TWI595992B - Crystal rod cutting method and wire saw - Google Patents

Description

晶棒的切斷方法及線鋸

本發明關於一種切斷方法及線鋸，該切斷方法藉由線鋸來將晶棒切斷成晶圓狀。

近年，晶圓有大型化的趨勢，隨著此大型化而使用專門用於切斷晶棒的線鋸。

線鋸是一種裝置，其使鋼線(高張力鋼線)高速行進，在此鋼線上一邊澆上漿液，一邊壓抵工件(例如可舉出矽晶棒。以下，也會僅稱為晶棒)而切斷，以同時切出多片晶圓(參照專利文獻1)。

此處，在第4圖中表示先前的一般的線鋸的一例的概要。

如第4圖所示，線鋸101，主要由下述構件等所構成：鋼線102，其用以切斷晶棒；鋼線導件(wire guide)103，其捲繞有鋼線102；張力賦予機構104，其用以賦予鋼線102張力；晶棒進給手段105，其送出(進給)要被切斷的晶棒；及，噴嘴106，其在切斷時用以供給漿液，該漿液是在冷卻劑中分散地混合有SiC微粉等磨粒而成。

鋼線102，從一側的線捲軸(線捲盤(wire reel))107 送出，經由導線台(traverser)108，再經過由磁粉離合器((powder clutch)定轉矩馬達109)或上下跳動滾筒(靜重(dead weight))(未圖示)等所構成的張力賦予機構104，進入鋼線導件103。鋼線102捲繞於此鋼線導件103約300~400次之後，經過另一側的張力賦予機構104’而被捲繞在線捲軸107’上。

又，鋼線導件103，是在鋼鐵製圓筒的周邊壓入聚胺酯樹脂，並於其表面以一定的節距切出凹溝而成的滾筒，捲繞的鋼線102可藉由驅動用馬達110而以預定的週期在往復方向被驅動。

而且，在鋼線導件103與捲繞的鋼線102的附近，設有噴嘴106，在切斷時，可從此噴嘴106供給漿液至鋼線導件103、鋼線102上。而且，在切斷後，作為廢漿液而被排出。

使用這種線鋸101，且使用張力賦予機構104來將張力適當地施加至鋼線102上，並藉由驅動用馬達110來使鋼線102在往復方向上行進，且一邊供給漿液一邊將晶棒切片，藉此得到想要的切片晶圓。

在使用上述線鋸反覆地切斷複數根晶棒時，在一般的晶棒的切斷方法中，於全部的晶棒的切斷中，鋼線新線供給量都是利用同樣的條件來進行切斷。

一般來說，在晶棒的切斷開始部分的鋼線新線供給量與切斷結束部分的鋼線新線供給量，是設成比在中央部分切斷時的鋼線新線供給量更小的值。另外，例如在直徑300mm的晶圓的場合，所謂晶棒的切斷開始部分，是設為從鋼線最初 接觸到晶棒的外周端的部分算起15mm的部分；又，所謂晶棒中央部分，是相當於從外周端算起150mm的部分。

又，如果確認從晶棒切出的晶圓的厚度的分布，則在晶棒的切斷開始部分中的晶圓的厚度，相對於中央部分會變薄。這樣，在由線鋸所實行的晶棒的切斷中，切斷開始部分會變成最薄。以下，將晶圓面內的切斷開始部分的厚度與中央部分的厚度的差異，稱為厚度不均。

切斷開始部分的厚度變薄的現象，起因是在切斷開始部分所使用的鋼線的線徑較大。要使鋼線的線徑變小只要使鋼線磨耗即可。作為調節鋼線的磨耗量的方法，可舉出改變鋼線新線供給量的方法。如果使鋼線新線供給量變大，則鋼線的磨耗變小；如果使鋼線新線供給量變小，則鋼線的磨耗變大。

因此，作為解決切斷開始部分的厚度變薄的問題的方法，有使在切斷開始部分進行切斷時的鋼線新線供給量變小的方法，而能夠使厚度不均變小。又，在進行晶棒的切斷前將鋼線捲回，而將已經使用且磨耗的部分用來進行切斷，藉此能夠使厚度不均變小。

[先前技術文獻]

(專利文獻)

專利文獻1：日本特開平10-86140號公報

但是，即使晶圓面內的厚度不均變小，從在鋼線交換後的第一根和第二根以後被切斷的晶棒所切出的晶圓之間，厚度不均的尺寸(程度)會有2~3μm左右的差異。在鋼線交換後的第一根被切斷的晶棒所切出的晶圓，特別是在切斷開始部分會變得更薄，而造成十分顯著的厚度不均的差異。

此差異的起因，是在鋼線交換後的第一根晶棒的切斷中最初所使用的部分的鋼線線徑，與在第二根晶棒以後的切斷中最初所使用的部分的鋼線線徑的不同。

會有這樣的結果的原因，是因為在第二根以後，要在切斷開始前將鋼線捲回，使得在晶棒的切斷中已經被使用的部分的已磨耗的鋼線被使用在切斷開始位置上，相對於此，在鋼線交換後的第一根晶棒的切斷中，則是完全沒有磨耗的新品狀態的鋼線被使用在切斷開始位置上。另外，在第二根以後的晶棒的切斷中，基本上要將切斷開始部分進行切斷時的鋼線的線徑會成為固定。

雖然如果在鋼線交換後的第一根晶棒的切斷前進行預備切斷以使鋼線磨耗，便可解決上述問題，但是因為進行無用的切斷，所以從裝置生產性的觀點，會成為缺點而難以實施。因為以上的理由，在交換鋼線後的第一根晶棒和第二根以後的晶棒的切斷中，會有在厚度不均方面出現差異，而使厚度不均的偏差變大的情況，此將成為問題。

本發明是鑒於前述問題而做成，目的在於提供一種晶棒的切斷方法及線鋸，其可抑制從在鋼線交換後的第一根和第二根以後的晶棒所切出的晶圓之間的厚度不均的偏差。

為了達成上述目的，依照本發明，提供一種晶棒的切斷方法，是利用在複數個鋼線導件之間捲繞成螺旋狀且在軸方向行進的鋼線來形成鋼線列，並一邊將加工液供給至晶棒與鋼線的接觸部，一邊使晶棒壓抵至鋼線列，以將晶棒切斷成晶圓狀，其中，在交換前述鋼線後要切斷第一根前述晶棒時，相對於前述晶棒的中央部份的切斷時，將前述晶棒的切斷開始部分的切斷時的每個單位時間的鋼線新線供給量的比率，控制成：在交換前述鋼線後，要切斷第二根以後的前述晶棒時的前述比率的1/2以下。

若這樣做，能夠抑制從交換鋼線後的第一根晶棒與從第二根以後的晶棒所切出的晶圓之間的厚度不均的偏差。

又，依照本發明，提供一種線鋸，具備：鋼線列，其藉由在複數個鋼線導件之間捲繞成螺旋狀且在軸方向行進的鋼線來形成；晶棒進給手段，其一邊保持前述晶棒一邊使前述晶棒壓抵至前述鋼線列；及，噴嘴，其將加工液供給至前述晶棒與前述鋼線的接觸部；並且，一邊從前述噴嘴來將前述加工液供給至前述晶棒與前述鋼線的接觸部，一邊藉由前述晶棒進給手段來將前述晶棒壓抵至前述鋼線列以切斷成晶圓狀，其中，該線鋸的特徵在於：具備控制手段，其在交換前述鋼線後要切斷第一根前述晶棒時，相對於前述晶棒的中央部份的切斷時，將前述晶棒的切斷開始部分的切斷時的每個單位時間的鋼線新線供給量的比率，控制成：在交換前述鋼線後，要切斷第二根以後的 前述晶棒時的前述比率的1/2以下。

如果是這種線鋸，則能夠抑制從交換鋼線後的第一根晶棒與從第二根以後的晶棒所切出的晶圓之間的厚度不均的偏差。

如果是本發明的切斷方法及線鋸，則能夠使從鋼線交換的第一根晶棒切斷而成的晶圓的特有的厚度不均，做成與從第二根以後的晶棒切斷而成的晶圓的厚度不均相同水準。藉此，能夠使後續步驟也就是研光(lapping)等步驟中的加工條件一致，而能夠提升生產性。

1‧‧‧線鋸

2‧‧‧鋼線

3‧‧‧鋼線導件

4‧‧‧鋼線張力賦予機構

4’‧‧‧鋼線張力賦予機構

5‧‧‧晶棒進給手段

6‧‧‧噴嘴

7‧‧‧線捲軸

7’‧‧‧線捲軸

8‧‧‧驅動用馬達

9‧‧‧控制手段

10‧‧‧晶棒進給平台

11‧‧‧LM導軌

16‧‧‧線捲軸用驅動馬達

16’‧‧‧線捲軸用驅動馬達

17‧‧‧鋼線列

101‧‧‧線鋸

102‧‧‧鋼線

103‧‧‧鋼線導件

104‧‧‧張力賦予機構

104’‧‧‧張力賦予機構

105‧‧‧晶棒進給手段

106‧‧‧噴嘴

107‧‧‧線捲軸

107’‧‧‧線捲軸

108‧‧‧導線台

12‧‧‧晶棒夾具

13‧‧‧切片抵板

14‧‧‧導線台

15‧‧‧定轉矩馬達

109‧‧‧定轉矩馬達

110‧‧‧驅動用馬達

W‧‧‧晶棒

第1圖是表示本發明的線鋸的一例的概略圖。

第2圖是表示晶棒進給手段的一例的概略圖。

第3圖是表示實施例1、2，及比較例中的厚度不均與每個單位時間的鋼線新線供給量的比率的關係的圖。

第4圖是表示在先前的切斷方法中所使用的線鋸的一例的概略圖。

以下，雖然針對本發明來說明實施型態，但是本發明不受限於此實施型態。

如上述，從交換鋼線後的第一根晶棒所切出的晶圓與從第二根以後的晶棒所切出的晶圓之間，特別是因為在切斷開始部分的鋼線線徑的不同而造成厚度不均的差異變大。在切 斷批號之間(第一根的切斷與第二根以後的切斷)，如果有厚度不均的偏差，則要除去厚度不均所需要的研光步驟等的後續步驟中必要的加工裕度(machining allowance)在每個批號中也會不同，而在加工條件不一致的點上造成缺點。此處，本發明人想到，在交換鋼線後的第一根晶棒的切斷開始部分中，將鋼線新線供給量設定為小，以使切斷中的鋼線更加磨耗而使線徑變細，藉此抑制切斷批號之間的厚度不均的偏差，而完成本發明。

首先，針對本發明的線鋸，一邊參照第1圖、第2圖一邊進行說明。

如第1圖所示，本發明的線鋸1，主要由下述構件等所構成：鋼線2，其用以切斷晶棒W；鋼線導件3；鋼線張力賦予機構4、4’，其用以賦予鋼線2張力；晶棒進給手段5，其一邊保持晶棒W一邊將該晶棒W相對地壓下；及，噴嘴6，其在切斷時用以將加工液供給至鋼線2。

鋼線2，從一側的線捲軸7送出，經由導線台14，再經過由磁粉離合器(定轉矩馬達15)或上下跳動滾筒(靜重)(未圖示)等所構成的鋼線張力賦予機構4，進入鋼線導件3。鋼線2捲繞於複數個鋼線導件3約300~400次以形成鋼線列17。鋼線2，經過另一側的鋼線張力賦予機構104’而捲繞在線捲軸7’上。作為此鋼線，能夠使用例如高張力鋼線。線捲軸7、7’，是藉由線捲軸用驅動馬達16、16’來被旋轉驅動。進而，藉由鋼線張力賦予機構4、4’來精密地調整施加至鋼線2上的張力。

噴嘴6，將加工液供給至晶棒W與鋼線2的接觸部。此噴嘴6並沒有特別限制，但是能夠被配置在已捲繞於鋼線導件3上的鋼線2的上方。噴嘴6，被連接至漿液槽(未圖示)，所供給的漿液，能夠藉由漿液冷卻器(未圖示)來控制供給溫度且從噴嘴6供給至鋼線2。

此處，在晶棒W的切斷中所使用的加工液的種類沒有特別限制，能夠使用與先前同樣的加工液，例如能夠是將碳化矽磨粒和鑽石磨粒等分散於冷卻劑中而調製成的加工液。作為冷卻劑，能夠使用例如水溶性或油性的冷卻劑。

在晶棒W的切斷時，藉由如第2圖所示的晶棒進給手段5，晶棒W被送至已捲繞在鋼線導件3上的鋼線2。此晶棒進給手段5，是由下列構件所構成：晶棒進給平台(table)10，用以送出晶棒；LM導軌(直線運動導軌，linear motion guide)；晶棒夾具12，其把持晶棒；切片抵板13等。利用電腦控制使晶棒進給平台10沿著LM導軌11驅動，藉此能夠以預先程式化的進給速度來將被固定在前端的晶棒送出。

鋼線導件3，是在鋼鐵製圓筒的周圍壓入聚胺酯樹脂，並在鋼線導件3的表面以一定的節距切出凹溝而成的滾筒，以防止鋼線2的損傷而變成能夠抑制鋼線斷線等。進而，鋼線導件3，藉由驅動用馬達8，使所捲繞的鋼線2變成能夠在軸方向作往復行進。在使鋼線2往復行進時，鋼線2朝向兩方向的行進距離並沒有相同，而將朝向單方向的行進距離設定為較長。這樣做，藉由進行鋼線的往復行進，以將新線 供給至較長的行進距離的方向上。

進而，在本發明的線鋸中，具備控制手段9，該控制手段9，藉由以下說明的方式來控制在晶棒W的切斷時的鋼線新線供給量。此控制手段9，在將鋼線2交換成新品後要切斷第一根晶棒W時，相對於晶棒W的中央部分的切斷時，將晶棒W的切斷開始部分的切斷時的每個單位時間的鋼線新線供給量的比率(切斷開始部分的切斷時的鋼線新線供給量/中央部分的切斷時的鋼線新線供給量)，控制成：在將鋼線2交換成新品後，要切斷第二根以後的晶棒W時的上述比率(切斷開始部分的切斷時的鋼線新線供給量/中央部分的切斷時的鋼線新線供給量)的1/2以下。此控制手段9，並沒有特別限制，但是例如能夠藉由連接至驅動用馬達8來控制鋼線導件3的驅動速度，而能夠對應於晶棒的切斷位置來使鋼線新線供給量變化。

如果是這種本發明的線鋸1，將要切斷第一根晶棒W的切斷開始部分時的上述比率(切斷開始部分的切斷時的鋼線新線供給量/中央部分的切斷時的鋼線新線供給量)，相較於要切斷第二根以後的晶棒W的切斷開始部分時，設定成1/2以下，藉此，適當地減少每個單位時間的鋼線供給量，以促進在未使用的狀態下線徑仍是大的鋼線2的磨耗而能夠使線徑變小。其結果，變成在鋼線2的交換後，能夠抑制從第一根晶棒W切出的晶圓的厚度不均，與從第二根以後的晶棒W切出的晶圓的厚度不均的差異變大的情況。如果各片晶圓的厚度不均的偏差變小，則能夠使研光步驟等的加工條件一 致，而能夠提升在後續步驟中的生產性。

接著，針對本發明的晶棒的切斷方法進行說明。此處，針對使用如第1圖所示的本發明的線鋸1的場合進行說明。

首先，最初在線鋸1中，將鋼線交換成還沒使用在切斷中的新品狀態的鋼線2。然後，準備在鋼線2交換後的第一根要切斷的晶棒W。接著，藉由晶棒進給手段5來保持晶棒W。然後，一邊藉由鋼線張力賦予機構4、4’對鋼線2賦予張力，一邊藉由驅動用馬達8使鋼線2朝向軸方向作往復行進。

接著，藉由晶棒進給手段5來將晶棒W相對地壓下，使晶棒W壓抵至鋼線列17，以開始第一根晶棒W的切斷。在切斷晶棒W時，一邊從噴嘴6將加工液供給至晶棒W與鋼線2的接觸部，一邊進行切斷。

此時，將此第一根的鋼線新線供給量的比率(相對於晶棒W的中央部分的切斷時，晶棒W的切斷開始部分的切斷時的每個單位時間的鋼線新線供給量的比率)，控制成：在要切斷第二根以後的晶棒W時的上述比率的1/2以下。各自的鋼線新線供給量(例如，第一根或第二根以後的晶棒的切斷開始部分或中央部分的切斷時的鋼線新線供給量)，能夠藉由適當切斷條件(例如，切斷的晶棒的材質和直徑等)來進行設定。

一邊如上述般地進行控制，一邊進一步地將晶棒壓下至下方以進行切斷，在切斷完成後，藉由逆轉晶棒W的送出方向，以將切斷完成的晶棒從鋼線列17抽出，且回收已切出的晶圓。然後，準備在第二根以後要切斷的晶棒W且利用 與上述同樣的順序進行切斷。此時，在第二根以後的切斷中的上述比率，是第一根的2倍以上。

如果是這樣的切斷方法，將要切斷第一根晶棒W的切斷開始部分時的上述比率，相較於要切斷第二根以後的晶棒W的切斷開始部分時，設定成1/2以下，藉此，適當地減少每個單位時間的鋼線供給量，以促進在未使用的狀態下線徑仍是大的鋼線2的磨耗而能夠使線徑變小。其結果，在鋼線2的交換後，能夠抑制從第一根晶棒W切出的晶圓的厚度不均與從第二根以後的晶棒W切出的晶圓的厚度不均的差異變大的情況。如果各片晶圓的厚度不均的偏差變小，則能夠使研光步驟等的加工條件一致，而能夠提升在後續步驟中的生產性。

[實施例]

以下，表示本發明的實施例及比較例來更具體地說明本發明，但是本發明不受限於這些例子。

(實施例1)

如第1圖所示，在本發明的線鋸中，在將鋼線交換成新品狀態的鋼線後，依照本發明的切斷方法反覆進行複數根晶棒的切斷。

測定從各個晶棒切出的晶圓的厚度不均，且算出從各個晶棒切出的每片晶圓的厚度不均的平均值。另外，所謂厚度不均，是指如前所述般的晶圓面內的切斷開始部分的厚度與中央部分的厚度的差異。

在實施例1中，在交換鋼線後要切斷第一根晶棒時，相 對於晶棒的中央部分的切斷時，將晶棒的切斷開始部分的切斷時的每個單位時間的鋼線新線供給量的比率設定為10%。然後，在要切斷第二根以後的晶棒時，相對於晶棒的中央部分的切斷時，將晶棒的切斷開始部分的切斷時的每個單位時間的鋼線新線供給量的比率設定為26%。也就是說，將要切斷第一根晶棒時的上述比率，控制成要切斷第二根以後的晶棒時的上述比率的10/26。

其結果表示在第3圖、及表1中。第3圖的圖表(graph)的縱軸是表示厚度不均；第3圖的橫軸是表示相對於晶棒的中央部分的切斷時，晶棒的切斷開始部分的切斷時的每個單位時間的鋼線新線供給量的比率。如表1所示，從第一根晶棒切出的晶圓的厚度不均的平均值變成0.8μm。而且，從第二根以後的晶棒切出的晶圓的厚度不均的平均值變成0.5μm。因此，厚度不均的差異是0.3μm，相較於後述比較例，可確認厚度不均的偏差變成非常小。

(實施例2)

除了在交換鋼線後要切斷第一根晶棒時將上述比率設定為33%、及在要切斷第二根以後的晶棒時將上述比率設定為66%以外，利用與實施例1同樣的條件，反覆進行晶棒的切斷。亦即，要切斷第一根晶棒時的上述比率，是要切斷第二根以後的晶棒時的上述比率的1/2。

在晶棒的切斷結束後，利用與實施例1同樣的方法來測定厚度不均且算出平均值。

其結果如第3圖、及表1所示，從第一根晶棒切出的晶 圓的厚度不均的平均值變成4.0μm。再者，從第二根以後的晶棒切出的晶圓的厚度不均的平均值變成4.5μm。因此，厚度不均的差異是0.5μm，與實施例1同樣，可確認厚度不均的偏差變成非常小。

(比較例)

除了將在交換鋼線後要切斷第一根晶棒時與在要切斷第二根以後的晶棒時的上述比率設定為相同值以外，利用與實施例2同樣的條件，反覆進行晶棒的切斷。首先，將在交換鋼線後要切斷第一根晶棒時與在要切斷第二根以後的晶棒時的上述比率設定為66%。

在晶棒的切斷結束後，利用與實施例1同樣的方法來測定厚度不均且算出平均值。

其結果，如第3圖、及表1所示，從第一根晶棒與從第二根以後的晶棒切出的晶圓的厚度不均的差異，變成2.6μm。因此，相較於實施例1、2，可確認厚度不均的偏差變大。

又，將上述比率設定為33%、26%、10%且同樣地反覆進行切斷的結果，厚度不均的差異變成2.4μm、2.2μm、3.2μm，相較於實施例1、2，可確認厚度不均的偏差變大。

在表1中，統整地表示在實施例、比較例中的實施結果。

另外，本發明不受限於上述實施型態。上述實施型態是例示，只要與本發明的申請專利範圍所記載的技術思想具有實質上相同的構成，發揮同樣的作用效果，不管何種構成都包含在本發明的技術範圍中。

1‧‧‧線鋸

8‧‧‧驅動用馬達

2‧‧‧鋼線

3‧‧‧鋼線導件

4‧‧‧張力賦予機構

4’‧‧‧張力賦予機構

5‧‧‧晶棒進給手段

6‧‧‧噴嘴

7‧‧‧線捲軸

7’‧‧‧線捲軸

9‧‧‧控制手段

14‧‧‧導線台

15‧‧‧定轉矩馬達

16‧‧‧線捲軸用驅動馬達

16’‧‧‧線捲軸用驅動馬達

17‧‧‧鋼線列

W‧‧‧晶棒

Claims (2)

1. 一種晶棒的切斷方法，是利用在複數個鋼線導件之間捲繞成螺旋狀且在軸方向行進的鋼線來形成鋼線列，並一邊將加工液供給至晶棒與前述鋼線的接觸部，一邊使前述晶棒壓抵至前述鋼線列，以將前述晶棒切斷成晶圓狀，其中，該晶棒的切斷方法的特徵在於：在交換前述鋼線後要切斷第一根前述晶棒時，相對於前述晶棒的中央部份的切斷時，將前述晶棒的切斷開始部分的切斷時的每個單位時間的鋼線新線供給量的比率，控制成：在交換前述鋼線後，要切斷第二根以後的前述晶棒時的前述比率的1/2以下，其中前述比率為切斷開始部分的切斷時的鋼線新線供給量/中央部分的切斷時的鋼線新線供給量。
2. 一種線鋸，具備：鋼線列，其藉由在複數個鋼線導件之間捲繞成螺旋狀且在軸方向行進的鋼線來形成；晶棒進給手段，其一邊保持前述晶棒一邊使前述晶棒壓抵至前述鋼線列；及，噴嘴，其將加工液供給至前述晶棒與前述鋼線的接觸部；並且，一邊從前述噴嘴來將前述加工液供給至前述晶棒與前述鋼線的接觸部，一邊藉由前述晶棒進給手段來將前述晶棒壓抵至前述鋼線列以切斷成晶圓狀，其中，該線鋸的特徵在於：具備控制手段，其在交換前述鋼線後要切斷第一根前述晶棒時，相對於前述晶棒的中央部份的切斷時，將前述晶棒的切斷開始部分的切斷時的每個單位時間的鋼線新線供給量的比率，控制成：在交換前述鋼線後，要切斷第二根以後的前述晶棒時的前述比率的1/2以下，其中前述比率為切斷開始 部分的切斷時的鋼線新線供給量/中央部分的切斷時的鋼線新線供給量。