本发明涉及用于对与切断预定线重叠地形成有包含金属的层叠体的板状的被加工物进行加工的加工方法。
背景技术：
在以移动电话、个人计算机为代表的电子设备中，具备电子电路等器件的器件芯片成为了必要的构成要素。器件芯片例如如下得到：利用两条以上的切断预定线(间隔道)对由硅等半导体材料形成的晶片的表面进行划分，在各区域形成器件后，沿着该切断预定线将晶片切断，由此得到器件芯片。
近年来，大多在上述那样的晶片的切断预定线上形成被称为TEG(Test Elements Group，测试元件组)的评价用元件(参见例如专利文献1、2等)，用于评价器件的电特性。通过在切断预定线上形成TEG，能够最大限度地确保器件芯片的取得数，并且能够与晶片的切断同时除去评价后不需要的TEG。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-349926号公报
专利文献2：日本特开2005-21940号公报
技术实现要素：
发明所要解决的课题
但是，若要利用磨粒分散于结合材料中而成的切削刀具对TEG之类的包含金属的层叠体进行切削、除去，则层叠体所含的金属在切削时伸长，容易产生被称为毛刺的突起。并且，若利用切削刀具进行的加工的速度提高，则放热量增加，毛刺也变大。因此，在该方法中，为了不使加工品质降低，需要将加工速度抑制得较低。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种加工方法，该加工方法在对与切断预定线重叠地形成有包含金属的层叠体的板状的被加工物进行加工时，能够在维持加工品质的同时提高加工速度。
用于解决课题的手段
根据本发明的一个方式，提供一种加工方法，该加工方法对与切断预定线重叠地形成有包含金属的层叠体的板状的被加工物进行加工，该加工方法具备下述步骤：第一保持步骤，以该层叠体露出的方式利用第一保持工作台对被加工物进行保持；切削步骤，在实施该第一保持步骤后，利用切削刀具沿着该切断预定线对被加工物进行切削，形成分割该层叠体的切削槽；第二保持步骤，在实施该切削步骤后，以设置于除该切断预定线外的区域的掩模材料露出的方式，利用第二保持工作台对被加工物进行保持；和干法蚀刻步骤，在实施该第二保持步骤后，隔着该掩模材料对被加工物实施干法蚀刻，由此沿着该切断预定线将被加工物切断；在该切削步骤中，一边对被加工物供给包含有机酸和氧化剂的切削液，一边执行切削。
发明效果
在本发明的一个方式的加工方法中，形成分割包含金属的层叠体的切削槽时，供给包含有机酸和氧化剂的切削液，因此能够一边利用有机酸和氧化剂对金属进行改性而使其延展性降低，一边执行切削。由此，即便提高加工的速度，也能抑制毛刺的产生。即，在维持加工品质的同时提高加工速度。
另外，在本发明的一个方式的加工方法中，在形成分割层叠体的切削槽后实施干法蚀刻，由此能够沿着全部切断预定线一次性地将被加工物切断，因而在对切断预定线的数量多的被加工物进行加工等情况下，能够在维持加工品质的同时缩短平均每一条切断预定线的加工所需要的时间。即，在维持加工品质的同时提高加工速度。
附图说明
图1的(A)是示意性地示出被加工物的结构例的立体图，图1的(B)是将被加工物的表面侧的一部分放大的俯视图。
图2的(A)是示意性地示出在被加工物上粘贴有划片带等的状态的立体图，图2的(B)是用于说明第一保持步骤的局部截面侧视图。
图3的(A)是用于说明切削步骤的局部截面侧视图，图3的(B)是用于说明掩模材料形成步骤的局部截面侧视图。
图4的(A)是示意性地示出干法蚀刻装置的图，图4的(B)是示意性地示出在干法蚀刻步骤中被加工物被切断的状态的局部截面侧视图。
图5是示出用于供给切削液的其它方式的喷嘴的侧视图。
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。本实施方式的加工方法是用于对与切断预定线重叠地形成有包含金属的层叠体的板状的被加工物进行加工的加工方法，该加工方法包括第一保持步骤(参照图2的(B))、切削步骤(参照图3的(A))、掩模材料形成步骤(参照图3的(B))、第二保持步骤(参照图4的(A))以及干法蚀刻步骤(参照图4的(B))。
在第一保持步骤中，按照与切断预定线重叠地形成的层叠体露出的方式，利用切削装置的卡盘工作台(第一保持工作台)对被加工物进行保持。在切削步骤中，一边供给包含有机酸和氧化剂的切削液，一边沿着切断预定线对被加工物进行切削，形成分割层叠体的切削槽。
在掩模材料形成步骤中，在除切断预定线外的区域形成掩模材料。在第二保持步骤中，以掩模材料露出的方式，利用干法蚀刻装置的静电卡盘(第二保持工作台)对被加工物进行保持。在干法蚀刻步骤中，隔着掩模材料对被加工物实施干法蚀刻，沿着切断预定线将被加工物切断。下面，对本实施方式的加工方法进行详细说明。
图1的(A)是示意性地示出利用本实施方式的加工方法进行加工的被加工物11的结构例的立体图，图1的(B)是将被加工物11的表面11a侧的一部分放大的俯视图。如图1的(A)所示，本实施方式的被加工物11是使用硅(Si)等半导体材料呈圆盘状地形成的晶片，其表面11a侧被分成中央的器件区域、和包围器件区域的外周剩余区域。
器件区域被呈格子状排列的切断预定线(间隔道)13进一步划分成两个以上的区域，在各区域形成有IC(Integrated Circuit，集成电路)等器件15。另外，如图1的(B)所示，在切断预定线13上设置有包含金属的层叠体17。通过该层叠体17，例如形成被称为TEG(Test Elements Group，测试元件组)等的评价用元件。
需要说明的是，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，但对于被加工物11的材质、形状、结构、尺寸等没有限制。同样地，对于器件15或层叠体17的种类、数量、形状、结构、尺寸、配置等也没有限制。例如，也可以使用沿着切断预定线13形成有作为电极发挥功能的层叠体17的封装基板等来作为被加工物11。
图2的(A)是示意性地示出在被加工物11上粘贴有划片带21等的状态的立体图。如图2的(A)所示，在实施本实施方式的加工方法前，将直径大于被加工物11的划片带21粘贴到被加工物11的背面11b。另外，将环状的框架23固定于划片带21的外周部分。
由此，被加工物11借助划片带21而被支承于环状的框架23。需要说明的是，在本实施方式中，以对借助划片带21而被支承于环状的框架23的状态的被加工物11进行加工为例进行说明，但也可以不使用划片带21、框架23而对被加工物11进行加工。
在本实施方式的加工方法中，首先进行第一保持步骤，利用切削装置的卡盘工作台(第一保持工作台)对上述被加工物11进行保持。图2的(B)是用于说明第一保持步骤的局部截面侧视图。第一保持步骤例如使用图2的(B)所示的切削装置2来进行。切削装置2具备用于吸引、保持被加工物11的卡盘工作台(第一保持工作台)4。
卡盘工作台4与电动机等旋转驱动源(未图示)连结，绕与铅垂方向大致平行的旋转轴旋转。另外，在卡盘工作台4的下方设置有加工进给机构(未图示)，卡盘工作台4通过该加工进给机构在加工进给方向上移动。
卡盘工作台4的上表面的一部分成为用于吸引、保持被加工物11(划片带21)的保持面4a。保持面4a通过形成于卡盘工作台4的内部的吸引路(未图示)等与吸引源(未图示)连接。通过使吸引源的负压作用于保持面4a，被加工物11被吸引、保持于卡盘工作台4。在该卡盘工作台4的周围设置有用于固定环状的框架23的两个以上的夹具6。
在第一保持步骤中，首先，使粘贴于被加工物11的背面11b侧的划片带21与卡盘工作台4的保持面4a接触，并作用吸引源的负压。并且，利用夹具6固定框架23。由此，被加工物11以表面11a侧的层叠体17向上方露出的状态被保持于卡盘工作台4和夹具6。
在第一保持步骤之后，进行切削步骤，形成分割层叠体17的切削槽。图3的(A)是用于说明切削步骤的局部截面侧视图。切削步骤继续使用切削装置2来进行。如图3的(A)所示，切削装置2进一步具备配置于卡盘工作台4的上方的切削单元8。
切削单元8具备与加工进给方向大致垂直的作为旋转轴的主轴(未图示)。在主轴的一端侧安装有磨粒分散于结合材料中而成的环状的切削刀具10。在主轴的另一端侧连结有电动机等旋转驱动源(未图示)，安装于主轴的一端侧的切削刀具10通过从该旋转驱动源传递的力而旋转。
另外，主轴由移动机构(未图示)支承。切削刀具10通过该移动机构在与加工进给方向垂直的分度进给方向以及铅垂方向(与加工进给方向和分度进给方向垂直的方向)上移动。在切削刀具10的侧方以夹持切削刀具10的方式配置有一对喷嘴12。喷嘴12构成为能够对切削刀具10、被加工物11供给切削液14。
在切削步骤中，首先使卡盘工作台4旋转，使作为对象的切断预定线13的延伸方向与切削装置2的加工进给方向对齐。并且，使卡盘工作台4和切削单元8相对地移动，使切削刀具10的位置对齐在作为对象的切断预定线13的延长线上。然后，使切削刀具10的下端移动至低于层叠体17的下表面的位置。
然后，一边使切削刀具10旋转一边使卡盘工作台4在加工进给方向上移动。并且，从喷嘴12对切削刀具10和被加工物11供给包含有机酸和氧化剂的切削液14。由此，能够使切削刀具10沿着对象的切断预定线13切入，在被加工物11的表面11a侧形成完全分割层叠体17的切削槽19a。
如本实施方式那样，通过使切削液14包含有机酸，能够对层叠体17中的金属进行改性而抑制其延展性。另外，通过使切削液14包含氧化剂，层叠体17中的金属的表面容易发生氧化。其结果是，可充分降低层叠体17中的金属的延展性，提高加工性。
作为切削液14所含的有机酸，可以使用例如在分子内具有至少1个羧基和至少1个氨基的化合物。这种情况下，优选氨基中的至少1个为仲氨基或叔氨基。另外，作为有机酸使用的化合物可以具有取代基。
作为可用作有机酸的氨基酸，可以举出甘氨酸、二羟基乙基甘氨酸、双甘氨肽、羟基乙基甘氨酸、N-甲基甘氨酸、β-丙氨酸、L-丙氨酸、L-2-氨基丁酸、L-正缬氨酸、L-缬氨酸、L-亮氨酸、L-正亮氨酸、L-别异亮氨酸、L-异亮氨酸、L-苯丙氨酸、L-脯氨酸、肌氨酸、L-鸟氨酸、L-赖氨酸、牛磺酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸、L-别苏氨酸、L-高丝氨酸、L-甲状腺素、L-酪氨酸、3,5-二碘-L-酪氨酸、β-(3,4-二羟基苯基)-L-丙氨酸、4-羟基-L-脯氨酸、L-半胱氨酸、L-甲硫氨酸、L-乙硫氨酸、L-羊毛硫氨酸、L-胱硫醚、L-胱氨酸、L-磺基丙氨酸、L-谷氨酸、L-天冬氨酸、S-(羧甲基)-L-半胱氨酸、4-氨基丁酸、L-天冬酰胺、L-谷氨酰胺、氮杂丝氨酸、L-刀豆氨酸、L-瓜氨酸、L-精氨酸、δ-羟基-L-赖氨酸、甲胍基乙酸、L-犬尿氨素、L-组氨酸、1-甲基-L-组氨酸、3-甲基-L-组氨酸、L-色氨酸、放线菌素C1、麦角硫因、蜂毒明肽、血管紧张素I、血管紧张素II和抗痛素等。其中，优选甘氨酸、L-丙氨酸、L-脯氨酸、L-组氨酸、L-赖氨酸、二羟基乙基甘氨酸。
另外，作为可用作有机酸的氨基多元酸，可以举出亚氨基二乙酸、次氮基三乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、乙二胺四乙酸、羟基乙基亚氨基二乙酸、次氮基三亚甲基膦酸、乙二胺-N,N,N’,N’-四亚甲基磺酸、1,2-二氨基丙烷四乙酸、乙二醇醚二胺四乙酸、反式环己烷二胺四乙酸、乙二胺邻羟基苯基乙酸、乙二胺二琥珀酸(SS体)、β-丙氨酸二乙酸、N-(2-羧酸乙基)-L-天冬氨酸、N,N’-双(2-羟基苄基)乙二胺-N,N’-二乙酸等。
此外，作为可用作有机酸的羧酸，可以举出甲酸、乙醇酸、丙酸、乙酸、丁酸、戊酸、己酸、草酸、丙二酸、戊二酸、己二酸、苹果酸、琥珀酸、庚二酸、巯基乙酸、乙醛酸、氯乙酸、乙酰甲酸、乙酰乙酸、戊二酸等饱和羧酸；丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、富马酸、马来酸、中康酸、柠康酸、乌头酸等不饱和羧酸；苯甲酸类、甲基苯甲酸、邻苯二甲酸类、萘甲酸类、均苯四甲酸、萘二酸等环状不饱和羧酸等。
作为切削液14所含的氧化剂，可以使用例如过氧化氢、过氧化物、硝酸盐、碘酸盐、高碘酸盐、次氯酸盐、亚氯酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、过硫酸盐、重铬酸盐、高锰酸盐、铈酸盐、钒酸盐、臭氧水和银(II)盐、铁(III)盐及其有机络盐等。
另外，可以在切削液14中混合防蚀剂。通过混合防蚀剂，能够防止被加工物11所含的金属的腐蚀(溶出)。作为防蚀剂，优选使用例如在分子内具有3个以上氮原子且具有稠环结构的芳杂环化合物、或者在分子内具有4个以上氮原子的芳杂环化合物。此外，芳香环化合物优选包含羧基、磺基、羟基、烷氧基。具体而言，优选为四唑衍生物、1,2,3-三唑衍生物以及1,2,4-三唑衍生物。
作为可用作防蚀剂的四唑衍生物，可以举出：在形成四唑环的氮原子上不具有取代基并且在四唑的5位上导入有选自由磺基、氨基、氨基甲酰基、酰胺基、氨磺酰基以及磺酰胺基组成的组中的取代基、或者被选自由羟基、羧基、磺基、氨基、氨基甲酰基、酰胺基、氨磺酰基以及磺酰胺基组成的组中的至少1种取代基所取代的烷基的物质。
另外，作为可用作防蚀剂的1,2,3-三唑衍生物，可以举出在形成1,2,3-三唑环的氮原子上不具有取代基并且在1,2,3-三唑的4位和/或5位上导入有选自由羟基、羧基、磺基、氨基、氨基甲酰基、酰胺基、氨磺酰基以及磺酰胺基组成的组中的取代基、或者被选自由羟基、羧基、磺基、氨基、氨基甲酰基、酰胺基、氨磺酰基以及磺酰胺基组成的组中的至少1种取代基所取代的烷基或芳基的物质。
另外，作为可用作防蚀剂的1,2,4-三唑衍生物，可以举出在形成1,2,4-三唑环的氮原子上不具有取代基并且在1,2,4-三唑的2位和/或5位上导入有选自由磺基、氨基甲酰基、酰胺基、氨磺酰基以及磺酰胺基组成的组中的取代基、或者被选自由羟基、羧基、磺基、氨基、氨基甲酰基、酰胺基、氨磺酰基以及磺酰胺基组成的组中的至少1种取代基所取代的烷基或芳基的物质。
重复上述步骤，若沿着全部切断预定线13形成切削槽19a，则切削步骤结束。在本实施方式中，一边向被加工物11供给包含有机酸和氧化剂的切削液14一边执行切削，因此能够一边对层叠体17所含的金属进行改性而使其延展性降低，一边执行切削。由此，即便提高加工的速度，也能抑制毛刺的产生。
在切削步骤之后，进行掩模材料形成步骤，形成覆盖被加工物11的表面11a侧的干法蚀刻用的掩模材料。图3的(B)是用于说明掩模材料形成步骤的局部截面侧视图，其示意性地示出了在被加工物11的表面11a侧形成有掩模材料25的状态。
该掩模材料25例如通过光刻等方法形成，至少对之后的干法蚀刻具有某种程度的耐性。另外，如图3的(B)所示，掩模材料25以切断预定线13(切削槽19a)露出的方式形成。即，掩模材料25设置于除切断预定线13(切削槽19a)外的区域。
在掩模材料形成步骤之后，进行第二保持步骤，利用干法蚀刻装置(等离子体蚀刻装置)的静电卡盘(第二保持工作台)对被加工物11进行保持。图4的(A)是示意性地示出干法蚀刻装置(等离子体蚀刻装置)22的图。干法蚀刻装置22具备内部形成有处理用的空间的真空腔室24。在真空腔室24的侧壁形成有用于搬入、搬出被加工物11的开口24a。
在开口24a的外部设置有用于开闭开口24a的门26。门26与开闭机构(未图示)连结，门26通过该开闭机构进行开闭。打开门26、使开口24a露出，由此能够通过开口24a而将被加工物11搬入至真空腔室24的内部的空间；或者能够将被加工物11从真空腔室24的内部的空间搬出。
在真空腔室24的底壁形成有排气口24b。该排气口24b与真空泵等排气单元28连接。在真空腔室24的空间内配置有下部电极30。下部电极30使用导电性的材料呈圆盘状地形成，在真空腔室24的外部与高频电源32连接。
在下部电极30的上表面配置有静电卡盘34。静电卡盘34例如具备相互绝缘的两个以上的电极36a、36b，通过在各电极36a、36b与被加工物11之间产生的电力来对被加工物11进行吸附、保持。需要说明的是，本实施方式的静电卡盘34构成为能够将直流电源38a的正极与电极36a连接，将直流电源38b的负极与电极36b连接。
在真空腔室24的顶壁隔着绝缘材料安装有上部电极40，该上部电极40使用导电性的材料呈圆盘状地形成。在上部电极40的下表面侧形成有两个以上的气体喷出孔40a，该气体喷出孔40a经由设置于上部电极40的上表面侧的气体供给孔40b等而与气体供给源42连接。由此，能够将干法蚀刻用的原料气体供给到真空腔室24的空间内。该上部电极40也在真空腔室24的外部与高频电源44连接。
在第二保持步骤中，首先，利用开闭机构使门26下降。接着，通过开口24a将被加工物11搬入至真空腔室24的空间内，载置于静电卡盘34。具体而言，使粘贴于被加工物11的背面11b侧的划片带21与静电卡盘34的上表面接触。之后，若使静电卡盘34工作，则被加工物11以表面11a侧的掩模材料25向上方露出的状态被吸附、保持于静电卡盘34。
在第二保持步骤之后，进行干法蚀刻步骤，隔着掩模材料25对被加工物11实施干法蚀刻(等离子体蚀刻)，由此沿着切断预定线13将被加工物11切断。干法蚀刻步骤继续使用干法蚀刻装置22来进行。
具体而言，首先，利用开闭机构使门26上升，将真空腔室24的空间密闭。进而，使排气单元28工作，将空间内减压。在该状态下，若一边以规定的流量从气体供给源42供给干法蚀刻用的原料气体，一边利用高频电源32、44对下部电极30和上部电极40供给适当的高频电力，则在下部电极30与上部电极40之间产生包含自由基或离子等的等离子体。
由此，能够将未被掩模材料25覆盖的被加工物11的表面11a侧(即，切断预定线13(切削槽19a))暴露于等离子体而对被加工物11进行加工。需要说明的是，从气体供给源42供给的干法蚀刻用的原料气体可根据被加工物11的材质等适当选择。干法蚀刻持续至沿着切断预定线13将被加工物11完全切断为止。
图4的(B)是示意性地示出在干法蚀刻步骤中被加工物11被切断的状态的局部截面侧视图。在本实施方式中，由于预先将与切断预定线13重叠的表面11a侧的层叠体17切削、除去，因此，如图4的(B)所示，能够利用干法蚀刻将被加工物11完全切断而形成两个以上的芯片。
另外，在该干法蚀刻步骤中，能够沿着全部切断预定线13一次性地将被加工物11切断，因而在对切断预定线13的数量多的被加工物11进行加工等情况下，能够在维持加工品质的同时缩短平均每一条切断预定线13的加工所需要的时间。需要说明的是，通过该干法蚀刻形成的面成为各芯片的侧面19b。另外，在干法蚀刻步骤之后，利用灰化等方法将掩模材料25除去。
如上所述，在本实施方式的加工方法中，在形成分割包含金属的层叠体17的切削槽19a时，供给包含有机酸和氧化剂的切削液14，因此能够一边利用有机酸和氧化剂对金属进行改性而使其延展性降低，一边执行切削。由此，即便提高加工的速度，也能抑制毛刺的产生。即，能够在维持加工品质的同时提高加工速度。
另外，在本实施方式的加工方法中，在形成分割层叠体17的切削槽19a后实施干法蚀刻，由此能够沿着全部切断预定线13一次性地将被加工物11切断，因而在对切断预定线13的数量多的被加工物11进行加工等情况下，能够在维持加工品质的同时缩短平均每一条切断预定线13的加工所需要的时间。即，在维持加工品质的同时提高加工速度。
需要说明的是，本发明不限于上述实施方式的记载，可以进行各种变更来实施。例如，在上述实施方式中，对在表面11a侧形成有包含金属的层叠体17的被加工物11进行了加工，但也可以对在背面侧形成有包含金属的层叠体的被加工物进行加工。
该情况下，从背面侧对被加工物进行切削。需要说明的是，作为这样的被加工物，可以举出例如在背面侧具备作为电极发挥功能的厚度为几μm左右的层叠体(由钛(Ti)、镍(Ni)、金(Au)等形成的多层金属膜)的晶片等。
另外，在上述实施方式中，从被加工物11的表面11a侧实施了干法蚀刻，但也可以从被加工物11的背面11b侧实施干法蚀刻。该情况下，只要在被加工物11的背面11b侧的除切断预定线13外的区域设置掩模材料即可。
另外，在上述实施方式中，在切削步骤之后进行了掩模材料形成步骤，但也可以在掩模材料形成步骤之后进行切削步骤。该情况下，能够使用切削刀具将掩模材料与层叠体一起进行加工，因此不需要为了形成掩模材料的图案而利用光刻等方法。
另外，在上述切削步骤中，从夹持切削刀具10的一对喷嘴12供给了切削液14，但对于用于供给切削液14的喷嘴的方式没有特别限制。图5是示出用于供给切削液14的其它方式的喷嘴的侧视图。如图5所示，变形例的切削单元8除了具有切削刀具10和一对喷嘴12以外，还具有配置于切削刀具10的前方(或后方)的喷嘴(喷淋喷嘴)16。
通过从该喷嘴16供给切削液14，容易将切削液14供给到切削槽19a，能够更有效地对层叠体17中的金属进行改性。特别是，如图5所示，若使喷嘴16的喷射口朝向斜下方(例如，切削刀具10的加工点附近)，则能够向切削槽19a供给、填充大量的切削液14，能够更有效地对层叠体17中的金属进行改性，因而是优选的。需要说明的是，图5中使用了一对喷嘴12以及喷嘴16，但也可以仅单独使用喷嘴16。
此外，上述实施方式的结构、方法等可以在不脱离本发明目的的范围内适当变更并实施。
符号说明
11 被加工物
11a 表面
11b 背面
13 切断预定线(间隔道)
15 器件
17 层叠体
19a 切削槽
19b 侧面
21 划片带
23 框架
25 掩模材料
2 切削装置
4 卡盘工作台(第一保持工作台)
4a 保持面
6 夹具
8 切削单元
10 切削刀具
12 喷嘴
14 切削液
16 喷嘴(喷淋喷嘴)
22 干法蚀刻装置(等离子体蚀刻装置)
24 真空腔室
24a 开口
24b 排气口
26 门
28 排气单元
30 下部电极
32 高频电源
34 静电卡盘(第二保持工作台)
36a、36b 电极
38a、38b 直流电源
40 上部电极
40a 气体喷出孔
40b 气体供给孔
42 气体供给源
44 高频电源