检查用晶片和检查用晶片的使用方法与流程

本发明涉及检查用晶片和该检查用晶片的使用方法，其中，该检查用晶片用于在沿着分割预定线的基板的内部形成改质层时对因激光光线的漏光而造成的影响进行检查。

背景技术：

在晶片的由分割预定线划分的正面上形成有IC、LSI、LED、MEMS、CMOS等器件，通过激光加工装置将该晶片分割成各个器件芯片，对由这样分割得到的半导体器件芯片进行封装而应用于移动电话、个人计算机等电子设备。

作为其中的一例，公知上述的激光加工装置大体包含：卡盘工作台，其对晶片进行保持；激光光线照射构件，其将对于保持在该卡盘工作台上的晶片具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位在分割预定线的内部而进行照射而形成改质层；以及加工进给构件，其对该卡盘工作台与该激光光线照射构件相对地进行加工进给，该激光加工装置能够高精度地形成用于将晶片分割成各个器件芯片的分割起点(例如，参照专利文献1)。

并且，由于利用上述的激光加工装置进行分割的各个器件是在基板的正面上层叠功能层而构成的，所以需要从晶片的背面侧将激光光线的聚光点定位在该晶片的内部的规定的深度位置而进行照射，但却存在如下的担心：对该改质层的形成无贡献的激光光线成为漏光，因激光光线的照射条件和该漏光所透过的角度而对形成于正面侧的器件造成损伤(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：日本特许第3408805号公报

专利文献2：日本特开2015-085376号公报

本申请的发明者对激光加工装置中的激光加工时的器件的损伤的原因进行了进一步地认真研究，结果是明确了存在以下的问题：在激光加工装置中，在对晶片进行照射的激光光线中，不仅透过晶片内部而到达正面侧的激光光线的一部分会使器件产生损伤，而且该激光光线经改质层或者形成在改质层的周边的裂纹而向预期之外的方向发生反射、折射、散射，并飞散到存在于该激光光线的聚光点的正下方方向的沿着分割预定线的区域之外、即配设有通过层叠功能层而形成的器件的区域，该器件的一部分例如配线层会因该飞散的激光(以下也称为“飞散光”。)而损伤。

进而，在激光加工装置中，为了以不产生上述那样的器件品质降低的方式执行激光加工，需要根据作为被加工物的晶片的材质、厚度等，对以下情况进行查验：在以什么样的照射条件照射激光光线的情况下，会对形成器件的功能层造成哪种程度的影响。

然而，存在如下的问题：由于形成于晶片的器件的损伤产生在作为被加工物的晶片内部，所以即使想要使用作为实际的被加工物的晶片来查验该影响，也并不容易从其外观来确认破坏的状态，很难一边避免导致层叠在该晶片的正面侧的功能层的一部分破坏的激光加工的条件，一边对激光加工装置的各种条件进行设定。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供检查用晶片和该检查用晶片的使用方法，当从晶片的背面照射对于构成该晶片的基板具有透过性的波长的激光光线而在该基板的沿着分割预定线的内部形成改质层时，能够根据激光光线的照射条件，容易地对因该激光光线的漏光而造成的影响进行查验。

另外，本发明中的“漏光”是指：在从晶片的背面照射对于构成该晶片的基板具有透过性的波长的激光光线而在该基板的沿着分割预定线的内部形成改质层的激光加工装置中，在该所照射的激光光线之中包含对设定于该晶片的内部的聚光点附近所形成的改质层的形成无贡献而透过至该晶片的正面侧的激光，例如，至少包含在改质层的正下方且到达沿着形成该改质层的分割预定线的区域的激光、以及经该改质层或者形成在改质层的周边的裂纹等发生了反射、折射、散射而到达沿着所述分割预定线的区域以外的区域的飞散光。

为了解决上述主要的技术课题，根据本发明，提供一种检查用晶片，其用于对从晶片的背面照射对于构成该晶片的基板具有透过性的波长的激光光线而在沿着分割预定线的该基板的内部形成改质层时因该激光光线的漏光而造成的影响进行检查，其中，在该晶片的正面上由交叉的多条分割预定线划分而形成有多个器件，其中，该检查用晶片具有：检查用基板；以及金属箔，其层叠在该检查用基板的正面上。

优选在该检查用基板的正面上层叠由Ti或Cr构成的基底层，在该基底层上层叠有Al、Sn、Pt、Au、Ag、In、Pb以及Cu中的任意一种的金属箔。

优选该检查用基板由Si、SiC、Al₂O₃以及GaN中的任意一种构成。

优选层叠在该检查用基板的正面侧的金属箔包含呈点状、格子状、长条状、条纹花样状、或者形成在整个面上的任意一种方式。

优选在该金属箔的正面上覆盖有抗氧化膜，该抗氧化膜由SiO₂、TiO₂、Ta₂O₅以及PET中的任意一种形成。

根据本发明的另一方面，提供一种检查用晶片的使用方法，该检查用晶片具有检查用基板以及层叠在该检查用基板的正面侧的金属箔，该检查用晶片的使用方法的特征在于，具有如下的工序：改质层形成工序，从该检查用晶片的背面将对于该检查用基板具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位在该检查用基板的内部而照射激光光线，在该检查用基板的内部形成改质层；以及损伤检测工序，对在该检查用基板的内部形成有改质层的该检查用晶片的正面进行观察，对该金属箔的损伤进行检测。

根据本发明，按照实际使用的加工条件从检查用晶片的背面将聚光点定位在检查用基板的内部而照射激光光线，并对在层叠于检查用晶片的正面的金属箔上产生的熔融损伤的有无、大小进行确认，由此能够容易地对具有以下影响的加工条件进行把握：产生未被用于改质层的形成的漏光而破坏晶片的正面上所形成的器件。进而，能够通过执行本发明的检查用晶片的使用方法，一边在晶片内部形成良好的改质层，一边容易地调整成不产生使器件的品质降低的漏光的加工条件。

附图说明

图1是激光加工装置的立体图。

图2的(a)、(b)、(c)是对本发明的检查用晶片的制造方法进行说明的立体图。

图3的(a)～图3的(e)是示出层叠在检查用基板上的金属箔的各种方式的图。

图4的(a)是示出对检查用晶片实施改质层形成工序的状态的立体图，图4的(b)是对改质层形成工序进行说明的剖视图。

图5是示出因对检查用晶片实施改质层形成工序而产生在检查用晶片上的损伤的立体图。

标号说明

1：激光加工装置；2：静止基台；3：保持工作台机构；4：激光光线照射单元；5：激光光线照射构件；6：拍摄构件；10：检查用基板；11：基底层；12：金属箔；34：保持工作台；35：X轴方向移动构件(加工进给构件)；36：Y轴方向移动构件(分度进给构件)；37：卡盘工作台；W：检查用晶片。

具体实施方式

在图1中示出了能够执行由本发明提供的检查用晶片的使用方法的激光加工装置的立体图。图1所示的激光加工装置1具有：静止基台2；保持工作台机构3，其以能够在箭头X所示的X轴方向(加工进给方向)上移动的方式配设在该静止基台2上，用于对被加工物进行保持；以及激光光线照射单元4，其作为配设在静止基台2上的激光光线照射构件。

上述保持工作台机构3具有：一对导轨31、31，其沿着X轴方向平行地配设在静止基台2上；第1滑动块32，其以能够在X轴方向上移动的方式配设在该导轨31、31上；第2滑动块33，其以能够在与X轴方向垂直的箭头Y所示的Y轴方向(分度进给方向)上移动的方式配设在该第1滑动块32上；以及保持工作台34，其在该第2滑动块33上形成为圆筒形状并通过在内部具有脉冲电动机而构成为能够旋转，在保持工作台34上具有卡盘工作台37。在图1所示的激光加工装置中，将作为被加工物的在正面上形成有器件的半导体晶片或者根据本发明形成的检查用晶片10载置在该卡盘工作台37上。

在上述第1滑动块32的下表面设置有与上述一对导轨31、31嵌合的一对被导槽321、321，并且在其上表面设置有沿着Y轴方向平行地形成的一对导轨322、322。以这种方式构成的第1滑动块32构成为能够通过使被导槽321、321与一对导轨31、31嵌合而沿着一对导轨31、31在X轴方向上移动。保持工作台机构3具有构成加工进给构件的X轴方向移动构件35，该X轴方向移动构件35沿着一对导轨31、31在X轴方向上对第1滑动块32进行加工进给。X轴方向移动构件35包含平行配设在上述一对导轨31与31之间的外螺杆351和用于旋转驱动该外螺杆351的脉冲电动机352等驱动源。外螺杆351的一端旋转自如地支承于在上述静止基台2上固定的轴承块353，其另一端与上述脉冲电动机352的输出轴传动连结。另外，外螺杆351与形成在未图示的内螺纹块中的贯通内螺纹孔螺合，该内螺纹块突出设置于第1滑动块32的中央部下表面。因此，通过脉冲电动机352对外螺杆351进行正转和反转驱动，使第1滑动块32沿着导轨31、31在X轴方向上移动。

在上述第2滑动块33的下表面设置有一对被导槽331、331，该一对被导槽331、331与设置于上述第1滑动块32的上表面的一对导轨322、322嵌合，通过使该被导槽331、331与一对导轨322、322嵌合，上述第2滑动块33构成为能够在与上述X轴垂直的Y轴方向上移动。保持工作台机构3具有构成分度进给构件的Y轴方向移动构件36，该Y轴方向移动构件36用于使第2滑动块33沿着设置于第1滑动块32的一对导轨322、322移动。Y轴方向移动构件36包含平行配设在上述一对导轨322、322之间的外螺杆361和用于旋转驱动该外螺杆361的脉冲电动机362等驱动源。外螺杆361的一端旋转自如地支承于在上述第1滑动块32的上表面上固定的轴承块363，另一端与上述脉冲电动机362的输出轴传动连结。另外，外螺杆361与形成于未图示的内螺纹块的贯通内螺纹孔螺合，该内螺纹块突出设置于第2滑动块33的中央下表面，通过对外螺杆361进行正转和反转驱动，第2滑动块33沿着导轨322、322在Y轴方向上移动。

上述第1滑动块、第2滑动块分别具有未图示的对X轴方向位置进行检测的X轴方向位置检测构件、对Y轴方向位置进行检测的Y轴方向位置检测构件，能够通过后述的控制构件并根据检测出的各第1、第2滑动块的位置，对上述各驱动源发送驱动信号而将保持工作台34控制在希望的位置处。

上述激光光线照射单元4具有：支承部件41，其配设在上述静止基台2上；外壳42，其被该支承部件41支承且实际上水平延伸；激光光线照射构件5，其配设于该外壳42；以及拍摄构件6，其配设在该外壳42的前端部并检测待激光加工的加工区域。另外，拍摄构件6具有：照明构件，其对被加工物进行照明；光学系统，其捕捉被该照明构件照明的区域；以及拍摄元件(CCD)等，其对该光学系统所捕捉到的像进行拍摄，该拍摄构件6将拍摄得到的图像信号发送至未图示的控制构件。

上述激光光线照射构件5具有聚光器，该聚光器对从收纳于外壳42内部的脉冲激光光线振荡构件振荡出的激光光线进行会聚，并对保持在卡盘工作台37上的被加工物进行照射。虽然省略了图示，但外壳42内的脉冲激光光线振荡构件由脉冲激光光线的输出调整构件、脉冲激光光线振荡器以及附设于该脉冲激光光线振荡器的重复频率设定构件等构成，对该脉冲激光光线振荡构件进行控制以便能够在与保持工作台的上表面即保持面垂直的方向上调整该脉冲激光光线的聚光点位置。

激光加工装置1具有未图示的控制构件。该控制构件由计算机构成，具有：中央处理装置，其根据控制程序进行运算处理；只读存储器(ROM)，其存储控制程序；可读写的随机存取存储器(RAM)，其存储运算结果等；以及输入、输出接口。对该控制构件的输入接口输入来自上述的X轴方向位置检测构件、Y轴方向位置检测构件、拍摄构件6等的检测信号，从输出接口对上述X轴方向移动构件、Y轴方向移动构件、脉冲激光光线的聚光点位置控制构件、脉冲激光光线的输出控制构件等输出控制信号。

并且，在该激光加工装置1中，能够自由地设定激光加工时的激光光线的照射条件，例如激光光线的波长、平均输出、重复频率、脉冲宽度、聚光透镜的数值孔径(NA)、聚光点的位置、激光光线照射构件与保持工作台之间的相对的加工进给速度等，其中，该激光加工从在正面上由分割预定线划分而形成有多个器件的晶片的背面按照预先存储在该控制构件中的分割预定线照射激光光线而形成用于将晶片上的多个器件分割成各个器件芯片的改质层。

这里，作为在上述的激光加工装置中使用的激光光线的照射条件或者加工进给速度等加工条件，是考虑到所使用的半导体晶片的材料和厚度、或者形成在正面上的器件与器件之间的分割预定线的宽度等、以及在过去的加工实际成果中沿用的加工条件等而设定的。然而，作为能够更可靠地形成改质层的激光加工条件，从另一方面说，可能会因漏光的影响而成为使分割后的器件的品质降低的加工条件，所以每当使用新的晶片的情况下或采用新的加工条件时，需要在对要采用的加工条件是否是使器件的品质降低的加工条件进行查验的基础上进行加工条件的调整。因此，以下，对由本发明提供的、适合于检查激光加工装置中的加工条件的合适与否的检查用晶片以及该检查用晶片的使用方法进行详细地说明。

参照图2的(a)～图2的(c)对检查用晶片W的制造方法进行说明。在图2的(a)中示出了检查用基板10，其具有构成本发明所提供的检查用晶片W的正面10a、背面10b。虽然该检查用基板10可以选择各种材料，但应该构成为选择与设想的作为被加工物的晶片相同的材料，例如，如果要查验的晶片的基板为Si，则选择相同的Si，检查用基板10的厚度等也调整为与要查验的晶片相同。作为检查用基板10所采用的材质，除了上述Si之外，还设想了SiC、Al₂O₃以及GaN等。

首先，如图2的(b)所示，通过蒸镀而在检查用基板10的正面整个面上形成基底层11。能够代表性地选择Ti、Cr来作为该基底层的材料。并且，可以选择公知的离子电镀法(ion plating)来作为蒸镀方法，但也可以选择溅镀等其他的公知方法。另外，设置该基底层11是为了使后述的对漏光所造成的影响进行查验而需要的金属箔良好地蒸镀在该检查用基板10上，如果能在该检查用基板10上直接形成金属箔层，则也可以省略该基底层11。优选这样的基底层11的厚度在50nm～500nm的范围内进行适当地选择。

接着，如图2的(c)所示，将Sn作为金属箔12蒸镀在所述基底层11上的整个面上。另外，除了该Sn之外，还可以选择Al、Pt、Au、Ag、In、Pb以及Cu等作为该金属箔12的材料。并且，该金属箔12的厚度也与基底层11同样地优选在50nm～500nm的范围内进行适当地选择。另外，该金属箔所使用的材料是考虑到在设想的成为实际的被加工物的晶片上形成的半导体器件所使用的配线层中使用的金属的融点而决定的。即，将该金属箔12作为要查验的半导体晶片的器件的代替，不需要实际地形成器件。

例如，作为一般的半导体器件的配线层的材料而大量采用的配线是Al，由于该Al的融点大约是660℃，所以如果要对采用了该Al配线的晶片的配线部分的损伤进行查验，则优选采用与Al的融点相等、或者比其融点低的金属，在上述实施例中采用融点为220℃的Sn，在施加220℃以上的热负荷的情况下，会在该金属箔12上产生熔融变化，能够判断是否存在因查验时的激光加工条件导致器件受到损伤的可能性。对该点进行进一步详细地说明。

如图4的(a)所示，对于检查用晶片W，通过图1所示的激光加工装置1在与设想的半导体晶片同样的激光加工条件下形成改质层(改质层形成工序)。更具体地说，一边通过激光光线照射构件5照射激光光线，一边通过加工进给构件和分度进给构件从检查用晶片的一端直到另一端执行沿着X轴方向的分割预定线的多个改质层的形成，其中，该加工进给构件使具有载置有检查用晶片W的卡盘工作台37的保持工作台34沿X轴方向移动，该分度进给构件使保持工作台34按照分割预定线的宽度间隔沿Y轴方向移动。在从检查用晶片的一端直到另一端执行了改质层的形成之后，使保持工作台34旋转90度，以与上述同样的顺序形成与已经形成的沿着分割预定线的改质层垂直的方向的改质层。

另外，上述改质层形成工序中的加工条件例如按照以下方式进行设定。

激光光线的波长：1064nm

重复频率：50kHz

脉冲宽度：10ps

平均输出：0.5W

光斑直径：φ1μm

聚光透镜的数值孔径(NA)：0.85

加工进给速度：100nm/秒

根据图4的(b)对形成该改质层时的漏光的影响进行说明。如图4的(b)所示，由激光光线照射构件5照射的激光光线其聚光点被设定在检查用晶片的基板的内部，在聚光点附近形成改质层。此时，激光光线的所有能量未必都形成改质层，有时其中的一部分作为漏光而到达在卡盘工作台37上被定位在下表面上的正面侧的聚光点正下方的区域(参照图中D1)，根据该漏光到达正面侧的激光光线的条件的不同，该漏光在该正面侧部分被吸收而成为发热的原因。并且，在该发热量较大的情况下，检查用晶片的金属箔12的该激光光线的漏光所到达的部位会发生熔融。此时发生熔融的温度条件根据构成金属箔12的金属的种类、图案、厚度而变化。

并且，当已经在与加工进给方向垂直的方向上形成了改质层的情况下(参照图4的(b)中的P点)，当由加工进给构件照射的激光光线对已经形成的改质层P进行横截时，有时在形成该改质层P时产生的基板内部的裂纹或者该改质层P本身上发生反射(或者折射、散射)，所反射的激光光线作为飞散光而在预期之外的方向上透过并到达正面侧(参照图中D2)。并且，与上述D1同样，根据作为飞散光到达正面侧的激光光线的条件不同，该飞散光在该正面侧部分被吸收而成为发热的原因，在该发热量较大的情况下，检查用晶片的金属箔12的该激光光线的飞散光所到达的部位发生熔融。

根据上述的顺序，在改质层形成工序结束之后，将检查用晶片W从卡盘工作台37取出并对产生在蒸镀了金属箔12的面上的熔融部位、即产生损伤的情况进行观察(损伤检测工序)。

如图5所示，通过对实施了激光加工后的检查用晶片W的形成有金属箔12的面进行观察，能够对因上述激光加工而产生的熔融损伤D1、D2的产生进行确认。如图5的B部放大图所示，熔融损伤D1因透过到聚光点的正下方的漏光而产生，由于该熔融损伤D1基本上沿着分割预定线产生，所以对其大小是否在分割预定线的宽度范围内进行判断。如果是比分割预定线大的熔融损伤，则可以说存在产生器件的损伤的可能性。另外，在图5的检查用晶片W的整体图中，省略了沿着分割预定线产生的熔融损伤D1。

此外，熔融损伤D2因经改质层或者改质层附近的裂纹等发生反射而飞散的飞散光而产生，该熔融损伤D2避开作为实际的被加工物的形成有器件的半导体晶片的分割预定线的区域而产生在配设有器件的区域内的可能性较高。即，在发现由该飞散光产生的熔融损伤的情况下，无论其大小，都示出了当按照该激光加工条件进行加工时存在产生器件的损伤的可能性的情况。

因此，通过执行使用了上述的检查用晶片W的激光加工，并对加工后的检查用晶片W上产生的因漏光造成的熔融损伤的大小、产生频率进行观察，能够容易地预测在按照该激光加工条件使用实际的半导体晶片来进行加工的情况下的产生器件的损伤的可能性是否较高。并且，可以根据该查验结果，对激光加工装置中的加工条件例如激光光线的波长、平均输出、重复频率、脉冲宽度、聚光透镜的数值孔径(NA)、聚光点的位置、相对的加工进给速度中的至少任意一项加工条件进行调整(加工条件调整工序)，按照调整后的激光加工条件再次执行使用了检查用晶片W的激光加工，而找出不使检查用晶片W上产生不能忽视的熔融损伤而能够良好地形成将晶片分割成各个器件的改质层的激光加工条件。

在上述的实施方式中，虽然关于本发明的检查用晶片的金属箔12提示了其形成于基底层11上的整个面的情况，但并不仅限于此，例如，能够形成具有规则地不形成金属箔的间隙的图案，例如，作为图2的(c)的A部放大图而示出的图3的(b)的点状、图3的(c)的格子状、图3的(d)的长条状以及图3的(e)的条纹花样状等。在整面为金属箔的情况下，存在即使正面侧的温度因漏光而局部上升也会热传导到周边部而难以形成熔融损伤的可能性，但是通过采取这样的方式，具有抑制向周边部的热传导而容易局部地形成熔融损伤的性质。并且，也可以在1张检查用晶片上将上述图3的(a)那样在整个面上形成金属箔12的区域与形成如图3的(b)～(e)所示的图案的区域适当组合而形成。另外，作为形成图3的(b)～(e)那样的金属箔的图案的方法，能够通过公知的将光掩模与蚀刻组合的方法来容易地实现。

并且，如上述的那样，由于熔融损伤的形成条件根据检查用晶片W的金属箔12中的热传导状态而变化，所以金属箔12的厚度越薄则越容易形成熔融损伤，越厚则越不容易形成熔融损伤。因此，只要按照针对与设想的半导体晶片对应的检查用晶片而求得的条件(器件的极限容许温度)，一边考虑金属箔12的材质一边选定金属箔12的厚度即可。

进而，能够对本发明的检查用晶片的金属箔12的正面形成抗氧化膜。作为抗氧化膜，能够举出SiO₂、TiO₂、Ta₂O₅以及PET等。通过赋予该抗氧化膜，即使在制作出检查用晶片之后经过较长时间，也能够防止层叠的金属箔12的不必要的氧化。