TWI803972B

TWI803972B - 晶錠切割方法

Info

Publication number: TWI803972B
Application number: TW110133887A
Authority: TW
Inventors: 徐文慶; 劉建億; 陳俊合
Original assignee: 環球晶圓股份有限公司
Priority date: 2021-09-11
Filing date: 2021-09-11
Publication date: 2023-06-01
Also published as: TW202310971A; CN115805669A

Abstract

一種晶錠切割方法，包括：提供一切割工具，其中切割工具具有一第一區及一第二區，且包括多排第一切割線及多排第二切割線。這些排第一切割線平行地設置於第一區中，這些排第二切割線平行地設置於第二區中。各第一切割線包含一第一磨料顆粒，其高度為H1。各第二切割線包含一第二磨料顆粒，其高度為H2。第一磨料顆粒之高度及第二磨料顆粒之高度滿足(H1-H2)/H1≧3%。將分隔開來的一第一晶錠與至少一第二晶錠分別對應地設置於第一區與第二區，以切割出多個第一晶圓及多個第二晶圓，其中在第一晶錠與至少一第二晶錠中相鄰的任兩者之間的距離大於0微米。

Description

晶錠切割方法

本發明是有關於一種切割方法，且特別是有關於一種晶錠切割方法。

目前，晶錠是藉由穿過多排平行的切割線來切割成多片晶圓，如何能夠提升切割良率是本領域研究的目標。

本發明提供一種晶錠切割方法，其具有較佳的切割品質。

本發明的一種晶錠切割方法，包括：提供一切割工具，其中切割工具具有一第一區及一第二區，切割工具包括多排第一切割線及多排第二切割線。這些排第一切割線平行地設置於第一區中，這些排第二切割線平行地設置於第二區中。各第一切割線包含一第一磨料顆粒，其高度為H1。各第二切割線包含一第二磨料顆粒，其高度為H2。第一磨料顆粒之高度及第二磨料顆粒之高度滿足(H1-H2)/H1≧3%。將分隔開來的一第一晶錠與至少一第二晶錠分別對應地設置於第一區與第二區，以切割出多個第一晶圓及多個第二晶圓，其中在第一晶錠與至少一第二晶錠中相鄰的任兩者之間的距離大於0微米。

在本發明的一實施例中，上述在第一晶錠與至少一第二晶錠中相鄰的任兩者之間的距離小於7000微米。

在本發明的一實施例中，上述在第一晶錠與至少一第二晶錠中相鄰的任兩者之間的距離介於1800微米至3500微米之間。

在本發明的一實施例中，上述的第一晶錠為一犧牲材。

在本發明的一實施例中，上述的各第二晶錠的莫氏硬度大於8，且這些排第二切割線之間的間距小於666微米。

在本發明的一實施例中，上述的第一晶錠的莫氏硬度小於各第二晶錠的莫氏硬度。

在本發明的一實施例中，上述的第一晶錠的莫氏硬度小於8，且各第二晶錠的莫氏硬度大於8。

在本發明的一實施例中，上述的第一晶錠的莫氏硬度實質上相同於各第二晶錠的莫氏硬度。

在本發明的一實施例中，上述的這些第一切割線之間的間距大於等於這些第二切割線之間的間距。

在本發明的一實施例中，上述的這些第一切割線之間的間距大於等於666微米，這些第二切割線之間的間距小於666微米。

在本發明的一實施例中，上述的第一磨料顆粒之高度及第二磨料顆粒之高度滿足3%≦(H1-H2)/H1≦20%。

基於上述，在本發明的晶錠切割方法中，第一晶錠與第二晶錠的材料或厚度可能不同或是斷面輪廓不對應，將第一晶錠與第二晶錠分隔開來且對應地設置於第一區與第二區，由於在第一晶錠與至少一第二晶錠中相鄰的任兩者之間未直接接觸，切割線不會因為切割到異質材料的相接處，或是單一切割線同時切割到兩晶錠的兩斷面，而導致受力不均，而影響切割品質。因此，本發明的晶錠切割方法可具有較佳的切割良率。

A:入線端

B:出線端

D1、D2:距離

H1、H2:高度

I1、I2:間距

P1:第一磨料顆粒

P2:第二磨料顆粒

Z1:第一區

Z2:第二區

10:切割工具

13:第一切割線

14:第二切割線

15:滾輪

16:固定座

20、20a:第一晶錠

30、32:第二晶錠

圖1是依照本發明的一實施例的一種晶錠與切割工具配置的示意圖。

圖2A是將圖1的晶錠與切割線顛倒的示意圖。

圖2B是圖1的第一切割線的局部放大示意圖。

圖2C是圖1的第二切割線的局部放大示意圖。

圖3是依照本發明的另一實施例的一種晶錠與切割線之間的相對關係的示意圖。

圖4是依照本發明的另一實施例的一種晶錠與切割線之間的相對關係的示意圖。

圖5是晶錠的切片編號與表面粗糙度的關係圖。

圖1是依照本發明的一實施例的一種晶錠與切割工具配置的示意圖。圖2A是將圖1的晶錠與切割線顛倒的示意圖。要說明的是，為了清楚地表示第一切割線13、第二切割線14、第一晶錠20與第二晶錠30的相對位置關係，圖2A僅顯示出部分的第一切割線13、第二切割線14，且隱藏滾輪15與固定座16。

請參閱圖1與圖2A，本實施例的晶錠切割方法包括下列步驟。首先，提供一切割工具10。具體地說，切割工具10包括兩滾輪15、纏繞在兩滾輪15上的多排第一切割線13及多排第二切割線14。切割工具10具有一第一區Z1及一第二區Z2。這些多排第一切割線13平行地設置於第一區Z1中，這些多排第二切割線14平行地設置於第二區Z2中。

這些多排第一切割線13與第二切割線14是由單一條切割線纏繞在兩滾輪15上所形成，隨著兩滾輪15轉動，第一切割線13與第二切割線14整體會往特定方向移動，例如整體會由圖1的左上方的入線端A逐漸往右下方的出線端B移動，以使新的切割線由圖1的左上方進入切割區的第一區Z1，切割線在新送出時較為銳利，經切割物體之後會逐漸變鈍，最後往右下方移出切割區的第二區Z2，詳細而言，圖2B是圖1的第一切割線的局部放大示意圖。圖2C是圖1的第二切割線的局部放大示意圖。請參閱圖2B與圖2C，第一切割線13在新送出時，其上的第一磨料顆粒P1因為尚未產生耗損，所以較為銳利，但在經過切割物體之後，第一磨料顆粒P1會有磨耗產生而逐漸變成第二磨料顆粒P2，因此第一切割線13會轉變為第二切割線14。

要說明的是，第一磨料顆粒P1由於形狀不一，呈不規則形。第一磨料顆粒P1的高度H1為第一磨料顆粒P1最凸出/最遠離於第一切割線13的部位與第一切割線13的表面之間的距離。第二磨料顆粒P2的高度H2為第二磨料顆粒P2最凸出/最遠離於第二切割線14的部位與第二切割線14的表面之間的距離。

由圖2B與圖2C可知，第二磨料顆粒P2的高度H2會因為磨耗的產生而相較第一磨料顆粒P1的高度H1會較小，所以第二磨料顆粒P2相較於第一磨料顆粒P1會較為鈍。

在本實施例中，第一區Z1例如是新線區，第二區Z2例如是舊線區。也就是說，切割線一開始會先進入第一區Z1，再逐漸移動到第二區Z2。因此，第一切割線13的第一磨料顆粒P1的高度H1會大於第二切割線14的第二磨料顆粒P2的高度H2，在此實施例中，(H1-H2)/H1≧3%，而在其他實施例中3%≦(H1-H2)/H1≦5%、3%≦(H1-H2)/H1≦20%或10%≦(H1-H2)/H1≦20%，使得第一切割線13的銳利度大於第二切割線14的銳利度，可增加切片的良率。

換句話說，第一區Z1的這些排第一切割線13的銳利度較大，第一磨料顆粒P1的高度H1較大，第二區Z2的這些排第二切割線14的銳利度較小，第二磨料顆粒P2的高度H2較小，且在其他實施例中，第一切割線13與第二切割線14整體移動方向也因機台設計不同，而以其他方向移動，本發明不以此為限。

一般來說，晶錠是藉由穿過多排平行的切割線來切割成多片晶圓。由於新的切割線(例如是第一切割線13)較為銳利，第一磨料顆粒P1的高度H1較大，對晶錠的側向切割應力過大，當採用新的切割線來切割莫氏硬度大的晶錠，使晶錠被切割為較薄的晶圓(例如小於480微米)的製程中，由於莫氏硬度大的晶錠的材料特性較脆，新切割線在切割此種晶錠時容易使切割出的晶圓破裂，第一磨料顆粒P1之材質較佳為鑽石，亦可依照需求選擇或其他高莫氏硬度的材料例如藍寶石或碳化硼，本發明不以此為限。

為了解決上述問題，在本實施例中，第一晶錠20可選擇地選用一犧牲材，第二晶錠30為真正需要切割的晶錠。具體地說，在本實施例中，第二晶錠30的莫氏硬度可以大於8，為莫氏硬度較大的晶錠，例如是SiC或是藍寶石材料。此外，這些排第二切割線14之間的間距小於666微米，在其他實施例中，可以為180微米至666微米、486微米至666微米，而可切割出厚度例如是小於480微米、420微米、450微米或更薄的的第二晶圓，本發明不以此為限。

將分隔開來的第一晶錠20與第二晶錠30分別對應地設置於第一區Z1與第二區Z2。第一晶錠20與第二晶錠30被設置在固定座16上，固定座16可往滾輪15的方向靠近或遠離(上下移動)，以使第一晶錠20與第二晶錠30可被固定座16帶向下方，而通過第一區Z1的第一切割線13與第二區Z2的第二切割線14，以切割出多個第一晶圓及多個第二晶圓。

也就是說，為了使莫氏硬度大的第二晶錠30能夠被切割成薄型的第二晶圓，且不易發生破片，第二切割線14不能太銳利。第一晶錠20可作為用來磨鈍第一切割線13的犧牲材，以使第一切割線13的銳利度降低，而使銳利度降低的第一切割線13在移動至第二區Z2之後，第二切割線14之第二磨料顆粒P2因為經過先切割過犧牲材所產生的磨耗，使得第二磨料顆粒P2之高度H2較第一磨料顆粒P1之高度H1小，銳利度降低，成為較適合用來做為之後切割第二晶錠30的第二切割線14，以降低第二晶錠30所切割出的薄型的第二晶圓發生破裂的機率，詳細而言，第一切割線13的第一磨料顆粒P1的高度H1會大於第二切割線14的第二磨料顆粒P2的高度H2，在此實施例中，(H1-H2)/H1≧3%，而在其他實施例中3%≦(H1-H2)/H1≦5%、3%≦(H1-H2)/H1≦20%或10%≦(H1-H2)/H1≦20%。

在本實施例中，作為犧牲材的第一晶錠20可以是莫氏硬度大或是莫氏硬度小的晶錠，由於是要丟棄的材料，第一晶錠20的種類不被限制。但第一晶錠20的長度可因莫氏硬度的大小而調整。舉例來說，若第一晶錠20的莫氏硬度大，第一晶錠20的長度可相對較小，便可使第一切割線13的銳利度降低至所需的銳利度。若第一晶錠20的莫氏硬度小，第一晶錠20的長度可相對較大，以使第一切割線13的銳利度降低至所需的銳利度，在其他實施例中，亦可以選擇與第二晶錠30的莫氏硬度相同於第一晶錠20，也就是隨著設計的不同，可以選擇不同或相同之長度、莫氏硬度的第一晶錠20，來產生各種因磨耗程度不同，而得之不同磨料顆粒高度，並達成不同的銳利度需求。

在一實施例中，第一晶錠20也可以不是犧牲材，而是需要被切割的晶錠。在這樣的狀況下，第一晶錠20的莫氏硬度可小於第二晶錠30的莫氏硬度。具體地說，第一晶錠20的莫氏硬度例如是小於8，且第二晶錠30的莫氏硬度例如是大於8。由於莫氏硬度較小的第一晶錠20的材質較軟，銳利的第一切割線13在切割第一晶錠20時，即便要切割出薄型的第一晶圓，第一晶圓也不容易破裂。

因此，若要同時切割不同材質的晶錠，只要將莫氏硬度較小的晶錠作為第一晶錠20，放置在第一區Z1。莫氏硬度較大的晶錠作為第二晶錠30，放置在第二區Z2，即可降低整體破片的機率。

另外，在本實施例中，所要切割出的第一晶圓的厚度可與所要切割出的第二晶圓的厚度相同。也就是說，這些排第一切割線13之間的間距可等於這些排第二切割線14之間的間距。但在其他實施例中，若第一晶錠20是犧牲材或莫氏硬度較小的晶錠，這些排第一切割線13之間的間距可大於或小於這些排第二切割線14之間的間距，以使第一晶圓的厚度可不同於第二晶圓的厚度。

此外，在本實施例中，在第一晶錠20與至少一第二晶錠30中相鄰的任兩者之間的距離D1大於0微米。由於在第一晶錠 20與第二晶錠30未直接接觸，切割線不會因為切割到異質材料的相接處而導致受力不均，而影響切割品質，而造成裂片的產生。

在本實施例中，在第一晶錠20與第二晶錠30之間的距離D1大於0微米且小於等於7000微米。具體地說，在第一晶錠20與第二晶錠30之間的距離D1介於1800微米至3500微米之間。經實驗，第一晶錠20與第二晶錠30之間的距離D1在上述範圍時已可以較佳地避免切割線受力不均的狀況，而不需要再加大距離D1以造成切割線的浪費。

圖3是依照本發明的另一實施例的一種晶錠與切割線之間的相對關係的示意圖。請參閱圖3，本實施例與前一實施例的差異在於第二晶錠的數量不同。在本實施例中，一個第一晶錠20與多個第二晶錠30、32可同時被切割。第二晶錠30、32的數量例如是兩個，但不以此為限制，只要這些第二晶錠30、32之間的距離D2大於0微米，且第一晶錠20與相鄰的第二晶錠30之間的距離D1大於0微米即可。同樣地，第一晶錠20對應地設置於第一區Z1，而由第一切割線13來切割。兩第二晶錠30、32對應地設置於第二區Z2，而由第二切割線14來切割。

在第一晶錠20與相鄰的第二晶錠30之間的距離D1大於0微米且小於等於7000微米，兩第二晶錠30、32之間的距離D2大於0微米且小於等於7000微米。具體地說，在第一晶錠20與第二晶錠30之間的距離D1介於1800微米至3500微米之間，且兩第二晶錠30、32之間的距離D2介於1800微米至3500微米之間。距離D1、D2可以相同或是不同，不以圖式為限制。

由於在第一晶錠20與第二晶錠30未直接接觸，切割線不會因為切割到異質材料的相接處而導致受力不均，而影響切割品質，並導致裂片的產生。此外，兩第二晶錠30、32未直接接觸，所以兩第二晶錠30、32之間的多條切割線不會因為相鄰的切割線在同一時間分別切割到兩第二晶錠30、32的兩斷面，或單一切割線同時切割到兩晶錠的兩斷面而導致受力不均，而影響切割品質。

圖4是依照本發明的另一實施例的一種晶錠與切割線之間的相對關係的示意圖。請參閱圖4，由於使用銳利的第一切割線13來切割出厚度很薄的晶圓的時候，容易產生破片。若所要切割出的晶圓的厚度較大時，即便使用較為銳利的第一切割線13，也不容易使晶圓破裂。

因此，在本實施例中，若兩個以上的晶錠所要切割出的晶圓厚度不同時，可將欲得到較厚的晶圓所對應的晶錠作為第一晶錠20a，欲得到較薄的晶圓所對應的晶錠作為第二晶錠30。

利用較銳利的第一切割線13來切割第一晶錠20a，以得到厚度較大的第一晶圓，而銳利度較小的第二切割線14來切割第二晶錠30，以得到厚度較小的第二晶圓，詳細而言，第一切割線13的第一磨料顆粒P1的高度H1會大於第二區Z2的第二磨料顆粒P2的高度H2，所以第一切割線13的銳利度大於第二切割線14，在此實施例中，第一切割線13的第一磨料顆粒P1的高度H1及第二區Z2的第二磨料顆粒P2的高度H2符合：(H1-H2)/H1≧ 3%，而在其他實施例中，符合3%≦(H1-H2)/H1≦5%、3%≦(H1-H2)/H1≦20%或10%≦(H1-H2)/H1≦20%。

因此，由圖4可見，在本實施例中，這些排第一切割線13之間的間距I1大於這些排第二切割線14之間的間距I2，以切割出厚度較大的第一晶圓及厚度較小的第二晶圓。

具體地說，在本實施例中，這些排第一切割線13之間的間距I1大於等於666微米，而可切割出厚度例如是大於480微米的第一晶圓。這些排第二切割線14之間的間距I2小於666微米，在其他實施例中，可以為180微米至666微米、486微米至666微米，而可切割出厚度例如是420微米、450微米、480微米或更薄的的第二晶圓。當然，間距I1、I2及切割出晶圓的厚度不以上述為限制。

圖5是晶錠的切片編號與表面粗糙度的關係圖。要說明的是，在圖5中，X軸是晶錠被切片成多片晶圓時，晶圓沿著軸向順序的切片編號。Y軸是各片晶圓的表面粗糙度。虛線是用習知的方式直接將晶錠切割出厚度為420微米的晶圓的結果。實線是用本發明的晶錠切割方法，將第一晶錠20設置在第一區Z1，第二晶錠30設置在第二區Z2，且第一晶錠20與至少一第二晶錠30中相鄰的任兩者之間的距離D1大於0微米，並將第二晶錠30切割出厚度為420微米的第二晶圓的結果。

請參閱圖5，由圖5可明顯看到，利用本發明的晶錠切割方法所切割出的第二晶圓的表面粗糙度可明顯降低，而具有較佳的品質。

綜上所述，在本發明的晶錠切割方法中，第一晶錠與第二晶錠的材料或厚度可能不同或是斷面輪廓不對應，將第一晶錠與第二晶錠分隔開來且對應地設置於第一區與第二區，由於在第一晶錠與至少一第二晶錠中相鄰的任兩者之間未直接接觸，切割線不會因為切割到異質材料的相接處時，發生多條切割線因相鄰的切割線在同一時間分別切割到兩第二晶錠的兩斷面，或是單一切割線同時切割到兩晶錠的兩斷面的狀況，而導致受力不均，而影響切割品質。因此，本發明的晶錠切割方法可具有較佳的切割良率。

A：入線端 B：出線端 D1：距離 Z1：第一區 Z2：第二區 10：切割工具 13：第一切割線 14：第二切割線 15：滾輪 16：固定座 20：第一晶錠 30：第二晶錠

Claims

一種晶錠切割方法，包括：提供一切割工具，其中該切割工具具有一第一區及一第二區，該切割工具包括：多排第一切割線，平行地設置於該第一區中，且各該第一切割線包含一第一磨料顆粒，其高度為H1；多排第二切割線，平行地設置於該第二區中，且各該第二切割線包含一第二磨料顆粒，其高度為H2，其中該第一磨料顆粒之高度及該第二磨料顆粒之高度滿足(H1-H2)/H1≧3%；以及將分隔開來的一第一晶錠與至少一第二晶錠分別對應地設置於該第一區與該第二區，以切割出多個第一晶圓及多個第二晶圓，其中在該第一晶錠與該至少一第二晶錠中相鄰的任兩者之間的距離大於0微米。
如請求項1所述的晶錠切割方法，其中在該第一晶錠與該至少一第二晶錠中相鄰的任兩者之間的距離小於7000微米。
如請求項1所述的晶錠切割方法，其中在該第一晶錠與該至少一第二晶錠中相鄰的任兩者之間的距離介於1800微米至3500微米之間。
如請求項1所述的晶錠切割方法，其中各該第二晶錠的莫氏硬度大於8，且該些第二切割線之間的間距小於666微米。
如請求項1所述的晶錠切割方法，其中該第一晶錠的莫氏硬度小於各該第二晶錠的莫氏硬度。
如請求項1所述的晶錠切割方法，其中該第一晶錠的莫氏硬度小於8，且各該第二晶錠的莫氏硬度大於8。
如請求項1所述的晶錠切割方法，其中該第一晶錠的莫氏硬度實質上相同於各該第二晶錠的莫氏硬度。
如請求項1所述的晶錠切割方法，其中該些第一切割線之間的間距大於等於該些第二切割線之間的間距。
如請求項1所述的晶錠切割方法，其中該些第一切割線之間的間距大於等於666微米，該些第二切割線之間的間距小於666微米。
如請求項1所述的晶錠切割方法，其中該第一磨料顆粒之該高度及該第二磨料顆粒之該高度滿足3%≦(H1-H2)/H1≦20%。