晶片的加工方法与流程

本发明涉及硅晶片、蓝宝石晶片等晶片的加工方法。

背景技术：

硅晶片、蓝宝石晶片等晶片中，ic、lsi、led等多个器件由分割预定线划分而形成在正面上，通过加工装置将晶片分割成一个个的器件芯片，分割得到的器件芯片广泛应用于移动电话、个人计算机等各种电子设备。

关于晶片的分割，广泛采用使用了被称为划片器的切削装置的划片方法。在划片方法中，使切削刀具以30000rpm左右的高速旋转并且切入晶片从而切削晶片，将晶片分割成一个个的器件芯片，该切削刀具利用金属或树脂将类金刚石等磨粒固化而制成厚度为30μm左右。

另一方面，近年来，开发出使用激光束而将晶片分割成一个个的器件芯片的方法，并将其实用化。作为使用激光束而将晶片分割成一个个的器件芯片的方法，公知有以下说明的第1和第2加工方法。

第1加工方法是如下的方法：将对于晶片具有透过性的波长(例如1342nm)的激光束的聚光点定位在与分割预定线对应的晶片的内部，而沿着分割预定线照射激光束从而在晶片内部形成改质层，然后通过分割装置对晶片施加外力而以改质层为分割起点将晶片分割成一个个的器件芯片(例如，参照日本特许第3408805号)。

第2加工方法是如下的方法：将对于晶片具有吸收性的波长(例如355nm)的激光束照射到与分割预定线对应的区域而通过烧蚀加工形成加工槽，然后施加外力而以加工槽为分割起点将晶片分割成一个个的器件芯片(例如，参照日本特开平10-305420号)。

在上述第1加工方法中，不会产生加工屑，与以往通常使用的由切削刀具进行的划片相比较，存在切割线的极小化及无水加工等优点，广泛地使用。

并且，在基于激光束的照射的划片方法中存在如下的优点：能够对替代成投影晶片这样的、分割预定线(间隔道)非连续的结构的晶片进行加工(例如，参照日本特开2010-123723号)。在对分割预定线非连续的晶片的加工中，根据分割预定线的设定来接通/切断激光束的输出而进行加工。

专利文献1：日本特许第3408805号公报

专利文献2：日本特开平10-305420号公报

专利文献3：日本特开2010-123723号公报

但是，在第2方向上伸长的分割预定线与第1方向上连续地伸长的分割预定线呈t字路而相遇的交点附近，存在如下的问题。

(1)当在与第1分割预定线呈t字路相交的第2分割预定线的内部形成第2改质层时，其中，在与器件的一边平行的该第1分割预定线的内部先形成有第1改质层，随着激光束的聚光点接近t字路的交点而用于加工第2分割预定线的激光束的一部分照射到已经形成的第1改质层，会产生激光束的反射或者散射，光泄露至器件区域，存在因该泄漏光对器件造成损伤而使器件的品质降低这样的问题。

(2)相反，当在与器件的一边平行的第1分割预定线中形成改质层之前，沿着与第1分割预定线呈t字路相遇的第2分割预定线在晶片的内部先形成改质层时，在t字路的交点处不存在将由形成于t字路的交点附近的改质层产生的裂痕的行进阻断的改质层，导致裂痕从t字路的交点伸长1～2mm左右而到达器件，存在使器件的品质降低这样的问题。

技术实现要素：

本发明是鉴于这样的点而完成的，其目的在于，提供晶片的加工方法，在对非连续地形成有至少一方的分割预定线的晶片进行激光加工时，能够抑制在一方的分割预定线的端部与另一方的分割预定线呈t字路相遇的交点附近对已经形成的改质层照射激光束，防止改质层中的激光束的反射或者散射，防止泄漏光对器件的损伤。

根据本发明，提供晶片的加工方法，将晶片分割成一个个的器件芯片，该晶片在由形成于第1方向上的多条第1分割预定线和形成于与该第1方向交叉的第2方向上的多条第2分割预定线划分出的各区域中形成有器件，并且该第1分割预定线和该第2分割预定线中的至少该第2分割预定线以非连续的方式形成，该晶片的加工方法的特征在于，具有如下的步骤：第1方向改质层形成步骤，沿着该第1分割预定线，将对于晶片具有透过性的波长的激光束从晶片的背面侧聚光在晶片的内部而进行照射，在晶片的内部形成沿着该第1分割预定线的多层的第1方向改质层；第2方向改质层形成步骤，在实施了该第1方向改质层形成步骤之后，沿着该第2分割预定线，将对于晶片具有透过性的波长的激光束从晶片的背面侧聚光在晶片的内部而进行照射，在晶片的内部形成沿着该第2分割预定线的多层的第2方向改质层；以及分割步骤，在实施了该第1方向改质层形成步骤和该第2方向改质层形成步骤之后，对晶片施加外力，以该第1方向改质层和该第2方向改质层为断裂起点将晶片沿着该第1分割预定线和该第2分割预定线断裂从而分割成一个个的器件芯片，该第2方向改质层形成步骤包含如下的t字路加工步骤：在与形成有该第1方向改质层的该第1分割预定线呈t字路相交的该第2分割预定线的内部形成第2方向改质层，在该t字路加工步骤中，当将聚光成圆锥形状的激光束的聚光点从晶片的背面定位在正面附近时，以该圆锥形状的激光束的一部分不超过先形成的该第1方向改质层的方式形成第1改质层，当与该第1改质层重叠地形成第2改质层时，也以聚光成该圆锥形状的激光束的一部分不超过先形成的该第1方向改质层的方式形成第2改质层，以相同的方式依次形成的第2方向改质层的端部从下层到上层朝向先形成的第1方向改质层形成为逆阶梯状。

根据本发明的晶片的加工方法，由于依次形成的第2方向改质层的端部从下层到上层朝向先形成的第1方向改质层形成为逆阶梯形状，因此在形成第2方向改质层时圆锥形状的激光束不会与第1方向改质层冲突，因此不会产生因激光束的散射或者反射而导致的泄漏光，能够消除泄漏光攻击器件而给器件造成损伤这样的问题。因此，能够在不会降低器件的品质的情况下沿着分割预定线在晶片的内部形成适当的改质层。

附图说明

图1是适合实施本发明的晶片的加工方法的激光加工装置的立体图。

图2是激光束产生单元的框图。

图3是适合通过本发明的晶片的加工方法进行加工的半导体晶片的立体图。

图4是示出第1方向改质层形成步骤的立体图。

图5是示出第1方向改质层形成步骤的示意性剖视图。

图6是示出t字路加工步骤的示意性俯视图。

图7的(a)、(b)、(c)是示出t字路加工步骤的剖视图。

图8是分割装置的立体图。

图9的(a)、(b)是示出分割步骤的剖视图。

标号说明

11：半导体晶片；13a：第1分割预定线；13b：第2分割预定线；15：器件；17：第1方向改质层；19：第2方向改质层；24：卡盘工作台；34：激光束照射单元；35：激光束产生单元；38：聚光器(激光头)；40：拍摄单元；50：分割装置。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。参照图1，示出适合实施本发明实施方式的晶片的加工方法的激光加工装置2的立体图。激光加工装置2包含搭载在静止基台4上的在y轴向上伸长的一对导轨6。

y轴移动块8通过由滚珠丝杠10和脉冲电机12构成的y轴进给机构(y轴进给构件)14而在分度进给方向、即y轴向上移动。在y轴移动块8上固定有在x轴向上伸长的一对导轨16。

x轴移动块18通过由滚珠丝杠20和脉冲电机22构成的x轴进给机构(x轴进给构件)28而由导轨16引导在加工进给方向、即x轴向上移动。

在x轴移动块18上经由圆筒状支承部件30搭载有卡盘工作台24。在卡盘工作台24中配设有对图4所示的环状框架f进行夹持的多个(在本实施方式中为4个)夹具26。

在基座4的后方竖立设置有柱32。在柱32中固定有激光束照射单元34的壳体36。激光束照射单元34包含收纳在壳体36中的激光束产生单元35、以及安装于壳体36的前端的聚光器(激光头)38。聚光器38以能够在上下方向(z轴向)上微动的方式安装于壳体36。

如图2所示，激光束产生单元35包含：振荡出波长为1342nm的脉冲激光的yag激光振荡器或者yvo4激光振荡器等激光振荡器42、重复频率设定构件44、脉冲宽度调整构件46、以及对从激光振荡器42振荡出的脉冲激光束的功率进行调整的功率调整构件48。

在激光束照射单元34的壳体36的前端装配有拍摄单元40，该拍摄单元40具有对保持在卡盘工作台24上的晶片11进行拍摄的显微镜和照相机。聚光器38与拍摄单元40在x轴向上对齐地配设。

参照图3，示出适合通过本发明的晶片的加工方法进行加工的半导体晶片(以下，有时简称为晶片)11的正面侧立体图。在晶片11的正面11a上形成有在第1方向上连续地形成的多条第1分割预定线13a和在与第1分割预定线13a垂直的方向上非连续地形成的多条第2分割预定线13b，在由第1分割预定线13a和第2分割预定线13b划分出的区域中形成有lsi等器件15。

在实施本发明实施方式的晶片的加工方法时，关于晶片11采用其正面粘接于划片带t的框架单元的形态，该划片带t是外周部粘接于环状框架f的粘贴带，晶片11以该框架单元的形态载置在卡盘工作台24上，隔着划片带t被吸引保持，环状框架f被夹具26夹持而被固定。

虽然未特别地进行图示，但在本发明的晶片的加工方法中，首先实施对准，将由卡盘工作台24吸引保持的晶片11定位在激光加工装置2的拍摄单元40的正下方，而通过拍摄单元40对晶片11进行拍摄，使第1分割预定线13a与聚光器38在x轴向上对齐。

接着，在使卡盘工作台24旋转90°之后，对于在与第1分割预定线13a垂直的方向上伸长的第2分割预定线13b也实施相同的对准，将对准的数据保存在激光加工装置2的控制器的ram。

由于激光加工装置2的拍摄单元40通常具有红外线照相机，能够通过该红外线照相机从晶片11的背面11b侧透过晶片11而对形成于正面11a的第1和第2分割预定线13a、13b进行检测。

在实施了对准后，实施第1方向改质层形成步骤，沿着第1分割预定线13a在晶片11的内部形成第1方向改质层17。在该第1方向改质层形成步骤中，如图4和图5所示，通过聚光器38将对于晶片具有透过性的波长(例如1342nm)的激光束的聚光点定位在晶片11的内部，而从晶片11的背面11b侧对第1分割预定线13a进行照射，通过在图5中箭头x1方向上对卡盘工作台24进行加工进给，而在晶片11的内部形成沿着第1分割预定线13a的第1方向改质层17。

优选使聚光器38向上方阶段性地移动，而在晶片11的内部形成沿着第1分割预定线13a的多层的第1方向改质层17、例如5层的第1方向改质层17。

改质层17是指密度、折射率、机械性强度或其他的物理的特性与周围不同的状态的区域，形成为熔融再固化层。该第1方向改质层形成步骤中的加工条件例如设定为如下。

光源：ld激励q开关nd：yvo4脉冲激光

波长：1342nm

重复频率：50khz

平均输出：0.5w

聚光光斑直径：φ3μm

加工进给速度：200mm/s

在实施了第1方向改质层形成步骤之后，实施第2方向改质层形成步骤，沿着延伸方向(伸长方向)的端部与第1分割预定线13a呈t字路相遇的第2分割预定线13b，将对于晶片11具有透过性的波长(例如1342nm)的激光束聚光在晶片11的内部而进行照射，在晶片11的内部形成沿着第2分割预定线13b的第2方向改质层19。

在该第2方向改质层形成步骤中，在使卡盘工作台24旋转了90°之后，在晶片11的内部形成沿着第2分割预定线13b的多层的第2方向改质层19。

第2方向改质层形成步骤包含t字路加工步骤，在与形成有第1方向改质层17的第1分割预定线13a呈t字路相交的第2分割预定线13b的内部形成第2方向改质层19。

参照图7对该t字路加工步骤进行说明。首先，如图7的(a)所示，在t字路加工步骤中，当从晶片11的背面11b将聚光成圆锥形状的激光束lb的聚光点定位在正面11a附近时，以圆锥形状的激光束lb的一部分不超过先形成的第1方向改质层17的方式形成在第2方向上伸长的第1改质层19。即，使激光束lb的照射在图7的(a)所示的位置停止。图6示出了图7的(a)的概略俯视图。

接着，在与第1改质层19重叠地形成第2改质层19时，进一步如图7的(b)所示，以聚光成圆锥形状的激光束lb的一部分不超过先形成的第1方向改质层17的方式形成第2改质层19。

同样，依次形成第3改质层19、第4改质层19和第5改质层19，以第2方向改质层19的端部从下层到上层朝向先形成的第1方向改质层17呈逆阶梯状的方式形成第2方向改质层19。

这里，由于内设于聚光器38的聚光透镜的数值孔径通常被设定为较大的值，因此激光束lb像图7的(a)、图7的(b)所示那样被聚光成圆锥形状。

在实施了第1方向改质层形成步骤和第2方向改质层形成步骤之后，实施分割步骤，对晶片11施加外力，以第1方向改质层17和第2方向改质层19为断裂起点而沿着第1分割预定线13a和第2分割预定线13b将晶片11断裂，从而分割成一个个的器件芯片。

该分割步骤是使用例如图8所示的分割装置(扩张装置)50而实施的。图8所示的分割装置50具有：框架保持构件52，其对环状框架f进行保持；以及带扩展构件54，其对保持在框架保持构件52上的环状框架f上所装配的划片带t进行扩展。

框架保持构件52由环状的框架保持部件56和配设于框架保持部件56的外周的作为固定构件的多个夹具58构成。框架保持部件56的上表面形成载置环状框架f的载置面56a，在该载置面56a上载置有环状框架f。

并且，载置在载置面56a上的环状框架f被夹具58固定于框架保持构件52。这样构成的框架保持构件52被带扩展构件54支承为能够在上下方向上移动。

带扩展构件54具有配设于环状的框架保持部件56的内侧的扩展鼓60。扩展鼓60的上端被盖62封闭。该扩展鼓60具有比环状框架f的内径小、且比装配在环状框架f上的划片带t上所粘接的晶片11的外径大的内径。

扩展鼓60在其下端具有一体地形成的支承凸缘64。带扩展构件54还具有使环状的框架保持部件56在上下方向上移动的驱动构件66。该驱动构件66由配设在支承凸缘64上的多个气缸68构成，该活塞杆70连结于框架保持部件56的下表面。

由多个气缸68构成的驱动构件66使环状的框架保持部件56在上下方向上在基准位置与扩展位置之间移动，该基准位置是其载置面56a成为与作为扩展鼓60的上端的盖62的正面大致同一高度，该扩展位置比扩展鼓60的上端向下方规定的量。

参照图9对使用像上述那样构成的分割装置50而实施的晶片11的分割步骤进行说明。如图9的(a)所示，将隔着划片带t支承着晶片11的环状框架f载置在框架保持部件56的载置面56a上，通过夹具58固定于框架保持部件56。此时，框架保持部件56被定位在其载置面56a成为与扩展鼓60的上端大致为同一高度的基准位置。

接着，驱动气缸68而使框架保持部件56下降到图9的(b)所示的扩展位置。由此，由于使固定在框架保持部件56的载置面56a上的环状框架f下降，因此装配于环状框架f的划片带t与扩展鼓60的上端缘抵接而主要在半径方向上扩展。

其结果为，对粘接于划片带t的晶片11呈放射状地作用拉力。当这样对晶片11呈放射状地作用拉力时，沿着第1分割预定线13a形成的第1方向改质层17和沿着第2分割预定线13b形成的第2方向改质层19成为分割起点，晶片11沿着第1分割预定线13a和第2分割预定线13b断裂，分割成一个个的器件芯片21。

在上述的实施方式中，作为本发明的加工方法的加工对象的晶片，对半导体晶片11进行了说明，作为本发明的加工对象的晶片不限于此，对于将蓝宝石作为基板的光器件晶片等其他的晶片，也可以同样地应用本发明的加工方法。