CN104139462A - 晶片的切削方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供晶片的切削方法，不需要准备特殊的设备，不用中断切削动作就能够消除切削刀具的堵塞并切削晶片。在晶片(W)的切削方法中，使通过层叠在基板(65)的表面上的层叠体而形成器件的晶片(W)相对于切削刀具(15)在与切削刀具(15)的旋转轴垂直的方向上相对移动，沿着多个间隔道进行切削，该切削方法包括：层叠体去除工序，使切削刀具(15)切入得比层叠体的厚度深而切入到基板(65)的中途，并且，使晶片(W)沿着间隔道相对移动，形成切削槽(66)，从而去除层叠体；以及修整工序，使切削刀具(15)沿着切削槽(66)切入得深，使晶片(W)相对移动，沿着切削槽(66)进行切削，去除附着在切削刀具(15)的末端的层叠体，进行修整。

Description

晶片的切削方法

技术领域

本发明涉及对在表面形成有保护膜或TEG等层叠体的半导体晶片等被加工物进行切削的切削方法。

背景技术

以往，公知有用于将半导体晶片、玻璃基板、树脂基板等分割为器件芯片的切削装置(划片装置)，例如，如专利文献1所公开的那样，还公知有具有两个主轴单元的双主轴切削装置。在这种双主轴切削装置中，实施如下的阶梯切割(step cut)：首先，进行通过一个主轴单元的切削刀具形成规定深度的槽的半切，然后，进行通过另一个主轴单元的切削刀具完全切断半切后的槽的全切。

在对半导体晶片进行切削加工时，在对设定有分割预定线的间隔道去除被称为测试元件组(Test Element Group，TEG)的测试用金属图案的情况下，也进行这种阶梯切割。即，首先，利用一个主轴单元的切削刀具去除(半切)TEG而形成第一切削槽，接着，利用另一个主轴单元的切削刀具在第一切削槽的位置处形成第二切削槽并完全切断(全切)半导体晶片。

如果想要实施这种阶梯切割，则预先通过半切去除TEG，并利用与在半切中使用的切削刀具不同的切削刀具进行全切，因此在进行全切的切削刀具中不会产生由TEG引起的堵塞。而且，由于在进行全切的切削刀具中不会产生由TEG引起的堵塞，因此能够有效地防止在晶片的背面侧产生碎屑。

专利文献1：日本特开2003-173986号公报

专利文献2：日本特开2000-49120号公报

专利文献3：日本特开2008-300555号公报

但是，切削刀具一边高速旋转一边切削晶片等工件，而长时间持续进行半切或持续切断间隔道上的TEG图案会使得树脂等切削屑附着在刀具末端，刀具产生堵塞，切割性能降低。为了解决该问题，存在将进行刀具修整的修整部件专用子卡盘工作台设置在与卡盘工作台相邻的位置、或在与切割带上的工件相邻的位置处粘贴设置修整部件的方法(例如，参照专利文献2、3)。总之，需要设置子卡盘工作台、或准备特殊的切割用框架，成本增加。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，提供如下的晶片的切削方法：不需要准备特殊的设备，不用中断切削动作就能够一边消除半切用切削刀具的堵塞一边切削半导体晶片。

为了解决上述的课题并实现目的，在本发明的晶片的切削方法中，使通过层叠在基板正面上的层叠体而形成有器件的晶片相对于具有环状的切削刃并向规定方向旋转的切削刀具在与该切削刀具的旋转轴垂直的方向上相对移动，沿着划分该器件的多个间隔道进行切削，该切削方法的特征在于，包括：带粘贴工序，在所述晶片的背面粘贴切割带；层叠体去除工序，在实施了该带粘贴工序之后，使所述切削刀具切入得比该层叠体的厚度深而切入到该基板的中途，并且，在该切削刀具与所述晶片相对的位置上，使所述晶片顺着该切削刀具的旋转方向沿着所述间隔道相对移动，形成切削槽，从而去除该层叠体；以及修整工序，在执行该层叠体去除工序后的任意时机，使该切削刀具沿着该切削槽切入得比该切削槽深，使所述晶片逆着该切削刀具的旋转方向相对移动，沿着该切削槽切削该基板，去除在该层叠体去除工序中附着在该切削刀具的末端的该层叠体，进行该切削刀具的修整。

在本发明的晶片的切削方法中，将去除了表面层叠体的半切用切削刀具切入到去除了层叠体的切削槽并返回，从而能够进行去除了层叠体的切削刀具的修整，因此不需要设置特殊的机构，是经济的。而且，不需要为了进行切削刀具的修整而停止生产，因此还实现了生产量的提高。

附图说明

图1是通过实施方式的晶片的切削方法进行切削加工的切削装置的立体图。

图2是图1所示的切削单元的详细图。

图3是通过图1所示的切削装置进行晶片的切削加工时的说明图。

图4是使用实施方式的晶片的切削加工对晶片进行分割时的工序的流程图。

图5是层叠体去除工序中的切削的说明图。

图6是图5的A-A剖视图。

图7是修整工序中的修整的说明图。

图8是图7的B-B剖视图。

图9是分割工序中的切削的说明图。

图10是图9的C-C剖视图。

标号说明

1：切削装置；2：装置主体；5：卡盘工作台；10：切削单元；15：切削刀具；16：第一切削刀具；17：第二切削刀具；20：主轴；25：主轴套；30：喷嘴；35：刀具罩；40：Y轴移动单元；45：Z轴移动单元；61：正面；62：背面；65：基板；66：切削槽；W：晶片；T：切割带；L：层叠体；S：间隔道。

具体实施方式

下面，根据附图对本发明的晶片的切削方法的实施方式进行详细说明。另外，本发明不限定于该实施方式。另外，在下述实施方式的结构要素中包含本领域技术人员能够容易置换的结构要素、或实质上相同的结构要素。

(实施方式)

图1是通过实施方式的晶片的切削方法进行切削加工的切削装置的立体图。在本实施方式中，X轴方向是与后述切削刀具15的旋转轴的方向和铅直方向双方垂直的方向，Y轴方向是与铅直方向垂直的切削刀具15的旋转轴的方向，Z轴方向是铅直方向。图1所示的切削装置1构成为包括卡盘工作台5、两个切削单元10、清洗/干燥单元50。本实施方式的晶片的切削方法中使用的切削装置1是使两个切削单元10在Y轴方向上相对配置的双端面型(Facing dual type)加工装置。

切削装置1通过使保持被加工物的卡盘工作台5与两个切削单元10相对移动，对被加工物实施切削加工。即，卡盘工作台5被设置成，在保持被加工物的状态下，能够在作为加工进给方向的X轴方向上相对于装置主体2进行相对移动。

这里，被加工物是被切削加工的加工对象，没有特别限定，但是，例如可以是将硅、砷化镓(GaAs)等作为原材料的圆板状的半导体晶片或光器件晶片、陶瓷、玻璃、蓝宝石(Al₂O₃)系的圆板状的无机材料基板、金属或树脂等的圆板状的延性材料等各种加工材料。在本实施方式中，设切削装置1进行作为被加工物的半导体晶片W的切削加工来进行说明。

例如，在作为形成有多个器件的器件侧表面的正面的相反侧的表面、即背面粘贴作为粘接带的切割带T，进而将切割带T粘贴在磁性体的环状框架F上，由此在固定于环状框架F上的状态下对晶片W进行切削加工。切削装置1对晶片W的切削加工是在如下状态下进行：粘贴有切割带T的一侧的表面载置在卡盘工作台5上而将晶片W吸引保持在卡盘工作台5上，在配设在卡盘工作台5周围的框架保持单元6上保持环状框架F。

图2是图1所示的切削单元的详细图。两个切削单元10由第一切削单元11和第二切削单元12构成，这些切削单元10构成为包括切削刀具15、主轴20、主轴套25、喷嘴30、刀具罩35。即，第一切削单元11构成为包括第一切削刀具16、第一主轴21、第一主轴套26、第一喷嘴31、第一刀具罩36。同样，第二切削单元12也构成为包括第二切削刀具17、第二主轴22、第二主轴套27、第二喷嘴32、第二刀具罩37。其中，第二切削刀具17形成为比第一切削刀具16的厚度稍薄的厚度。

这些切削单元10能够分别通过移动单元而进行移动，通过作为分度进给单元的Y轴移动单元40和作为切入进给单元的Z轴移动单元45而能够在Y轴方向和Z轴方向上移动。即，第一切削单元11通过第一Y轴移动单元41和第一Z轴移动单元46而能够在Y轴方向和Z轴方向上移动，第二切削单元12通过第二Y轴移动单元42和第二Z轴移动单元47而能够在Y轴方向和Z轴方向上移动。由此，第一切削单元11和第二切削单元12能够一边对保持在卡盘工作台5上的晶片W供给切削水，一边对应加工的区域实施切削加工。

切削刀具15具有环状的切削刃，设置成能够在规定方向上进行旋转。详细地讲，切削刀具15是通过高速旋转而对保持在卡盘工作台5上的晶片W进行切削的形成为极薄的环形状的切削石，由此，切削刀具15具有环状的切削刃。该切削刀具15通过固定螺母(省略图示)以能够更换的方式固定在主轴20上。主轴套25形成为筒状，通过空气轴承将内插的主轴20支承为旋转自如。喷嘴30使切削液喷出而供给到切削刀具15的加工点。刀具罩35以能够拆装的方式保持喷嘴30。第一切削单元11和第二切削单元12均由这些构造构成。

清洗/干燥单元50能够进行切削加工后的晶片W的清洗和干燥。详细地讲，清洗/干燥单元50能够通过由旋转驱动源产生的动力使旋转台51旋转，并且通过清洗液喷射装置对晶片W喷射清洗液以对该晶片W进行清洗，从气体喷射装置对清洗后的晶片W喷射气体而能够使该晶片W干燥。

利用本实施方式的晶片W的切削方法进行切削加工的切削装置1如上所述构成，下面对其作用进行说明。图3是通过图1所示的切削装置进行晶片的切削加工时的说明图。上述的切削装置1是通过第一切削刀具16和第二切削刀具17这两个切削刀具15而阶段性地进行晶片W的切断的、通过所谓的阶梯切割(step cut)进行切断的加工装置。即，切削装置1沿着划分多个器件67(参照图5)的间隔道S(参照图5)，利用作为第一切削刀具15的第一切削刀具16而切削到晶片W的厚度方向的中途，沿着该切削槽66(参照图5)，通过作为第二切削刀具15的第二切削刀具17而切削晶片W的剩余厚度量。

另外，在利用切削装置1进行晶片W的切削加工时，从粘贴有切割带T的晶片W中的、粘贴有切割带T的表面的相反侧的表面即正面61侧进行切削加工。另外，这样进行切削加工的晶片W在作为晶片W的基底的基板65的正面61侧层叠具有TEG(Test Element Group：测试元件组)等电路图案的表面膜等层叠体L，由此在晶片W上形成多个器件67。

在利用切削装置1进行晶片W的切削加工时，以粘贴有切割带T的一侧的表面即背面62成为下表面而与卡盘工作台5相对且层叠有层叠体L的一侧的表面即正面61成为上表面的方向载置在卡盘工作台5上。进而，在利用框架保持单元6保持环状框架F且利用卡盘工作台5吸引保持了晶片W的背面62侧的状态下，从晶片W的正面61侧起，通过第一切削刀具16和第二切削刀具17阶段性地进行切削。即，第一切削刀具16设置为半切用切削刀具15，第二切削刀具17设置为分割用切削刀具15，切削装置1使用这两个切削刀具15阶段性地切削晶片W。

图4是使用实施方式的晶片的切削加工对晶片进行分割时的工序的流程图。在对晶片W进行分割时，首先，在带粘贴工序(步骤ST11)中，对层叠有层叠体L的晶片W粘贴切割带T。切割带T粘贴在具有内径比晶片W的外径大的孔的环状框架F上。在该状态下，从环状框架F的孔的部分将晶片W的背面62粘贴在切割带T上。由此，将切割带T粘贴在晶片W的背面62的整个面上。

在实施了带粘贴工序后，接着，在层叠体去除工序(步骤ST12)中，去除层叠在晶片W的正面61上的层叠体L。在去除层叠体L时，首先，以正面61成为上表面的方向，利用切削装置1的卡盘工作台5保持晶片W(参照图3)。在该状态下，从晶片W的正面61侧、即层叠有层叠体L的一侧起，通过切削刀具15进行晶片W的切削，由此去除层叠体L。

图5是层叠体去除工序中的切削的说明图。图6是图5的A-A剖视图。使两个切削刀具15中的第一切削刀具16与晶片W的正面61相对，使旋转的第一切削刀具16的外周面与晶片W的间隔道S接触，并且使第一切削刀具16与晶片W沿着间隔道S相对移动，从而进行层叠体去除工序。在该层叠体去除工序中，使第一切削刀具16以比层叠体L的厚度深、且比晶片W的厚度浅的深度，使外周面的下端附近从层叠体L侧的表面切入到晶片W，从正面61侧切入到基板65的中途。由此，第一切削刀具16以进入到晶片W的深度从层叠体L侧的表面切削晶片W。

在层叠体去除工序中，在利用第一切削刀具16切削晶片W的同时，使保持晶片W的卡盘工作台5在与第一切削刀具16的旋转轴垂直的方向上相对移动。关于此时的移动方向，使卡盘工作台5向与旋转的第一切削刀具16的下端附近的旋转方向相同的方向上移动，使晶片W相对于第一切削刀具16在该方向上相对移动。即，使卡盘工作台5在沿着晶片W的间隔道S的方向上、且向与第一切削刀具16中的与晶片W接触的部分附近的旋转方向相同的方向即顺方向移动。在该状态下，第一切削刀具16通过所谓的下切进行切削，该下切如下：在晶片W的移动方向上第一切削刀具16开始切削晶片W的部分从上方侧朝向下方侧、即从正面61方向侧朝向背面62方向侧进行切削。

由此，第一切削刀具16以比层叠体L的厚度深、且比晶片W的厚度浅的深度，从层叠有层叠体L的一侧的表面切削晶片W，沿着间隔道S形成该深度的切削槽66。换言之，以第一切削刀具16的厚度去除层叠体L，进而，以第一切削刀具16的厚度切削基板65中的靠近层叠体L的部分，由此形成切削槽66。这样，在层叠体去除工序中，在第一切削刀具16和晶片W相对的位置处，使晶片W向与第一切削刀具16的旋转方向相同的方向沿着间隔道S相对移动，形成切削槽66，由此去除层叠体L。

在执行了层叠体去除工序后，接着，在修整工序(步骤ST13)中进行第一切削刀具16的修整。图7是修整工序中的修整的说明图。图8是图7的B-B剖视图。在使层叠体去除工序中进行了晶片W的切削的第一切削刀具16向与层叠体去除工序中的旋转方向相同的方向旋转的状态下，一边使第一切削刀具16的外周面与切削槽66接触一边向与层叠体去除工序中的晶片W的相对移动的方向相反的方向相对移动，由此进行修整工序。在该修整工序中，使第一切削刀具16以比晶片W中形成了切削槽66的部分的剩余厚度、即从切削槽66的槽底到背面62的厚度浅的深度，使外周面中的下端附近从切削槽66的槽底切入到晶片W。由此，第一切削刀具16从切削槽66的槽底以进入到晶片W的深度切削晶片W。

在修整工序中，也是这样利用第一切削刀具16切削晶片W，但是在修整工序中，与层叠体去除工序不同，使卡盘工作台5向逆着旋转的第一切削刀具16的下端附近的旋转方向的方向移动。即，在修整工序中，第一切削刀具16的旋转方向维持层叠体去除工序中的旋转方向，而使卡盘工作台5向逆着层叠体去除工序中的移动方向的方向移动。详细地讲，使卡盘工作台5以如下方式移动：在层叠体去除工序中，在使第一切削刀具16沿着间隔道S的状态下，使晶片W向顺方向移动，而在第一切削刀具16到达间隔道S的端部之后，使晶片W向相反方向移动。

换言之，在修整工序中，第一切削刀具16的旋转方向不变，而使卡盘工作台5在沿着晶片W的间隔道S的方向上、且向与第一切削刀具16中的与晶片W接触的部分附近的旋转方向相反的方向即反方向移动。在该状态下，第一切削刀具16通过所谓的上切进行切削，该上切如下：在晶片W的移动方向上第一切削刀具16开始切削晶片W的部分，从下方侧朝向上方侧、即从背面62方向侧朝向正面61方向侧进行切削。

由此，第一切削刀具16更深地切入切削槽66，卡盘工作台5向使晶片W在与第一切削刀具16的旋转方向相反的方向上相对移动的方向移动，在该状态下，通过第一切削刀具16沿着切削槽66切削基板65。在修整工序中，如上所述一边使晶片W向逆着第一切削刀具16的旋转方向的方向相对移动一边进行切削，从而使第一切削刀具16在与晶片W的移动方向相反的方向上切削晶片W。由此，去除层叠体去除工序中附着在第一切削刀具16的末端、即第一切削刀具16的外周面上的层叠体L，从第一切削刀具16的外周面去除层叠体L中包含的金属等，由此进行第一切削刀具16的修整。

在执行了修整工序后，接着，在分割工序(步骤ST14)中进行晶片W的分割。图9是分割工序中的切削的说明图。图10是图9的C-C剖视图。使两个切削刀具15中的第二切削刀具17与晶片W的正面61相对，使旋转的第二切削刀具17的外周面与利用第一切削刀具16形成的切削槽66接触，并且沿着切削槽66使第二切削刀具17与晶片W相对移动，由此进行分割工序。在该分割工序中，使第二切削刀具17以比晶片W单体的厚度深、且不会切断粘贴在晶片W的背面62上的切割带T的深度，使外周面的下端附近从切削槽66的槽底切入到晶片W。由此，第二切削刀具17以切断晶片W的基板65、且不切断切割带T的深度切削晶片W。

另外，由于第二切削刀具17的厚度比第一切削刀具16的厚度薄，因此第二切削刀具17不会扩大利用第一切削刀具16切削的切削槽66的槽宽，进一步从该切削槽66的槽底对基板65进行切削。

在分割工序中，与在层叠体去除工序中通过第一切削刀具16切削晶片W的情况同样，使卡盘工作台5向与旋转的第二切削刀具17的下端附近的旋转方向相同的方向移动，使晶片W相对于第二切削刀具17进行相对移动。即，使卡盘工作台5向与第二切削刀具17中与晶片W接触的部分附近的旋转方向相同的方向即顺方向移动。

这样，在分割工序中，通过第二切削刀具17更深地切入切削槽66，以比晶片W单体的厚度深、且比包含粘贴在晶片W的背面62上的切割带T在内的厚度浅的深度，沿着切削槽66切削晶片W。由此，使第二切削刀具17沿着通过第一切削刀具16形成的切削槽66切入到切割带T的中途。而且，如上所述切削晶片W，并且在第二切削刀具17和晶片W相对的位置处，使晶片W向顺着第二切削刀具17的旋转方向的方向沿着间隔道S进行相对移动。由此，不会切断切割带T，沿着利用第一切削刀具16形成的切削槽66分割基板65，对位于切削槽66两侧的器件67彼此进行分割。

另外，如上所述，在使用第二切削刀具17的分割工序中，在沿着规定间隔道S分割基板65时，优选使用第一切削刀具16在其他间隔道S中进行层叠体去除工序。

在以上的实施方式的晶片W的切削方法中，在利用第一切削刀具16形成切削槽66从而去除层叠体L后，使第一切削刀具16更深地切入切削槽66，使晶片W向与第一切削刀具16的旋转方向相反的方向进行相对移动，由此进行第一切削刀具16的修整。其结果，不需要设置特殊的机构，能够抑制设置用于切削晶片W的装置时的成本，因此能够提高经济性。进而，不用中断切削动作就能够消除第一切削刀具16的堵塞并切削晶片W，因此不需要为了进行第一切削刀具16的修整而停止生产，能够实现生产量的提高。

另外，如上所述一边消除第一切削刀具16的堵塞一边切削晶片W，从而能够提高切削性能，因此能够提高通过切削晶片W而生成的各器件67的品质。

(变形例)

另外，上述的晶片W的切削方法用于如下的切削装置1，该切削装置1使用第一切削刀具16和第二切削刀具17作为切削刀具15，通过使用这两个切削刀具15阶段性地进行的切削加工、即所谓的阶梯切割来切削晶片W，但是，上述的晶片W的切削方法也可以用于除此以外的切削装置1。例如，也可以使用如下的切削装置1进行层叠体去除工序和分割工序，该切削装置1具有切削用的一个主轴20，通过固定在该主轴20上的一个切削刀具15来进行分割。该情况下，在利用一个切削刀具15形成切削槽66从而进行层叠体L的去除之后，进行修整工序，在修整工序中对切削刀具15的末端进行修整之后，再次利用切削刀具15进行切削槽66的全切，由此切削晶片W。由此，不需要准备特殊的设备，并且，不用中断切削动作就能够消除切削刀具15的堵塞并切削晶片W。

另外，在上述晶片W的切削方法中，没有规定进行切削刀具15的修整工序的时机，但是，也可以适当设定进行切削刀具15的修整工序的时机。例如，在层叠体去除工序中，也可以在一边使晶片W移动一边沿着规定间隔道S利用切削刀具15切削加工到间隔道S的端部之后，在晶片W向相反方向移动以使切削刀具15位于下一个间隔道S时，在该间隔道S中进行切削刀具15的修整工序。或者，在形成有多个间隔道S的一个晶片W中，也可以仅在一个间隔道S中进行修整工序。优选根据晶片W的大小、层叠体L的材质、间隔道S的数量等而在执行层叠体去除工序后的任意时机适当设定并执行修整工序。

另外，在上述的晶片W的切削方法中，在层叠体去除工序和分割工序中，使晶片W向顺着切削刀具15的旋转方向的方向移动，在修整工序中，使晶片W向逆着切削刀具15的旋转方向的方向移动，但是，晶片W的移动方向也可以是除此以外的方向。即，在层叠体去除工序和分割工序中，通过下切进行切削，在修整工序中，通过上切进行切削，但是，切削时的切削方向也可以是除此以外的方向。例如，在修整工序中，也可以使晶片W在顺方向上移动，通过下切进行修整工序。优选根据切削装置1的动作顺序、所要求的切削精度状态而适当设定晶片W的移动方向。

Claims (1)

1.一种晶片的切削方法，使通过层叠在基板正面上的层叠体而形成有器件的晶片相对于具有环状的切削刃并向规定方向旋转的切削刀具在与该切削刀具的旋转轴垂直的方向上相对移动，沿着划分该器件的多个间隔道进行切削，该切削方法的特征在于，包括：

带粘贴工序，在所述晶片的背面粘贴切割带；

层叠体去除工序，在实施了该带粘贴工序之后，使所述切削刀具切入得比该层叠体的厚度深而切入到该基板的中途，并且，在该切削刀具与所述晶片相对的位置上，使所述晶片顺着该切削刀具的旋转方向沿着所述间隔道相对移动，形成切削槽，从而去除该层叠体；以及

修整工序，在执行该层叠体去除工序后的任意时机，使该切削刀具沿着该切削槽切入得比该切削槽深，使所述晶片逆着该切削刀具的旋转方向相对移动，沿着该切削槽切削该基板，去除在该层叠体去除工序中附着在该切削刀具的末端的该层叠体，进行该切削刀具的修整。