KR102274972B1 - 절삭 블레이드 - Google Patents

Abstract

(과제) 자생 발인을 촉진시키도록 절삭할 수 있고, 특히 피가공물의 표면막을 양호하게 절삭할 수 있도록 하는 것.
(해결 수단) 본 발명의 절삭 블레이드 (10) 는, 도금층 (11) 에서 지립 (12) 을 고정시킨 원환 형상의 전주 지석부를 구비하고 있다. 도금층에는, 원환 형상의 양 측면 (11a, 11b) 에 개구되어 두께 방향으로 신장되는 관통공 (14) 과, 양 측면의 일방에 개구되어 두께 방향으로 신장되는 비관통공 (15) 이 복수 형성된다. 절삭 블레이드는, 관통공 및 비관통공에 의해 절삭 중에 있어서의 소모량이 많아지고, 피가공물의 표면막이 부착되어도 자생 발인을 촉진시켜, 가공 품질도 양호하게 유지할 수 있다.

Description

절삭 블레이드{CUTTING BLADE}

본 발명은, 표면막을 갖는 반도체 웨이퍼 등을 절삭하기 위한 절삭 블레이드에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼로는, 절연막이나 디바이스를 보호하는 보호막 등의 표면막이 형성된 것이 이용되고 있다. 이와 같은 반도체 웨이퍼를 개개의 디바이스로 분할하는 경우, 지립을 포함하여 형성된 환상이 되는 2 개의 절삭 블레이드를 사용하여 이른바 스텝컷으로 칭해지는 분할 방법이 채용되는 경우가 있다. 구체적으로는, 스텝컷에서는, 먼저, 표면막 제거용의 일방의 절삭 블레이드에 의해, 반도체 웨이퍼로부터 표면막을 제거하는 하프컷을 실시한다. 그 후, 풀컷용이 되는 타방의 절삭 블레이드에 의해, 표면막이 제거된 부분에 절삭홈을 형성하는 풀컷을 실시한다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 2003-334751호 일본 공개특허공보 2015-018965호

그러나, 박후 (薄厚) 의 반도체 웨이퍼를 스텝컷하는 경우, 표면막을 제거하는 절삭에서는 반도체 웨이퍼 자체로의 절입 깊이가 얕아져, 절삭에 의해 제거되는 부분에 대해 반도체 웨이퍼에 대해 표면막이 차지하는 비율이 많아진다. 이 때문에, 날끝에 막이 부착되거나 하는 것에 의해, 낡은 지립이 탈락되고 새로운 지립이 표출되는 이른바 자생 발인이 발생하기 어려워져, 가공 품질이 악화된다는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 자생 발인을 촉진시키도록 절삭할 수 있고, 특히 피가공물의 표면막을 양호하게 절삭할 수 있는 절삭 블레이드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 절삭 블레이드는, 도금층에서 지립을 고정시킨 원환 형상의 전주 (電鑄) 지석부를 구비하는 절삭 블레이드로서, 도금층에는, 원환 형상의 양 측면에 개구되어 두께 방향으로 신장되는 관통공 및 양 측면의 일방에 개구되어 두께 방향으로 신장되는 비관통공이 복수 형성된 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 도금층에 두께 방향으로 신장되는 구멍을 복수 구비하므로, 구멍이 없는 블레이드에 비해 절삭 중에 있어서의 소모량을 많게 하여 자생 발인을 촉진시킬 수 있다. 이로써, 피가공물이 박후이고 표면막이 형성된 반도체 웨이퍼여도, 그 표면막을 양호하게 제거할 수 있어, 가공 품질도 양호하게 유지할 수 있다.

본 발명에 의하면, 두께 방향으로 신장되는 구멍을 복수 구비하므로, 자생 발인을 촉진시키도록 절삭할 수 있고, 특히 피가공물의 표면막을 양호하게 절삭할 수 있다.

도 1 은 실시형태에 관련된 절삭 블레이드의 일례를 모식적으로 나타낸 설명용 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 A 부 및 도 3 의 B 부 확대 단면도이다.
도 3 은 실시형태에 관련된 절삭 블레이드 이외의 일례를 모식적으로 나타낸 설명용 단면도이다.
도 4 는 절삭 가공 후에 있어서의 피가공물의 절삭홈의 대비 설명용 확대 상면 사진이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 실시형태에 관련된 절삭 블레이드에 대해 설명한다. 도 1 은, 실시형태에 관련된 절삭 블레이드의 일례를 모식적으로 나타낸 설명용 단면도이다.

도 1 에 나타내는 절삭 블레이드 (10) 는, 원환 형상의 전주 지석부 (칼날) 만으로 이루어지는 와셔 타입으로 되어 있다. 절삭 블레이드 (10) 는, 두께 방향 양면측으로부터 2 개의 플랜지 사이에 끼여 스핀들에 장착되고, 스핀들의 구동에 의해 고속 회전된다. 그리고, 고속 회전된 절삭 블레이드 (10) 를 피가공물에 절입시키면서, 피가공물의 스트리트를 따라 상대적으로 절삭 이송함으로써 피가공물을 절삭하여 절삭홈을 형성한다.

여기서, 피가공물로는, 실리콘, 갈륨비소 등의 반도체 기판에 반도체 디바이스가 형성된 반도체 웨이퍼여도 되고, 세라믹, 유리, 사파이어계의 무기 재료 기판에 광 디바이스가 형성된 광 디바이스 웨이퍼여도 된다.

이어서, 절삭 블레이드 (10) 의 제조 방법에 대해 설명한다. 절삭 블레이드 (10) 의 제조에서는, 먼저, 니켈 도금액으로 채운 도금 욕조를 준비하고, 니켈 도금액에는 첨가제를 첨가한다. 니켈 도금액은, 황산니켈이나 질산니켈, 염화니켈 등의 니켈 (이온) 을 함유하는 전해액으로, 다이아몬드 등의 지립이 혼입되는 것을 예시할 수 있고, 그 구성이나 사용량은 후술하는 바와 같이 절삭할 수 있는 한에 있어서 임의로 설정할 수 있다. 첨가제는, 후술하는 관통공이나 비관통공의 형성을 촉진시키기 위해서 첨가되고, 알킬기, 아릴기, 아르알킬기 등의 소수성기를 갖는 수용성의 암모늄 화합물을 함유하는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 니켈 도금액에 대한 첨가제의 농도는, 관통공이나 비관통공의 개구 직경 등에 따라 임의로 설정된다.

상기와 같이 첨가제를 첨가한 니켈 도금액에 대하여, 원환 형상의 전주 지석부에 대응한 형상의 마스크로 덮인 기대와, 니켈 전극을 침지시킨다. 그리고, 기대를 음극, 니켈 전극을 양극으로 하여 니켈 도금액에 직류 전류를 흘리고, 마스크로 덮이지 않은 기대의 표면에 도금층을 퇴적시켜 전주 지석부를 형성한다. 이 때, 니켈 도금액의 교반이 동시에 행해지므로, 전주 지석부에서는 니켈을 함유하는 도금층 중에 지립이 대체로 균등하게 분산되어 도금층에서 지립이 고정된다. 소정 두께로 전주 지석부를 퇴적하여 형성 후, 기대로부터 전주 지석부를 박리하여 제거하고, 원환 형상의 전주 지석부만으로 이루어지는 와셔 타입의 절삭 블레이드 (10) 가 완성된다.

도 2 는, 도 1 의 A 부 확대 단면도이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 절삭 블레이드 (전주 지석부) (10) 는 도면 중 망점을 형성한 부분이 도금층 (11) 이고, 이 도금층 (11) 에 대체로 균등하게 분산되어 지립 (12) 이 고정되어 있다. 또, 도금층 (11) 에는, 도금층 (11) 의 두께 방향 (도 2 중 상하 방향) 으로 신장되는 관통공 (14) 및 비관통공 (15) 이 복수 형성되어 있다. 관통공 (14) 및 비관통공 (15) 은, 도금층 (11) 의 적층시에, 상기의 첨가제의 작용에 의해 기포가 발생하여 도금층 (11) 이 비형성이 되는 영역이 산재적으로 발생하고, 도금층 (11) 의 적층 과정에서, 그 영역이 연속하도록 도금층 (11) 의 두께 방향으로 성장 (신장) 하여 형성된다.

관통공 (14) 은, 도 2 에서 도금층 (11) 의 상면 및 하면이 되는 양 측면 (11a, 11b) 에 개구되어 있다. 관통공 (14) 으로는, 부호 14a 를 붙인 관통공과 같이, 일방의 측면 (11a) 으로부터 두께 방향으로 신장된 구멍과, 타방의 측면 (11b) 으로부터 두께 방향으로 신장된 구멍이 두께 방향 중간부에서 연통하도록 형성된 것이어도 된다. 도시에서는 관통공 (14a) 을 1 개 지점으로 했는데, 동일하게 형성되는 관통공 (14a) 이 많은 비율로 형성된다. 또, 부호 14b 를 붙인 관통공과 같이, 양 측면 (11a, 11b) 중, 어느 일방에서 타방까지 두께 방향으로 신장되어 관통하도록 형성된 것이어도 된다.

비관통공 (15) 은, 양 측면 (11a, 11b) 의 일방에 개구되어 있고, 개구와 반대측은 두께 방향 중간부에 위치하고 폐색되어 형성된다.

이와 같은 실시형태에 의하면, 도금층 (11) 의 두께 방향으로 신장되는 관통공 (14) 및 비관통공 (15) 을 가지므로, 절삭 중에 있어서의 절삭 블레이드 (10) 의 소모량을 많게 할 수 있다. 이로써, 표면막을 갖는 박후의 피가공물에 대하여, 표면막을 제거하기 위한 절삭홈을 형성하는 경우, 제거하는 부분이 피가공물에 비해 표면막이 많아져도, 날끝에 막이 부착된 상태가 유지되는 것을 억제하여 자생 발인을 촉진시킬 수 있다. 또, 관통공 (14) 및 비관통공 (15) 에 의해 도금층 (11) 과 지립 (12) 의 접촉 면적을 줄여 지립 (12) 을 탈락되기 쉽게 하여, 이로써도 자생 발인을 촉진시킬 수 있다. 이와 같이 자생 발인을 촉진시킴으로써, 칩핑의 발생을 방지할 수 있고, 절삭의 가공 품질 향상을 도모할 수 있다.

또한, 절삭 중에 절삭 블레이드 (10) 에 결손이 발생하여도, 관통공 (14) 및 비관통공 (15) 이 존재하기 때문에, 결손의 크기를 최소한으로 억제할 수 있다. 이로써, 큰 결손이나 균열이 발생하는 것에 의한 가공 불량의 발생을 회피할 수 있다.

여기서, 관통공 (14) 및 비관통공 (15) 의 개구 평균 직경 (d1) 은, 지립 (12) 의 평균 입경 (d2) 의 1/10 이상 2 배 이하의 크기로 형성되면, 절삭에 있어서의 자생 발인이 양호하게 촉진되어, 피가공물을 양호하게 절삭할 수 있다. 보다 바람직하게는, 개구 평균 직경 (d1) 이 평균 입경 (d2) 의 1/5 이상 등배 이하의 크기로 하면 되고, 자생 발인이 보다 한층 촉진되어, 보다 양호하게 절삭할 수 있다. 개구 평균 직경 (d1) 이 평균 입경 (d2) 의 등배보다 크고 2 배 이하인 경우에는, 가공 부하를 저감시키도록 가공 조건을 변경함으로써 양호하게 절삭을 실시할 수 있다. 또, 개구 평균 직경 (d1) 을 1 ㎛ 이상 6 ㎛ 이하로 하고, 이것에 따라 상기한 범위로 평균 입경 (d2) 을 형성하는 것이 바람직한데, 이들의 범위 외라고 해도 가공 조건 등을 조정함으로써 절삭의 가공 품질을 동등하게 하는 것을 기대할 수 있다.

도 3 은, 실시형태에 관련된 절삭 블레이드 이외의 일례를 모식적으로 나타낸 설명용 단면도이다. 본 발명의 절삭 블레이드는, 상기한 와셔 타입 이외에, 도 3 에 나타내는 절삭 블레이드 (20) 와 같이, 원환 형상의 전주 지석부 (칼날) (21) 와, 전주 지석부 (21) 를 유지하는 원뿔대상의 기대 (22) 를 구비한 허브 타입의 전착 지석 (블레이드) 으로 해도 된다. 이와 같은 절삭 블레이드 (20) 에 있어서의 전주 지석부 (21) 는, 상기의 와셔 타입의 절삭 블레이드 (10) 와 동일하게 하여 형성된다. 따라서, 전주 지석부 (21) 에 있어서의 B 부를 확대하여 단면에서 본 경우에는, 도 2 로 나타내는 구성과 동일해진다.

또한, 와셔 타입의 절삭 블레이드 (10) (도 1 참조) 에서는 전주 지석부를 형성 후, 기대로부터 전주 지석부를 박리했지만, 허브 타입의 절삭 블레이드 (20) 에서는, 이러한 박리를 실시하지 않고, 전주 지석부 (21) 에 기대 (22) 를 고정시킨 채로 한다. 그리고, 기대 (22) 에 있어서 전주 지석부 (21) 가 형성되어 있지 않은 측의 외주 영역을 부분적으로 에칭하여, 기대 (22) 에 덮여 있던 전주 지석부 (21) 의 일부를 노출시킨다.

실시예

실시예 1 ∼ 13 및 비교예로서, 복수의 절삭 블레이드를 제조하여 실험을 실시하였다. 각각의 절삭 블레이드의 제조 방법은 상기한 바와 같이 하여 도 1 에 나타낸 구성을 이루고, 관통공 및 비관통공의 개구 평균 직경이 표 1 에 나타내는 바와 같이 0.1 ∼ 3.3 ㎛ 가 되도록, 첨가제의 농도, 전류 밀도, 교반 조건을 변경하였다. 실시예 1 ∼ 13 및 비교예에 있어서의 지립은, 다이아몬드 지립으로 하고, 평균 입경은 3 ㎛ 로 하였다.

실시예 1 ∼ 13 및 비교예의 절삭 블레이드를 스핀들에 장착하고 회전시켜 피가공물을 절입하면서, 절삭 블레이드를 가공 이송하여 절삭홈을 형성하는 절삭 가공을 실시하였다. 그 때의 가공 조건은 이하와 같이 하였다. 또, 절삭 가공을 실시하기 전에, 각각의 절삭 블레이드에 대하여, 최적인 드레스 또는 프리컷을 실시하였다.

[가공 조건]

피가공물：막두께 (수 ㎛) 의 Low-K 막이 형성된 웨이퍼 (Φφ12 인치 두께 780 ㎛)

스핀들 회전수：40000 rpm

이송 속도：50 ㎜/s

절삭홈 깊이：Low-K 막의 표면으로부터 100 ㎛ (하프컷)

인덱스：2 ㎜

실시예 1 ∼ 13 및 비교예의 절삭 블레이드로 절삭된 피가공물에 대하여, 광학 현미경으로 절삭홈을 관찰하여 평가하였다. 또, 절삭 가공 후의 절삭 블레이드의 상태를 관찰하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.

표 1 의 가공 품질의 평가는 이하와 같이 된다.

○：칩핑 저감

◎：칩핑 거의 없음

×：관통공 및 비관통공이 비형성이 되는 절삭 블레이드와 비교하여 가공 품질에 변화 없음

또, 블레이드 상태의 「결손」은, 절삭 블레이드의 날끝에 망가짐이 있지만, 가공 조건의 변경에 의해 개선 가능하고, 일부가 결손되어도 관통공이나 비관통공의 영향으로 결손이 신장되지 않고 가공 품질에 영향이 없는 상태이다.

표 1 로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 관통공 및 비관통공의 개구 평균 직경이 0.7 ∼ 3.0 ㎛ (실시예 3 ∼ 12) 에서 칩핑이 발생하지 않는 특히 양호한 가공 품질이 얻어졌다. 이러한 개구 평균 직경의 범위는 지립의 평균 입경이 3 ㎛ 가 되므로, 지립의 평균 입경의 1/5 이상 등배 이하의 크기가 된다. 가공 품질이 양호해지는 이유는, 관통공 및 비관통공에 의해 자생 발인이 양호하게 촉진되었기 때문이다. 실시예 1 및 2 에서는, 실시예 3 ∼ 12 에 비하면 자생 발인성이 저하되어 가공 품질이 약간 저하되지만, 가공 조건의 변경 등에 의해 실시예 3 ∼ 12 와 동등한 가공 품질을 실현할 수 있는 것이다. 실시예 13 에서는, 개구 평균 직경이 대직경화에 따른 절삭 블레이드의 강성의 저하에 의해, 실시예 3 ∼ 12 에 비하면 가공 품질이 약간 저하되지만, 가공 조건의 변경 등에 의해 실시예 3 ∼ 12 과 동등한 가공 품질을 실현할 수 있는 것이다.

도 4 는, 절삭 가공 후의 피가공물의 대비 설명용 확대 사진이다. 도 4A 는, 실시예 5 의 절삭 블레이드로 상기 가공 조건 (스핀들 회전수는 30000 rpm 으로 변경) 에서 절삭 가공을 실시한 경우의 피가공물에 형성된 절삭홈의 확대 상면 사진이다. 도 4B 는, 관통공 및 비관통공을 갖지 않는 절삭 블레이드 (다이아몬드 지립 평균 입경 3 ㎛ 의 통상적인 전주 블레이드) 로 상기 가공 조건에서 절삭 가공을 실시한 경우의 피가공물에 형성된 절삭홈의 확대 상면 사진이다. 도 4B 에 있어서는, 절삭에 의해 칩핑이 발생하고 절삭홈의 양측의 Low-k 막이 박리되어, 반도체 웨이퍼의 디바이스가 파손될 우려가 있다. 따라서, 절삭 블레이드에 의한 Low-k 막의 제거에 문제를 갖고 있다. 이 점, 도 4A 에서는, 절삭홈의 양측 가장자리가 깔끔하게 직선상을 이루고 있고, 절삭에 의해 칩핑의 발생을 억제하여 상기 문제를 해소할 수 있다. 또, 실시예 5 의 절삭 블레이드와, 상기 서술한 관통공 및 비관통공을 갖지 않는 절삭 블레이드로 동량의 절삭 가공을 실시한 후, 각각의 소모량을 측정한 결과, 실시예 5 의 절삭 블레이드의 소모량 쪽이 약 5 배 많아져, 자생 발인이 양호하게 행해지고 있는 점을 확인할 수 있었다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지 변경하여 실시하는 것이 가능하다. 상기 실시형태에 있어서, 첨부 도면에 도시되어 있는 크기나 형상, 방향 등에 대해서는, 이것에 한정되지 않고, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위 내에서 적절히 변경하는 것이 가능하다. 그 밖에, 본 발명의 목적의 범위를 벗어나지 않는 한에 있어서 적절히 변경하여 실시하는 것이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 표면막을 갖는 반도체 웨이퍼를 절삭하는 절삭 블레이드에 유용하다.

10 : 절삭 블레이드 (전주 지석부)
11 : 도금층
11a, 11b : 측면
12 : 지립
14 : 관통공
15 : 비관통공
20 : 절삭 블레이드
21 : 전주 지석부

Claims (1)

1. 도금층에서 지립을 고정시킨 원환 형상의 전주 지석부를 구비하는 절삭 블레이드로서,
   그 도금층에는, 원환 형상의 양 측면에 개구되어 두께 방향으로 신장되는 관통공, 양 측면의 일방에 개구되어 두께 방향으로 신장되어 폐색되는 제 1 비관통공, 및 양 측면의 타방에 개구되어 두께 방향으로 신장되어 폐색되는 제 2 비관통공이 복수 형성되고,
   상기 관통공, 상기 제 1 비관통공 및 상기 제 2 비관통공의 개구 평균 직경은, 지립의 평균 입경의 1/10 배 이상 2 배 이하의 크기로 형성되는, 절삭 블레이드.

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