明方法之操作，可參見第3至6圖。 在切割或分割操作之前，切割盤2和單晶體1彼此分開。單 晶體1再相對於切割盤2運動，稍後在轉動令咬入單晶體1 材料内，以便加以切割。如第3圖所示，在分開操作中， 冷媒潤滑劑以低容積流量，即低速V和低壓P，供應至形成

第8頁 590842 五、發明說明（4) 切割邊緣的邊緣3。用作冷媒潤滑劑的材料，是含有添加 劑的冷媒潤滑劑，添加劑旨在提高冷媒潤滑劑的表面張力 σ ，因而減弱芯部金屬片2 a的潤濕。結果，切割盤2的芯 部金屬片2 a潤濕不良，在芯部金屬片2 a表面形成冷媒潤滑 劑液滴2 0。如第4圖所示，同樣在切割操作中，把壓縮空 氣從壓縮空氣源1 2吹到邊緣3上，以補救潤濕不良。壓縮 空氣又.有助於形成液滴20及其分佈。如第5圖所示，在切 割操作中，切割盤2在邊緣3和芯部金屬片2 a表面產生的冷 媒潤滑劑液滴深透入單晶體，切割掉晶圓段1 a。·空氣和冷 媒潤滑劑則在低壓1 a穩定供應。在切割時間中，.芯部金屬 片2 a上的冷媒潤滑劑液滴2 0會吸收脫落材料，分佈在芯部 金屬片上，而不發生乾燥或與晶圓接觸。 經切割操作後，單晶體1和分離之晶圓，即經由推進 裝置運動離開切割盤2，故切割盤和單晶體或分離的晶圓 即彼此分開，如第6圖所示。此時，經由進料裝置1 2供應 高壓P壓縮空氣，同時經由進料裝置1 1以較高流量V供應充 分容量的清潔劑，進行把芯部金屬片上積集並容納在液滴 2 0内的材料清理和送走。 因此，本發明方法是二段法，其中在切割操作當中， 冷卻切割工具，迴旋冷媒，把脫落材料包膠在冷媒潤滑劑 液滴内，分佈和拘留含有脫落材料之冷媒潤滑劑液滴，都 在離心力作用下。在第二階段，於單晶體運動離開切割盤 後，利用高壓空間和適當供應冷媒潤滑劑進行清理和送走 脫落材料。第二階段採用的清潔劑可和冷媒潤滑劑相同，

第9頁 如此，冷媒潤滑劑和清潔劑可 590842 五、發明說明（5) 亦可為其他物質，諸如水 有不同性能。 在本發明方法中，冷卻和潤滑所需冷媒潤 清潔和除去脫落材料所需為少。只有以如此少 劑才能達成高品質切割。在實際切割操作中， 量定在所需最少量，以保證冷卻和潤滑。切割 避免芯部金屬片和晶圓段間有所接觸。，然而， ，以實際上較高容積流量才理想。此等要件相 此，冷卻和清理在時間上彼此分開，因為二階 積流量不同。 供應壓縮空氣亦可改供應不同氣體，例如 在第2圖所示較佳具體例中，設有容器3 0 媒潤滑劑至進料裝置1 0，在切割操作中輸送低 滑劑，在作業狀態時位於進料裝置1 〇以上的一 經由進料管線3 1連接至進料裝置1 0。在容器内 劑，只在重力或液壓作用下，經由進料管線供 置1 0。進料管線内之空氣泡向上帶走。如此可 使要輸送的冷媒潤滑劑量少，還能保證穩定且 本發明適於切割不同材料，例如光學玻璃 他0 滑劑，遠較 量冷媒潤滑 冷媒潤滑劑 間隙清淨， 在清理當中 互抵觸。因 段的最佳容 氮。 ，以供應冷 容量冷媒潤 定南度’並 是冷媒潤滑 應至進料裝 以確保，即 無泡供應。 、塑膠及其

第10頁 590842 圖式簡單說明 第1圖簡略表示已知裝置，是按單晶體縱軸線方向平 面所見； 第2圖簡略表示本發明裝置具體例，是按單晶體縱轴 線方向平面所見； 第3圖簡略表示本發明方法之冷卻步驟； 第4圖簡略表示冷媒潤滑劑在切割之前的切割工具上 分佈之步驟； 第5圖簡略表示切割步驟； 第6圖簡略表示本發明方法中之清理步驟。

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Claims (1)

1. 590842 ^^ 90127230 Λ_3 曰 修正

   六、申請專利範圍 1 · 一種材料尤指單晶體之分割裝置，具有 t刀割盤（2)，有同心孔，其邊緣（3)形成切割邊缝 d盤（2 )可繞其中心軸線轉動，以切割材料（丨），、、， 定位裝置，把要切割的材料（丨）相對於切割 — ，使得在切割之際，切割盤以轉動方式，運動通過疋^ 把材料（1)之一部份（1 a)分離， 抖’ 供應裝置，以供應冷媒潤滑劑到切割盤（2)上， 供應裝置（11 )，供應清潔劑到切割盤（2 )上，設古 控制系統，以控制裝置（1〇)和裝置（11)，使得在切割操作 之際’供應冷媒潤滑劑，而在切割操作之後，於材料（i) 之部份（1 a )分離後供應清潔劑者。

   2 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中控制系統之構 成方式’使冷媒潤滑劑以低容積流量供應，而清潔劑以較 大容積流量供應者。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之裝置，具有對切割盤供 應氣體媒質之裝置（12)，其特徵為，該氣體媒質之供應裝 置（1 2)具有噴嘴，其構造方式是使氣體媒質施加到邊緣 C3)上者。 4 ·如申請專利範圍第3項之裝置，其中冷媒潤滑劑供 應裝置（1 〇 )和氣態媒質供應裝置（丨2)的配置，使冷媒潤滑 劑和氣態媒質在出口側，通過材料（1)供應於切割盤（2 )通 道後面者。 5 ·如申睛專利範圍第1項之裝置，其中在出口側設有 裝置（11 )，以供應清潔劑，尤指冷媒潤滑劑者。

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   6 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中冷媒潤滑劑供 置（1 0，11)具有細孔，構成使冷媒潤滑劑施加於邊緣（3) 修正 •如申請專利範圍第1項之裝置，其中設有控制系統 列2切割操作中作動進料裝置（丨0 )，使得只供應少量冷媒 潤滑劑者。 8 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中在進料裝置 上方的作業位置，設有冷媒潤滑劑用之儲料容器（3 〇) 丄！由管道（31 )連接至進料裝置，在重力作用下進行供應

   9· 一種材料之分割方法，尤指供内孔切割單晶體，其 利用切割盤（2)把材料（！）之一部份（la)從材料（丨）分離 丄藉轉動深透入材料内，其特徵為，在切割操作之際供應 /媒调滑劑，而在切割操作之後，於材料（1)之一部份 (1 a)分離後，供應清潔劑者。 」〇 · t申晴專利範圍第9項之方法，其中冷媒潤滑劑以 小容積流量供應，而清潔劑以較大容積流量供應者。 11 ·如申請專利範圍第9或丨0項之方法，其中冷媒潤滑 劑只供應到出口側，按轉動方向看，是在切割盤（2)通過 材料（1 )之後面者。

   t 1 2 ·如申請專利範圍第9項之方法，其中氣態媒質，尤 指壓縮空氣，係供應到切割盤（2 )之邊緣者。 料出 13來ί申ΐ專利範圍第9項之方法，其中在切割盤從材 抖出來後’按切割盤轉動方向，供應氣態媒質者。 590842

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