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TW201632301A - 工件的切斷方法 - Google Patents

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TW201632301A
TW201632301A TW104142932A TW104142932A TW201632301A TW 201632301 A TW201632301 A TW 201632301A TW 104142932 A TW104142932 A TW 104142932A TW 104142932 A TW104142932 A TW 104142932A TW 201632301 A TW201632301 A TW 201632301A
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TW
Taiwan
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cutting
slurry
temperature
wire
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TW104142932A
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English (en)
Inventor
Masahiko Yoshida
Daisuke Aoki
Nobuyuki Hayashi
Daisuke Nakamata
Shinnosuke Ichikawa
Original Assignee
Shinetsu Handotai Kk
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Publication date
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Abstract

本發明提供一種工件的切割方法，係將鋼線捲繞於複數個導線器，在供給漿至該導線器的同時，使該鋼線驅行同時推靠向工件，將該工件切斷為晶圓狀，其中因應於切斷的該工件端部的由於熱膨脹所致的軸方向的位移量，控制供給至該導線器的漿的溫度，而使於該工件切斷中時的漿溫度低於該工件開始切斷及結束切斷時的漿溫度。藉此，能夠抑制自工件端部所切出的晶圓中翹曲(warp)的惡化。

Description

工件的切斷方法
本發明係關於一種工件的切斷方法，係利用線鋸，自工件(例如矽鑄錠、化合物半導體鑄錠等)切出多數個晶圓。
近年來，晶圓被期望為大型化，伴隨此大型化，對於工件(以下亦稱作鑄錠)的切斷係使用專門的線鋸裝置。 線鋸係為藉由使鋼線(高張力鋼線)快速驅行，於其處淋上漿的同時，壓抵工件而切斷，而同時切出多數個晶圓的裝置。
此處，於第12圖顯示一般的線鋸101的一例的概要。 如第12圖所示，線鋸101主要由用以切斷工件W的鋼線102、捲繞鋼線102的導線器103、用以賦予鋼線102張力的鋼線張力賦予機構104、將切斷的工件W向下方送出的工件輸送機構105、於切斷時供給漿至導線器103與鋼線102的漿供給機構106所構成。
鋼線102從一側的捲線梭107送出，經由台車108再經過由張力擺動輪109所構成的鋼線張力賦予機構104，進入導線器103。透過將鋼線102捲繞於此導線器103約300~400次而形成鋼線列。鋼線102經過另一側的張力賦予機構104´而被捲繞在捲線盤梭107´上。
又，導線器103係於鋼鐵製圓筒的周圍壓入聚胺脂樹脂，並於其表面以一定的節距切出凹溝的滾筒，捲繞的鋼線102可藉由驅動用馬達110以預定的驅行距離往復方向地驅動。
另外，於切斷工件W時，工件W藉由工件輸送機構105，被支承且同時被壓下，被送出至捲繞在導線器103的鋼線102。 又，導線器103、捲繞的鋼線102的附近設置有噴嘴115，能夠於切斷時自漿槽116供給漿至導線器103、鋼線102。又，漿槽116連接有研磨漿冷卻器117，而能夠調整供給的漿的溫度。
使用如此的線鋸101，使用張力賦予機構104賦予鋼線102適當的張力，並藉由驅動用馬達110使鋼線102往復方向地驅行的同時，將供給的漿中的游離磨粒藉由鋼線102向鋼線溝(工件的切斷溝)的深部推壓而削去溝底部的工件以切斷。
但是，當使用如同前述的線鋸101將工件W切斷為晶圓狀，並實際調查被切斷的晶圓的形狀，則發現產生了翹曲(warp)。此翹曲是在半導體晶圓的切斷中的重要品質之一，隨著提高對製品品質的要求，便希望其更加減少。
翹曲的產生原因，已知為導線器及工件的熱膨脹、工件輸送的平直度、切斷中鋼線的撓度的影響的重疊，作為解決的手段，有採取如專利文獻1或專利文獻2的方法。
專利文獻1中，揭露有一種切斷方法，係於切斷鑄錠時，測定於軸方向變化的鑄錠的位移量，對應於此而控制導線器軸方向的位移量(調整流至導線器的冷卻水溫度、流量等)，以控制對應於軸方向變化的鑄碇的全長的鋼線的相對位置同時進行切斷。
專利文獻2中，揭露有一種切斷方法，係在控制漿的供給溫度使其在開始切斷工件至切斷結束之間持續上升的同時切斷工件，以使在工件上描繪出的切斷軌跡為直線，而進行切斷。 〔先前技術文獻〕
專利文獻1：日本特開2008-213110號公報 專利文獻2：國際公開第2009/78130
但是，由於工件熱膨脹所致的軸方向的變化量(亦稱作熱膨脹量)，距離工件中心越遠將會越大，因此專利文獻1中所記載的方法，在若是工件較長，則會無法完全控制導線器的軸方向的位移量，而引起翹曲的惡化。
又，自開始切斷工件至切斷結束之間在上升的同時切斷工件的如專利文獻2所記載的方法，亦會在工件越長時，工件的切斷軌跡越偏離直線，難以減低翹曲。
如此，習知的方法，在進行生產效率較好的較長工件的切斷時，將無法充分抑制自工件端部所切出的晶圓中翹曲的惡化。
本發明有件於前述問題，提供一種工件的切斷方法，即使在較長的工件的切斷中，亦能夠抑制自工件端部所切出的晶圓中的翹曲的惡化。
為了達成前述目的，依據本發明，提供一種工件的切割方法，係將鋼線捲繞於複數個導線器，在供給漿至該導線器的同時，使該鋼線驅行同時推靠向工件，將該工件切斷為晶圓狀，其中因應於切斷的該工件端部的由於熱膨脹所致的軸方向的位移量，控制供給至該導線器的漿的溫度，而使於該工件切斷中時的漿溫度低於該工件開始切斷及結束切斷時的漿溫度。
依據如此，於較長的工件的切斷中，亦能夠抑制自工件端部所切出的晶圓中翹曲的惡化。
此時，以控制供給至該導線器的漿的溫度，而使切斷的該工件端部的由於熱膨脹所致的軸方向的位移量，相同於切斷該工件的端部的鋼線所捲繞的該導線器的軸方向的位移量為佳。 依據如此，即使於較長的工件的切斷中，亦能夠確實抑制自工件端部所切出的晶圓中翹曲的惡化。
又於此時，以使於該工件切斷中的漿的溫度低於於該工件開始切斷及結束切斷時的該漿溫度，其中溫度差異的範圍在該工件的長度為未滿200mm時為1℃以上2℃以下，該工件的長度為200mm以上未滿360mm時為1℃以上4℃以下，在該工件的長度為360mm以上時為2℃以上6℃以下為佳。 依據如此，則於較長的工件的切斷中，亦能夠抑制自工件端部所切出的晶圓中翹曲的惡化，提升良率。
依據本發明的工件的切斷方法，即使於較長的工件的切斷中，亦能夠抑制自工件端部所切出的晶圓中翹曲的惡化。
以下雖顯示本發明的實施例及比較例以更具體的說明本發明，但本發明並不限定於此。 如同前述，近年來於進行較長的工件的切斷時，有無法充分抑制自工件的端部所切出的晶圓中翹曲的惡化的問題。
在此，本發明者為解決此類問題而盡心反覆研討。 結果，想到了由於切斷的工件的端部由於熱膨脹所致的軸方向的位移量，當工件越長則變得越大，因此若是配合此工件的位移量，將導線器的軸方向的位移量增大，則能夠抑制自工件的端部所切出的晶圓的翹曲的惡化。進一步想到了透過控制供給至導線器的漿的溫度，而使於工件的切斷中的漿的溫度低於該工件開始切斷及結束切斷時的漿溫度，以使導線器的軸方向的位移量能夠配合工件的位移量。並且，仔細推敲用以實施此些的最良好的形態，而完成本發明。
首先說明關於能夠使用於本發明的工件的切斷方法的線鋸。 如第1圖所示，線鋸1主要由用以切斷工件W的鋼線2、捲繞鋼線2的導線器3、用以賦予鋼線2張力的鋼線張力賦予機構4，將切斷的工件W向下方送出的工件輸送機構5，於切斷時供給漿至導線器3、鋼線2的漿供給機構6所構成。
鋼線2從一側的捲線梭7送出，經由移台車8再經過由張力擺動輪9所構成的鋼線張力賦予機構4，進入導線器3。透過將鋼線2捲繞於此導線器3約300~400次而形成鋼線列。鋼線2經過另一側的張力賦予機構4´而被捲繞在捲線盤梭7´上。
又，導線器3係於鋼鐵製圓筒的周圍壓入聚胺脂樹脂，並於其表面以一定的節距切出凹溝的滾筒，捲繞的鋼線2可藉由驅動用馬達10以預定的驅行距離往復方向地驅動。
於切斷工件W時，工件W藉由工件輸送機構5，被支承且同時被壓下，被送出至捲繞在導線器3的鋼線2。 又，導線器3、捲繞的鋼線2的附近設置有噴嘴15，能夠於切斷時自漿槽16供給漿至導線器3、鋼線2。又，漿槽16連接有研磨漿冷卻器17，而能夠調整供給的漿的溫度。
接著，說明關於使用此線鋸1時的本發明的工件的切斷方法的一實施例。 使用鋼線張力賦予機構4於鋼線2施加適當的張力，藉由驅動用馬達10使鋼線2往復方向地驅行。將工件W壓抵此鋼線2而開始工件W的切斷。
如第2圖所示，開始工件W的切斷，而要開始切割工件W時，導線器3的表面溫度為恆定於t3 ，於導線器3的徑方向及軸方向沒有發現位移。 另外，本發明中工件W的開始切割，雖指鋼線2接觸工件W的表面而開始切斷之時，但亦能包含切斷自開始起數mm左右的範圍時。
進一步於已供給的漿中的游離磨粒藉由鋼線2向鋼線溝(工件的切斷溝)的深部推壓而削去溝底部，以持續切割工件W，則將會受到工件W的切削熱的影響而導線器3的表面溫度持續上升。 在鋼線2切工件W的徑方向的中央部時，導線器3的表面溫度的分布變為如第3圖所示。如第3圖所示，正在切斷工件W的鋼線2所纏繞的導線器的表面，受到工件W的切削熱的影響溫度變為t1 ，除此之外的部分，假設受到直接淋上導線器3的漿18的溫度而表面的溫度變為t2 ，則導線器3的表面的溫度t1 、t2 、t3 的關係，將成為t1 ＞t2 ＞t3 。
如此，藉由於導線器3的表面的溫度產生如t1 ＞t2 的溫度差，而產生熱膨脹所致的位移量的差，如第4圖所示，導線器3的表面在徑方向產生劇烈的高低差。 如此導線器3的熱膨脹所致的影響，如第5圖所示，位移前的鋼線溝位置p，於徑方向位移a，於軸方向位移b，而移動至位移後的鋼線溝位置p’。 如第5圖所示，此時的導線器3的軸方向的位移量b的分布中，大小最大的奇異點產生了高低差部分。
本案發明人觀察出透過使供給至導線器3的漿的溫度變化，奇異點的位移的大小，即位移的最大值將會變化。 具體而言，發現了當將供給至導線器3的漿的溫度控制在較t2 更低溫的t2 ’時，奇異點的位移的大小將更為顯著的變大。
另一方面，藉由工件w的切斷中所產生的切削熱，工件W本身亦會熱膨脹。 如第6圖所示，工件W，雖然在起初切割時觀察不到位移，但隨著切割進行而逐漸開始熱膨脹，在結束切割附近則是熱收縮。如此在工件W的切斷中，藉由於工件W產生位移，而如第6圖所示，於切斷後的晶圓產生翹曲。 本發明中的工件W的結束切割，雖為結束切斷的時間點，但亦能包含在切割至切斷前數mm的時間點。
如第7圖所示，離工件W的中心部的距離越遠工件W由於熱膨脹所致的位移量就有越大的傾向。即，於工件的端部，工件W的軸方向的位移量將為最大。
第8圖係顯示供給至導線器的漿的溫度為t2 時導線器的徑方向及軸方向的位移的情況。第8圖的圖形中的曲線係顯示導線器的軸方向的位移量，虛線顯示工件軸方向的位移量。。 第9圖係顯示供給至導線器的漿的溫度為較t2 低溫的t2 ’時導線器的徑方向及軸方向位移的情況。第9圖的圖形中的曲線顯示導線器的軸方向的位移量，虛線係顯示工件的軸方向的位移量。 如第8、9圖所示，將供給至導線器3的漿的溫度控制在較t2 (第8圖)更低的t2 ’(第9圖)時，能夠更加擴大奇異點的位移的大小。
翹曲的程度，係由工件的熱膨脹所致的軸方向的位移量，及導線器的軸方向的位移量的差所定義。 具體而言，第8圖的圖形中，係以顯示導線器的軸方向的位移量的曲線，及顯示工件的軸方向的位移量的虛線的差，以顯示翹曲。自第8圖的圖形所求得的翹曲，為如第10圖的t2 所示的曲線。同樣，自第8圖的圖形所求得的翹曲為如第10圖的t2 ’所示的曲線。如同前述t2 ＞t2 ’。 可知於第10圖所示的t2 ’所示的曲線，其翹曲較t2 ’所示的曲線較為減低。 透過控制供給至導線器3的漿的溫度，以使導線器3的位移的最大量，配合切斷的工件W端部的熱膨讓所致的軸方向的位移，能夠減低自工件W端部所切出的晶圓的翹曲。具體而言，係因應切斷的工件端部的熱膨脹所致的位移量，而控制供給至導線器的漿的溫度，以使於該工件切斷中時的漿溫度低於該工件開始切斷及結束切斷時的漿溫度。
此時，以控制漿的溫度，以使切斷工件W的端部的鋼線2所纏繞的導線器3的軸方向的位移量，因應於切斷的工件W端部的熱膨脹所致的軸方向的位移量而為一致為佳。 第11圖係顯示如此控制漿的溫度而實施本發明的切斷方法時，工件W及導線器3的軸方向的位移量。其中以虛線Wb1 為工件W的長度為140mm的狀況，虛線Wb2 為工件W的長度為260mm的狀況，虛線Wb3 為工件W的長度為400mm的狀況以顯示各個工件W的軸方向的位移量。 曲線3b1 、3b2 、3b3 為分別顯示將供給至導線槽3的漿的溫度控制在t2 、t2 ’、t2 ’’時，導線器3的軸方向的位移量(t2 ＞t2 ’＞t2 ’’)。如第11圖所示，曲線3b1 至3b3 分別顯示出奇異點的位移量的峰值，此值係與工件W的位移量一致。
透過將漿的溫度如此控制，控制於奇異點的位移的大小，使奇異點為適當的大小，即，對應於工件的熱膨脹的大小，則即使在較長的工件的切斷中，亦能夠確實降低自工件端部所切出的晶圓中的翹曲。
由於切斷的工件W的端部因熱膨脹所致的軸方向的位移量，隨著工件W的長度越長而越大，因此以切斷的工件的長度越長，使於工件W切斷中的漿的溫度越低溫(即，t2 ＞t2 ’＞t2 ’’)為佳。
更具體而言，透過將工件W的切斷中漿的溫度，在工件W的長度未滿200mm時為1℃以上2℃以下，在工件W的長度在200mm以上而未滿360mm時為1℃以上4℃以下，在工件W的長度為360mm以上時為在2℃以上6℃以下的範圍內，使其較工件W的開始切割及結束切割中的漿的溫度更低溫，而能夠確實達成前述減低翹曲的效果。 【實施例】
以下例示本發明的實施例及比較例以對本發明作更具體的說明，但本發明並不限定於此。
〔實施例1〕 使用如第1圖所示的線鋸1，以實施本發明的切斷方法。 以線鋸1而言，係使用日本KOMATSU公司製品。鋼線2的直徑為130μm，賦予於鋼線2的張力為25N，鋼線新線供給量為100m/分鐘，鋼線反轉循環為120秒，鋼線驅行速度為平均700m/分鐘，漿磨粒為GC#2000，漿磨粒濃度(冷卻劑/磨粒)為50/50。以如此的切斷條件，於綱線2及導線器3淋上研磨漿的同時切斷直徑300mm的矽鑄錠(以下亦簡稱工件)。
於實施例中，切斷對象的工件使用長度為140mm之物。 又，工件W的開始切割及結束切割中供給至導線器3的漿的溫度為24.0℃。並且，使切斷中(切斷中央)時供給至導線器3的漿的溫度為較開始切斷及切斷結束時的漿的溫度低2℃的22.0℃。
工件W的切斷結束後，自工件的兩端部及中央部所得的原切割晶圓的翹曲以晶圓形狀測定器的日本KOBELCO科研製的SBW-331測定。
此時的結果顯示於表1。另外，表1的P面側及K面側，分別顯示工件的端部，Ctr顯示中央部。 又，表1中，翹曲以使平均翹曲值為1.0時的相對值(%)來顯示。
如表1所示，實施例1的翹曲的相對值，與後述的比較例1至3相比皆較為減低，確認到翹曲的狀況受到改善。
(實施例2) 以使切斷對象的工件的長度為較實施例1為長的260mm，使工件的切斷中漿的溫度為21.5℃以外，與實施例1相同的條件進行工件的切斷(溫度差為2.5℃)。 將此時的晶圓的翹曲與實施例1同樣的測定，其結果顯示於表1。
結果，如表1所示，實施例2的翹曲的相對值，相較於後述的比較例1至3皆較為減低，確認到翹曲的狀況受到改善。進一步，即使是在切斷較實施例1更長的工件，翹曲與實施例1相比亦有同等或更好的改善。
(實施例3) 以使切斷對象的工件的長度較實施例1、2長的400mm，使工件的切斷中漿的溫度為18.1℃以外，與實施例1相同的條件進行工件的切斷(溫度差為5.9℃)。 將此時的晶圓的翹曲與實施例相同的測定，其結果顯示於表1。
結果，如表1所示，實施例3的翹曲的相對值，相較於後述的比較例1至3較為減低，確認到翹曲的狀況受到改善。進一步，即使是在切斷較實施例1更長的工件，翹曲與實施例1相比亦有同等或更好的改善。
(實施例4) 以使工件的切斷中漿的溫度為18.1℃以外，與實施例1相同的條件進行使長度為140mm的工件的切斷(溫度差為5.9℃)。 並且，將此時的晶圓的翹曲與實施例1相同的測定，其結果顯示於表1。
結果，如表1所示，實施例4的翹曲的相對值，相較於後述的比較例1至3較為減低，確認到翹曲的狀況受到改善。 進一步，於實施例4中。與實施例1相比，由於使切斷中的漿的溫度進一步低溫，導線器的軸方向的位移量的奇異點的位移的大小進一步顯著的擴大，而自工件的端部所切出的晶圓的表面形狀不成為平坦形狀而成為凹形狀。 自此結果，能夠確認使切斷中的漿溫度為低溫，能夠不僅減低翹曲，並能夠控制晶圓的表面形狀。
(比較例1) 以於工件的開始切斷、切斷結束及切斷中供給至導線器的漿的溫度，處於24.0℃不變化而進行工件的切斷以外，與實施例1相同的條件，進行長度為140mm的工件的切斷。 之後，以與實施例1相同的方法評估晶圓的翹曲，其結果顯示於表1。
如表1所示，比較例1中，原切晶圓的翹曲的相對值，較實施例1增加，確認到平坦度的情況惡化。
(比較例2) 以於工件的開始切斷、切斷結束及切斷中供給至導線器的漿的溫度，處於24.0℃不變化而進行工件的切斷以外，與實施例1相同的條件，進行長度為260mm的工件的切斷。 之後，以與實施例2相同的方法評估晶圓的翹曲，其結果顯示於表1。
如表1所示，比較例2中，原切晶圓的翹曲的相對值，較實施例2增加，確認到平坦度的情況惡化。
(比較例3) 以於工件的開始切斷、切斷結束及切斷中供給至導線器的漿的溫度，處於24.0℃不變化而進行工件的切斷以外，與實施例3相同的條件，進行長度為400mm的工件的切斷。 之後，以與實施例3相同的方法評估晶圓的翹曲，其結果顯示於表1。
如表1所示，比較例3中，原切晶圓的翹曲的相對值，較實施例3增加，確認到平坦度的情況惡化。 比較例1至3的結果較實施例的結果更惡化，可推測其係因比較例1至3中，導線器的奇異點的位移量，與各個實施例1至3中奇異點的位移量相比較為小，而與工件端部由於熱膨脹所致的軸方向的變化量相比，切斷工件的端部的鋼線所捲繞的導線器的軸方向的位移量較為小。
【表1】
另外，本發明並不為前述實施例所限制。前述實施例為例示，具有與本發明的申請專利範圍所記載的技術思想為實質相同的構成，且達成同樣作用效果者，皆包含於本發明的技術範圍。
1‧‧‧線鋸
2‧‧‧鋼線
3‧‧‧導線器
4、4’‧‧‧鋼線張力賦予機構
5‧‧‧工件輸送機構
6‧‧‧漿供給機構
7、7’‧‧‧捲線梭
8‧‧‧台車
9‧‧‧張力擺動輪
10‧‧‧驅動馬達
15‧‧‧噴嘴
16‧‧‧漿槽
17‧‧‧研磨漿冷卻器
18‧‧‧漿
101‧‧‧線鋸
102‧‧‧鋼線
103‧‧‧導線器
104、104’‧‧‧鋼線張力賦予機構
105‧‧‧工件輸送機構
106‧‧‧漿供給機構
107、107’‧‧‧捲線梭
108‧‧‧台車
109‧‧‧張力擺動輪
110‧‧‧驅動馬達
115‧‧‧噴嘴
116‧‧‧漿槽
117‧‧‧研磨漿冷卻器
W‧‧‧工件
第1圖係顯示能夠使用於本發明的線鋸的一例的圖。 第2圖係顯示開始切斷工件時導線器的表面溫度的概略圖。 第3圖係顯示切斷工件時導線器的表面溫度的分佈的概略圖。 第4圖係顯示切斷工件時導線器的表面溫度的分布及導線器受熱膨脹所致的直徑方向的位移的圖。 第5圖係顯示導線器熱膨脹所致的位移產生前及位移產生後的鋼線的溝位置的位移的概略圖。 第6圖係顯示工件的熱膨脹及熱收縮帶給工件切斷的影響的圖。 第7圖係顯示工件的熱膨脹所致的軸方向的位移的圖。 第8圖係顯示供給至導線器的漿的溫度為t2 的狀況下導線器位移的狀態，及導線器及工件的軸方向的位移量的圖。 第9圖係顯示供給至導線器的漿的溫度為t2 ’的狀況下導線器位移的狀態，及導線器及工件的軸方向的位移量的圖。 第10圖係顯示供給至導線器的漿的溫度為t2 、t2 ’的狀況下翹曲分布的圖。 第11圖係顯示導線器及工件的軸方向的位移的圖。 的12圖係顯示一般的線鋸之一例的概略圖。
1‧‧‧線鋸
2‧‧‧鋼線
3‧‧‧導線器
4、4’‧‧‧鋼線張力賦予機構
5‧‧‧工件輸送機構
6‧‧‧漿供給機構
7、7’‧‧‧捲線梭
8‧‧‧台車
9‧‧‧張力擺動輪
10‧‧‧驅動馬達
15‧‧‧噴嘴
16‧‧‧漿槽
17‧‧‧研磨漿冷卻器
W‧‧‧工件

Claims (3)

  1. 一種工件的切割方法，係將鋼線捲繞於複數個導線器，在供給漿至該導線器的同時，使該鋼線驅行同時推靠向工件，將該工件切斷為晶圓狀，其中 因應於切斷的該工件端部的由於熱膨脹所致的軸方向的位移量，控制供給至該導線器的漿的溫度，而使於該工件切斷中時的漿溫度低於於該工件開始切斷及結束切斷時的該漿溫度。
  2. 如請求項1所述的工件的切斷方法，其中控制供給至該導線器的漿的溫度，而使切斷的該工件端部的由於熱膨脹所致的軸方向的位移量，相同於切斷該工件的端部的鋼線所捲繞的該導線器的軸方向的位移量。
  3. 如請求項1或2所述的工件的切斷方法，其中係使於該工件切斷中的該漿的溫度低於於該工件開始切斷及結束切斷時的該漿溫度，其中溫度差異的範圍在該工件的長度為未滿200mm時為1℃以上2℃以下，該工件的長度為200mm以上未滿360mm時為1℃以上4℃以下，在該工件的長度為360mm以上時為2℃以上6℃以下。
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