专利名称：晶片处理方法
技术领域：
本发明涉及通过向晶片照射激光在其内部形成变质层，来将该晶片 分离成背面侧晶片和表面侧晶片的晶片处理方法。
背景技术：
关于利用于各种电子设备中的IC (Integrated Circuit:集成电路)、 LSI (Large Scale Integrated circuit:大规模集成电路)等器件，对硅锭 (silicon ingot)等半导体铸锭进行切片从而形成作为基体的晶片，对该 晶片的两个面进行磨削并通过抛光(polishing)进行镜面加工，在被加工 成镜面的晶片表面上制作电路，由此来形成上述器件(例如参照专利文 献1、 2)。专利文献1:日本特开2006—100786号公报 专利文献2:日本特开2005—317846号公报但是，在从半导体铸锭到制造出器件的过程中，由于半导体的大部 分被废弃，所以存在极为不经济的问题。具体地说，如果设半导体铸锭 的体积为100%，在对半导体铸锭进行切片来形成作为基体的晶片时废弃 的体积为20%，在进行镜面加工时废弃的体积为20%，在对形成有器件 的晶片的背面进行磨削从而将晶片加工得很薄时废弃的体积为55%，在 将晶片分割成一个个器件时废弃的体积为1%，可知硅锭的96%被废弃。发明内容因此，本发明要解决的课题是在制造由硅等高价的半导体构成的 半导体器件时，减少半导体的废弃量。本发明涉及一种对在表面侧形成有多个器件的晶片进行处理的晶片 处理方法，该晶片处理方法包括以下工序变质层形成工序，从晶片的背面侧照射相对于晶片具有透射性的波长的激光，将上述激光会聚于自 晶片的背面侧起预定深度的位置，从而在晶片的表面侧和背面侧之间形成变质层；分离工序，将上述晶片分离成比变质层靠背面侧的背面侧晶 片、和比变质层靠表面侧的表面侧晶片；以及精加工工序，除去残留在 表面侧晶片上的变质层，并将表面侧晶片精加工至预定的厚度。背面侧 晶片能够进行再利用。关于本发明，通过照射相对于晶片具有透射性的波长的激光，来在 晶片的表面侧和背面侧之间形成变质层，然后将背面侧晶片和表面侧晶 片分离，因此，不用对背面侧晶片进行磨削就能够将其除去。因此，能 够使分离开的背面侧晶片不被废弃而可进行再利用。
图1是表示激光加工装置的一个示例的立体图。 图2是表示晶片和保护带的分解立体图。图3是表示将在表面上粘贴有保护带的晶片保持到激光加工装置的 卡盘工作台上的状态的立体图。图4是表示从晶片的背面侧照射激光的状态的立体图。图5是表示在变质层形成工序中形成变质层的过程的主视图。图6是表示形成有变质层的晶片的主视图。图7是表示将表面侧晶片和背面侧晶片分离开的状态的主视图。图8是表示分离工序的立体图。图9是表示磨削装置的一个示例的立体图。图IO是表示精加工工序的立体图。标号说明1:激光加工装置；2:卡盘工作台；20:支承板；21:保持部；3: 激光照射构件；30:壳体；31:加工头；4:加工进给构件；40:滚珠丝 杠；41:导轨；42:电动机；43:移动板；44:位置调整构件；440:滚 珠丝杠；441:导轨；442:脉冲电动机；443:移动板；45:保持部转动 构件；5:校准构件；50:摄像部；6: Z轴方向进给构件；60:壁部；61:滚珠丝杠；62:导轨；63:脉冲电动机；64:支承部；7:分度进给构件； 70:滚珠丝杠；71:导轨；72:脉冲电动机；73:移动基座；8:控制部； 9:磨削装置；90:卡盘工作台；900:基座；901:波纹罩；91:磨削构 件；910:旋转轴；911:电动机；912:轮座；913:磨轮；914:磨削磨 具；92:磨削进给构件；920:滚珠丝杠；921:脉冲电动机；922:导轨； 923:升降部；W:晶片；Wl:表面；S:分割预定线；D:器件；W2: 背面；L:变质层；Wa:表面侧晶片；La:变质层；Wb:背面侧晶片； Lb:变质层；T:保护带。
具体实施方式
图1所示的激光加工装置1是能够以向晶片照射激光从而在其内部 形成变质层的方式进行加工处理的装置，该激光加工装置1包括卡盘 工作台2，其保持作为被加工物的晶片；和激光照射构件3，其向保持于 卡盘工作台2上的被加工物照射激光以进行加工。卡盘工作台2通过加工进给构件4在X轴方向上进行加工进给。加 工进给构件4是使卡盘工作台2和激光照射构件3在X轴方向上相对地 进行加工进给的构件，该加工进给构件4包括滚珠丝杠40，其配设在 X轴方向上； 一对导轨41，它们与滚珠丝杠40平行地配设；电动机42， 其与滚珠丝杠40的一端连接；移动板43，其内部的螺母与滚珠丝杠40 螺合，并且该移动板43的下部与导轨41滑动接触；位置调整构件44， 其设置在移动板43上；和保持部转动构件45，其由位置调整构件44驱 动，并能够在Y轴方向上移动，上述加工进给构件4构成为如下结构 伴随着滚珠丝杠40被电动机42驱动而转动，移动板43、位置调整构件 44以及保持部转动构件45由导轨41引导着在X轴方向上移动。加工进 给构件4由控制部8控制。位置调整构件44具有滚珠丝杠440，其沿着Y轴方向配设在移动 板43上； 一对导轨441，它们与滚珠丝杠440平行地配设；脉冲电动机 442，其与滚珠丝杠440的一端连接；和移动板443，其内部的螺母与滚 珠丝杠440螺合，并且该移动板443的下部与导轨441滑动接触，上述位置调整构件44构成为如下结构伴随着滚珠丝杠440被脉冲电动机442 驱动而转动，移动板443和保持部转动构件45由导轨441引导着在Y轴 方向上移动。卡盘工作台2具有能够旋转且能够在Y轴方向上移动的保持部21。 保持部21与保持部转动构件45连接，该保持部21被保持部转动构件45 上具备的未图示的脉冲电动机驱动，从而能够转动预期的角度。此外， 在卡盘工作台2上配设有盖20，该盖20用于支承配置成能够在X轴方 向伸缩的未图示的波纹罩。激光照射构件3通过利用壳体30支承加工头31而构成。加工头31 具有向下方照射激光的功能，所照射的激光的输出、频率等加工条件通 过控制部8进行调整。在壳体30的侧部固定有校准构件5，该校准构件5具有对晶片进行 摄像的摄像部50。该校准构件5具有通过对晶片的露出面进行摄像来检 测应加工位置的功能。激光照射构件3和校准构件5构成为能够通过Z轴方向进给构件6 在Z轴方向上移动。Z轴方向进给构件6具有壁部60;滚珠丝杠61， 其沿着Z轴方向配设在壁部60的一个面上； 一对导轨62，它们与滚珠丝 杠61平行地配设；脉冲电动机63，其与滚珠丝杠61的一端连接；和支 承部64，其内部的螺母与滚珠丝杠61螺合，并且该支承部64的侧部与 导轨滑动接触。支承部64构成为如下结构支承部64支承激光照射构 件3的壳体30，伴随着滚珠丝杠61被脉冲电动机63驱动而转动，支承 部64由导轨62引导着升降，从而由支承部64支承的激光照射构件3也 进行升降。Z轴方向进给构件6由控制部8控制。Z轴方向进给构件6和激光照射构件3通过分度进给构件7能够在Y 轴方向上移动。分度进给构件7是使卡盘工作台2和激光照射构件3在Y 轴方向上相对地进行分度进给的构件，该分度进给构件7具有滚珠丝 杠70，其配设在Y轴方向上；导轨71，其与滚珠丝杠70平行地配设； 脉冲电动机72，其与滚珠丝杠70的一端连接；和移动基座73，其内部 的螺母与滚珠丝杠70螺合，并且该移动基座73的下部与导轨71滑动接触。移动基座73构成为如下结构移动基座73与构成Z轴方向进给构 件6的壁部60形成为一体，伴随着滚珠丝杠70被脉冲电动机72驱动而 转动，移动基座73和壁部60由导轨71引导着在Y轴方向上移动，从而 Z轴方向进给构件6和激光照射构件在Y轴方向上移动。分度进给构件7 由控制部8控制。在图2所示的晶片W的表面Wl上，被分割预定线S划分开来地形 成有多个器件D。在该晶片W的表面W1上，粘贴有用于保护器件D的 保护带T。另外，如图3所示，将在表面Wl上粘贴有保护带T的晶片 W的正反面翻转，将保护带T侧保持到图1所示的激光加工装置1的卡 盘工作台2上，从而成为露出了背面W2的状态。当这样将晶片W保持在卡盘工作台2上时，使卡盘工作台2在X轴 方向上移动，将晶片W定位在摄像部50的正下方，然后校准构件5对 晶片W的Y轴方向的端部进行检测，使该端部与加工头31在Y轴方向 上的位置对准。然后，进一步使卡盘工作台2向相同方向移动，并且如 图4所示从加工头31照射相对于晶片W具有透射性的波长的激光31a， 并将聚光点对准晶片W的内部、即背面W2和表面Wl之间，从而形成 变质层。此时，在图1所示的控制部8中，例如如下所述地设定加工条件， 在该加工条件下进行实际的加工。光源 LD激发Q开关Nd: YV04激光波长 1064[nm]输出l[W〗聚光点直径 Ol[ym]重复频率 100[kHz]加工进给速度 100[mm/s]分度进给量 20[um]入射面 背面如果使卡盘工作台2以上述进给速度在X轴方向上往复移动，并且 以聚光点位于晶片W的背面W2侧和表面Wl侧之间、例如从背面W2起向内部侧几十"m的位置的方式照射激光，并同时通过分度进给构件7 使激光照射构件3在Y轴方向上进行分度进给，则如图5所示，在聚光 点处发生变质，从而呈平面状地形成变质层L。另外，如果从背面W2 侧向整体照射激光，则如图6所示，在整个晶片W上形成变质层L。变 质层L的厚度例如为30"m左右。另外，也可以通过使卡盘工作台2旋 转、并且在对晶片W的背面W2照射激光的同时利用分度进给构件7使 激光照射构件3在Y轴方向上缓慢移动，以激光画圆的方式在整个晶片 W上形成变质层(变质层形成工序)。当这样形成变质层L后，如图7和图8所示，能够将作为比变质层 L靠背面W2侧的部件的背面侧晶片Wb从作为比变质层L靠表面Wl 侧的部件的表面侧晶片Wa剥离来进行分离(分离工序)。由于变质层L 的厚度为30y m左右，所以在表面侧晶片Wa和背面侧晶片Wb的剥离 部分都残留有厚度为151im左右的变质面La、 Lb。这样分离开的背面侧 晶片Wb是维持了晶片的形状、且没有组装电路的部件。因此，背面侧 晶片Wb维持了当初的形状和纯度，与回收被磨削而成为废液的硅屑进 行再利用相比，能够容易地作为半导体材料进行再利用。另一方面，对于通过剥离背面侧晶片Wb而留下的表面侧晶片Wa， 例如使用图9所示的磨削装置9，对变质面La进行磨削以使其变平坦。磨削装置9包括卡盘工作台90，其保持作为磨削对象的晶片；磨 削构件91，其对保持在卡盘工作台90上的晶片进行磨削；以及磨削进给 构件92，其对磨削构件91进行磨削进给。卡盘工作台90以能够旋转的方式支承于基座900。此外，通过基座 900伴随波纹罩901的伸縮而在水平方向移动，卡盘工作台90也水平移 动。磨削构件91具有旋转轴910，其具有垂直方向的轴心；电动机911， 其驱动旋转轴910旋转；轮座912，其形成在旋转轴910的下端；和磨轮 913，其安装在轮座912上。磨轮913是将磨削磨具914呈圆弧状地固定 在环状基座的下表面上而成的结构，当旋转轴910被电动机911驱动而 旋转时，磨削磨具914也旋转。磨削进给构件92具有滚珠丝杠920，其配设在垂直方向上；脉冲 电动机921，其与滚珠丝杠920连接； 一对导轨922，其与滚珠丝杠920 平行地配设；以及升降部923，其未图示的内部的螺母与滚珠丝杠920螺 合，并且该升降部923的侧部与导轨922滑动接触，而且该升降部923 支承磨削构件91，上述磨削进给构件92构成为通过使滚珠丝杠920被 脉冲电动机921驱动而向正反两个方向转动，升降部923由导轨922引 着进行升降，从而磨削构件91也进行升降。如图9所示，将粘贴在表面侧晶片Wa的保护带T 一侧保持到卡盘 工作台90上，从而成为表面侧晶片Wa的变质面La露出的状态。然后， 通过使卡盘工作台90在水平方向上移动，来将表面侧晶片Wa定位在磨 削构件91的下方。然后，使卡盘工作台90以例如300[RPM]的旋转速度 进行旋转，并且使磨削构件91的旋转轴910以例如6000[RPM]的旋转速 度进行旋转，同时通过磨削进给构件92的控制使磨削构件91以l[u m/s] 的进给速度下降，从而如图10所示，使旋转的磨削磨具914与表面侧晶 片Wa的变质面La接触来进行磨削。此时，如果使磨削磨具914始终与 变质面La的旋转中心接触并旋转，则变质面La的整个面被磨削，从而 残留的变质部分被除去。此外，通过磨削进给构件92的控制，使磨削构 件91在垂直方向上进行预定量的磨削进给，由此能够将表面侧晶片Wa 精加工成预定的厚度(加工工序)。
权利要求
1.一种晶片处理方法，其是对在表面侧形成有多个器件的晶片进行处理的晶片处理方法，其特征在于，上述晶片处理方法包括以下工序变质层形成工序，从晶片的背面侧照射相对于上述晶片具有透射性的波长的激光，并将上述激光的聚光点对准自上述背面侧起预定深度的位置，从而在上述晶片的表面侧和上述背面侧之间形成变质层；分离工序，将上述晶片分离成比上述变质层靠背面侧的背面侧晶片、和比上述变质层靠表面侧的表面侧晶片；以及精加工工序，除去残留在上述表面侧晶片上的变质层，并将上述表面侧晶片精加工至预定的厚度。
2. 根据权利要求l所述的晶片处理方法，其特征在于， 对上述背面侧晶片进行再利用。
全文摘要
本发明提供一种晶片处理方法，在制造由硅等高价的半导体构成的半导体器件时，该方法能够减少半导体的废弃量。晶片(W)在表面(W1)上形成有器件(D)，从背面(W2)侧照射相对于该晶片(W)具有透射性的激光(31a)，并将激光(31a)会聚于预定深度，从而在晶片(W)的表面(W1)侧和背面(W2)侧之间形成变质层(L)，将晶片(W)分离成比变质层(L)靠背面侧的背面侧晶片和比变质层(L)靠表面侧的表面侧晶片，通过将残留在表面侧晶片上的变质层除去以将表面侧晶片精加工至预定厚度，能够使构成表面侧晶片的器件成为产品，并能够对背面侧晶片进行再利用。
文档编号H01L21/78GK101625995SQ20091015981
公开日2010年1月13日 申请日期2009年7月10日 优先权日2008年7月11日
发明者关家一马 申请人:株式会社迪思科