CN103779273A - 晶片的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供晶片的加工方法，包括：以使得聚光点对齐到内部的方式沿着分割预定线照射相对于晶片具有透过性的波长的激光光线，在晶片的内部沿着分割预定线形成作为断裂起点的改质层的改质层形成步骤；以及对晶片的背面磨削而将晶片形成为规定厚度，并且沿着形成了改质层而强度降低的分割预定线而分割为各个器件的背面磨削步骤，至少在实施该背面磨削步骤之前，实施将被冷却至比实施该背面磨削步骤时的温度低的温度的保护部件贴合于晶片的表面的保护部件贴合步骤，在实施背面磨削步骤时保护部件由于温度上升而发生热膨胀，从而在所分割的器件与器件之间形成间隙，能够抑制相邻器件的接触。

Description

晶片的加工方法
技术领域
本发明涉及将在表面由呈格子状形成的分割预定线划分而成的多个区域形成有器件的晶片沿分割预定线分割为各个器件的晶片加工方法。
背景技术
在半导体器件制造步骤中，沿着呈格子状排列的分割预定线在呈大致圆板形状的半导体晶片的表面划分出多个区域，在该划分出的区域形成IC、LSI等器件。然后沿着分割预定线切断半导体晶片，从而对形成有器件的区域进行分割，制造出各个器件。另外，通过沿着分割预定线切断在蓝宝石基板或碳化硅基板的表面层叠了氮化镓类化合物半导体等的光器件晶片，从而将其分割为各个发光二极管、激光二极管等光器件，可广泛用于电气设备。
作为上述沿着分割预定线分割晶片的方法，可尝试如下的激光加工方法，即，使用相对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线，将聚光点对齐到应分割的区域的内部，照射脉冲激光光线。使用该激光加工方法的分割方法是如下的技术：以使得聚光点位于晶片内部的方式沿着分割预定线从晶片的一个表面侧将聚光点对齐到内部而照射相对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线，在晶片内部沿着分割预定线连续形成改质层，沿着凭借形成该改质层而强度降低的分割预定线施加外力，从而将晶片分割为各个器件（例如参照专利文献1）。
另外，还提出了如下方法：将保护部件贴合于晶片的表面，以使聚光点位于晶片内部的方式沿着分割预定线从晶片背面侧照射相对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线，在晶片内部沿着分割预定线形成了改质层之后，通过磨削装置的保持单元保持晶片的保护部件侧，在旋转磨削砂轮的同时按压晶片背面来进行磨削，将晶片形成为规定厚度，并且沿着形成了改质层而强度降低的分割预定线进行分割（例如参照专利文献2）。
专利文献1：日本专利第3408805号公报
专利文献2：日本专利第3762409号公报
上述专利文献2所述的晶片的分割方法具有不需要对内部沿着分割预定线形成有改质层的晶片赋予外力而将晶片分割为各个器件的个别的分割步骤的优点，然而由于在磨削过程中晶片被分割为各个器件，因而存在相邻器件的角彼此摩擦而导致器件损伤的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述实际情况而完成的，其主要技术课题在于，提供一种晶片的加工方法，该方法以使得聚光点位于晶片内部的方式沿着分割预定线照射相对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线，在晶片内部沿着分割预定线形成了改质层后，在对晶片背面进行磨削以将晶片形成为精加工厚度并分割为各个器件时，不会由于相邻器件的角相互摩擦而损伤器件。
为了解决上述主要课题，本发明提供一种晶片的分割方法，沿着在晶片的表面呈格子状形成的分割预定线对晶片进行分割，该晶片在由分割预定线划分而成的多个区域形成有器件，该方法的特征在于，包括：改质层形成步骤，以将聚光点对齐到内部的方式沿着分割预定线照射相对于晶片具有透过性的波长的激光光线，在晶片的内部沿着分割预定线形成作为断裂起点的改质层；以及背面磨削步骤，对晶片的背面进行磨削而将晶片形成为规定厚度，并且沿着形成改质层而强度降低的分割预定线而分割为各个器件，至少在实施该背面磨削步骤之前，实施保护部件贴合步骤，在该保护部件贴合步骤中，将被冷却至比实施该背面磨削步骤时的温度低的温度的保护部件贴合于晶片的表面，在实施该背面磨削步骤时，该保护部件由于温度上升而发生热膨胀，从而在所分割的器件与器件之间形成间隙，抑制相邻器件的接触。
在本发明的晶片的分割方法中，包括以将聚光点对齐到晶片内部的方式照射相对于晶片具有透过性的波长的激光光线，在晶片的内部沿着分割预定线形成作为断裂起点的改质层的改质层形成步骤以及对晶片背面进行磨削而将晶片形成为规定厚度且沿着形成有改质层而强度降低的分割预定线而分割为各个器件的背面磨削步骤，至少在实施背面磨削步骤之前，实施将被冷却至比实施背面磨削步骤时的温度低的温度的保护部件贴合于晶片的表面的保护部件贴合步骤，在实施背面磨削步骤时，该保护部件由于温度上升而发生热膨胀，从而在所分割的器件与器件之间形成间隙，抑制相邻器件的接触，因此器件的角彼此不会相互摩擦，因而能够消除器件的角彼此摩擦导致的器件损伤。
附图说明
图1是作为通过本发明的晶片加工方法分割的晶片的半导体晶片的立体图。
图2是用于实施本发明的晶片加工方法的改质层形成步骤的激光加工装置的主要部分立体图。
图3是本发明的晶片加工方法的改质层形成步骤的说明图。
图4是表示本发明的晶片加工方法的保护部件贴合步骤的说明图。
图5是用于实施本发明的晶片加工方法的背面磨削步骤的磨削装置的主要部分立体图和主要部分侧面图。
图6是在本发明的晶片加工方法的背面磨削步骤中形成于器件之间的间隙的说明图。
符号说明
2半导体晶片；21分割预定线；22器件；3激光加工装置；31激光加工装置的卡盘台；32激光光线照射单元；322聚光器；4保护带；5磨削装置；51磨削装置的卡盘台；52磨削单元；524磨削轮
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的晶片加工方法的优选实施方式。
图1示出作为按照本发明进行加工的晶片的半导体晶片的立体图。图1所示的半导体晶片2由直径为100mm且厚度例如为600μm的硅晶片构成，在表面2a呈格子状形成多个分割预定线21，并且在通过该多个分割预定线21划分出的多个区域形成IC、LSI等器件22。此外，分割预定线21与相邻的分割预定线21之间的间隔被设定为5mm。以下说明沿着分割预定线21将该半导体晶片2分割为各个器件22的晶片加工方法。
首先，实施将聚光点对齐到内部，沿着分割预定线21照射相对于半导体晶片2具有透过性波长的激光光线，在半导体晶片2的内部沿着分割预定线21形成作为断裂起点的改质层的改质层形成步骤。该改质层形成步骤是使用图2所示的激光加工装置3实施的。图2所示的激光加工装置3具有保持被加工物的卡盘台31、向在该卡盘台31上保持的被加工物照射激光光线的激光光线照射单元32、对在卡盘台31上保持的被加工物进行摄像的摄像单元33。卡盘台31构成为吸附保持被加工物，凭借未图示的移动机构在图2中以箭头X示出的加工进给方向和箭头Y所示的分度进给方向移动。
上述激光光线照射单元32包含实际上水平配置的圆筒形状的壳体321。壳体321内配设了具有由未图示的YAG激光振荡器或YVO4激光振荡器构成的脉冲激光光线振荡器和重复频率设定单元的脉冲激光光线振荡单元。上述壳体321的前端部安装着用于会聚从脉冲激光光线振荡单元振荡出的脉冲激光光线的聚光器322。
在构成上述激光光线照射单元32的壳体321的前端部安装的摄像单元33在图示的实施方式中构成为除了具有通过可见光线进行摄像的通常的摄像元件（CCD）之外，还具有对被加工物照射红外线的红外线照明单元、捕捉由该红外线照明单元照射的红外线的光学系统、输出与该光学系统捕捉的红外线对应的电信号的摄像元件（红外线CCD）等，该摄像单元33将摄像获得的图像信号发送给未图示的控制单元。
参照图3说明使用上述激光加工装置3实施的改质层形成步骤。
在该改质层形成步骤中，首先在上述图2所示的激光加工装置3的卡盘台31上放置半导体晶片2的表面2a侧。然后使未图示的吸附单元进行工作，从而将半导体晶片2吸附保持于卡盘台31上（晶片保持步骤）。因此，在卡盘台31上保持的半导体晶片2的背面2b成为上侧。于是，吸附保持半导体晶片2的卡盘台31凭借未图示的加工进给单元而定位于摄像单元33的正下方。
在卡盘台31定位于摄像单元33的正下方后，执行凭借摄像单元33和未图示的控制单元检测半导体晶片2的应进行激光加工的加工区域的对准作业。即，摄像单元33和未图示的控制单元执行用于进行在半导体晶片2的规定方向形成的分割预定线21与沿着分割预定线21照射激光光线的激光光线照射单元32的聚光器322之间的定位的图案匹配等图像处理，完成激光光线照射位置的对准。另外，对在相对于在半导体晶片2形成的上述规定方向正交的方向上延伸的分割预定线21也同样完成激光光线照射位置的对准。此时，半导体晶片2的形成分割预定线21的表面2a处于下侧，而由于摄像单元33如上所述具备由红外线照明单元、捕捉红外线的光学系统以及输出与红外线对应的电信号的摄像元件（红外线CCD）等构成的摄像单元，因此能够透过背面2b对分割预定线21进行摄像。
如上检测出在保持于卡盘台31上的半导体晶片2形成的分割预定线21，进行了激光光线照射位置的对准后，如图3的（a）所示，将卡盘台31移动到照射激光光线的激光光线照射单元32的聚光器322所处的激光光线照射区域，将规定的分割预定线21的一端（图3的（a）中的左端）定位于激光光线照射单元32的聚光器322的正下方。接着，使从聚光器322照射的脉冲激光光线的聚光点P对齐到半导体晶片2的厚度方向中央部。然后，从聚光器322照射相对于硅晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线，并使得卡盘台31以规定的进给速度在图3的（a）中箭头X1所示方向移动。然后，如图3的（b）所示，激光光线照射单元32的聚光器322的照射位置到达分割预定线21的另一端的位置后，停止脉冲激光光线的照射，并且停止卡盘台31的移动。其结果，在半导体晶片2的内部沿着分割预定线21形成改质层210。
例如如下设定上述改质层形成步骤的加工条件。
光源：LD激励Q开关Nd：YVO4脉冲激光器
波长：1064nm
重复频率：100kHz
平均输出：1W
聚光点径：
加工进给速度：100mm/秒
如上所述，沿着规定的分割预定线21实施了上述改质层形成步骤后，使卡盘台31在箭头Y所示方向上分度移动相当于在半导体晶片2形成的分割预定线21的间隔的量（分度步骤），完成上述改质层形成步骤。如上沿着在规定方向形成的所有分割预定线21实施了上述改质层形成步骤后，使卡盘台31转动90度，沿着在相对于在上述规定方向形成的分割预定线21正交的方向上延伸的分割预定线21执行上述改质层形成步骤。
实施了上述改质层形成步骤后，在未图示的实施方式中，实施将被冷却至比实施后述的背面磨削步骤时的温度低的温度的保护部件贴合于半导体晶片2的表面的保护贴合步骤。如图4所示，在半导体晶片2的表面2a例如贴合在3℃的室内冷却至3℃的作为保护部件的保护带4。此外，保护带4可使用热膨胀系数大的树脂、例如低密度聚乙烯（LDPE）或增塑聚氯乙烯（p-PVC）等树脂片。这种保护带4在图示的实施方式中直径为100mm且厚度为50μm，表面被涂布了丙烯酸类粘结剂。
接着，对在表面贴合着保护带4的半导体晶片2的背面进行磨削，实施使半导体晶片2形成为规定厚度（例如100μm）并沿着形成有作为断裂起点的改质层的分割预定线21将其分割为各个器件的背面磨削步骤。该背面磨削步骤是使用图5的（a）所示的磨削装置5实施的。图5所示的磨削装置5具有保持被加工物的作为保持单元的卡盘台51、对在该卡盘台51保持的被加工物进行磨削的磨削单元52。卡盘台51构成为在上表面吸附保持被加工物，凭借未图示的旋转驱动机构在图5中箭头51a所示的方向上进行旋转。磨削单元52具有主轴壳体521、以自由旋转的方式支撑于该主轴壳体521并凭借未图示的旋转驱动机构进行旋转的旋转主轴522、在该旋转主轴522的下端装配的安装器523、安装于该安装器523的下表面的磨削轮524。该磨削轮524由圆环状的基座525和呈环状装配于该基座525的下表面的磨削砂轮526构成，基座525通过紧固螺栓527安装于安装器523的下表面。
在使用上述磨削装置5实施上述背面磨削步骤时，如图5所示，在卡盘台51的上表面（保持面）放置与半导体晶片2的表面贴合的保护带4侧。然后通过未图示的吸附单元通过保护带4将半导体晶片2吸附保持于卡盘台51上（晶片保持步骤）。因此，在卡盘台51上保持的半导体晶片2的背面2b成为上侧。如上，通过保护带4将半导体晶片2吸附保持于卡盘台51上后，使卡盘台51例如以300rpm沿着图5中箭头51a所示方向旋转，并且使磨削单元52的磨削轮524例如以6000rpm沿着图5中箭头51a所示方向旋转，如图5的（b）所示，使磨削砂轮526接触作为被加工面的半导体晶片2的背面2b，使磨削砂轮524如箭头524b所示例如以1μm/秒的磨削进给速度向下方（垂直于卡盘台51的保持面的方向）按照规定量进行磨削进给。在该背面磨削步骤中，向磨削砂轮526的磨削部提供例如23℃的磨削水。其结果，半导体晶片2的背面2b被磨削而半导体晶片2形成为规定厚度（例如100μm），并且沿着因形成改质层210而强度降低的分割预定线21被分割为各个器件22。在该背面磨削步骤中，由于向半导体晶片2提供例如23℃的磨削水，因此在被冷却至3℃的状态下贴合于半导体晶片2的表面的保护带4发生热膨胀，在所分割的器件22与器件22之间形成间隙。
下面说明使用低密度聚乙烯（LDPE）作为上述保护带4的情况下在上述背面磨削步骤中通过保护带4的热膨胀而在器件22与器件22之间形成的间隙。低密度聚乙烯（LDPE）的热膨胀系数为200×10-6K-1，因此温度若从3℃升至23℃，则由于半导体晶片2的直径为100mm，因而贴合着半导体晶片2的区域会延伸400μm。另一方面，由于在直径区域存在20个在半导体晶片2形成的器件22（5mm角），因此如图6所示，在器件22与器件22之间形成的间隙（S）大致为20μm。此外，由于硅的热膨胀系数为3.0×10-6K-1，因而即使温度从3℃升至23℃，器件22也仅膨胀0.3μm。如上，在上述背面磨削步骤中，通过保护带4的热膨胀而在器件22与器件22之间形成间隙（S），能够抑制相邻器件22的接触，因此半导体晶片2在被分割为各个器件22之后形成为规定厚度（例如100μm），因而即使持续进行磨削砂轮526的磨削，器件22的角彼此也不会互相摩擦，因此能够消除器件22的角彼此相互摩擦导致的器件损伤的问题。
以上基于图示的实施方式说明了本发明，然而本发明不仅限于图示的实施方式，可以在本发明主旨范围内实施各种变形。例如，在上述实施方式中说明的是在实施了改质层形成步骤后实施保护部件贴合步骤的例子，然而也可以在实施改质层形成步骤前实施保护部件贴合步骤。这种情况下，在实施改质层形成步骤前将例如冷却至3℃的保护部件贴合于晶片表面，在例如冷却至3℃的室内实施改质层形成步骤。

Claims (1)

1.一种晶片的分割方法，沿着在晶片的表面呈格子状形成的分割预定线对晶片进行分割，该晶片在由分割预定线划分而成的多个区域形成有器件，
该晶片的分割方法的特征在于包括：
改质层形成步骤，以将聚光点对齐到内部的方式沿着分割预定线照射相对于晶片具有透过性的波长的激光光线，在晶片的内部沿着分割预定线形成作为断裂起点的改质层；以及
背面磨削步骤，对晶片的背面进行磨削而将晶片形成为规定厚度，并且沿着形成改质层而强度降低的分割预定线而分割为各个器件，
至少在实施该背面磨削步骤之前，实施保护部件贴合步骤，在该保护部件贴合步骤中，将被冷却至比实施该背面磨削步骤时的温度低的温度的保护部件贴合于晶片的表面，
在实施该背面磨削步骤时，该保护部件由于温度上升而发生热膨胀，从而在所分割出的器件与器件之间形成间隙，抑制相邻器件的接触。
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