CN106992151A - 晶片的加工方法 - Google Patents

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Abstract

提供晶片的加工方法，当在晶片的内部沿着分割预定线层叠多层改质层而进行分割时，通过对从初期改质层朝向正面成长的裂纹的方向进行限制，能够对分割面的弯曲行进进行抑制。一种晶片的加工方法，该晶片的加工方法包含如下的工序：初期改质层形成工序，将对于晶片具有透过性的波长的激光光线的聚光点从晶片的背面侧定位在与分割预定线对应的晶片内部的正面附近而沿着分割预定线照射激光光线，沿着分割预定线形成初期改质层；以及次期改质层形成工序，与初期改质层的背面侧相邻地定位激光光线的聚光点而沿着分割预定线进行照射，由此形成用于使裂纹从初期改质层朝向正面成长的次期改质层。

Description

晶片的加工方法
技术领域
本发明涉及晶片的加工方法，将晶片沿着分割预定线进行分割，在该晶片中，在该晶片的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内分别形成有器件。
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半导体晶片的正面上由呈格子状排列的分割预定线划分出多个区域，在该划分出的区域内形成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。
作为对半导体晶片等晶片进行分割的方法，实用化一种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的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是如下的技术：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照射脉冲激光光线，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芯片(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中公开了如下技术：在晶片的正面上粘贴保护带，对晶片的背面进行磨削而形成为规定的厚度，并且通过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芯片。
专利文献1：日本特许第3408805号公报
专利文献2：日本特开2014-17287号公报
为了沿着分割预定线对通过上述的被称为内部加工的激光加工方法在内部沿着分割预定线连续地形成了改质层的晶片进行可靠地分割，需要在晶片的内部沿着分割预定线层叠地形成多个改质层。
然而，如图10所示当在最初形成于晶片W的下表面(正面)侧的初期改质层B1的正上方的上表面(背面)侧形成次期改质层B2时，裂纹C从初期改质层B1朝向下表面(正面)以随机的方向成长。因此，当对晶片施加外力而分割成各个器件芯片时，存在因正面侧的分割面弯曲行进而使器件的品质降低的问题。
特别是在对晶片的背面进行磨削而使晶片形成为规定的厚度并且通过磨削对晶片施加外力由此在沿着形成有改质层的分割预定线将晶片分割成各个器件芯片的情况下，上述问题变得明显。
发明内容
本发明是鉴于上述事实而完成的，其主要的技术课题在于，提供晶片的加工方法，当在晶片的内部沿着分割预定线层叠多层改质层而进行分割时，通过对从初期改质层朝向正面成长的裂纹的方向进行限制，能够对分割面的弯曲行进进行抑制。
为了解决上述主要的技术课题，根据本发明，提供晶片的加工方法，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内分别形成有器件的晶片沿着分割预定线分割成各个器件芯片，该晶片的加工方法的特征在于，具有如下的工序：初期改质层形成工序，将对于晶片具有透过性的波长的激光光线的聚光点从晶片的背面侧定位在与分割预定线对应的晶片内部的正面附近而沿着分割预定线照射激光光线，沿着分割预定线形成初期改质层；以及次期改质层形成工序，在实施了该初期改质层形成工序之后，与该初期改质层的背面侧相邻地定位激光光线的聚光点而沿着分割预定线照射激光光线，由此形成次期改质层，该次期改质层用于使裂纹从初期改质层朝向正面成长，在该次期改质层形成工序中，将激光光线的聚光点定位在从初期改质层的正上方向与X轴方向垂直的Y轴方向稍微产生了偏置的位置上而进行照射，由此对从初期改质层朝向晶片的正面成长的裂纹的方向进行限制。
优选晶片的加工方法还具有如下的背面磨削工序：在实施了该次期改质层形成工序之后，在已将保护部件粘贴在晶片的正面上的状态下对晶片的背面进行磨削而将晶片形成为规定的厚度并且分割成各个器件芯片。优选上述偏置量被设定为6μm～8μm。
由于本发明的晶片的加工方法通过实施次期改质层形成工序，将激光光线的聚光点定位在从初期改质层的正上方向与X轴方向垂直的Y轴方向稍微产生了偏置的位置而照射激光光线，所以能够对从初期改质层朝向晶片的正面成长的裂纹的方向进行限制，并沿着裂纹对分割后的正面侧的分割面的弯曲行进进行抑制。
因此，解决了当在晶片的内部沿着分割预定线层叠并形成改质层时，在裂纹晶片的正面侧从最初形成的初期改质层朝向正面以随机的方向成长，当对晶片施加外力而分割成各个器件时因正面侧的分割面弯曲行进而使器件的品质降低的问题。
附图说明
图1是半导体晶片的立体图。
图2的(a)和(b)是示出保护部件粘贴工序的立体图。
图3是用于实施改质层形成工序的激光加工装置的主要部分立体图。
图4的(a)、(b)和(c)是示出初期改质层形成工序的剖视图。
图5的(a)、(b)和(c)是示出次期改质层形成工序的剖视图。
图6的(a)和(b)是背面磨削工序的立体图。
图7是示出在实施了背面磨削工序的晶片的背面粘贴划片带而通过环状的框架对划片带的外周部进行支承的晶片支承工序的立体图。
图8是与图1所示的半导体晶片沿着分割预定线分割后的分割线的交叉点上的移位量有关的说明图。
图9是示出通过本发明的晶片的加工方法分割得到的半导体晶片的分割线的交叉点上的移位量的实验结果的图。
图10是示出以往的晶片的加工方法中的改质层形成工序的示意性剖视图。
标号说明
2：半导体晶片；21：分割预定线；22：器件；3：保护带；4：激光加工装置；41：激光加工装置的卡盘工作台；42：激光光线照射单元；422：聚光器；5：磨削装置；51：磨削装置的卡盘工作台；52：磨削单元；56：磨削磨轮；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。
在图1中示出了根据本发明来加工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700μm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划分出的多个区域内形成有IC、LSI等器件22。以下，对将该半导体晶片2沿着分割预定线21分割成各个器件(器件芯片)22的晶片的加工方法进行说明。
首先，实施保护部件粘贴工序，为了保护形成在半导体晶片2的正面2a上的器件22而在半导体晶片2的正面2a上粘贴保护部件。即，如图2所示在半导体晶片2的正面2a上粘贴作为保护部件的保护带3。另外，作为保护带3，在本实施方式中在厚度为100μm的由聚氯乙烯(PVC)构成的片状基材的正面上涂布丙烯酸树脂类的厚度5μm左右的糊。
当在半导体晶片2的正面2a上粘贴作为保护部件的保护带3之后，实施初期改质层形成工序，将对于半导体晶片2具有透过性的波长的激光光线的聚光点从半导体晶片2的背面侧定位在与分割预定线对应的内部的正面附近而照射激光光线，并沿着分割预定线形成初期改质层。使用图3所示的激光加工装置4来实施该初期改质层形成工序。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；激光光线照射单元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；以及拍摄单元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，并通过未图示的移动机构而在图3中箭头X所示的加工进给方向(X轴方向)和与X轴方向垂直的箭头Y所示的分度进给方向(Y轴方向)上移动。
上述激光光线照射单元42从安装在实际上水平配置的圆筒形状的外壳421的前端的聚光器422照射脉冲激光光线。并且，安装在构成上述激光光线照射单元42的外壳421的前端部的拍摄单元43在本实施方式中除了具有通过可见光线来进行拍摄的通常的拍摄元件(CCD)之外，还具有：红外线照明单元，其对被加工物照射红外线；光学系统，其捕捉由该红外线照明单元照射的红外线；以及拍摄元件(红外线CCD)等，其输出与由该光学系统捕捉到的红外线对应的电信号，该拍摄单元43将拍摄得到的图像信号发送给未图示的控制单元。
参照图3和图4对使用上述的激光加工装置4来实施的初期改质层形成工序进行说明。关于该初期改质层形成工序，首先将实施了上述保护部件粘贴工序的半导体晶片2的保护带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，通过未图示的吸引单元将半导体晶片2隔着保护带3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成为上侧。这样，吸引保持着半导体晶片2的卡盘工作台41被未图示的加工进给单元定位在拍摄单元43的正下方。
当卡盘工作台41被定位在拍摄单元43的正下方时，执行对准作业，通过拍摄单元43和未图示的控制单元对半导体晶片2的待激光加工的加工区域进行检测。即，拍摄单元43和未图示的控制单元执行图案匹配等图像处理，并完成激光光线照射位置的对准，其中，该图案匹配等图像处理用于进行形成在半导体晶片2的第1方向上的分割预定线21与沿着分割预定线21照射激光光线的激光光线照射单元42的聚光器422的位置对位。并且，针对在与形成于半导体晶片2的上述第1方向垂直的第2方向上延伸的分割预定线21，也同样地完成激光光线照射位置的对准。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，但由于拍摄单元43如上述那样具有拍摄单元，所以能够从背面2b透过而对分割预定线21进行拍摄，其中，该拍摄单元具有红外线照明单元、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拍摄元件(红外线CCD)等。
如以上那样对形成于保持在卡盘工作台41上的半导体晶片2的分割预定线21进行检测并进行了激光光线照射位置的对准之后，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单元42的聚光器422所位于的激光光线照射区域，并将规定的分割预定线21的一端(图4的(a)中的左端)定位在激光光线照射单元42的聚光器422的正下方。接着，将从聚光器422照射的脉冲激光光线LB的聚光点P1定位在距半导体晶片2的正面2a(下表面)例如为70μm的背面2b(上表面)侧。然后，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LB一边使卡盘工作台41按照图4的(a)中箭头X1所示的方向以规定的进给速度移动。然后，如果分割预定线21的另一端到达激光光线照射单元42的聚光器422的照射位置，则停止脉冲激光光线LB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连续地形成初期改质层210。另外，图4的(c)是图4的(b)中的形成有初期改质层210的位置处的与X轴方向垂直的Y轴方向剖视图。
另外，上述初期改质层形成工序中的加工条件例如按照如下方式进行设定。
光源：YAG脉冲激光
波长：1342nm
重复频率：90kHz
平均输出：1.7W
聚光光斑直径：
加工进给速度：700mm/秒
根据上述加工条件来实施初期改质层形成工序，由此，在半导体晶片2的内部沿着分割预定线21形成厚度为40μm左右的初期改质层210。
如果这样沿着规定的分割预定线21实施了上述初期改质层形成工序，则使卡盘工作台41在Y轴方向上按照形成于半导体晶片2的分割预定线21的间隔进行分度进给(分度进给工序)，并完成上述初期改质层形成工序。在沿着这样形成于第1方向的全部的分割预定线21实施了上述初期改质层形成工序之后，使卡盘工作台41转动90度而沿着在与形成于上述第1方向的分割预定线21垂直的第2方向上延伸的全部的分割预定线21执行上述初期改质层形成工序。
在实施了上述的初期改质层形成工序之后，实施次期改质层形成工序，与初期改质层210的背面2b侧相邻地定位激光光线的聚光点而沿着分割预定线进行照射，由此，形成用于使裂纹在X轴方向上从初期改质层210朝向正面成长的改质层。关于该次期改质层形成工序，在实施了上述的初期改质层形成工序之后如图5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单元42的聚光器422所位于的激光光线照射区域，并将规定的分割预定线21的一端(图5的(a)中的左端)定位在激光光线照射单元42的聚光器422的正下方。接着，如图5的(b)所示将从聚光器422照射的脉冲激光光线LB的聚光点P2定位在距半导体晶片2的正面2a(下表面)例如为150μm的背面2b(上表面)侧，并且使卡盘工作台41在Y轴方向上移动而将其定位在从初期改质层210的正上方(上述脉冲激光光线LB的聚光点P1的Y轴方向位置)在本实施方式中稍微向Y轴方向右侧产生了偏置(S)的位置。然后，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LB一边使卡盘工作台41在图5的(a)中箭头X1所示的方向上以规定的进给速度移动(次期改质层形成工序)。然后，如果分割预定线21的另一端到达激光光线照射单元42的聚光器422的照射位置，则停止脉冲激光光线LB的照射并且停止卡盘工作台41的移动。另外，次期改质层形成工序中的加工条件可以与上述初期改质层形成工序的加工条件相同。其结果是，在半导体晶片2的内部，如图5的(c)所示在上述初期改质层210的斜上侧形成厚度为40μm左右的次期改质层220，裂纹231从次期改质层220朝向初期改质层210成长，并且裂纹232从初期改质层210朝向正面2a成长。该裂纹232朝向与从脉冲激光光线LB的聚光点P1向聚光点P2产生了偏置(S)的方向的相反侧成长。
如果这样沿着规定的分割预定线21实施上述次期改质层形成工序，则使卡盘工作台41在Y轴方向上按照形成于半导体晶片2的分割预定线21的间隔进行分度进给(分度进给工序)，并完成上述次期改质层形成工序。在这样沿着形成于第1方向的全部的分割预定线21实施了上述次期改质层形成工序之后，使卡盘工作台41转动90度而沿着在与形成于上述第1方向的分割预定线21垂直的第2方向上延伸的分割预定线21执行上述次期改质层形成工序。
另外，后面对在初期改质层形成工序中形成的初期改质层210的Y轴方向位置(初期改质层形成工序中的脉冲激光光线LB的聚光点P1的Y轴方向位置)与次期改质层形成工序中的脉冲激光光线LB的聚光点P2的Y轴方向的偏置(S)量和沿着分割预定线21分割后的分割线的关系进行详细地说明。
在实施了上述的初期改质层形成工序和次期改质层形成工序之后，实施背面磨削工序，在已将作为保护部件的保护带3粘贴在半导体晶片2的正面上的状态下，对半导体晶片2的背面进行磨削而形成为规定的厚度并且分割成各个器件芯片。使用图6的(a)所示的磨削装置5来实施该背面磨削工序。图6的(a)所示的磨削装置5具有：作为保持单元的卡盘工作台51，其对被加工物进行保持；以及磨削单元52，其对保持在该卡盘工作台51上的被加工物进行磨削。卡盘工作台51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按照图6的(a)中箭头51a所示的方向旋转。磨削单元52具有：主轴外壳53；主轴54，其被该主轴外壳53支承为旋转自如并通过未图示的旋转驱动机构旋转；安装座55，其安装在该主轴54的下端；以及磨削磨轮56，其安装在该安装座55的下表面。该磨削磨轮56由圆环状的基台57和呈环状安装在该基台57的下表面的多个磨削磨具58构成，基台57通过紧固螺栓59而安装在安装座55的下表面。
要想使用上述的磨削装置5来实施背面磨削工序，则如图6的(a)所示将粘贴在半导体晶片5的正面的保护带3侧载置在卡盘工作台51的上表面(保持面)。然后，通过未图示的吸引单元将半导体晶片2隔着保护带3吸引保持在卡盘工作台51上(晶片保持工序)。因此，保持在卡盘工作台51上的半导体晶片2的背面2b成为上侧。这样在将半导体晶片2隔着保护带3吸引保持在卡盘工作台51上之后，一边使卡盘工作台51按照图6的(a)中箭头51a所示的方向以例如300rpm旋转，一边使磨削单元52的磨削磨轮56按照图6的(a)中箭头56a所示的方向以例如3400rpm旋转，如图6的(b)所示使磨削磨具58与作为被加工面的半导体晶片2的背面2b接触，并使磨削磨轮56如箭头56b所示以例如1μm/秒的磨削进给速度朝向下方(与卡盘工作台51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(例如为150μm)，并且沿着因形成有初期改质层210和朝向正面伸长的裂纹232而强度降低的分割线240将半导体晶片2分割成各个器件(器件芯片)22。此时，关于形成分割线240的裂纹232，由于如上述那样从初期改质层210朝向半导体晶片2的正面成长的裂纹的方向受到限制，所以半导体晶片2的正面侧的分割面的弯曲行进受到抑制。
接着，实施晶片支承工序，在实施了上述背面磨削工序的半导体晶片2的背面2b上粘贴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，将实施了上述的背面磨削工序的半导体晶片2的背面2b粘贴在划片带T的正面上，该划片带T的外周部以覆盖环状的框架F的内侧开口部的方式安装。然后，将粘贴在半导体晶片2的正面2a的保护带3剥离。因此，粘贴在划片带T的正面的半导体晶片2的正面2a成为上侧。
这样，在实施了晶片支承工序之后，输送至拾取工序，对由粘贴在划片带T的正面的半导体晶片2分割而成的各个器件芯片进行拾取。
这里，根据本发明人的实验结果对在上述初期改质层形成工序中形成的初期改质层210的Y轴方向位置(初期改质层形成工序中的脉冲激光光线LB的聚光点P1的Y轴方向位置)与次期改质层形成工序中的脉冲激光光线LB的聚光点P2的Y轴方向的偏置(S)量和沿着分割预定线21分割后的分割线240的关系进行说明。
本发明人在如下的条件下分别对如图8所示如上述那样沿着分割预定线21被分割的分割线240的交叉点处的移位(F)量进行了100件调查。即，分别将上述偏置(S)量设定为0μm、2μm、4μm、6μm、8μm、10μm、12μm而实施上述次期改质层形成工序，求出各偏置(S)量的情况下的最大移位(F)量和平均值以及包含移位量的70％在内的移位范围，并获得图9所示的实验结果。在图9中，横轴表示上述偏置(S)量(μm)，纵轴表示上述移位(F)量。
根据图9所示的实验结果：
(1)在偏置(S)量为0μm的情况(次期改质层形成工序中的脉冲激光光线LB的聚光点P2被定位于初期改质层形成工序中所形成的初期改质层210的正上方的情况)下，最大移位(F)量的大小为6μm，移位(F)量的平均值的大小为2.0μm，并且包含有移位(F)量的70％在内的范围的大小为2μm。这样在偏置(S)量为0μm的情况下，分割线240的交叉点处的移位(F)量较大。
(2)在偏置(S)量为2μm的情况下，最大移位(F)量为5μm，与偏置(S)量为0μm的情况相比有了减少。并且，移位(F)量的平均值的大小为2.1μm，并且包含有移位(F)量的70％在内的范围的大小为2μm。
(3)在偏置(S)量为4μm的情况下，最大移位(F)量为3μm，与偏置(S)量为2μm的情况相比有了明显减少。并且，移位(F)量的平均值也降低到1.4μm，并且包含有移位(F)量的70％在内的范围减少至1μm。
(4)在偏置(S)量为6μm的情况下，最大移位(F)量减少到2μm，移位(F)量的平均值也降低到0.5μm，并且包含有移位(F)量的70％在内的范围减少至1μm。因此，在偏置(S)量为6μm的情况下，能够进行高精度的分割。
(5)在偏置(S)量为8μm的情况下，最大移位(F)量为1μm，移位(F)量的平均值也降低到0.3μm，并且包含有移位(F)量的70％在内的范围减少至1μm。这样，在偏置(S)量为8μm的情况下，移位(F)量全部包含在1μm的范围内，与上述偏置(S)量为6μm的情况相比能够进行更高精度的分割。
(6)在偏置(S)量为10μm的情况下，虽然最大移位(F)量为2μm，与偏置(S)量为8μm的情况相等，但移位(F)量的平均值为1.1μm这一较高值，并且包含有移位(F)量的70％在内的范围增加到2μm。
(7)在偏置(S)量为12μm的情况下，虽然最大移位(F)量为2μm，与偏置(S)量为10μm的情况相等，但移位(F)量的平均值减少到0.9μm，并且包含有移位(F)量的70％在内的范围大幅减少到1μm。
以上，根据本发明人的实验结果，在次期改质层形成工序中，通过将激光光线的聚光点P2定位在从初期改质层210的正上方向Y轴方向偏置的位置而进行照射，与偏置(S)量为0μm的情况相比，分割线240的交叉点处的移位(F)量的最大值减少，并且包含有移位(F)量的70％在内的范围减少。特别是当上述偏置(S)量为6～8μm的范围内的情况下，移位(F)量的平均值为0.5～0.3μm且至少70％包含在1μm的范围内。因此，优选将上述偏置(S)量设定为6～8μm的范围内。

Claims (3)

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内分别形成有器件的晶片沿着分割预定线分割成各个器件芯片，该晶片的加工方法的特征在于，具有如下的工序：
初期改质层形成工序，将对于晶片具有透过性的波长的激光光线的聚光点从晶片的背面侧定位在与分割预定线对应的晶片内部的正面附近而沿着分割预定线照射激光光线，沿着分割预定线形成初期改质层；以及
次期改质层形成工序，在实施了该初期改质层形成工序之后，与该初期改质层的背面侧相邻地定位激光光线的聚光点而沿着分割预定线照射激光光线，由此形成次期改质层，该次期改质层用于使裂纹从初期改质层朝向正面成长，
在该次期改质层形成工序中，将激光光线的聚光点定位在从初期改质层的正上方向与X轴方向垂直的Y轴方向稍微产生了偏置的位置上而进行照射，由此对从初期改质层朝向晶片的正面成长的裂纹的方向进行限制。
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背面磨削工序：在实施了该次期改质层形成工序之后，在将保护部件粘贴在晶片的正面上的状态下对晶片的背面进行磨削而将晶片形成为规定的厚度并且分割成各个器件芯片。
3.根据权利要求1所述的晶片的加工方法，其中，
该偏置量被设定为6μm～8μm。
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