CN101165877B - 砷化镓晶片的激光加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种砷化镓晶片的激光加工方法，在通过沿着砷化镓(GaAs)晶片的间隔道照射激光光线进行烧蚀加工，来沿着间隔道切断砷化镓(GaAs)晶片时，能够使由于照射激光光线而产生的碎屑附着在切断面上。所述加工方法是沿着在砷化镓基板的表面上形成为格子状的间隔道照射激光光线，从而沿着间隔道切断砷化镓晶片的方法，其包括：晶片支承工序，将砷化镓基板的背面粘贴在保护部件上；碎屑屏蔽膜覆盖工序，在砷化镓基板的表面上覆盖碎屑屏蔽膜；激光加工槽形成工序，在砷化镓基板上从碎屑屏蔽膜侧，沿着间隔道照射激光光线，形成不到达背面的激光加工槽；以及切断工序，在砷化镓基板上沿着激光加工槽照射激光光线，形成到达背面的切断槽。
Description
技术领域
本发明涉及砷化镓晶片的激光加工方法，其沿着形成在砷化镓(GaAs)晶片上的分割预定线照射激光，从而沿着分割预定线切断砷化镓(GaAs)晶片。
背景技术
如本专业的人员所周知，在半导体器件的制造工序中，在硅基板的表面上形成有半导体晶片，该半导体晶片将多个IC、LSI等器件形成为矩阵状。这样形成的半导体晶片的上述器件通过称为间隔道的分割预定线进行划分，通过沿着该间隔道进行切断，来制造出一个个的半导体芯片。此外，将混合IC或高速IC等高性能器件形成在砷化镓(GaAs)基板的表面上的砷化镓(GaAs)晶片正被实用化。
作为沿着间隔道切断由这样的硅晶片构成的半导体晶片或砷化镓(GaAs)晶片的方法，提出有这样的技术：通过沿着形成在晶片上的间隔道照射脉冲激光光线，来实施烧蚀加工，从而形成激光加工槽。(例如，参考专利文献1)。
专利文献1：日本特开平10-305420号公报
但是，当沿着晶片的间隔道照射激光光线进行烧蚀加工时，热能集中在激光光线照射区域中，从而产生碎屑(debris)，该碎屑附着在器件的表面，因而产生了使芯片的品质降低这一新问题。
为了解除这样的由碎屑引起的问题，提出有这样的激光加工方法：在晶片的加工面上覆盖由聚乙烯醇等液状树脂构成的碎屑屏蔽膜，通过碎屑屏蔽膜来向晶片照射激光光线。(例如，参照专利文献2)。
专利文献2：日本特开2004-188475号公报
然而，当利用上述的激光加工方法切断砷化镓(GaAs)晶片时，存 在分割后的各个芯片的抗弯强度降低这一问题。
根据本发明人的实验，在利用上述激光加工方法对硅晶片进行了切断的情况下，当在经分割的芯片的切断面上附着有碎屑时，抗弯强度降低。可是，当利用上述激光加工方法对砷化镓(GaAs)晶片进行切断时，可知，与在经分割的芯片的切断面上没有附着碎屑的情况相比，附着有碎屑的抗弯强度增大。
发明内容
本发明鉴于上述状况而完成，其主要技术课题在于提供一种砷化镓晶片的激光加工方法，在通过沿着砷化镓(GaAs)晶片的间隔道照射激光光线进行烧蚀加工，来沿着间隔道切断砷化镓(GaAs)晶片时，能够使由于照射激光光线而产生的碎屑附着在切断面上。
为了解决上述的主要技术课题，根据本发明，提供一种砷化镓晶片的激光加工方法，其是沿着砷化镓晶片的间隔道照射激光光线，从而沿着间隔道切断砷化镓晶片的方法，所述砷化镓晶片构成为在砷化镓基板的表面上，在由形成为格子状的间隔道划分而成的多个区域中形成有器件，特征在于，
所述砷化镓晶片的激光加工方法包括：
晶片支承工序，将砷化镓基板的背面粘贴在保护部件上；
碎屑屏蔽膜覆盖工序，在粘贴于保护部件上的砷化镓基板的表面上覆盖碎屑屏蔽膜；
激光加工槽形成工序，在表面上覆盖有所述碎屑屏蔽膜的砷化镓基板上，从所述碎屑屏蔽膜侧沿着间隔道对砷化镓基板照射具有吸收性的波长的激光光线，从而沿着间隔道形成不到达背面的激光加工槽；以及
切断工序，在形成了所述激光加工槽的砷化镓基板上，沿着所述激光加工槽对砷化镓基板照射具有吸收性的波长的激光光线，从而沿着所述激光加工槽形成到达背面的切断槽。
所述激光加工槽形成工序形成深度在砷化镓基板的厚度的1/2以上的激光加工槽，所述切断工序通过一次激光光线的照射来形成到达背面的切断槽，在所述切断工序中，使由于激光光线的照射而产生的碎屑附着在所述激光加工槽的切断面。
根据本发明所述的砷化镓晶片的激光加工方法，由于在实施激光加工槽形成工序以在砷化镓基板上沿着间隔道形成不到达背面的激光加工槽之后，实施沿着激光加工槽照射激光光线以形成到达背面的切断槽的切断工序，因此，在切断工序中，由于激光光线的照射而产生和飞散的碎屑附着在上述激光加工槽的壁面(切断面)上部。从而，在沿着形成于砷化镓基板上的间隔道而分割的芯片的各切断面的表面附近，附着有微细的碎屑，因此，芯片的抗弯强度增大。此外，在本发明中，在实施上述激光加工槽形成工序和切断工序之前，实施碎屑屏蔽膜覆盖工序，由此来在砷化镓基板的表面上形成碎屑屏蔽膜，因此，在实施激光加工槽形成工序和切断工序时，由于激光光线的照射而产生和飞散的碎屑被碎屑屏蔽膜遮蔽，从而不会附着在器件上。
附图说明
图1是利用本发明所述的砷化镓晶片的激光加工方法而分割为一个个芯片的砷化镓晶片的立体图。
图2是本发明所述的砷化镓晶片的激光加工方法中的晶片支承工序的说明图。
图3是本发明所述的砷化镓晶片的激光加工方法中的碎屑屏蔽膜覆盖工序的说明图。
图4是本发明所述的砷化镓晶片的激光加工方法中的用于实施激光加工槽形成工序和切断工序的激光加工装置的主要部分立体图。
图5是本发明所述的砷化镓晶片的激光加工方法中的激光加工槽形成工序的说明图。
图6是通过图5所示的激光加工槽形成工序进行了激光加工的砷化镓晶片的主要部分放大剖面图。
图7是本发明所述的砷化镓晶片的激光加工方法中的切断工序的说明图。
图8是通过图7所示切断工序进行了激光加工的砷化镓晶片的主要部分放大剖面图。
图9是利用本发明所述的砷化镓晶片的激光加工方法进行分割后的芯片的立体图。
图10是表示利用本发明所述的砷化镓晶片的激光加工方法进行分割后的芯片的抗弯强度测定结果的直方图。
标号说明
2：砷化镓晶片；20：砷化镓(GaAs)基板；21：间隔道；22：器件；23：激光加工槽；24：碎屑；25：切断槽；200：芯片；3：屏蔽覆膜形成装置；31：旋转工作台；32：树脂液供给喷嘴；30：液状树脂；300：碎屑屏蔽膜；4：激光加工装置；41：卡盘工作台；42：激光光线照射单元；422：聚光器；43：摄像单元；F：环状框体；T：保护带。
具体实施方式
下面，对本发明所述的砷化镓晶片的激光加工方法的优选实施方式，参照附图详细地进行说明。
在图1中表示了砷化镓晶片的立体图。关于图1所示的砷化镓晶片2，例如在厚度为100μm的砷化镓(GaAs)基板20的表面20a上，呈格子状地形成有多条间隔道21。而且，在砷化镓(GaAs)基板20的表面20a上，在由形成为格子状的多条间隔道21划分而成的多个区域中，形成有混合IC或高速IC等器件22。
关于上述的砷化镓晶片2，如图2的(a)和(b)所示，外周部以覆盖环状框体F的内侧开口部的方式安装的作为保护部件的保护带T的表面上，粘贴背面20b(晶片支承工序)。并且，在图示的实施方式中，上述保护带T在厚度为80μm的由聚氯乙烯(PVC)构成的片基材的表面上，涂敷有厚度为5μm左右的丙烯树脂类的粘接层。
在实施了上述晶片支承工序之后，实施碎屑屏蔽膜覆盖工序，即，在粘接于作为保护部件的保护带T上的砷化镓(GaAs)基板20的表面20a上，覆盖碎屑屏蔽膜。关于该碎屑屏蔽膜覆盖工序，参照图3进行说明。关于碎屑屏蔽膜覆盖工序，首先如图3(a)所示，将通过保护带T 支承在环状框体F上的砷化镓晶片2，载置到屏蔽覆膜形成装置3的旋转工作台31上。然后，使未图示的抽吸单元工作，在旋转工作台31上保持砷化镓晶片2，此时，环状框体F也通过安装在旋转工作台31上的未图示的框体夹进行固定。这样地，在将砷化镓晶片2保持到旋转工作台31上之后，一边使旋转工作台31向箭头所表示的方向以预定的转速(例如，300～1000rpm)旋转，一边从配置在旋转工作台31上方的树脂液供给喷嘴32，向砷化镓(GaAs)基板20的表面20a的中央区域滴定预定量的液状树脂30。然后，使旋转工作台31旋转60秒钟左右，由此，如图3(b)所示，在砷化镓(GaAs)基板20的表面20a上覆盖了碎屑屏蔽膜300。该碎屑屏蔽膜300的厚度根据上述液状树脂30的滴定量确定，但可较薄地形成为1～10μm程度。另外，液状树脂30例如优选是PVA(Poly Vinyl Alcohol：聚乙烯醇)、PEG(Poly Ethylene Glycol：聚乙二醇)、PEO(Poly Ethylene Oxide：聚氧化乙烯)等水溶性的保护层。
在实施了上述的碎屑屏蔽膜覆盖工序之后，实施激光加工槽形成工序和切断工序，在激光加工槽形成工序中，在表面20a上覆盖有碎屑屏蔽膜300的砷化镓(GaAs)基板20上，从碎屑屏蔽膜300侧沿着间隔道21，对砷化镓(GaAs)基板20照射具有吸收性的波长的激光光线，从而沿着间隔道21形成不到达背面20b的激光加工槽；在切断工序中，在形成了激光加工槽的砷化镓基板20上，沿着激光加工槽对砷化镓(GaAs)基板20照射具有吸收性的波长的激光光线，从而沿着激光加工槽形成到达背面20b的切断槽。该激光加工槽形成工序和切断工序，利用图4所示的激光加工装置4实施。图4所示的激光加工装置4具有：卡盘工作台41，其保持被加工物；激光光线照射单元42，其对保持在该卡盘工作台41上的被加工物照射激光；以及摄像单元43，其对保持在卡盘工作台41上的被加工物进行摄像。卡盘工作台41构成为抽吸保持被加工物，并可通过未图示的移动机构，在图4中箭头X表示的加工进给方向和箭头Y表示的分度进给方向上移动。
上述激光光线照射单元42包括实质上水平配置的圆筒形状的壳体421。在壳体421内配设有脉冲激光光线振荡单元，该脉冲激光光线振荡 单元具有由未图示的YAG(钇铝石榴石)激光振荡器或YVO4(掺钕钒酸钇)激光振荡器构成的激光光线振荡器、循环频率设定单元。在上述壳体421的前端部安装有聚光器422，聚光器422用于对从脉冲激光光线振荡单元振荡出的脉冲激光光线进行聚光。
安装在构成上述激光光线照射单元42的壳体421的前端部的摄像单元43，在图示的实施方式中，除了利用可见光线进行摄像的通常的摄像元件(CCD)之外，其由以下等部分构成：红外线照明单元，其向被加工物照射红外线；光学系统，其捕获由该红外线照明单元照射的红外线；以及摄像元件(红外线CCD)，其输出与由所述光学系统所捕获的红外线对应的电信号，摄像单元43将摄像得到的图像信号传送到未图示的控制单元。
对使用上述激光加工装置4实施的上述激光加工槽形成工序，参照图5和图6进行说明。
首先，在上述图4所示的激光加工装置4的卡盘工作台41上，载置砷化镓晶片2，该砷化镓晶片2粘贴在安装于环状框体F的保护带T上，在该卡盘工作台41上吸附保持砷化镓晶片2。此时，砷化镓晶片2被保持为使覆盖在砷化镓(GaAs)基板20的表面20a上的碎屑屏蔽膜300朝向上侧。并且，在图4中，省略了安装有保护带T的环状框体F，但环状框体F通过配设在卡盘工作台41上的未图示的框体夹而固定。这样，抽吸保持有砷化镓晶片2的卡盘工作台41通过未图示的移动机构而被定位在摄像单元43的正下方。
当卡盘工作台41定位在摄像单元43的正下方时，利用摄像单元43和未图示的控制单元执行检测砷化镓晶片2的应进行激光加工的加工区域的对准作业。亦即，摄像单元43和未图示的控制单元执行图像匹配等图像处理，所述图像处理用于进行沿预定方向形成在砷化镓(GaAs)基板20的表面20a上的间隔道21，与沿着该间隔道21照射激光光线的激光光线照射单元42的聚光器422的对位，从而完成激光光线照射位置的对准(对准工序)。此外，对于形成在砷化镓(GaAs)基板20的表面20a上的，与上述预定方向成直角地延伸的间隔道21，也同样地完成激光光 线照射位置的对准。此时，在形成有间隔道21的砷化镓(GaAs)基板20的表面20a上形成有碎屑屏蔽膜300，但在碎屑屏蔽膜300为不透明的情况下，可以利用红外线进行摄像以便从表面进行对准。
如上所述，在检测出在卡盘工作台41上保持的砷化镓晶片2中的、形成在砷化镓(GaAs)基板20的表面20a上的间隔道21，进行了激光光线照射位置的对准之后，如图5(a)所示，将卡盘工作台41移动到激光光线照射单元42的聚光器422所处的激光光线照射区域，将预定的间隔道21定位在聚光器422的正下方。此时，如图5(a)所示，砷化镓晶片2被定位成：形成在砷化镓(GaAs)基板20上的间隔道21的一端(图5(a)中的左端)，处于聚光器422的正下方。接着，一边从激光光线照射单元42的聚光器422，对砷化镓(GaAs)基板20照射具有吸收性的波长的脉冲激光光线，一边使卡盘工作台41向图5(a)中箭头X1所示方向以预定的加工进给速度移动。然后，如图5(b)所示，在间隔道21的另一端(图5(b)中的右端)到达聚光器422的正下方位置之后，停止脉冲激光光线的照射，并且停止卡盘工作台41的移动。在该激光加工槽形成工序中，使脉冲激光光线的聚光点P会聚在间隔道21的表面附近。
通过实施上述的激光加工槽形成工序，砷化镓(GaAs)基板20沿着间隔道21被实施了烧蚀加工，在砷化镓(GaAs)基板20上，如图5(b)和图6所示，沿着间隔道21形成有激光加工槽23。在该激光加工槽形成工序中形成的激光加工槽23，并没有到达砷化镓(GaAs)基板20的背面20b，这点非常重要，其深度为砷化镓(GaAs)基板20的厚度的1/2以上是适当的。并且，在激光加工槽形成工序中，如图6所示，由于激光光线的照射，碎屑24产生并飞散，但由于在砷化镓(GaAs)基板20的表面20a上覆盖有碎屑屏蔽膜300，因此，碎屑24被碎屑屏蔽膜300遮蔽，从而不会附着在器件22上。
并且，上述激光加工槽形成工序，例如按以下的加工条件进行。
激光光线的光源：YVO4激光或YAG激光
波长：355nm
循环频率：10kHz
输出：4W
聚光光斑直径：10μm
加工进给速度：400mm/秒
通过在上述加工条件下实施激光加工槽形成工序，可在砷化镓(GaAs)基板20上，沿着间隔道21形成深度为50μm的激光加工槽23。
接下来实施切断工序，在切断工序中，在形成有激光加工槽23的砷化镓(GaAs)基板20上，沿着激光加工槽23对砷化镓(GaAs)基板20照射具有吸收性的波长的激光光线，从而沿着激光加工槽23，形成到达背面20b的切断槽。
亦即，从实施了上述激光加工槽形成工序的图5(b)所示的状态，如图7(a)所示，一边从激光光线照射单元42的聚光器422，对砷化镓(GaAs)基板20照射具有吸收性的波长的脉冲激光光线，一边使卡盘工作台41向图7(a)中箭头X2所示的方向，以预定的加工进给速度移动。此时，使脉冲激光光线的聚光点P会聚在激光加工槽23的底面附近。然后，如图7(b)所示，在间隔道21的另一端(图7(b)中为左端)到达聚光器422的正下方位置之后，停止脉冲激光光线的照射，并且停止卡盘工作台41的移动。
另外，切断工序中的加工条件，可以与上述激光加工槽形成工序相同，从而，在切断工序中，也在砷化镓(GaAs)基板20上，沿着上述激光加工槽23，形成深度为50μm的激光加工槽25。从而，在厚度为100μm的砷化镓(GaAs)基板20上，沿着激光加工槽23形成了到达背面20b的切断槽25。并且，在切断工序中，也与上述激光加工槽形成工序一样，如图8所示，由于激光光线的照射，碎屑24产生并且飞散。该碎屑24附着在激光加工槽23的壁面(切断面)23a上部。并且，碎屑24以1～2μm的粒径，在大约2μm的范围内，附着在激光加工槽23的壁面(切断面)23a上部。此外，碎屑24的一部分还会飞散到覆盖在砷化镓(GaAs)基板20的表面20a上的碎屑屏蔽膜300上，但碎屑24被碎屑屏蔽膜300遮蔽，从而不会附着在器件22上。
在沿着形成在砷化镓(GaAs)基板20上并在预定方向延伸的间隔 道21，实施了上述的激光加工槽形成工序和切断工序之后，使卡盘工作台41转动90度，沿着与预定方向成直角地延伸的间隔道21实施上述的激光加工槽形成工序和切断工序。其结果为，砷化镓晶片2按每个器件22而被分割为一个个芯片。并且，由于按每个器件22分割后的一个个芯片粘贴在安装于环状框体F上的保护带T的表面上，因此，不会七零八落地分散开来，可维持砷化镓晶片2的形态。
在如上所述地沿着形成在砷化镓(GaAs)基板20上的所有的间隔道21，实施激光加工槽形成工序和切断工序，将砷化镓晶片2按每个器件22分割为一个个芯片后，将砷化镓晶片2以粘贴在安装于环状框体F的保护带T的表面上的状态，搬送到位于下一工序的清洗装置。通过清洗水清洗被搬送到清洗装置的砷化镓晶片2，但由于覆盖在砷化镓(GaAs)基板20的表面20a上的碎屑屏蔽膜300，如上所述地通过水溶性树脂形成，因此，可以容易地冲洗掉碎屑屏蔽膜300。
[实验例]
此处，对本发明人所进行的实验例进行说明。
实施上述的激光加工槽形成工序和切断工序，对直径为200mm、厚度为100μm的砷化镓晶片进行分割，从而如图9所示，制作出横为10mm、纵为10mm、厚度为100μm的芯片200。在这样制作出的芯片200上，在各切断面23a的形成有器件22的表面附近，如上所述，粒径为1～2μm的碎屑24附着在宽度大约为2μm的范围内。对这样制作出的十个芯片200，通过三点弯曲试验法来测定其抗弯强度。该抗弯强度的测定结果表示在图10中。如图10所示，抗弯强度的最大值是130Mpa，最小值是100Mpa，平均值是114.0Mpa。
[比较例]
使上述激光加工槽形成工序中的加工条件的加工进给速度为200mm/秒，对直径为200mm、厚度为100μm的砷化镓晶片，通过实施一次激光加工槽形成工序来进行分割，从而制作出横为10mm、纵为10mm、厚度为100μm的芯片。关于这样制作出的芯片，在切断面上碎屑的附着非常少。对这样制作出的10个芯片，通过三点弯曲试验法测定抗 弯强度的结果为，如图10所示，抗弯强度的最大值是87Mpa，最小值是55Mpa，平均值是70.2Mpa。
如上所述，可知：利用本发明的激光加工方法分割砷化镓晶片而得的芯片200，相对于比较例，其抗弯强度增大62％以上。
以上，根据图示的实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不仅限于实施方式，在本发明的中心思想的范围内，可进行种种变形。例如，在上述实施方式中，表示了分别实施一次激光加工槽形成工序和切断工序的示例，但也可以根据砷化镓(GaAs)基板的厚度，实施两次以上的激光加工槽形成工序。此外，在上述实施方式中，表示了沿着同一间隔道，连续实施激光加工槽形成工序和切断工序的示例，但也可以沿着所有的间隔道实施激光加工槽形成工序，然后沿着所有的间隔道实施切断工序。
Claims (2)
1.一种砷化镓晶片的激光加工方法，其是沿着砷化镓晶片的间隔道照射激光光线，从而沿着间隔道切断砷化镓晶片的方法，所述砷化镓晶片构成为在砷化镓基板的表面上，在由形成为格子状的间隔道划分而成的多个区域中形成有器件，特征在于，
所述砷化镓晶片的激光加工方法包括：
晶片支承工序，将砷化镓基板的背面粘贴在保护部件上；
碎屑屏蔽膜覆盖工序，在粘贴于保护部件上的砷化镓基板的表面上覆盖碎屑屏蔽膜；
激光加工槽形成工序，在表面上覆盖有所述碎屑屏蔽膜的砷化镓基板上，从所述碎屑屏蔽膜侧沿着间隔道对砷化镓基板照射具有吸收性的波长的激光光线，从而沿着间隔道形成不到达背面的激光加工槽；以及
切断工序，在形成了所述激光加工槽的砷化镓基板上，沿着所述激光加工槽对砷化镓基板照射具有吸收性的波长的激光光线，从而沿着所述激光加工槽形成到达背面的切断槽，
在所述切断工序中，使由于激光光线的照射而产生的碎屑附着在所述激光加工槽的切断面。
2.如权利要求1所述的砷化镓晶片的激光加工方法，其特征在于，
所述激光加工槽形成工序形成深度在砷化镓基板的厚度的1/2以上的激光加工槽，所述切断工序通过一次激光光线的照射来形成到达背面的切断槽。
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