CN108063118B - 晶片的加工方法 - Google Patents

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Abstract

提供晶片的加工方法，该晶片具有在由交叉的多条分割预定线划分出的各区域内分别形成有器件的正面，在该晶片的背面上形成有金属膜，其特征在于，该方法具有如下的步骤：切削步骤，从晶片的正面利用切削刀具沿着该分割预定线对晶片进行切削，形成未达到该金属膜的切削槽；保护膜形成步骤，在实施了该切削步骤之后，向晶片的正面侧提供水溶性的树脂，利用由该水溶性的树脂构成的保护膜对晶片的正面和该切削槽进行包覆；激光加工步骤，在实施了该保护膜形成步骤之后，从晶片的正面侧对该切削槽照射对于该金属膜具有吸收性的波长的激光束而将该金属膜与晶片一起断开；以及保护膜去除步骤，在实施了该激光加工步骤之后，对晶片进行清洗而将该保护膜去除。

Description

晶片的加工方法
技术领域
本发明涉及晶片的加工方法，将在背面上形成有金属膜的晶片分割成各个芯片。
背景技术
半导体晶片等晶片具有在由交叉的多条分割预定线划分出的各区域内分别形成有器件的正面，通过沿着分割预定线进行切削而将晶片分割成各个器件芯片。
在这样的晶片之中，有时为了使器件的电特性保持良好而在背面上形成有金属膜，当利用切削刀具对金属膜进行切削时切削刀具会产生堵塞，当利用产生了堵塞的切削刀具对晶片进行切削时晶片会产生裂纹，存在刀具破损的问题。
另一方面，当利用对于晶片具有吸收性的波长的激光束对晶片进行全切割时，因激光束照射至金属膜而产生的金属碎屑会附着在芯片侧面上。
因此，在日本特开2015-138857号公报中记载了如下的带金属膜的晶片的加工方法：从晶片的背面侧照射对于晶片具有吸收性的波长的激光束而将金属膜断开，并且在晶片上形成隔断槽，接着利用切削刀具从晶片的正面侧对晶片进行切削直到达到隔断槽，将晶片分割成各个器件芯片。
专利文献1：日本特开2015-138857号公报
然而，在从晶片的背面侧对金属膜进行激光加工的情况下，由于在晶片的背面形成有金属膜，所以存在无法对形成于正面的分割预定线进行检测的问题。在专利文献1中也没有任何有关从晶片的背面侧对分割预定线进行检测的方法的记载，但例如需要花费如下的工夫等因而分割预定线的检测非常费事：预先将晶片的外周部分的金属膜去除而利用红外线照相机从晶片的背面侧对分割预定线进行检测。
发明内容
本发明是鉴于这样的点而完成的，其目的在于，提供晶片的加工方法，能够容易且高效地将背面上形成有金属膜的晶片分割成芯片。
根据本发明，提供晶片的加工方法，该晶片具有在由交叉的多条分割预定线划分出的各区域内分别形成有器件的正面，在该晶片的背面上形成有金属膜，其特征在于，该晶片的加工方法具有如下的步骤：切削步骤，从晶片的正面利用切削刀具沿着该分割预定线对晶片进行切削，形成未达到该金属膜的切削槽；保护膜形成步骤，在实施了该切削步骤之后，向晶片的正面侧提供水溶性的树脂，利用由该水溶性的树脂构成的保护膜对晶片的正面和该切削槽进行包覆；激光加工步骤，在实施了该保护膜形成步骤之后，从晶片的正面侧对该切削槽照射对于该金属膜具有吸收性的波长的激光束而将该金属膜与晶片一起断开；以及保护膜去除步骤，在实施了该激光加工步骤之后，对晶片进行清洗而将该保护膜去除。
在本发明的晶片的加工方法中，从晶片的正面侧形成未达到金属膜的切削槽，接着照射激光束而将金属膜与晶片一起断开。由于从晶片的正面侧实施切削步骤和激光加工步骤，所以分割预定线的检测较容易，能够高效地将晶片分割成芯片。
由于在形成了切削槽之后利用保护膜对晶片的正面和切削槽进行包覆，所以即使在激光加工步骤中产生了碎屑且产生的碎屑附着在保护膜上，也可通过之后的保护膜去除步骤将碎屑去除。因此，能够容易且高效地将背面上形成有金属膜的晶片分割成芯片而不使金属碎屑附着在芯片侧面上。
附图说明
图1的(A)是半导体晶片的正面侧立体图，图1的(B)是其剖视图。
图2是借助划片带将晶片支承于环状框架而得的晶片单元的立体图。
图3的(A)是示出切削步骤的局部剖视侧视图，图3的(B)是切削步骤实施后的晶片的放大剖视图。
图4是激光加工装置的立体图。
图5是示出保护膜形成步骤的剖视图。
图6是保护膜形成步骤实施后的晶片的放大剖视图。
图7是示出激光加工步骤的局部剖视侧视图。
图8是激光加工步骤实施后的晶片的放大剖视图。
图9是示出保护膜去除步骤的剖视图。
图10是保护膜去除步骤实施后的晶片的放大剖视图。
标号说明
11：半导体晶片；13：分割预定线；15：器件；17：晶片单元；18：卡盘工作台；21：金属膜；23：切削槽；24：激光束照射单元；25：保护膜；27：隔断槽；28：聚光器；30：保护膜形成装置；38：旋转工作台；50：保护膜剂喷出构件；54：保护膜剂提供喷嘴；60：清洗水提供构件；64：清洗水喷嘴。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细地说明。当参照图1的(A)时，示出了半导体晶片(以下，有时简称为晶片)11的正面侧立体图。图1的(B)是半导体晶片11的剖视图。
在晶片11的正面11a上形成有呈格子状形成的多条分割预定线13，在由交叉的分割预定线划分出的各区域内形成有LSI等器件15。如图1的(B)所示，在晶片11的背面11b上形成有由铜(Cu)或铝(Al)等形成的金属膜21。
在实施本发明实施方式的晶片的加工方法之前，按照晶片单元17的方式来实施加工，其中，该晶片单元17是将晶片11粘贴在外周部被粘贴于环状框架F的划片带T上而成的。
在本发明实施方式的晶片的加工方法中，首先，实施切削步骤，从晶片的正面利用切削刀具沿着分割预定线进行切削，形成未达到金属膜的切削槽。
在该切削步骤中，如图3的(A)所示，将晶片11的背面侧隔着划片带T吸引保持在切削装置的卡盘工作台1上，利用夹具7对环状框架F进行夹持而固定。
在实施切削步骤之前，利用切削装置所具有的拍摄单元对保持在卡盘工作台1上的晶片11的正面11a侧进行拍摄，实施对安装在主轴3的前端部的切削刀具5和待切削的分割预定线13进行对位的以往公知的对准。
在实施了对准之后，实施切削步骤，从晶片11的正面11a利用高速旋转的切削刀具5沿着分割预定线13对晶片进行切削，形成未达到形成在晶片11的背面11b上的金属膜21的切削槽23。
一边对分割预定线13的晶片11按照间距进行分度进给，一边沿着在第1方向上延伸的分割预定线13依次实施该切削步骤。接着，在使卡盘工作台1旋转90°之后，沿着在与第1方向垂直的第2方向上延伸的分割预定线13也实施同样的切削步骤。在图3的(B)中示出了切削步骤实施后的晶片11的放大剖视图。
切削步骤实施后的切削槽23底部的切削残留部的厚度并无特别限定，但考虑到之后的步骤中的操作性而优选残存30～50μm左右的切削残留部。
在实施了切削步骤之后，实施保护膜形成步骤，向晶片的正面侧提供水溶性的树脂，利用由水溶性的树脂构成的保护膜对晶片的正面和切削槽进行包覆。作为保护膜形成步骤的一例，优选使用图4所示的激光加工装置2所具有的保护膜形成装置。当然也可以使用独立的保护膜形成装置。
当参照图4时，示出了具有保护膜形成装置并适合于实施本发明实施方式的激光加工步骤的激光加工装置2的立体图。在激光加工装置2的前表面侧设置有操作面板4，该操作面板4用于供操作人员输入加工条件等针对装置的指示。在装置上部设置有针对操作人员的引导屏幕或对由后述的拍摄单元拍摄到的图像进行显示的CRT等显示单元6。
在盒8中收纳有多张图2所示的晶片单元17，盒8载置在能够上下移动的盒升降台9上。在载置在盒升降台9上的盒8的后方配设有搬出搬入构件10，该搬出搬入构件10将激光加工前的晶片单元17从盒8搬出，并且将加工后的晶片单元17搬入到盒8中。
在盒8与搬出搬入构件10之间设置有供搬出搬入对象的晶片单元17暂时载置的区域即暂放区域12，在暂放区域12中配设有将晶片单元17对位于一定的位置的对位构件14。
30是保护膜形成装置，该保护膜形成装置30兼作对加工后的晶片进行清洗的清洗装置。在暂放区域12的附近配设有搬送构件16，该搬送构件16具有对晶片单元17的框架F进行吸附而搬送的回旋臂。
搬出到暂放区域12的晶片单元17被搬送构件16吸附而搬送到保护膜形成装置30中。保护膜形成装置30如在后面所详细说明的那样向晶片11的加工面涂布水溶性的液状树脂而包覆保护膜。
在加工面上包覆有保护膜的晶片11被搬送构件16吸附而搬送到卡盘工作台18上，通过使该晶片11被卡盘工作台18吸引并且使框架F被多个固定构件(夹具)19固定而将该晶片11保持在卡盘工作台18上。
卡盘工作台18构成为能够旋转且能够在X轴方向上进行往复移动，在卡盘工作台18的X轴方向的移动路径的上方配设有对准单元20，该对准单元20对晶片11的待激光加工的间隔道进行检测。
对准单元20具有对晶片11的正面进行拍摄的拍摄单元22，该对准单元20能够根据由拍摄获取的图像而通过图案匹配等图像处理对要进行激光加工的间隔道进行检测。拍摄单元22所取得的图像被显示在显示单元6上。
在对准单元20的左侧配设有激光束照射单元24，该激光束照射单元24对保持在卡盘工作台18上的晶片11照射激光束。激光束照射单元24能够在Y轴方向上进行移动。
参照图5，示出了保护膜形成装置30的局部剖视侧视图。保护膜形成装置30具有：旋转工作台机构34；以及液体接受机构36，其围绕着旋转工作台机构34配设。
旋转工作台机构34包含：旋转工作台(保持工作台)38；支承部件40，其对旋转工作台38进行支承；以及电动机42，其借助支承部件40对旋转工作台38进行旋转驱动。当使电动机42进行旋转驱动时，旋转工作台38按照箭头A方向进行旋转。
旋转工作台38具有由多孔性材料形成的吸引保持部，吸引保持部与未图示的负压吸引构件连通。因此，旋转工作台38将晶片载置在吸引保持部上并通过未图示的负压吸引构件来作用负压，从而将晶片吸引保持在吸引保持部上。
在旋转工作台38上配设有摆动类型的4个夹具44。当使旋转工作台38进行旋转时，这些夹具44因离心力而产生摆动从而对图2所示的环状框架F进行夹持。
液体接受机构36包含液体接受容器46和安装于支承部件40的罩部件48。液体接受容器46包含圆筒状的外侧壁46a、底壁46b以及内侧壁46c。
在底壁46b的中央部设置有供支承部件40插入的孔47，内侧壁46c形成为从该孔47的周边向上方突出。罩部件48形成为圆板状，具有从其外周缘向下方突出的罩部48a。
这样构成的罩部件48被定位成当旋转工作台38被定位在图5所示的作业位置时，罩部48a与构成液体接受容器46的内侧壁46c的外侧具有间隙地重合。
保护膜形成装置30具有保护膜剂喷出构件50，该保护膜剂喷出构件50对保持在旋转工作台38上的加工前的晶片11喷出由水溶性树脂构成的液状保护膜剂。保护膜剂喷出构件50包含：大致L形状的臂52；液状保护膜剂提供喷嘴54，其形成在臂52的前端，朝向保持在旋转工作台38上的加工前的晶片11的加工面喷出液状保护膜剂；以及能够正转/反转的电动机56，其使臂52进行摆动。保护膜剂提供喷嘴54经由臂52与保护膜剂提供源58连接。
保护膜形成装置30兼作对激光加工后的晶片11进行清洗的清洗装置。因此，保护膜形成装置30具有用于对保持在旋转工作台38上的加工后的晶片11进行清洗的清洗水提供构件60。
如在图9中所最清楚地示出的那样，清洗水提供构件60包含：大致L形状的臂62；清洗水喷嘴64，其形成在臂62的前端，朝向保持在旋转工作台38上的加工后的晶片11的加工面提供清洗水；以及能够正转/反转的电动机66，其使臂62进行摆动。清洗水喷嘴64经由臂62而与清洗水提供源68连接。
以下对保护膜形成步骤进行详细地说明，在实施了切削步骤之后，利用图5所示的保护膜形成装置30向晶片11的正面11a和切削槽23中提供水溶性树脂而利用保护膜25对晶片的正面11a和切削槽23进行包覆。
通过晶片搬送构件16的回旋动作将利用切削刀具5形成了切削槽23的晶片单元17搬送到保护膜形成装置30的旋转工作台38上，使晶片11被吸引保持在旋转工作台38上。此时，如图5所示，清洗水喷嘴64被定位在与旋转工作台38的上方隔离的待机位置。
一边使旋转工作台38按照箭头A方向以低速例如30～50rpm进行旋转，一边使液状保护膜剂提供喷嘴54进行摆动，向晶片11上滴下由水溶性树脂构成的液状保护膜剂。
由于使旋转工作台38进行旋转，所以滴下的液状保护膜剂会在晶片11的加工面上扩展，利用液状保护膜剂的表面张力在晶片11的加工面上形成保护膜25。
当实施保护膜形成步骤时，如图6所示，在晶片11的正面11a和切削槽23中形成由水溶性树脂构成的保护膜25。在实施了保护膜形成步骤之后，解除旋转工作台38的吸引保持，通过晶片搬送构件16将晶片单元17搬送到卡盘工作台18上，如图7所示，通过卡盘工作台18对形成有切削槽23的晶片11进行吸引保持，实施激光加工步骤。
在实施激光加工步骤之前，使吸引保持在卡盘工作台18上的晶片11的加工区域移动至拍摄单元22的正下方，利用拍摄单元22对晶片11的加工区域进行拍摄。
然后，执行用于对照射激光束的激光束照射单元24的聚光器28和在第1方向上延伸的分割预定线11进行对位的图案匹配等图像处理，实施激光束照射位置的对准。
当在第1方向上延伸的分割预定线11的对准结束时，在使卡盘工作台18旋转90°之后，对与在第1方向上延伸的分割预定线13垂直的方向上延伸的分割预定线13也实施同样的对准。
在实施了对准之后，使卡盘工作台18进行移动而将在第1方向上延伸的规定的分割预定线13的加工开始位置定位在聚光器28的正下方，利用激光束照射单元24的聚光器28将激光束隔着保护膜25会聚在晶片11的正面11a上所形成的切削槽23的底部。
按照如下的方式来实施激光加工步骤：一边利用聚光器28将脉冲激光束LB隔着保护膜25会聚在切削槽23的底部，一边对卡盘工作台18以规定的进给速度(例如100mm/s)进行加工进给，沿着在第1方向上延伸的分割预定线13通过烧蚀加工将晶片11断开，并且将金属膜21断开。
一边对卡盘工作台18按照分割预定线13的间距进行分度进给，一边实施激光加工步骤而将晶片11的切削残留部和金属膜21断开。在结束了沿着在第1方向上延伸的分割预定线的激光加工步骤之后，在使卡盘工作台18旋转90°之后对在第2方向上延伸的分割预定线13也通过同样的烧蚀加工将晶片11的切削残留部和金属膜21断开而将晶片11分割成各个器件芯片。
另外，本实施方式的激光加工步骤的激光加工条件例如按照以下方式进行设定。
光源：YAG脉冲激光
波长：355nm(YAG激光的第3高次谐波)
平均输出：3.0W
重复频率：20kHz
进给速度：100mm/s
在图8中示出了激光加工步骤结束后的晶片11的放大剖视图。通过实施激光加工步骤，接着切削槽23形成通过激光加工形成的隔断槽27，将晶片11沿着分割预定线13断开，其中，该切削槽23是沿着分割预定线13利用切削刀具形成的。
在实施了激光加工步骤之后，实施保护膜去除步骤，对晶片11进行清洗而将保护膜23去除。结束了激光加工步骤的晶片单元17被搬送构件32搬送到保护膜形成装置30的旋转工作台38上，利用旋转工作台38进行吸引保持。此时，如图9所示，液状保护膜剂提供喷嘴54被定位在与旋转工作台38的上方隔离的待机位置。
在保护膜去除步骤中，一边从与清洗水提供源68连接的清洗水喷嘴64对保持在旋转工作台38上的晶片11的保护膜25提供清洗水，一边使晶片11按照箭头A方向进行低速旋转(例如800rpm)，从而使晶片11上和切削槽23内的保护膜25溶于水而去除。作为清洗水，例如使用纯水。
作为代替实施方式，在保护膜去除步骤中，也可以利用保护膜形成装置30的旋转工作台38对形成有保护膜25的晶片11进行吸引保持，将清洗水喷嘴64与清洗水提供源60和未图示的空气源连接，一边从清洗水喷嘴64喷射由纯水和空气构成的两种流体清洗水一边对晶片11进行旋转清洗而将保护膜25去除。在图10中示出了保护膜去除步骤实施后的晶片11的放大剖视图。
根据上述的实施方式的晶片的加工方法，首先从晶片11的正面11a沿着分割预定线13形成未达到金属膜21的切削槽23，接着，对切削槽23的底部照射具有对于晶片11具有吸收性的波长的激光束而将金属膜21与晶片11一起断开。由于从晶片11的正面11a侧实施切削步骤和激光加工步骤，所以分割预定线13的检测较容易，能够高效地将晶片分割成各个芯片。
由于在形成了切削槽23之后，在晶片11的正面和切削槽23的底部及侧部形成保护膜25，所以即使在激光加工步骤中产生了碎屑且产生的碎屑附着在保护膜25上，也可通过之后的保护膜去除步骤将碎屑去除。因此，能够容易且高效地对背面上形成有金属膜21的晶片11进行分割而不使金属附着在芯片侧面上。

Claims (1)

1.一种晶片的加工方法，该晶片具有在由交叉的多条分割预定线划分出的各区域内分别形成有器件的正面，在该晶片的背面上形成有金属膜，其特征在于，该晶片的加工方法具有如下的步骤：
切削步骤，从晶片的正面利用切削刀具沿着该分割预定线对晶片进行切削，形成未达到该金属膜的切削槽；
保护膜形成步骤，在实施了该切削步骤之后，向晶片的正面侧提供水溶性的树脂，利用由该水溶性的树脂构成的保护膜对晶片的正面以及该切削槽的侧面和底面进行包覆；
激光加工步骤，在实施了该保护膜形成步骤之后，从晶片的正面侧隔着包覆于该切削槽的底面的该保护膜对该切削槽照射对于该金属膜具有吸收性的波长的激光束，形成宽度比该切削槽小的隔断槽而将该金属膜与晶片一起断开；以及
保护膜去除步骤，在实施了该激光加工步骤之后，将晶片吸引保持于旋转工作台，一边向晶片的正面侧提供清洗水，一边通过旋转工作台使晶片进行旋转，对晶片进行清洗而将晶片的正面和该切削槽内的该保护膜去除，
由此，晶片背面的金属膜因激光加工而产生的金属碎屑不会附着在将晶片分割而成的各个芯片的侧面上。
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