加工对象物的切断方法

专利名称：加工对象物的切断方法
技术领域：
本发明涉及通过沿切断预定线切断板状加工对象物而制造多个芯 片的加工对象物的切断方法。
背景技术：
作为上述领域的现有技术，在日本特开2007-142206号公报中公开 了如下技术在对形成有成为切断的起点的改质区域的板状的加工对 象物经由薄板施加应力时，消除加工对象物的形成物质(将形成加工 对象物的物质或已形成加工对象物的物质)的静电。此外，在日本特 开昭63-260407号公报中公开了如下技术在对形成有划线(scribe line) 的板状加工对象物经由薄板施加应力时，吹送用于静电中和的离子气 的技术。此外，在日本特开2007-141997号公报中公开了利用静电吸附 除去附着于芯片表面的微粒的技术。

发明内容
若采用上述的日本特开2007-142206号公报所公开的技术，将改质 区域作为切断的起点切断加工对象物时，从芯片的切断面剥落的微粒 不会自由地飞散，而是例如落在薄板上。因此，可以可靠地防止从芯 片的切断面剥落的微粒附着于芯片的功能元件等上。
然而，当芯片的切断面上残留有微粒时，在其后的搬运工序中， 存在微粒从芯片的切断面剥落而附着于芯片的功能元件等上的可能 性。而采用上述日本特开昭63-260407号公报公开的技术或日本特开 2007-141997号公报所公开的技术，在芯片的切断面上形成有改质区域 的情况下，也很难除去残留在芯片的切断面上的微粒。
因此，本发明正是针对上述问题而完成的，其目的在于提供一种 可以可靠地除去残留在芯片切断面上的微粒的加工对象物的切断方 法。为了达到上述目的，本发明所涉及的加工对象物的切断方法为， 通过将板状加工对象物沿切断预定线切断而制造多个芯片的加工对象 物的切断方法，其特征在于包括切断工序和带电工序。其中，在加工 工序中，通过向加工对象物照射激光，在加工对象物上沿切断预定线 形成改质区域，以改质区域为切断的起点，将加工对象物切断为芯片。 在带电工序中，在使芯片的每一个在第1薄片上相互分开的状态下， 至少向第1薄片照射可带电的第1离子流。
此外，本发明所涉及的加工对象物的切断方法为，通过将板状加 工对象物沿切断预定线切断而制造多个芯片的加工对象物的切断方 法，其特征在于包括切断工序和带电工序。其中，在加工工序中，通 过向加工对象物照射激光，在加工对象物上沿切断预定线形成改质区 域，以改质区域为切断的起点，将加工对象物切断为芯片。在带电工 序中，在使芯片的每一个在第1薄片上相互分开的状态下，至少使第1 薄片带电。
在这些加工对象物的切断方法中，通过沿切断预定线切断板状加 工对象物而得到多个芯片，在其每一个在第1薄片上相互分开的状态 下，至少使第1薄片带电。通过这种电的作用，即使在芯片的切断面 上形成有改质区域，残留于芯片切断面上的微粒也会从芯片的切断面 射出。因此，利用这些加工对象物的切断方法，可以可靠地除去残留 在芯片切断面上的微粒。
在此，通过向加工对象物照射激光，在加工对象物中产生多光子 吸收以及其以外的光吸收，从而形成成为切断的起点的改质区域。此 外，离子流的含义为包含正离子以及负离子的至少其一的多个离子的 聚集。
在本发明所涉及的加工对象物的切断方法中，优选在带电工序中， 将第2薄片配置为与第1薄片夹着芯片而相对，且至少在芯片和第2
薄片之间的区域产生可消除静电的第2离子流。
在本发明所涉及的加工对象物的切断方法中，优选在带电工序中，
将第2薄片配置为与第1薄片夹着芯片而相对，且至少向第2薄片照 射可与第1离子流相反极性地带电的第2离子流。在本发明所涉及的加工对象物的切断方法中，优选在带电工序中， 使芯片的每一个在第1薄片上相互分开，并且将至少覆盖芯片之间的 分开部分的第2薄片、以与第1薄片夹着芯片而相对的方式配置的状 态下，至少向第l薄片照射第l离子流。
在本发明所涉及的加工对象物的切断方法中，优选在带电工序中， 使芯片的每一个在第1薄片上相互分开，并且在将至少覆盖芯片之间 的分开部分的多孔质的第2薄片、以与第1薄片夹着芯片而相对的方
式配置的状态下，至少向第1薄片照射第1离子流，且隔着第2薄片
至少对分开部分进行吸引。
在这些情况下，从芯片的切断面射出的微粒附着于第2薄片。因 此，利用这些加工对象物的切断方法，可以可靠地防止从芯片的切断 面射出的微粒附着于芯片的功能元件等上。
在本发明所涉及的加工对象物的切断方法中，优选在带电工序中， 使芯片及第1薄片被设置为，在垂直方向上第1薄片相对于芯片位于 上侧。在这种情况下，从芯片的切断面射出的微粒由于自重而落下， 因此不但在上述使用第2薄片的情况下，即使在不使用第2薄片的情 况下，也可以可靠地防止从芯片的切断面射出的微粒附着于芯片的功 能元件等上。
在本发明所涉及的加工对象物的切断方法中，优选在带电工序中， 以第1薄片为基准，从配置有芯片的一侧的相反侧向第1薄片照射第1 离子流。在这种情况下，可以可靠地使第l薄片的全部带电。
在本发明所涉及的加工对象物的切断方法中，优选在切断工序中， 将加工对象物切断为芯片，并且使加工对象物的形成物质以及所述第1 薄片中的至少其一的带电量大致一定。在这种情况下，可以抑制从芯 片的切断面剥落的微粒自由地飞散，从而可靠地防止微粒附着于芯片 的表面。在此，加工对象物的形成物质指，形成有改质区域的加工对 象物、通过切断加工对象物而得到的芯片、从该芯片的切断面剥落的 微粒等的形成加工对象物的物质，或者已形成为加工对象物的物质。 此外，大致为一定的带电量可以为正或负，也可以为0。
在本发明所涉及的加工对象物的切断方法中，存在加工对象物具 有半导体基板、改质区域为熔融处理区域的情况。


图1为用于形成改质区域的激光加工装置的简要结构图。
图2为成为改质区域的形成对象的加工对象物的平面图。
图3为沿图2的加工对象物的III-III线的截面图。
图4为激光加工后的加工对象物的平面图。
图5为沿图4的加工对象物的V-V线的截面图。
图6为沿图4的加工对象物的VI-VI线的截面图。
图7为激光加工后的硅晶片的切断面的照片图。
图8为表示激光的波长和硅基板内部的透射率之间的关系的曲线图。
图9为表示激光的峰值功率密度和裂纹点(crack spot)的大小之间 的关系的曲线图。
图10为采用第1实施方式的加工对象物的切断方法的加工对象物 的平面图。
图11为沿图10的加工对象物的切断预定线的截面图的一部分。
图12为用于说明第1实施方式的加工对象物的切断方法的加工对 象物的一部分截面图。
图13为用于说明第1实施方式的加工对象物的切断方法的加工对 象物的一部分截面图。
图14为用于说明第1实施方式的加工对象物的切断方法的加工对 象物的一部分截面图。
图15为用于说明第1实施方式的加工对象物的切断方法的加工对 象物的一部分截面图。
图16为用于说明第2实施方式的加工对象物的切断方法的加工对 象物的一部分截面图。
图17为用于说明第2实施方式的加工对象物的切断方法的加工对 象物的一部分截面图。
图18为用于说明第2实施方式的加工对象物的切断方法的加工对 象物的一部分截面图。图19为用于说明第3实施方式的加工对象物的切断方法的加工对
象物的一部分截面图。
图20为用于说明第3实施方式的加工对象物的切断方法的加工对 象物的一部分截面图。
图21为用于说明第3实施方式的加工对象物的切断方法的加工对 象物的一部分截面图。
图22为用于说明第3实施方式的加工对象物的切断方法的加工对 象物的一部分截面图。
图23为用于说明第3实施方式的加工对象物的切断方法的加工对 象物的一部分截面图。
图24为用于说明第3实施方式的加工对象物的切断方法的加工对 象物的一部分截面图。
图25为用于说明第4实施方式的加工对象物的切断方法的加工对 象物的一部分截面图。
图26为用于说明第4实施方式的加工对象物的切断方法的加工对 象物的一部分截面图。
图27为表示使用圆柱状的扩张器时扩张带的带电量的变化以及芯 片上的粉末量的变化的表。
图28为表示使用圆筒状的扩张器时扩张带的带电量的变化以及芯 片上的粉末量的变化的表。
图29为表示使用具有抗静电功能的扩张器时扩张带的带电量的变 化以及芯片上的粉末量的变化的表。
具体实施例方式
以下，参照附图详细说明本发明的优选的实施方式。其中，在各 图中对同一或相当部分赋予同一符号，并省略重复的说明。
在本实施方式所涉及的加工对象物的切断方法中，通过向板状的 加工对象物对准聚光点照射激光，在加工对象物中沿切断预定线形成 改质区域。
在此，首先参照图1 图9说明本实施方式的加工对象物的切断方 法的改质区域的形成。如图1所示，激光加工装置100具有使激光(加工用激光)L 脉冲振荡的激光光源101、使激光L的光轴的方向改变90。的方式配
置的分色镜103、用于使激光L聚光的聚光透镜105。此外，激光加工 装置100具有用于支撑被聚光透镜105进行聚光的激光L所照射的 加工对象物1的支撑台107、用于使支撑台107在X、 Y、 Z方向上移 动的载物台111、为了调节激光L的输出或脉冲宽度等而控制激光光源 101的激光光源控制部102、以及控制载物台111的移动的载物台控制 部115。
在该激光加工装置100中，从激光光源101射出的激光L，其光轴 的方向被分色镜103改变90° ，被聚光透镜105聚光到载置于支撑台 107上的加工对象物1的内部。同时，使载物台111移动，加工对象物 1相对于激光L沿切断预定线5被相对移动。由此，沿切断预定线5 在加工对象物1中形成成为切断的起点的改质区域。以下，详细说明 该改质区域。
如图2所示，在板状的加工对象物1中设定有用于切断加工对象 物1的切断预定线5。切断预定线5为直线状延伸的假想线。在加工对 象物1的内部形成改质区域的场合，如图3所示，在加工对象物1的 内部对准聚光点P的状态下，使激光L沿切断预定线5 (即图2中箭 头A的方向)相对移动。由此，如图4 图6所示，在加工对象物1 的内部沿切断预定线5形成改质区域7，沿切断预定线5形成的改质区 域7将成为切断起点区域8。
在此，聚光点P是激光L聚光之处。此外，切断预定线5不仅限 于直线，也可以呈曲线状，且不仅限于假想线，也可以是实际画在加 工对象物1的表面3上的线。此外，改质区域7有连续地形成的情况， 也有间断地形成的情况。此外，改质区域7只要至少形成在加工对象 物l的内部就可以。此外，存在以改质区域7为起点形成龟裂的情况， 龟裂及改质区域7也可以露出在加工对象物1的外表面(表面、背面 或外侧面)。
在此，激光L在透射加工对象物1的同时，特别地在加工对象物1 的内部的聚光附近被吸收，由此，在加工对象物1内形成改质区域7 (即内部吸收型激光加工)。由于在加工对象物1的表面3激光L几乎没有被吸收，因此不存在加工对象物1的表面3发生熔融的情况。 一般地，在表面3发生熔融并被除去从而形成孔洞或沟槽等除去部(表
面吸收型激光加工)的场合，加工区域从表面3侧开始缓慢向背面侧进展。
此外，本实施方式所涉及的加工对象物的切断方法中形成的改质 区域为密度、折射率、机械强度或其它物理特性与周围不同的区域。
例如有(1)熔融处理区域、(2)裂纹区域、绝缘破坏区域、(3)折 射率变化区域等，也有这些的混合区域。
本实施方式所涉及的加工对象物的切断方法中的改质区域，是由 于激光的局部吸收或多光子吸收等现象而形成的。光子的能量hv低于 材料吸收的能带间隙Ee时，则材料在光学上呈透明。因此材料产生多 光子吸收的条件为hv>Ec。然而即使光学上呈透明，在激光L的强度 非常大时，在nhv〉Ee的条件(n=2， 3， 4，…)下还是会产生多光子 吸收的现象。这种现象称为多光子吸。例如在日本焊接学会全国大会 演讲概要第66集(2000年4月)的第72页 第73页的"利用皮秒(pico second)脉冲激光的硅的加工特性评价"中记载了多光子吸收引起的熔 融处理区域的形成。
此外，如D.Du, X丄iu, G.Kom, J.Squier, and G.Mourou的"Laser Induced Breakdown by Impact Ionization in Si02 with Pulse Widths from 7nstol50fs" (ApplPhysLett64 (23) ， June. 6， 1994)中所述，也可 以通过利用脉冲宽度为皮秒至飞秒的超短脉冲激光，利用由此形成的 改质区域。
(1)改质区域包括熔融处理区域的情况
在加工对象物(例如硅那样的半导体材料)的内部对准聚光点， 在聚光点的电场强度为1X108 (W/cm2)以上且脉冲宽度为lps以下的 条件下照射激光L。由此，在聚光点的附近激光被吸收，加工对象物的 内部被局部加热，由于该加热在加工对象物的内部形成熔融处理区域。
熔融处理区域是指，暂时熔融之后再固化的区域、正处于熔融状 态的区域、处于从熔融状态再固化的状态的区域，也可以说是相变区 域或结晶结构发生变化的区域。此外，在单晶结构、非晶结构、多晶 结构中，熔融处理区域也可以指某一结构变化为别的结构的区域。也就是说，例如，从单晶结构变化为非晶结构的区域、从单晶结构变化
为多晶结构的区域、从单晶结构变化为包含非晶结构以及多晶结构的
结构的区域。在加工对象物为单晶硅结构的场合，熔融处理区域为例 如非晶硅结构。
图7为照射激光的硅晶片(半导体基板)的一部分截面的照片图。 如图7所示，在半导体基板ll的内部形成有熔融处理区域13。
以下说明在对于入射的激光的波长具有透射性的材料的内部形成
了熔融处理区域13的情况。图8为表示激光的波长和硅基板内部的透
射率之间的关系的曲线图。其中，除去硅基板的表面侧和背面侧各自 的反射成分，只表示内部的透射率。表示了硅基板的厚度t分别为
50pm、 100pm、 200pm、 500|mi、 lOOO[am时的上述关系。
例如在Nd:YAG激光器的波长为1064nm、硅基板的厚度为500pm 以下的情况下，可以看出在硅基板的内部透射80。/。以上的激光L。图7 所示的半导体基板11的厚度为35(Him，因此熔融处理区域13形成在 半导体基板11的中心附近，也就是距表面175(im处。将厚度为200nm 硅晶片作为参考，这种情况下的透射率为90%以上，因此激光L仅有 少部分在半导体基板11的内部被吸收，大部分都透射。但是，在电场 强度为lxl08 (W/cm2)以上且脉冲宽度为lpm以下的条件下，通过使 激光L在硅晶片内部聚光，在聚光点及其附近激光被局部吸收，在半 导体基板11的内部形成熔融处理区域13。
此外，在硅晶片中存在以熔融处理区域为起点发生龟裂的情况。此 外，存在龟裂以被包含于熔融处理区域中的形式形成的情况。在这种 情况下，该龟裂或是遍及在全部熔融处理区域中，或是只在一部分或 多个部分中形成。此外，存在该龟裂自然生长的情况，也存在通过对 硅晶片施加力而使其生长的情况。龟裂从熔融处理区域自然生长的情 况包括以下任意一种从熔融处理区域正处于熔融的状态开始生长的 情况；在熔融处理区域从熔融状态开始再固化时生长的情况。但在任 一情况下熔融处理区域都形成在硅晶片的内部，如图7所示，在切断 面上，在内部形成了熔融处理区域。 (2)改质区域包含裂纹区域的情况在加工对象物(例如由玻璃或LiTa03形成的压电材料)的内部对 准聚光点，在聚光点的电场强度为1X108 (W/cm2)且脉冲宽度为lps 以下的条件下照射激光L。该脉冲宽度的大小为在加工对象物的内部激 光L被吸收从而形成裂纹区域的条件。由此，在加工对象物的内部发 生所谓的光学损伤现象。该光学损伤在加工对象物内部诱发热变形， 由此在加工对象物内部形成包含一个或多个裂纹的裂纹区域。裂纹区 域也称为绝缘破坏区域。
图9为表示电场强度和裂纹大小之间的关系的实验结果曲线图。 横轴为峰值功率密度，由于激光L为脉冲光，电场强度用峰值功率密 度表示。纵轴表示由1个脉冲的激光L在加工对象物的内部所形成的 裂纹部分(裂纹点)的大小。裂纹点聚集而成为裂纹区域。裂纹点的 大小为裂纹点的形状中长度最大的部分的大小。曲线图中用黑点表示 的数据为聚光用透镜(C)的倍率为100倍，数值孔径(NA)为0.80 的情况。另外，曲线图中用白点表示的数据为聚光用透镜(C)的倍率 为50倍，数值孔径(NA)为0.55的情况。可以看出从峰值功率密度 为1011 (W/cm2)左右开始在加工对象物内部产生裂纹点，随着峰值功 率密度增大裂纹点也变大。
(3)改质区域包含折射率变化区域的情况
在加工对象物(例如玻璃)的内部对准聚光点，在聚光点的电场 强度为1X108 (W/cm2)且脉冲宽度为lns以下的条件下照射激光L。 这样，当在脉冲宽度极短的状态下激光L在加工对象物的内部被吸收 时，该能量不转化为热能，而是在加工对象物内部诱发离子价的变化、 结晶化或定向极化等永久性的结构变化，从而形成折射率变化区域。
在此，改质区域包含熔融处理区域、绝缘破坏区域、折射率变化 区域等或这些区域的混合区域，该改质区域是在该材料中与非改质区 域的密度相比密度发生了变化的区域，或形成有晶格缺陷的区域。这 些也可以总称为高密度转移区域。
此外，熔融处理区域或折射率变化区域、与非改质区域的密度相 比改质区域的密度发生了变化的区域、形成有晶格缺陷的区域，还存 在这些区域的内部或改质区域与非改质区域的界面上包括龟裂(裂缝、微裂纹)的情况。被包括的龟裂有遍及全部改质区域的情况或只形成 在改质区域的一部分或多个部分中的情况。
另外，若考虑加工对象物的结晶结构或其解理性等，以如下方式 形成改质区域，则可以高精度地切断加工对象物。
艮P，在由硅等钻石结构的单晶半导体形成的基板的情况下，优选 在沿(111)面(第1解理面)或(110)面(第2解理面)的方向上
形成改质区域。此外，在由GaAs等闪锌矿型结构的III-V族化合物半 导体形成的基板的情况下，优选在沿(110)面的方向上形成改质区域。 此外，在具有蓝宝石(A1203)等六方晶系的结晶结构的基板的情况下， 优选以(0001)面(C面)为主面，在沿(1120)面(A面)或(1100) 面(M面)的方向上形成改质区域。
此外，若沿着应形成上述改质区域的方向(例如沿单晶硅基板的 (111)面的方向)、或沿着与应形成上述改质区域的方向垂直的方向， 在基板上形成定位平面，通过以该定位平面为基准，可以在基板上容 易且正确地形成改质区域。
以下，说明本实施方式的加工对象物的切断方法。 (第1实施方式)
图IO为采用第1实施方式的加工对象物的切断方法的加工对象物 的平面图。图11为沿图10的加工对象物的切断预定线的一部分截面 图。如图10、 11所示，板状的加工对象物1具有硅晶片(半导体基板) 11以及包含多个功能元件15且形成在硅晶片11的主面的功能元件层 16。在第1实施方式中，功能元件15为通过结晶生长而形成的半导体 动作层、光电二极管等受光元件、激光二极管等发光元件、或作为电 路而形成的电路元件等，在与硅晶片11的定位平面6平行的方向以及 垂直的方向上以阵列状形成多个。
对于如上述构成的加工对象物1适用第1实施方式相关的加工对 象物的切断方法。
首先，如图12 (a)所示，在加工对象物1的背面21贴上扩张带 (第1薄片)23。接着，以功能元件层16为上侧，将加工对象物1固 定在激光加工装置的支撑台(未图示)上。接着，如图10所示，将通过相邻的功能元件15、 15之间的切断预定线5，在与定位平面6垂直 的方向以及平行的方向上设定为格子状。
接着，以加工对象物l的表面3为激光入射面，在硅晶片ll的内 部对准聚光点P照射激光L，通过移动支撑台，沿着在与定位平面6 垂直的方向以及平行的方向上被设定为格子状的各切断预定线5，使聚 光点P相对移动。由此，在硅晶片ll的内部，相对于一根切断预定线 5形成一列熔融处理区域13。此时，存在从熔融处理区域13向加工对 象物1的表面3或背面21产生龟裂的情况。此外，还存在熔融处理区 域13中混有裂纹的情况。
此外，在硅晶片11的内部相对于一根切断预定线5形成的熔融处 理区域13的列数，相应于晶片11的厚度等而变化，不仅限于一列， 也有多列的情况。在硅晶片11的内部相对于一根切断预定线5形成多 列的熔融处理区域13的情况下，相对于一根切断预定线5，进行多次 聚光点P沿各切断预定线5的相对移动。此时，通过每次改变对准聚 光点P的位置至表面3的距离，相对于一根切断预定线5，从背面21 侧开始依次在硅晶片11的内部一列一列地形成多列熔融处理区域13。
接着，如图12 (b)所示，利用离子发生装置51产生可消除静电 的离子流(例如包含正离子以及负离子的离子流)， 一边对加工对象 物1以及扩张带23进行除静电， 一边使扩张带23扩张。由此，以熔 融处理区域13为切断的起点，沿切断预定线5将加工对象物1切断， 如图12 (c)所示，得到多个具有一个功能元件15的半导体芯片25。 此时，由于扩张带23处于被扩张的状态，因此各半导体芯片25相互 分开。接着，为了维持这种状态，将环状的框24固定在扩张带23的 周边，构成半导体芯片支撑单元26。
在此，使扩张带23扩张时，若先对加工对象物1的形成物质(形 成有熔融处理区域13的加工对象物1、切断加工对象物1而得到的半 导体芯片25、从该半导体芯片25的切断面剥落的微粒等)和扩张带 23除静电，则从半导体芯片25的切断面剥落的微粒不会自由飞散，而 是落在扩张带23上。因此，在扩张带23扩张时，可以可靠地防止微 粒附着在半导体芯片25的功能元件15上。接着，如图13 (a)所示，以扩张带23为上侧支撑半导体芯片支 撑单元26 (即，将半导体芯片25以及扩张带23配置为扩张带23 在垂直的方向上相对于半导体芯片25位于上侧)，将吸附带(第2薄 片)27配置为与扩张带23夹着半导体芯片25而相对。接着，如图13 (b)所示，利用设置在侧面的离子发生装置52在半导体芯片25和吸 附带27之间的区域产生可消除静电的离子流(第2离子流)。此时， 离子发生装置52所产生的能够消除静电的离子流也可以到达至半导体 芯片25。
接着，如图14 (a)所示，利用离子发生装置52在半导体芯片25 和吸附带27之间的区域产生可消除静电的离子流，并在各半导体芯片 25在扩张带23上相互分开的状态下，利用离子发生装置53产生可带 电的离子流(第1离子流例如包含正离子或负离子的离子流)，并 从上方照射扩张带23，使扩张带23带电。这样，以扩张带23为基准， 从配置有半导体芯片25的一侧的相反侧向扩张带23照射可带电的离 子流，从而可以可靠地使扩张带23的全部带电。扩张带23可以带正 电，也可以带负电。带电量为例如4kV/inch，带电时间为例如1秒(只 要是带电，瞬间带电也可以)。
由此，从半导体芯片25的切断面不剥落而是残留在该切断面上的 微粒，从半导体芯片25的切断面射出。如图14 (b)所示，射出的微 粒被离子发生装置52所产生的离子流消除静电，由于重力的影响而落 在吸附带27上。这样，如图15所示，制造了半导体芯片25。
在此，离子发生装置51、 52可以使用例如软X射线照射式除静电 机或电晕放电式除静电机等。此外，离子发生装置53可以使用例如产 生正或负极性的离子的电晕带电枪或电晕带电棒等。
如上所述，在第1实施方式所涉及的加工对象物的切断方法中， 沿切断预定线5将板状的加工对象物1切断，使由此得到的多个半导 体芯片25的每一个在扩张带23上处于相互分开的状态，并在该状态 下使扩张带23带电。通过该电作用，即使在半导体芯片25的切断面 上形成有熔融处理区域13，残留在半导体芯片25的切断面上的微粒也 将从半导体芯片25的切断面射出。此时，由于半导体芯片25以及扩 张带23被配置为，在垂直方向上扩张带23相对于半导体芯片25处于上侧，因此，从半导体芯片25的切断面射出的微粒由于自重而落下。 因此，利用第1实施方式所涉及的加工对象物的切断方法，可以可靠
地除去残留在半导体芯片25的切断面上的微粒。
此外，在第1实施方式所涉及的加工对象物的切断方法中，吸附
带27被配置为夹着半导体芯片25而与扩张带23相对，并在半导体芯 片25和吸附带27之间的区域产生可消除静电的离子流。由此，从半 导体芯片25的切断面射出的微粒吸附在吸附带27上。因此，利用第1 实施方式所涉及的加工对象物的切断方法，可以可靠地防止从半导体 芯片25的切断面射出的微粒附着在半导体芯片25的功能元件15上。 在此说明实验的结果。外形为50mmX50mm、厚度为625mm的 正方形薄板状的硅晶片被切断为多个外形为2mmX2mm、厚度为 625mm的芯片。此时，以+3.8kV/inch的带电量使扩张带带电时，则带 电前为0个的微粒的发生量变成了 225个。另一方面，以-3.8kV/inch 的带电量使扩张带带电，则带电前为0个的微粒的发生量变为210个。 由此可知，扩张带可以带正电，也可以带负电。在此，对于不管带正 电还是带负电都可以射出微粒的理由，被认为是如下原因。BP，通过 使扩张带带电，芯片和微粒(硅尘粒)也同时被充电为相同极性。其 结果是，在芯片和微粒之间由于静电而产生排斥力，从而使微粒射出。 (第2实施方式)
第2实施方式中，直至构成半导体芯片支撑单元26的工序都与第 1实施方式相同。
在构成半导体芯片支撑单元26之后，如图16 (a)所示，以扩张 带23为上侧支撑半导体芯片支撑单元26 (即，将半导体芯片25以及 扩张带23配置为扩张带23在垂直的方向上相对于半导体芯片25位 于上侧)，将吸附带(第2薄片)27配置为夹着半导体芯片25与扩张 带23相对。接着，如图16 (b)所示，利用离子发生装置54产生可带 电的离子流(第2离子流例如包含正离子或负离子的离子流)，从 下方照射吸附带27，使吸附带27带电。
接着，如图17所示，利用离子发生装置54向吸附带27照射可带 电的离子流，并在各半导体芯片25在扩张带23上相互分开的状态下， 利用离子发生装置53产生可带电的离子流(第1离子流例如包含正离子或负离子的离子流)，并从上方照射扩张带23，使扩张带23带电。 这样，以扩张带23为基准，从配置有半导体芯片25的一侧的相反侧 向扩张带23照射可带电的离子流，从而可以可靠地使扩张带23的全 部带电。其中，由离子发生装置54产生的离子流可以带与由离子发生 装置53产生的离子流极性相反的电。此外，使吸附带27的带电量的 绝对值大于扩张带23的带电量的绝对值。
由此，从半导体芯片25的切断面不剥落而是残留在该切断面上的 微粒，从半导体芯片25的切断面射出。射出的微粒由于自重而落下， 并由离子发生装置54所产生的离子流而带电，被吸附在吸附带27上。 接着，如图18 (a)所示，离子发生装置51产生可消除静电的离子流， 消除半导体芯片支撑装置26的静电。由此，图18 (b)所示，制造了 半导体芯片25。
如上所述，与第1实施方式所涉及的加工对象物的切断方法相同， 利用第2实施方式所涉及的加工对象物的切断方法，也可以可靠地除 去残留在半导体芯片25的切断面上的微粒。
此外，在第2实施方式所涉及的加工对象物的切断方法中，吸附 带27被配置为夹着半导体芯片25而与扩张带23相对，将可带与照射 于扩张带23的可带电的离子流极性相反的电的离子流，向吸附带27 照射。由此，从半导体芯片25的切断面射出的微粒被吸附在吸附带27 上。因此，利用第2实施方式所涉及的加工对象物的切断方法，可以 可靠地防止从半导体芯片25的切断面射出的微粒附着在半导体芯片 25的功能元件15上。 (第3实施方式)
在第3实施方式中，加工对象物1为所谓的MEMS晶片。功能元 件15为机械要素部件、传感器、驱动器(actuator)、电子电路等，在 与硅晶片ll的定位平面6平行的方向以及垂直的方向上以阵列状形成 有多个这些元件。
首先，如图19 (a)所示，在加工对象物1的背面21贴上扩张带 (第1薄片)23。接着，以功能元件层16作为上侧将加工对象物1固 定在激光加工装置的支撑台(未图示)上。接着，如图10所示，将通过相邻的功能元件15、 15之间的切断预定线5，在与定位平面6垂直 的方向以及平行的方向上设定为格子状。
接着，以加工对象物l的表面3为激光入射面，在硅晶片ll的内 部对准聚光点P照射激光L，通过移动支撑台，沿着在与定位平面6 垂直的方向以及平行的方向上被设定为格子状的切断预定线5，使聚光 点P相对移动。由此，相对于一根切断预定线5在硅晶片11的内部形 成一列熔融处理区域13。
接着，如图19 (b)所示，在加工对象物1的表面3贴上保护带(第 2薄片)28，使其与扩张带23同时被扩张。该保护带28设置有与各功 能元件15对应的保护孔28a，以防止功能元件15的破损。由此，以熔 融处理区域13为切断的起点，沿切断预定线5切断加工对象物1，如 图19 (c)所示，得到多个具有一个功能元件15的半导体芯片25。此 时，由于扩张带23以及保护带28处于被扩张的状态，因此各半导体 芯片25彼此分开。接着，为了维持这种状态，将环状框24固定在扩 张带23的周边和保护带28的周边之间，构成半导体芯片支撑单元29。
接着，如图20 (a)所示，以扩张带23为上侧支撑半导体芯片支 撑单元29 (即，将半导体芯片25以及扩张带23配置为扩张带23 在垂直的方向上相对于半导体芯片25位于上侧)。接着，如图20 (b) 所示，各半导体芯片25在扩张带23上相互分开，并且在覆盖半导体 芯片25、 25之间的分开部分的保护带28被配置为与扩张带23夹着半 导体芯片25而相对的状态下，利用离子发生装置53产生可带电的离 子流(第1离子流例如包含正离子或负离子的离子流)，并使其从 上方照射扩张带23，使扩张带23带电。这样，以扩张带23为基准， 从配置有半导体芯片25的一侧的相反侧向扩张带23照射可带电的离 子流，从而可以可靠地使扩张带23的全部带电。
由此，没有从半导体芯片25的切断面剥落而残留在该切断面上的 微粒，从半导体芯片25的切断面射出。射出的微粒由于自重的影响而 落在吸附带27上。接着，如图21 (a)所示，利用离子发生装置51产 生可消除静电的离子流，消除半导体芯片支撑单元29的静电。接着， 如图21 (b)所示，除去保护带28，制造了半导体芯片25。如上所述，与第1实施方式所涉及的加工对象物的切断方法相同， 利用第3实施方式所涉及的加工对象物的切断方法，也可以可靠地除
去残留在半导体芯片25的切断面上的微粒。
此外，在第3实施方式所涉及的加工对象物的切断方法中，使各 半导体芯片25在扩张带23上相互分开，且在覆盖半导体芯片25、 25 之间的分开部分的保护带28被配置为与扩张带23夹着半导体芯片25 而相对的状态下，使可带电的离子流向扩张带23照射。由此，从半导 体芯片25的切断面射出的微粒附着在保护带28上。因此，利用第3 实施方式所涉及的加工对象物的切断方法，可以可靠地防止从半导体 芯片25的切断面射出的微粒附着在半导体芯片25的功能元件15上。
在此，也可以如图22 (a)所示，在加工对象物1的表面3贴有保 护带28的状态下，以加工对象物1的背面21为激光入射面而形成熔 融处理区域13，其后，如图22 (b)所示，在加工对象物l的背面21 贴上扩张带23。此外，在扩张带23对于激光L具有透射性的情况下， 也可以如图23所示，在加工对象物1的表面3贴上保护带28、并且在 加工对象物1的背面21贴上扩张带23的状态下，以加工对象物1的 背面21为激光入射面而形成熔融处理区域13。此外，也可以如图24 (a)所示，在加工对象物1的表面3贴有保护带28的状态下，以加 工对象物1的背面21为激光入射面形成熔融处理区域13，如图24(b) 所示，使保护带28扩张从而将加工对象物1切断为多个半导体芯片25 ， 其后，如图24 (c)所示，在加工对象物1的背面21贴上扩张带23。 (第4实施方式)
第4实施方式中，直至构成半导体芯片支撑单元26的工序都与第 1实施方式相同。
在构成半导体芯片支撑单元26之后，如图25 (a)所示，以扩张 带23为上侧将半导体芯片支撑单元26配置在，配置在吸引装置55上 的多孔质的多孔薄片(第2薄片)31上(即，将半导体芯片25以及扩 张带23配置为扩张带23在垂直的方向上相对于半导体芯片25位于 上侧)。优选多孔薄片31具有保护功能元件15的功能或吸附微粒的 功能。在第4实施方式中，多孔薄片31覆盖全部的半导体芯片25，然 而只要至少覆盖半导体芯片25、 25之间的分开部分就可以。接着，如图25 (b)所示，利用吸引装置55,隔着多孔薄片31至 少对半导体芯片25、 25之间的分开部分进行吸引。此时，如图26所 示，各半导体芯片25在扩张带23上相互分开，并且在将至少覆盖半 导体芯片25、 25之间的分开部分的多孔薄片31，以与扩张带23夹着 半导体芯片25而相对的方式配置的状态下，利用离子发生装置53产 生可带电的离子流(第1离子流例如包含正离子或负离子的离子流)， 并从上方向扩张带23照射，使扩张带23带电。这样，以扩张带23为 基准，从配置有半导体芯片25的一侧的相反侧向扩张带23照射可带 电的离子流，从而可以可靠地使扩张带23的全部带电。
由此，从半导体芯片25的切断面未剥落而是残留在该切断面上的 微粒，从半导体芯片25的切断面射出。射出的微粒由于重力的影响而 落下，由于吸引装置55产生的吸引作用而被吸附在多孔薄片31上。 接着，与第2实施方式同样地，利用离子发生装置51产生可消除静电 的离子流，消除半导体芯片支撑单元26的静电。由此，制造了半导体 芯片25。
如上所述，与第1实施方式所涉及的加工对象物的切断方法相同， 利用第4实施方式所涉及的加工对象物的切断方法，也可以可靠地除 去残留在半导体芯片25的切断面上的微粒。
此外，在第4实施方式所涉及的加工对象物的切断方法中，使各 半导体芯片25在扩张带23上相互分开，并且在将至少覆盖半导体芯 片25、 25之间的分开部分的多孔质的多孔薄片31，以与扩张带23夹 着半导体芯片25而相对的方式配置的状态下，向扩张带23照射可带 电的离子流，同时隔着多孔薄片31，至少对半导体芯片25、 25之间的 分开部分进行吸引。由此，从半导体芯片25的切断面射出的微粒附着 在多孔薄片31上。因此，利用第4实施方式所涉及的加工对象物的切 断方法，可以可靠地防止从半导体芯片25的切断面射出的微粒附着在 半导体芯片25的功能元件15上。
本发明不仅限于上述的第1 第4实施方式。
例如，在上述各实施方式中，通过向扩张带23照射可带电的离子 流，使扩张带23带电。然而也可以通过从扩张带23上剥离别的带、或在扩张带23上擦上夹具、或使扩张带23接触带电物，从而使扩张 带23带电。
此外，只要是将半导体芯片25以及扩张带23配置为扩张带23 在垂直的方向上相对于半导体芯片25位于上侧，也可以不将吸附带 27、保护带28、多孔薄片31等配置为与扩张带23夹着半导体芯片25 而相对。因为，从半导体芯片25的切断面射出的微粒由于自重而落下， 可以可靠地除去残留在半导体芯片25的切断面上的微粒。
此外，在上述各实施方式中，在加工对象物所具有的半导体基板 的内部形成熔融处理区域，然而也可以在由玻璃或压电材料等其它材 料形成的加工对象物的内部，形成裂纹区域或折射率变化区域等其它 的改质区域。
下面，说明在切断工序(即，通过向加工对象物照射激光，在加 工对象物内沿切断预定线形成改质区域，以改质区域为切断的起点将 加工对象物切断为芯片)中扩张带扩张时，利用切断时的带电的作用 以防止微粒附着在芯片上的其它技术。
图27为表示使用圆柱状的扩张器的情况下扩张带的带电量的变化 以及芯片上的尘粒数量的变化的表。
首先，如图27 (a)所示，在加工对象物1的背面贴上扩张带23， 并将环状框32固定在扩张带23的周边。接着，如图27 (b)所示，以 加工对象物1的表面为激光L的入射面，在加工对象物1的内部对准 聚光点照射激光，由此在加工对象物1的内部沿切割预定线5形成改 质区域7。
接着，如图27 (c)所示，在由金属形成的圆柱状的扩张器33上 使扩张带23接触的状态下，将框32固定在扩张器33上。然后，如图 27 (d)所示，使扩张器33相对于框32上升，使扩张带23扩张。由 此，以改质区域7为切断的起点，将加工对象物l切断为芯片25，各 芯片25互相分开。
接着，如图27 (e)所示，在使扩张带23扩张的状态下，在框32 的内侧，将环状的框24固定在扩张带23上，在框24的外侧切断扩张 带23，从而构成芯片支撑单元26。然后，如图27 (f)所示，从扩张 器33上分离芯片支撑单元26，并将其搬运。其中，在图27 (a) 、 (b)的各状态的扩张带23带正电、其带电 量为+20kV/inch的情况下，在图27 (c) (e)的各状态下，由于扩 张带23和扩张器33的接触面积大，扩张带23的带电量变为OkV/inch。 其中，在图27 (d)的状态下，由于芯片25、 25之间的彼此剥离而产 生扩张带23的带电量的瞬间性的变化，因此从芯片25的切断面剥落 的微粒仅有少量飞散而附着在芯片25上，芯片25上共计有4个尘粒。
在图27(c) 27(e)的各状态下，扩张带23的带电量为OkV/inch， 然而在图27 (f)的状态下，由于扩张带23离开了扩张器33，因此扩 张带23迅速地再次带正电，其带电量又变回为+20kV/inch。由此，从 芯片25的切断面剥落的微粒大量地飞散而附着在芯片25上，芯片25 上共计有114个尘粒。
这样发生大量的微粒附着在芯片25上的情况，在图27 (a) 、 (b) 的各状态的扩张带23带负电、其带电量为-20kV/inch的情况下也相同。 此外，在图27 (a) 、 (b)的各状态的扩张带23不带电的情况下，由 于不存在图27 (f)的状态的扩张带23迅速带电的情况，因此在图27 (d)的状态下，从芯片25的切断面剥落的微粒仅有少量飞散而附着 在芯片25上。
图28为表示使用圆筒状的扩张器的情况下扩张带的带电量的变化 以及芯片上的尘粒数量的变化的表。
图28 (a) 28 (f)的各状态与使用圆柱状的扩张器33的图27 (a) 27 (f)的各状态的区别仅在于前者使用圆筒状的扩张器34。
在此，在图28 (a) 、 (b)的各状态的扩张带23带正电、其带电 量为+20kV/inch的情况下，由于扩张带23和扩张器33的接触面积小， 因此，在图28 (c) 28 (e)的各状态下，扩张带23的带电量仍为 十20kV/inch。此外，在图28 (d)的状态下，由于芯片25、 25彼此离 开而产生扩张带23的带电量的瞬间性的变化，因此，从芯片25的切 断面剥落的微粒仅有少量飞散而附着在芯片25上，芯片25上共计有4 个尘粒。
扩张带23的带电量，在图28(c) 28(e)的各状态下为+20kV/inch， 在图28 (f)的状态下也几乎没有变化，保持为+20kV/inch。由此，从芯片25的切断面剥落的微粒没有大量飞散，芯片25上共计有4个尘 粒。
这样防止了大量的微粒附着在芯片25上的情况，在图28 (a)、 (b)的各状态的扩张带23带负电、其带电量为-20kV/inch的情况下也 相同。此外，在图28 (a) 、 (b)的各状态的扩张带23不带电的情况 下，由于不存在图28 (f)的状态的扩张带23迅速带电的情况，因此 在图28 (d)的状态下，从芯片25的切断面剥落的微粒仅有少量飞散 而附着在芯片25上。
图29为表示使用具有抗静电功能的扩张器的情况下，扩张带的带 电量的变化以及芯片上的尘粒数量的变化的表。
图29 (al) (fl)的各状态与未使用具有抗静电功能的扩张带 23的图27 (a) (f)的各状态的区别仅在于使用具有抗静电功能 的扩张带35。此外，图29 (a2) (f2)的各状态与未使用具有抗静 电功能的扩张带23的图28 (a) (f)的各状态的区别仅在于使用 具有抗静电功能的扩张带35。
此外，如图29 (gl) 、 (g2)所示，从具有抗静电功能的扩张带 35向不具有抗静电功能的扩张带23进行芯片25的转录。这是由于如 上所述带电工序(即，在芯片25、 25在扩张带23上相互分开的状态 下，至少使扩张带23带电的工序)放在切断工序之后。
其中，在图29 (al) (fl)的各状态以及图29 (a2) (f2) 的各状态下，由于扩张带35具有抗静电功能，因此其带电量为 OkV/inch。而且，在图29 (gl)的状态以及图29 (g2)的状态下，扩 张带23的带电量也为OkV/inch。由此，从芯片25的切断面剥落的微 粒没有大量飞散，芯片25上的尘粒数量共计为4个，是与在图29(dl) 的状态以及图29 (d2)的状态下由于少量的飞散而落在芯片25上的尘 粒的数量相当的数量。
如上所述，通过使用圆筒状的扩张器34或使用具有抗静电功能的 扩张带35 (图28、 29的情况)，在切断工序中，可以抑制从芯片25 的切断面剥落的微粒任意飞散，可靠地防止扩张带23或扩张带35在 扩张时微粒附着在芯片25上。此外，作为圆柱状的扩张器33有"TEX — 21 (8英寸用)， TECHNOVISION株式会社制造"，作为圆筒状的扩张器34有
"BESTEM-D02，对应①300mm的装片机(Die Bonder), CANON MACHINERY株式会社制造"。此外，作为具有抗静电功能的扩张带 35有"FSL-N4000 (抗静电级)，住友BAKELITE株式会社制造"和
"AdwillD誦820， LINTEC株式会社制造"。
此外，上述各实施方式中，在切断工序中，通过利用软X射线照 射式除静电机或电晕放电式除静电机等，消除加工对象物1的形成物 质或扩张带23的静电，从而在加工对象物1的形成物质的带电量大致 为0 (zero)的状态下将加工对象物1切断为半导体芯片25。但并不限 于这种情况。例如，如上所述，也可以通过利用圆筒状的扩张器34、 或利用具有抗静电功能的扩张带35，在扩张带的带电量大致为一定(在 使用具有抗静电功能的扩张带的情况下大致为O (zero))的状态下将 加工对象物1切断为半导体芯片25。在这种情况下，可以抑制从芯片 25的切断面剥落的微粒任意飞散，从而可靠地防止微粒附着在芯片25 的表面上。
利用本发明可以可靠地除去残留在芯片的切断面上的微粒。
权利要求
1.一种加工对象物的切断方法，其特征在于，通过将板状的加工对象物沿切断预定线切断而制造多个芯片，该加工对象物的切断方法包括切断工序，通过向所述加工对象物照射激光，在所述加工对象物上沿所述切断预定线形成改质区域，以所述改质区域为切断的起点将所述加工对象物切断为所述芯片；带电工序，在使所述芯片的每一个在第1薄片上相互分开的状态下，至少向所述第1薄片照射可带电的第1离子流。
2. 如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于， 在所述带电工序中，将第2薄片配置为与所述第1薄片夹着所述芯片而相对，并且至少在所述芯片和所述第2薄片之间的区域产生可 消除静电的第2离子流。
3. 如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于， 在所述带电工序中，将第2薄片配置为与所述第1薄片夹着所述芯片而相对，并且至少向所述第2薄片照射可与所述第1离子流极性 相反地带电的第2离子流。
4. 如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于， 在所述带电工序中，使所述芯片的每一个在所述第1薄片上相互分开，并且在将至少覆盖所述芯片之间的分开部分的第2薄片、以与 所述第1薄片夹着所述芯片而相对的方式配置的状态下，至少向所述 第1薄片照射所述第1离子流。
5. 如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于， 在所述带电工序中，使所述芯片的每一个在所述第1薄片上相互分开，并且在将至少覆盖所述芯片之间的分开部分的多孔质的第2薄 片、以与所述第1薄片夹着所述芯片而相对的方式配置的状态下，至 少向所述第1薄片照射所述第1离子流，且隔着所述第2薄片至少对所述分开部分进行吸引。
6. 如权利要求l所述的加工对象物的切断方法，其特征在于， 在所述带电工序中，将所述芯片以及所述第1薄片配置为，在垂直方向上所述第1薄片相对于所述芯片位于上侧。
7. 如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于， 在所述带电工序中，以所述第1薄片为基准，从配置有所述芯片的一侧的相反侧向所述第1薄片照射所述第1离子流。
8. —种加工对象物的切断方法，其特征在于， 通过将板状的加工对象物沿切断预定线切断而制造多个芯片， 该加工对象物的切断方法包括切断工序，通过向所述加工对象物照射激光，在所述加工对象物 上沿所述切断预定线形成改质区域，以所述改质区域为切断的起点将 所述加工对象物切断为所述芯片；带电工序，在使所述芯片的每一个在第1薄片上相互分开的状态 下，至少使所述第l薄片带电。
9. 如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，在所述切断工序中，将所述加工对象物切断为所述芯片，并且使 所述加工对象物的形成物质以及所述第1薄片中的至少一者的带电量 大致为一定。
10. 如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，所述加工对象物具有半导体基板，所述改质区域包含熔融处理区域。
11. 如权利要求8所述的加工对象物的切断方法，其特征在于， 在所述切断工序中，将所述加工对象物切断为所述芯片，并且使所述加工对象物的形成物质以及所述第1薄片中的至少一者的带电量 大致为一定。
12.如权利要求8所述的加工对象物的切断方法，其特征在于， 所述加工对象物具有半导体基板，所述改质区域包含熔融处理区域。
全文摘要
本发明提供一种加工对象物的切断方法，该方法能够可靠地除去残留在芯片的切断面上的微粒。将板状的加工对象物沿切断预定线切断，使由此得到的多个半导体芯片(25)的每一个在扩张带(23)上相互分开，在该状态下，使扩张带(23)带静电。由于该电的作用，即使在半导体芯片(25)的切断面上形成有熔融处理区域，残留在半导体芯片(25)的切断面上的微粒也将从半导体芯片(25)的切断面射出。因此，可以可靠地除去残留在半导体芯片(25)的切断面上的微粒。
文档编号B23K26/16GK101409256SQ200810005548
公开日2009年4月15日 申请日期2008年2月15日 优先权日2007年10月12日
发明者坂本刚志 申请人:浜松光子学株式会社