CN106340490B - 晶片的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供晶片的加工方法，当在形成了由脉冲激光光线形成的改质层和裂痕之后执行磨削工序而分割成各个器件的情况下，不会导致器件的品质降低。为了解决上述课题，将在本发明的晶片的加工方法的改质层形成工序中设定的脉冲激光光线的功率设定为按照如下的方式形成改质层以及裂痕的功率：通过按照在背面磨削工序中设定的规定的磨削条件进行磨削，从而能够在达到完工厚度之前将晶片分割成各个器件芯片，而且在分割成各个器件芯片之后，直到达到完工厚度为止的时间是不存在各个器件芯片彼此磨擦而产生损伤的情况的时间。

Description

晶片的加工方法
技术领域
本发明涉及晶片的加工方法，对在正面呈格子状形成有多条间隔道(分割预定线)并且在由该多条间隔道划分的多个区域内形成有器件的晶片沿着间隔道进行分割。
背景技术
在半导体器件制造工艺中，通过在大致圆板形状的半导体晶片的正面呈格子状排列的称为间隔道的分割预定线来划分出多个区域，在该划分出的区域内形成IC、LSI等器件。并且，通过沿着间隔道切断晶片从而对形成有器件的区域进行分割而制造出各个器件芯片。
作为沿着上述的晶片的间隔道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过性的波长的脉冲激光光线，使聚光点对准待分割区域的内部而照射脉冲激光光线。
当对使用了该激光加工方法的分割方法的一例进行更具体地说明时，在形成有器件的晶片正面配设保护部件，从晶片的背面将对于晶片具有透过性的波长的激光光线定位在与分割预定线对应的晶片内部而进行照射，在沿着分割预定线形成改质层之后，将配设在晶片的正面的保护部件侧保持在保持单元上，通过磨削单元对晶片的背面进行磨削而加工到目标完工厚度。通过该加工将改质层去除，并且沿着分割预定线将晶片分割成各个器件芯片(例如，参照专利文献1)。根据该分割工序，在形成改质层时形成裂痕，之后，执行由磨削单元所进行的磨削从而以该裂痕为起点分割成各个器件芯片，因此，不需要采用另外施加外力等的单元，能够高效地进行分割。
专利文献1：日本特许第3762409号公报
所述改质层和裂痕通过下述方式形成：将脉冲激光光线的聚光点对准晶片基板的内部进行照射从而创造出容易产生多光子吸收的条件，使晶片基板内部改质。在所述改质层形成过程中会形成裂痕，由于在磨削时存在该裂痕，所以在对晶片基板的背面进行磨削的磨削工序中，可靠地分割成各个器件芯片。
但是，在进行背面的磨削时，如后述的那样，一边使对作为被加工物的晶片进行保持的卡盘工作台旋转，一边使磨削单元所具有的磨削磨轮与该晶片接触并高速旋转，并相对于被加工物使该磨削单元下降，从而对晶片赋予较强的压力和振动。并且，在磨削工序的途中将晶片分割成各个器件芯片之后磨削工序长时间地持续直到达到完工厚度的情况下，会产生如下问题：分割而成的器件芯片彼此受到上述压力和振动而各自振动，相邻的器件芯片彼此接触、碰撞，在器件芯片的侧部和角部产生缺陷而给产品品质带来较大的影响。
考虑过为了应对该问题而采取下述措施：当为了执行磨削加工而在晶片的形成有器件的正面上配设保护部件的保护膜时，使该保护膜硬化而临时牢固地进行固定以使得即使各器件被分割成各个芯片也不会振动。但是，作为该保护膜，当将晶片的形成有器件的正面侧保持于卡盘工作台等保持部件上时，要求其具有作为为了保护正面侧的器件而吸收加工时的振动的某种程度的缓冲材料的功能，所以并不优选使其事先硬化为将分割后的各器件芯片牢固地固定的状态。
因此，在晶片的加工方法中存在如下的待解决的课题，在形成由脉冲激光光线形成的改质层和裂痕之后执行磨削工序而分割成各个器件芯片的情况下，不会导致器件芯片的品质降低。
发明内容
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，将该晶片分割成各个器件芯片，在该晶片中，多个器件由分割预定线划分而形成在正面上，其中，该晶片的加工方法具有如下的工序：保护部件配设工序，在晶片的正面配设保护部件；改质层形成工序，将对于配设有该保护部件的晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光点定位在沿着分割预定线的晶片的内部，并且以规定的功率照射该脉冲激光光线，形成改质层和从该改质层朝向正面背面延伸的裂痕；以及背面磨削工序，在实施了该改质层形成工序之后，将该保护部件侧保持在卡盘工作台上，按照规定的磨削条件利用磨削磨轮对晶片的背面进行磨削而分割成各个器件芯片，并且去除该改质层并进行磨削直至达到目标完工厚度，将在该改质层形成工序中设定的所述脉冲激光光线的该规定的功率设定为按照如下的方式形成改质层以及裂痕的功率：通过按照在该背面磨削工序中设定的该规定的磨削条件进行磨削，能够在达到目标完工厚度之前将该晶片分割成各个器件芯片，而且在分割成各个器件芯片之后，直到达到该目标完工厚度为止的时间是不存在各个器件芯片彼此磨擦而产生损伤的情况的时间。
根据本发明的晶片加工方法，按照如下方式对形成改质层以及裂痕的脉冲激光光线的功率进行设定：能够防止在背面磨削工序中在磨削加工开始之后、在进行磨削的当前将晶片分割成各个器件芯片，在达到完工厚度之前且在分割成各个器件芯片之后，达到完工厚度为止的时间是不存在各个器件芯片彼此摩擦而产生损伤的程度的时间。
附图说明
图1的(a)、(b)是示出保护部件配设工序的概略立体图。
图2是示出改质层形成工序的执行状态的概略立体图。
图3的(a)、(b)是示出在图2所示的改质层形成工序中形成的改质层的剖视图。
图4是示出晶片的背面磨削时的晶片保持工序的立体图。
图5是示出背面磨削工序的概略立体图。
图6是示出在背面磨削工序中磨削加工完成状态的概略立体图。
图7是示出保护带的剥离工序的概略立体图。
标号说明
2：硅晶片；3：保护带；4：磨削装置；21：器件；22：改质层；23：裂痕；24：分割预定线；31、40：卡盘工作台；42：磨削磨轮；43：磨削单元。
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例方式进行详细地说明。
(保护部件配设工序)
在图1中示出了将作为由本发明的晶片的加工方法进行分割的硅晶片2和对在该硅晶片2的正面侧2a上形成的器件21进行保护的保护部件的例如由聚氯乙烯构成的保护带3粘接(参照图1的(a))，形成作为被加工物的晶片(参照图1的(b))的工序。图1所示的硅晶片2在正面2a上由呈格子状形成的多条间隔道(分割预定线)划分出多个区域，在该划分出的区域内形成有IC、LSI等该器件21。
(改质层形成工序)
如上所述，如果在硅晶片2的正面2a上配设了保护带3，则将所述硅晶片2的保护带3侧定位并载置到图2所示的激光加工装置中的激光加工用卡盘工作台31上。并且，从晶片2的背面2b侧将聚光点定位在与分割预定线对应的晶片2的内部而照射对于该硅晶片2具有透过性的波长的激光光线，并按照箭头X所示的方向以后述的规定的加工进给速度对卡盘工作台31进行加工进给，形成改质层。
当所述激光加工在该分割预定线全长范围内结束后，在箭头Y所示的方向上依次相对地对照射激光光线的聚光器30进行分度进给，一边照射脉冲激光光线一边使卡盘工作台在箭头X方向上移动，在所有的与在第1方向上延伸的分割预定线对应的晶片的内部形成改质层，其中，该第1方向沿着硅晶片2上的箭头Y方向排列。之后，将卡盘工作台31旋转90度而沿着在与第1方向垂直的第2方向上延伸的分割预定线重复同样的步骤，在所有的沿着硅晶片2的第1方向和第2方向排列的分割预定线的内部产生改质层和裂痕。另外，在该实施方式中，由于沿着一条分割预定线形成了在高度(深度)方向上错开位置的3个改质层，所以该改质层形成工序在各分割预定线处使聚光点位置错开3次而反复进行。
关于在所述改质层形成工序中形成的改质层，使用图3的(a)、(b)进行进一步地说明。图3的(a)示出了将形成有改质层的晶片2沿着分割预定线切断的截面的一部分概略图。硅晶片2以a＝700μm的厚度形成，在下述区域中形成改质层：从以形成有器件21的正面2a为基准按照180μm设定的范围b中去除作为后述的背面磨削工序中的目标完工厚度来设定的、从正面2a到双点划线所示的高度的区域c＝30μm。图3的(b)是沿着与图3的(a)中所示的改质层22垂直的方向切断的A-A截面的一部分概略图，在沿着分割预定线24的内部形成改质层22，在该改质层22的上下形成裂痕23。
(背面磨削工序)
关于所述硅晶片2，在通过所述改质层形成工序沿着所有分割预定线24在晶片内部形成改质层之后，如图4所示，将该晶片2的保护带3侧作为下侧，即，将背面2b侧作为上表面而载置到磨削装置的以能够旋转的方式构成的卡盘工作台40上。该卡盘工作台40的上表面由吸附卡盘41构成，该吸附卡盘41由能够通气的多孔陶瓷材料构成，通过未图示的吸引单元来进行吸引，从而牢固地保持硅晶片2。
如果将硅晶片2保持在卡盘工作台40上，则如图5所示，一边使卡盘工作台40按照箭头40a所示的方向以例如300rpm旋转，一边使磨削单元43的磨削磨轮42按照箭头42a的方向以例如3500rpm旋转，并一边使磨削磨轮42以1.0μm/s的速度下降一边通过磨削磨轮42的磨削磨具进行磨削，由此，硅晶片2形成为所述的目标完工厚度(30μm)。当达到目标完工厚度时，得到改质层全部被去除并沿着利用改质层形成工序形成的裂痕23被分割成各器件21的状态的硅晶片2′，由此，背面磨削工序结束(参照图6)。
以上，与硅晶片2的分割有关的加工工序结束。另外，在将该晶片的加工结束后的硅晶片2′的背面2b侧粘接在保持于框架F的带T上并进行了一体化之后，适当地剥离保护带3(参照图7)并从带T拾取各个器件芯片21。
这里，本发明的发明人对所述改质层形成工序的结果产生的改质层和裂痕的大小以及因之后执行的背面磨削工序而产生的各个器件芯片的缺陷的产生进行了详细地研究，结果发现如下的情况：当利用背面磨削工序在较早的时间点对各个器件进行芯片分割时，分割之后的磨削时间变长，在该分割后的背面磨削工序中，相邻的器件芯片彼此碰撞并摩擦从而产生与产品品质有关的损伤。并且，在改质层形成工序中形成的改质层和裂痕的大小会影响被分割成各器件芯片的时间点，由此推导出该改质层和裂痕的大小受脉冲激光光线的每1个脉冲的功率制约。以下对其详细内容进行说明。
在该改质层形成工序中所使用的激光加工的加工条件如下。
光源：LD激励Q开关Nd：YVO4脉冲激光
波长：1342nm
重复频率：60kHz
聚光点光斑：
Figure BDA0001040867880000051
加工进给速度：500mm/秒
被加工物：硅晶片
厚度：700μm
改质层位置形成范围：45μm～180μm(以硅晶片2的正面2a为基准，以3层形成改质层)
背面磨削工序中的磨削条件如上所述，一边使卡盘工作台40按照箭头40a所示的方向以例如300rpm旋转，一边使磨削单元43的磨削磨轮42按照箭头42a的方向以例如3500rpm旋转，并使磨削磨轮42以1.0μm/s的速度下降。
以下，示出了每当执行上述改质层形成工序、背面磨削工序，仅变更脉冲激光光线的功率而对由改质层形成工序形成的改质层23和裂痕24的发现状况与由背面磨削工序导致的器件的缺陷产生状况的关联性进行验证的结果。关于器件合格与否的条件，将在通过磨削工序达到目标完工厚度的状态下晶片2被完全地分割成各个器件芯片22且分割得到的各器件芯片的侧面和角部没有以5μm以上的深度产生缺陷的情况设为OK条件，除此之外设为NG。
Figure BDA0001040867880000061
＊【功率】以脉冲激光光线的每1个脉冲的功率即【10-5J/1个脉冲】为单位，【改质层】和【裂痕】的长度以【μm】为单位。另外，【改质层】的长度示出了每1层的深度方向的高度。
如上所述，在脉冲激光光线的功率为0.33【10-5J/1个脉冲】以下的情况下，即使执行背面磨削工序来磨削至目标完工厚度，改质层和裂痕也没有在能够测量的范围内产生，不能被良好地分割。并且，在脉冲激光光线的功率为0.5【10-5J/1个脉冲】的情况下，虽然形成了改质层，但裂痕没有在能够测量的范围内形成，与所述同样地不能被良好地分割。并且，在改质层形成工序中的脉冲激光光线的功率大于1.17【10-5J/1个脉冲】大的情况下，改质层和裂痕超出所需地变大，在背面磨削工序的较早的阶段以裂痕为起点分割成各个器件芯片，所以因背面磨削工序中的压力与振动而在各个器件芯片的侧面和角部产生不能容许的缺陷。
与此相对，明确了下述情况：当在脉冲激光光线的功率为0.67～1.0【10-5J/1个脉冲】的范围内进行改质层的形成的情况下，直到在背面磨削工序中达到目标完工厚度为止抑制了晶片被分割成各个器件芯片，而且在通过改质层和裂痕的作用可靠地分割成各个器件芯片之后，直到达到目标完工厚度为止的时间是不存在各个器件芯片彼此摩擦而产生损伤的情况的程度的时间。根据该验证结果，可理解为：能够通过调节在改质层形成工序中使用的脉冲激光光线的功率来调节改质层的裂痕的长度，能够通过调节该改质层和裂痕的长度来调节背面磨削工序时对各个器件层的分割时期，通过调节该分割时期，从而能够对在将硅晶片2分割成各个器件芯片之后达到目标完工厚度为止的时间进行控制。
即，能够通过下述方式解决上述的本发明的课题：即，按照如下的方式预测改质层、裂痕的大小：在对硅晶片形成由脉冲激光光线形成的改质层和裂痕之后执行背面磨削工序而分割成各个器件芯片并去除改质层的情况下，通过按照背面磨削工序中设定的该规定的磨削条件来进行磨削，从而能够在达到目标完工厚度之前将该晶片分割成各个器件芯片，而且在分割成各个器件芯片之后，直到达到该目标完工厚度为止的时间成为不存在各个器件芯片彼此摩擦而产生损伤的情况的时间，关于在改质层形成工序中照射的激光光线，将其设定为能够得出该改质层、裂痕的大小的脉冲激光光线的功率。
另外，作为根据所述的脉冲激光光线的功率而变化的改质层和裂痕的长度与晶片被分割的时期以及被分割成各个器件芯片后的直到达到完工厚度为止的时间的关系，会根据背面磨削工序中的磨削单元的磨削条件(磨削单元的旋转速度和下降速度、目标完工厚度、硅晶片的材料条件等)而变化。因此，在执行磨削条件不同的背面磨削工序的情况下，能够根据在背面磨削工序中执行的磨削条件通过实验等预先求出改质层和裂痕长度，以便在达到目标完工厚度之前将该硅晶片分割成各个器件芯片，而且在分割成各个器件芯片之后，在直到达到该目标完工厚度为止的时间内，不存在各个器件芯片彼此摩擦而产生损伤的情况，并将在改质层形成工序中照射的脉冲激光光线的功率设定为形成该改质层、裂痕长度的功率即可。

Claims (1)

1.一种晶片的加工方法，将该晶片分割成各个器件芯片，在该晶片中，多个器件由分割预定线划分而形成在正面上，其中，
该晶片的加工方法具有如下的工序：
保护部件配设工序，在晶片的正面配设保护部件；
改质层形成工序，将对于配设有该保护部件的晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光点定位在沿着分割预定线的晶片的内部，并且以规定的功率照射该脉冲激光光线，形成改质层和从该改质层分别朝向正面和背面延伸而在该改质层的上下形成的裂痕；以及
背面磨削工序，在实施了该改质层形成工序之后，将该保护部件侧保持在卡盘工作台上，按照规定的磨削条件利用磨削磨轮对晶片的背面进行磨削而分割成各个器件芯片，并且去除该改质层并进行磨削直至达到目标完工厚度，
将在该改质层形成工序中设定的所述脉冲激光光线的该规定的功率设定为按照如下的方式形成改质层以及裂痕的功率：通过按照在该背面磨削工序中设定的该规定的磨削条件进行磨削，直到达到目标完工厚度之前的规定时刻为止，抑制将该晶片分割成各个器件芯片，并且在达到该目标完工厚度之前，能够将该晶片分割成各个器件芯片，而且在分割成各个器件芯片之后，在从该规定时刻起直到达到该目标完工厚度为止的时间内不存在各个器件芯片彼此磨擦而产生损伤的情况，
由此，通过调节在改质层形成工序中使用的脉冲激光光线的功率来调节改质层的裂痕的长度，通过调节该改质层和裂痕的长度来调节背面磨削工序时对各个器件层的分割时期，通过调节该分割时期，对在将该晶片分割成各个器件芯片之后达到目标完工厚度为止的时间进行控制。
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