CN102969236A - 晶片的分割方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供晶片的分割方法，在通过照射激光光线而在晶片的内部形成改质层，以改质层为起点将晶片分割成各个器件时，不使器件的品质和抗折强度下降。将相对于晶片（W）具有透过性的波长的激光光线（31a）会聚到分割预定线（L）的内部来形成从晶片（W）的表面侧到背面侧的改质层（R2），将蚀刻气体或蚀刻液供给到晶片（W），使改质层（R2）侵蚀而将晶片（W）分割成各个器件。通过蚀刻使改质层侵蚀，从而由于改质层不会粉碎，因此能够不产生细粉末来分割成器件，由于不会使细粉末附着在器件的表面而使器件的品质下降，并且通过蚀刻来去除改质层，因此能够防止由改质层的残留引起的器件的抗折强度的下降。

Description

晶片的分割方法
技术领域
本发明涉及将各种晶片分割成各个芯片的晶片的分割方法。
背景技术
通过分割预定线进行划分而在表面上形成IC、LSI等器件的晶片，通过切削装置或激光加工装置而被分割为各个器件，在便携电话机、个人电脑等各种电气设备等中利用。
作为将晶片分割为各个器件的方法，公开有如下所述的技术：通过将相对于晶片具有透过性的波长的激光光线会聚到分割预定线的内部，沿着分割预定线形成改质层，之后，通过对晶片施加外力而以改质层为起点分割成器件，并且该技术投入到了实际使用中（例如，参照专利文献1）。
【专利文献1】日本专利第3408805号公报
但是，当在晶片上施加外力而分割成各个器件时，由于改质层会粉碎，因此细粉末附着在器件的表面，存在使器件的品质下降的问题。
另外，由于在晶片分割之后改质层会残留在器件的侧面，因此存在残留的改质层使器件的抗折强度下降的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，在通过照射激光光线而在晶片的内部形成改质层，以改质层为起点将晶片分割成各个器件时，不使器件的品质和抗折强度下降。
根据本发明，提供晶片的分割方法，将由分割预定线划分而在表面上形成有多个器件的晶片分割成各个器件，该晶片的分割方法包括：改质层形成步骤，将相对于晶片具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位到分割预定线的内部来进行照射，在沿着该分割预定线的晶片的内部，形成从该晶片的表面附近到背面附近的改质层；以及蚀刻步骤，将蚀刻气体或蚀刻液供给到该晶片，使该改质层侵蚀而将该晶片分割成各个器件。
优选的是，晶片的分割方法还包括：耐蚀刻掩模覆盖步骤，在实施所述改质层形成步骤之前，在晶片的背面覆盖耐蚀刻掩模；以及耐蚀刻掩模去除步骤，沿着该分割预定线来去除该耐蚀刻掩模，所述改质层形成步骤是通过从晶片的背面侧对去除了该耐蚀刻掩模的部分照射激光光线来实施的。
作为替代方法，晶片的分割方法还包括：耐蚀刻掩模覆盖步骤，在实施所述改质层形成步骤之前，在晶片的表面覆盖耐蚀刻掩模；以及耐蚀刻掩模去除步骤，沿着该分割预定线去除该耐蚀刻掩模，所述改质层形成步骤是通过从晶片的表面侧对去除了该耐蚀刻掩模的部分照射激光光线来实施的。
在本发明中，在蚀刻步骤中通过蚀刻气体或蚀刻液来使改质层侵蚀，从而不粉碎改质层，因此能够不产生细粉末而分割成器件。因此，不会使细粉末附着在器件的表面而使器件的品质下降。
另外，由于通过蚀刻来去除改质层，因此能够防止由改质层的残留引起的器件的抗折强度下降。
附图说明
图1是示出晶片的一例的立体图。
图2是示出将晶片的表面粘附在外周部安装在环状框架上的保护部件上的状态的立体图。
图3是示出激光加工装置的一例的立体图。
图4是示出改质层形成步骤的立体图。
图5是示出改质层形成步骤的剖视图。
图6是示出蚀刻步骤的立体图。
图7是示出被分割的晶片的立体图。
图8是示出被分割的晶片的剖视图。
图9是按每个步骤示出晶片的分割方法的第二例的剖视图。
图10是示出将晶片的背面粘附在外周部安装在环状框架上的保护部件上的状态的立体图。
图11是按每个步骤示出晶片的分割方法的第三例的剖视图。
图12是示出被分割的晶片的立体图。
符号说明
1：激光加工装置
2：保持单元    20：保持面    21：固定部
3：激光加工单元
30：基座    31：照射头
4：加工进给单元
40：滚珠丝杠    41：导轨    42：电机    43：滑动部
5：分度进给单元
50：滚珠丝杠    51：导轨    52：电机    53：基座    6：控制单元
W：晶片
W1：表面    L：分割预定线    D：器件
W2：背面
P：保护部件    F：框架
R1、R2、R3：改质层
G1、G2、G3、G4、G5：槽
M1、M2：耐蚀刻掩模
具体实施方式
1 第1实施方式
在图1所示的晶片W中，在表面W1上以纵横的方式形成有分割预定线L。并且，在通过分割预定线L划分的区域形成有多个器件D。
（1）保护部件粘附步骤
翻转该晶片W，如图2所示，将表面W1粘附到由粘接带等构成的保护部件P上。在保护部件P的周缘部上粘附有形成为环状的框架F，晶片W通过保护部件P而被支撑在框架F上。此时，成为晶片W的背面W2露出的状态。
（2）改质层形成步骤
接着，对该晶片W照射激光光线，沿着分割预定线L在其内部形成改质层。在改质层的形成时，例如能够使用图3所示的激光加工装置1。
该激光加工装置1具有：保持被加工物的卡盘台2；以及激光照射单元3，其对保持在卡盘台2上的被加工物照射激光光线。
保持单元2由吸引保持晶片W的保持面20、和固定框架F的固定部21构成。固定部21具有从上方按压框架F的按压部210。
保持单元2通过加工进给单元4而以能够在加工进给方向（X轴方向）上移动的方式被支撑，并且通过分度进给单元5而以能够在相对于X轴方向与水平方向正交的分度进给方向（Y轴方向）上移动的方式被支撑。加工进给单元4和分度进给单元5由控制单元6来控制。
加工进给单元4由以下部件构成：滚珠丝杠40，其配置在平板状的基座53上，具有X轴方向的轴心；一对导轨41，其与滚珠丝杠40平行配置；电机42，其与滚珠丝杠40的一端连接；以及滑动部43，其未图示的内部的螺母与滚珠丝杠40螺合，并且下部与导轨41滑动接触。该加工进给单元4以如下所述的方式构成：伴随滚珠丝杠40在控制单元6的控制下被电机42驱动而转动，伴随于此，滑动部43在导轨41上在X轴方向上滑动而使保持单元2在X轴方向上移动。
保持单元2和加工进给单元4通过分度进给单元5而以能够在Y轴方向上移动的方式被支撑。分度进给单元5由具有Y轴方向的轴心的滚珠丝杠50、与滚珠丝杠50平行配置的一对导轨51、与滚珠丝杠50的一端连接的电机52、以及未图示的内部的螺母与滚珠丝杠50螺合并且下部与导轨51滑动接触的基座53构成。该分度进给单元5以如下所述的方式构成：伴随滚珠丝杠50在控制单元6的控制下被电机52驱动而转动，伴随于此，基座53在导轨51上在Y轴方向上滑动而使保持单元2和加工进给单元4在Y轴方向上移动。
激光照射单元3具有：固定在壁部10上的基座30；固定在基座30的前端部上的照射头（聚光器）31。照射头31具有照射具有铅直方向的光轴的激光光线的功能，具有聚光透镜。
在保持单元2中，借助于保护部件P而将晶片W吸引保持在保持面20上，框架F被固定在固定部21上。并且，通过未图示的照相机的摄像来对晶片W的表面W1进行摄像，检测分割预定线L。另外，在照相机位于晶片W的背面W2侧的本发明的情况下，使用红外线照相机从背面W2侧透过而对表面W1进行摄像。
在检测分割预定线L之后，对齐该分割预定线L与照射头31的Y轴方向的位置。并且，如图4所示，一边在X轴方向上进给保持在保持单元2上的晶片W，一边从照射头31沿着分割预定线L照射相对于晶片W具有透过性的波长的激光光线31a。激光光线31a会聚到分割预定线L的内部的聚光点上。例如通过以下的加工条件来进行激光照射。
激光光线的波长：1064nm
平均输出：0.3W
重复频率：100kHz
光点直径：1μm
进给速度：100mm/秒
当在如上所述的加工条件下将激光光线会聚到分割预定线L的内部时，如图5所示，沿着分割预定线L在晶片W的内部形成从表面W1附近延伸到背面W2附近的改质层R1。在形成改质层R1时，根据需要使聚光点在晶片W的厚度方向上移动，从而调整改质层R1的深度。或者，从表面W1附近到背面W2附近在晶片W的内部形成多层改质层R1。
同样地，进行保持单元2的Y轴方向的分度进给，并依次沿着分割预定线L照射激光，而且，当使保持单元2旋转90度之后进行同样的激光照射时，如图6所示，沿着所有的分割预定线L，在其内部形成改质层R1。
（3）蚀刻步骤
在由此沿着所有的分割预定线L形成了改质层R1之后，如图6所示，从背面W2侧供给蚀刻气体7而对背面W2侧进行干式蚀刻。虽然未图示，但是蚀刻气体7的供给是在密闭的真空室内进行的。作为蚀刻气体，例如使用等离子化的SF6（六氟化硫）。
于是，如图7和图8所示，沿着改质层R1进行基于蚀刻气体的侵蚀，去除改质层R1，在形成有改质层R1的部分上形成槽G1，通过槽G1而被分割成各个器件D。
另外，代替基于蚀刻气体的干式蚀刻，也可以使用基于蚀刻液的湿式蚀刻。在湿式蚀刻的情况下，将晶片W浸渍到蚀刻液、例如KOH（氢氧化钾）中。另外，虽然晶片W的背面W2也被蚀刻，但是由于改质层R1的蚀刻速度快，因此不会有问题。
2 第2实施方式
（1）保护部件粘附步骤
如图9（a）所示，将晶片W的表面W1粘附到由粘接带等构成的保护部件P上。在保护部件P的周缘部上粘附有如图2所示形成为环状的框架F，晶片W通过保护部件P而被支撑在框架F上。此时，处于晶片W的背面W2露出的状态。保护部件粘附步骤，至少在后述的改质层形成步骤之前进行。
（2）耐蚀刻掩模形成步骤
接着，如图9（a）所示，在晶片W的背面W2覆盖耐蚀刻掩模M1。作为耐蚀刻掩模M1，例如能够使用抗蚀膜、SiO2（二氧化硅）膜等。例如能够通过热氧化法来形成耐蚀刻掩模M1。
在背面W2全面覆盖耐蚀刻掩模M1之后，如图9（b）所示，去除耐蚀刻掩模M1中的、与分割预定线L的背面侧相对的部分，形成槽G2。在耐蚀刻掩模M1为抗蚀膜的情况下，例如能够使用光掩模，使耐蚀刻掩模M1中的、位于分割预定线L的上方的部分曝光而去除。另外，在耐蚀刻掩模M1为SiO2膜的情况下，能够通过切割来去除。
而且，通过对耐蚀刻掩模M1照射激光光线也能够形成槽G2。此时的加工条件，例如如下所述。
激光光线的波长：355nm
平均输出：1.0W
重复频率：10kHz
光点直径：20μm
进给速度：100mm/秒
（3）改质层形成步骤
接着，如图9（c）所示，从照射头31照射相对于晶片W具有透过性的波长的激光光线31a，从晶片W的背面W2侧会聚到槽G2的下方的晶片W的内部。于是，由于槽G2与分割预定线L对应而形成在其上方，因此沿着分割预定线L形成改质层R2。激光加工的条件与上述第1实施方式中的改质层形成步骤相同。
（4）蚀刻步骤
在晶片W的内部形成了改质层R2之后，与第1实施方式同样，通过干式蚀刻或湿式蚀刻使改质层R2侵蚀。于是，如图9（d）所示，改质层R2被去除，沿着分割预定线L形成槽G3，分割成各个器件D。
另外，保护部件粘附步骤是在耐蚀刻掩模形成步骤之前、之后进行都可以。
3 第3实施方式
（1）保护部件粘附步骤
如图10所示，将晶片W的背面W2粘附到由粘接带等构成的保护部件P上。在保护部件P的周缘部上粘附形成为环状的框架F，晶片W通过保护部件P而被支撑在框架F上。此时，处于晶片W的表面W1露出的状态。在表面W1中，沿着分割预定线L划分而形成有多个器件D。保护部件粘附步骤是至少在后述的改质层形成步骤之前进行的。
（2）耐蚀刻掩模形成步骤
如图11（a）所示，在表面W1上覆盖耐蚀刻掩模M2。与上述第2实施方式同样，作为耐蚀刻掩模M2，例如能够使用抗蚀膜等。
接着，如图11（b）所示，去除耐蚀刻掩模M2中的、与分割预定线L相对的部分，沿着分割预定线L形成槽G4。槽G4的去除方法，与上述第2实施方式中的耐蚀刻掩模形成步骤相同。
（3）改质层形成步骤
如图11（c）所示，从照射头31照射相对于晶片W具有透过性的激光光线31a，从晶片W的表面W1侧会聚到槽G4的下方的晶片W的内部。于是，由于槽G4形成在分割预定线L的上方，因此沿着分割预定线L形成改质层R3。激光加工的条件与上述第1实施方式相同。
（4）蚀刻步骤
在晶片W的内部形成了改质层R3之后，与第1实施方式同样，通过干式蚀刻或湿式蚀刻，使改质层R3侵蚀。于是，如图11（d）和图12所示，改质层R3被去除，沿着分割预定线L形成槽G5，分割成各个器件D。
如上所述，在第1、第2、第3实施方式的任意一个中，都在沿着晶片W的分割预定线L在晶片W的内部形成了改质层之后，通过蚀刻使改质层侵蚀来去除，因此不会从改质层产生细粉末。因此，不会使细粉末附着在器件的表面而使器件的品质下降。另外，由于通过蚀刻来去除改质层，因此能够防止由改质层的残留引起的器件的抗折强度的下降。

Claims (3)

1.一种晶片的分割方法，将由分割预定线划分而在表面上形成有多个器件的晶片分割成各个器件，该晶片的分割方法包括：
改质层形成步骤，将相对于晶片具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位到分割预定线的内部来进行照射，在沿着该分割预定线的晶片的内部，形成从该晶片的表面附近到背面附近的改质层；以及
蚀刻步骤，将蚀刻气体或蚀刻液供给到该晶片，使该改质层侵蚀而将该晶片分割成各个器件。
2.根据权利要求1所述的晶片的分割方法，其中，
该晶片的分割方法还包括：
耐蚀刻掩模覆盖步骤，在实施所述改质层形成步骤之前，在晶片的背面覆盖耐蚀刻掩模；以及
耐蚀刻掩模去除步骤，沿着该分割预定线来去除该耐蚀刻掩模，
所述改质层形成步骤是通过从晶片的背面侧对去除了该耐蚀刻掩模的部分照射激光光线来实施的。
3.根据权利要求1所述的晶片的分割方法，其中，
该晶片的分割方法还包括：
耐蚀刻掩模覆盖步骤，在实施所述改质层形成步骤之前，在晶片的表面覆盖耐蚀刻掩模；以及
耐蚀刻掩模去除步骤，沿着该分割预定线去除该耐蚀刻掩模，
所述改质层形成步骤是通过从晶片的表面侧对去除了该耐蚀刻掩模的部分照射激光光线来实施的。
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