CN105514036B - 晶片的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种晶片的加工方法，包括：晶片支撑工序，在晶片的背面贴附切割带的正面并通过环状框架支撑切割带的外周部；晶片保持工序，在保持台的保持面上保持晶片的正面侧，并且通过框架夹钳固定环状框架；环状改质层形成工序，从切割带的背面侧透过切割带，将激光光线的聚光点定位于器件区域与外周剩余区域之间的边界部的内部并沿着器件区域与外周剩余区域之间的边界部照射激光光线，在晶片的内部沿着器件区域与外周剩余区域之间的边界部形成环状的改质层的环状改质层形成工序；以及改质层形成工序，从切割带的背面侧透过切割带将激光光线的聚光点定位于晶片的内部并沿着分割预定线照射激光光线，在晶片的内部沿着分割预定线形成改质层。
Description
技术领域
本发明涉及在正面由呈格子状排列的分割预定线划分出多个区域，且在该被划分出的多个区域上形成有器件的晶片的加工方法。
背景技术
在半导体器件制造工艺中，在呈大致圆板形状的半导体晶片的正面被呈格子状排列的分割预定线划分出多个区域，并且在该被划分出的多个区域上形成IC、LSI等的器件。而且，通过沿着分割预定线切断半导体晶片，从而分割形成有器件的区域以制造出各个半导体器件。
作为分割上述半导体晶片等的晶片的方法，还可以尝试如下的激光加工方法，使用对晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线，并将聚光点定位于待分割区域的内部并照射脉冲激光光线。使用这种激光加工方法的分割方法是如下的技术，从晶片的一个正面侧在内部定位聚光点，并且沿着分割预定线照射对晶片具有透过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作为断裂起点的改质层，并沿着由于形成该改质层而强度降低的分割预定线施加外力，从而分割晶片，可期待得到使分割预定线的宽度形成得极小的效果(例如，参照专利文献1)。
在上述的在晶片内部沿着分割预定线形成作为断裂起点的改质层，并沿着形成有该改质层的分割预定线分割晶片的方法中，为了在分割预定线的宽度较小的晶片上形成改质层，因而优选从未形成有器件的背面侧照射激光光线，此外，在拾取沿着分割预定线分割晶片而得到的器件的工序中优选使得形成有器件的正面侧露出，因而从晶片的背面侧起沿着分割预定线照射对晶片具有透过性的波长的激光光线，从而在晶片的内部沿着分割预定线形成改质层，并且在形成有该改质层的晶片的背面贴附切割带且通过环状框架支撑切割带的外周部后，对晶片赋予外力，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，在晶片的内部沿着分割预定线形成了改质层后，如果将形成有改质层的晶片的背面贴附于切割带上，则晶片可能会破损，因而提出了一种方法，在晶片的内部沿着分割预定线形成改质层之前，在晶片的背面上贴附切割带的正面并将切割带的外周部安装于环状框架，此后，从切割带的背面侧透过切割带而将激光光线的聚光点定位于晶片的内部，并沿着分割预定线照射激光光线(例如，参照专利文献3)。
专利文献1日本专利第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
然而，在形成于器件上的电极是突起状的凸块电极的晶片之中，如果将背面贴附于切割带上的晶片的正面侧保持于激光加工装置的保持台，并且通过安装于保持台的框架固定单元保持安装有切割带的环状框架，则切割带会压低晶片的外周部，在沿着分割预定线照射激光光线在内部形成改质层时，存在由于向下按压的应力而使得与晶片的外周部相邻的器件发生破损的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而完成的，其主要的技术课题在于提供一种激光加工方法，针对形成于器件上的电极是突起状的凸块电极的晶片，从切割带的背面侧透过切割带而将激光光线的聚光点定位于晶片的内部，并沿着分割预定线照射激光光线，从而能够在不使器件破损的情况下在晶片的内部沿着分割预定线形成期望的改质层。
为了解决上述主要技术课题，本发明提供一种晶片的加工方法，该晶片具有器件区域以及围绕该器件区域的外周剩余区域，该器件区域是在正面的由多条分割预定线划分出的各区域分别形成了具有凸块电极的器件的区域，该方法的特征在于，包括：晶片支撑工序，在晶片的背面贴附切割带的正面，并且通过环状框架支撑切割带的外周部；晶片保持工序，通过框架夹钳固定该环状框架，由此利用贴附于晶片的背面的该切割带将晶片压紧于保持台的保持面；环状改质层形成工序，从切割带的背面侧透过切割带将对切割带和晶片具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位于器件区域与外周剩余区域之间的边界部的内部，并沿着器件区域与外周剩余区域之间的边界部照射激光光线，在晶片的内部沿着器件区域与外周剩余区域之间的边界部形成环状的改质层，以使得通过切割带压紧外周剩余区域时产生的应力不会被传递至器件区域；以及改质层形成工序，其紧接在实施了该环状改质层形成工序后实施，从切割带的背面侧透过切割带将对切割带和晶片具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位于晶片的内部，并沿着分割预定线照射激光光线，在晶片的内部沿着分割预定线形成改质层。
发明的效果
根据本发明的激光加工方法，在实施改质层形成工序时，在半导体晶片的内部沿着器件区域与外周剩余区域之间的边界部形成环状的改质层，因此器件区域与外周剩余区域被切断，通过切割带压紧外周剩余区域时产生的应力不会传递至器件区域。因此，可以消除在改质层形成工序中沿着分割预定线在半导体晶片的内部形成改质层时，与外周剩余区域相邻的器件发生破损的问题。
附图说明
图1是半导体晶片的立体图。
图2是表示将被实施了晶片支撑工序的半导体晶片贴附于在环状框架上安装的切割带的正面的状态的立体图。
图3是激光加工装置的立体图。
图4是表示晶片保持工序的局部剖面侧视图。
图5是表示环状改质层形成工序的局部剖面侧视图。
图6是表示改质层形成工序的局部剖面侧视图。
标号说明
2：半导体晶片，21：分割预定线，22：器件，221：凸块电极，25、26：改质层，3：环状框架，30：切割带，4：激光加工装置，5：保持台机构，56：保持台，6：激光光线照射组件，7：激光光线照射单元，71：聚光器。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的晶片的加工方法的优选实施方式。
参照图1，示出了通过本发明的晶片的加工方法而加工的半导体晶片2的立体图。图1所示的半导体晶片2由厚度为300μm且直径为200mm的硅晶片构成，在正面2a呈格子状形成有多条分割预定线21，并且在由该多条分割预定线21划分出的多个区域上形成有IC、LSI等的器件22。如上构成的半导体晶片2具有形成有器件22的器件区域23、以及围绕该器件区域23的外周剩余区域24。另外，在上述器件22的正面分别设有多个凸块电极221。该凸块电极221的高度形成为50μm～200μm左右。
在上述半导体晶片2的内部沿着分割预定线21形成改质层时，首先实施晶片支撑工序，即在半导体晶片2的背面2b贴附切割带的正面，并且通过环状框架支撑切割带的外周部。即，如图2所示，以覆盖环状框架3的内侧开口部的方式，在安装有外周部的切割带30的正面30a贴附半导体晶片2的背面2b。另外，切割带30例如由聚氯乙烯(PVC)片形成。
接着，参照图3说明用于实施在上述半导体晶片2的内部沿着分割预定线21形成改质层的激光加工的激光加工装置。图3所示的激光加工装置4具有：静止基台40；以能够在箭头X所示的加工进给方向(X轴方向)上移动的方式配设于该静止基台40且保持被加工物的保持台机构5；以及配设于基台40上且作为激光光线照射单元的激光光线照射组件6。
上述保持台机构5具有：沿着X轴方向而平行配设于静止基台40上的一对导轨51、51；以能够在X轴方向上移动的方式配设于该导轨51、51上的第1滑块52；以能够在与加工进给方向(X轴方向)正交的箭头Y所示的分度进给方向(Y轴方向)上移动的方式配设于该第1滑块52上的第2滑块53；被圆筒部件54支撑于该第2滑块53上的支撑台55；以及作为晶片保持单元的保持台56。该保持台56具有由多孔性材料形成的吸附盘561，且在作为吸附盘561的上表面的保持面上通过未图示的吸引单元保持作为被加工物的晶片。如上构成的保持台56借助于配设在圆筒部件54内的未图示的脉冲电动机而进行旋转。另外，在保持台56上配设有用于固定环状框架的作为框架保持单元的夹钳562，该环状框架隔着保护带支撑半导体晶片等的被加工物。该作为框架保持单元的夹钳562构成为将环状框架保持于比作为保持台56的上表面的保持面更低的位置处。
在上述第1滑块52的下表面设有与上述一对导轨51、51嵌合的一对被引导槽521、521，而在上述第1滑块52的上表面设有沿着Y轴方向平行形成的一对导轨522、522。如上构成的第1滑块52构成为，借助于被引导槽521、521嵌合于一对导轨51、51，从而能够沿着一对导轨51、51在X轴方向上移动。保持台机构5具有用于使第1滑块52沿着一对导轨51、51在X轴方向上移动的加工进给单元57。加工进给单元57包括平行配设于上述一对导轨51与51之间的外螺纹杆571、以及用于旋转驱动该外螺纹杆571的脉冲电动机572等的驱动源。外螺纹杆571的一端以能够旋转的方式被支撑于在上述静止基台40上固定的轴承块573，而其另一端与上述脉冲电动机572的输出轴传动连结。另外，外螺纹杆571螺合于在未图示的内螺纹杆上形成的贯通内螺纹孔中，该内螺纹杆突出设置于第1滑块52的中央部下表面。因此，通过脉冲电动机572对外螺纹杆571进行正转和反转驱动，从而第1滑块52沿着导轨51、51在X轴方向上移动。
在上述第2滑块53的下表面设有与设置于上述第1滑块52的上表面的一对导轨522、522嵌合的一对被引导槽531、531，该第2滑块53构成为通过将该被引导槽531、531嵌合于一对导轨522、522，从而能够在Y轴方向上移动。保持台机构5具有用于使第2滑块53沿着设置于第1滑块52上的一对导轨522、522在Y轴方向上移动的分度进给单元58。分度进给单元58包括平行配设于上述一对导轨522与522之间的外螺纹杆581、以及用于旋转驱动该外螺纹杆581的脉冲电动机582等的驱动源。外螺纹杆581的一端以能够旋转的方式被支撑于在上述第1滑块52的上表面固定的轴承块583，而其另一端与上述脉冲电动机582的输出轴传动连结。另外，外螺纹杆581螺合于在未图示的内螺纹杆上形成的贯通内螺纹孔中，该内螺纹杆突出设置于第2滑块53的中央部下表面。因此，通过脉冲电动机582对外螺纹杆581进行正转和反转驱动，从而第2滑块53沿着导轨522、522而在Y轴方向上移动。
上述激光光线照射组件6具有配设于上述基台40上的支撑部件61、被该支撑部件61支撑且实质上水平延伸的壳体62、配设于该壳体62的激光光线照射单元7、以及配设于壳体62的前端部且检测待激光加工的加工区域的摄像单元8。激光光线照射单元7具有：具有配设于壳体62内的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；以及配设于壳体62的前端部且用于会聚从未图示的脉冲激光光线振荡单元振荡出的脉冲激光光线的聚光器71。另外，摄像单元8在本实施方式中构成为包括通过可见光线进行摄像的通常的摄像元件(CCD)，还包括对被加工物照射红外线的红外线照明单元、捕捉通过该红外线照明单元照射的红外线的光学系统、以及输出对应于通过该光学系统捕捉的红外线的电气信号的摄像元件(红外线CCD)等，该摄像单元8将摄像得到的图像信号发送给未图示的控制单元。
在使用上述激光加工装置4而在上述半导体晶片2的内部沿着分割预定线21形成改质层时，首先实施晶片保持工序，即在作为保持台56的上表面的保持面上保持半导体晶片2的正面侧，并且通过作为框架保持单元的夹钳562保持环状框架3。即，如图4所示，将隔着切割带30而被支撑于环状框架3上的半导体晶片2的正面2a侧放置于作为保持台56的上表面的保持面上。此时，优选在与作为保持台56的上表面的保持面之间介入有多孔板31以保护包括凸块电极221的器件22。而且，通过使未图示的吸引单元进行动作，从而在作为保持台56的上表面的保持面上隔着多孔板31而吸引保持着半导体晶片2。接着，通过夹钳562固定环状框架3。因此，在保持于保持台56的半导体晶片2上贴附的切割带30的背面30b成为上侧。另外，如果安装有切割带30的环状框架3被夹钳562固定住，则由于凸块电极221的高度较高，因而通过切割带30使得半导体晶片2的外周剩余区域24以凸块电极221为支点而被压低，从而产生应力。
在实施了上述晶片保持工序之后，使加工进给单元57进行动作，将吸引保持了半导体晶片2的保持台56定位于摄像单元8的正下方。在保持台56被定位于摄像单元8的正下方时，实施通过摄像单元8和未图示的控制单元检测半导体晶片2的器件区域23与外周剩余区域24之间的边界部的第1校准工序。即，摄像单元8和未图示的控制单元检测相对于半导体晶片2的外周缘为例如5mm内侧的位置，并将该坐标值储存于控制单元的存储器中。此时，在半导体晶片2的上侧定位有切割带30，而摄像单元8如上所述具有由红外线照明单元、捕捉红外线的光学系统和输出与红外线对应的电气信号的摄像元件(红外线CCD)等构成的摄像单元，因此能够从切割带30的背面30b侧透过而对半导体晶片2的外周缘进行摄像。
在如上所述实施了第1校准工序之后，实施环状改质层形成工序，即将对切割带30和半导体晶片2具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位于器件区域23与外周剩余区域24之间的边界部的内部并沿着器件区域23与外周剩余区域24之间的边界部照射激光光线，在半导体晶片2的内部沿着器件区域23与外周剩余区域24之间的边界部形成环状的改质层。在实施该环状改质层形成工序时，从实施了上述第1校准工序的状态起使加工进给单元57进行动作，将吸引保持了半导体晶片2的保持台56移动至聚光器71所处的激光光线照射区域，并如图5所示，将相对于半导体晶片2的外周缘为例如5mm内侧的位置定位于聚光器71的正下方。接着，将从聚光器71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71照射对切割带30和由硅晶片构成的半导体晶片2具有透过性的波长的脉冲激光光线LB，并且使吸引保持了半导体晶片2的保持台56以箭头56a所示的方向旋转1次。其结果，在半导体晶片2的内部沿着器件区域23与外周剩余区域24之间的边界部形成有环状的改质层25。
例如如下设定上述环状改质层形成工序中的加工条件。
在实施了上述环状改质层形成工序之后，实施改质层形成工序，即从切割带30的背面侧透过切割带30将对切割带30和半导体晶片2具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位于半导体晶片2的内部并沿着分割预定线21照射激光光线，在半导体晶片2的内部沿着分割预定线21形成改质层。在实施该改质层形成工序时，首先执行第2校准作业，即使加工进给单元57进行动作，将吸引保持了半导体晶片2的保持台56移动至摄像单元8的正下方，以检测半导体晶片2的待激光加工的加工区域。即，使摄像单元8和未图示的控制单元进行动作，进行半导体晶片2的形成于第1方向上的分割预定线21与沿着该分割预定线21照射激光光线的聚光器71的位置对准。此外，对于在半导体晶片2上形成于与上述第1方向正交的方向上的分割预定线21，也同样地进行与聚光器71的位置对准。此时，半导体晶片2的形成有分割预定线21的正面2a位于下侧，而摄像单元8如上所述具有由红外线照明单元、捕捉红外线的光学系统和输出与红外线对应的电气信号的摄像元件(红外线CCD)等构成的摄像单元，因此能够从切割带30的背面30b侧和半导体晶片2的背面2b侧透过而对分割预定线21进行摄像。
在实施了上述第2校准工序之后，如图6所示，将保持台56移动至激光光线照射单元7的聚光器71所处的激光光线照射区域，并将在保持于保持台56的半导体晶片2上形成的规定的分割预定线21定位于聚光器71的正下方。此时，如图6(a)所示，半导体晶片2被定位为使得分割预定线21的一端(图6的(a)中的左端)位于聚光器71的正下方。接着，将从聚光器71照射的脉冲激光光线LB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71照射对切割带30和由硅晶片构成的半导体晶片2具有透过性的波长的脉冲激光光线，并使保持台56在图6的(a)中箭头X1所示的方向上以规定的进给速度移动(改质层形成工序)。然后，如图6的(b)所示，在分割预定线21的另一端(图6的(b)中的右端)到达激光光线照射单元7的聚光器71的照射位置后，停止脉冲激光光线的照射并停止保持台56的移动。其结果，在半导体晶片2的内部沿着分割预定线21形成有改质层26。
例如如下设定上述改质层形成工序中的加工条件。
在如上所述沿着规定的分割预定线21而实施了上述改质层形成工序后，使保持台56在箭头Y所示的方向上按照形成于半导体晶片2上的分割预定线21的间隔进行分度移动(分度工序)，完成上述改质层形成工序。在如上沿着形成于第1方向上的所有分割预定线21实施了上述改质层形成工序后，使保持台56转动90度，沿着在与形成于上述第1方向上的分割预定线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工序。
在实施上述改质层形成工序时，在已实施了上述环状改质层形成工序的半导体晶片2的内部沿着器件区域23与外周剩余区域24之间的边界部形成有环状的改质层25，因此器件区域23与外周剩余区域24被切断，通过切割带30压紧外周剩余区域24时所产生的应力不会传递至器件区域23。因此，可以消除在改质层形成工序中沿着分割预定线21在半导体晶片2的内部形成改质层26时使得与外周剩余区域24相邻的器件发生破损的问题。
Claims (1)
1.一种晶片的加工方法，该晶片具有器件区域以及围绕该器件区域的外周剩余区域，该器件区域是在正面的由多条分割预定线划分出的各区域分别形成了具有凸块电极的器件的区域，
该加工方法的特征在于，包括：
晶片支撑工序，在晶片的背面贴附切割带的正面，并且通过环状框架支撑切割带的外周部；
晶片保持工序，通过框架夹钳固定该环状框架，由此利用贴附于晶片的背面的该切割带将晶片压紧保持于保持台的保持面；
环状改质层形成工序，从切割带的背面侧透过切割带，将对切割带和晶片具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位于器件区域与外周剩余区域之间的边界部的内部而沿着器件区域与外周剩余区域之间的边界部照射该激光光线，在晶片的内部沿着器件区域与外周剩余区域之间的边界部形成环状改质层，以使得通过切割带压紧外周剩余区域时产生的应力不会被传递至器件区域；以及
改质层形成工序，其紧接在实施了环状改质层形成工序后实施，从切割带的背面侧透过切割带，将对切割带和晶片具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位于晶片的内部而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质层。
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