CN109256332B - 晶片的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供晶片的加工方法，其按照能够使相邻的器件与器件密合地配设的方式对晶片进行加工。晶片的加工方法至少由下述工序构成：改质层形成工序，按照从晶片(2)的背面(2b)入射的方式将具有对于晶片(2)来说为透过性的波长的激光光线(LB)的聚光点定位在表面(2a)侧附近的内部来对晶片(2)照射激光光线(LB)，沿着分割预定线(4)形成改质层(16)；切削槽形成工序，从晶片(2)的背面(2b)对切削刀具(26)进行定位，沿着分割预定线(4)形成深度未达到表面(2a)的切削槽(30)；以及分割工序，对晶片(2)赋予外力，以沿着分割预定线(4)形成的改质层(16)为起点将晶片(2)分割成各个器件(6)。
Description
技术领域
本发明涉及晶片的加工方法，其将由分割预定线划分而在基板的表面形成有多个器件的晶片分割成各个器件。
背景技术
将由分割预定线划分而在表面形成有IC、LSI、LED等多个器件的晶片利用切割装置、激光加工装置分割成各个器件，分割得到的各器件被用于移动电话、个人电脑等电气设备中。
器件装片至配线基板而被制成电气设备的部件，但对于LED等发光元件、受光元件、电波发送元件、电波接收元件等用于人造卫星的器件来说，有时使相邻的器件与器件的表面密合地配设。
但是，在利用切割装置对晶片进行切削来生成器件时，具有在器件的表面外周产生微细的缺口、相邻的器件与器件无法密合地配设的问题。
另外，在将具有对于晶片来说为透过性的波长的激光光线的聚光点定位在分割预定线的内部来对晶片照射激光光线，沿着分割预定线形成改质层，之后对晶片赋予外力而分割成各个器件时，不会在器件的表面外周产生微细的缺口，而生成品质良好的器件，但由于构成器件的基板的晶体取向的原因，从表面到背面的解理面有时倾斜地解理，从而具有相邻的器件与器件无法密合地配设的问题(例如参见专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3408805号公报
发明内容
发明所要解决的课题
鉴于上述情况而完成的本发明的课题在于提供一种晶片的加工方法，其按照能够使相邻的器件与器件密合地配设的方式对晶片进行加工。
用于解决课题的手段
根据本发明的一个方式，提供一种晶片的加工方法，其将由分割预定线划分而在基板的表面形成有多个器件的晶片分割成各个器件，其包括下述工序：改质层形成工序，按照从晶片的背面入射的方式将具有对于晶片来说为透过性的波长的激光光线的聚光点定位在表面侧附近的内部来对晶片照射激光光线，沿着分割预定线形成改质层；切削槽形成工序，从晶片的背面对切削刀具进行定位，沿着分割预定线形成深度未达到表面的切削槽；以及分割工序，对晶片赋予外力，以沿着分割预定线形成的改质层为起点将晶片分割成各个器件。
优选在该改质层形成工序中，在晶片的表面侧附近形成改质层后，按照从晶片的背面入射的方式将具有对于晶片来说为透过性的波长的激光光线的聚光点定位在背面侧附近的内部来对晶片照射激光光线，沿着分割预定线在背面侧附近形成改质层，并且使从在背面侧附近形成的改质层延伸的裂纹在背面露出，在该切削槽形成工序中，将切削刀具定位于在背面露出的裂纹，形成切削槽。另外，优选在该切削槽形成工序中，从晶片的背面利用红外线检测在表面附近形成的改质层，将切削刀具定位在所检测出的改质层，形成切削槽。另外，优选包括框架支承工序，在该改质层形成工序之前，将晶片的表面粘贴在划片带上，并且将晶片定位在具有收纳晶片的开口的框架的该开口，对划片带的外周进行粘贴，借助划片带而利用框架对晶片进行支承，在该分割工序中，对划片带进行扩展而对晶片赋予外力。另外，优选包括器件配设工序，将通过该分割工序分割出的器件彼此紧密地配设。
发明效果
本发明的一个方式的晶片的加工方法包括下述工序：改质层形成工序，按照从晶片的背面入射的方式将具有对于晶片来说为透过性的波长的激光光线的聚光点定位在表面侧附近的内部来对晶片照射激光光线，沿着分割预定线形成改质层；切削槽形成工序，从晶片的背面对切削刀具进行定位，沿着分割预定线形成深度未达到表面的切削槽；以及分割工序，对晶片赋予外力，以沿着分割预定线形成的改质层为起点将晶片分割成各个器件，因而器件的表面侧的侧面成为从基板的侧面稍微突出的形态，从而能够使相邻的器件与器件密合地配设。
附图说明
图1的(a)是晶片的表面侧的立体图，图1的(b)是示出实施框架支承工序的状态的晶片的背面侧和框架的立体图，图1的(c)是示出实施了框架支承工序的状态的晶片的背面侧和框架的立体图。
图2是示出实施改质层形成工序的状态的立体图。
图3是在表面附近形成了改质层的晶片的截面图。
图4是在表面附近和背面附近形成改质层且裂纹在背面露出的晶片的截面图。
图5是沿着格子状的分割预定线实施了改质层形成工序的晶片的立体图。
图6的(a)是示出实施切削槽形成工序的状态的立体图，图6的(b)是示出实施切削槽形成工序的状态的示意图。
图7是形成了切削槽的晶片的截面图。
图8是沿着格子状的分割预定线实施了切削槽形成工序的晶片的立体图。
图9是示出实施分割工序的状态的立体图。
图10的(a)是示出实施了器件配设工序的状态的俯视图，图10的(b)是示出实施了器件配设工序的状态的截面图。
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实施方式进行说明。
图1的(a)示出了能够利用本发明的晶片的加工方法实施加工的晶片2。能够由圆盘状的硅基板形成的晶片2的表面2a由格子状的分割预定线4划分成多个矩形区域，在多个矩形区域分别形成LED等器件6。另外，晶片2的基板的厚度可形成为300μm左右、器件6的厚度可形成为10μm左右、晶片2整体的厚度可形成为310μm左右。
在图示的实施方式中，如图1的(b)和图1的(c)所示，首先实施框架支承工序，将晶片2的表面2a粘贴在划片带8上，并且将晶片2定位在具有收纳晶片2的开口10a的环状框架10的开口10a，对划片带8的外周进行粘贴，借助划片带8而利用环状框架10对晶片2进行支承。如图1的(c)所示，在实施了框架支承工序的状态下，晶片2的背面2b向上。
在实施了框架支承工序之后实施改质层形成工序，按照从晶片2的背面2b入射的方式将具有对于晶片2来说为透过性的波长的激光光线的聚光点定位在表面2a侧附近的内部来对晶片2照射激光光线，沿着分割预定线4形成改质层。改质层形成工序可以使用例如在图2中示出其一部分的激光加工装置12来实施。激光加工装置12具备：卡盘工作台(未图示)，其对被加工物进行保持；聚光器14，其对卡盘工作台所保持的被加工物照射脉冲激光光线LB；以及摄像单元(未图示)，其对卡盘工作台所保持的被加工物进行拍摄。构成为在上表面吸附被加工物的卡盘工作台利用旋转单元(未图示)以在上下方向延伸的轴线为中心旋转，利用X轴方向移动单元(未图示)相对于聚光器14在X轴方向相对地进退，利用Y轴方向移动单元(未图示)在Y轴方向进退。聚光器14包含聚光透镜(未图示)，该聚光透镜用于将激光加工装置12的脉冲激光光线振荡器(未图示)振荡出的脉冲激光光线LB会聚并照射到被加工物。摄像单元包含：通常的摄像元件(CCD)，其利用可见光线对被加工物进行拍摄；红外线照射单元，其对被加工物照射红外线；光学系统，其捕捉由红外线照射单元照射的红外线；以及摄像元件(红外线CCD)，其输出与光学系统所捕捉的红外线相对应的电信号(均未图示)。需要说明的是，X轴方向为图2中箭头X表示的方向，Y轴方向为图2中箭头Y表示的方向、为与X轴方向正交的方向。X轴方向和Y轴方向所规定的平面实质上为水平的。
参照图2至图5进行说明。在改质层形成工序中，首先使晶片2的背面2b朝上，使晶片2吸附在激光加工装置12的卡盘工作台的上表面。接着，利用摄像单元(未图示)从上方拍摄晶片2。接下来基于摄像单元所拍摄的晶片2的图像，利用激光加工装置12的X轴方向移动单元、Y轴方向移动单元和旋转单元使卡盘工作台移动和旋转，从而使格子状的分割预定线4与X轴方向和Y轴方向一致，并且将聚光器14定位在与X轴方向一致的分割预定线4的一个端部的上方。此时，晶片2的背面2b朝上，形成有分割预定线4的表面2a朝下，但如上所述，摄像单元包含红外线照射单元、捕捉红外线的光学系统、输出与红外线相对应的电信号的摄像元件(红外线CCD)，因而能够透过晶片2的背面2b而对表面2a的分割预定线4进行拍摄。接下来，利用激光加工装置12的聚光点位置调整单元(未图示)使聚光器14在光轴方向移动，按照从晶片2的背面2b入射的方式将脉冲激光光线LB的聚光点定位在表面2a附近的晶片2的内部。接下来，如图2所示，进行第一改质层形成加工，一边利用X轴方向移动单元使卡盘工作台相对于定位在表面2a附近的晶片2的内部的聚光点以规定的加工进给速度沿X轴方向进行加工进给，一边从聚光器14照射对于晶片2来说为透过性的脉冲激光光线LB。在进行第一改质层形成加工时，如图3所示，能够沿着分割预定线4在晶片2的表面2a附近形成多个改质层16，并且能够形成从改质层16朝向表面2a和背面2b并在上下方向延伸的裂纹18，并且能够使从改质层16朝向表面2a延伸的裂纹18到达晶片2的表面2a。另外，在图示的实施方式中，在改质层形成工序中，通过实施第一改质层形成加工而在晶片2的表面2a侧附近形成改质层16，之后进行第二改质层形成加工，按照从晶片2的背面2b入射的方式将具有对于晶片2来说为透过性的波长的脉冲激光光线LB的聚光点定位在背面2b侧附近的内部，对晶片2照射脉冲激光光线LB，沿着分割预定线4在背面2b侧附近形成改质层16，并且使从在背面2b侧附近形成的改质层16延伸的裂纹18在背面露出。在第二改质层形成加工中，一边利用X轴方向移动单元使卡盘工作台相对于按照从背面2b入射的方式定位在背面2b附近的晶片2的内部的聚光点以规定的加工进给速度沿X轴方向进行加工进给，一边从聚光器14照射对于晶片2来说为透过性的脉冲激光光线LB。在进行第二改质层形成加工时，如图4所示，能够沿着分割预定线4在晶片2的背面2b附近形成多个改质层16，并且能够形成从改质层16朝向表面2a和背面2b并在上下方向延伸的裂纹18，并且能够使从改质层16朝向背面2b延伸的裂纹18在晶片2的背面2b露出。利用第二改质层形成加工所形成的改质层16和裂纹18与利用第一改质层形成加工所形成的改质层16和裂纹18从上下方向看是重叠的。并且，通过一边利用Y轴方向移动单元使卡盘工作台相对于聚光点按照分割预定线4的间隔的量在Y轴方向进行转位进给一边反复进行第一改质层形成加工和第二改质层形成加工，可对与X轴方向一致的全部分割预定线4实施第一改质层形成加工和第二改质层形成加工。另外，在利用旋转单元使卡盘工作台旋转90度后，通过一边进行转位进给一边反复进行第一改质层形成加工和第二改质层形成加工，从而如图5所示，对于与前面实施了第一改质层形成加工和第二改质层形成加工的分割预定线4正交的全部分割预定线4也实施第一改质层形成加工和第二改质层形成加工。这样的改质层形成工序可以在例如以下的加工条件下实施。需要说明的是，下述散焦是在将脉冲激光光线LB的聚光点定位在作为入射面的晶片2的背面2b的状态下使聚光器14向表面2a移动的移动量。
脉冲激光光线的波长：1030nm
脉冲宽度：10ps
重复频率：100kHz
聚光透镜的数值孔径(NA)：0.8
平均输出：0.5W
散焦：-290μm(第一改质层形成加工)
-20μm(第二改质层形成加工)
光斑直径：
加工进给速度：1000mm/s
需要说明的是，在图2中，用单点划线示出在第一改质层形成加工中在晶片2的表面2a侧附近形成的改质层16和裂纹18，在图5中，用虚线示出在第二改质层形成加工中在晶片2的背面2b露出的裂纹18。
在实施了改质层形成工序之后实施切削槽形成工序，从晶片2的背面2b对切削刀具进行定位，沿着分割预定线4形成深度未到达表面2a的切削槽。切削槽形成工序可以使用例如在图6的(a)中示出其一部分的切割装置20来实施。切割装置20具备：卡盘工作台(未图示)，其对被加工物进行保持；切削单元22，其对卡盘工作台所保持的被加工物进行切削；以及摄像单元(未图示)，其对卡盘工作台所保持的被加工物进行拍摄。构成为在上表面吸附被加工物的卡盘工作台利用旋转单元(未图示)以在上下方向延伸的轴线为中心进行旋转，并且利用X轴方向移动单元(未图示)相对于切削单元22在X轴方向相对地进退。另外，利用Y轴方向移动单元(未图示)相对于卡盘工作台在Y轴方向相对地进退的切削单元22包含实质上水平延伸的圆筒状的主轴外壳24；以及以实质上水平延伸的轴线为中心可自由旋转地内置在主轴外壳24中的圆柱状的主轴(未图示)。电动机(未图示)连结在主轴的基端部，环状的切削刀具26固定在主轴的前端部。切削刀具26的上部被刀具罩28覆盖。需要说明的是，X轴方向为图6的(a)中箭头X表示的方向，Y轴方向为图6的(a)中箭头Y表示的方向、为与X轴方向正交的方向。X轴方向和Y轴方向所规定的平面实质上为水平的。
参照图6的(a)和图6的(b)进行说明。在切削槽形成工序中，首先使晶片2的背面2b朝上，使晶片2吸附在切割装置20的卡盘工作台的上表面。接着利用切割装置20的摄像单元从上方拍摄晶片2。接下来基于摄像单元所拍摄的晶片2的图像，利用切割装置20的X轴方向移动单元、Y轴方向移动单元和旋转单元使卡盘工作台移动和旋转，从而使沿着格子状的分割预定线4在晶片2的背面2b露出的格子状的裂纹18与X轴方向和Y轴方向一致，并且将与X轴方向一致的裂纹18的一个端部定位在切削刀具26的下方。接下来，利用电动机使切削刀具26与主轴一起在图6的(a)和图6的(b)中箭头A表示的方向旋转。接下来利用切割装置20的升降单元(未图示)使主轴外壳24下降，使切削刀具26的刃尖沿着在晶片2的背面2b露出的裂纹18从晶片2的背面2b切入至未到达表面2a的深度，并且利用X轴方向移动单元使卡盘工作台以规定的加工进给速度在X轴方向进行加工进给。由此，如图6的(b)和图7所示，能够沿着分割预定线4从晶片2的背面2b形成深度未到达表面2a的切削槽30(在图6的(b)中由阴影线表示的部分)。在图示的实施方式中，在改质层形成工序中，能够在晶片2的背面2b侧附近形成改质层16并且沿着分割预定线4形成从改质层16朝向表面2a和背面2b并在上下方向延伸的裂纹18，在切削槽形成工序中，能够利用可见光线对在背面2b露出的裂纹18进行拍摄，因而切割装置20的摄像单元至少包含利用可见光线对被加工物进行拍摄的通常的摄像元件(CCD)即可。从而，在像图示的实施方式那样，利用可见光线对在背面2b露出的裂纹18进行拍摄来检测出要形成切削槽30的区域从而进行切削刀具26的对位(对准)的情况下，与利用红外线透过背面2b对表面2a侧的改质层16进行拍摄从而进行对准的情况相比，能够以简单的构成精确地进行对准。切削槽30的深度可以为从晶片2的背面2b到表面2a侧附近的改质层16或裂纹18的程度的深度，从切削槽30的底面到晶片2的表面2a的厚度例如为5μm左右。另外，利用第二改质层形成加工所形成的改质层16和裂纹18与利用第一改质层形成加工所形成的改质层16和裂纹18从上下方向看是重叠的，因而通过沿着在晶片2的背面2b露出的裂纹18实施切削槽形成工序，如图7所示，能够沿着在第一改质层形成加工中形成的改质层16和裂纹18形成切削槽30。并且，通过一边利用Y轴方向移动单元使切削刀具26按照在晶片2的背面2b露出的裂纹18的Y轴方向的间隔的量在Y轴方向进行转位进给一边反复实施切削槽形成工序，可沿着与X轴方向一致的全部裂纹18(即分割预定线4)形成切削槽30。另外，在利用旋转单元使卡盘工作台旋转90度后，通过一边进行转位进给一边反复实施切削槽形成工序，如图8所示，可沿着与前面形成了切削槽30的裂纹18正交的全部裂纹18形成切削槽30。
在实施了切削槽形成工序之后实施分割工序，对晶片2赋予外力，以沿着分割预定线4形成的改质层16为起点将晶片2分割成各个器件6。分割工序可以使用例如图9所示的分割装置32来实施。分割装置32包含：圆筒状的扩展鼓34，其在上下方向延伸；环状的保持部件36，其在扩展鼓34的径向外侧配置成可自由升降；多个气缸38，它们使保持部件36相对于扩展鼓34相对地升降；以及多个夹具40，它们沿周向隔着间隔附设在保持部件36的外周缘。扩展鼓34的内径大于晶片2的外径，扩展鼓34的外径小于环状框架10的内径。保持部件36的外径和内径与环状框架10的外径和内径相对应，在保持部件36的上表面载置环状框架10。另外，在扩展鼓34的外周面与保持部件36的内周面之间存在间隙。如图9所示，在上下方向延伸的多个气缸38的活塞杆38a在保持部件36的周向隔着间隔与保持部件36的下表面连结。并且，多个气缸38在基准位置与扩展位置之间使保持部件36相对于扩展鼓34相对地升降，该基准位置是保持部件36的上表面与扩展鼓34的上端大致相同高度的位置(在图9中实线表示的位置)，该扩展位置是保持部件36的上表面位于比扩展鼓34的上端靠下方的位置(在图9中双点划线表示的位置)。
参照图9继续说明，在分割工序中，首先使各气缸38工作，将保持部件36定位在基准位置。接下来，使形成有改质层16、裂纹18和切削槽30的晶片2朝上，将借助划片带8对晶片2进行保持的环状框架10载置在保持部件36的上表面。接着将环状框架10的外周缘部用多个夹具40固定。接下来使各气缸38工作，使保持部件36从基准位置下降到扩展位置。于是，环状框架10也与保持部件36一起下降，因而如图9中双点划线所示，周缘固定于环状框架10的划片带8通过相对地上升的扩展鼓34进行扩展。由此，能够对粘贴于划片带8的晶片2赋予放射状张力(外力)，以沿着分割预定线4形成的改质层16和裂纹18为起点将晶片2分割成各个器件6。
在图示的实施方式中，在实施分割工序后，如图10的(a)所示，实施器件配设工序，将通过分割工序分割出的器件6彼此紧密地配设。在至少实施如上所述的改质层形成工序、切削槽形成工序、以及分割工序而分割出的器件6中，由于从基板的侧面稍微突出的表面侧的侧面的厚度较薄、并且以改质层16和裂纹18为起点进行了分割，因而表面侧的侧面平坦至能够使器件6彼此密合地配设的程度、并且侧面相对于表面垂直。从而，在器件配设工序中，能够使相邻的器件6和器件6密合地配设。需要说明的是，基板侧的侧面被切削刀具26切削，有时会产生微细的缺口，但由于基板侧的侧面比表面侧的侧面没入得更多，因而在使相邻的器件6与器件6密合地配设时，微细的缺口不会成为问题。
需要说明的是，在图示的实施方式中，对在改质层形成工序中实施第一改质层形成加工和第二改质层形成加工的示例进行了说明，但在切割装置20的摄像单元包含利用可见光线对被加工物进行拍摄的通常的摄像元件(CCD)、对被加工物照射红外线的红外线照射单元、捕捉由红外线照射单元照射的红外线的光学系统、以及输出与光学系统所捕捉的红外线相对应的电信号的摄像元件(红外线CCD)的情况下，利用红外线能够透过晶片2的背面2b对在第一改质层形成加工中在表面2a侧附近形成的改质层16和裂纹18进行拍摄，从而在切削槽形成工序中能够沿着表面2a侧附近的改质层16和裂纹18对切削刀具26进行定位，因而在改质层形成工序中也可以不实施第二改质层形成工序。
符号说明
2：晶片
2a：晶片的表面
2b：晶片的背面
4：分割预定线
6：器件
8：划片带
10：环状框架
10a：开口
16：改质层
LB：脉冲激光光线
18：裂纹
26：切削刀具
30：切削槽
Claims (3)
1.一种晶片的加工方法，其将由分割预定线划分而在基板的表面形成有多个器件的晶片分割成各个器件，其至少包括下述工序：
改质层形成工序，按照从晶片的背面入射的方式将具有对于晶片来说为透过性的波长的激光光线的聚光点定位在表面侧附近的内部来对晶片照射激光光线，沿着分割预定线形成改质层；
切削槽形成工序，从晶片的背面对切削刀具进行定位，沿着分割预定线形成深度未达到表面的切削槽；以及
分割工序，对晶片赋予外力，以沿着分割预定线形成的改质层为起点将晶片分割成各个器件，
在该改质层形成工序中，在晶片的表面侧附近形成了改质层后，按照从晶片的背面入射的方式将具有对于晶片来说为透过性的波长的激光光线的聚光点定位在背面侧附近的内部来对晶片照射激光光线，沿着分割预定线在背面侧附近形成改质层，并且使从在背面侧附近形成的改质层延伸的裂纹在背面露出，
在该切削槽形成工序中，将切削刀具定位于在背面露出的裂纹，形成切削槽。
2.如权利要求1所述的晶片的加工方法，其中，
该方法包括框架支承工序，在该改质层形成工序之前，将晶片的表面粘贴在划片带上，并且将晶片定位在具有收纳晶片的开口的框架的该开口，对划片带的外周进行粘贴，借助划片带而利用框架对晶片进行支承，
在该分割工序中，对划片带进行扩展而对晶片赋予外力。
3.如权利要求1所述的晶片的加工方法，其中，该方法包括器件配设工序，将通过该分割工序分割出的器件彼此紧密地配设。
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