CN103515315A - 加工方法以及加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种加工方法以及加工装置，能够容易地控制进行加工的区域。一种对被加工物实施蚀刻加工的加工装置，一边向收纳了保持在保持工作台的保持面的被加工物的蚀刻室内供给蚀刻气体，一边将聚光点定位到被加工物中的加工区域的内部来从保持工作台的保持面的相反侧照射相对于保持工作台和被加工物具有透射性的波长的激光光线，由此激励加工区域从而引发蚀刻。

Description

加工方法以及加工装置
技术领域
本发明涉及对被加工物实施蚀刻加工的加工方法以及加工装置。
背景技术
在半导体器件制造过程中，通过排列为格子状的称为间隔道的分割预定线在大致圆板状的半导体晶片的表面划分出多个区域，在该划分的区域形成IC（集成电路）、LSI（大规模集成电路）等器件。并且，通过沿着间隔道切断半导体晶片来分割形成有器件的区域从而制造出一个个器件。另外，在蓝宝石基板或碳化硅基板的表面层叠有氮化镓化合物半导体等的光器件晶片也通过沿着间隔道切断，而被分割为一个个发光二极管、激光二极管等光器件，被广泛地利用于电气设备。
通常，利用称为划片机的切削装置来进行上述的晶片的沿着间隔道的切断。该切削装置具有：卡盘工作台，其用于保持半导体晶片或光器件晶片等被加工物；切削构件，其用于切削保持在该卡盘工作台的被加工物；以及切削进给构件，其用于使卡盘工作台和切削构件相对移动。切削构件包括主轴单元，主轴单元具备：旋转主轴、安装在该主轴的切削刀具、以及旋转驱动旋转主轴的驱动机构。切削刀具由圆盘状的基座和安装在该基座的侧面外周部的环状切削刃构成，切削刃形成为例如通过电铸将粒径3μm左右的金刚石磨粒固定在基座且厚度30μm左右。当利用这样的切削刀具沿着间隔道来切断晶片从而分割为一个个器件时，存在这样的问题：在器件的表面以及背面产生缺口从而使器件的抗弯强度降低。
另外，作为沿着间隔道来分割晶片的方法，提出了这样的方法：沿着形成于晶片的间隔道照射相对于晶片具有吸收性的波长的脉冲激光光线，由此形成激光加工槽，沿着该激光加工槽通过机械破碎装置来进行分割（例如，参照专利文献1）。
但是，沿着晶片的间隔道照射相对于晶片具有吸收性的波长的脉冲激光光线时，产生了这样的新问题：在照射的区域热能量集中而产生碎屑，该碎屑附着于器件的表面而使器件的品质下降。
另外，作为沿着间隔道来分割晶片的方法，尝试了这样的激光加工方法：使用相对于晶片具有透射性的脉冲激光光线，将聚光点对准到应该分割的区域的内部来照射脉冲激光光线。使用了该激光加工方法的分割方法是这样的方法：将聚光点从晶片的一侧对准到内部，沿着间隔道照射相对于晶片具有透射性的波长的脉冲激光光线，在晶片的内部沿着间隔道连续地形成改性层，沿着由于形成有该改性层而强度降低的间隔道来施加外力，由此将晶片分割为一个个器件（例如，参照专利文献2）。
但是，存在以下问题：由于在利用记载于上述专利文献2的分割方法来分割出的一个个器件的侧面残存有改性层，所以使器件的抗弯强度下降从而使器件的品质降低。
为了解决这样的问题，提出了以下技术：通过向被激光光线照射的被加工部供给用于使被加工物的熔融物质蒸发的溶液，使由于激光光线照射而飞散的熔融物质蒸发（例如，参照专利文献3）。
现有技术文献
专利文献1：日本特开平10-305420号公报
专利文献2：日本专利第3408805号公报
专利文献3：日本特开2004-247426号公报
发明内容
然而，在上述专利文献3所公开的技术中存在以下问题：很难控制供给用于使飞散的熔融物质蒸发的溶液的区域，会使器件的品质下降。
本发明是鉴于上述事实而做出的发明，其主要技术课题在于提供能够容易地控制进行加工的区域的加工方法以及加工装置。
为了解决上述主要的技术课题，根据本发明提供一种被加工物的加工方法，其特征在于，包括：保持工序，将被加工物保持在保持工作台的保持面；被加工物收纳工序，将保持在上述保持工作台的被加工物收纳到蚀刻室内；蚀刻气体供给工序，在实施了上述被加工物收纳工序后，向上述蚀刻室内供给蚀刻气体；以及蚀刻引发工序，一边供给上述蚀刻气体，一边将聚光点定位到被加工物的加工区域的内部，从上述保持工作台的保持面的相反侧照射相对于上述保持工作台以及被加工物具有透射性的波长的激光光线，由此激励上述加工区域从而引发蚀刻。
上述加工区域是槽加工区域，将聚光点定位到被加工物中的上述槽加工区域的内部，沿着该槽加工区域照射激光光线。被加工物是硅基板，蚀刻气体包括氯气气体或三氟化氯气体。
另外，根据本发明提供一种加工装置，其对被加工物实施蚀刻加工，其特征在于，具有：保持工作台，其具有用于保持被加工物的保持面；蚀刻室，其用于收纳保持在上述保持工作台的保持面的被加工物；蚀刻气体供给构件，其用于向上述蚀刻室供给蚀刻气体；激光光线照射构件，其配设于上述保持工作台的保持面的相反侧，用于朝向保持在上述保持工作台的保持面的被加工物照射激光光线；以及加工进给构件，其用于对上述保持工作台和上述激光光线照射构件在加工进给方向相对地进行加工进给，该加工装置一边使上述蚀刻气体供给构件工作来向上述蚀刻室内供给蚀刻气体，一边使上述激光光线照射构件工作，将聚光点定位到被加工物中的加工区域的内部来照射相对于上述保持工作台以及被加工物具有透射性的波长的激光光线，由此激励加工区域从而引发蚀刻。
在本发明中，由于一边向收纳了保持在保持工作台的保持面的被加工物的蚀刻室内供给蚀刻气体，一边将聚光点定位到被加工物中的加工区域的内部来从保持工作台的保持面的相反侧照射相对于保持工作台和被加工物具有透射性的波长的激光光线，由此激励加工区域从而引发蚀刻，所以在蚀刻加工过的槽等中不会产生缺口和改性层。另外，由于通过激光光线激励应该蚀刻的区域，所以能够容易地控制进行加工的区域。
附图说明
图1是根据本发明而构成的加工装置的立体图。
图2是图1所示的加工装置的剖视图。
图3是分解表示图1以及图2所示的加工装置的主要部分的立体图。
图4是利用本发明的加工方法而被加工的半导体晶片的立体图。
图5是将图4所示的半导体晶片粘贴到保护工作台的表面的晶片支撑工序的说明图，其中所述保护工作台安装于环状框架。
图6是表示本发明的加工方法中的加工工序的说明图。
标号说明
2：基座
3：第1工作台
35：加工进给构件
4：第2工作台
45：分度进给构件
5：保持工作台
55：转动构件
6：蚀刻室
7：蚀刻气体供给构件
8：激光光线照射构件
82：聚光器
9：校准构件
10：半导体晶片
F：环状框架
T：保护带
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的加工方法以及加工装置的适合的实施方式详细地进行说明。
图1表示根据本发明而构成的加工装置的立体图，图2表示图1所示的加工装置的剖视图，图3表示分解表示图1以及图2所示的加工装置的主要部分的立体图。本实施方式的加工装置具有：基座2；第1工作台3，其能够在箭头X所示的加工进给方向移动地配设于该基座2上；以及第2工作台4，其能够在与箭头X正交的箭头Y所示的分度进给方向移动地配设于该第1工作台3上。基座2形成为矩形状，在其两侧部上表面在箭头X所示的加工进给方向彼此平行地配设有两根导轨21、22。另外，两根导轨中的一根导轨21在其上表面形成有截面为V字状的引导槽211。
如图3所示，上述第1工作台3形成为在中央部具有矩形开口31的窗框状。在该第1工作台3的一侧部下表面设置有能够滑动地与引导槽211配合的被引导轨道32，上述引导槽211形成于设置在上述基座2的一根导轨21。另外，在第1工作台3的两侧部上表面在与上述被引导轨道32正交的方向彼此平行地配设有两根导轨33、34。另外，两根导轨中的一根导轨33在其上表面形成有截面为V字状的引导槽331。如图1所示，将像这样构成的第1工作台3使被引导轨道32与引导槽211配合，上述引导槽211形成于设置在基座2的一根导轨21，并且将该第1工作台3的另一侧部下表面装载到将设置于基座2的另一根导轨22上。加工装置具有：加工进给构件35，其沿着设置于基座2的导轨21、22使第1工作台3在箭头X所示的加工进给方向移动。该加工进给构件35由以下部分构成：外螺纹杆351，如图3所示其与设置在基座2的另一根导轨22平行地配设；轴承352，其配设在基座2并且支撑外螺纹杆351的一端部且外螺纹杆351能够旋转；脉冲马达353，其与外螺纹杆351的另一端连接，且用于旋转驱动外螺纹杆351；以及内螺纹杆354，如图2所示其设置于上述第1工作台3的下表面并与外螺纹杆351螺合。像这样构成的加工进给构件35驱动脉冲马达353来使外螺纹杆351转动，由此使第1工作台3沿着图1中箭头X所示的加工进给方向移动。
上述第2工作台4如图3所示形成为矩形形状，中央部具有圆形孔41，并且在围绕该圆形孔41的上表面设置有环状的配合槽42。在该第2工作台4的一侧部下表面设置有能够滑动地与引导槽331配合的被引导轨道43，引导槽331形成于设置在上述第1工作台3的一根导轨33。如图1所示，像这样构成的第2工作台4使被引导轨道43与引导槽331配合，上述引导槽331形成于设置在第1工作台3的一根导轨33，并且将该第2工作台4的另一侧部下表面装载到设置于第1工作台3的另一根导轨34上。加工装置具有：分度进给构件45，其使第2工作台4沿着设置于第1工作台3的导轨33、34在箭头Y所示的分度进给方向移动。该分度进给构件45由以下部分构成：外螺纹杆451，如图3所示其与设置在第1工作台3的另一根导轨34平行地配设；轴承452，其配设在第1工作台3，并且支撑外螺纹杆451的一端部且外螺纹杆451能够旋转；脉冲马达453，其与外螺纹杆451的另一端连接，且用于旋转驱动外螺纹杆451；以及内螺纹杆354，如图2所示其设置于上述第2工作台4的下表面并与外螺纹杆451螺合。像这样构成的分度进给构件45驱动脉冲马达453来使外螺纹杆451转动，由此使第2工作台4沿着图1中箭头Y所示的分度进给方向移动。
加工装置具有配设于上述第2工作台4上且保持被加工物的保持工作台5。保持工作台5由圆环状的支撑部51、和覆盖该支撑部51的上端的保持部52构成，支撑部51的下端部能够转动地与设置在上述第2工作台4上表面的环状的配合槽42配合。在图示的实施方式中，构成该保持工作台5的保持部52的保持被加工物的中央区域由玻璃板521形成，该玻璃板521的上表面作为保持被加工物的保持面来发挥功能。如图3所示，在像这样构成的保持部52中的围绕玻璃板521的上表面配设有用于固定后述的环状框架的夹紧装置53。
参照图1继续说明，加工装置具有用于使上述保持工作台5转动的转动构件55。该转动构件55由以下部分构成：脉冲马达551，其配设于上述第2工作台4；滑轮552，其安装在该脉冲马达551的旋转轴；以及环形带，其卷绕于该滑轮552和保持工作台5的圆环状的支撑部51。像这样构成的转动构件55通过驱动脉冲马达551，来经滑轮552以及环形带553使保持工作台5沿着设置在上述第2工作台4的上表面的环状配合槽42转动。
加工装置具有：蚀刻室6，其能够装卸地配设于构成上述保持工作台5的保持部52的外周部，用于收纳保持在保持工作台5的保持面的被加工物。该蚀刻室6由环状侧壁61、和覆盖该环状侧壁61的上端的顶壁62构成，顶壁62设置有蚀刻气体导入口621以及蚀刻气体排出口622。另外，构成蚀刻室6的顶壁62的中央部由透明的玻璃板623形成。经适当的密封构件使像这样构成的蚀刻室6的环状侧壁61的下端面能够装卸地安装到构成保持工作台5的保持部52的外周部，由此如图2所示形成密闭室60。
参照图1继续说明，加工装置具有用于向上述蚀刻室6供给蚀刻气体的蚀刻气体供给构件7。蚀刻气体供给构件7由以下部分构成：蚀刻气体收纳容器71；输送泵72，其用于输送收纳在该蚀刻气体收纳容器71中的蚀刻气体；电磁开闭阀74，其配设于配管73，上述配管73连接该输送泵72和上述蚀刻室6的蚀刻气体导入口621；电磁开闭阀76以及无毒过滤器77，其配设于与上述蚀刻室6的蚀刻气体排出口622连接的配管75。另外，在图示的实施方式中，上述的蚀刻气体供给构件7的蚀刻气体收纳容器71中收纳有适合于硅的蚀刻的氯气Cl2气体或三氟化氯ClF3气体。
参照图2以及图3继续说明，在上述基座2的中央部配设有向保持在上述保持工作台5的保持面的被加工物照射激光光线的激光光线照射构件8。激光光线照射构件8具有：激光光线振荡构件81，其照射透过保持工作台5的玻璃板521并且透过作为被加工物的后述半导体晶片的波长的激光光线；以及聚光器82，其对从该激光光线振荡构件81振荡出的激光光线进行聚光，并照射到保持在保持工作台5的保持面的被加工物。
返回到图1继续说明，加工装置具有如图1所示配设于上述蚀刻室6的中央部上方的校准构件9。该校准构件9配设于构成上述激光光线照射构件8的聚光器82的正上方。校准构件9由显微镜、CCD照相机等光学构件构成，校准构件9将拍摄到的图像信号发送给未图示的控制构件。
以以上方式构成加工装置，以下对加工装置的作用进行说明。图4表示作为被加工物的半导体晶片的立体图。通过排列为格子状的间隔道101在图4所示的半导体晶片10的硅基板的表面10a划分出多个区域，在该划分出的区域形成有IC、LSI等器件102。对沿着像这样构成的半导体晶片10的间隔道101形成分割槽的方法进行说明。
沿着间隔道101在上述的半导体晶片10形成分割槽时，将半导体晶片10如图5的（a）以及（b）所示粘贴到保护带T的表面，上述保护带T安装在环状框架F。这时，半导体晶片10使表面10a朝上而将背面10b侧粘贴到保护带T。像这样经保护带T将半导体晶片10支撑于环状框架F（晶片支撑工序）。另外，在本实施方式中，保护带T在由厚度为100μm的聚氯乙烯（PVC）构成的片状基材的表面涂布有厚度5μm左右的丙烯酸树脂系浆糊。
在实施了上述的晶片支撑工序后，卸下上述蚀刻室6，将经保护带T支撑于环状框架F的半导体晶片10装载到保持工作台5上。这时，将半导体晶片10定位到构成保持工作台5的保持部52的玻璃板521上。并且，通过夹紧装置53来固定经保护带T支撑有半导体晶片10的环状框架F。这样，经保护带T而被保持于保持工作台5上的半导体晶片10的表面10a处于上侧（晶片保持工序）。
在如上所述实施了晶片保持工序后，将蚀刻室6安装到保持工作台5上的预定位置。像这样将蚀刻室6安装到保持工作台5上的预定位置，由此如图2所示形成密闭室60（室密闭工序）。
接下来，执行校准作业：使校准构件9工作，通过设置于蚀刻室6的顶壁62的玻璃板623，检测保持在保持工作台5上的半导体晶片10的应该形成分割槽的加工区域。即，校准构件9以及未图示的控制构件执行图案匹配等图像处理，来完成激光光线照射位置的校准，上述图案匹配等图像处理用于进行间隔道101和激光光线照射构件8的聚光器82的位置对准，上述间隔道101形成于半导体晶片10的第1方向，上述激光光线照射构件8沿着间隔道101照射激光光线。这时，在间隔道101与箭头X所示的加工进给方向不平行的情况下，使上述转动构件55工作来转动保持工作台5，调整为间隔道101与箭头X所示的加工进给方向平行。另外，针对形成于半导体晶片10的沿与上述第1方向正交的第2方向延伸的间隔道101，也同样地完成激光光线照射位置的校准（校准工序）。
在如上所述实施了校准工序后，使加工进给构件35以及分度进给构件45工作，如图6的（a）所示将保持工作台5移动到照射激光光线的激光光线照射构件8的聚光器82所在的激光光线照射区域，将半导体晶片10的预定间隔道101的一端（图6的（a）中为左端）定位到激光光线照射构件8的聚光器82的正上方。并且，将从聚光器82照射的激光光线的聚光点P定位到半导体晶片10的比表面10a（上表面）略微靠下方的位置（激光光线照射构件定位工序）。接下来，使蚀刻气体供给构件7的输送泵72工作，使电磁开闭阀74打开从而向密闭室60导入收纳在蚀刻气体收纳容器71内的氯气Cl2气体或三氟化氯ClF3气体等蚀刻气体，并且使电磁开闭阀76打开而通过无毒过滤器77排出包括密闭室60内的空气的气体（蚀刻气体供给工序）。这样，在向密闭室60供给氯气Cl2气体或三氟化氯ClF3气体等蚀刻气体的状态下，使激光光线照射构件8工作，一边照射相对于玻璃板521、保护带T以及硅基板具有透射性的波长的激光光线LB，一边使加工进给构件35工作使保持工作台5在图6的（a）中箭头X1所示的方向以预定进给速度移动，其中上述玻璃板521构成上述保持工作台5的保持部52，上述硅基板构成半导体晶片10。并且，如图6的（b）所示当激光光线照射构件8的聚光器82的照射位置到达间隔道101的另一端的位置后，停止激光光线的照射并且停止保持工作台5的移动。这样，将从聚光器82照射的激光光线LB的聚光点P定位到半导体晶片10的比表面10a（上表面）略微靠下方的位置进行照射，由此激励间隔道101的应该蚀刻的区域，引发基于蚀刻气体的蚀刻。其结果为，如图6的（c）所示当蚀刻气体为氯气Cl2时，间隔道101的应该蚀刻区域被蚀刻为SiCl4，从而形成有分割槽100（加工工序）。这样通过蚀刻而形成的分割槽100不会产生缺口或改性层。另外，由于激光光线激励了应该蚀刻的区域，所以能够容易地控制形成槽的区域。
例如以以下方式来设定上述加工工序中的激光光线的照射条件。
<照射条件：1>
Figure BDA00003395446200091
在如上所述沿着预定的间隔道101实施了上述加工工序后，使分度进给构件45工作从而使保持工作台5在箭头Y所示的分度进给方向以形成于半导体晶片10的间隔道101的间隔量进行分度进给，并完成上述加工工序。这样，在沿着形成于第1方向的全部间隔道101实施了上述加工工序后，使转动构件55工作来使保持工作台5转动90度，沿着与形成于上述第1方向的间隔道101正交的沿第2方向延伸的间隔道101来执行上述加工工序。
如上所述，将沿着间隔道101而形成有分割槽100的半导体晶片10搬送到沿着形成有分割槽100的间隔道101分割为一个个器件102的分割工序。
以上，根据图示的实施方式对本发明进行了说明，但是本发明不是只限于实施方式的发明，在本发明的宗旨范围内可以进行各种变形。在上述的实施方式中表示了沿着半导体晶片10的间隔道101而形成分割槽100的例子，但是本发明不限于槽加工，能够广泛适当应用于孔加工等其他蚀刻加工。

Claims (4)

1.一种被加工物的加工方法，其特征在于，包括：
保持工序，将被加工物保持在保持工作台的保持面；
被加工物收纳工序，将保持在上述保持工作台的被加工物收纳到蚀刻室内；
蚀刻气体供给工序，在实施了上述被加工物收纳工序后，向上述蚀刻室内供给蚀刻气体；以及
蚀刻引发工序，一边供给上述蚀刻气体，一边将聚光点定位到被加工物中的加工区域的内部，从上述保持工作台的保持面的相反侧照射相对于上述保持工作台以及被加工物具有透射性的波长的激光光线，由此激励上述加工区域从而引发蚀刻。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，
上述加工区域是槽加工区域，将聚光点定位到被加工物中的上述槽加工区域的内部，沿着该槽加工区域照射激光光线。
3.根据权利要求1或2所述的加工方法，其特征在于，
被加工物是硅基板，蚀刻气体包括氯气气体或三氟化氯气体。
4.一种加工装置，其对被加工物实施蚀刻加工，其特征在于，具有：
保持工作台，其具有用于保持被加工物的保持面；
蚀刻室，其用于收纳保持在上述保持工作台的保持面的被加工物；
蚀刻气体供给构件，其用于向上述蚀刻室供给蚀刻气体；
激光光线照射构件，其配设于上述保持工作台的保持面的相反侧，用于朝向保持在上述保持工作台的保持面的被加工物照射激光光线；以及
加工进给构件，其用于对上述保持工作台和上述激光光线照射构件在加工进给方向相对地进行加工进给，
该加工装置一边使上述蚀刻气体供给构件工作来向上述蚀刻室内供给蚀刻气体，一边使上述激光光线照射构件工作，将聚光点定位到被加工物中的加工区域的内部来照射相对于上述保持工作台以及被加工物具有透射性的波长的激光光线，由此激励加工区域从而引发蚀刻。
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