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等多个器件通过分割预定线划分而形成在正面上，该晶片被加工装置分割成一个个的器件芯片，分割出的器件芯片广泛用于移动电话、个人计算机等各种电子设备。

晶片的分割广泛采用划片方法，该划片方法使用被称为划片器的切削装置。在划片方法中，使切削刀具按照30000rpm左右的高速旋转并且切入晶片而切削晶片，将晶片分割成一个个的器件芯片，关于该切削刀具，利用金属或树脂加固金刚石等磨粒而使厚度为30μm左右。

另一方面，近年来，开发出并实用化使用激光束而将晶片分割成一个个的器件芯片的方法。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：向与分割预定线对应的区域照射对于晶片具有吸收性的波长(例如355nm)的激光束，通过烧蚀加工而形成加工槽，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，与基于以往通常使用的切削刀具的划片相比较，存在切割线的极小化和无水加工等优点，广泛地使用。

并且，在基于激光束照射的划片方法中，存在能够对替代投影晶片这样的分割预定线(间隔道)是非连续性的结构的晶片进行加工这样的优点(例如，参照日本特开10-123723号)。在分割预定线是非连续性的晶片的加工中，根据分割预定线的设定对激光束的输出进行接通/断开而进行加工。

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，在沿第2方向伸长的分割预定线与沿第1方向连续性地伸长的分割预定线呈t字路相遇的交点附近，存在如下这样的问题。

(1)当在与器件的一边平行的第1分割预定线的内部先形成有第1改质层，在与该第1分割预定线呈t字路地相交的第2分割预定线的内部形成第2改质层时，存在如下的问题：随着激光束的聚光点接近于t字路的交点，对第2分割预定线进行加工的激光束的一部分向已经形成的第1改质层照射，而产生激光束的反射或者散射，光向器件区域泄漏，因该泄漏光而给器件带来损伤，降低器件的品质。

(2)相反地，当在与器件的一边平行的第1分割预定线上形成改质层之前，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，存在如下的问题：在t字路的交点处不存在将从在t字路的交点附近所形成的改质层产生的裂纹的行进阻断的改质层，导致裂纹从t字路的交点处伸长1～2mm左右而到达器件，降低器件的品质。

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，在对至少一方的分割预定线以非连续的方式形成的晶片进行激光加工时，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向已经形成的改质层照射激光束，能够防止因改质层造成的激光束的反射或者散射，防止因泄漏光导致的器件的损伤。

根据本发明，提供一种晶片的加工方法，该晶片中，在由沿第1方向形成的多条第1分割预定线和沿与该第1方向交叉的第2方向形成的多条第2分割预定线所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，该晶片的加工方法将该晶片分割成一个个的器件芯片，其特征在于，该晶片的加工方法具有如下的步骤：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会聚到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会聚到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沿着该第1分割预定线和该第2分割预定线将晶片断裂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t字路加工步骤，在相对于形成有该第1方向改质层的该第1分割预定线呈t字路地相交的该第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，进行控制以使得随着激光束的聚光点接近t字路的交点而使该聚光点向晶片的背面侧逐渐上升，使圆锥形状的激光束不超过第1方向改质层。

根据本发明的晶片的加工方法，由于在t字路加工步骤中，进行控制以使得随着激光束的聚光点接近t字路的交点而使该聚光点向晶片的背面侧逐渐上升，使圆锥形状的激光束不超过第1方向改质层，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导致的泄漏光，因此能够消除泄漏光攻击器件而给器件带来损伤这样的问题。因此，能够在不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是适合利用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，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。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轴方向上伸长的一对导轨6。

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

通过由滚珠丝杠20和脉冲电机22构成的x轴进给机构(x轴进给单元)28而在导轨16上引导x轴移动块18从而在加工进给方向、即x轴方向上移动x轴移动块18。

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上配设有对图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。

柱32竖立设置于基座4的后方。在柱32上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：激光束产生单元35，其收纳在壳体36中；以及聚光器(激光头)38，其安装于壳体36的前端。聚光器38以能够在上下方向(z轴方向)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：yag激光振荡器或者yvo4激光振荡器等激光振荡器42，其振荡出波长为1342nm的脉冲激光；重复频率设定单元44；脉冲宽度调整单元46；以及功率调整单元48，其对从激光振荡器42振荡出的脉冲激光束的功率进行调整。

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轴方向上整列地配设。

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方向上连续性地形成的多条第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性地形成的多条第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，使其成为如下的框架单元的形式：晶片11的正面被粘贴于外周部粘贴在环状框架f上的作为粘接带的划片带t上，晶片11以该框架单元的形式载置在卡盘工作台24上而经由划片带t被吸引保持，环状框架f被夹具26夹持而进行固定。

虽然未特别地图示，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，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轴方向上整列。

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中。

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，因此能够通过该红外线照相机而从晶片11的背面11b侧透过晶片11而对正面11a上所形成的第1和第2分割预定线13a、13b进行检测。

在实施对准后，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(例如为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侧向第1分割预定线13a照射，并在图5中箭头x1方向上对卡盘工作台24进行加工进给，由此在晶片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层第1方向改质层17。

改质层17表示密度、折射率、机械性强度或其他的物理特性处于与周围不同的状态的区域，作为溶融再固化层而形成。该第1方向改质层形成步骤的加工条件例如被设定为如下。

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：

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(例如为1342nm)的激光束会聚在晶片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。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被会聚成图7所示的圆锥形状。

在本发明的t字路加工步骤中，进行控制以使得像图6和图7所示那样，随着激光束lb的聚光点接近t字路的交点而使激光束lb的聚光点逐渐向晶片11的背面11b侧上升，使圆锥形状的激光束lb的一部分不超过先形成的第1方向改质层17。

在形成多层的第2方向改质层19时也进行控制以使得随着激光束lb的聚光点接近t字路的交点而使聚光点向晶片11的背面11b侧逐渐上升，使圆锥形状的激光束lb的一部分不超过先形成的第1方向改质层17。

由于预先判明了第2分割预定线13b与第1分割预定线13a呈t字路相遇的位置的x坐标、y坐标，因此将它们预先保存在激光加工装置2的控制器的存储器中。并且，使激光束lb的聚光点逐渐上升的聚光点的坐标也预先保存于存储器。

通过这样将聚光点的坐标值预先保存于存储器，激光加工装置2的控制器自动地进行控制以使t字路加工步骤中的聚光点的位置向晶片11的背面11b侧逐渐上升。

在本发明的t字路加工步骤中，由于进行控制以使得随着激光束lb的聚光点接近t字路的交点而使聚光点向晶片11的背面11b侧逐渐上升，使圆锥形状的激光束lb的一部分不超过先形成的第1方向改质层17，因此在实施t字路加工步骤时圆锥形状的激光束不会与第1方向改质层17冲突，不会产生因激光束的散射或者反射导致的泄漏光。由此，可以消除因泄漏光攻击器件15而给器件15带来损伤的问题。

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，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(扩展装置)50而实施的。图8所示的分割装置50具有：框架保持单元52，其对环状框架f进行保持；以及带扩展单元54，其对框架保持单元52所保持的环状框架f上所装配的划片带t进行扩展。

框架保持单元52由环状的框架保持部件56和配设在框架保持部件56的外周上的作为固定单元的多个夹具58构成。框架保持部件56的上表面形成有对环状框架f进行载置的载置面56a，在该载置面56a上载置有环状框架f。

并且，载置面56a上所载置的环状框架f被夹具58固定于框架保持单元52。这样构成的框架保持单元52被带扩展单元54支承为能够在上下方向上移动。

带扩展单元54具有配设在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的内径小并且比环状框架f上所装配的划片带t上所粘贴的晶片11的外径大的内径。

扩展鼓60具有在其下端一体地形成的支承凸缘64。带扩展单元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单元66。该驱动单元66由支承凸缘64上所配设的多个气缸68构成，其活塞杆70与框架保持部件56的下表面连结。

由多个气缸68构成的驱动单元66使环状的框架保持部件56在基准位置与扩展位置之间在上下方向上移动，该基准位置是框架保持部件56的载置面56a与作为扩展鼓60的上端的盖62的正面成为大致同一高度的位置，该扩展位置比扩展鼓60的上端靠下方规定的量。

参照图9对使用像以上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，并通过夹具58而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与扩展鼓60的上端为大致成为同一高度的基准位置。

接着，对气缸68进行驱动而使框架保持部件56下降到图9的(b)所示的扩展位置。由此，由于使框架保持部件56的载置面56a上所固定的环状框架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，拉力呈放射状作用于划片带t上所粘贴的晶片11。当这样拉力呈放射状作用于晶片11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说明了半导体晶片11，但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，也能够同样地应用本发明的加工方法。