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CN107520976B - 切削方法和切削装置 - Google Patents

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CN107520976B
CN107520976B CN201710462981.5A CN201710462981A CN107520976B CN 107520976 B CN107520976 B CN 107520976B CN 201710462981 A CN201710462981 A CN 201710462981A CN 107520976 B CN107520976 B CN 107520976B
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Abstract

本发明提供切削方法和切削装置，将成为瑕疵品的器件芯片抑制到最小限度。该切削方法利用切削刀具对被加工物进行切削，该方法具有保持步骤，利用保持工作台对被加工物进行保持；以及切削步骤，在实施了该保持步骤之后，使旋转的切削刀具切入该保持工作台所保持的被加工物，并且使该保持工作台与该切削刀具相对移动，从而利用切削刀具对被加工物进行切削，在该切削步骤中，一边利用裂纹检测单元对被加工物中有无裂纹进行检测一边执行切削，所述裂纹检测单元在该切削刀具对被加工物实施的切削加工所行进的切削行进方向上配置在比该切削刀具靠后方的位置。

Description

切削方法和切削装置
技术领域
本发明涉及对被加工物进行切削的切削方法和对被加工物进行切削的切削装置。
背景技术
在器件芯片的制造工艺中，在由硅或化合物半导体构成的晶片的正面上设定被称为间隔道的格子状的分割预定线，在由该分割预定线所划分的各区域形成IC、LSI等器件。这些晶片被沿着分割预定线切削分割而制作出各个器件芯片。
在晶片的分割结束之后，进行检查，确认在所形成的各个器件芯片上是否存在亏缺、裂纹等损伤(参照专利文献1)。例如，当在器件芯片内产生裂纹时，判定该器件芯片为瑕疵品。这样的器件芯片无法使器件正确动作，因此无法出货。
专利文献1：日本特开平9-199451号公报
在对半导体晶片等被加工物进行切削的工序中，若切削刀具的种类或加工条件不恰当，则有时在该工序中产生裂纹。另外，存在即使切削工序开始时能够不在被加工物上产生裂纹而进行切削，但切削刀具的状态伴随着切削加工的行进发生变化而使被加工物中产生裂纹的情况。
当对产生了裂纹的被加工物就这样继续进行切削加工时，会使该裂纹延伸。另外，若在产生裂纹的条件下继续进行切削加工，则产生新的裂纹的可能性也高。无论哪种情况下，当以那样的状态持续进行切削加工时，裂纹会在被加工物中的宽范围中分布。
当对在宽范围中分布有裂纹的半导体晶片进行切削分割时，所得到的器件芯片大多会包含裂纹，因此器件芯片的瑕疵率升高。因此，当在切削加工中产生了裂纹的情况下，应该停止切削加工并重新考虑加工条件等，但若没有检测出产生该裂纹，则也无法停止切削加工等。
发明内容
本发明是鉴于该问题而完成的，其目的在于提供能够将器件芯片的瑕疵品的产生率抑制到最小限度的切削方法以及适合实施该切削方法的切削装置。
根据本发明的一个方式，提供一种切削方法，利用切削刀具对被加工物进行切削，其特征在于，该切削方法具有：保持步骤，利用保持工作台对被加工物进行保持；以及切削步骤，在实施了该保持步骤之后，使旋转的切削刀具切入该保持工作台所保持的被加工物，并且使该保持工作台与该切削刀具相对移动，从而利用该切削刀具对被加工物进行切削，在该切削步骤中，一边利用裂纹检测单元对被加工物中有无裂纹进行检测一边执行切削，所述裂纹检测单元在该切削刀具对被加工物实施的切削加工所行进的切削行进方向上配置在比该切削刀具靠后方的位置。
另外，本发明的一个方式中，可以是在该切削步骤的实施中，在由该裂纹检测单元检测出被加工物的裂纹时，停止该保持工作台与该切削刀具的相对移动或者减慢相对移动的速度。
另外，根据本发明的另一方式，提供一种切削装置，其对被加工物进行切削，其特征在于，该切削装置具有：保持工作台，其对被加工物进行保持；切削单元，其具有对该保持工作台所保持的被加工物进行切削的切削刀具；移动单元，其使该切削刀具与该保持工作台相对移动；以及裂纹检测单元，其在该切削刀具对被加工物实施的切削加工所行进的切削行进方向上配置在比该切削刀具靠后方的位置，对被加工物中有无裂纹进行检测。
根据本发明，被加工物一边利用在切削行进方向(加工进给方向)上配置在比切削刀具靠后方的位置的裂纹检测单元对有无裂纹进行检测一边进行切削。于是，当在切削加工中产生裂纹时，能够立刻检测到该裂纹。
在检测到裂纹的情况下，可以立即停止切削加工。或者可以减慢切削进给速度、变更切削刀具的转速等，变更为不使被加工物产生裂纹的加工条件而继续进行切削加工。于是，能够不产生新的裂纹且不会使已有的裂纹延伸地完成切削加工。
另外，在裂纹检测单元检测到产生裂纹的情况下，切削装置可以存储与裂纹的产生位置相关的信息。然后，在将晶片断开而拾取器件芯片时，若基于该信息将该位置的器件芯片判定为瑕疵品，则可以省略对该器件芯片是否良好进行判定的工序。
因此，根据本发明，可提供能够将器件芯片的瑕疵品的产生率抑制到最小限度的切削方法以及适合实施该切削方法的切削装置。
附图说明
图1是示意性示出被加工物的立体图。
图2是示意性示出切削装置的立体图。
图3是示出裂纹检测单元的结构的示意图。
图4的(A)是示意性示出切削方法中的保持步骤的剖视图，图4的(B)是示意性示出切削方法中的切削步骤的剖视图。
标号说明
1：被加工物；1a：正面；3：分割预定线；5：器件；7：划片带；9：框架；2：切削装置；4：基座；6：保持工作台(保持单元)；6a：保持面；6b：流路；6c：吸引源；6d：保持工作台移动方向；8：刀具单元(切削单元)；10：X轴移动机构(移动单元)；12：X轴导轨；14：X轴移动工作台；16：X轴滚珠丝杠；18：X轴脉冲电动机；20：支承台；22：夹具；24：Y轴移动机构(分度进给单元)；26：Y轴导轨；28：Y轴移动工作台；28a：基部；28b：壁部；30：Y轴滚珠丝杠；32：Y轴脉冲电动机；34：Z轴移动机构；36：Z轴导轨；38：Z轴移动工作台；40：Z轴脉冲电动机；42：切削刀具；42a：切削行进方向；43：切削液提供单元；43a：拍摄装置；43b：切削液提供管；44：裂纹检测单元；46：壳体；48：水；50：底板；52：超声波振荡部；52a：超声波振子；54：超声波振荡接收部；54a：超声波振子；56：脉冲电压产生部；58：波形检测部；60：裂纹判定部；62：通知部；64：提供口；66：提供源；68：控制部。
具体实施方式
对本发明的实施方式进行说明。在本实施方式的切削方法中，首先实施保持步骤，利用保持工作台对被加工物进行保持。在实施该保持步骤后，实施切削步骤。在该切削步骤中，将切削刀具切入被加工物，并使保持工作台与切削刀具相对移动而对被加工物进行切削。另外，切削步骤中，一边利用裂纹检测单元对被加工物中有无裂纹进行检测，一边实施切削。
另外，该裂纹检测单元在切削行进方向(加工进给方向)上配设在比该切削刀具靠后方的位置。在该裂纹检测单元对被加工物中的裂纹进行了检测的情况下，使保持工作台与切削刀具的相对速度减慢、或者使两者相对停止。于是，不会按照使被加工物产生裂纹的条件继续进行切削加工，因此将裂纹的产生保持在最小限，可抑制成为瑕疵品的器件芯片的数量。
接着，对本实施方式的切削方法的被加工物进行说明。该被加工物例如为利用硅、蓝宝石、SiC(碳化硅)以及其他化合物半导体等材料形成的大致圆板状的晶片；蓝宝石、玻璃以及石英等基板。图1是示意性示出该被加工物的一例的立体图。
如图1所示，被加工物1的正面1a被呈格子状排列的分割预定线3划分为多个区域，在各区域形成有IC等器件5。被加工物1最终利用本实施方式的切削方法沿着分割预定线3切削而被分割成各个器件芯片。
被加工物1被粘贴在将外周部固定于框架9上的划片带7上而进行操作。在借助划片带7和框架9进行操作时，被加工物1的搬运中受到的负荷等得以缓和，从而可防止产生裂纹等损伤。另外，切削步骤结束后，通过对划片带7进行扩展而能够容易地拾取器件芯片。
接着，使用图2对在本实施方式的切削方法的切削步骤中使用的切削装置进行说明。图2是示意性示出切削装置的结构例的立体图。如图2所示，切削装置2具有支承各构成要素的基座4。
在基座4的上表面设置有对被加工物(未图示)进行保持的保持工作台(保持单元)6。在保持工作台6的上方配设有对被加工物进行切削的刀具单元(切削单元)8。
在保持工作台6的下方设置有使保持工作台6在加工进给方向(X轴方向)上移动的X轴移动机构(移动单元)10。X轴移动机构10具有设置在基座4的上表面并与X轴方向平行的一对X轴导轨12。
在X轴导轨12上以能够滑动的方式设置有X轴移动工作台14。在X轴移动工作台14的背面侧(下表面侧)设置有螺母部(未图示)，与X轴导轨12平行的X轴滚珠丝杠16与该螺母部螺合。
在X轴滚珠丝杠16的一端部连结有X轴脉冲电动机18。若利用X轴脉冲电动机18使X轴滚珠丝杠16旋转，则X轴移动工作台14沿着X轴导轨12在X轴方向上移动。
在X轴移动工作台14的正面侧(上表面侧)设置有支承台20。在支承台20的中央配设有保持工作台6。在保持工作台6的周围设置有4个夹具22，它们从四个方向对保持被加工物的环状的框架(未图示)进行夹持固定。
保持工作台6与设置在支承台20的下方的旋转机构(未图示)连结，绕与Z轴平行的旋转轴旋转。保持工作台6的正面成为对被加工物进行吸引保持的保持面6a。通过形成在保持工作台6的内部的流路(未图示)向该保持面6a作用吸引源(未图示)的负压，而产生吸引被加工物的吸引力。
与X轴移动机构10相邻地设置有Y轴移动机构(分度进给单元)24，其使刀具单元8在分度进给方向(Y轴方向)上移动。Y轴移动机构24具有设置在基座4的上表面并与Y轴方向平行的一对Y轴导轨26。
在Y轴导轨26上以能够滑动的方式设置有Y轴移动工作台28。Y轴移动工作台28具有与Y轴导轨26接触的基部28a以及相对于基部28a竖立设置的壁部28b。
在Y轴移动工作台28的基部28a的背面侧(下表面侧)设置有螺母部(未图示)，与Y轴导轨26平行的Y轴滚珠丝杠30与该螺母部螺合。
在Y轴滚珠丝杠30的一端部连结有Y轴脉冲电动机32。若利用Y轴脉冲电动机32使Y轴滚珠丝杠30旋转，则Y轴移动工作台28沿着Y轴导轨26在Y轴方向上移动。
在Y轴移动工作台28的壁部28b上设置有Z轴移动机构34，其使刀具单元8在铅垂方向(Z轴方向)上移动。Z轴移动机构34具有设置在壁部28b的侧面并与Z轴方向平行的一对Z轴导轨36。
在Z轴导轨36上以能够滑动的方式设置有Z轴移动工作台38。在Z轴移动工作台38的背面侧(壁部28b侧)设置有螺母部(未图示)，与Z轴导轨36平行的Z轴滚珠丝杠(未图示)与该螺母部螺合。
在Z轴滚珠丝杠的一端部连结有Z轴脉冲电动机40。若利用Z轴脉冲电动机40使Z轴滚珠丝杠旋转，则Z轴移动工作台38沿着Z轴导轨36在Z轴方向上移动。对被加工物进行切削的刀具单元(切削单元)8被支承在该Z轴移动工作台38上。
刀具单元(切削单元)8具有被支承为能够旋转的主轴(未图示)以及随着该主轴的旋转而旋转的切削刀具42。关于刀具单元8，Z轴移动机构34进行动作而能够使旋转的切削刀具42沿着Z轴下降，切入保持在保持工作台6上的被加工物中。
并且，当在使切削刀具42切入被加工物中的状态下使X轴移动机构(移动单元)10进行动作而使保持工作台(保持单元)6与切削刀具42相对移动时，被加工物被切削。
刀具单元8中，在切削加工所行进的切削行进方向(加工进给方向)上，在比该切削刀具42靠前方的位置具有切削液提供单元43和拍摄装置43a。拍摄装置43a能够拍摄被加工物1的正面，在调整切削刀具42的位置时使用该拍摄装置43a以使得切削刀具42沿着分割预定线3对被加工物1进行切削。
切削液提供单元43具有与切削液提供源(未图示)连接并延伸设置在切削刀具42的附近的切削液提供管43b，将切削液从设置在切削液提供管43b的侧面的多个开口提供至被加工物1的正面1a。
刀具单元8具有裂纹检测单元44，其在切削加工所行进的切削行进方向(加工进给方向)上，配设在比该切削刀具42靠后方的位置。裂纹检测单元44以能够在Z轴方向上移动的方式支承于刀具单元(切削单元)8，当切削加工时该裂纹检测单元44靠近保持在保持工作台6上的被加工物。
图3中示出对裂纹检测单元44的结构进行说明的示意图。裂纹检测单元44朝向被加工物1振荡超声波并对反射波进行观测而检测被加工物1中有无裂纹。
如图3所示，裂纹检测单元44使圆筒状的壳体46靠近保持在保持工作台6的保持面6a上的被加工物1而使用。并且，向被加工物1与裂纹检测单元44之间的空间提供例如水48作为超声波的传播介质。在壳体46的下部，在比壳体46的下端部靠上方的位置配设有底板50而形成有空间，以使得水48积存在被加工物1与底板50之间。
在底板50上设置有超声波振荡部52和超声波振荡接收部54，超声波振荡部52所具有的超声波振子52a和超声波振荡接收部54所具有的超声波振子54a在被加工物1侧露出。超声波振荡接收部54按照能够对被加工物1垂直地振荡超声波的朝向安装，与此相对，超声波振荡部52按照能够从非垂直的朝向对被加工物1振荡超声波的方式进行安装。
超声波振荡部52和超声波振荡接收部54分别与脉冲电压产生部56连接。当该脉冲电压产生部56向超声波振子52a施加脉冲电压时，超声波振荡部52朝向被加工物1振荡第1超声波。另外，当脉冲电压产生部56向超声波振子54a施加脉冲电压时，超声波振荡接收部54朝向被加工物1振荡第2超声波。
在裂纹检测单元44的壳体46的底板50上，开口有作为超声波传播介质的水的提供口64，该提供口64通过壳体46内的提供路而与提供源66连接。当从提供源66通过提供口64提供水时，底板50与被加工物1之间的空间被水充满，超声波振子52a和超声波振子54a浸渍在水中。于是，第1和第2超声波不借助空气就能够入射至被加工物1。
第1和第2超声波在被加工物1的内部反复反射，并作为反射波被超声波振荡接收部54观测。当第1超声波的反射波或第2超声波的反射波入射至超声波振荡接收部54时，该反射波转换成电信号，传送给波形检测部58。波形检测部58具有滤波器等，从所传送的电信号中排除杂音，而制作反射波的波形信息。并且，将波形信息等传送给裂纹判定部60。
裂纹判定部60根据第1超声波的反射波或第2超声波的反射波的波形信息中是否含有漫反射，来判定被加工物1内有无裂纹，并将判定结果输出给通知部62。通知部62在被输入了产生有裂纹的判定结果的情况下，该通知部62对切削装置2的使用者通知被加工物1内产生裂纹。并且，向切削装置2的控制设备传送关于裂纹的信息，促使加工条件的变更等。
这里，根据裂纹的形状、大小以及朝向等，有时因该裂纹而导致的漫反射无法充分反映于反射波中。因此，在本实施方式中，将按照与第1超声波不同的角度振荡的第2超声波的反射波的波形信息与第1超声波的反射波的波形信息一起进行解析，由此裂纹判定部60判定有无裂纹。控制部68对脉冲电压产生部56进行控制，以使得两种超声波交替振荡，使波形检测部58对各反射波的波形进行检测，从而能够检测所有的裂纹。
接着，对本实施方式的切削方法的各步骤进行说明。首先，使用图4的(A)对利用保持工作台对被加工物进行保持的保持步骤进行说明。图4的(A)是对保持步骤进行说明的剖面示意图。
在保持步骤中，首先将粘贴在划片带7上的被加工物1载置于切削装置2的保持工作台6的保持面6a上，保持着该划片带7的框架9被保持工作台6的夹具22夹持。然后，通过形成在保持工作台6的内部的流路6b，由吸引源6c作用负压，将被加工物1吸引保持在保持面6a上。之后，被加工物1持续被吸引保持在保持面6a上直至切削步骤结束为止。
接着，使用图4的(B)对本实施方式的切削方法中的切削步骤进行说明。图4的(B)是对切削步骤进行说明的剖面示意图。
在切削步骤中，首先使切削装置2的刀具单元(切削单元)8的切削刀具42旋转。接着，使Z轴移动机构进行动作而使旋转的切削刀具42沿着Z轴下降，从切削预定线切入到保持在保持工作台6上的被加工物1中。然后，使X轴移动机构(移动单元)进行动作而使保持工作台6和切削刀具42相对移动。于是，沿着切削预定线对切削刀具42进行进给而对被加工物1进行切削加工。
刀具单元8具有裂纹检测单元44，其在切削加工所行进的切削行进方向(加工进给方向)42a上配置在比该切削刀具42靠后方的位置。裂纹检测单元44对已切削区域的被加工物1有无裂纹进行检测。
在切削加工开始且切削刀具42切入被加工物1的端部附近时，裂纹检测单元44处于运转前，被定位在比运转时高的位置。在切削加工行进且裂纹检测单元44邻近被加工物1上时，靠近至距离正面1a为规定的距离，从设置在壳体的底板上的提供口提供作为超声波传播介质的水。然后，由裂纹检测单元44的壳体、底板和被加工物的正面1a围成的空间被水充满，裂纹检测单元44的运转开始。
首先，从裂纹检测单元44的超声波振子向被加工物1振荡超声波。该超声波在被加工物1中反复反射，作为反射波被裂纹检测单元44的超声波振荡接收部接收。裂纹检测单元44对该反射波的波形进行解析来检测被加工物1内部有无裂纹。
关于切削步骤中的切削加工，一边反复进行基于裂纹检测单元44的裂纹的检测，一边进行切削。在裂纹检测单元44未检测到被加工物1内部的裂纹期间，保持原状进行切削加工。
在裂纹检测单元44检测到被加工物1内的裂纹时，根据该裂纹的情况适当对例如切削条件进行变更即可。变更为使切削刀具42的转速下降、或使切削行进速度(加工进给速度)下降等不产生裂纹的切削条件。于是，该裂纹不会因切削加工而伸长，并且不会产生新的裂纹。
另外，在检测到裂纹时，也可以使切削行进速度为零而中断切削，裂纹检测单元44通知裂纹的检测，使切削装置转换至等待指示输入的待机状态。通常，裂纹的长度、方向等并非一定，因此也可以在切削装置2的使用者精确地判断裂纹的状况而适当变更切削条件之后再开始切削加工。
根据本实施方式的切削方法，在切削步骤中当在被加工物中检测到裂纹时，可以立刻变更切削加工的条件，因此能够将因裂纹而导致的器件芯片的瑕疵的产生抑制到最小限。
另外，本发明不限于上述实施方式的记载，可以进行各种变更并实施。
例如也可以在裂纹检测单元检测到产生裂纹时，由加工装置记录被加工物中的该裂纹的位置。并且，加工装置可以输出与所记录的该位置相关的信息。
当对与该位置相关的信息加以利用时，在对分割被加工物而形成的器件芯片进行拾取时，可以将位于该裂纹的附近的器件芯片作为瑕疵品来操作。因此，可以省略对该器件芯片进行检查的工序。
另外，在上述实施方式中，裂纹检测单元配设在切削刀具的后方，但还可以除了该裂纹检测单元之外，在切削刀具的前方进一步配设同样的裂纹检测单元。通常，被加工物在被吸引保持在切削装置前进行检查，确认未产生裂纹，但存在在该检查之后至进行切削加工为止的期间在被加工物上产生裂纹的情况。
这样的情况下，在配设在切削刀具的前方的裂纹检测单元检测到裂纹时，适当变更加工条件和加工部位以使得切削刀具不切入该裂纹，由此能够防止该裂纹的伸长。
另外，还存在当在利用配设在切削刀具的前方的裂纹检测单元确认了没有裂纹的区域中进行切削加工时，配设在切削刀具的后方的裂纹检测单元在该区域检测到裂纹的情况。于是，能够确认该裂纹是由于切削加工而产生的。
另外，裂纹检测单元也可以配设在切削刀具的后方或前方以外的位置。当在切削刀具的后方配设裂纹检测单元的情况下，根据裂纹检测单元的大小、切削刀具的大小，有时不得不远离进行切削加工的位置来配设裂纹检测单元。另一方面，在将裂纹检测单元配设在切削刀具的后方或前方以外的位置的情况下，有时能够靠近进行切削加工的位置来进行配设，该情况下，能够更迅速地检测到被加工物1中产生的裂纹。
另外，在上述实施方式中，裂纹的检测单元通过振荡并观测超声波而对裂纹进行检测，但也可以利用其他方法对裂纹进行检测。例如，裂纹检测单元可以使用激光束或X射线等对裂纹进行检测。
另外，上述实施方式的构造、方法等可以在不脱离本发明的目的的范围内适当变更并实施。

Claims (3)

1.一种切削方法，利用切削刀具对被加工物进行切削，其特征在于，
该切削方法具有：
保持步骤，利用保持工作台对被加工物进行保持；以及
切削步骤，在实施了该保持步骤之后，使旋转的切削刀具切入该保持工作台所保持的被加工物，并且使该保持工作台与该切削刀具相对移动，从而利用该切削刀具对被加工物进行切削，
在该切削步骤中，一边利用裂纹检测单元对被加工物中有无裂纹进行检测一边执行切削，所述裂纹检测单元具有两个，两个所述裂纹检测单元在该切削刀具对被加工物实施的切削加工所行进的切削行进方向上分别配置在比该切削刀具靠后方的位置和比该切削刀具靠前方的位置。
2.根据权利要求1所述的切削方法，其特征在于，
在该切削步骤的实施中，在由该裂纹检测单元检测出被加工物的裂纹时，停止该保持工作台与该切削刀具的相对移动或者减慢相对移动的速度。
3.一种切削装置，其对被加工物进行切削，其特征在于，
该切削装置具有：
保持工作台，其对被加工物进行保持；
切削单元，其具有对该保持工作台所保持的被加工物进行切削的切削刀具；
移动单元，其使该切削刀具与该保持工作台相对移动；以及
两个裂纹检测单元，两个所述裂纹检测单元在该切削刀具对被加工物实施的切削加工所行进的切削行进方向上分别配置在比该切削刀具靠后方的位置和比该切削刀具靠前方的位置，对被加工物中有无裂纹进行检测。
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