CN106129003A - 晶片的加工方法 - Google Patents

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Abstract

提供晶片的加工方法，不在晶片的内部层叠形成多个改质层也能够可靠地分割晶片。晶片的加工方法将在正面上呈格子状形成有多条分割预定线并且在所划分出的多个区域中形成有器件的晶片沿着分割预定线分割成各个器件，其包含：粘合带粘接工序，在晶片的正面上粘接粘合带；改质层形成工序，从晶片的背面侧将对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光点定位在内部并沿着分割预定线进行照射而形成改质层；粘合带加热工序，将粘接在实施了改质层形成工序后的晶片的正面上的粘合带加热而使裂纹从改质层朝向晶片的正面伸长；分割工序，对实施了粘合带加热工序后的晶片施加外力，沿着形成有改质层和裂纹的分割预定线将晶片分割成各个器件。

Description

晶片的加工方法
技术领域
本发明涉及晶片的加工方法，对在正面上呈格子状形成有多条分割预定线并且在由该多条分割预定线划分出的多个区域中形成有器件的晶片沿着分割预定线进行分割。
背景技术
在半导体器件制造工序中，在大致圆板形状的半导体晶片的正面上通过排列成格子状的分割预定线划分有多个区域，在该划分出的区域中形成IC、LSI等器件。通过沿着分割预定线将这样形成的半导体晶片切断，对形成有器件的区域进行分割而制造出各个器件。
作为对半导体晶片等晶片进行分割的方法实用化如下的被称为内部加工的激光加工方法：使用对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线并将聚光点定位在待分割区域的内部而照射脉冲激光光线。使用了该被称为内部加工的激光加工方法的分割方法为如下的技术：通过将对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光点定位在晶片的内部而沿着分割预定线进行照射，由此在晶片的内部沿着分割预定线连续地形成改质层，通过对晶片施加外力，从而沿着因形成改质层而强度降低的分割预定线将晶片分割成各个器件(例如，参照专利文献1)。
作为对晶片施加外力的方法，在下述专利文献2中公开了如下的技术：将粘合带粘接在晶片的正面并对晶片的背面进行磨削而形成为规定的厚度，并且利用磨削对晶片施加外力，由此沿着形成有改质层的分割预定线将晶片分割成各个器件。
并且，作为对晶片施加外力的方法，在下述专利文献3中公开了如下的技术：通过将粘合带粘接在晶片上并对该粘合带进行扩张，从而沿着形成有改质层的分割预定线将晶片分割成各个器件。
专利文献1：日本特许第3408805号公报
专利文献2：日本特开2009-290148号公报
专利文献3：日本特开2006-229021号公报
但是，在上述的任意一个方法中，由于通过外力的施加来使裂纹从改质层朝向晶片的正面和背面成长，而沿着分割预定线将晶片分割成各个器件，所以为了沿着分割预定线可靠地分割晶片，需要在晶片的内部沿着分割预定线层叠形成多个改质层，存在生产性差的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而执行的，其主要的技术课题在于提供晶片的加工方法，即使不在晶片的内部沿着分割预定线层叠形成多个改质层，也能够沿着形成有改质层的分割预定线将晶片可靠地分割。
为了解决上述主要的技术课题，根据本发明，提供一种晶片的加工方法，将在正面上呈格子状形成有多条分割预定线并且在由该多条分割预定线划分出的多个区域中形成有器件的晶片沿着分割预定线分割成各个器件，其特征在于，该晶片的加工方法包含如下的工序：
粘合带粘接工序，在晶片的正面上粘接粘合带；
改质层形成工序，从晶片的背面侧将对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光点定位在内部并沿着分割预定线进行照射，在晶片的内部沿着分割预定线形成改质层；
粘合带加热工序，通过对粘接在实施了该改质层形成工序后的晶片的正面上的粘合带进行加热，从而使裂纹从改质层朝向晶片的正面伸长；以及
分割工序，对实施了该粘合带加热工序后的晶片施加外力，沿着形成有改质层和朝向正面伸长的裂纹的分割预定线将晶片分割成各个器件。
在上述分割工序中，将粘接在晶片的正面上的粘合带侧保持在卡盘工作台上，利用磨削磨具对晶片的背面进行磨削而形成为规定的厚度，并且沿着形成有改质层和朝向正面伸长的裂纹的分割预定线将晶片分割成各个器件。
本发明中的晶片的加工方法包含如下的工序：粘合带粘接工序，在晶片的正面上粘接粘合带；改质层形成工序，从晶片的背面侧将对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光点定位在内部并沿着分割预定线进行照射，在晶片的内部沿着分割预定线形成改质层；粘合带加热工序，通过对粘接在实施了该改质层形成工序后的晶片的正面上的粘合带进行加热，从而使裂纹从改质层朝向晶片的正面伸长；以及分割工序，对实施了该粘合带加热工序后的晶片施加外力，沿着形成有改质层和朝向正面伸长的裂纹的分割预定线将晶片分割成各个器件。在实施分割工序时，粘合带因实施上述粘合带加热工序而变得柔软，作用在晶片的正面侧的压缩应力得到释放，到达形成有改质层的晶片的正面的裂纹伸长，所以虽然没有层叠形成多个改质层，也能够沿着分割预定线将晶片可靠地分割。因此，由于不需要层叠形成多个改质层，所以能够提高生产性。
附图说明
图1是作为利用本发明的晶片的加工方法而被分割的晶片的半导体晶片的立体图。
图2是示出本发明的晶片的加工方法中的粘合带粘接工序的说明图。
图3是用于实施本发明的晶片的加工方法中的改质层形成工序的激光加工装置的主要部分立体图。
图4是示出本发明的晶片的加工方法中的改质层形成工序的说明图。
图5是示出本发明的晶片的加工方法中的粘合带加热工序的说明图。
图6是作为本发明的晶片的加工方法中的分割工序的第1实施方式的背面磨削工序的说明图。
图7是本发明的晶片的加工方法中的在实施了粘合带加热工序的晶片的背面粘接划片带并通过环状的框架来对划片带的外周部进行支承的晶片支承工序的说明图。
图8是用于实施本发明的晶片的加工方法中的分割工序的第2实施方式的带扩张装置的立体图。
图9是示出本发明的晶片的加工方法中的分割工序的第2实施方式的说明图。
标号说明
2：半导体晶片；21：分割预定线；22：器件；3：粘合带；4：激光加工装置；41：激光加工装置的卡盘工作台；42：激光光线照射构件；422：聚光器；5：加热板；6：磨削装置；61：磨削装置的卡盘工作台；62：磨削构件；66：磨削磨轮；7：带扩张装置；71：框架保持构件；72：带扩张构件；73：拾取夹头；F：环状的框架；T：划片带。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的晶片的加工方法的优选的实施方式进行详细地说明。
图1示出了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由厚度为例如500μm的硅晶片构成，在正面2a上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划分出的多个区域中形成有IC、LSI等器件22。以下，对沿着分割预定线21将该半导体晶片2分割成各个器件22的晶片的加工方法进行说明。
首先，为了保护形成在半导体晶片2的正面2a上的器件22，实施粘合带粘接工序，将粘合带粘接在半导体晶片2的正面2a上。即，如图2所示，在半导体晶片2的正面2a上粘接粘合带3。另外，在图示的实施方式中，作为粘合带3，在厚度为100μm的由聚氯乙烯(PVC)构成的片状基材的正面上涂布有厚度5μm左右的丙烯酸树脂类的糊。
在将粘合带3粘接在半导体晶片2的正面2a上之后，实施改质层形成工序，使聚光点定位在内部而沿着分割预定线21照射对于半导体晶片2具有透过性的波长的激光光线，在半导体晶片2的内部沿着分割预定线21形成改质层。使用图3所示的激光加工装置4来实施该改质层形成工序。图3所示的激光加工装置4具有：卡盘工作台41，其对被加工物进行保持；激光光线照射构件42，其对保持在该卡盘工作台41上的被加工物照射激光光线；以及拍摄构件43，其对保持在卡盘工作台41上的被加工物进行拍摄。卡盘工作台41构成为对被加工物进行吸引保持，该卡盘工作台41通过未图示的移动机构在图3中箭头X所示的加工进给方向和箭头Y所示的分度进给方向上移动。
上述激光光线照射构件42从聚光器422照射脉冲激光光线，聚光器422安装在实际上水平配置的圆筒形状的外壳421的前端。并且，在图示的实施方式中，安装在构成上述激光光线照射构件42的外壳421的前端部的拍摄构件43除了借助可视光线进行拍摄的通常的拍摄元件(CCD)之外还包括：红外线照明构件，其对被加工物照射红外线；光学系统，其捕捉该红外线照明构件所照射的红外线；以及拍摄元件(红外线CCD)等，其输出与被该光学系统捕捉到的红外线对应的电信号，拍摄构件43将拍摄得到的图像信号发送至未图示的控制构件。
参照图3和图4对使用上述的激光加工装置4来实施的改质层形成工序进行说明。
关于该改质层形成工序，首先将实施了上述粘合带粘接工序的半导体晶片2的粘合带3侧载置在上述的图3所示的激光加工装置4的卡盘工作台41上。然后，借助未图示的吸引构件隔着粘合带3将半导体晶片2吸引保持在卡盘工作台41上(晶片保持工序)。因此，保持在卡盘工作台41上的半导体晶片2的背面2b为上侧。将这样吸引保持着半导体晶片2的卡盘工作台41利用未图示的加工进给构件定位在拍摄构件43的正下方。
当卡盘工作台41被定位在拍摄构件43的正下方时，执行如下的校准作业：通过拍摄构件43和未图示的控制构件对半导体晶片2的待激光加工的加工区域进行检测。即，拍摄构件43和未图示的控制构件执行图形匹配等图像处理，并执行激光光线照射位置的校准，其中，该图形匹配等图像处理用于进行在半导体晶片2的规定的方向上形成的分割预定线21与沿着分割预定线21照射激光光线的激光光线照射构件42的聚光器422的位置对准。并且，对形成在半导体晶片2上的、沿着与上述规定的方向垂直的方向延伸的分割预定线21也同样地执行激光光线照射位置的校准。这时，半导体晶片2的形成有分割预定线21的正面2a位于下侧，但由于拍摄构件43如上述的那样具有由红外线照明构件、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拍摄元件(红外线CCD)等构成的拍摄构件，所以能够透过背面2b对分割预定线21进行拍摄。
如上所示，对形成于半导体晶片2的分割预定线21进行检测，该半导体晶片2保持在卡盘工作台41上，在进行了激光光线照射位置的校准后，如图4的(a)所示，将卡盘工作台41移动至照射激光光线的激光光线照射构件42的聚光器422所处的激光光线照射区域内，将规定的分割预定线21的一端定位在激光光线照射构件42的聚光器422的正下方(图4的(a)中的左端)。接着，将从聚光器422照射的脉冲激光光线的聚光点P定位在比半导体晶片2的厚度方向中间部靠正面侧(下侧)的位置。并且，一边从聚光器422照射对于硅晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线，一边使卡盘工作台41以规定的进给速度按照图4的(a)中箭头X1所示的方向移动。并且，在激光光线照射构件42的聚光器422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工作台41的移动。其结果是，如图4的(b)所示，在半导体晶片2的内部沿着分割预定线21连续地形成改质层210。
另外，例如以如下的方式设定上述改质层形成工序中的加工条件。
波长：1064nm的脉冲激光
重复频率：100kHz
平均输出：1W
聚光光斑直径：
加工进给速度：100mm/秒
在如上述那样沿着规定的分割预定线21实施了上述改质层形成工序后，使卡盘工作台41在箭头Y所示的方向上按照形成在半导体晶片2上的分割预定线21的间隔进行分度进给(分度进给工序)，执行上述改质层形成工序。这样当沿着形成在规定的方向上的全部的分割预定线21实施了上述改质层形成工序后，使卡盘工作台41转动90度，沿着在与形成在上述规定的方向上的分割预定线21垂直的方向上延伸的分割预定线21执行上述改质层形成工序。
在实施了上述改质层形成工序后，实施粘合带加热工序，通过对粘接在形成有改质层的半导体晶片2的正面上的粘合带3进行加热，使裂纹从改质层210朝向半导体晶片2的正面伸长。在图示的实施方式中，使用图5的(a)所示的加热板5来实施该粘合带加热工序。即，如图5的(b)所示，将粘接在实施了上述改质层形成工序而形成有改质层210的半导体晶片2的正面上的粘合带3侧载置在加热板5的上表面即载置面51上。并且，使加热板5工作而将粘合带3加热至50～150度。其结果是，粘合带3变得柔软，作用在半导体晶片2的正面2a侧的压缩应力被释放，如图5的(c)所示，裂纹211朝向形成有改质层210的半导体晶片2的正面2a伸长。
在实施了上述粘合带加热工序后，实施分割工序，对半导体晶片2施加外力，沿着形成有改质层210和朝向正面伸长的裂纹211的分割预定线21将半导体晶片2分割成各个器件。参照图6对该分割工序的第1实施方式(背面磨削工序)进行说明。使用图6的(a)所示的磨削装置6来实施分割工序的第1实施方式(背面磨削工序)。图6的(a)所示的磨削装置6具有作为对被加工物进行保持的保持构件的卡盘工作台61和对保持在该卡盘工作台61上的被加工物进行磨削的磨削构件62。卡盘工作台61构成为将被加工物吸引保持在上表面上，并通过未图示的旋转驱动机构使卡盘工作台61按照图6的(a)中箭头A所示的方向旋转。磨削构件62具有：主轴外壳63；旋转主轴64，其以自由旋转的方式被该主轴外壳63支承，通过未图示的旋转驱动机构而旋转；安装座65，其安装在该旋转主轴64的下端；以及磨削磨轮66，其安装在该安装座65的下表面。该磨削磨轮66由圆环状的基台67和呈环状安装在该基台67的下表面的磨削磨具68构成，基台67通过紧固螺栓69而安装在安装座65的下表面。
要想使用上述的磨削装置6来实施分割工序的第1实施方式即背面磨削工序，则如图6的(a)所示，将粘接在半导体晶片2的正面上的粘合带3侧载置在卡盘工作台61的上表面(保持面)上。并且，通过未图示的吸引构件将半导体晶片2隔着粘合带3吸引保持在卡盘工作台61上(晶片保持工序)。因此，保持在卡盘工作台61上的半导体晶片2的背面2b为上侧。这样在将半导体晶片2隔着粘合带3吸引保持在卡盘工作台61上之后，一边使卡盘工作台61按照图6的(a)中箭头A所示的方向以例如300rpm旋转，一边使磨削构件62的磨削磨轮66按照图6的(a)中箭头B所示的方向以例如6000rpm旋转，使图6的(b)所示的磨削磨具68与被加工面即半导体晶片2的背面2b接触，并使磨削磨轮66按照箭头C所示的方向以例如1μm/秒的磨削进给速度朝向下方(相对于卡盘工作台61的保持面垂直的方向)磨削进给规定的量。其结果是，半导体晶片2的背面2b被磨削而使半导体晶片2形成为规定的厚度(例如150μm)，并且沿着因形成有改质层210和朝向正面伸长的裂纹211而强度降低的分割预定线21形成分割线210a，从而将半导体晶片2分割成各个器件22。另外，由于在被分割成各个器件22的多个器件22的正面上粘接有粘合带3，所以器件22不会变得散乱而是维持半导体晶片2的形态。这样，通过实施背面磨削工序，沿着改质层210和形成有朝向正面伸长的裂纹211而强度降低的分割预定线21可靠地形成分割线210a，从而将半导体晶片2分割成各个器件22。在实施作为该分割工序的背面磨削工序时，如上述的那样，由于裂纹211从改质层210伸长而达到正面，所以虽然没有层叠形成多个改质层，也能够将半导体晶片2沿着分割预定线21可靠地分割。因此，由于不需要层叠形成多个改质层，所以能够提高生产性。
接着，参照图7至图9对分割工序的第2实施方式进行说明。
在该实施方式中，首先实施晶片支承工序，在实施了上述粘合带加热工序的半导体晶片2的背面2b粘接划片带并通过环状的框架对该划片带的外周部进行支承。即，如图7所示，在划片带T的正面上粘接实施了上述的粘合带加热工序的半导体晶片2的背面2b，该划片带T的外周部以将环状的框架F的内侧开口部覆盖的方式安装。并且，将粘接在半导体晶片2的正面2a上的粘合带3剥离。因此，粘接在划片带T的正面上的半导体晶片2的正面2a为上侧。
在这样实施了晶片支承工序之后，实施分割工序，通过对粘接有半导体晶片2的划片带T进行扩张而对半导体晶片2施加外力，从而沿着形成有改质层210和裂纹211的分割预定线21将半导体晶片2分割。使用图8所示的带扩张装置7来实施该分割工序。图8所示的带扩张装置7具有：框架保持构件71，其对上述环状的框架F进行保持；带扩张构件72，其对安装在环状的框架F上的划片带T进行扩张，该环状的框架F被保持在该框架保持构件71上；以及拾取夹头73。框架保持构件71包含：环状的框架保持部件711；以及作为固定构件的多个夹具712，其配设在该框架保持部件711的外周。框架保持部件711的上表面形成对环状的框架F进行载置的载置面711a，环状的框架F被载置在该载置面711a上。并且，载置在载置面711a上的环状的框架F利用夹具712而固定在框架保持部件711上。这样构成的框架保持构件71以能够在上下方向上进退的方式被带扩张构件72支承。
带扩张构件72具有配设在上述环状的框架保持部件711的内侧的扩张滚筒721。该扩张滚筒721具有比环状的框架F的内径小并比半导体晶片2的外径大的内径和外径，其中，该半导体晶片2粘接在划片带T上，该划片带T安装在该环状的框架F上。并且，在扩张滚筒721的下端具有支承凸缘722。图示的实施方式中的带扩张构件72具有能够使上述环状的框架保持部件711在上下方向上进退的支承构件723。该支承构件723包含配置在上述支承凸缘722上的多个汽缸723a，其活塞杆723b与上述环状的框架保持部件711的下表面连结。这样包含有多个汽缸723a的支承构件723使环状的框架保持部件711在上下方向上在基准位置与扩张位置之间移动，其中，该基准位置是如图9的(a)所示、载置面711a与扩张滚筒721的上端为大致相同高度的位置，该扩张位置是如图9的(b)所示、载置面711a与扩张滚筒721的上端相比以规定的量位于下方的位置。
参照图9的(a)和(b)对使用按照以上的方式构成的带扩张装置7来实施的分割工序进行说明。即，如图9的(a)所示，将环状的框架F载置在构成框架保持构件71的框架保持部件711的载置面711a上并通过夹具712固定在框架保持部件711上(框架保持工序)，其中，在该环状的框架F上安装有划片带T，在该划片带T上粘接有半导体晶片2。这时，框架保持部件711被定位在图9的(a)所示的基准位置。接着，使作为构成带扩张构件72的支承构件723的多个汽缸723a进行动作，从而使环状的框架保持部件711下降到图9的(b)所示的扩张位置。因此，如图9的(b)所示，由于固定在框架保持部件711的载置面711a上的环状的框架F也下降，所以安装在环状的框架F上的划片带T与扩张滚筒721的上端缘接触而被扩张(带扩张工序)。其结果是，由于对粘接在划片带T上的半导体晶片2呈放射状地作用拉力，所以半导体晶片2沿着因形成有上述的改质层210和裂纹211而强度降低的分割预定线21被分割成各个器件22并且在器件22之间形成有间隔S。在这样实施作为分割工序的带扩张工序时，由于半导体晶片2的改质层210和裂纹211伸长并到达了正面，所以即使没有层叠形成多个改质层，也能够沿着分割预定线21将半导体晶片2可靠地分割。因此，由于不需要层叠形成多个改质层，所以能够提高生产性。
接着，如图9的(c)所示，使拾取夹头73进行动作而对器件22进行吸附，从划片带T剥离并拾取器件22，并将器件22输送到未图示的托盘或者芯片接合工序。另外，在拾取工序中，如上述的那样，由于粘接在划片带T上的各个器件22之间的间隙S被扩大，所以不会与邻接的器件22接触而能够容易地进行拾取。

Claims (2)

1.一种晶片的加工方法，将在正面上呈格子状形成有多条分割预定线并且在由该多条分割预定线划分出的多个区域中形成有器件的晶片沿着分割预定线分割成各个器件，其特征在于，该晶片的加工方法包含如下的工序：
粘合带粘接工序，在晶片的正面上粘接粘合带；
改质层形成工序，从晶片的背面侧将对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光点定位在内部并沿着分割预定线进行照射，在晶片的内部沿着分割预定线形成改质层；
粘合带加热工序，通过对粘接在实施了该改质层形成工序后的晶片的正面上的粘合带进行加热，从而使裂纹从改质层朝向晶片的正面伸长；以及
分割工序，对实施了该粘合带加热工序后的晶片施加外力，沿着形成有改质层和朝向正面伸长的裂纹的分割预定线将晶片分割成各个器件。
2.根据权利要求1所述的晶片的加工方法，其中，
在该分割工序中，将粘接在晶片的正面上的粘合带侧保持在卡盘工作台上，利用磨削磨具对晶片的背面进行磨削而形成为规定的厚度，并且沿着形成有改质层和朝向正面伸长的裂纹的分割预定线将晶片分割成各个器件。
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