CN106505035A - 晶片的加工方法 - Google Patents

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Abstract

提供晶片的加工方法，是基于SDBG法的晶片的加工方法，防止在器件芯片侧面上残留磨削屑。晶片在由相互交叉的多条分割预定线划分的正面的各区域中形成有器件，方法具有：框架单元形成步骤，在封闭环状框架的开口的扩张带上粘贴晶片的正面而形成框架单元；改质层形成步骤，从构成框架单元的晶片的背面照射对于晶片具有透过性的波长的激光束，在晶片的内部的正面附近形成沿着分割预定线的改质层；第1磨削步骤，一边提供磨削水一边利用磨削磨具来磨削晶片的背面，沿着改质层将晶片分割成一个个的器件芯片；和第2磨削步骤，对通过扩展扩张带而在相邻的器件芯片之间设置有间隔的晶片提供磨削水并利用磨削磨具来磨削其背面，将晶片薄化到完工厚度。

Description

晶片的加工方法
技术领域
本发明涉及半导体晶片等晶片的加工方法。
背景技术
在半导体器件制造工艺中，在作为大致圆板形状的硅晶片、砷化镓晶片等半导体晶片的正面上通过形成为格子状的被称为间隔道的分割预定线划分出多个区域，在划分出的各区域中形成IC、LSI等器件。
关于这样的半导体晶片(以下，有时简称为晶片)，在利用磨削装置对其背面进行磨削而加工成规定的厚度之后，利用切削装置(划片装置)分割成一个个的器件芯片，分割得到的器件芯片广泛用于移动电话、个人计算机等各种电子设备。
近年来，对移动电话或个人计算机等电子设备要求更加轻量化、小型化，要求更薄的器件芯片。作为将晶片分割成更薄且抗弯强度高的器件芯片的技术，开发出并实用化一种称为所谓的先划片法的分割技术(例如，参照日本特开平11-40520号公报)。
该先划片法是如下的技术：从半导体晶片的正面沿着分割预定线形成规定的深度(相当于器件芯片的完工厚度的深度)的分割槽，并对在正面形成有分割槽的半导体晶片的背面进行磨削而使分割槽在该背面露出，从而将晶片分割成一个个的器件芯片，能够将器件芯片的厚度加工成50μm左右。
另一方面，近年来，开发出并实用化一种使用激光束而将晶片分割成一个个的器件芯片的技术。在该激光加工方法之一中存在如下的方法：将对于晶片具有透过性的波长(例如1064nm)的激光束的聚光点定位在与分割预定线对应的晶片的内部，而沿着分割预定线照射激光束从而在晶片内部形成改质层，然后，通过分割装置对晶片施加外力而以改质层作为分割起点将晶片分割成一个个的器件芯片。该加工方法被称为SD(Stealth Dicing：隐形切割)加工。
为了实现窄间隔道化，而开发出并实用化一种由该SD加工方法与磨削方法的组合构成的SDBG加工方法。
专利文献1：日本特开平11-40520号公报
专利文献2：日本特开2005-064232号公报
但是，在SDBG加工方法中存在如下的课题：磨削屑会侵入到晶片的背面被磨削而分割出的器件芯片之间的稍稍空出的间隙(约1μm左右)中，在完成的器件芯片的侧面上残留磨削屑。
发明内容
本发明是鉴于这样的点而完成的，其目的在于，提供基于SDBG法的晶片的加工方法，能够防止磨削屑残留在器件芯片侧面上。
根据本发明，提供一种晶片的加工方法，该晶片在由相互交叉的多条分割预定线划分的正面的各区域中分别形成有器件，其特征在于，该晶片的加工方法具有如下的步骤：框架单元形成步骤，在封闭环状框架的开口的扩张带上粘贴晶片的正面而形成框架单元；改质层形成步骤，从构成该框架单元的晶片的背面照射对于晶片具有透过性的波长的激光束，在晶片的内部的正面附近形成沿着分割预定线的改质层；第1磨削步骤，在实施了该框架单元形成步骤和该改质层形成步骤之后，一边提供磨削水一边利用磨削磨具对晶片的背面进行磨削，沿着该改质层将晶片分割成一个个的器件芯片；以及第2磨削步骤，在实施了该第1磨削步骤之后，一边对通过扩展该扩张带而在相邻的该器件芯片之间设置有间隔的晶片提供磨削水一边利用磨削磨具对晶片的背面进行磨削，将晶片薄化到完工厚度。
优选晶片的加工方法还具有如下的步骤：晶片转移步骤，在实施了该第2磨削步骤之后，在晶片的背面上粘贴粘接膜并且在该粘接膜上粘贴划片带，通过环状框架对该划片带的外周部进行支承，并将晶片的正面上所粘贴的该扩张带剥离；以及粘接膜断裂步骤，在实施了该晶片转移步骤之后，对在器件芯片之间露出的该粘接膜照射激光束而使该粘接膜断裂。
根据本发明的晶片的加工方法，在第2磨削步骤中空出器件芯片之间的间隔并且实施完工磨削，由此，由于侵入到器件芯片之间的间隔的磨削屑容易被磨削水冲洗，因此能够防止在器件芯片侧面上残留磨削屑。
附图说明
图1是半导体晶片的正面侧立体图。
图2是框架单元的立体图。
图3是激光束照射单元的框图。
图4是示出改质层形成步骤的局部剖视侧视图。
图5是磨削装置的立体图。
图6是说明第1磨削步骤的局部剖视侧视图，其中(A)示出了磨削前的状态，(B)示出了实施第1磨削步骤而将晶片分割成器件芯片的状态。
图7是示出第2磨削步骤的局部剖视侧视图。
图8是示出粘接膜断裂步骤的局部剖视侧视图。
标号说明
2：激光束照射单元；4：激光束产生单元；6：聚光器；8：激光振荡器；11：半导体晶片；13：分割预定线；15：器件；17：框架单元；19：改质层；21：器件芯片；23：间隔；25：DAF；40：磨削单元；52：磨削磨轮；56：磨削磨具；66：卡盘工作台；68：夹具；74：夹具支承部件；76：磨削水提供喷嘴；78：磨削水；T1：扩张带；F：环状框架。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。参照图1，示出本发明的加工方法的作为对象的半导体晶片(以下，有时简称为晶片)11的正面侧立体图。
在半导体晶片11的正面11a上呈格子状地形成多条分割预定线13，在由分割预定线13划分出的各区域中形成IC、LSI等器件15。
在本实施方式的晶片的加工方法中，首先，实施框架单元形成步骤，如图2所示，在以封闭环状框架F的开口的方式粘贴于环状框架F的扩张带T1上粘贴晶片11的正面11a，形成框架单元17。在框架单元17中，粘贴于扩张带T1的晶片11的背面11b露出。
这样使晶片11的背面11b露出而利用卡盘工作台20保持框架单元17的晶片11之后，实施改质层形成步骤，从晶片11的背面11b照射对于晶片11具有透过性的波长(例如1064nm)的激光束，在晶片11的内部的正面附近形成沿着分割预定线13的改质层19。
参照图3，示出激光束照射单元2的结构框图。激光束照射单元2由激光束产生单元4、聚光器(激光头)6构成。
激光束产生单元4包含：振荡出YAG脉冲激光或者YVO4脉冲激光的激光振荡器8、重复频率设定构件10、脉冲宽度调整构件12、以及功率调整构件14。
被激光束产生单元4的功率调整构件14调整成规定的功率的脉冲激光束被聚光器6的反射镜16反射，进一步由聚光用物镜18聚光而照射到保持于卡盘工作台20的半导体晶片11。
参照图4，进一步详细地说明改质层形成步骤。利用激光加工装置的卡盘工作台20隔着扩张带T1对晶片11进行吸引保持，利用夹具22对框架单元17的环状框架F进行夹持而进行固定。
通过聚光器6将对于晶片11具有透过性的波长的激光束的聚光点定位在晶片11的正面附近，从晶片11的背面11b侧照射激光束，通过在箭头X1方向上对卡盘工作台20进行加工进给，而沿着在第1方向上伸长的分割预定线13在晶片11的内部形成改质层19。
接着，对保持着晶片11的卡盘工作台20进行分度进给而将激光束定位在相邻的分割预定线13，通过在箭头X2方向上对卡盘工作台20进行加工进给，而在晶片11的内部形成改质层19。
这样，一边将卡盘工作台20的加工进给方向交替地变更为X1方向、或者X2方向，一边沿着在第1方向上伸长的所有的分割预定线13在晶片11的内部形成改质层19。
接着，在使卡盘工作台20旋转90°之后，沿着在与第1方向垂直的第2方向上伸长的所有的分割预定线13在晶片11的内部形成相同的改质层19。
该改质层形成步骤的加工条件例如按照如下的方式设定。
光源：LD激励Q开关Nd：YVO4脉冲激光
波长：1064nm
平均输出：0.1W
重复频率：50kHz
加工进给速度：200mm/s
在实施了改质层形成步骤之后，实施磨削步骤，对晶片11的背面11b进行磨削 而沿着改质层19将晶片11分割成一个个的器件芯片。在本实施方式中，在将该磨削步骤分成第1磨削步骤和第2磨削步骤进行实施的方面具有特征。
参照图5，示出能够实施磨削的磨削装置32的立体图。34是磨削装置32的基座，在基座34的后方竖立设置有支柱36。在支柱36上固定有在上下方向上延伸的一对导轨38。
磨削单元(磨削构件)40被安装为能够沿着该一对导轨38在上下方向上移动。磨削单元40具有主轴壳体42以及保持主轴壳体42的支承部44，支承部44被安装于沿着一对导轨38在上下方向上移动的移动基台46。
磨削单元40包含：以能够旋转的方式收纳在主轴壳体42中的主轴48、对主轴48进行旋转驱动的电机49、固定于主轴48的前端的轮座50、以及螺纹紧固于轮座50的磨削磨轮52。如图6所示，磨削磨轮52由轮基台54以及固定安装于轮基台54的下端部外周的多个磨削磨具56构成。
磨削装置32具有磨削单元进给机构62，该磨削单元进给机构62由使磨削单元40沿着一对导轨38在上下方向上移动的滚珠丝杠58和脉冲电机60构成。当驱动脉冲电机60时，滚珠丝杠58旋转，磨削单元40在上下方向上移动。
在基座34的上表面上形成有凹部34a，在该凹部34a中配设有卡盘工作台机构64。卡盘工作台机构64具有卡盘工作台66，通过未图示的移动机构而在晶片装卸位置A和与磨削单元40对置的磨削位置B之间在Y轴方向上移动。
与卡盘工作台66相邻地配设有对环状框架进行夹持的多个夹具68。40是折皱部，其覆盖并保护卡盘工作台进给机构的轴部。在基座34的前方侧配设有操作面板72，该操作面板72由磨削装置32的操作员输入磨削条件等。
接着，参照图6对第1磨削步骤进行说明。如图6的(A)所示，配设于卡盘工作台66的周围的夹具68由夹具支承部件74支承，这些夹具支承部件74能够选择性地固定在图6所示的第1位置与从第1位置下降规定的距离的图7所示的第2位置之间。
在第1磨削步骤中，将夹具支承部件74固定在第1位置，利用夹具68将框架单元17的环状框架F下拉规定的距离而固定。76是磨削水提供喷嘴，在第1磨削步骤中，一边从磨削水提供喷嘴76对晶片11和磨削磨具56提供磨削水78一边实施晶片11的背面11b的磨削。
在第1磨削步骤中，一边使卡盘工作台66在箭头a方向上以例如300rpm旋转，一边使磨削磨轮52在与卡盘工作台66相同的方向、即箭头b方向上以例如6000rpm旋转，并且使磨削单元进给机构62进行动作，而使磨削磨具56与晶片11的背面11b接触。
并且，一边从磨削水提供喷嘴76提供磨削水78，一边使磨削磨轮52以规定的磨削进给速度向下方磨削进给规定的量，而利用磨削磨具56对晶片11的背面11b进行磨削，借助磨削压力沿着改质层19将晶片11分割成一个个的器件芯片21。图6的(B)示出了实施第1磨削步骤而将晶片11分割成一个个的器件芯片21的状态。
在实施了第1磨削步骤之后，实施如下的第2磨削步骤：使扩张带T1扩展而在相邻的器件芯片21之间设置出间隔，一边对设置有该间隔的晶片11提供磨削水，一边利用磨削磨具56对晶片11的背面11b进行磨削，将晶片11薄化到完工厚度。
在该第2磨削步骤中，如图7所示，使夹具支承部件74从第1位置向箭头A方向移动而固定在从第1位置向下方移动规定的距离的第2位置。由此，框架单元17的扩张带T1在半径方向上扩展，在相邻的器件芯片21之间形成5～20μm左右的、优选为10～15μm左右的间隔。
在第2磨削步骤中，与第1磨削步骤同样，一边使卡盘工作台66在箭头a方向上以例如300rpm旋转，并且使磨削磨轮52在箭头b方向上以例如6000rpm旋转，一边从磨削水提供喷嘴76提供磨削水78，使磨削单元进给机构62进行动作，而使磨削磨具56与晶片11的背面11b接触。
并且，一边从磨削水提供喷嘴76提供磨削水78，一边使磨削磨轮52以规定的磨削进给速度向下方磨削进给规定的量而对晶片11的背面11b进行磨削，将晶片11薄化到完工厚度。
在该第2磨削步骤中，由于框架单元17的环状框架F被夹具68下拉而扩张带T1在半径方向上扩展，因此像上述那样在器件芯片21之间形成规定的间隔。
因此，利用磨削水78来冲洗侵入到器件芯片21之间的磨削屑，能够防止在器件芯片21的侧面残留磨削屑。器件芯片21的完工厚度为20～75μm左右，优选为30～60μm左右。
在实施了完工磨削步骤之后，实施如下的晶片转移步骤：在晶片11的背面11b上安装作为粘接膜的固晶膜(DAF)25，并且在DAF 25上粘贴划片带T2，通过环状 框架F支承划片带T2的外周部，然后将粘贴于晶片11的正面11a的扩张带T1剥离。也可以将层叠了DAF 25的划片带粘贴于晶片11的背面11b。
在实施了晶片转移步骤之后，实施粘接膜断裂步骤，对在器件芯片21之间露出的DAF 25照射激光束而使DAF25断裂。在该粘接膜断裂步骤中，如图8所示，利用夹具22对实施了晶片转移步骤之后的环状框架F进行夹持而进行固定，利用卡盘工作台20隔着划片带T2对晶片11进行吸引保持，使晶片11的正面11a露出。
并且，通过从聚光器6对在器件芯片21之间露出的DAF 25照射对于DAF 25具有吸收性的波长(例如355nm)的激光束，并在箭头X1方向上对卡盘工作台20进行加工进给，而使DAF 25沿着在第1方向上伸长的分割预定线13断裂。
接着，对卡盘工作台20进行分度进给，而对与相邻的分割预定线13对应的器件芯片21之间照射激光束，并在箭头X2方向上对卡盘工作台20进行加工进给，由此使DAF 25断裂。
一边将加工进给方向交替地变更为X1方向或者X2方向，一边沿着在第1方向上伸长的所有的分割预定线13借助激光束的照射使DAF 25断裂。
接着，在使卡盘工作台20旋转90°之后，沿着在与第1方向垂直的第2方向上伸长的所有的分割预定线13照射相同的激光束，而沿着在第2方向上伸长的分割预定线13使DAF25断裂。
粘接膜断裂步骤的加工条件例如设定为如下。
光源：LD激励Q开关Nd：YVO4脉冲激光
波长：355nm
输出：0.2W
重复频率：200kHz
加工进给速度：200mm/s。

Claims (2)

1.一种晶片的加工方法，该晶片在由相互交叉的多条分割预定线划分的正面的各区域中分别形成有器件，其特征在于，该晶片的加工方法具有如下的步骤：
框架单元形成步骤，在封闭环状框架的开口的扩张带上粘贴晶片的正面而形成框架单元；
改质层形成步骤，从构成该框架单元的晶片的背面照射对于晶片具有透过性的波长的激光束，在晶片的内部的正面附近形成沿着分割预定线的改质层；
第1磨削步骤，在实施了该框架单元形成步骤和该改质层形成步骤之后，一边提供磨削水一边利用磨削磨具对晶片的背面进行磨削，沿着该改质层将晶片分割成一个个的器件芯片；以及
第2磨削步骤，在实施了该第1磨削步骤之后，一边对通过扩展该扩张带而在相邻的该器件芯片之间设置有间隔的晶片提供磨削水一边利用磨削磨具对晶片的背面进行磨削，将晶片薄化到完工厚度。
2.根据权利要求1所述的晶片的加工方法，其中，
该晶片的加工方法还具有如下的步骤：
晶片转移步骤，在实施了该第2磨削步骤之后，在晶片的背面上粘贴粘接膜并且在该粘接膜上粘贴划片带，通过环状框架对该划片带的外周部进行支承，并将晶片的正面上所粘贴的该扩张带剥离；以及
粘接膜断裂步骤，在实施了该晶片转移步骤之后，对在器件芯片之间露出的该粘接膜照射激光束而使该粘接膜断裂。
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