CN107527829B - 晶片的加工方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种晶片的加工方法，对具有功能膜的晶片进行良好地分割。对具有多条分割预定线的晶片(W1)沿着分割预定线进行分割的晶片的加工方法，其中，该晶片的加工方法构成为具有如下的步骤：利用切削刀具从晶片的正面(71)侧切入到晶片的厚度方向中途而沿着分割预定线形成多个切削槽(76)的步骤；以及从晶片的正面侧朝向切削槽内照射对于晶片具有吸收性的波长的激光光线从而将晶片与晶片的背面(72)的功能膜(74)一同沿着切削槽分割成多个器件的步骤。

Description

晶片的加工方法
技术领域
本发明涉及晶片的加工方法，将晶片分割成各个器件。
背景技术
在半导体器件制造工序的晶片的分割中，实用化了如下方法：沿着晶片的分割预定线照射具有吸收性的波长的脉冲激光光线，将晶片沿着分割预定线完全分割(例如，参照专利文献1)。关于专利文献1所记载的加工方法，通过脉冲激光光线的照射来使晶片局部地升华，从而沿着分割预定线形成将晶片完全分割的槽(完全分割槽)。在该情况下，借助粘贴于环状框架的粘合带的粘接剂对晶片进行粘贴，以使晶片虽被分割成各个器件也不会散乱。
专利文献1：日本特开2012-124199号公报
但是，在晶片中存在在正、背两个面中的至少一个面上形成有功能膜的情况。因此，在上述的基于激光光线的照射的分割方法和使用了切削刀具的分割方法中，根据晶片的种类而存在因功能膜所引起的碎屑的附着或崩边/裂纹等造成晶片分割后的器件的加工品质降低的问题。
发明内容
本发明是鉴于该点而完成的，其目的之一在于，提供晶片的加工方法，能够对具有功能膜的晶片良好地进行分割。
本发明的一个方式的晶片的加工方法将由多条分割预定线划分而形成有多个器件的晶片沿着该分割预定线进行分割，其特征在于，该晶片的加工方法具有如下的步骤：切削槽形成步骤，将具有功能膜的一个面已借助保护带被粘贴于环状框架的晶片载置在切削装置的保持工作台上，将切削刀具从晶片的另一个面侧切入到晶片厚度方向中途，沿着该分割预定线形成多个切削槽；以及分割步骤，在实施了该切削槽形成步骤之后，将形成有该切削槽的晶片载置在激光加工装置的保持工作台上，从晶片的另一个面侧朝向切削槽内沿着该切削槽照射对于晶片具有吸收性的波长的激光光线从而将晶片与该功能膜一同分割成多个器件。
根据该结构，利用切削刀具对晶片的另一个面进行切削加工，从晶片的另一个面侧向切削槽内照射激光光线而对晶片的一个面的功能膜进行激光加工。通过在晶片的一个面和另一个面上变更加工方法，能够对具有功能膜的各种各样的晶片进行良好地分割。
并且，在本发明的一个方式的晶片的加工方法中，具有如下的切削槽深度检测步骤：在实施了该切削槽形成步骤之后并且在实施该分割步骤之前或实施中，对形成于晶片的该切削槽的深度进行检测，该激光加工装置的控制单元具有存储部，在该存储部中预先存储有与切削槽的深度对应的最佳的激光加工条件表，在该分割步骤中，按照在该切削槽深度检测步骤中检测出的切削槽的深度，根据该存储部的激光加工条件表来变更激光光线的加工条件而对晶片进行分割。
根据本发明，通过在晶片的一个面和另一个面上变更加工方法，能够对至少具有功能膜的各种各样的晶片进行良好地分割。
附图说明
图1是激光加工装置的立体图。
图2是示出比较例的激光加工的一例的图。
图3的(A)和(B)是示出第1实施方式的切削槽形成步骤的一例的图。
图4是示出第1实施方式的切削槽深度检测步骤的一例的图。
图5的(A)和(B)是示出第1实施方式的分割步骤的一例的图。
图6是示出第2实施方式的切削槽形成步骤的一例的图。
图7是示出第2实施方式的切削槽深度检测步骤的一例的图。
图8是示出第2实施方式的分割步骤的一例的图。
标号说明
1：激光加工装置；30：保持工作台；31：保持面；32：夹持部；40：激光光线照射单元；42：检测单元；50：控制单元；51：存储部；61：保持工作台；62：切削刀具；71：晶片的正面(另一个面)；72：晶片的背面(一个面)；73：树脂膜(保护膜)；74：金属膜(功能膜)；76：切削槽；81：晶片的正面(一个面)；82：晶片的背面(另一个面)；83：Low-k膜(功能膜)；86：切削槽；F：环状框架；L：分割预定线；T：保护带；W、W1、W2：晶片。
具体实施方式
以下，参照附图对激光加工装置进行说明。图1是激光加工装置的立体图。图2是示出比较例的激光加工的一例的图。另外，激光加工装置是能够实施本实施方式的晶片的加工方法的结构即可，并不仅限于图1所示的结构。
如图1所示，激光加工装置1构成为使照射激光光线的激光光线照射单元40和保持着晶片W的保持工作台30相对移动而对晶片W进行激光加工。在晶片W的正面上呈格子状地排列有多条分割预定线L，在由分割预定线L划分出的各区域内形成有多个器件(未图示)。保护带T的中央部分与晶片W粘贴，在保护带T的外周部分粘贴有环状框架F。晶片W在借助保护带T而支承与环状框架F的状态下被搬入到激光加工装置1中。
在激光加工装置1的基台10上设置有使保持工作台30在X轴方向和Y轴方向上移动的保持工作台移动机构20。保持工作台移动机构20具有：一对导轨21，它们配置在基台10上且与X轴方向平行；以及由电动机驱动的X轴工作台22，其以能够滑动的方式设置在一对导轨21上。并且，保持工作台移动机构20具有：一对导轨23，它们配置在X轴工作台22的上表面上且与Y轴方向平行；以及由电动机驱动的Y轴工作台24，其以能够滑动的方式设置在一对导轨23上。
在X轴工作台22和Y轴工作台24的背面侧分别形成有未图示的螺母部，这些螺母部与滚珠丝杠25、26螺合。并且，通过使与滚珠丝杠25、26的一端部连结的驱动电动机27、28旋转驱动，保持工作台30沿着导轨21、23在X轴方向和Y轴方向上移动。并且，在Y轴工作台24上设置有对晶片W进行保持的保持工作台30。在保持工作台30的上表面形成有保持面31，在保持工作台30的周围设置有对晶片W的周围的环状框架F进行夹持固定的夹持部32。
在保持工作台30的后方的立壁部11上突出设置有臂部12，在臂部12的前端以在上下方向上与保持工作台30对置的方式设置有激光光线照射单元40。激光光线照射单元40的照射管口41将从未图示的振荡器振荡出的激光光线(脉冲激光光线)朝向保持在保持工作台30上的晶片W进行照射。激光光线是对于晶片W具有吸收性的波长，通过激光光线对晶片W的照射来使晶片W的一部分升华而被激光烧蚀。
其中，烧蚀是指如下的现象：当激光光线的照射强度为规定的加工阈值以上时，在固体表面上转换成电子、热、光科学和力学能量，其结果是，爆炸性地释放出中性原子、分子、正负离子、自由基、簇、电子和光，固体表面被蚀刻。
在激光光线照射单元40的侧方设置有对形成于晶片W的正面的后述的切削槽的深度进行检测的检测单元42。并且，在激光加工装置1上设置有对装置各部分进行统一控制的控制单元50，在控制单元50中设置有对激光光线的加工条件进行存储的存储部51。控制单元50由执行各种处理的处理器、存储器等构成。存储器根据用途由ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等一个或多个存储介质构成。在存储器中存储有执行激光加工方法的各步骤的程序。
此外，作为晶片W，如在一个面上形成有功能膜的晶片或不仅形成有功能膜还在另一个面上形成有保护膜的晶片等那样，存在各种各样的晶片。例如，对于在一个面上形成有金属膜来作为功能膜且在另一个面上形成有树脂膜来作为保护膜的晶片的情况而言，在上述的激光全切割加工中因树脂膜熔化而产生的碎屑会附着在器件正面或切槽周边部。虽然也考虑了代替激光加工而通过切削加工对晶片进行分割，但在金属膜的切削时存在因金属膜附着在切削刀具的前端而使自发磨锐作用不充分从而产生器件的崩边或裂纹等的可能性。
并且例如，对于在一个面上形成有Low-k膜来作为功能膜的晶片的情况而言，在切削刀具所进行的切削中Low-k膜剥离而导致器件损伤。因此，考虑了在通过激光加工将Low-k膜切断之后通过切削加工对晶片进行分割的方法。但是，在晶片的激光加工槽的侧面附着有碎屑，在切削加工时因残留在激光加工槽中的碎屑而在切削刀具上产生振动从而导致Low-k膜剥离。进而，由于必须使激光加工槽的槽宽比刀具宽度宽，所以器件的获取数量减少。
因此，在本实施方式的晶片的加工方法中，在利用切削刀具62在晶片W的另一个面上形成了切削槽76、86之后(参照图3、6)，从晶片W的另一个面侧对切削槽76、86照射激光光线而将晶片W的一个面的功能膜切断(参照图5、8)。由此，能够对在至少一个面上具有功能膜的晶片W进行分割而不使加工品质降低。这样，采用分别适合于晶片W的一个面和另一个面的加工方法，从而应对具有功能膜、保护膜等的各种各样的晶片的分割。
并且通常，如图2所示，在对晶片W进行切削加工的情况下，切削槽91未必形成为恒定的深度。当保护带T的厚度具有10μm～20μm左右的误差时，切削加工后的切削槽91的深度产生偏差而使晶片W的切削残余量A在各切削槽91中不恒定。因此，当以相同的加工条件对全部的切削槽91进行激光加工时，在切削残余量A较少的部位(图示的右侧)会对保护带T产生烧蚀，在切削残余量A较多的部位(图示左侧)晶片W不会被完全切断。因此，在本实施方式中，根据切削槽的深度来切换激光光线的加工条件。
以下，对本实施方式的晶片的加工方法进行详细地说明。首先，作为第1实施方式，对在正面(另一个面)上形成树脂膜来作为保护膜且在背面(一个面)上形成金属膜来作为功能膜的晶片的加工方法进行说明。图3是示出第1实施方式的切削槽形成步骤的一例的图。图4是示出第1实施方式的切削槽深度检测步骤的一例的图。图5是示出第1实施方式的分割步骤的一例的图。
如图3的(A)所示，首先实施切削槽形成步骤。在切削槽形成步骤中，当晶片W1被载置在切削装置(未图示)的保持工作台61上时，晶片W1隔着保护带T被保持工作台61吸引保持，晶片W1的周围的环状框架F被夹持部63保持。此时，晶片W1的正面71的树脂膜73朝向上方而晶片W1的背面72的金属膜74被粘贴在保护带T上。并且，在晶片W1的径向外侧，切削刀具62与晶片W1的分割预定线L(参照图1)对位。
在晶片W1的径向外侧，切削刀具62下降到晶片W1的厚度方向中途的深度，保持工作台61相对于该切削刀具62进行切削进给。由此，利用切削刀具62从晶片W1的正面71侧切入到厚度方向中途的深度，沿着分割预定线L(参照图1)进行半切割而形成切削槽76。此时，由于切削刀具62没有到达晶片W1的背面72侧的金属膜74，所以金属膜74不会附着在切削刀具62的前端。因此，切削刀具62的自发磨锐作用不会降低，在晶片W1上良好地形成切削槽76。
如图3的(B)所示，当晶片W1沿着一条分割预定线L(参照图1)被切削时，使切削刀具62与相邻的分割预定线L对位而对晶片W1进行切削。通过重复该切削动作而在晶片W1的正面上沿着分割预定线L形成多个切削槽76。此时，保护带T的厚度整体上未必恒定，因保护带T的腐蚀等而在厚度上稍微产生误差。因保护带T的厚度的误差等而在形成于晶片W1的切削槽76的深度中产生偏差，从晶片W1的切削槽76的底面到背面为止的切削残余量A不恒定。
如图4所示，在实施了切削槽形成步骤之后实施切削槽深度检测步骤。在切削槽深度检测步骤中，当晶片W1被载置在激光加工装置1(参照图1)的保持工作台30上时，晶片W1隔着保护带T被保持工作台30吸引保持，晶片W1的周围的环状框架F被夹持部32保持。晶片W1的正面71的切削槽76朝向上方，检测单元42被定位在切削槽76的正上方。然后，通过检测单元42按照晶片W1的每个切削槽76对距离晶片W1的正面71的深度进行检测。
在该情况下，例如使用晶片W1的对准用的光学显微镜来作为检测单元42。切削槽76的底面被定位在光学显微镜的拍摄范围中，通过自动对焦功能来使焦点对准切削槽76的底面从而对各切削槽76的深度进行检测。另外，检测单元42是能够对形成于晶片W1的切削槽76的深度进行检测的结构即可，也可以使用激光位移计来作为检测单元42。并且，在本实施方式中，在分割步骤之前实施切削槽深度检测步骤，但也可以在分割步骤中实施切削槽深度检测步骤。
如图5的(A)所示，在实施了切削槽深度检测步骤之后实施分割步骤。在分割步骤中，照射管口41被定位在晶片W1的切削槽76的正上方，按照检测单元42(参照图4)所检测出的切削槽76的深度来变更激光光线的加工条件。在该情况下，在控制单元50的存储部51中预先存储有使切削槽76的深度与最适合该切削槽76的深度的激光光线的加工条件相关联的激光加工条件表。作为激光光线的加工条件，对保持工作台30的进给速度、激光光线的加工输出进行设定。
例如，在切削槽76的深度为100【μm】的情况下，保持工作台30的进给速度被设定为70【mm/sec】，激光光线的加工输出被设定为11【W】。在切削槽76的深度为105【μm】的情况下，保持工作台30的进给速度被设定为75【mm/sec】，激光光线的加工输出被设定为10【W】。在切削槽76的深度为110【μm】的情况下，保持工作台30的进给速度被设定为80【mm/sec】，激光光线的加工输出被设定为10【W】。这样，加工条件被设定为随着切削槽76变深，照射于晶片W1的激光光线的能量减少。
关于激光光线的加工条件，事先按照切削槽76的深度来使保持工作台30的进给速度、激光光线的加工输出变化而实际地重复进行激光加工的测试从而设定出最佳的值。并且，在存储部51内按照晶片W1的每个种类来准备激光加工条件表。这样，在分割步骤中，按照在切削槽深度检测步骤中检测出的切削槽76的深度，根据存储部51的激光加工条件表来变更激光光线的加工条件。另外，激光光线的加工条件并不仅限于试验性地求出的值，也可以是经验性或理论性地求出的值。
当设定了激光光线的加工条件时，从晶片W1的正面71侧朝向切削槽76内照射对于晶片W1具有吸收性的波长的激光光线。然后，使保持工作台30相对于照射管口41进行切削进给，从而沿着切削槽76照射激光光线而将晶片W1的背面72侧的金属膜74切断。此时，由于没有对晶片W1的正面71侧的树脂膜73照射激光光线，所以不存在树脂膜73熔化而作为碎屑附着在器件上的情况。因此，能够抑制晶片W1的正面的碎屑的产生而对晶片W1进行良好地分割。
如图5的(B)所示，当沿着一个切削槽76分割了晶片W1时，使照射管口41与相邻的切削槽76对位而按照与相邻的切削槽76的深度对应的新的加工条件来进行激光加工。通过重复进行该激光加工动作，晶片W1被沿着切削槽76分割成多个器件。此时，由于与晶片W1的切削槽76的深度相配地按照合适的加工条件来进行激光加工，所以能够防止因能量过剩导致的保护带T的烧蚀或因能量不足导致的不完全切断，能够对晶片W1进行良好地分割。
如以上那样，第1实施方式的晶片W1的加工方法中，利用切削刀具62对晶片W1的正面71侧的树脂膜73进行切削加工，并从晶片W1的正面71侧向切削槽76内照射激光光线而对晶片W1的背面72侧的金属膜74进行激光加工。因此，由于充分发挥了切削刀具62的自发磨锐作用的功能，所以抑制了器件的崩边或裂纹等，进而避开了树脂膜73来照射激光光线，因此抑制了因树脂膜73的熔化而使碎屑附着在器件上。这样，通过采用最适合带有树脂膜73和金属膜74的晶片W1的加工方法，能够对晶片W1进行良好地分割，并且不会使分割后的器件的加工品质降低。
接着，作为第2实施方式，对在正面(一个面)上形成有Low-k膜来作为功能膜的晶片的加工方法进行说明。图6是示出第2实施方式的切削槽形成步骤的一例的图。图7是示出第2实施方式的切削槽深度检测步骤的一例的图。图8是示出第2实施方式的分割步骤的一例的图。另外，在第2实施方式的晶片的加工方法中，极力省略与第1实施方式的晶片的加工方法同样的内容而进行说明。
如图6所示，首先实施切削槽形成步骤。在切削槽形成步骤中，当晶片W2被载置在切削装置(未图示)的保持工作台61上时，晶片W2隔着保护带T被保持工作台61吸引保持，晶片W2的周围的环状框架F被夹持部63保持。此时，晶片W2的背面82朝向上方，晶片W2的正面81的Low-k膜83被粘贴在保护带T上。并且，在晶片W2的径向外侧，切削刀具62与晶片W2的分割预定线L(参照图1)对位。
在晶片W2的径向外侧，切削刀具62下降到晶片W2的厚度方向中途的深度，保持工作台61相对于该切削刀具62进行切削进给。由此，利用切削刀具62从晶片W2的背面82侧切入到厚度方向中途的深度，沿着分割预定线L(参照图1)进行半切割。通过重复进行该切削动作而在晶片W2的正面上沿着分割预定线L形成多个切削槽86。此时，由于切削刀具62没有到达晶片W2的正面81侧的Low-k膜83，所以Low-k膜83不会从晶片W2的正面81剥离。
如图7所示，在实施了切削槽形成步骤之后实施切削槽深度检测步骤。在切削槽深度检测步骤中，当晶片W2被载置在激光加工装置1(参照图1)的保持工作台30上时，晶片W2隔着保护带T被保持工作台30吸引保持，晶片W2的周围的环状框架F被夹持部32保持。晶片W2的背面82的切削槽86朝向上方，检测单元42被定位在切削槽86的正上方。然后，通过检测单元42按照晶片W2的每个切削槽86对距离晶片W2的背面82的深度进行检测。
如图8所示，在实施了切削槽深度检测步骤之后实施分割步骤。在分割步骤中，照射管口41被定位在晶片W2的切削槽86的正上方，参照上述的激光加工条件表来按照检测单元42(参照图7)所检测出的切削槽86的深度对激光光线的加工条件进行变更。当设定了激光光线的加工条件时，从晶片W2的背面82侧朝向切削槽86内照射对于晶片W2具有吸收性的波长的激光光线。然后，使保持工作台30相对照射管口41进行切削进给，从而沿着切削槽86照射激光光线而将晶片W2的正面81侧的Low-k膜83切断。
对每个切削槽86变更激光光线的加工条件而重复进行激光加工动作，由此，晶片W2被沿着切削槽86分割成多个器件。此时，由于Low-k膜83被激光加工而切断，所以不会像切削加工那样Low-k膜83从晶片W2的正面81剥离。并且，由于与晶片W2的切削槽86的深度相配地按照合适的加工条件来进行激光加工，所以能够防止因能量过剩导致的保护带T的烧蚀或因能量不足导致的不完全的切断，对晶片W2进行良好地分割。
如以上那样，第2实施方式的晶片W2的加工方法中，利用切削刀具62对晶片W2的背面82侧进行切削加工，并从晶片W2的背面82侧向切削槽86内照射激光光线而对晶片W2的正面81侧的Low-k膜83进行激光加工。因此，不会如在激光加工之后进行切削加工的情况那样Low-k膜83被切削刀具62切削，抑制了Low-k膜83的剥离。并且，由于能够使激光加工槽的槽宽比刀具宽度窄，所以器件的获取数量也不会减少。这样，通过采用最适合带有Low-k膜83的晶片W2的加工方法，能够对晶片W2进行良好地分割，并且不会使分割后的器件的加工品质降低。
另外，在上述的第1、第2实施方式的分割步骤中，构成为按照每个切削槽76、86对激光光线的加工条件进行变更，但并不仅限于该结构。在分割步骤中，也可以将切削槽76、86的全长分为多个区域而按照每个区域对激光光线的加工条件进行变更。
并且，在上述的第1、第2实施方式的分割步骤中，构成为使保持工作台30相对于照射管口41进行切削进给的结构，但并不仅限于该结构。在分割步骤中，构成为使保持工作台30相对于照射管口41相对地进行切削进给即可，例如，也可以使照射管口41相对于保持工作台30进行切削进给。
并且，在上述的第1、第2实施方式的分割步骤中，构成为按照晶片W1、W2的切削槽76、86的深度来变更激光光线的加工条件，但并不仅限于该结构。如果晶片W1、W2的切削槽76、86的深度恒定(即各切削槽76、86中的晶片W1、W2的切削残余量恒定)，则不需要对激光光线的加工条件进行变更。
并且，在上述的第1、第2实施方式的切削槽形成步骤中，构成为使保持工作台61相对于切削刀具62进行切削进给，但并不仅限于此该结构。在切削槽形成步骤中，构成为使保持工作台61相对于切削刀具62相对地进行切削进给即可，例如，也可以使切削刀具62相对于保持工作台61进行切削进给。
并且，在上述的第1、第2实施方式中例示了晶片W1、W2来进行说明，但并不仅限于该结构。关于晶片W，在正面和背面的至少一个面上形成有功能膜即可，无论怎样形成都可以。晶片W可以是在例如硅、镓化砷等半导体基板上形成有IC、LSI等半导体器件的半导体晶片，也可以是在蓝宝石、碳化硅等无机材料基板上形成有LED等光器件的光器件晶片。进而，晶片W也可以是CSP(Chip Size Package：芯片尺寸封装)基板等封装基板、印刷基板以及金属基板等。并且，功能膜并不仅限于上述的金属膜74和Low-k膜83，只要对晶片W赋予特定的功能即可。
并且，本发明的实施方式并不仅限于上述的各实施方式，也可以在不脱离本发明的技术思想的主旨的范围内进行各种各样地变更、置换、变形。进而，如果能够随着技术的进步或衍生出的其他技术而利用其他的方式来实现本发明的技术思想，则也可以使用该方法来实施。因此，权利要求书覆盖了在本发明的技术思想的范围内所包含得到的全部的实施方式。
并且，在本发明的实施方式中，对将本发明适用在晶片的加工方法中的结构进行了说明，但也能够适用在能够被良好地分割而得到的加工对象物的加工方法中。
如以上说明的那样，本发明具有能够对具有功能膜的晶片进行良好地分割的效果，特别对将具有金属膜或Low-k膜来作为功能膜的晶片进行分割的晶片的加工方法有用。

Claims (1)

1.一种晶片的加工方法，将由多条分割预定线划分而形成有多个器件的晶片沿着该分割预定线进行分割，其特征在于，该晶片的加工方法具有如下的步骤：
切削槽形成步骤，将具有功能膜的一个面已借助保护带被粘贴于环状框架的晶片载置在切削装置的保持工作台上，将切削刀具从晶片的另一个面侧切入到晶片厚度方向中途，沿着该分割预定线形成多个切削槽；以及
分割步骤，在实施了该切削槽形成步骤之后，将形成有该切削槽的晶片载置在激光加工装置的保持工作台上，从晶片的另一个面侧朝向切削槽内从激光光线照射单元沿着该切削槽照射对于晶片具有吸收性的波长的激光光线从而将晶片与该功能膜一同分割成多个器件，
该晶片的加工方法具有如下的切削槽深度检测步骤：在实施了该切削槽形成步骤之后并且在实施该分割步骤之前或实施中，对形成于晶片的该切削槽的深度进行检测，
该激光加工装置的控制单元具有存储部，在该存储部中预先存储有与切削槽的深度对应的最佳的激光加工条件表，在所述激光加工条件表中设定有所述保持工作台与所述激光光线照射单元之间的相对移动速度和激光光线的加工输出中的至少一个作为激光光线的加工条件，
在该分割步骤中，按照在该切削槽深度检测步骤中检测出的切削槽的深度，根据该存储部的激光加工条件表来变更作为激光光线的加工条件的所述保持工作台与所述激光光线照射单元之间的相对移动速度和激光光线的加工输出中的至少一个而对晶片进行分割。
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