CN117334570A - 加工方法 - Google Patents

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Abstract

提供加工方法，利用切削刀具对层叠基板进行切削加工。沿着交叉的多条分割预定线对将第1基板和由与第1基板相同的材质构成的第2基板隔着包含金属的中间层层叠而得的层叠基板进行分割的加工方法包含如下步骤：第1切削步骤，利用基板用切削刀具沿着分割预定线切削层叠基板，在第1基板上形成比金属用切削刀具的刃厚宽的第1切削槽；第2切削步骤，在第1切削步骤之后，利用刃厚比基板用切削刀具厚的金属用切削刀具沿着第1切削槽切削层叠基板，形成将中间层断开并且具有与金属用切削刀具的刃厚相当的宽度的第2切削槽；和第3切削步骤，在第2切削步骤之后，利用基板用切削刀具沿着第2切削槽切削层叠基板，将第2基板断开从而分割层叠基板。

Description

加工方法
技术领域
本发明涉及将层叠基板沿着交叉的多条分割预定线进行分割的加工方法，该层叠基板是将第1基板和由与该第1基板相同的材质构成的第2基板隔着包含金属的中间层进行层叠而得的。
背景技术
以往，已知在例如专利文献1中公开的层叠基板的切削加工中，使用硅基板用的第1切削刀具和玻璃基板用的第2切削刀具这两种切削刀具，并按照被加工物的材质选择最佳的切削刀具。
特别是，在层叠不同材质的基板而得的层叠基板的情况下，当想要利用一种切削刀具进行切削时，有可能大幅产生被称为崩边的产生于切削槽的边缘的缺损。因此，采用利用适于层叠的各基板的切削刀具阶段性地对各基板进行切削的方法。
专利文献1：日本特开2018-041896号公报
在层叠基板中，例如有像三维层叠器件晶片那样将正面上形成有多个器件的硅晶片的正面彼此接合从而在同种基板间夹着不同材质的中间层那样的三层结构的层叠基板。
要想对这样的层叠基板进行加工，考虑在利用基板用切削刀具从正面侧和背面侧分别对外层的基板进行了切削之后利用中间层用刀具对中间层进行切削，或者是，利用基板用切削刀具从一个面切削基板，接着利用中间层用刀具切削中间层，然后利用基板用切削刀具从相反的面切削基板。
但是，在任意情况下，都需要将形成有切削槽的层叠基板翻转一次而进行加工，在翻转时基板可能会破损。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供加工方法，利用切削刀具对在同种基板之间配置有种类不同的中间层而得的层叠基板进行切削加工。
本发明要解决的问题如上所述，接着对用于解决该问题的手段进行说明。
根据本发明，提供加工方法，将层叠基板沿着交叉的多条分割预定线进行分割，该层叠基板是将第1基板和由与该第1基板相同的材质构成的第2基板隔着包含金属的中间层进行层叠而得的，其中，该加工方法具有如下的步骤：刀具准备步骤，准备基板用切削刀具以及刃厚比该基板用切削刀具刃厚厚的金属用切削刀具；支承部件配设步骤，在该层叠基板的该第2基板侧配设支承部件；保持步骤，利用保持工作台隔着该支承部件对该层叠基板进行保持并且使该第1基板露出；第1切削步骤，利用该基板用切削刀具沿着该分割预定线对该保持工作台所保持的该层叠基板进行切削，在该第1基板上形成比该金属用切削刀具的刃厚宽的第1切削槽；第2切削步骤，在实施了该第1切削步骤之后，利用该金属用切削刀具沿着该第1切削槽对该保持工作台所保持的该层叠基板进行切削，形成将该中间层断开并且具有与该金属用切削刀具的刃厚相当的宽度的第2切削槽；以及第3切削步骤，在实施了该第2切削步骤之后，利用该基板用切削刀具沿着该第2切削槽对该保持工作台所保持的该层叠基板进行切削，将该第2基板断开从而将该层叠基板分割，在该第1切削步骤中，针对一条分割预定线使该基板用切削刀具在转位方向上多次相对移动，从而对一条分割预定线进行多次切削。
优选该金属用切削刀具被设定为比该基板用切削刀具的刃厚厚且比该基板用切削刀具的刃厚的2倍薄的厚度，在该第1切削步骤中，利用该基板用切削刀具沿着一条该分割预定线对该层叠基板进行两次切削而形成具有相当于该基板用切削刀具的刃厚的2倍的宽度的第1切削槽。
优选在该第1切削步骤中，形成如下的该第1切削槽：利用该基板用切削刀具沿着一条该分割预定线对该层叠基板进行两次切削而形成两条切削槽，并且在该两条切削槽之间形成有宽度比该金属用切削刀具的刃厚窄的沿着该分割预定线的切削残留部，在该第2切削步骤中，利用该金属用切削刀具将该中间层与该切削残留部一同进行切削。
根据本发明，能够在不使层叠基板翻转的情况下利用适于各基板和中间层的切削的切削刀具进行切削，能够防止产生被称为崩边的产生于切削槽的边缘的缺损。另外，能够不使层叠基板翻转而在利用保持工作台保持着层叠基板的状态下实施第1切削步骤～第3切削步骤，因此也能够防止因层叠基板的翻转、层叠基板相对于保持工作台的装卸所引起的层叠基板的破损。并且，由于不需要层叠基板的翻转和装卸，能够实现加工时间的缩短。
另外，能够以最少的切削次数将第1基板的与利用金属用切削刀具进行切削的区域重叠的部位去除，能够防止由于利用金属用切削刀具对第1基板进行切削而引起的加工品质恶化。
附图说明
图1是通过本发明的加工方法进行加工的层叠基板的立体图。
图2是层叠基板的局部放大剖视图。
图3是切削装置的立体图。
图4是示出加工方法的一个实施方式的步骤的流程图。
图5的(A)是示出支承部件配设步骤的立体图，图5的(B)是示出保持步骤的剖视图，图5的(C)是示出第1切削步骤的剖视图。
图6的(A)～(F)是对第1切削步骤进行说明的图。
图7的(A)～(D)是对第2切削步骤进行说明的图。
图8的(A)～(D)是对第3切削步骤进行说明的图。
图9的(A)～(F)是对第1切削步骤的其他实施方式进行说明的图。
图10的(A)～(D)是对第2切削步骤的其他实施方式进行说明的图。
图11的(A)～(D)是对第3切削步骤的其他实施方式进行说明的图。
标号说明
10：第1基板；13：间隔道；20：第2基板；23：间隔道；30：中间层；50：切削装置；51：切削单元；51a：基板用切削刀具；52：切削单元；52a：金属用切削刀具；52w：刃厚；53：拍摄装置；60：保持工作台；60a：保持面；62：夹具；100：控制器；F：环状框架；K：切削残留部；L：分割预定线；M1：切削槽；M2：切削槽；M3：切削槽；MA：切削槽；Ma：切削槽；S：间隙；T：带；U：框架单元；W：层叠基板。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1和图2是示出通过本发明的加工方法进行加工的层叠基板W的一个实施方式的立体图。
如图1和图2所示，层叠基板W具有：第1基板10；由与第1基板10相同的材质构成的第2基板20；以及两个基板之间的包含金属的中间层30。第1基板10和第2基板20隔着中间层30而层叠，构成层叠基板W。
第1基板10和第2基板20例如是硅晶片，在各基板的正面10a、20a上形成有器件11、21，按照各基板的器件11、21的位置一致的方式将基板彼此相互接合，作为整体而构成层叠基板W。在各基板的器件11、21之间形成有包含金属布线、层间绝缘膜、TEG等的间隔道13、23。
在将第1基板10与第2基板20贴合的状态下，形成有器件11、21的部位以外的部位成为包含金属的中间层30。间隔道13、23的部位形成包含金属的中间层30的一部分。
第1基板10的间隔道13和第2基板20的间隔道23分别在相互垂直的第1方向F1、第2方向F2上延伸，呈格子状配置。沿着该间隔道13、23设定分割预定线，沿着分割预定线分割成包含器件11、21的芯片。
另外，作为第1基板10和第2基板20的原材料，除了硅以外，还可以考虑玻璃、蓝宝石、SiC、GaN等，没有特别限定。
图3是示出层叠基板W的切削加工所使用的切削装置的一例的图。
切削装置50具有两个切削单元51、52，构成为双切割机(dual dicing saw)，能够利用两个切削单元51、52对一条分割预定线依次进行切削加工。
在切削装置50的基台55上配设有保持工作台60。保持工作台60构成为通过未图示的移动机构在作为加工进给方向的X轴方向上往复移动。另外，保持工作台60构成为通过未图示的旋转机构在水平面内旋转。
向保持工作台60依次提供在带T上粘贴层叠基板W而得的框架单元U，层叠基板W隔着带T而吸引保持于保持工作台60的保持面60a。
在切削单元51的附近设置有对层叠基板W进行拍摄的拍摄装置53，控制器100根据拍摄图像设定层叠基板W的分割预定线，并且进行保持工作台60的旋转，从而进行对准(加工位置检测)。拍摄装置53根据层叠基板W的类别而使用可见光相机或IR相机，能够检测层叠基板W内的图案，并能够进行基于控制器100的分割预定线的设定以及对准。
在基台55上立设有门型形状的柱56，在柱56上设置有分别将第1切削单元51和第2切削单元52支承为能够在Y轴方向和Z轴方向上移动的移动机构57、58。在第1切削单元51中设置有通过未图示的电动机而被旋转驱动的基板用切削刀具51a。在第2切削单元52中设置有金属用切削刀具52a，该金属用切削刀具52a具有比基板用切削刀具51a的刃厚厚的刃厚，通过未图示的电动机而被旋转驱动。
在保持工作台60的周围配置有多个用于对框架单元U的环状框架F进行夹持的夹具62。
在切削装置50的基台55上设置有清洗装置59，对切削加工后的层叠基板W进行清洗。
接着，对本发明的晶片的加工方法的实施方式进行说明。图4是示出本发明的加工方法的一个实施方式的步骤的流程图。以下依次对各步骤进行说明。
＜刀具准备步骤＞
如图3所示，刀具准备步骤是在切削装置50中准备基板用切削刀具51a和刃厚比基板用切削刀具51a的刃厚厚的金属用切削刀具52a的步骤。
基板用切削刀具51a是适合用于切削图2所示的第1基板10和第2基板20的刀具，例如是厚度为40μm、网眼尺寸#3000(粒径2μm～4μm)左右的电铸刀具。
金属用切削刀具52a是适合用于切削图2所示的中间层30的刀具，例如是厚度为50μm、网眼尺寸#800(粒径10μm～20μm)左右的树脂刀具。
另外，金属用切削刀具52a由比基板用切削刀具51a容易磨损的刀具构成，能够利用集中度比基板用切削刀具51a低的刀具或柔软的结合材料的刀具。
另外，金属用切削刀具52a例如能够利用具有比基板用切削刀具51a的刃厚厚且比基板用切削刀具的刃厚的2倍薄的刃厚的刀具。
＜支承部件配设步骤＞
如图5的(A)所示，支承部件配设步骤是在层叠基板W的第2基板20侧配设作为支承部件的带T的步骤。带T除了具有粘接层的带以外，也可以是不具有粘接层的带。
在本实施方式中，如图2、图5的(B)所示，将比第1基板10厚的第2基板20粘贴于带T。由此，如后面详细说明的那样，能够实施如下的所谓半切：在将中间层30和第2基板20保留在下侧的状态下对厚度薄的第1基板10实施切削(第1切削步骤)，能够防止在切削时容易破裂的厚度薄的第1基板10的破裂。特别是，当基板的厚度为40μm以下时，破裂的可能性升高，因此优选实施不切入中间层和厚基板而仅先切削40μm以下的薄基板的半切。
另外，如图5的(A)所示，环状框架F按照围绕于层叠基板W的周围的方式固定于带T，构成层叠基板W与环状框架F成为一体的框架单元U。
＜保持步骤＞
如图5的(B)所示，保持步骤是利用保持工作台60隔着作为支承部件的带T对层叠基板W进行保持并且使第1基板10露出的步骤。
保持工作台60的保持面60a与未图示的吸引源连接，层叠基板W隔着作为支承部件的带T而被吸引保持于保持面60a。另外，环状框架F被夹具62夹持。
＜第1切削步骤＞
如图5的(C)所示，第1切削步骤是如下的步骤：利用基板用切削刀具51a沿着分割预定线对保持工作台60所保持的层叠基板W进行切削，在第1基板10上形成宽度比金属用切削刀具52a的刃厚宽的第1切削槽。
具体而言，首先，利用图1所示的拍摄装置53对层叠基板W进行拍摄而进行对准，在间隔道内设定分割预定线。接着，如图5的(C)所示，将基板用切削刀具51a定位于切入高度并使基板用切削刀具51a高速旋转，并且将保持工作台60在加工进给方向(X轴方向)上进行加工进给，从而如图6的(A)、(B)所示，在第1基板10的间隔道13内沿着分割预定线L形成第1切削槽M1。
这里，基板用切削刀具51a的刃厚51w(图6的(A))比金属用切削刀具52a的刃厚52w(图7的(A))窄，因此通过利用基板用切削刀具51a进行多次的槽加工，使第1切削槽M1的宽度W1(图6的(D))比金属用切削刀具52a的刃厚52w(图7的(A))宽。
即，如图6的(A)～(F)所示，针对一条分割预定线L使基板用切削刀具51a在转位方向(Y轴方向)上多次相对移动，从而对一条分割预定线L进行多次切削。
更具体而言，如图6的(A)、(B)所示，首先对第1基板10按照从分割预定线L的位置使刃的中心位置向一侧错开的方式将基板用切削刀具51a定位而沿着分割预定线L进行第1次槽加工。接着，如图6的(C)、(D)所示，从分割预定线L的位置使刃的中心位置向另一侧错开而将基板用切削刀具51a定位，沿着分割预定线L进行第2次槽加工。由此，加工出宽度W1比金属用切削刀具52a的刃厚52w(图7的(A))宽的第1切削槽M1。如图6的(E)、(F)所示，对相邻的分割预定线L也进行同样的加工。
在图6的(A)～(F)的例子中，通过2次的槽加工在间隔道13的宽度13w(图6的(B))的范围内形成第1切削槽M1，不过也可以与金属用切削刀具52a的刃厚52w(图7的(A))对应地变更槽加工的次数，例如设为3次等。另外，在该第1切削步骤中，中间层30和第2基板20未被切削，层叠基板W作为整体进行半切。
＜第2切削步骤＞
如图7的(A)～(D)所示，第2切削步骤是如下的步骤：在实施了第1切削步骤之后，利用第2切削单元52(图3)的金属用切削刀具52a沿着第1切削槽M1对保持工作台60(图5的(C))所保持的层叠基板W进行切削，形成将中间层30断开并且具有与金属用切削刀具52a的刃厚52w相当的宽度的第2切削槽M2。
如图7的(A)、(B)所示，在第1基板10中，在中间层30的与间隔道13、23对应的部位形成有第1切削槽M1，利用金属用切削刀具52a沿着该第1切削槽M1切入间隔道13、23，从而对包含金属的中间层30进行槽加工。
由此，如图7的(C)、(D)所示，在第1切削槽M1的底部形成第2切削槽M2。
＜第3切削步骤＞
如图8的(A)～(D)所示，在实施了第2切削步骤之后，利用基板用切削刀具51a沿着第2切削槽M2对保持工作台60(图5的(C))所保持的层叠基板W进行切削，将第2基板20断开从而将层叠基板W分割。
如图8的(A)、(B)所示，在中间层30的与间隔道13、23对应的部位形成有第2切削槽M2，利用基板用切削刀具51a沿着该第2切削槽M2切入第2基板20而进行槽加工。
由此，如图8的(C)、(D)所示，在第2切削槽M2的底部形成第3切削槽M3。第3切削槽M3到达作为支承部件的带T从而将第2基板20完全断开。
在以上的实施方式中，关于一条分割预定线L(图6的(A))，在第1切削步骤中通过第1切削单元51(图1)的基板用切削刀具51a的两次槽加工而形成第1切削槽M1(图6的(E))，接着，在第2切削步骤中通过第2切削单元52(图2)的金属用切削刀具52a的槽加工而形成第2切削槽M2(图7的(C))，接着，在第3切削步骤中通过第1切削单元51(图1)的基板用切削刀具51a的槽加工而形成第3切削槽M3(图8的(C))。通过对所有的间隔道13、23(图1)实施这样的所谓的阶梯式切割，能够将层叠基板W分割成芯片。
在以上说明的加工方法中，能够在不使层叠基板W翻转的情况下利用适于各基板和中间层的切削的切削刀具进行切削，能够防止产生被称为崩边的产生于切削槽的边缘的缺损。另外，能够不使层叠基板W翻转而在利用保持工作台60保持着层叠基板W的状态下实施第1切削步骤～第3切削步骤，因此也能够防止因层叠基板W的翻转、层叠基板W相对于保持工作台60的装卸所引起的层叠基板W的破损。并且，由于不需要层叠基板W的翻转和装卸，能够实现加工时间的缩短。
另外，在使用图6至图8而说明的实施方式中，金属用切削刀具52a被设定为比基板用切削刀具51a的刃厚51w厚且比基板用切削刀具51a的刃厚的2倍薄的厚度52w，在第1切削步骤中，利用基板用切削刀具51a沿着一条分割预定线L对层叠基板W进行两次切削而形成具有相当于基板用切削刀具51a的刃厚的2倍的宽度的第1切削槽M1。
在该例中，在第1切削步骤中，通过沿着一条分割预定线L进行两次切削，能够形成宽度比金属用切削刀具52a的刃厚52w宽的第1切削槽M1。这样，根据两个刀具51a、52a的刃厚的关系，能够设计在第1切削步骤中沿着一条分割预定线L进行切削的次数。另外，根据该例，能够通过最小次数(2次)形成第1切削槽M1，能够实现加工时间的缩短。
另外，图9至图11是对第1切削步骤、第2切削步骤的另一实施方式进行说明的图。在该实施方式中，形成如下的该第1切削槽MA：利用基板用切削刀具51a沿着一条分割预定线L对层叠基板W进行两次切削而形成两条切削槽Ma，并且在两条切削槽Ma之间形成有宽度比金属用切削刀具52a的刃厚52w窄的沿着分割预定线L的切削残留部K，在第2切削步骤中，利用金属用切削刀具52a将中间层30与切削残留部K一同进行切削。
具体而言，如图9的(A)所示，关于第1基板10，使刃的中心位置从分割预定线L的位置向一侧错开而将基板用切削刀具51a定位，沿着分割预定线L进行第1条的槽加工，形成切削槽Ma。接着，如图9的(C)所示，使刃的中心位置从分割预定线L的位置向另一侧错开而将基板用切削刀具51a定位，沿着分割预定线L进行第2条的槽加工，形成切削槽Ma。此时，按照在第1条与第2条的槽之间形成切削残留部K的方式将基板用切削刀具51a的中心位置设定于从分割预定线L错开的位置。
这样，如图9的(C)～(F)所示，形成具有两条切削槽Ma和两条切削槽Ma之间的切削残留部K的第1切削槽MA。该第1切削槽MA的宽度WA是比间隔道13、23的宽度窄的范围，并且比在之后的第2切削步骤中使用的金属用切削刀具52a的刃厚52w宽。另外，切削残留部K的宽度设定为比金属用切削刀具52a的刃厚52w窄，设定为在之后的第2切削步骤中能够通过金属用切削刀具52a去除的宽度。
接着，如图10的(A)～(D)所示，在第2切削步骤中，一边利用金属用切削刀具52a切入至切削残留部K而将切削残留部K去除，一边切入至中间层30而形成第2切削槽M2。
这里，如图10的(A)、(B)所示，利用金属用切削刀具52a对切削残留部K进行切削，在切削残留部K的两侧分别形成有切削槽Ma，因此能够在第1基板10与金属用切削刀具52a之间确保间隙S，防止第1基板10产生崩边。即，能够防止由于利用金属用切削刀具52a对第1基板10进行切削而引起的加工品质恶化。
接着，如图11的(A)～(D)所示，利用基板用切削刀具51a沿着在中间层30的与间隔道13、23对应的部位形成的第2切削槽M2切入第2基板20而进行槽加工，在第2切削槽M2的底部形成第3切削槽M3。
在以上的实施方式中，在第1切削步骤中留出切削残留部K，在第2步骤中去除切削残留部K。关于该实施方式，在想要确保金属用切削刀具52a的宽的刃厚52w、第1切削槽MA的宽的宽度WA的情况下，在能够缩短加工时间的方面特别有效。也就是说，例如，假设在不留出切削残留部K而形成宽度为WA的第1切削槽MA的情况下，需要沿着一条分割预定线L进行3次切削，而根据该实施方式则通过2次切削即可，能够缩短加工时间。换言之，能够以最少的切削次数将第1基板10(例如硅)的与利用金属用切削刀具52a进行切削的区域重叠的部位去除。

Claims (3)

1.一种加工方法，将层叠基板沿着交叉的多条分割预定线进行分割，该层叠基板是将第1基板和由与该第1基板相同的材质构成的第2基板隔着包含金属的中间层进行层叠而得的，其中，
该加工方法具有如下的步骤：
刀具准备步骤，准备基板用切削刀具以及刃厚比该基板用切削刀具刃厚厚的金属用切削刀具；
支承部件配设步骤，在该层叠基板的该第2基板侧配设支承部件；
保持步骤，利用保持工作台隔着该支承部件对该层叠基板进行保持并且使该第1基板露出；
第1切削步骤，利用该基板用切削刀具沿着该分割预定线对该保持工作台所保持的该层叠基板进行切削，在该第1基板上形成比该金属用切削刀具的刃厚宽的第1切削槽；
第2切削步骤，在实施了该第1切削步骤之后，利用该金属用切削刀具沿着该第1切削槽对该保持工作台所保持的该层叠基板进行切削，形成将该中间层断开并且具有与该金属用切削刀具的刃厚相当的宽度的第2切削槽；以及
第3切削步骤，在实施了该第2切削步骤之后，利用该基板用切削刀具沿着该第2切削槽对该保持工作台所保持的该层叠基板进行切削，将该第2基板断开从而将该层叠基板分割，
在该第1切削步骤中，针对一条分割预定线使该基板用切削刀具在转位方向上多次相对移动，从而对一条分割预定线进行多次切削。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其中，
该金属用切削刀具被设定为比该基板用切削刀具的刃厚厚且比该基板用切削刀具的刃厚的2倍薄的厚度，
在该第1切削步骤中，利用该基板用切削刀具沿着一条该分割预定线对该层叠基板进行两次切削而形成具有相当于该基板用切削刀具的刃厚的2倍的宽度的第1切削槽。
3.根据权利要求1所述的加工方法，其中，
在该第1切削步骤中，形成如下的该第1切削槽：利用该基板用切削刀具沿着一条该分割预定线对该层叠基板进行两次切削而形成两条切削槽，并且在该两条切削槽之间形成有宽度比该金属用切削刀具的刃厚窄的沿着该分割预定线的切削残留部，
在该第2切削步骤中，利用该金属用切削刀具将该中间层与该切削残留部一同进行切削。
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