CN108687446A - 晶片的激光加工方法 - Google Patents

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Abstract

提供晶片的激光加工方法，抑制因先行的激光束的照射而产生的碎屑等对后续的激光束照射造成妨碍。晶片的激光加工方法使用激光加工装置对晶片进行加工，该晶片由呈格子状设定于正面的多条分割预定线划分，该激光加工装置具有激光束照射单元，该激光束照射单元通过聚光透镜对保持于卡盘工作台的晶片照射由激光束振荡器振荡并由激光束分支单元分支而形成的多个激光束，该晶片的激光加工方法具有加工槽形成步骤，沿着该分割预定线对该晶片照射该多个激光束，在该晶片上形成沿着该分割预定线的加工槽，在该加工槽形成步骤中，使由该激光束分支单元分支而得的该多个激光束呈列状排列在与该多个激光束所照射的该分割预定线的延伸方向非平行的方向上。

Description

晶片的激光加工方法
技术领域
本发明涉及晶片的激光加工方法。
背景技术
通过沿着分割预定线对晶片进行分割而形成IC芯片等器件芯片，该分割预定线呈格子状设定在由半导体制成的圆板状的该晶片的正面上。在由该分割预定线划分的晶片的正面的各区域中形成器件。并且，为了减少该器件所使用的布线层之间的寄生电容，作为层间绝缘膜而形成具有介电常数较低的所谓Low-k材料的功能层。
为了切断具有该Low-k材料的功能层或切断晶片，实施使用了激光束的烧蚀加工。在烧蚀加工中，沿着分割预定线对晶片的正面照射脉冲激光束，从而对晶片进行局部地加热而去除。于是，在晶片上形成规定的深度的加工槽。
在烧蚀加工中，当提高激光束的功率时，形成于晶片的加工槽变深变大。并且，当过度提高该激光束的功率时，有可能对靠近分割预定线的器件造成损伤。
因此，使所容许的功率的激光束多次扫描被加工部位而形成希望的大小的加工槽，以使得器件不会因激光束的照射而损伤。例如，通过将要扫描的激光束分支成多个所容许的功率的激光束，从而对被加工部位依次照射多个分支而得的激光束而形成加工槽(参照专利文献1和2)。以往，按照使分支而得的多个激光束沿着晶片的分割预定线的延伸方向排列的方式对初始的激光束进行分支。
专利文献1：日本特开2016-196018号公报
专利文献2：日本特开2016-203222号公报
当对晶片照射激光束而实施烧蚀加工时，晶片受热而气化从而产生等离子体，并且，产生被称为碎屑的熔融固化物。当因多个分支而得的一系列激光束中最初与某被加工部位接触的激光束的照射而产生等离子体或碎屑时，会产生后续的激光束的照射被碎屑等妨碍而无法实施希望的加工的问题。因此，优选将已产生的碎屑等从已形成的加工槽快速排出。
但是，有时因先行的激光束的照射而产生的碎屑等的排出会因后续的激光束的照射而受到抑制，导致碎屑重新填埋到加工槽中而使加工槽变浅。特别是在多次扫描激光束而形成较深的加工槽时，激光束的照射因随着扫描次数增加而增加的碎屑等而逐渐严重地受到妨碍，从而使加工速率(激光束的每1次扫描所去除的被加工物的量)降低。
发明内容
本发明是鉴于该问题而完成的，其目的在于，提供晶片的激光加工方法，在照射分支而得的多个激光束的烧蚀加工中，能够抑制因先行的激光束的照射而产生的碎屑等对后续的激光束的照射造成妨碍。
根据本发明的一个方式，提供晶片的激光加工方法，使用激光加工装置对晶片进行加工，该晶片在由呈格子状设定于正面的多条分割预定线划分的各个区域内具有器件，该激光加工装置具有激光束照射单元，该激光束照射单元具有：激光束振荡器，其振荡出对于该晶片具有吸收性的波长的脉冲激光束；激光束分支单元；以及聚光透镜，该激光束照射单元具有通过该聚光透镜对保持于卡盘工作台的该晶片照射由该激光束振荡器振荡并由该激光束分支单元分支而形成的多个激光束的功能，该晶片的激光加工方法的特征在于，具有如下的步骤：保持步骤，利用该卡盘工作台来保持该晶片；以及加工槽形成步骤，沿着该分割预定线对该晶片照射该多个激光束，在该晶片上形成沿着该分割预定线的加工槽，在该加工槽形成步骤中，使由该激光束分支单元分支而得的该多个激光束呈列状排列在与该多个激光束所照射的该分割预定线的延伸方向非平行的方向上。
在本发明的一个方式中，在该加工槽形成步骤中，也可以将该多个激光束沿着多条该分割预定线的各条对该晶片照射两次以上，利用该加工槽对该晶片进行分割。
在本发明的一个方式的晶片的激光加工方法中，沿着分割预定线对晶片照射多个激光束，在晶片上形成沿着分割预定线的加工槽。此时，使由激光加工装置的激光束分支单元分支而形成的多个激光束呈列状排列在与该多个激光束所照射的该分割预定线的延伸方向非平行的方向上。
于是，后续的激光束不容易照射到因照射该多个激光束中的先行的激光束而产生的碎屑等。因此，该后续的激光束的照射不会被该碎屑等妨碍，并且该碎屑的排出更不会被该后续的激光束抑制。进而，与激光束的光斑直径相比，加工槽的宽度变宽，容易排出从晶片产生的碎屑。
因此，加工槽不容易因碎屑等的重新填埋而变浅。因此，加工速率也不容易降低，能够适当地实施基于激光束的烧蚀加工。
根据本发明，提供晶片的激光加工方法，能够抑制在照射分支而得的多个激光束的烧蚀加工中因先行的激光束的照射而产生的碎屑等对后续的激光束的照射造成妨碍。
附图说明
图1是示意性地示出粘贴在框架上的带所粘贴的晶片的立体图。
图2是示意性地说明加工槽形成步骤的局部剖视图。
图3的(A)是示意性地示出照射于晶片的分支而得的多个激光束的各个光斑与分割预定线之间的关系的俯视图，图3的(B)是示意性地说明加工槽形成步骤的剖视图。
标号说明
1：晶片；1a：正面；1b：背面；3：分割预定线；5：器件；7：带；9：框架；11：加工槽；13：加工屑；2：激光加工装置；4：卡盘工作台；4a：保持面；4b：加工进给方向；4c：夹具；6：激光束照射单元；8：激光束振荡器；10：激光束分支单元；12：聚光透镜；12a：反射镜；14：激光束；16：光斑。
具体实施方式
首先，使用图1对作为本实施方式的晶片的激光加工方法的被加工物的晶片进行说明。图1是示意性地示出粘贴在框架上的带所粘贴的晶片的立体图。该晶片1例如是由硅、SiC(碳化硅)或其他半导体等材料或蓝宝石、玻璃、石英等材料构成的基板。晶片1例如可以是利用树脂对形成有器件的基板进行密封而得的模制树脂基板，也可以是半导体晶片与树脂的层叠基板。
晶片1的正面1a由呈格子状排列的多条分割预定线(间隔道)3划分成多个区域，在由该多条分割预定线3划分的各区域内形成有IC等器件5。最终，通过沿着分割预定线3对晶片1进行分割而形成多个器件芯片。
在该晶片1的背面上粘贴有带7，该带7粘贴在金属制的框架9上。在实施本实施方式的晶片的激光加工方法的期间，借助框架9来处理晶片1，从而使晶片1的处理变得容易。
带7具有：膜状的基材，其具有挠性；以及糊层(粘接剂层)，其形成在该基材的一个面上。例如，基材使用PO(聚烯烃)。也可以使用刚性比PO高的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。并且，糊层(粘接剂层)例如使用硅橡胶、丙烯酸类材料、环氧类材料等。
接着，使用图2对本实施方式的晶片的加工方法所使用的激光加工装置2进行说明。该激光加工装置2具有：卡盘工作台4，其对晶片1进行吸引保持；以及激光束照射单元6，其配设在该卡盘工作台4的上方。
卡盘工作台4在上表面侧具有多孔质部件(未图示)。该多孔质部件的上表面成为对卡盘工作台4的晶片1进行保持的保持面4a。卡盘工作台4具有与该多孔质部件连接的吸引源(未图示)。在该保持面4a上载置有晶片1，当通过该多孔质部件的孔使该吸引源所产生的负压作用于该晶片1时，晶片1被吸引保持在卡盘工作台4上。并且，在卡盘工作台4的周围具有对框架9进行固定的夹具4c。
激光加工装置2具有以脉冲电动机等为动力的加工进给单元(加工进给机构，未图示)。该加工进给单元能够使卡盘工作台4在激光加工装置2的加工进给方向4b上移动。在对晶片1进行加工时等，通过在加工进给方向4b上进给卡盘工作台4而对晶片1进行加工进给。并且，卡盘工作台4能够绕与保持面4a大致垂直的轴旋转，当使卡盘工作台4旋转时，能够改变晶片1的加工进给方向。
并且，激光加工装置2具有以脉冲电动机等为动力的分度进给单元(分度进给机构，未图示)。该分度进给单元能够使卡盘工作台4在与加工进给方向垂直的激光加工装置2的分度进给方向(未图示)上移动。
激光束照射单元6具有：激光束振荡器8，其振荡出激光束；激光束分支单元10；以及聚光透镜12。激光束照射单元6还可以具有反射镜12a等光学部件。
激光束振荡器8具有振荡出对于晶片1具有吸收性的波长(例如为355nm)的脉冲激光束的功能。
激光束分支单元10例如是DOE(Diffractive Optical Element，衍射型光学元件)。DOE具有利用衍射现象而使所入射的激光束分支成多个激光束的功能。聚光透镜12具有如下的功能：使所入射的激光束会聚在按照该聚光透镜12所固有的特定的距离远离的位置。
当利用该激光束照射单元6时，使激光束振荡器8振荡出的激光束入射到激光束分支单元10而分支，经由聚光透镜12对保持在卡盘工作台4上的晶片1的正面1a进行照射。在本实施方式中，按照在对晶片1的正面1a照射分支而得的多个激光束时各激光束所照射的光斑(聚光点)在晶片1的正面1a上呈直线状等间隔排列的方式对激光束照射单元6的各部件进行设定。
并且，在该激光加工装置2中，按照分支而得的多个激光束沿着与该卡盘工作台4的加工进给方向非平行的方向排列的方式对激光束照射单元6的光学系统进行设定。即，激光束照射单元6能够照射出在与保持于卡盘工作台4的晶片1的分割预定线3垂直的方向上互相错开而分支的多个激光束。
以下，对本实施方式的晶片的激光加工方法的各步骤进行说明。首先，使用图2对保持步骤进行说明。图2是示意性地示出保持步骤的剖视图。在保持步骤中，在使晶片1的背面1b侧朝向卡盘工作台4、使正面侧1a朝向上方的状态下，将晶片1载置在卡盘工作台4的保持面4a上。
然后，当通过卡盘工作台4的多孔质部件的孔使吸引源所产生的负压作用于该晶片1时，晶片1被吸引保持在卡盘工作台4上。另外，在晶片1的背面1a上预先粘贴有带7。因此，晶片1隔着该带7被保持在卡盘工作台4上。
在本实施方式的晶片的加工方法中，接着实施加工槽形成步骤，排列多个激光束而沿着该分割预定线3对该晶片1进行照射，在该晶片1上形成沿着该分割预定线3的加工槽。图2是示意性地说明加工槽形成步骤的局部剖视图。
首先，对卡盘工作台4和激光束照射单元6的相对位置进行调整，以便能够从分割预定线3的一端到另一端沿着该分割预定线3在晶片1的正面1a上形成加工槽11。接着，一边从激光束照射单元6照射多个激光束一边使卡盘工作台4移动。然后，当一边使该多个激光束会聚在晶片1的正面1a上一边对晶片1进行加工进给时，在晶片1上形成加工槽11。
使用图3的(A)对加工槽形成步骤中分支而得的多个激光束的各个激光束会聚在晶片1的正面1a上的各个光斑与分割预定线3之间的关系进行说明。图3是将晶片1的正面1a放大而示意性地示出的俯视图。
如图3的(A)所示，将分支而得的该多个激光束排列在与该分割预定线3的延伸方向非平行的方向上。于是，该各个光斑16相对于与晶片1的加工进给方向4b垂直的方向互相错开。在脉冲激光束所会聚的各个光斑16处，通过脉冲激光束的照射，晶片1被局部加热并去除。此时，产生等离子体，并且，产生被称为碎屑的熔融固化物。
例如，对以下情况进行说明：与本实施方式的晶片的激光加工方法不同，将分支而得的多个激光束排列在相对于分割预定线3的延伸方向平行的方向上，不使各个光斑在相对于晶片1的加工进给方向4b垂直的方向上错开。在该情况下，从激光束照射单元6振荡出脉冲激光束而对某加工点照射先行的激光束，当对晶片1进行加工进给而再次振荡出脉冲激光束时，后续的激光束再次照射到该加工点附近。
于是，由于后续的激光束的照射被因先行的激光束的照射而产生的等离子体或碎屑妨碍，所以无法如期待的那样实施由后续的激光束的照射实现的加工。并且，有时已产生的碎屑的排出会被后续的激光束的照射抑制，碎屑重新填埋到加工槽中而使加工槽变浅。因此，激光束的照射因随着扫描次数增加而增加的碎屑等受到更大的妨碍，加工速率(激光束的每1次扫描所去除的被加工物的量)降低。
与此相对，在本实施方式的晶片的激光加工方法中，分支而得的多个激光束排列在与该分割预定线3的延伸方向非平行的方向上，该各个光斑16排列在与晶片1的加工进给方向4b非平行的方向上。当对某加工点照射先行的激光束并且对晶片1进行加工进给而从激光束照射单元再次振荡出脉冲激光束时，后续的激光束照射在相对于该加工点在与加工进给方向4b垂直的方向上错开的位置。
于是，由于后续的激光束照射在与因先行的激光束的照射而产生的等离子体或碎屑错开的位置，所以该后续的激光束不容易受到该碎屑等的影响。并且，该碎屑等的排出更不容易被该激光束抑制。此外，由于与该光斑直径相比，所形成的加工槽11的与加工进给方向4b垂直的方向上的宽度变宽，所以能够促进碎屑的排出。
因此，能够抑制已产生的碎屑等重新填埋到加工槽11中，即使在沿着分割预定线3使分支而得的多个激光束14多次扫描的情况下，也能够维持激光加工的加工速率。在各光斑16相对于加工进给方向4b平行排列的情况下，加工槽11越深则加工速率越容易降低，因此加工槽11越深则本实施方式的晶片的激光加工方法的加工速率的维持效果越显著。
图3的(B)是将加工槽形成步骤中的晶片1的光斑16附近放大而示出的剖视示意图。图3的(B)所示的剖视示意图是示出沿着加工进给方向4b的切断面的剖视示意图，为了方便说明，仅示出分支而得的多个激光束14中的两个。
先行的激光束14a和后续的激光束14b互相在与加工进给方向4b垂直的方向上错开地照射。于是，对晶片1进行加工进给而接着照射的后续的激光束14b不会照射到因照射先行的激光束14a而产生的碎屑等加工屑13。因此，后续的激光束14b不会被加工屑13妨碍而能够如期待的那样照射在晶片1上，与此同时，加工屑13的排出不会被该后续的激光束14b妨碍。
在如以上那样沿着晶片1的一条分割预定线3照射激光束14而形成了加工槽11之后，对晶片1进行分度进给而沿着相邻的分割预定线3形成加工槽11。在沿着一个方向的全部的分割预定线3形成了加工槽11之后，使卡盘工作台4旋转而改变加工进给方向，沿着全部的分割预定线3形成加工槽11。
另外，在激光束照射单元6中，当激光束振荡器8振荡出的激光束被激光束分支单元10分支而形成分支而得的激光束14时，例如，分支成8条激光束。在该情况下，8条分支而得的激光束14照射到晶片1的正面1a而分别会聚成8个光斑。此时，8个光斑大致等间隔地呈直线状排列。
当将分支而得的激光束14的排列方向设为与分割预定线3非平行的方向时，分支而得的激光束14的一部分有可能超过分割预定线3的宽度而照射到形成于晶片1的器件5上，从而破坏器件5。因此，按照呈直线状排列的分支而得的激光束14的最初和最后的激光束14分别不会照射到器件5上的方式对分支而得的激光束14的排列方向进行调整。
此外，当通过激光束分支单元10产生8条分支而得的激光束14时，与该8条分支而得的激光束并列地还产生被称为重影的功率较弱的激光束。即使是被称为该重影的激光束，当其照射在形成于晶片1的器件5上的情况下，有时也会对器件5造成损伤，因此按照该重影也尽量不照射到器件5上的方式对分支而得的激光束14的排列方向进行调整。
例如，当沿着宽度为20μm以上30μm以下的分割预定线3形成加工槽11时，关于大致等间隔排列的8个光斑，优选互相相邻的光斑的中心在与加工进给方向4b垂直的方向上在0.5μm以上1μm以下的范围内错开。并且，例如，优选等间隔排列的8个光斑中的第1个光斑的中心和第8个光斑的中心在与加工进给方向4b垂直的方向上在3μm以上7μm以下的范围内错开，更优选在5μm以上6μm以下的范围内错开。
另外，当将多个分支而得的激光束14沿着一条分割预定线3反复照射两次以上时，形成更深的加工槽11。当所形成的加工槽11的深度达到晶片1的厚度时，沿着该分割预定线3对晶片1进行分割而形成各个器件芯片。
另外，本发明并不限定于上述实施方式的记载，能够实施各种变更。例如，当在上述的实施方式中沿着一条分割预定线3对晶片1进行分割的情况下，将多个分支而得的激光束14反复照射两次以上以便使加工槽11的深度达到晶片1的厚度，但本发明的一个方式并不限定于此。例如，也可以对形成有加工槽11的晶片1施加外力从而形成从该加工槽11的底部到晶片1的背面1b的裂纹而对晶片1进行分割。
另外，上述实施方式的构造、方法等只要在不脱离本发明的目的的范围内便能够适当变更而实施。

Claims (2)

1.一种晶片的激光加工方法，使用激光加工装置对晶片进行加工，该晶片在由呈格子状设定于正面的多条分割预定线划分的各个区域内具有器件，该激光加工装置具有激光束照射单元，
该激光束照射单元具有：
激光束振荡器，其振荡出对于该晶片具有吸收性的波长的脉冲激光束；
激光束分支单元；以及
聚光透镜，
该激光束照射单元具有通过该聚光透镜对保持于卡盘工作台的该晶片照射由该激光束振荡器振荡并由该激光束分支单元分支而形成的多个激光束的功能，
该晶片的激光加工方法的特征在于，具有如下的步骤：
保持步骤，利用该卡盘工作台来保持该晶片；以及
加工槽形成步骤，沿着该分割预定线对该晶片照射该多个激光束，在该晶片上形成沿着该分割预定线的加工槽，
在该加工槽形成步骤中，使由该激光束分支单元分支而得的该多个激光束呈列状排列在与该多个激光束所照射的该分割预定线的延伸方向非平行的方向上。
2.根据权利要求1所述的晶片的激光加工方法，其特征在于，
在该加工槽形成步骤中，将该多个激光束沿着多条该分割预定线的各条对该晶片照射两次以上，利用该加工槽对该晶片进行分割。
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