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CN110010541A - 被加工物的切削方法和切削装置的卡盘工作台 - Google Patents

被加工物的切削方法和切削装置的卡盘工作台 Download PDF

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CN110010541A
CN110010541A CN201811588801.9A CN201811588801A CN110010541A CN 110010541 A CN110010541 A CN 110010541A CN 201811588801 A CN201811588801 A CN 201811588801A CN 110010541 A CN110010541 A CN 110010541A
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chuck table
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suction
cutting
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山本节男
冈村卓
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Abstract

提供被加工物的切削方法和切削装置的卡盘工作台，对较薄或较小芯片尺寸的被加工物能够以简单的结构抑制被加工物的背面的缺损或角裂纹的产生。利用卡盘工作台的吸附面隔着划片带保持被加工物，利用切削刀具切削被加工物，被加工物粘贴在封住环状框架的开口而固定于环状框架的划片带上，被加工物在正面由交叉的多条分割预定线划分的各区域内分别形成有器件，在卡盘工作台的吸附面上形成有借助吸引路而与吸引源连通的交叉的多个细槽，切削方法具有如下步骤：吸引保持步骤，利用卡盘工作台对按照使分割预定线与细槽的延伸方向相互交叉的朝向而载置于卡盘工作台的吸附面的被加工物进行吸引保持；和分割步骤，利用切削刀具对被加工物进行切削而分割。

Description

被加工物的切削方法和切削装置的卡盘工作台
技术领域
本发明涉及被加工物的切削方法和该切削方法中所用的切削装置的卡盘工作台。
背景技术
已知有对形成有半导体器件、光器件、SAW滤波器器件等各种器件的晶片、陶瓷或玻璃、封装晶片等被加工物进行切削而进行分割的切削装置(划片锯)。
切削装置利用高速旋转的切削刀具对隔着划片带而吸引保持于卡盘工作台的被加工物进行切削而进行加工。公知在进行切削时，通过使被加工物不振动而牢固地固定，能够抑制切削所导致的缺损、特别是在被加工物的背面侧产生的缺损(崩边)或角裂纹，以往为了在被加工物整个面上产生吸附力，使用多孔陶瓷作为吸附板(例如，参照专利文献1)。
多孔陶瓷能够在整个面上产生吸附力，另一方面，在整个吸附面上具有微细的通气孔，因此在与通气孔相对应的位置上，未对被加工物进行支承，因此存在通气孔的部分容易产生缺损的课题。
因此，在专利文献2中提出了如下的方法：将形成有在载置被加工物的载置面上开口的多个吸引孔的被加工物保持板载置于卡盘工作台上，利用被加工物保持板隔着划片带对被加工物进行吸引保持。
专利文献1：日本特开2000-323440号公报
专利文献2：日本特开2004-356357号公报
但是，在借助专利文献2记载的被加工物保持板而对被加工物进行吸引保持的方式中，如图7所示，在被加工物是容易产生芯片5的背面的缺损7或角裂纹9的较薄的被加工物1或较小的芯片尺寸的被加工物的情况下，吸附力变得极弱，因此会导致在被加工物的背面上产生的缺损或角裂纹劣化的结果。在图7中，标号3是分割槽。
发明内容
本发明是鉴于这样的点而完成的，其目的在于提供被加工物的切削方法和在该切削方法中使用的卡盘工作台，即使是较薄的被加工物或较小的芯片尺寸的被加工物，也能够以简单的构成抑制被加工物的背面的缺损或角裂纹的产生。
根据技术方案1所述的发明，提供被加工物的切削方法，利用卡盘工作台的吸附面隔着划片带对被加工物进行保持，利用切削刀具对被加工物进行切削，该被加工物粘贴于按照封住环状框架的开口的方式固定于该环状框架的该划片带上，该被加工物在正面由交叉的多条分割预定线划分的各区域内分别形成有器件，该被加工物的切削方法的特征在于，在该卡盘工作台的该吸附面上形成有交叉的多个细槽，该交叉的多个细槽借助吸引路而与吸引源连通，该被加工物的切削方法具有如下的步骤：吸引保持步骤，利用该卡盘工作台对按照使该分割预定线与该细槽的延伸方向相互交叉的朝向而载置于该卡盘工作台的该吸附面上的被加工物进行吸引保持；以及分割步骤，在实施了该吸引保持步骤之后，利用切削刀具对该被加工物进行切削而进行分割。
根据技术方案2所述的发明，提供切削装置的卡盘工作台，其在技术方案1所述的被加工物的切削方法中使用，其中，在隔着粘贴于被加工物的背面上的划片带而对该被加工物进行支承的该卡盘工作台的吸附面上形成有交叉的多个细槽，该交叉的多个细槽借助吸引路而与吸引源连通。
在本发明的切削方法中所使用的卡盘工作台的吸附面上形成有交叉的多个细槽，该交叉的多个细槽借助吸引路而与吸引源连通，在利用卡盘工作台对被加工物进行吸引保持时，按照使被加工物的分割预定线和形成于卡盘工作台的吸附面的细槽的延伸方向相互交叉的朝向将被加工物载置于吸附面上而进行吸引保持，因此能够确保对被加工物进行支承的充分的面积，并且能够实现细槽所带来的被加工物的吸附力的提高，能够抑制被加工物的背面的缺损或角裂纹的产生。
附图说明
图1是具备本发明的卡盘工作台的切削装置的立体图。
图2是卡盘工作台机构的立体图。
图3是作为被加工物的晶片的背面粘贴于划片带的方式的框架单元的立体图，该划片带的外周部粘贴于环状框架。
图4是第一实施方式的卡盘工作台的纵剖视图。
图5的(A)是使用了第一实施方式的卡盘工作台而进行的被加工物的切削加工中的卡盘工作台的局部放大纵剖视图，图5的(B)是使用了第二实施方式的卡盘工作台而进行的被加工物的切削加工中的卡盘工作台的纵剖视图。
图6的(A)是示出在将被加工物载置于第一实施方式的卡盘工作台的吸附面上时被加工物的分割预定线与形成于吸附面的细槽的关系的示意性俯视图，图6的(B)是示出在将被加工物载置于第二实施方式的卡盘工作台的吸附面上时被加工物的分割预定线与形成于吸附面的细槽的关系的示意性俯视图。
图7是示出形成于器件的背面的缺损和角裂纹的示意性背面图。
标号说明
6：卡盘工作台机构；11：晶片；13：分割预定线；15：器件；50：卡盘工作台；52：框体；54：吸引保持部；54a：吸附面；68、80：细槽；70：吸引源；76：切削刀具；78：保持板；78a：吸附面；82：吸引孔；T：划片带。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。参照图1，示出切削装置2的立体图，该切削装置2具备本发明实施方式的卡盘工作台，能够对半导体晶片进行切割而分割成各个器件芯片。
如图1所示，切削装置2具有对切削装置的各机构部进行支承的装置基台4。在装置基台4的上表面上形成有在X轴方向(加工进给方向)上较长的矩形状的开口4a。
在该开口4a内，卡盘工作台机构6设置成能够在X轴方向上往复移动。如图2所示，卡盘工作台机构6具有卡盘工作台50，该卡盘工作台50搭载于支承基台48上，具有吸引保持部54，在卡盘工作台50的周围配设有防水罩8。在防水罩8与支承基台4之间连结有波纹10。在卡盘工作台50的周围配设有四个夹具56。
卡盘工作台机构6配设成能够通过由未图示的滚珠丝杠和脉冲电动机构成的X轴方向移动机构在X轴方向上移动。如图2所示，在卡盘工作台机构6的支承基台48上搭载有卡盘工作台50，卡盘工作台50按照能够通过收纳在支承基台48中的电动机进行旋转的方式搭载。
卡盘工作台50具有：环状的框体52；以及由多孔陶瓷形成的吸引保持部54，其嵌合在框体52的图4所示的嵌合凹部51中。在框体52的中心部形成有经由电磁切换阀72而与图4所示的吸引源70连接的吸引路52a，将电磁切换阀72切换至图4所示的连通位置而使吸引源70进行动作，从而卡盘工作台50利用吸引保持部54的吸附面54a对被加工物进行吸引保持。
在支承基台48上沿圆周方向隔开90°安装有四个夹具56。各夹具56具有固定于支承基台48的未图示的一对气缸。气缸的活塞杆58与支承部件60连结。在支承部件60固定有空气致动器62，空气致动器62具有可旋转90°的旋转轴64。
在旋转轴64上固定有L形状的夹持爪(按压部件)66。通过空气致动器62使旋转轴64旋转，从而夹持爪66在对如图3所示那样借助划片带支承着作为被加工物的晶片11的环状框架F进行夹持的夹持位置和相对于夹持位置竖立设置的解除位置之间转动。
如图3所示，作为被加工物的晶片11具有在由呈格子状形成的多条分割预定线13划分的各区域内具有器件15的正面。晶片11的背面粘贴于外周部安装于环状框架F的划片带T上，按照框架单元17的方式投入至切削装置2。
再次参照图1，在装置基台4的上表面上按照向开口4a的上方突出的方式配置有对切削被加工物的切削单元14进行支承的支承构造20。在支承构造20的前表面上部设置有切削单元移动机构22，其使切削单元14在Y轴方向(分度进给方向)和Z轴方向(上下方向)上移动。
切削单元移动机构22具有与Y轴方向平行的一对Y轴导轨24，它们配置于支承构造20的前表面上。在Y轴导轨24上以能够滑动的方式安装有构成切削单元移动机构22的Y轴移动板26。在Y轴移动板26的背面侧(后表面侧)设置有螺母部(未图示)，在该螺母部中螺合有与Y轴导轨24平行的Y轴滚珠丝杠28。
在Y轴滚珠丝杠28的一个端部连结有Y轴脉冲电动机(未图示)。当利用Y轴脉冲电动机使Y轴滚珠丝杠28旋转时，Y轴移动板26沿着Y轴导轨24在Y轴方向上移动。在Y轴移动板26的正面(前表面)上设置有与Z轴方向平行的一对Z轴导轨30。在Z轴导轨30上以能够滑动的方式安装有Z轴移动板32。
在Z轴移动板32的背面侧(后表面侧)设置有螺母部(未图示)，在该螺母部中螺合有与Z轴导轨30平行的Z轴滚珠丝杠34。在Z轴滚珠丝杠34的一个端部连结有Z轴脉冲电动机36。若利用Z轴脉冲电动机36使Z轴滚珠丝杠34旋转，则Z轴移动板32沿着Z轴导轨30在Z轴方向上移动。
在Z轴移动板32的下部固定有：对被加工物进行加工的切削单元14；以及拍摄单元38。若利用切削单元移动机构22使Y轴移动板26在Y轴方向上移动，则使切削单元14和拍摄单元38进行分度进给，若使Z轴移动板32在Z轴方向上移动，则使切削单元14和拍摄单元38进行升降。
标号40是清洗单元，通过切削单元14实施了切削加工的被加工物通过搬送机构(未图示)从卡盘工作台10搬送至清洗单元40。清洗单元40具有在筒状的清洗空间内对被加工物进行吸引保持的旋转工作台42。在旋转工作台42的下部连结有使旋转工作台42按照规定的速度旋转的电动机等旋转驱动源。
在旋转工作台42的上方配设有朝向被加工物喷射清洗用的流体(代表性地为将水和空气混合而成的二流体)的喷射喷嘴44。当一边使保持着被加工物的旋转工作台42旋转一边从喷射喷嘴44喷射清洗用的流体时，能够对切削加工后的被加工物进行清洗。利用清洗单元40进行了清洗的被加工物通过搬送机构(未图示)收纳在盒18内。
再次参照图2，如圆圈A部分的放大图所示，在卡盘工作台50的吸引保持部54的吸附面54a上形成有相互垂直的多个细槽68。细槽68的宽度优选为25μm以下，在本实施方式中，形成了宽度为18μm的细槽68。
如图4的B部分的放大图所示，多孔陶瓷制造的吸引保持部54的吸附面54a的通气孔面积率为60％以下，在吸附面54a上开口有多个通气孔54b。在本实施方式中，在吸附面54a上还形成有多个细槽68。
接着，对图4所示的采用多孔陶瓷作为吸引保持部54的卡盘工作台50实施如下的实验：改变通气孔面积率、槽宽度、槽间距而对压力计达到充分的负压即-0.7MPa为止的时间进行测量，得到表1所示的结果。
在该实验中，将开设有100mm×100mm的孔的划片带粘贴于吸附面54a上而将卡盘工作台50的露出面调整成100mm×100mm的区域，在将2cc的水提供至吸附面54a的露出区域之后，使与卡盘工作台50连接的吸引源70进行动作，一边改变通气孔面积率和槽间距一边对与吸引路52a连接的压力计达到-0.7MPa的负压为止的时间进行测量。另外，细槽68的宽度固定为20μm。
【表1】
序号1的测试是吸附面54a的通气孔面积率为75％的以往的卡盘工作台，在吸附面54a上未形成细槽。序号2的测试是吸附面54a的通气孔面积率为60％且未形成细槽的卡盘工作台，吸引时间为4秒，需要较长的吸引时间。
序号3的测试是吸附面54a的通气孔面积率为60％且按照1mm的间隔形成有宽度为20μm的多个细槽的情况，吸引时间缩短为2.5秒。序号4的测试～序号7的测试是吸附面54a的通气孔面积率为45％的情况，在未形成细槽68的序号4的测试的例子中，吸引时间为6.68秒，需要非常长的时间。
序号5的测试～序号7的测试是按照槽间距1mm、0.5mm、0.25mm形成有宽度为20μm的细槽68的例子，观察到随着槽间距的缩小，吸引时间变短。
根据该实验结果观察到，在吸附面54a的通气孔面积率为60％的情况下，当按照1mm的间距间隔形成宽度为20μm的细槽68时，能够使吸引时间充分缩短。
在吸附面54a的通气孔面积率为45％的情况下，在按照1mm的间距间隔形成宽度为20μm的细槽68的例子中，花费相当长的吸引时间，因此可知槽间距需要设为0.5mm间隔。
根据该实验结果表明，在吸附面54a的通气孔面积率为60％以下且按照1mm的间距以下形成宽度为20μm的细槽68的情况下，可在充分短的时间内得到期望的吸引力。
接着，在将通气孔面积率固定为45％、槽间距固定为0.5mm、使细槽68的宽度变为30μm、25μm、20μm、15μm的情况下，考察在0.5mm见方中对硅晶片进行切割而成的芯片的背面崩边和裂纹(角裂纹)的产生情况，得到表2的结果。
在表2中，关于背面崩边，〇标记表示无崩边，Δ标记表示有略微的崩边，×标记表示产生明显的崩边。另外，关于裂纹，示出了在序号1的测试～序号4的测试中未产生裂纹。
【表2】
根据表2的实验结果表明，当由吸附面54a的通气孔面积率为45％的多孔陶瓷形成吸引保持部54，并且将细槽68的宽度设定为25μm以下时，关于背面崩边和裂纹，均得到充分良好的结果。
参照图5的(A)，示出利用由多孔陶瓷形成的吸引保持部54隔着划片带T对作为被加工物的晶片11进行吸引保持而利用切削单元14的切削刀具76对晶片11进行切削加工的状态的局部放大纵剖视图。
切削单元14具有安装于高速旋转的主轴74的前端的切削刀具76。在利用切削刀具76对晶片11进行切削加工时，如图6的(A)所示，按照使晶片11的呈格子状形成的多条分割预定线13与形成于吸附面54a的细槽68的延伸方向交叉的方式将晶片11载置于吸附面54a上。
优选按照使晶片11的分割预定线13与细槽68的延伸方向按照大致45°交叉的方式将晶片11载置于吸附面54a上。在由交叉的分割预定线13划分的区域形成有器件15。
在将晶片11按照图6的(A)所示的状态载置于吸附面54a上之后，当如图5的(A)所示那样将电磁切换阀72切换至连通位置而使吸引源70进行动作时，经由形成于吸引保持部54的吸附面54a的通气孔54b和细槽68而对划片带T作用吸引力，晶片11隔着划片带T而被吸引保持于卡盘工作台50上。
切削刀具76按照切入至晶片11的分割预定线13直至划片带T的方式对分割预定线13进行切削，但由于按照使分割预定线13与形成于吸附面54a的细槽68的延伸方向交叉的方式将晶片11吸引保持于吸附面54a上，因此即使吸附面54a的通气孔率为60％以下，也能够实现细槽68所带来的吸附力的提高，能够抑制切削后的器件芯片的背面的缺损或角裂纹的产生。
在本实施方式中，将吸附面54a的通气孔率设定为60％以下，因此能够充分确保对晶片11进行支承的吸附面54a的面积。在吸附面54a上未形成细槽68的情况下，吸附面54a所带来的吸附力并不充分，但能够利用细槽68对吸附力不足进行补充。因此，能够抑制器件芯片的背面的缺损或角裂纹的产生。
参照图5的(B)，示出使用本发明第二实施方式的卡盘工作台50A对晶片11进行切削加工时的纵剖视图。本实施方式的卡盘工作台50A由保持板78构成，该保持板78由不锈钢(SUS)等金属形成。
在保持板78的吸附面78a上形成有沿相互垂直的方向形成的多个细槽80。如图6的(B)所示，在垂直的细槽80的几个交叉点开口有吸引孔82，这些吸引孔82与图5的(B)所示的吸引路84连接。
因此，当将电磁切换阀72切换至图5的(B)所示的连通位置时，吸引源70的负压传递至形成于保持板78的吸附面78a的细槽80，晶片11隔着划片带T而被吸引保持于保持板78上。
在本实施方式的卡盘工作台50A中，按照0.25mm的间距形成有宽度为20μm的细槽80，因此能够在细槽80产生约-0.7MPa的负压，能够利用充分的吸引力隔着划片带T对晶片11进行保持。
如图6的(B)所示，本实施方式的卡盘工作台50A也按照使晶片11的分割预定线13与形成于保持板78的吸附面78a的细槽80的延伸方向以大致45°交叉的方式将晶片11载置于保持板78上，然后使吸引源70的负压作用于细槽80。
本实施方式的卡盘工作台50A利用实心的保持板78对晶片11进行支承，因此能够确保充分的支承面积，通过形成于吸附面78a的细槽80的负压，能够隔着划片带T对晶片11进行充分的吸引保持。因此，能够抑制切割后的器件芯片的背面的缺损或裂纹(角裂纹)的产生。

Claims (4)

1.一种被加工物的切削方法，利用卡盘工作台的吸附面隔着划片带对被加工物进行保持，利用切削刀具对被加工物进行切削，该被加工物粘贴于按照封住环状框架的开口的方式固定于该环状框架的该划片带上，该被加工物在正面由交叉的多条分割预定线划分的各区域内分别形成有器件，该被加工物的切削方法的特征在于，
在该卡盘工作台的该吸附面上形成有交叉的多个细槽，该交叉的多个细槽借助吸引路而与吸引源连通，
该被加工物的切削方法具有如下的步骤：
吸引保持步骤，利用该卡盘工作台对按照使该分割预定线与该细槽的延伸方向相互交叉的朝向而载置于该卡盘工作台的该吸附面上的被加工物进行吸引保持；以及
分割步骤，在实施了该吸引保持步骤之后，利用切削刀具对该被加工物进行切削而进行分割。
2.一种切削装置的卡盘工作台，其在权利要求1所述的被加工物的切削方法中使用，其中，
在隔着粘贴于被加工物的背面上的划片带而对该被加工物进行支承的该卡盘工作台的吸附面上形成有交叉的多个细槽，该交叉的多个细槽借助吸引路而与吸引源连通。
3.根据权利要求2所述的切削装置的卡盘工作台，其中，
该卡盘工作台的该吸附面的通气孔面积为60％以下。
4.根据权利要求3所述的切削装置的卡盘工作台，其中，
该卡盘工作台的该吸附面由多孔陶瓷形成。
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