CN107301974B - 晶片的加工方法 - Google Patents

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Abstract

提供晶片的加工方法，从晶片的背面侧准确地检测分割预定线而将晶片分割成各个器件。晶片的加工方法将在基板的正面上在由互相交叉的多条分割预定线划分的区域内形成有多个器件的晶片分割成各个器件芯片，该基板由具有双折射性的晶体构造构成，晶片的加工方法包含如下工序：检测工序，从晶片的背面利用拍摄构件对形成于正面的分割预定线进行检测；分割起点形成工序，从与检测到的分割预定线对应的背面照射激光光线而形成分割的起点；和分割工序，对晶片施加外力而分割成各个器件芯片，在检测工序中，拍摄构件所具有的配设在将拍摄元件和成像透镜连结起来的光轴上的偏光件对在基板内发生双折射而出现的异常光进行遮蔽，并且将正常光引导至拍摄元件。

Description

晶片的加工方法
技术领域
本发明涉及晶片的加工方法，从晶片的背面对分割预定线进行检测而将晶片分割成各个器件芯片。
背景技术
通过切割装置将在基板的正面上由分割预定线划分并形成有有IC、LSI等多个器件的晶片分割成各个器件芯片，分割得到的器件芯片被应用于移动电话、个人计算机等电子设备。
并且，例如在由铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)构成的基板的正面上通过互相交叉的多条分割预定线划分而形成有多个表面弹性波(SAW：Surface Acousutic Wave)器件。由于利用切割装置进行的加工很困难，所以通过激光加工装置来生成分割起点从而将晶片分割成各个SAW器件芯片。
作为形成该分割起点的激光加工方法的类型，公知有以下几种：照射对于被加工物具有吸收性的波长的激光光线而实施烧蚀加工的类型(例如，参照专利文献1。)的方法；将对于被加工物具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位在被加工物的内部而进行照射从而形成改质层的类型(例如，参照专利文献2。)的方法；以及将对于被加工物具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位在被加工物的与照射面相反的一侧的附近而进行照射，形成由从分割预定线的正面侧到背面侧的细孔和围绕该细孔的非晶质构成的所谓的盾构隧道的类型(例如，参照专利文献3。)的方法。然而，由于实施烧蚀加工会使碎屑飞散到晶片的正面而导致器件的品质降低，所以实际上较多地采用形成不会使碎屑飞散的改质层的类型的方法和形成盾构隧道的类型的方法。
专利文献1：日本特开平10-305420号公报
专利文献2：日本特许第3408805号公报
专利文献3：日本特开2014-221483号公报
在上述的形成改质层的类型和形成盾构隧道的类型的加工方法中，在想要从晶片的正面照射激光光线的情况下，存在如下的担心：激光光线被形成于正面侧的器件妨碍而不能实施希望的加工，或者因激光光线的一部分照射到器件而使器件损伤，由于上述等理由，所以从未形成器件的晶片的背面侧照射激光光线。并且，在以这种方式从晶片的背面侧照射激光光线而进行加工的情况下，需要从背面侧对形成于正面侧的分割预定线进行检测而准确地进行该分割预定线与激光光线的照射位置的对位(对准)。
然而，当利用拍摄构件从晶片的背面侧透过基板对形成于正面侧的分割预定线进行拍摄时，根据所检测的材料，有时会因形成基板的材料的晶体构造所产生的双折射而拍摄出作为正常光出现的实像和作为异常光出现的虚像，存在很难准确地对分割预定线进行检测的问题。
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，能够从晶片的背面侧对分割预定线进行准确地检测而将晶片分割成各个器件芯片。
根据本发明，提供晶片的加工方法，将在基板的正面上在由互相交叉的多条分割预定线划分的区域内形成有多个器件的晶片分割成各个器件芯片，该基板由具有双折射性的晶体构造构成，其中，该晶片的加工方法包含如下的工序：检测工序，从该晶片的背面利用拍摄构件对形成于正面的分割预定线进行检测；分割起点形成工序，从与检测到的该分割预定线对应的背面照射激光光线而形成分割的起点；以及分割工序，对该晶片施加外力而分割成各个器件芯片，在该检测工序中，该拍摄构件所具有的配设在将拍摄元件和成像透镜连结起来的光轴上的偏光件对在该基板内发生双折射而出现的异常光进行遮蔽，并且将正常光引导至该拍摄元件。
优选该偏光件包含偏光板或偏光分束器，该基板是铌酸锂，该器件是表面弹性波器件。另外，优选偏光面与形成于该晶片的表示晶体取向的定向平面垂直的直线偏光是正常光。
根据本发明的晶片的加工方法，由于在从晶片的背面利用拍摄构件对形成于正面的分割预定线进行检测的检测工序中构成为：该拍摄构件所具有的配设在将拍摄元件和成像透镜连结起来的光轴上的偏光件对在该基板内发生双折射而出现的异常光进行遮蔽，并且将正常光引导至该拍摄元件，因此在检测工序中仅将正常光引导至拍摄元件，能够根据由此得到的实像对形成于正面侧的分割预定线进行准确地检测。
附图说明
图1是用于对通过本发明的加工方法加工的晶片进行说明的说明图。
图2是所构成的激光加工装置的整体立体图。
图3的(a)和(b)是用于对配设在图2所示的激光加工装置中的拍摄构件进行说明的说明图。
图4是对图3所示的拍摄构件所执行的检测工序的原理进行说明的概略立体图。
图5是对图2所记载的激光加工装置所执行的激光加工进行说明的立体图。
图6是对根据本发明而执行的分割工序进行说明的剖视图。
图7是用于对图3所示的拍摄构件的其他实施方式进行说明的概略立体图。
标号说明
10：晶片；12：SAW器件；14：分割预定线；40：激光加工装置；41：基台；42：保持机构；43：移动构件；44：激光光线照射构件；44a：聚光器；45：壳体；50：拍摄构件；52：显示装置；54：拍摄元件；56：成像透镜；58：偏光板；58′：偏光束分束器；70：分割装置。
具体实施方式
以下，参照附图对根据本发明构成的晶片的加工方法进行详细地说明。
在图1中示出了由铌酸锂(LiNbO3)基板构成的作为被加工物的晶片10，该晶片10的正面10a侧被呈格子状排列的多条分割预定线14划分成多个区域，在该划分出的各区域内形成有SAW器件12。并且，在晶片10的侧面形成有定向平面10c，该定向平面10c用于表示构成该基板的铌酸锂的沿着光学轴的倾斜方向的方向即晶体取向。
在本实施方式中，在作为被加工物的晶片10的正面10a侧在由宽度为30～50μm左右的分割预定线14划分出的区域内形成有SAW器件12，为了从背面10b侧照射用于在晶片10的内部形成分割起点的激光光线，如图1所示，使晶片10的背面10b侧朝向上方而定位在环状的框架F的该开口部，将该晶片的正面10a侧粘贴在粘合带T上并且在环状的框架F上安装粘合带T的外周部从而使它们一体化。
在图2中示出了用于根据本发明的晶片的加工方法来实施激光加工的激光加工装置40的整体立体图。图中所示的激光加工装置40具有：基台41；保持机构42，其对晶片进行保持；移动构件43，其使保持机构42移动；激光光线照射构件44，其对保持在保持机构42上的晶片10照射激光光线；拍摄构件(拍摄单元)50；显示构件52；以及未图示的控制构件，其由计算机构成，该激光加工装置40构成为通过该控制构件对各构件进行控制。
保持机构42包含：矩形的X方向可动板60，其以在X方向上自由移动的方式搭载在基台41上；矩形的Y方向可动板61，其以在Y方向上自由移动的方式搭载在X方向可动板60上；圆筒状的支柱62，其固定在Y方向可动板61的上表面上；以及矩形的盖板63，其固定在支柱62的上端。在盖板63上形成有在Y方向上延伸的长孔63a。在圆形的作为对被加工物进行保持的保持构件的卡盘工作台64的上表面上配置有圆形的吸附卡盘65，其中，该卡盘工作台64通过长孔63a而向上方延伸，该吸附卡盘65由多孔质材料形成且实际上水平延伸。吸附卡盘65借助通过支柱62的流路而与未图示的吸引构件连接。在卡盘工作台64的周缘，在周向上隔开间隔地配置有多个夹具66。另外，X方向为图2中箭头X所示的方向，Y方向为图2中箭头Y所示的方向、是与X方向垂直的方向。由X方向和Y方向所规定的平面实际上是水平的。
移动构件43包含X方向移动构件80、Y方向移动构件82以及未图示的旋转构件。X方向移动构件80具有：滚珠丝杠802，其在基台41上沿X方向延伸；以及电动机801，其与滚珠丝杠802的一端部连结。滚珠丝杠802的未图示的螺母部固定在X方向可动板60的下表面上。并且X方向移动构件80通过滚珠丝杠802将电动机801的旋转运动转换成直线运动而传递到X方向可动板60，使X方向可动板60沿着基台41上的导轨43a在X方向上进退。Y方向移动构件82具有：滚珠丝杠821，其在X方向可动板60上沿Y方向延伸；以及电动机822，其与滚珠丝杠821的一端部连结。滚珠丝杠821的未图示的螺母部固定在Y方向可动板61的下表面上。并且，Y方向移动构件82通过滚珠丝杠821将电动机822的旋转运动转换成直线运动而传递到Y方向可动板61，使Y方向可动板61沿着X方向可动板60上的导轨60a在Y方向上进退。旋转构件内设在支柱62中并使吸附卡盘65相对于支柱62旋转。
激光光线照射构件44具有：脉冲激光光线振荡器，其内设在壳体45内，振荡出对于作为加工对象的晶片10具有透过性的波长例如为1030nm的激光光线，该壳体45从基台41的上表面朝向上方延伸随后实际上水平延伸；输出调整构件，其用于对从该脉冲激光光线振荡器照射的激光光线的输出进行调整；以及反射镜，其将被该输出调整构件调整了输出的激光光线朝向聚光器44a转换光路，该聚光器44a与后述的拍摄构件50在X方向上并排设置在壳体45的前端下表面上。
拍摄构件50附设在壳体45的前端下表面上并位于导轨43a的上方，能够通过使卡盘工作台64沿着导轨43a移动而对载置在卡盘工作台64上的晶片10进行拍摄。并且，在壳体45的前端上表面上搭载有显示构件52，拍摄构件50所拍摄得到的图像经由未图示的控制构件而输出给该显示构件52。
根据本发明构成的用于实施晶片的加工方法的激光加工装置40大概由以上方式构成，以下对其作用进行说明。
在通过激光加工装置40对晶片10实施激光加工时，首先将晶片10的粘合带T侧载置在图2所示的激光加工装置40的吸附卡盘65上，并通过配设在卡盘工作台64上的夹具66对环状的框架F进行固定。然后，通过使未图示的吸引构件进行动作而将晶片10吸引固定在吸附卡盘65上。
在将晶片10吸引固定在吸附卡盘65上之后，执行检测工序，使X方向移动构件80进行动作而将吸引保持着晶片10的吸附卡盘65定位在拍摄构件50的正下方，通过拍摄构件50和控制构件对晶片10的应进行激光加工的加工区域、即与分割预定线14对应的区域进行检测并进行对准。使用图3、4对该检测工序进行详细地说明。
如在图3的(a)中示出了拍摄构件50的主要部分的剖视图那样，拍摄构件50包含：上部镜筒50a，在其上部配设有拍摄元件(CCD)54；下部镜筒50b，在其下方配设有成像透镜56；以及光源50c，其配设在下部镜筒50b的下端部，对被加工物照射可见光线。下部镜筒50b相对于上部镜筒50a借助接合部50d被支承为能够以镜筒轴O为中心旋转。并且，在拍摄元件54与成像透镜56之间配设有作为偏光件的偏光板58，由于在下部镜筒50b侧具有偏光板58，因此当使下部镜筒50b相对于上部镜筒50a旋转时，偏光板58与下部镜筒50b一起旋转，仅使偏光面与由该偏光板58确定的规定的方向一致的直线偏光透过。另外，在图3的(a)中，仅示出了上部镜筒50a、下部镜筒50b、拍摄元件54、成像透镜56以及偏光板58，作为拍摄构件50的结构，并不仅限于此，也可以另外添加准直透镜等其他的结构。
如图3的(b)所示，拍摄构件50和该控制构件执行图案匹配等图像处理，对保持在吸附卡盘65上的晶片10的分割预定线14进行拍摄并将拍摄信号发送给该控制构件，并且输出给显示构件52，其中，该图案匹配等图像处理用于进行晶片10的分割预定线14与沿着分割预定线14照射激光光线的激光光线照射构件44的聚光器44a的对位。这里，在本实施方式中，由于在成像透镜56与拍摄元件54之间配设有偏光板58，所以能够通过偏光板58的作用排除虚像而仅使实像透过，能够通过该控制构件检测分割预定线14的准确的位置，并且在显示构件52中仅显示分割预定线14的实像。另外，在不像本实施方式那样在拍摄元件54与成像透镜56之间配设偏光板58而对晶片10进行拍摄的情况下，如在图3的(b)的显示构件52′中所显示的那样，出现实线所示的分割预定线14和显示为虚像的分割预定线14′，很难对分割预定线14进行准确地检测。
这里，对在本发明的检测工序中能够仅检测出分割预定线14的实像的检测原理进行说明。铌酸锂构成作为本实施方式的被加工物而选择的晶片10的基板，该铌酸锂具有三方晶系的晶体构造而具有双折射性。透过该基板的光线根据两种折射率而分成两条光线。此时，将折射率不取决于入射光相对于光学轴的角度地进行反射的光线称为正常光，将反射时的折射率取决于相对于光学轴的角度而变化的光线称为异常光。如果构成晶片10的材料(铌酸锂)的光学轴相对于晶片10的平面是垂直的，则该正常光、异常光的折射率一致，在从垂直方向进行拍摄时不会出现实像和虚像。然而，通常在将晶片10作为形成SAW器件的基板而构成的情况下，由于基板的光学轴相对于与晶片10的平面垂直的法线具有倾斜角，所以在想要从垂直方向进行拍摄的情况下，会出现作为折射率不取决于光学轴的正常光而拍摄的实像和作为折射率根据与该光学轴的角度而变化的异常光而拍摄的虚像。
形成于晶片10的定向平面10c沿着形成基板的材料的光学轴的倾斜方向形成。并且，成为虚像而出现的该异常光作为在光学轴的倾斜方向即定向平面10c的方向上具有偏光面的直线偏光而出现。因此，如图示那样，本实施方式的偏光板58的朝向被设定为与定向平面10c垂直的朝向。如上述那样，由于异常光的偏光面与定向平面10c平行地形成，所以在晶片10的正面反射而出现的异常光即虚像无法透过该偏光板58而是被吸收，能够仅使具有与定向平面10c垂直的偏光面的正常光透过，利用上方的拍摄元件54仅拍摄到分割预定线14的实像。另外，在图4中，为了方便说明，省略了拍摄元件54、上部镜筒50a、下部镜筒50b和成像透镜56等。
如图1所明示的那样，分割预定线14设置在相对于定向平面10c平行的方向和垂直的方向上。因此，对晶片10的形成在与设置该定向平面10c的方向垂直的方向上的分割预定线14也实施上述的检测工序并完成对准，其中，该对准进行分割预定线与激光光线照射位置的对位。此时，对激光加工装置40上配设的保持机构42的支柱60中内置的旋转构件进行驱动而使晶片10旋转90°。与此相伴地，由于异常光的偏光面也旋转90°，所以当在使晶片10旋转90°之后实施该检测工序的情况下，使下部镜筒50b旋转90°而将偏光板58的方向切换90°来吸收异常光。另外，在上部镜筒50a与下部镜筒50b的接合部标注有角度调整用的标记A、B1、B2，在实施对平行于定向平面10c的分割预定线14进行检测的检测工序时使设置在下部镜筒50b侧的标记B1与设置在上部镜筒50a侧的标记A对齐，在实施对垂直于定向平面10c的方向的分割预定线14进行检测的检测工序时使设置在下部镜筒50b侧的标记B2与上部镜筒50a侧的标记A对齐，由此能够使偏光板58准确地旋转90°。该旋转既可以通过手动进行，也可以通过设置驱动电动机等驱动构件而进行驱动控制。至此，通过实施检测工序，完成针对全部的分割预定线14的对准。
在执行了上述的检测工序之后，使保持着晶片10的卡盘工作台64移动至聚光器44a所在的激光光线照射区域，将形成于规定的方向的分割预定线14的一端定位在聚光器44a的正下方。然后，使未图示的聚光点位置调整构件进行动作而使聚光器44a在光轴方向上移动，将聚光点定位在构成晶片10的基板的内部的规定的位置。在进行了该聚光点的定位之后，使激光光线照射构件44进行动作而通过该激光振荡器振荡出在晶片10内形成盾构隧道的脉冲激光光线。当激光光线的照射开始时，使X方向移动构件80进行动作而使卡盘工作台64在图5的箭头X所示的方向上移动，由此，沿着分割预定线14照射该激光光线。由此，沿着分割预定线14连续地形成盾构隧道，其中，该盾构隧道形成有在上下方向上延伸的细孔和对该细孔进行盾构的非晶质。使该激光光线照射构件44、卡盘工作台64、X方向移动构件80、Y方向移动构件82和未图示的旋转构件进行动作而对呈格子状形成在晶片10的正面上的全部的分割预定线14形成该盾构隧道(参照图5)。至此，分割起点形成工序完成。
形成上述盾构隧道的分割起点形成工序中的加工条件例如按照如下方式进行设定。
波长：1030nm
平均输出：3W
重复频率：50kHz
脉冲宽度：10ps
光斑直径：φ1μm
聚光透镜的数值孔径/晶片的折射率：0.05～0.20
X方向加工进给速度：500mm/秒
盾构隧道尺寸：φ1μm的细孔、φ10μm的非晶质
在实施了该分割起点形成工序之后，执行分割工序，将晶片10分割成各个器件12。该分割工序是通过在图6中示出了其一部分的分割装置70来实施的，该分割装置70具有：框架保持部件71；夹具72，其在上表面部载置环状框架F而对上述环状的框架F进行保持；以及扩展滚筒73，其由至少上方开口的圆筒形状构成，用于对利用该夹具72而保持的环状的框架F上所安装的晶片10进行扩展。框架保持部件71被支承构件723支承为能够升降，其中，该支承构件723由以围绕扩展滚筒73的方式设置的多个气缸723a和从气缸723a延伸的活塞杆723b构成。
该扩展滚筒73被设定为比环状的框架F的内径小而且比晶片10的外径大，其中，该晶片10粘贴在粘合带T上，该粘合带T安装在框架F上。这里，如图6所示，分割装置70能够成为框架保持部件71与扩展滚筒73的上表面部为大致相同高度的位置(由虚线示出)和通过支承构件723的作用使框架保持部件71下降而使扩展滚筒73的上端部比框架保持部件71的上端部高的位置(由实线示出)。
当使上述框架保持部件71下降而使扩展滚筒73的上端从虚线所示的位置相对变化为实线所示的比框架保持部件71高的位置时，安装在环状的框架F上的粘合带T被按压于扩展滚筒73的上端缘而扩展。其结果是，由于对粘贴在粘合带T上的晶片10放射状地作用有拉伸力，所以在上述的分割起点形成工序中沿着分割预定线14形成有盾构隧道的晶片10的各个SAW器件12彼此的间隔被扩大。然后，在各个SAW器件12彼此的间隔被扩大的状态下，使拾取夹头74进行动作而对扩大了间隔的状态下的SAW器件12进行吸附，将SAW器件12从粘合带T剥离而进行拾取，搬送到未图示的托盘或下一个工序的加工装置上。至此，分割工序结束，本发明的晶片的加工方法完成。另外，施加外力的分割工序并不仅限于上述构件，也可以变更成其他的构件或进一步添加其他构件。例如，在上述的分割工序中，也可以将与分割预定线14平行地定位的树脂制的辊从上方推抵于保持在粘合带T上的晶片10的上表面并使辊在晶片10的正面上滚动从而作用朝向晶片10的下方向的力，由此，沿着分割预定线14进行分割。
本发明并不仅限于本实施方式，能够采用各种变形例。在本实施方式中，采用偏光板58来作为偏光件，但也可以如图7所示，采用偏光分束器58′来代替偏光板58。作为该偏光分束器58′，能够采用将两个直角棱镜粘贴在一起的结构。在该情况下，对直角棱镜的界面(对合面)的任意一侧的面实施电介质多层膜涂布，分离出在与界面垂直的入射面内振动的正常光(p偏光)和在与该入射面垂直的方向上振动的异常光(s偏光)，与上述的偏光板58同样，仅使正常光向位于上方的拍摄元件54侧透过，将该异常光分离并使其照射在未图示的吸收激光光线的阻尼器上。另外，作为偏光分束器，虽然也可以选择平板玻璃的板型，但当透过板时所透过的正常光的光路会因板的厚度而稍微偏移所以需要进行图像校正，因此优先选择图7所示的将直角棱镜粘贴在一起的结构。进而，偏光分束器58′也与偏光板58同样地构成为在检测工序中按照晶片10的旋转而适当旋转，从而能够仅拍摄出全部的分割预定线14的实像。
并且，在上述的实施方式的分割起点形成工序中，说明了进行激光加工以便作为沿着分割预定线14形成的分割起点形成盾构隧道的方式，但本发明并不仅限于此，只要是需要从以具有双折射性的物质作为基板的晶片的背面侧对分割预定线进行检测的激光加工，则无论怎样的加工都适用，也可以采用上述专利文献2所记载的、在晶片10的内部形成改质层的技术。该情况下的激光加工条件例如按照如下方式进行设定。
波长：1340nm
平均输出：1W
重复频率：50kHz
脉冲宽度：1ns
光斑直径：φ1μm
数值孔径：0.8
X方向加工进给速度：100mm/秒
在本实施方式中，对作为构成被加工物即晶片10的基板的材料使用了铌酸锂的情况进行了说明，但本发明并不仅限于此，也能够适用于将其他的具有双折射性的材料作为基板的情况。

Claims (4)

1.一种晶片的加工方法，将在基板的正面上在由互相交叉的多条分割预定线划分的区域内形成有多个器件的晶片分割成各个器件芯片，该基板由具有双折射性的晶体构造构成，其中，该晶片的加工方法包含如下的工序：
检测工序，从该晶片的背面利用拍摄构件对形成于正面的分割预定线进行检测；
分割起点形成工序，从与检测到的该分割预定线对应的背面照射激光光线而形成分割的起点；以及
分割工序，对该晶片施加外力而分割成各个器件芯片，
在该检测工序中，该拍摄构件所具有的配设在将拍摄元件和成像透镜连结起来的光轴上的偏光件对在该基板内发生双折射而出现的异常光进行遮蔽，并且将正常光引导至该拍摄元件。
2.根据权利要求1所述的晶片的加工方法，其中，
该偏光件包含偏光板或偏光分束器。
3.根据权利要求1所述的晶片的加工方法，其中，
该基板是铌酸锂，该器件是表面弹性波器件。
4.根据权利要求3所述的晶片的加工方法，其中，
被引导至该拍摄元件的该正常光是具有与形成于该晶片的表示晶体取向的定向平面垂直的偏光面的直线偏光。
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