加工装置的制作方法

本发明涉及对晶片的正面照射激光光线而对分割预定线进行蚀刻的加工装置。

背景技术：

关于由分割预定线划分并在正面上形成有ic、lsi等多个器件的晶片，通过以能够旋转的方式具有切削刀具而对分割预定线进行切削的划片装置、对分割预定线实施烧蚀加工或内部加工并沿着分割预定线进行分割的激光加工装置等将该晶片分割成各个器件，并应用于移动电话、个人计算机等电子设备。

然而，公知在上述划片装置、激光加工装置所进行的加工中，在各个分割得到的器件的外周产生畸变，由于因该加工导致的畸变残留在器件的外周，所以存在器件的抗弯强度降低的问题，需要对通过上述加工装置分割得到的各个器件的外周实施蚀刻并将该残留畸变去除等处理(例如，参照专利文献1。)。

并且，为了避免在使用上述加工装置进行加工时器件的抗弯强度降低，还提出了通过等离子蚀刻将晶片分割成各个器件的技术(例如，参照专利文献2。)，为了沿着分割预定线通过等离子蚀刻来进行分割，需要在晶片的正面上覆盖抗蚀膜并对分割预定线进行曝光而将其去除的工序，存在加工设备复杂并且加工效率降低的问题。

专利文献1：日本特开2009-105211号公报

专利文献2：日本特开2002-093749号公报

技术实现要素：

本发明是鉴于上述事实而完成的，其主要的技术课题在于提供一种加工装置，能够不使加工设备复杂，并且，不使各个分割得到的器件的抗弯强度降低地高效地实施加工。

为了解决上述主要的技术课题，根据本发明，提供加工装置，其将由分割预定线划分并在正面上形成有多个器件的晶片分割成各个器件，其中，该加工装置至少包含：保持构件，其具有对晶片进行保持的保持面；腔，其对该保持构件进行收纳并与该保持面相对地形成有透光性遮蔽窗；激光光线照射构件，其通过该透光性遮蔽窗而对该保持构件所保持的晶片照射激光光线；移动构件，其使从该激光光线照射构件照射的激光光线与该保持构件相对地移动；蚀刻气体提供构件，其向该腔内提供蚀刻气体，该蚀刻气体对因激光光线的照射而被激发的分割预定线进行蚀刻；以及排出构件，其将蚀刻后气体从该腔内排出。

优选该蚀刻气体提供构件构成为能够提供两种以上的与层叠在分割预定线上的材料对应的种类的蚀刻气体。

由于本发明的加工装置至少包含：保持构件，其具有对晶片进行保持的保持面；腔，其对该保持构件进行收纳并与该保持面相对地形成有透光性遮蔽窗；激光光线照射构件，其通过该透光性遮蔽窗而对该保持构件所保持的晶片照射激光光线；移动构件，其使从该激光光线照射构件照射的激光光线与该保持构件相对地移动；蚀刻气体提供构件，其向该腔内提供蚀刻气体，该蚀刻气体对因激光光线的照射而被激发的分割预定线进行蚀刻；以及排出构件，其将蚀刻后气体从该腔内排出，所以在通过针对晶片的激光光线的照射来实施蚀刻时，不需要设置在晶片正面覆盖抗蚀膜并进行曝光等程序，因此不会使加工效率降低，能够分割成各个器件，并且能够得到抗弯强度优异的器件。

并且，如果该蚀刻气体提供构件构成为能够提供两种以上的与层叠在分割预定线上的材料对应的种类的蚀刻气体，则能够一边同时提供与晶片上的多种材料对应的蚀刻气体，一边通过照射激光光线，从而实现加工效率的进一步提高。

附图说明

图1是用于对根据本发明而构成的加工装置的结构进行说明的分解立体图。

图2是装备在图1的加工装置中的激光光线照射构件的框状结构图。

图3是图1所示的加工装置的整体立体图。

图4是用于对利用图3所示的加工装置来加工被加工物的情形进行说明的说明图。

标号说明

1：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：对准构件；7：腔；10：半导体晶片；11：分割预定线；12：器件；13：测试元件组(teg)；71：透光性遮蔽窗；72：搬出搬入门；73：提供口；74：排出口。

具体实施方式

以下，参照附图对根据本发明构成的加工装置的优选的实施方式进行更详细地说明。

在图1中示出了由本发明提供的加工装置，为了方便说明，将构成该加工装置1的一部分的、对静止基台2上的保持构件的上方进行覆盖的腔7分离而进行示出。

图1所示的激光加工装置1具有：静止基台2；作为保持构件的保持工作台机构3，其以能够在箭头x所示的x轴方向和箭头y所示的y轴方向上移动的方式配设在该静止基台2上，并对被加工物进行保持；以及激光光线照射单元4，其配设在静止基台2上并具有激光光线照射构件5。

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轴方向上移动的方式配设在该第1滑动块32上；以及支承工作台35，其在该第2滑动块33上被圆筒部件34支承为能够旋转，该圆筒部件34由圆筒形状构成并在内部具有脉冲电动机，在该支承工作台35上具有卡盘工作台36，在该卡盘工作台36上载置有作为被加工物的在正面上形成有器件的半导体晶片10。

该卡盘工作台36具有由多孔性材料形成的吸附卡盘361，通过未图示的吸引构件的作用将作为被加工物的圆形的半导体晶片10保持在吸附卡盘361的上表面即保持面上。这样构成的卡盘工作台36能够通过配设在圆筒部件34内的脉冲电动机而调整为希望的角度。另外，在卡盘工作台36上配设有夹具362，该夹具362用于固定环状的框架f(参照图4)，该环状的框架f借助保护带t对半导体晶片10进行支承。

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轴方向平行形成的一对导轨322、322。这样构成的第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。图示的保持工作台机构3具有x轴方向移动构件37，该x轴方向移动构件37构成了使第1滑动块32沿着一对导轨31、31在x轴方向上移动的构件。x轴方向移动构件37包含：外螺杆371，其平行配设在上述一对导轨31、31之间；以及脉冲电动机372等驱动源，其用于旋转驱动该外螺杆371。外螺杆371的一端被上述静止基台2上所固定的轴承块373支承为自由旋转，其另一端与上述脉冲电动机372的输出轴传动连结。另外，外螺杆371与贯通内螺纹孔螺合，该贯通内螺纹孔形成在未图示的内螺纹块中，该内螺纹块突出设置在第1滑动块32的中央部下表面。因此，通过脉冲电动机372对外螺杆371进行正转和反转驱动，由此，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与设置在上述第1滑动块32的上表面的一对导轨322、322嵌合，该第2滑动块33构成为能够通过使该被导槽331、331与一对导轨322、322嵌合而在与上述x轴垂直的y轴方向上移动。图示的保持工作台机构3具有y轴方向移动构件38，该y轴方向移动构件38构成了朝向y轴方向移动的构件并用于使第2滑动块33沿着设置在第1滑动块32上的一对导轨322、322移动。y轴方向移动构件38包含：外螺杆381，其平行配设在上述一对导轨322、322之间；以及脉冲电动机382等驱动源，其用于旋转驱动该外螺杆381。外螺杆381的一端被上述第1滑动块32的上表面上所固定的轴承块383支承为自由旋转，其另一端与上述脉冲电动机382的输出轴传动连结。另外，外螺杆381与贯通内螺纹孔螺合，该贯通内螺纹孔形成在未图示的内螺纹块中，该内螺纹块突出设置在第2滑动块33的中央下表面，通过对外螺杆381进行正转和反转驱动，使第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32、第2滑动块33分别具有对未图示的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，能够通过未图示的控制构件并根据检测出的各第1、第2滑动块的位置来对上述各驱动源发送驱动信号，并将卡盘工作台36控制在希望的位置。

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，其配设在该外壳42内；以及对准构件6，其配设在该外壳42的前端部，用于对要进行激光加工的加工区域进行检测并实施对准。

对准构件6具有：照明构件，其对被加工物进行照明；光学系统，其捕捉由该照明构件照明的区域；以及拍摄元件(ccd)等，其对由该光学系统捕捉的像进行拍摄，该对准构件6将拍摄得到的图像信号发送给未图示的控制构件。

如图2所示，为了能够输出波长不同的激光光线，上述激光光线照射构件5具有第1激光光线照射构件53和第2激光光线照射构件54。第1激光光线照射构件53包含如下部件：第1激光光线振荡构件531，其振荡出波长为红外光的激光光线；第1输出调整构件532，其对从该第1激光光线振荡构件531振荡出的激光光线的输出进行调整；第1聚光构件51a，其使从第1激光光线振荡构件531振荡出的激光光线lb1朝向卡盘工作台36上的被加工物会聚。并且，第2激光光线照射构件54包含如下部件：第2激光光线振荡构件541，其振荡出波长为紫外光的的激光光线；第2输出调整构件542，其对从该第2激光光线振荡构件振荡出的激光光线的输出进行调整；以及第2聚光构件51b，其使从第2激光光线振荡构件541振荡出的激光光线lb2朝向卡盘工作台36上的被加工物会聚。并且，聚光器51由该第1聚光构件51a、第2聚光构件51b和反射镜51c构成。该激光光线照射构件5所照射的该激光光线的聚光点位置pa被控制成能够调整到保持工作台的上表面即保持面上的希望的位置。

本实施方式中的激光加工装置1具有未图示的控制构件，该控制构件由计算机构成，并具有：中央处理装置(cpu)，其根据控制程序来进行运算处理；只读存储器(rom)，其对控制程序等进行储存；能够读写的随机存取存储器(ram)，其随时对运算结果等进行储存；以及输入接口和输出接口。除了对该控制构件的该输入接口输入来自上述对准构件6的检测信号之外，还输入来自对未图示的第1滑动块32的x轴方向位置进行检测的x轴方向位置检测构件、对第2滑动块33的y轴方向位置进行检测的y轴方向位置检测构件的位置信号等。然后，将信号从该输出接口输出给内设在圆筒部件34中的脉冲电动机、x轴方向移动构件37、y轴方向移动构件38、激光光线照射构件5和对准构件6等。

如图1所示，本实施方式的激光加工装置具有腔7，该腔7用于对包含有作为保持构件的保持工作台机构3的区域整体进行覆盖。该腔7形成为箱型形状，在设置于静止基台2上的情况下构成为使透光性遮蔽窗71位于照射激光光线而实施蚀刻加工的加工区域位置的上方。另外，作为该透光性遮蔽窗71，采用光透过度优异的石英玻璃。并且，在相对于保持工作台机构3的卡盘工作台36上进行半导体晶片10的搬出搬入的搬出搬入区域的上方配设有搬出搬入门72。

在图3中示出了将该腔7载置在本实施方式中的激光加工装置1上的状态。该腔7构成为从外部将上述的保持工作台机构3、用于使该保持工作台机构3的卡盘工作台36移动的x轴方向移动构件37、y轴方向移动构件38和导轨31、31等加工时保持工作台机构3所移动的整体区域完全遮蔽，并通过未图示的止动件(例如，所谓的扣锁等)来固定在静止基台2上。并且，在腔7的加工区域侧的侧壁上配设有用于导入蚀刻气体的提供口73，在与设置有该提供口73的该侧壁相对的搬出搬入区域侧的侧壁上配设有用于将完成蚀刻的气体排出的排出口74。

如图3所示，该腔7的提供口73经由配管而与氯(cl2)气瓶81、盐酸(hcl)气瓶82连接，在该配管上配设有通过未图示的控制构件对其开度进行调整的调量阀91、92。并且，在该调量阀91、92与提供口73之间连接有大气导入用的配管，在该大气导入用的配管上配设有：调量阀93，其能够通过该控制构件对开度进行调整；以及止回阀94，其发挥使气体无法在从腔7朝向大气开放口的方向上流动的功能。并且，排出口74经由配管而与废弃容器83连接，在该配管上配设有：吸引泵84，其用于对腔7内的完成蚀刻的气体进行吸引并加压储存在该废弃容器中；以及开闭阀95，其将废弃容器83与该配管的流通阻断。另外，也可以在该吸引泵84的下游侧设置止回阀以使所吸引的气体不会反向流动。

本实施方式的激光加工装置大致如以上那样构成，以下对其作用进行说明。

在图4中示出了实施激光光线所进行的蚀刻的状态的半导体晶片10。关于在本实施方式中作为被加工物的该半导体晶片10，在由硅(si)构成的基板的正面上呈格子状形成有多条分割预定线11，并且在由该多条分割预定线11划分出的多个区域内形成有器件12，如在局部放大图中所示的那样，沿着分割预定线11配设有多个用于对器件的特性进行测试的由铜(cu)构成的测试元件组(teg)13，在该半导体晶片10的正面整体上覆盖有用于保护各器件的作为保护膜的二氧化硅(sio2)膜。另外，虽然在图4中省略了图示，但在激光光线照射构件5的聚光器51与半导体晶片10之间配设有上述的腔7的透光性遮蔽窗71。

对在本实施方式中沿着上述半导体晶片10的分割预定线11照射激光光线而实施蚀刻的方法进行说明。

首先，在开始加工之前，打开搬出搬入门72而将借助保护带t被框架f保持的半导体晶片10载置在卡盘工作台36的保持面上。然后，使未图示的吸引构件工作，并隔着保护带t将半导体晶片10吸引保持在卡盘工作台36上。然后，通过夹具362对环状的框架f进行固定，在该环状的框架f上安装有保护带t，在该保护带t上粘贴有半导体晶片10。在半导体晶片10被固定在卡盘工作台36上之后，关上搬出搬入门72，通过未图示的锁定构件进行锁定而将腔7内的空间与外界完全阻断。

通过x轴方向移动构件37使对半导体晶片10进行吸引保持的卡盘工作台36朝向对准构件6的下方移动，当将卡盘工作台36定位在对准构件6的正下方时，通过对准构件6和控制构件来执行对准工序，该对准工序进行半导体晶片10的待实施蚀刻的加工区域与激光光线照射构件5的聚光器51的对位。在实施了对准工序之后，实施由激光光线的照射所进行的蚀刻。

如上述那样，在半导体晶片10的形成于硅(si)基板的正面的分割预定线11上设置有由铜(cu)构成的teg13，该基板的正面被二氧化硅(sio2)膜覆盖。因此，在沿着分割预定线11照射激光光线而对该半导体晶片10进行蚀刻的情况下，需要使硅(si)、铜(cu)、二氧化硅(sio2)分别被蚀刻。另外，通过激光光线的照射来进行蚀刻是指：向激光光线所照射的聚光点pa的位置提供作为反应气体的蚀刻气体，使si、cu、sio2在所照射的激光光线的聚光点pa处被激发，从而对半导体晶片10上的该聚光点位置进行蚀刻。这里，在照射激光光线而进行蚀刻的情况下，需要提供与待蚀刻的对象的材料对应的合适的蚀刻气体，并按照蚀刻对象的材料与蚀刻气体的组合来确定使激发良好地产生的激光光线(以下，也称为“激发激光光线”。)的波段。

以下，示出了在本实施方式中作为蚀刻对象的材料、与该材料对应的蚀刻气体、激发激光光线、以及因蚀刻工艺而产生的蚀刻后气体。

材料：蚀刻气体+激发激光波段：蚀刻后气体

sio2：hcl+红外光：sicl4+h2o

cu：cl2+紫外光：cucl2

si：cl2+紫外光：sicl4

根据以上内容能够理解，在通过激光光线所进行的蚀刻对本实施方式的半导体晶片10进行分割的情况下，提供两种(hcl、cl2)蚀刻气体并照射与它们对应的红外光波段的激光光线和紫外光波段的激光光线即可。

在本实施方式中，要想实施上述说明的蚀刻，首先，通过控制构件来打开调量阀91、92，对腔7内导入作为蚀刻气体的氯气和盐酸气体。在对腔7内导入了规定的量的该氯气、盐酸气体之后，使保持着半导体晶片10的卡盘工作台36移动至激光光线照射构件5的聚光器51下方的加工区域，并将聚光点pa定位在半导体晶片10的分割预定线11的端部。

然后，一边对半导体晶片10进行加工进给，一边使激光光线照射构件5进行动作而经由透光遮蔽窗71来进行针对半导体晶片10的激光光线的照射。这里，如上述那样，本实施方式的激光光线照射构件5具有：第1激光光线照射构件53，其照射波长为红外光的激光光线；以及第2激光光线照射构件54，其照射紫外光的激光，并且，由于具有图2所示的那样的第1、第2聚光构件51a、51b，所以能够一边对半导体晶片10进行加工进给一边同时照射两种激光光线，能够通过针对分割预定线11的一次照射而同时对全部的构成半导体晶片10的基板的si、构成teg13的cu和作为保护膜而形成的sio2进行蚀刻，并能够沿着分割预定线11对半导体晶片10进行分割。

另外，上述激光光线的照射条件例如按照以下方式进行设定。

<第1激光光线(红外光)>

激光光线：co2激光(cw、或脉冲激光)

波长：10000nm

平均输出：0.5w

进给速度：100mm/秒

<第2激光光线(紫外光)>

激光光线：yag激光(cw、或脉冲激光)

波长：355nm

平均输出：0.5w

进给速度：100mm/秒

并且，在如上述那样通过照射激光光线来执行蚀刻的情况下，由于会产生蚀刻后气体，所以在开始蚀刻之后，从排出口74通过吸引泵84对腔7内的蚀刻后气体进行吸引，并储存在废弃容器83中。并且，由于腔7内的蚀刻气体因执行该蚀刻而减少，所以为了补充减少部分而进行如下控制：对调量阀91、92进行调整而提供新的蚀刻气体。

使x轴方向移动构件37、y轴方向移动构件38进行动作而对全部的分割预定线11照射上述激光光线lb1、lb2，由此，完成蚀刻而使半导体晶片10在保护带t上被分割成各个器件。在该分割工序完成之后，在继续吸引泵84的工作的状态下，关闭调量阀91、92并停止蚀刻气体的提供，并且慢慢打开大气导入用的调量阀93。由此，蚀刻气体和蚀刻后气体不会泄漏到腔7的外部而是储存在废弃容器83中，腔7内的空间从蚀刻气体被替换成大气，蚀刻工序完成。

在蚀刻工序完成之后，关闭大气导入用的调量阀93，使吸引泵84停止并且关闭开闭阀95。之后，在确认腔7内的空间已被替换成大气之后，打开搬出搬入门72，将保持在卡盘工作台36上的被分割成各个器件的半导体晶片10取出，并搬送到将各个分割得到的器件从保护带t取出的拾取工序中。

另外，在本实施方式中，同时提供两种蚀刻气体，并同时照射两种波长的激光光线，由此，通过一次扫描来对半导体晶片10进行蚀刻而分割成各个器件，但本发明并不仅限于此。例如，也可以一种接一种地提供与分割预定线11上的材料对应的蚀刻气体，并一种接一种地照射激发该si、cu、sio2等的波长的激光光线，从而将针对分割预定线11的蚀刻分成数次来进行。

在本实施方式中，为了对作为保护半导体基板的正面的氧化膜而形成的sio2膜进行蚀刻，提供hcl来作为蚀刻气体，照射红外光的激光光线来进行蚀刻，但并不仅限于此。在通过照射激光光线来进行蚀刻的情况下，能够实施蚀刻的蚀刻气体会根据材料的温度条件而变化。例如，如果通过其他的激光光线的照射等对分割预定线11上的sio2膜进行加热，则即使提供cl2来作为蚀刻气体，也能够激发sio2，在该情况下，仅通过提供一种cl2来作为蚀刻气体，便能够利用由该激光光线的照射所进行的蚀刻将全部的构成半导体晶片10的sio2、cu、si去除。

另外，在本实施方式中，以半导体晶片10的分割预定线由si、cu、sio2构成为前提来设定蚀刻条件，但本发明并不仅限于此，能够根据进行蚀刻的部位的晶片的材料来适当选择导入腔内的蚀刻气体、所照射的激光光线的照射条件。并且，激光光线照射构件的具体的结构也并不仅限于本实施方式，能够适用在公知的激光光线照射构件中。