CN108573919A - 被加工物的加工方法 - Google Patents

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Abstract

提供被加工物的加工方法，缩短加工所需时间。该方法包含：保持步骤，按照使功能层露出的方式利用卡盘工作台对被加工物进行保持；槽形成步骤，按照第1速度使卡盘工作台在加工进给方向上移动，利用第1切削刀具依次对沿第1方向延伸的多条分割预定线进行切削而在被加工物上形成槽，从而将与分割预定线重叠的功能层去除；第1深切步骤，在槽形成步骤的实施中，利用第2切削刀具进一步切削已形成在沿第1方向延伸的分割预定线上的槽而进行深切；第2深切步骤，在槽形成步骤之后，按照比第1速度快的第2速度使卡盘工作台在加工进给方向上移动，利用第2切削刀具进一步切削沿第1方向延伸的分割预定线的槽中未通过第1深切步骤被深切的槽而进行深切。

Description

被加工物的加工方法
技术领域
本发明涉及用于对板状的被加工物进行加工的加工方法。
背景技术
在将半导体晶片或封装基板等分割成多个芯片时，例如使用在作为旋转轴的主轴上安装有环状的切削刀具的切削装置(例如，参照专利文献1)。通过使高速旋转的切削刀具相对于半导体晶片或封装基板等被加工物较深地切入，能够对该被加工物进行切断、分割。
但是，大多情况下在上述那样的被加工物的正面侧，在整个面上设置有作为布线发挥功能的金属膜和对布线间进行绝缘的绝缘膜(典型地有Low-k膜)等功能层。但是，当要利用切削刀具将这样的被加工物切断时，由于加工时的负荷而容易使功能层缺损，或者由于功能层的影响而在背面上产生缺损。
因此，有时采用如下的被称为阶梯式切割的加工方法：在利用宽度较宽(较厚)的第1切削刀具将功能层去除之后，利用宽度比该第1切削刀具窄的第2切削刀具将被加工物的基材切断。通过分别使用适合功能层和基材的切削的不同的切削刀具进行切削，能够抑制功能层和基材的缺损。在该情况下，通过使用具有能够安装不同的切削刀具的两组主轴的切削装置，能够缩短加工所需的时间(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开平11-74228号公报
但是，在使用上述那样的切削装置的基础上，希望进一步缩短加工所需的时间。
发明内容
本发明是鉴于该问题点而完成的，其目的在于提供被加工物的加工方法，能够进一步缩短加工所需的时间。
根据本发明的一个方式，提供被加工物的加工方法，使用切削装置沿着分割预定线对被加工物进行切削，该切削装置具有：卡盘工作台，其具有对被加工物进行保持的保持面；切削单元，其包含安装第1切削刀具的第1主轴和安装第2切削刀具的第2主轴，该切削单元利用该第1切削刀具和该第2切削刀具对该卡盘工作台所保持的该被加工物进行切削；加工进给单元，其使该卡盘工作台在与该保持面平行的加工进给方向上移动；以及分度进给单元，其使该切削单元在与该保持面平行并且与该加工进给方向交叉的分度进给方向上移动，该第1主轴和该第2主轴分别具有与该分度进给方向平行的轴心，该第1切削刀具和该第2切削刀具配置成相互面对，该被加工物包含平板状的基材和层叠在该基材上的功能层，并且该被加工物由沿第1方向延伸的多条该分割预定线和沿与该第1方向交叉的第2方向延伸的多条该分割预定线划分成多个区域，该被加工物的加工方法具有如下的步骤：保持步骤，按照使该功能层露出的方式利用该卡盘工作台对该被加工物进行保持；槽形成步骤，按照第1速度使该卡盘工作台在加工进给方向上移动，利用该第1切削刀具依次对沿该第1方向延伸的多条该分割预定线进行切削而在该被加工物上形成沿着该分割预定线的槽，从而将与该分割预定线重叠的该功能层去除；第1深切步骤，在该槽形成步骤的实施中，利用该第2切削刀具进一步切削已形成在沿该第1方向延伸的该分割预定线上的该槽而进行深切；以及第2深切步骤，在该槽形成步骤之后，按照比该第1速度快的第2速度使该卡盘工作台在加工进给方向上移动，利用该第2切削刀具进一步切削沿该第1方向延伸的该分割预定线的该槽中的未通过该第1深切步骤被深切的槽而进行深切。
在本发明的一个方式的被加工物的加工方法中，在按照第1速度使卡盘工作台在加工进给方向上移动，利用第1切削刀具依次对分割预定线进行切削而在被加工物上形成沿着分割预定线的槽的槽形成步骤的实施中，进行如下的第1深切步骤：利用第2切削刀具进一步切削形成在分割预定线上的槽而进行深切。
另外，在槽形成步骤和第1深切步骤之后，进行如下的第2深切步骤：按照比第1速度快的第2速度使卡盘工作台在加工进给方向上移动，利用第2切削刀具进一步切削已形成在分割预定线上的槽中的未通过第1深切步骤而被深切的槽而进行深切。
通常，基材比功能层更容易被切削，因此若仅对基材进行切削，则与同时对基材和功能层进行切削的情况相比，提高卡盘工作台在加工进给方向上的移动速度的可能性较高。因此，与按照第1速度使卡盘工作台在加工进给方向上移动而对所有的槽进行深切的情况相比，能够缩短加工所需的时间。
附图说明
图1是示意性示出切削装置的结构例的立体图。
图2的(A)是示意性示出被加工物的结构例的俯视图，图2的(B)是用于对槽形成步骤进行说明的局部剖视侧视图。
图3的(A)是用于对第1深切步骤进行说明的局部剖视侧视图，图3的(B)是用于对第2深切步骤进行说明的局部剖视侧视图。
标号说明
11：被加工物；11a：正面；11b：背面；13、13a、13b、13c、13d：分割预定线(间隔道)；15：器件；17：粘接带(划片带)；19：框架；2：切削装置；4：基台；4a、4b、4c：开口；6：盒支承台；8：盒；10：X轴移动机构(加工进给单元)；10a：X轴移动工作台；12：防尘防滴罩；14：卡盘工作台；14a：保持面；16：夹具；22：切削单元；22a：第1切削单元；22b：第2切削单元；24：支承构造；26：切削单元移动机构；28：Y轴导轨；30：Y轴移动板；32：Y轴滚珠丝杠；34：Y轴脉冲电动机；36：Z轴导轨；38：Z轴移动板；40：Z轴滚珠丝杠；42：Z轴脉冲电动机；44a：第1主轴；44b：第2主轴；46：切削刀具；46a：第1切削刀具；46b：第2切削刀具；48：拍摄单元(相机)；50：清洗单元；52：控制单元。
具体实施方式
参照附图，对本发明的一个方式的实施方式进行说明。首先，对本实施方式的被加工物的加工方法中所用的切削装置的结构例进行说明。图1是示意性示出切削装置2的结构例的立体图。如图1所示，切削装置2具有对各结构要素进行支承的基台4。
在基台4的前方的角部形成有开口4a，在该开口4a内设置有通过升降机构(未图示)进行升降的盒支承台6。在盒支承台6的上表面上载置用于收纳多个被加工物11的盒8。另外，在图1中，为了便于说明，仅示出了盒8的轮廓。
图2的(A)是示意性示出被加工物11的结构例的俯视图。被加工物11例如包含由硅等半导体材料形成的圆盘状的晶片作为基材。该被加工物11的正面11a侧由在第1方向D1以及与第1方向D1交叉的第2方向D2上延伸的分割预定线(间隔道)13划分成多个区域，在各区域中形成有IC(Integrated Circuit，集成电路)等器件15。
在构成被加工物11的基材上设置有功能层(未图示)，该功能层是层叠作为上述器件15的布线而发挥功能的金属膜、构成TEG(Test Elements Group，测试元件组)的金属膜、对布线间进行绝缘的绝缘膜(典型地有Low-k膜)等而成的。即，该功能层的一部分成为上述器件15等的一部分。另外，功能层的表面在被加工物11的正面11a侧露出。
在被加工物11的背面11b(参照图2的(B)等)侧，粘贴有直径比被加工物11大的粘接带(划片带)17。粘接带17的外周部分被环状的框架19固定。被加工物11在借助该粘接带17而被框架19支承的状态下收纳在盒8中。
另外，在本实施方式中，将由硅等半导体材料形成的圆盘状的晶片作为被加工物11的基材，但对于基材的材质、形状、构造、大小等没有限制。例如也可以使用由其他半导体、陶瓷、树脂、金属等材料形成的基材。另外，对于器件15的种类、数量、形状、构造、大小、配置等也没有限制。
如图1所示，在盒支承台6的侧方形成有在X轴方向(前后方向、加工进给方向)上较长的开口4b。在开口4b内配置有滚珠丝杠式的X轴移动机构(加工进给单元)10以及覆盖X轴移动机构10的上部的防尘防滴罩12。X轴移动机构10具有X轴移动工作台10a，使该X轴移动工作台10a在X轴方向上移动。
在X轴移动工作台10a上配置有对被加工物11进行吸引、保持的卡盘工作台(保持工作台)14。该卡盘工作台14与电动机等旋转驱动源(未图示)连结，绕与Z轴方向(铅垂方向)大致平行的旋转轴旋转。另外，卡盘工作台14通过上述的X轴移动机构10在X轴方向上移动(加工进给)。
卡盘工作台14的上表面成为用于对被加工物11进行吸引、保持的保持面14a。保持面14a相对于X轴方向和Y轴方向(左右方向、分度进给方向)大致平行地形成，经由形成在卡盘工作台14的内部的吸引路14b(参照图2的(B)等)等而与吸引源(未图示)连接。另外，在卡盘工作台14的周围设置有四个夹具16，它们用于从四边对支承被加工物11的环状的框架19进行固定。
在与开口4b相邻的区域配设有将上述的被加工物11搬送至卡盘工作台14等的搬送单元(未图示)。利用搬送单元搬送的被加工物11例如按照正面11a侧向上方露出的方式载置于卡盘工作台14的保持面14a。
在基台4的上表面上，按照跨越开口4b的方式配置有用于对两组切削单元22(第1切削单元22a、第2切削单元22b)进行支承的门型的支承构造24。在支承构造24的前表面上部，设置有使各切削单元22在Y轴方向和Z轴方向上移动的两组切削单元移动机构(分度进给单元)26。
各切削单元移动机构26配置在支承构造24的前表面上，它们共同具有与Y轴方向平行的一对Y轴导轨28。在Y轴导轨28上以能够滑动的方式安装有构成各切削单元移动机构26的Y轴移动板30。
在各Y轴移动板30的背面侧(后表面侧)设置有螺母部(未图示)，在该螺母部分别螺合有与Y轴导轨28平行的Y轴滚珠丝杠32。在各Y轴滚珠丝杠32的一个端部连结有Y轴脉冲电动机34。若利用Y轴脉冲电动机34使Y轴滚珠丝杠32旋转，则Y轴移动板30沿着Y轴导轨28在Y轴方向上移动。
在各Y轴移动板30的正面(前表面)上，设置有与Z轴方向平行的一对Z轴导轨36。在Z轴导轨36上以能够滑动的方式安装有Z轴移动板38。
在各Z轴移动板38的背面侧(后表面侧)设置有螺母部(未图示)，在该螺母部分别螺合有与Z轴导轨36平行的Z轴滚珠丝杠40。在各Z轴滚珠丝杠40的一个端部连结有Z轴脉冲电动机42。若利用Z轴脉冲电动机42使Z轴滚珠丝杠40旋转，则Z轴移动板38沿着Z轴导轨36在Z轴方向上移动。
在各Z轴移动板38的下部设置有切削单元22。该切削单元22包含具有与Y轴方向大致平行的轴心的主轴(第1主轴44a、第2主轴44b)(参照图2的(B)等)。在主轴的一端侧安装有圆环状的切削刀具46(第1切削刀具46a、第2切削刀具46b)(参照图2的(B)等)。
在本实施方式中，使用由适合进行功能层去除的材料形成的第1宽度(第1厚度)的第1切削刀具46a以及由适合进行基材去除的材料形成的比第1宽度窄(薄)的第2宽度(第2厚度)的第2切削刀具46b。对于第1宽度和第2宽度没有特别限制，例如可以将第1宽度设为40μm以上60μm以下、将第2宽度设为15μm以上35μm以下。另外，该第1切削刀具46a和第2切削刀具46b在安装于主轴的状态下配置在相互面对的位置。
在与各切削单元22相邻的位置上设置有对被加工物11等进行拍摄的拍摄单元(相机)48。若利用各切削单元移动机构26使Y轴移动板30在Y轴方向上移动，则切削单元22和拍摄单元48在Y轴方向上移动(分度进给)。另外，若利用各切削单元移动机构26使Z轴移动板38在Z轴方向上移动，则切削单元22和拍摄单元48在Z轴方向上移动。
在相对于开口4b位于与开口4a相反的一侧的位置形成有开口4c。在开口4c内配置有用于对切削后的被加工物11等进行清洗的清洗单元50。在X轴移动机构10、卡盘工作台14、切削单元22、切削单元移动机构26、相机48、清洗单元50等结构要素上连接有控制单元52。各结构要素利用该控制单元52进行控制。
在本实施方式的被加工物的加工方法中，首先进行保持步骤，利用卡盘工作台14对被加工物11进行保持。具体而言，使粘贴在被加工物11的背面11b侧的粘接带17与卡盘工作台14的保持面14a接触并作用吸引源的负压。并且，利用夹具16对框架19进行固定。由此，被加工物11在正面11a侧的功能层向上方露出的状态下被保持于卡盘工作台14。
在保持步骤之后，例如进行槽形成步骤，利用第1切削刀具46a依次对沿第1方向D1延伸的多条分割预定线13进行切削而形成多个槽。图2的(B)是用于对槽形成步骤进行说明的局部剖视侧视图。在该槽形成步骤中，首先使卡盘工作台14旋转而使被加工物11的第1方向D1与切削装置2的X轴方向一致。
并且，使卡盘工作台14和第1切削单元22a相对地移动，使第1切削刀具46a的位置在沿第1方向D1延伸的对象的分割预定线13的延长线上对齐。然后，使第1切削刀具46a的下端移动至比被加工物11的正面11a低且比被加工物11的背面11b高的位置。
更具体而言，使第1切削刀具46的下端移动至比构成被加工物11的基材与功能层的边界略低的位置。通常功能层的厚度为10μm以下，因此使第1切削刀具46a相对于被加工物11切入至20μm以上50μm以下即可，典型地为40μm左右。
然后，一边使第1切削刀具46a旋转一边使卡盘工作台14在X轴方向上移动。这里，卡盘工作台14的移动速度设定为适合功能层去除的第1速度。第1速度例如设为40mm/s以上且小于80mm/s即可，典型地为50mm/s左右。
由此，使第1切削刀具46a沿着对象的分割预定线13切入而能够形成槽11c。其结果是，与对象的分割预定线13重叠的功能层也被去除。当重复该动作而沿着在第1方向D1上延伸的所有分割预定线13形成槽11c时，槽形成步骤结束。
在上述槽形成步骤的实施中，进行如下的第1深切步骤：利用第2切削刀具46b进一步对通过槽形成步骤而形成的槽11c进行深切。图3的(A)是用于对第1深切步骤进行说明的局部剖视侧视图。在本实施方式中，如图2的(A)和图2的(B)所示，在沿着在第1方向D1上延伸的分割预定线(间隔道)13a形成槽11c结束之后，开始第1深切步骤。
即，充分地空出通过槽形成步骤而形成槽11c的分割预定线13与通过第1深切步骤而被深切的槽11c之间的间隔，从而确保槽形成步骤中所使用的第1切削刀具46a与第1深切步骤中所使用的第2切削刀具46b不会过于接近。
由此，能够防止第1切削单元22a与第2切削单元22b的接触，并且能够同时(并行)进行槽形成步骤和第1深切步骤。对于在槽形成步骤中形成槽11c的分割预定线13与在第1深切步骤中进行深切的槽11c之间的间隔没有特别限制，例如可以为15mm以上30mm以下，典型地为20mm左右。
在第1深切步骤中，首先使卡盘工作台14和第2切削单元22b相对地移动，使第2切削刀具46b的位置在对象的槽11c的延长线上对齐。然后，使第2切削刀具46b的下端移动至比被加工物11的背面11b低的位置。
然后，一边使第1切削刀具46a旋转一边使卡盘工作台14在X轴方向上移动。由此，能够利用第2切削刀具46b进一步切削作为对象的槽11c而进行深切，从而形成对被加工物11进行分割的切口(切开口)11d。另外，该第1深切步骤和槽形成步骤是同时(并行)进行的。
具体而言，使该第1深切步骤中的卡盘工作台14的动作与槽形成步骤中的卡盘工作台14的动作一致。即，使第2切削刀具46b相对于槽11c切入时的卡盘工作台14的移动速度成为与在槽形成步骤中使第1切削刀具46a相对于分割预定线13切入时的卡盘工作台14的移动速度相同的第1速度。另外，在槽形成步骤结束的同时，第1深切步骤也结束。
在槽形成步骤和第1深切步骤之后，进行第2深切步骤，利用第2切削刀具46b对通过槽形成步骤而形成的槽11c中的未通过第1深切步骤被深切的槽11c进行深切。图3的(B)是用于对第2深切步骤进行说明的局部剖视侧视图。
如上所述，在本实施方式中，充分地空出通过槽形成步骤而形成槽11c的分割预定线13与通过第1深切步骤而被深切的槽11c之间的间隔(即，利用第1切削刀具46a和第2切削刀具46b同时进行加工的分割预定线13与槽11c之间的间隔)。
因此，在槽形成步骤结束之后，残留有未通过第1深切步骤被深切的多个槽11c。在本实施方式中，如图2的(A)和图3的(B)所示，从沿着在第1方向D1上延伸的分割预定线(间隔道)13b形成且未通过第1深切步骤被深切的槽11c起开始进行第2深切步骤。
在第2深切步骤中，首先使卡盘工作台14和第2切削单元22b相对地移动，使第2切削刀具46b的位置在对象的槽11c的延长线上对齐。然后，使第2切削刀具46b的下端移动至比被加工物11的背面11b低的位置。
然后，一边使第2切削刀具46b旋转一边使卡盘工作台14在X轴方向上移动。这里，卡盘工作台14的移动速度设定为比第1速度快的第2速度。第2速度例如为80mm/s以上150mm/s以下，典型地为100mm/s左右。
由此，能够利用第2切削刀具46b进一步切削作为对象的槽11c而进行深切，从而形成对被加工物11进行分割的切口(切开口)11d。当重复该动作而对未通过第1深切步骤被深切的所有槽11c形成切口11d时，第2深切步骤结束。
在通过上述的槽形成步骤、第1深切步骤以及第2深切步骤而沿着在第1方向D1上延伸的多条分割预定线13对被加工物11进行分割之后，按照同样的步骤沿着在第2方向D2上延伸的多条分割预定线13对被加工物11进行分割。即，对于在第2方向D2上延伸的多条分割预定线13进行同样的槽形成步骤、第1深切步骤以及第2深切步骤。由此，能够沿着所有的分割预定线13对被加工物11进行分割而形成多个芯片。
另外，在本实施方式中，如图2的(A)所示，例如在槽形成步骤中沿着在第2方向D2上延伸的分割预定线(间隔道)13c形成槽11c结束之后，开始第1深切步骤。另外，如图2的(A)所示，例如从沿着在第2方向D2上延伸的分割预定线(间隔道)13d形成的槽11c起开始第2深切步骤。
如上所述，在本实施方式的被加工物的加工方法中，在按照第1速度使卡盘工作台14在X轴方向(加工进给方向)上移动并利用第1切削刀具46a依次对分割预定线13进行切削而在被加工物11上形成沿着分割预定线13的槽11c的槽形成步骤的实施中，进行如下的第1深切步骤：利用第2切削刀具46b进一步切削已形成在分割预定线13上的槽11c而进行深切。
另外，在槽形成步骤和第1深切步骤之后，进行如下的第2深切步骤：按照比第1速度快的第2速度使卡盘工作台14在X轴方向上移动，利用第2切削刀具46b进一步切削已形成在分割预定线13上的槽11c中的未通过第1深切步骤被深切的槽11c而进行深切。
通常，基材比功能层更容易被切削，因此若仅对基材进行切削，则与同时对基材和功能层进行切削的情况相比，提高卡盘工作台14在X轴方向上的移动速度的可能性较高。由此，与按照第1速度使卡盘工作台14在X轴方向上移动而对所有的槽11c进行深切的情况相比，能够缩短加工所需的时间。
另外，本发明不限于上述实施方式等记载，可以进行各种变更并实施。例如，在上述实施方式中，在第1深切步骤和第2深切步骤中形成了对被加工物11进行分割的切口11d，但在第1深切步骤和第2深切步骤中未必需要将被加工物11切断。
除此之外，上述实施方式的构造、方法等只要在不脱离本发明的目的的范围，则可以适当变更并实施。

Claims (1)

1.一种被加工物的加工方法，使用切削装置沿着分割预定线对被加工物进行切削，该切削装置具有：卡盘工作台，其具有对被加工物进行保持的保持面；切削单元，其包含安装第1切削刀具的第1主轴和安装第2切削刀具的第2主轴，该切削单元利用该第1切削刀具和该第2切削刀具对该卡盘工作台所保持的该被加工物进行切削；加工进给单元，其使该卡盘工作台在与该保持面平行的加工进给方向上移动；以及分度进给单元，其使该切削单元在与该保持面平行并且与该加工进给方向交叉的分度进给方向上移动，该第1主轴和该第2主轴分别具有与该分度进给方向平行的轴心，该第1切削刀具和该第2切削刀具配置成相互面对，该被加工物包含平板状的基材和层叠在该基材上的功能层，并且该被加工物由沿第1方向延伸的多条该分割预定线和沿与该第1方向交叉的第2方向延伸的多条该分割预定线划分成多个区域，
该被加工物的加工方法的特征在于，具有如下的步骤：
保持步骤，按照使该功能层露出的方式利用该卡盘工作台对该被加工物进行保持；
槽形成步骤，按照第1速度使该卡盘工作台在加工进给方向上移动，利用该第1切削刀具依次对沿该第1方向延伸的多条该分割预定线进行切削而在该被加工物上形成沿着该分割预定线的槽，从而将与该分割预定线重叠的该功能层去除；
第1深切步骤，在该槽形成步骤的实施中，利用该第2切削刀具进一步切削已形成在沿该第1方向延伸的该分割预定线上的该槽而进行深切；以及
第2深切步骤，在该槽形成步骤之后，按照比该第1速度快的第2速度使该卡盘工作台在加工进给方向上移动，利用该第2切削刀具进一步切削沿该第1方向延伸的该分割预定线的该槽中的未通过该第1深切步骤被深切的槽而进行深切。
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