切削装置和晶片的切削方法
【专利摘要】提供切削装置和晶片的切削方法，对于在间隔道上形成有Low?k膜或TEG等的晶片等，在利用切削刀具进行切削的情况下，不使器件的品质降低。切削装置的切削单元(6)采用具有如下的部分的结构：能够旋转的切削刀具(60)，其安装于主轴并在外周具有切刃(601)；切削水供给喷嘴(67)，其对切削刀具(60)供给切削水(L)；光催化材料(68)，其与切削水(L)接触；以及光照射器(69)，其激发光催化材料(68)而对切削水(L)赋予基于羟基自由基的氧化力。
【专利说明】
切削装置和晶片的切削方法
技术领域
[0001]本发明涉及具有切削刀具的切削装置和晶片的切削方法。
【背景技术】
[0002]在正面上借助分割预定线(间隔道)划分而形成有IC、LSI等多个器件的晶片通过具有能够旋转的切削刀具的切削装置(例如，参照专利文献I)被分割为各个器件，并用于各种电子设备等。而且，为了实现IC和LSI的处理的高速化，需要削减器件的配线的电阻和电容。这是因为，例如对处理速度带来较大影响的信号延迟取决于电阻和电容之积。于是，实用化了如下的晶片:在硅等的半导体基板的上表面上形成层叠有低介电常数绝缘膜和铜或铝等的金属箔的层叠体，并在该层叠体上由呈格子状交叉的多条分割预定线划分的各区域中形成器件，该低介电常数绝缘膜由无机物系的S1F膜(添加有氯的氧化硅膜)和BSG膜或者有机物系的聚酰亚胺系和聚对二甲苯系等的聚合物膜构成。
[0003]这里，由于低介电常数绝缘膜的介电常数k的值较低而被称作Low-k膜，其不仅在器件表面上也在间隔道上多层地层叠。而且，由于Low-k膜的层间的间隙较多并非常脆，所以如云母那样容易从器件表面剥离。因此，当通过切削刀具切削间隔道时，由于金属箔层的金属的延展性，会从间隔道起直到器件产生膜剥离，使得各个器件的品质显著降低。作为防止波及该器件的膜剥离的手段，提出有如下方法:沿着间隔道照射激光光线而去除间隔道上的Low-k膜，此后沿着间隔道利用切削刀具对露出的半导体基板进行切削(例如，参照专利文献2)。
[0004]专利文献I:日本特开第2001-144034号公报
[0005]专利文献2:日本特开第2008-4822号公报
[0006]然而，在上述专利文献2所述的方法中，由于激光光线的照射导致在半导体基板上残留有热变形，会产生使器件的抗折强度降低的问题。
[0007]此外，在对在间隔道上形成有被称作TEG(Test Element Group:测试元件组)的金属膜的晶片进行切削的情况下，当通过切削刀具切削间隔道时，也会出现由于金属的延展性等而产生毛边，或者TEG剥离而降低器件品质的问题。
[0008]进而，当通过切削刀具切削氮化镓(GaN)基板或碳化硅(SiC)基板等难切削材料时，会因切削而从间隔道对器件产生裂缝，或者容易产生器件表面的剥离，因此切削刀具所进行的切削是困难的。
【发明内容】
[0009]因此，本发明的目的在于提供切削装置和晶片的切削方法，该切削装置和晶片的切削方法对于在间隔道上形成有Low-k膜或TEG的晶片、GaN基板或SiC基板等难切削材料，在对该间隔道不进行使用激光光线的前处理等而是通过切削刀具进行切削的情况下，也不使器件的品质降低。
[0010]根据本发明的一个方面，提供一种切削装置，该切削装置具有:卡盘工作台，其对被加工物进行保持;切削组件，其对保持在该卡盘工作台上的被加工物进行切削；以及加工进给机构，其对该卡盘工作台与该切削组件相对地进行加工进给，该切削组件包含:能够旋转的切削刀具，其安装于主轴并在外周具有切刃;切削水供给喷嘴，其对该切削刀具供给切削水;光催化材料，其配设成与从该切削水供给喷嘴供给的切削水接触；以及光照射器，其激发该光催化材料而对切削水赋予基于羟基自由基的氧化力。
[0011 ]所述光催化材料优选为氧化钛(T12)。
[0012]根据本发明的另一个方面，提供一种晶片的切削方法，该晶片的切削方法具有如下的工序:晶片保持工序，在卡盘工作台上保持晶片;切削工序，将在外周具有切刃并进行高速旋转的切削刀具定位于待切削区域并且一边对该切削刀具供给切削水一边相对于该卡盘工作台对该切削刀具相对地进行加工进给而对晶片进行切削；以及光照射工序，在该晶片的切削过程中，使光催化材料与切削水接触并且照射激发该光催化材料的光而对切削水赋予基于羟基自由基的氧化力。
[0013]本发明的切削装置中，切削装置所具备的切削单元采用具有如下部分的结构:能够旋转的切削刀具，其安装于主轴并在外周具有切刃;切削水供给喷嘴，其对切削刀具供给切削水;光催化材料，其与切削水接触;光照射器，其激发光催化材料而对切削水赋予基于羟基自由基的氧化力。因此，在使用本发明的切削装置对在间隔道上存在有Low-k膜或者TEG的晶片进行切削加工的情况下，对与切削水接触的光催化材料照射光(优选紫外线)来激发光催化材料，并使供给到切削刀具的切削水与激发后的光催化材料接触，由此对供给到切削刀具的切削水赋予基于羟基自由基的氧化力，并使层叠于间隔道上的金属箔或者TEG氧化，由于一边阻断存在于间隔道与器件之间的金属所具有的延展性一边完成切削刀具所进行的切削，所以能够抑制Low-k膜或者TEG从器件表面剥离，并且能够抑制毛边的产生。此外，由于在所切削的晶片为GaN基板或SiC基板的情况下，也能够在该间隔道上利用较强的氧化力使其变得脆弱并通过切削刀具进行切削，所以能够实现切削刀具所进行的切削。
[0014]此外，通过采用氧化钛(T12)来作为光催化材料，通过照射紫外线以激发氧化钛，使供给的切削水与激发后的氧化钛接触，由此能够对供给的切削水赋予基于羟基自由基的更为强大的氧化力。
[0015]进而，本发明的晶片的加工方法中，在晶片的切削工序中，能够通过对切削刀具供给切削水进而照射激发光催化材料的光并使光催化材料与供给到切削刀具的切削水接触从而在切削水中生成羟基自由基，通过所生成的羟基自由基来使在间隔道上层叠的金属箔或者TEG氧化，并一边阻断存在于间隔道与器件之间的金属所具有的延展性一边完成切削，因此能够抑制Low-k膜或TEG从器件表面剥离，并且能够抑制毛边的产生。
【附图说明】
[0016]图1是示出切削装置的外观的立体图。
[0017]图2是示出切削单元的外观的立体图。
[0018]图3是示出将切削刀具安装于主轴上的情形的分解立体图。
[0019]图4是切削单元的分解立体图。
[0020]图5是示出切削刀具、光照射器、切削水供给喷嘴和光催化材料的配置的剖视图。
[0021]图6是示出晶片被切削的状态的剖视图。
[0022]标号说明
[0023]I:切削装置；10:升降机构；11:晶片盒；12:搬出搬入单元；13:暂放区域；14:定位单元；15a:第一搬送单元；15b:第二搬送单元；16:清洗单元；17:对准单元；170:拍摄单元；3:保持单元；30:卡盘工作台;300:吸附部；300a:保持面;301:壳体;31:罩;32:固定单元；A:装拆区域;B:切削区域;6:切削单元;60:切削刀具;600:基台；601:切刃;62:主轴组件;620:主轴外壳;621:主轴;622:安装凸缘;623:凸缘部;624:凸部;63:螺母;64:刀具罩;64a:螺纹孔；64b:螺纹孔;65:刀具检测块；65a:孔;65b:螺纹;65c:调整螺纹；66:装拆罩;66a:孔;66b:螺纹;67:切削水供给喷嘴;67a:切削水流入管;67b:喷射口； 68:氧化钛板(光催化材料)；69:光照射器;69a:光照射口；W:晶片;Wa:晶片上表面;Wb:晶片底面；S:间隔道;D:器件;F:环状框架;T:划片带;L:切削水;U:紫外线(光)。
【具体实施方式】
[0024]通过图1所示的切削装置I而被切削的晶片W例如是半导体晶片，在晶片W的晶片上表面Wa上，在硅基板的上表面上层叠有Low-k膜，在由间隔道S划分的格子状的区域内形成有多个器件D。而且，晶片W的晶片底面Wb粘合于划片带T的粘合面上，划片带T的外周部粘合于环状框架F上，由此晶片W隔着划片带T被支承于环状框架F上。另外，晶片W的形状和种类不做特别地限定，还包括在间隔道上配设有TEG的晶片、GaN基板、SiC基板等。
[0025]图1所示的切削装置I是通过切削单元(切削组件)6对保持单元3所保持的晶片W实施切削加工的装置。保持单元3能够通过未图示的加工进给单元(加工进给机构)在X轴方向上移动。此外，切削单元6能够通过未图示的分度进给单元(分度进给机构)在Y轴方向上移动，且能够通过未图示的切入进给单元在Z轴方向上移动。
[0026]在切削装置I的前表面侧具有晶片盒11，该晶片盒11设置在沿Z轴方向往复移动的升降机构1上。晶片盒11收纳多张被环状框架F支承的晶片W。在晶片盒11的后方(+Y方向侧)配设有从晶片盒11进行晶片W的搬出搬入的搬出搬入单元12。在晶片盒11与搬出搬入单元12之间设置有供搬出搬入对象的晶片W暂时载置的暂放区域13，在暂放区域13内配设有将晶片W定位于一定的位置的定位单元14。
[0027]在暂放区域13的附近，在保持单元3与暂放区域13之间配设有搬送晶片W的第一搬送单元15a。被第一搬送单元15a吸附的晶片W从暂放区域13被搬送至保持单元3。
[0028]在第一搬送单元15a的附近配设有对切削加工后的晶片W进行清洗的清洗单元16。此外，在清洗单元16的上方配设有将切削加工后的晶片W从保持单元3吸附并搬送到清洗单元16的第二搬送单元15b。
[0029]图1所示的保持单元3例如是卡盘工作台30。卡盘工作台30的外形例如为圆形状，具有吸附晶片W的吸附部300和支承吸附部300的壳体301。吸附部300与未图示的吸引源连通，在作为吸附部300的露出面的保持面300a上吸引保持晶片W。卡盘工作台30被罩31从周围围住并被未图示的旋转单元以能够旋转的方式支承。此外，在卡盘工作台30的周围配设有固定环状框架F的固定单元32。
[0030]卡盘工作台30能够在进行晶片W的装拆的区域即装拆区域A与进行切削单元6对晶片W的切削的区域即切削区域B之间借助配设于罩31的下方的未图示的加工进给单元在X轴方向上往复移动，在卡盘工作台30的移动路径的上方配设有对晶片W的待切削的间隔道S进行检测的对准单元17。对准单元17具有对晶片上表面Wa进行拍摄的拍摄单元170，能够根据由拍摄单元170取得的图像来检测待切削的间隔道S。此外，在对准单元17的附近，在切削区域B内配设有对保持于卡盘工作台30上的晶片W实施切削加工的切削单元6。切削单元6与对准单元17构成为一体，两者连动地沿Y轴方向和Z轴方向移动。
[0031]图2所示的切削单元6包含如下的部分:主轴组件62;能够旋转的切削刀具60，其安装于主轴组件62所具有的主轴621并在外周具有切刃601;刀具罩64，其罩住切削刀具60;刀具检测块65，其安装于刀具罩64;装拆罩66，其安装于刀具罩64;切削水供给喷嘴67，其对切削刀具60供给切削水;光催化材料68，其与切削水供给喷嘴67所喷出的切削水接触;光照射器69，其激发光催化材料68而对供给到切削刀具60的切削水赋予基于羟基自由基的氧化力。
[0032]图3所示的主轴组件62具有:主轴外壳620；主轴621，其以能够旋转的方式收纳于主轴外壳620中且其轴向是相对于X轴方向在水平方向上垂直的方向(Y轴方向)；以及安装凸缘622，其以能够装拆的方式安装于主轴621的前端。安装凸缘622具有:凸缘部623;以及凸部624，其从凸缘部623朝向厚度方向(Y轴方向)突出且在其侧面上设置有螺纹。通过被凸部624插入且与凸部624的螺纹螺合的螺母63，切削刀具60被螺母63和凸缘部623从Y轴方向两侧夹住而安装于主轴621。而且，通过未图示的电动机来旋转驱动主轴621，切削刀具60也随之进行高速旋转。
[0033]图3所示的切削刀具60例如是电铸毂状刀具，具有形成为直径为50mm左右的圆盘状的铝制的基台600和固定于基台600的外周部的切刃601。切刃601例如是通过镀镍的电铸粘结剂将金刚石磨粒固定而形成的，刃厚大致为50μπι且刃尖长为0.5?2mm。另外，切削刀具60并不仅限于电铸毂状刀具，例如也可以是外形为环状的垫圈型树脂粘接刀具或金属粘接刀具等。
[0034]如图4所示，刀具罩64以从+Z方向横跨的方式覆盖切削刀具60。此外，通过设置于刀具检测块65的上表面的孔65a将螺纹部件65b螺合于在刀具罩64的上表面设置的螺纹孔64a，由此从+Z方向将刀具检测块65安装于刀具罩64。在刀具检测块65上安装有由发光元件和受光元件构成的未图示的刀具传感器，能够利用调整螺纹65c来调整刀具传感器的Z方向的位置。而且，通过该刀具传感器检测切削刀具60的切刃601的状态。
[0035]通过设置于装拆罩66的侧面的孔66a将螺纹部件66b螺合于在刀具罩64的Y轴方向侧面设置的螺纹孔64b内，由此从-Y方向将装拆罩66安装于刀具罩64。
[0036]如图4所示，在切削刀具60的Y轴方向前后分别设置有I个对切削刀具60供给切削水的切削水供给喷嘴67。
[0037]各切削水供给喷嘴67例如与切削水所流入的切削水流入管67a连通。各切削水流入管67a分别被装拆罩66、刀具罩64支承。此外，各切削水供给喷嘴67的长度方向为沿着切削刀具60的面的X轴方向，在面对切削刀具60的位置处，以整齐排列于X轴方向上的方式设置有多个对切削刀具60所具备的切刃601针对晶片W的加工点喷射切削水的喷射口 67b。
[0038]图4所示的光催化材料68例如是外形为板状的氧化钛板68，其长度方向为沿着切削刀具60的面的X轴方向，以沿着切削水供给喷嘴67的方式固定安装于切削水供给喷嘴67。而且，如图5所示，氧化钛板68以接受从切削水供给喷嘴67的喷射口 67b喷射的切削水并使所接受的切削水朝向切削刀具60的切刃601的角度固定安装于切削水供给喷嘴67。另外，氧化钛板68的配设位置只要是与供给到切刃601之前的切削水接触的位置且不妨碍切削水对切刃601的导入的位置即可，并不仅限定于图示的例子。因此，氧化钛板68例如也可以不固定安装于切削水供给喷嘴67。
[0039]图4所示的光照射器69例如为能够照射波长为280nm?380nm左右的紫外线的紫外线照射灯，以从Y轴方向前后夹住切削刀具60的方式在氧化钛板68的上方且在装拆罩66和刀具罩64的下部分别以能够装拆的方式连接并配设一条该光照射器69，从图5所示的光照射口 69a照射出在切削刀具60所进行的晶片的切削工序中激发氧化钛板68的紫外线。另外根据氧化钛板68的种类，光照射器69并不限于照射紫外线的紫外线照射灯，例如，如果氧化钛板68是掺入了通过可见光线的照射而显现光催化材料活性的氮的掺氮型氧化钛等，则光照射器69也可以是照射波长为400nm?740nm左右的可见光线的氙灯或荧光灯等。此外，光照射器69的连接位置不限于装拆罩66和刀具罩64的下部，但是相对于氧化钛板68，优选例如来自光照射器69的紫外线不会分散而是直接入射的位置。进而，只要光照射器69能够对光催化材料68照射光，则光照射器69的形状和配设位置也没有特别地限定。
[0040]以下，使用图1?2和图6，对通过切削装置I切削图1所示的晶片W的情况下的切削装置I的动作和晶片W的加工方法进行说明。
[0041 ] (D晶片保持工序
[0042]如图1所示，首先，在将一个晶片W隔着划片带T支承于环状框架F上的状态下，通过搬出搬入单元12将晶片W从晶片盒11搬出到暂放区域13。并且，在暂放区域13内，在通过定位单元14将晶片W定位于规定的位置之后，第一搬送单元15a吸附晶片W并使晶片W从暂放区域13移动至保持单元3即卡盘工作台30的保持面300a。接着，环状框架F被固定部32固定，晶片W也被吸引于保持面300a上，由此通过卡盘工作台30来保持晶片W。
[0043](2)切削工序
[0044]在保持工序结束后开始如下的切削工序:通过切削单元6对在晶片保持工序中被保持于卡盘工作台30上的晶片W进行切削。在切削工序中，通过未图示的加工进给单元，将保持于卡盘工作台30上的晶片W在-X方向上从装拆区域A向切削区域B搬送，并且通过拍摄单元170对晶片上表面Wa进行拍摄来检测待切削的间隔道S的位置。与检测间隔道S相伴随地，切削单元6被未图示的分度进给单元在Y轴方向上驱动，进行待切削的间隔道S与切削刀具60的在Y轴方向上的定位。
[0045]如图1所示，在通过未图示的分度进给单元进行了切削刀具60与检测出的间隔道S在Y轴方向上的定位之后，未图示的加工进给单元将保持晶片W的卡盘工作台30进一步以例如大致50mm/秒的进给速度向-X方向送出，并且未图示的切入进给单元使切削单元6在-Z方向上下降。此外，未图示的电动机使主轴621以大致20000rpm的旋转速度进行高速旋转，固定于主轴621的切削刀具60随着主轴621的旋转而一边高速旋转一边切入晶片W，对间隔道S进行切削。如图6所示，在本切削工序中，在切削刀具60切入晶片W时，切削水供给喷嘴67从喷射口 67b对切削刀具60的切刃601与晶片W的间隔道S的接触部位喷射从图2所示的切削水流入管67a流入的切削水L，由此对切削刀具60以例如2000cc/分钟的比例供给切削水L。从喷射口 67b喷射的切削水L在到达切削刀具60的切刃601与晶片W的间隔道S的接触部位之前与氧化钛板68接触。
[0046]进而，如图6所示在本切削工序中，光照射器69至少在从切刃601切入晶片W的间隔道S之前直到切刃601从晶片W离开为止对氧化钛板68照射例如波长为365nm左右的紫外线(光)U并激发氧化钛板68。即，对氧化钛板68的表面照射紫外线U从而激发氧化钛板68的价电子带的电子以产生电子和空穴两种载流子。而且，产生于氧化钛板68的空穴对位于氧化钛板68的表面的切削水L赋予基于羟基自由基的高氧化力。
[0047]被赋予了基于羟基自由基的氧化力的切削水L至少到达切削刀具60的切刃601与晶片W的间隔道S的接触部位。而且，还层叠于晶片W的间隔道S的金属箔层被所生成的羟基自由基氧化，由此阻断在隔着间隔道S而相邻的器件D之间存在的金属箔层的延展性。
[0048]在使用了切削装置I的晶片W的本加工方法中，由于切削刀具60能够对阻断了间隔道S上的金属的延展性的晶片W进行切削，所以能够抑制从间隔道S起产生在器件D上的Low-k膜的膜剥离，还能够防止卷刃或毛边的产生。此外，由于切削水L所产生的羟基自由基的存在时间非常短，所以不会产生切削水L对器件D的表面的氧化等。此外，所喷射的切削水L还对切削刀具60与晶片W的接触部位进行冷却并去除在晶片W的加工点上产生的切削肩。
[0049 ]在晶片W沿-X方向行进直至切削刀具60对间隔道S完成切削的X轴方向上的规定的位置时，暂时停止未图示的加工进给单元对晶片W的加工进给，未图示的切入进给单元使切削刀具60从晶片W离开，接着，未图示的加工进给单元将卡盘工作台30向+X方向送出并返回原来的位置。而且，使切削刀具60按照相邻的间隔道S的间隔在Y轴方向上分度进给并依次进行同样的切削，由此对同方向上的所有的间隔道S进行切削。进而，当通过未图示的旋转单元使卡盘工作台30旋转90度而进行同样的切削时，所有的间隔道S沿纵横方向被切割。
【主权项】
1.一种切削装置，其中，该切削装置具有: 卡盘工作台，其对被加工物进行保持； 切削组件，其对保持在该卡盘工作台上的被加工物进行切削；以及 加工进给机构，其对该卡盘工作台与该切削组件相对地进行加工进给， 该切削组件包含: 能够旋转的切削刀具，其安装于主轴并在外周具有切刃； 切削水供给喷嘴，其对该切削刀具供给切削水； 光催化材料，其配设成与从该切削水供给喷嘴供给的切削水接触；以及 光照射器，其激发该光催化材料而对切削水赋予基于羟基自由基的氧化力。2.根据权利要求1所述的切削装置，其中， 所述光催化材料由氧化钛(T i 02)构成。3.—种晶片的切削方法，其中，该晶片的切削方法具有如下的工序: 晶片保持工序，在卡盘工作台上保持晶片； 切削工序，将在外周具有切刃并进行高速旋转的切削刀具定位于待切削区域并且一边对该切削刀具供给切削水一边相对于该卡盘工作台对该切削刀具相对地进行加工进给而对晶片进行切削；以及 光照射工序，在该晶片的切削过程中，使光催化材料与切削水接触并且照射激发该光催化材料的光而对切削水赋予基于羟基自由基的氧化力。
【文档编号】B28D7/00GK105936095SQ201610112956
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年2月29日
【发明人】竹之内研二
【申请人】株式会社迪思科