CN104112712B - 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，能够容易地使切割带的背面实现平坦化，能够在晶片的内部沿着分割预定线形成期望的改性层。沿着对器件进行划分的多个分割预定线对在表面形成有多个器件的晶片进行分割的晶片的加工方法包括：晶片支承工序，在晶片的背面粘贴由合成树脂构成的切割带的正面，并且通过环状的框架支承切割带的外周部；切割带加热工序，对粘贴有晶片的切割带的背面进行加热而使切割带软化，从而使切割带的背面实现平坦化；以及改性层形成工序，从切割带的背面侧，透过切割带，以使对于晶片具有透射性的波长的激光光线的聚光点定位于晶片内部的方式沿着分割预定线照射该激光光线，在晶片的内部沿着分割预定线形成改性层。
Description
技术领域
本发明涉及沿着对器件进行划分的多个分割预定线对在表面形成有多个该器件的晶片进行分割的晶片的加工方法。
背景技术
如本领域技术人员所公知，在半导体器件制造工艺中，在硅等基板的表面形成半导体晶片，该半导体晶片通过层叠有绝缘膜和功能膜的功能层而以矩阵状形成了多个IC、LSI等器件。在这样形成的半导体晶片中，上述器件通过分割预定线而被划分，通过沿着该分割预定线进行分割，从而制造各个半导体器件。
另外，在光器件制造工艺中，在蓝宝石基板或碳化硅基板的表面层叠有由n型氮化物半导体层和p型氮化物半导体层构成的光器件层，在通过形成为格子状的多个分割预定线而被划分的多个区域中形成发光二极管、激光二极管等光器件，从而构成光器件晶片。然后，沿着分割预定线切断光器件晶片，从而对形成有光器件的区域进行分割，制造各个光器件。
作为对上述半导体晶片或光器件晶片等晶片进行分割的方法，还尝试了如下的激光加工方法：使用对于晶片具有透射性的波长的脉冲激光光线，使聚光点对准到应进行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如下技术：以使聚光点对准到内部的方式从晶片的一个面侧照射对于晶片具有透射性的波长的脉冲激光光线，在晶片的内部沿着分割预定线连续形成改性层，沿着由于形成该改性层而使强度降低的分割预定线施加外力，从而对晶片进行分割（例如，参照专利文献1）。
在上述的被加工物的内部沿着分割预定线形成改性层、并沿着形成有该改性层的分割预定线对晶片进行分割的方法中，为了对分割预定线宽度较窄的晶片形成改性层，优选从未形成有器件的背面侧照射激光光线，另外，在拾取沿着分割预定线对晶片进行分割而得到的器件的工序中，优选使形成有器件的表面侧露出，因此从晶片的背面侧沿着分割预定线照射对于晶片具有透射性的波长的激光光线，在晶片的内部沿着分割预定线形成改性层，在形成有该改性层的晶片的背面粘贴切割带，并且通过环状的框架支承切割带的外周部之后，对晶片施加外力，从而将晶片分割为各个器件（例如，参照专利文献2）。
如上所述，当在晶片的内部沿着分割预定线形成改性层之后，对形成有改性层的晶片的背面粘贴切割带时，晶片有可能会破裂，因此提出了如下方法：在晶片的内部沿着分割预定线形成改性层之前，在晶片的背面粘贴切割带的正面，并且通过环状的框架支承切割带的外周部，然后，从切割带的背面侧，透过切割带，以使对于晶片具有透射性的波长的激光光线的聚光点定位于晶片内部的方式沿着分割预定线照射该激光光线（例如，参照专利文献3）。
但是，在切割带的背面存在微细的凹凸，妨碍激光光线的透射，激光光线不能充分地聚光到晶片内部，存在无法形成期望的改性层的问题。为了消除该问题，在专利文献3所记载的技术中，实施在切割带的背面涂布液状树脂并使切割带的背面实现平坦化的平坦化工序，在实施了该平坦化工序之后，从切割带的背面侧，透过切割带，以使对于晶片具有透射性的波长的激光光线的聚光点定位于晶片内部的方式沿着分割预定线照射该激光光线。
专利文献1：日本特许第3408805号公报
专利文献2：日本特开2006-54246号公报
专利文献3：日本特开2012-84618号公报
而且，在专利文献3所记载的技术中，为了使切割带的背面实现平坦化而在切割带的背面涂布液状树脂，但是存在很难将液状树脂形成为平坦面的问题，并且需要在激光加工装置中装配涂布装置。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其主要技术课题在于，提供如下的激光加工方法：能够容易地使切割带的背面实现平坦化，从切割带的背面侧，透过切割带，以使对于晶片具有透射性的波长的激光光线的聚光点定位于晶片内部的方式沿着分割预定线照射该激光光线，从而能够在晶片的内部沿着分割预定线形成期望的改性层。
为了解决上述主要技术课题，根据本发明，提供一种晶片的加工方法，沿着对器件进行划分的多个分割预定线对在表面形成有多个该器件的晶片进行分割，该加工方法的特征在于，包括：晶片支承工序，在晶片的背面粘贴由合成树脂构成的切割带的正面，并且，通过环状的框架支承切割带的外周部；切割带加热工序，对粘贴有晶片的切割带的背面进行加热而使切割带软化，从而使切割带的背面实现平坦化；以及改性层形成工序，从实施了该切割带加热工序之后的切割带的背面侧，透过切割带，以使对于晶片具有透射性的波长的激光光线的聚光点定位于晶片内部的方式沿着分割预定线照射该激光光线，在晶片的内部沿着分割预定线形成改性层。
在上述切割带加热工序中，通过100℃以上的热风对切割带的背面进行加热。
在实施了上述改性层形成工序之后，实施对晶片施加外力并沿着形成有改性层的分割预定线将晶片分割为各个器件的晶片分割工序。
在本发明的激光加工方法中，实施在晶片的背面粘贴由合成树脂构成的切割带的正面、并且通过环状的框架支承切割带的外周部的晶片支承工序，实施通过对粘贴有晶片的切割带的背面进行加热而使切割带软化、从而使切割带的背面实现平坦化的切割带加热工序，之后实施改性层形成工序，在该改性层形成工序中，从切割带的背面侧，透过切割带，以使对于晶片具有透射性的波长的激光光线的聚光点定位于晶片内部的方式沿着分割预定线照射该激光光线，在晶片的内部沿着分割预定线形成改性层，因此在实施改性层形成工序时，切割带的背面实现平坦化，所以激光光线可靠地聚光在晶片内部的规定位置，从而能够在晶片的内部沿着分割预定线形成期望的改性层。
附图说明
图1是作为通过本发明的激光加工方法进行加工的被加工物的半导体晶片的立体图。
图2是示出晶片支承工序的立体图。
图3是切割带加热工序的说明图。
图4是用于实施改性层形成工序的激光加工装置的主要部分立体图。
图5是改性层形成工序的说明图。
图6是用于实施晶片分割工序的分割装置的立体图。
图7是晶片分割工序的说明图。
标号说明
2：半导体晶片；21：分割预定线；22：器件；23：改性层；3：环状的框架；30：切割带；4：加热器；5：激光加工装置；51：卡盘工作台；52：激光光线照射单元；522：聚光器；6：分割装置；61：框架保持单元；62：带扩张单元；63：拾取夹。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的激光加工方法进行更详细的说明。
图1示出作为按照本发明来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由硅晶片构成，在表面2a呈格子状形成有多个分割预定线21，并且在由该多个分割预定线21划分的多个区域中形成有IC、LSI等器件22。
为了沿着分割预定线21对上述半导体晶片2进行分割，首先，实施如下的晶片支承工序：在半导体晶片2的背面2b粘贴由合成树脂构成的切割带的正面，并且通过环状的框架支承切割带的外周部。即，如图2所示，在以覆盖环状的框架3的内侧开口部的方式安装了外周部的切割带30的正面30a上粘贴半导体晶片2的背面2b。另外，在图示的实施方式中，切割带30由聚氯乙烯（PVC）片材形成。
在实施了上述的晶片支承工序之后，实施如下的切割带加热工序：对粘贴有半导体晶片2的切割带30的背面进行加热，使切割带30软化，从而使切割带30的背面30b实现平坦化。如图3所示，在该切割带加热工序中，在安装于环状的框架3上且在正面30a粘贴了半导体晶片2的背面2b的切割带30的背面30b，通过加热器4作用例如250℃的热风。其结果，切割带30软化，形成有微细凹凸的背面30b实现平坦化。另外，作用于切割带30的热风的温度优选为100℃以上。这样，在切割带加热工序中，通过对切割带30的背面进行加热而使切割带30软化，从而使切割带30的背面30b实现平坦化，因此能够可靠地使切割带30的背面30b实现平坦化。另外，在切割带加热工序中，通过加热器4作用热风，因此不一定需要装配在后述的激光加工装置上，能够通过专用的加热装置高效地对多个工件实施加热。
在实施了上述的切割带加热工序之后，实施如下的改性层形成工序：从切割带30的背面30b侧，透过切割带30，以使对于晶片具有透射性的波长的激光光线的聚光点定位于半导体晶片2的内部的方式，沿着分割预定线21照射该激光光线，在半导体晶片2的内部沿着分割预定线21形成改性层。使用图4所示的激光加工装置5实施该改性层形成工序。图4所示的激光加工装置5具有保持被加工物的卡盘工作台51、对保持在该卡盘工作台51上的被加工物照射激光光线的激光光线照射单元52以及对保持在卡盘工作台51上的被加工物进行摄像的摄像单元53。卡盘工作台51构成为吸引保持被加工物，通过未图示的加工进给单元在图4中箭头X所示的加工进给方向上移动，并且通过未图示的分度进给单元在图4中箭头Y所示的分度进给方向上移动。
上述激光光线照射单元52包括实质上水平配置的圆筒形状的壳体521。在壳体521内配设具有未图示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。在上述壳体521的前端部安装有使从脉冲激光光线振荡单元振荡的脉冲激光光线聚光而进行照射的聚光器522。另外，激光光线照射单元52具有用于对由聚光器522聚光的脉冲激光光线的聚光点位置进行调整的聚光点位置调整单元（未图示）。
在构成上述激光光线照射单元52的壳体521的前端部安装有摄像单元53，在图示的实施方式中，该摄像单元53除了通过可视光线进行摄像的通常的摄像元件（CCD）以外，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以及输出与由该光学系统捕捉到的红外线对应的电信号的摄像元件（红外线CCD）等，将进行摄像而得到的图像信号发送到未图示的控制单元。
参照图4和图5对如下的改性层形成工序进行说明：使用上述的激光加工装置5，从切割带30的背面30b侧，透过切割带30，以使对于晶片具有透射性的波长的激光光线的聚光点定位于半导体晶片2的内部的方式沿着分割预定线21照射该激光光线，在半导体晶片2的内部沿着分割预定线21形成改性层。
首先，在上述的图4所示的激光加工装置5的卡盘工作台51上载置粘贴于切割带30的半导体晶片2侧。然后，通过使未图示的吸引单元工作，将半导体晶片2保持在卡盘工作台51上（晶片保持工序）。因此，在保持于卡盘工作台51的半导体晶片2上粘贴的切割带30的背面30b成为上侧。另外，虽然在图4中省略示出安装有切割带30的环状的框架3，但是环状的框架3被配设于卡盘工作台51的适当的框架保持单元所保持。这样，吸引保持着半导体晶片2的卡盘工作台51通过未图示的加工进给单元而定位于摄像单元53的正下方。
当卡盘工作台51定位于摄像单元53的正下方时，通过摄像单元53和未图示的控制单元执行对半导体晶片2的应进行激光加工的加工区域进行检测的对准作业。即，摄像单元53和未图示的控制单元执行用于进行在半导体晶片2的第1方向上形成的分割预定线21与沿着该分割预定线21照射激光光线的激光光线照射单元52的聚光器522之间的位置对齐的图案匹配等图像处理，执行激光光线照射位置的对准（对准工序）。另外，对于在半导体晶片2中沿着与上述第1方向垂直的方向形成的分割预定线21，也同样执行激光光线照射位置的对准。此时，虽然半导体晶片2的形成有分割预定线21的表面2a位于下侧，但是如上所述，由于摄像单元53是由红外线照明单元、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，因此能够从切割带30和半导体晶片2的背面2b进行透射而对分割预定线21进行摄像。
在实施了上述的对准工序之后，如图5所示，使卡盘工作台51移动到照射激光光线的激光光线照射单元52的聚光器522所在的激光光线照射区域，将规定的分割预定线21定位于聚光器522的正下方。此时，如图5的（a）所示，半导体晶片2设置成分割预定线21的一端（图5的（a）中为左端）位于聚光器522的正下方。接着，使从聚光器522照射的脉冲激光光线的聚光点P定位于半导体晶片2的厚度方向中间部附近。然后，从聚光器522照射对于硅晶片具有透射性的波长的脉冲激光光线，并且使卡盘工作台51以规定的进给速度沿着图5的（a）中箭头X1所示的方向移动（改性层形成工序）。然后，如图5的（b）所示，当分割预定线21的另一端（图5的（b）中为右端）到达激光光线照射单元52的聚光器522的照射位置后，停止照射脉冲激光光线，并且停止卡盘工作台51的移动。其结果，在半导体晶片2的内部沿着分割预定线21形成改性层23。
上述改性层形成工序中的加工条件例如如下设定。
光源：YAG脉冲激光器
波长：1064nm
重复频率：80kHz
平均输出：0.2W
加工进给速度：180mm/秒
如上所述，在沿着规定的分割预定线21实施了上述改性层形成工序之后，使卡盘工作台51在箭头Y所示的方向上分度移动形成在半导体晶片2上的分割预定线21的间隔量（分度工序），执行上述改性层形成工序。这样，沿着在第1方向上形成的所有分割预定线21实施了上述改性层形成工序之后，使卡盘工作台51转动90度，沿着在与上述第1方向上形成的分割预定线21垂直的方向上延伸的分割预定线21，执行上述改性层形成工序。
如上所述，在改性层形成工序中，从切割带30的背面30b侧，透过切割带30，以使对于晶片具有透射性的波长的激光光线的聚光点定位于半导体晶片2的内部的方式沿着分割预定线21照射该激光光线，但是由于切割带30的背面30b通过实施上述切割带加热工序而实现了平坦化，因此激光光线可靠地聚光在半导体晶片2的内部的规定位置，从而能够在半导体晶片2的内部沿着分割预定线21形成期望的改性层23。
在实施了上述的改性层形成工序之后，实施对半导体晶片2施加外力并沿着形成有改性层23的分割预定线21将半导体晶片2分割成各个器件的晶片分割工序。使用图6所示的分割装置6来实施晶片分割工序。图6所示的分割装置6具有保持上述环状的框架3的框架保持单元61、对保持在该框架保持单元61上的环状的框架3上安装的切割带30进行扩张的带扩张单元62以及拾取夹63。框架保持单元61由环状的框架保持部件611、以及配设在该框架保持部件611的外周的作为固定单元的多个夹钳612构成。框架保持部件611的上表面形成载置环状的框架3的载置面611a，在该载置面611a上载置环状的框架3。并且，载置在载置面611a上的环状的框架3通过夹钳612而固定在框架保持部件611上。这样构成的框架保持单元61通过带扩张单元62而被支承为能够在上下方向上进退。
带扩张单元62具有配设在上述环状的框架保持部件611的内侧的扩张鼓621。该扩张鼓621具有比环状的框架3的内径小、且比在安装于该环状的框架3上的切割带30上粘贴的半导体晶片2的外径大的内径和外径。另外，扩张鼓621在下端具有支承凸缘622。带扩张单元62具有使上述环状的框架保持部件611能够在上下方向上进退的支承单元623。该支承单元623由配设在上述支承凸缘622上的多个气缸623a构成，其活塞杆623b与上述环状的框架保持部件611的下表面连结。这样，由多个气缸623a构成的支承单元623使环状的框架保持部件611在如图7的（a）所示的载置面611a与扩张鼓621的上端大致相同高度的基准位置、与如图7的（b）所示的扩张鼓621的上端下方规定量的扩张位置之间在上下方向上移动。
参照图7对使用如上所述构成的分割装置6实施的分割工序进行说明。即，如图7的（a）所示，将安装有切割带30的环状的框架3载置在构成框架保持单元61的框架保持部件611的载置面611a上，并通过夹钳612固定在框架保持部件611上（框架保持工序），其中，在该切割带30上粘贴有半导体晶片2。此时，框架保持部件611定位于图7的（a）所示的基准位置。接着，使构成带扩张单元62的作为支承单元623的多个气缸623a工作，使环状的框架保持部件611下降到图7的（b）所示的扩张位置。因此，固定在框架保持部件611的载置面611a上的环状的框架3也下降，因此如图7的（b）所示，安装在环状的框架3上的切割带30与扩张鼓621的上端缘接触而扩张（带扩张工序）。其结果，由于拉伸力呈放射状作用于粘贴在切割带30上的半导体晶片2，因此沿着形成有改性层23且强度降低的分割预定线21而分离为各个器件22，并且在器件之间形成间隔S。
接着，如图7的（c）所示，使拾取夹63工作而吸附器件22，从切割带30剥离并进行拾取，搬送到未图示的托盘或接合工序。另外，在拾取工序中，如上所述，由于粘贴在切割带30上的各个器件22之间的间隙S扩大，因此能够容易进行拾取而不会与相邻的器件22接触。
Claims (2)
1.一种晶片的加工方法，沿着对器件进行划分的多个分割预定线对在表面形成有多个该器件的晶片进行分割，该加工方法的特征在于，包括：
晶片支承工序，在晶片的背面粘贴由合成树脂构成的切割带的正面，并且通过环状的框架支承切割带的外周部；
切割带加热工序，对粘贴有晶片的切割带的背面进行加热而使切割带软化，从而使切割带的背面实现平坦化；
改性层形成工序，从实施了该切割带加热工序之后的切割带的背面侧，透过切割带，以使对于晶片具有透射性的波长的激光光线的聚光点定位于晶片内部的方式沿着分割预定线照射该激光光线，在晶片的内部沿着分割预定线形成改性层；以及
晶片分割工序，在实施了该改性层形成工序之后，通过使所述切割带扩张，对晶片施加外力并沿着形成有改性层的分割预定线将晶片分割为各个器件。
2.根据权利要求1所述的晶片的加工方法，其特征在于，
在该切割带加热工序中，通过100℃以上的热风对切割带的背面进行加热。
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