CN115579283A - 加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供加工方法，能够在被加工物的内部适当地形成改质层。加工方法包含如下的工序：保持工序，通过卡盘工作台对被加工物进行保持，该卡盘工作台在上表面具有对被加工物进行保持的保持面；片覆盖工序，利用具有透过性的片将卡盘工作台的上表面与被加工物一同覆盖；紧贴工序，在卡盘工作台的保持面上产生吸引力，将被片覆盖的区域减压，通过施加至片的大气压而使被加工物紧贴于卡盘工作台的上表面；以及改质层形成工序，隔着片而将激光光线的聚光点定位于被加工物的内部，向被加工物照射激光光线而形成改质层。

Description

加工方法
技术领域
本发明涉及加工方法，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于被加工物的内部而向被加工物照射激光光线，在被加工物的内部形成改质层。
背景技术
晶片由交叉的多条分割预定线划分而在正面上形成有IC、LSI等多个器件，该晶片通过激光加工装置分割成各个器件芯片，分割得到的各器件芯片被用于移动电话、个人计算机等电子设备。
激光加工装置包含：卡盘工作台，其对晶片进行保持；激光照射单元，其照射对于卡盘工作台所保持的晶片具有吸收性的波长的激光光线；以及加工进给机构，其将卡盘工作台和激光照射单元相对地进行加工进给，该激光加工装置能够对分割预定线实施烧蚀加工而将晶片分割成各个器件芯片(例如参照专利文献1)。
另外，有的激光加工装置包含：卡盘工作台，其对晶片进行保持；激光照射单元，其照射对于卡盘工作台所保持的晶片具有透过性的波长的激光光线；以及加工进给机构，其将卡盘工作台和激光照射单元相对地进行加工进给。在该激光加工装置中，能够将激光光线的聚光点定位于分割预定线的内部而向晶片照射激光光线，实施在分割预定线的内部形成改质层的内部加工。并且，通过对实施了内部加工的晶片赋予外力，能够将晶片分割成各个器件芯片(例如参照专利文献2)。
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
但是，当在分割预定线的内部实施内部加工时，会产生伴随着改质层的形成的体积膨胀，晶片发生弯曲而使卡盘工作台对晶片的保持力不稳定。于是，存在如下的问题：无法适当地继续进行内部加工，无法将晶片分割成各个器件芯片。
另外，本申请人提出了如下的技术：对于晶片或锭，将激光光线的聚光点定位于与要生成的晶片的厚度对应的深度的内部，向晶片或锭照射激光光线而形成改质层，从晶片或锭生成晶片，但是，特别是在晶片的内部形成改质层的情况下，存在晶片发生弯曲而无法适当地形成改质层的问题。
发明内容
由此，本发明的目的在于提供能够在被加工物的内部适当地形成改质层的加工方法。
根据本发明，提供加工方法，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于该被加工物的内部而向该被加工物照射激光光线，在该被加工物的内部形成改质层，其中，该加工方法具有如下的工序：保持工序，通过在上表面具有对该被加工物进行保持的保持面的卡盘工作台对该被加工物进行保持；片覆盖工序，利用具有透过性的片将该卡盘工作台的上表面与该被加工物一同覆盖；紧贴工序，在该卡盘工作台的保持面上产生吸引力，将被该片覆盖的区域减压，通过施加至该片的大气压而使该被加工物紧贴于该卡盘工作台的上表面；以及改质层形成工序，隔着该片而将激光光线的聚光点定位于该被加工物的内部，向该被加工物照射激光光线而形成改质层。
优选被加工物是由交叉的多条分割预定线划分而在正面上形成有多个器件的晶片，在该改质层形成工序中，沿着该分割预定线在该晶片的内部形成改质层。优选被加工物是锭，在该改质层形成工序中，在该锭的内部的相当于要从该锭生成的晶片的厚度的整个区域形成改质层。
根据本发明，能够抑制被加工物的弯曲而在被加工物的内部适当地形成改质层。
附图说明
图1是示出实施保持工序的状态的立体图。
图2的(a)是示出实施片覆盖工序的状态的立体图，图2的(b)是示出使用支承于环状框架的片来实施片覆盖工序的状态的立体图。
图3的(a)是示出实施紧贴工序的状态的立体图，图3的(b)是示出实施紧贴工序的状态的侧视图。
图4的(a)是示出实施改质层形成工序的状态的立体图，图4的(b)是示出实施改质层形成工序的状态的侧视图。
图5的(a)是示出对晶片的背面进行磨削而将晶片分割成各个器件芯片的状态的立体图，图5的(b)是示出将晶片分割成各个器件芯片的状态的立体图。
图6是分割装置的立体图。
图7是示出对片进行扩展而将晶片分割成各个器件芯片的状态的示意图。
图8的(a)是示出对锭实施改质层形成工序的状态的立体图，图8的(b)是从锭生成的晶片的立体图。
标号说明
2：晶片(被加工物)；2a：晶片的正面；2b：晶片的背面；4：分割预定线；6：器件；8：卡盘工作台；14：片；20：晶片的改质层；50：锭(被加工物)；52：锭的改质层。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的加工方法的优选实施方式进行说明。
在图1中示出作为通过本发明的加工方法实施加工的被加工物的圆板状的晶片2。晶片2可以由硅(Si)或碳化硅(SiC)等适当的半导体材料形成。晶片2的厚度例如为700μm左右。晶片2的正面2a由格子状的分割预定线4划分成多个矩形区域，在多个矩形区域内分别形成有IC、LSI等器件6。
在本实施方式中，首先实施保持工序：通过在上表面具有对被加工物进行保持的保持面的卡盘工作台对被加工物进行保持。在保持工序中，例如可以使用图1所示的卡盘工作台8。
在卡盘工作台8的上端部分配置有与吸引单元(未图示)连接的多孔质的圆形状的吸附卡盘10。卡盘工作台8利用吸引单元在吸附卡盘10的上表面上产生吸引力，由此对载置于吸附卡盘10的上表面的被加工物进行吸引保持。这样，吸附卡盘10的上表面作为保持面，卡盘工作台8在上表面具有对被加工物进行保持的保持面。另外，卡盘工作台8构成为在X轴方向和Y轴方向上移动自如，并且以沿上下方向延伸的轴线为旋转中心而旋转自如。
另外，X轴方向是图1中箭头X所示的方向，Y轴方向是图1中箭头Y所示的方向，是与X轴方向垂直的方向。另外，X轴方向和Y轴方向所限定的XY平面实质上是水平的。
在本实施方式的保持工序中，如图1所示，首先将用于保护器件6的圆形的保护带12粘贴于晶片2的正面2a。接着，使保护带12朝下而将晶片2载置于卡盘工作台8的保持面(吸附卡盘10的上表面)。这样，在卡盘工作台8上保持晶片2。
另外，在保持工序中，也可以使晶片2的背面2b朝下而在卡盘工作台8的保持面上保持晶片2。在该情况下，无需在晶片2的正面2a上粘贴保护带12。
在实施了保持工序之后，实施片覆盖工序：利用具有透过性的片将卡盘工作台8的上表面与被加工物一同覆盖。
在片覆盖工序中，例如可以使用图2的(a)所示的合成树脂制的透明的片14。片14是圆形的，片14的直径大于晶片2的直径。片14的材质只要是对于在晶片2的内部形成改质层时所照射的激光光线具有透过性的材质即可。作为具体的片14的材质，例如可以举出聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等)。另外，只要是在下述紧贴工序中能够沿着晶片2的上表面和卡盘工作台8的上表面变形的程度的薄厚，则可以使用比较硬质的材质(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯等)。
并且，在片覆盖工序中，如图2的(a)所示，将片14从上方覆盖在保持着晶片2的卡盘工作台8上，从而利用片14将卡盘工作台8的上表面与晶片2一同覆盖。
另外，在片覆盖工序中，如图2的(b)所示，还可以使用片14的周缘被环状框架15支承的片14。环状框架15通过配置于卡盘工作台8的周围的多个夹具(未图示)固定。从后续工序中的晶片2的操作容易性的观点出发，优选将片14固定于环状框架15。
在实施了片覆盖工序之后，实施紧贴工序：在卡盘工作台8的保持面上产生吸引力，将被片14覆盖的区域减压，通过施加至片14的大气压，使被加工物紧贴于卡盘工作台8的上表面。
在紧贴工序中，使与卡盘工作台8连接的吸引单元进行动作，由此在作为卡盘工作台8的保持面的吸附卡盘10的上表面上产生吸引力，利用吸附卡盘10的上表面对晶片2进行吸引保持。此时，在晶片2的下表面与吸附卡盘10的上表面之间形成有略微的间隙，因此经由晶片2的下表面与吸附卡盘10的上表面之间的略微的间隙而对覆盖在晶片2上的片14作用卡盘工作台8的吸引力。
因此，当在吸附卡盘10的上表面上产生吸引力时，将被片14覆盖的区域减压，因此通过施加至片14的上表面的大气压，如图3的(a)和图3的(b)所示，晶片2紧贴于卡盘工作台8的上表面，并且片14紧贴于晶片2的上表面和卡盘工作台8的上表面。
另外，即使是在实施紧贴工序之前在晶片2上存在翘曲、起伏的情况下，通过实施紧贴工序，也能够矫正晶片2的翘曲、起伏而使晶片2沿着卡盘工作台8的上表面紧贴。
另外，通常吸附卡盘10的直径略小于晶片2的直径，但也可以通过使用具有比晶片2的直径稍大(例如大2mm～3mm左右)的直径的吸附卡盘，从晶片2的外周对片14作用卡盘工作台8的吸引力。
在实施了紧贴工序之后，实施改质层形成工序：隔着片14而将激光光线的聚光点定位于被加工物的内部，向被加工物照射激光光线而形成改质层。改质层形成工序例如可以使用在图4中示出一部分的激光加工装置16来实施。
激光加工装置16具有：激光振荡器(未图示)；聚光器18，其使从激光振荡器射出的脉冲激光光线LB会聚，对卡盘工作台8所保持的被加工物照射脉冲激光光线LB；以及拍摄单元(未图示)，其对卡盘工作台8所保持的被加工物进行拍摄，检测要加工的区域。
虽未图示，但激光加工装置16的拍摄单元包含：通常的拍摄元件(CCD)，其通过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，其捕捉通过红外线照射单元照射的红外线；以及拍摄元件(红外线CCD)，其输出与光学系统所捕捉的红外线对应的电信号。
参照图4继续进行说明，在改质层形成工序中，首先将紧贴有晶片2的卡盘工作台8定位于聚光器18的下方。接着，利用拍摄单元对晶片2进行拍摄，根据拍摄单元所拍摄的晶片2的图像使分割预定线4与X轴方向一致，并且将聚光器18定位于与X轴方向一致的分割预定线4的上方。接着，将激光光线LB的聚光点定位于分割预定线4下方的晶片2的内部。
在利用拍摄单元拍摄晶片2时，晶片2的背面2b朝上，形成有分割预定线4的正面2a朝下，但如上所述，拍摄单元包含红外线照射单元、捕捉红外线的光学系统以及输出与红外线对应的电信号的拍摄元件(红外线CCD)，因此能够从晶片2的背面2b透过而拍摄正面2a的分割预定线4。由此，能够将激光光线LB的聚光点定位于分割预定线4下方的晶片2的内部。
接着，使卡盘工作台8以规定的进给速度在X轴方向上移动，由此一边使激光光线LB的聚光点和晶片2相对地移动，一边从聚光器18对晶片2照射对于晶片2具有透过性的波长的激光光线LB。由此，能够沿着分割预定线4在晶片2的内部形成改质层20。
接着，按照分割预定线4的Y轴方向的间隔，将卡盘工作台8在Y轴方向上进行分度进给。并且，交替地重复激光光线LB的照射和分度进给，由此沿着与X轴方向一致的所有分割预定线4在晶片2的内部形成改质层20。接着，在使卡盘工作台8旋转90度之后，交替地重复进行激光光线LB的照射和分度进给，由此沿着与先形成了改质层20的分割预定线4垂直的所有分割预定线4在晶片2的内部形成改质层20。
这样的改质层形成工序例如可以按照以下的条件进行。
脉冲激光光线的波长：1064nm
平均输出 ：1.0W
重复频率 ：100kHz
卡盘工作台的进给速度：100mm/s
当在晶片2的内部形成改质层20时，在改质层20中产生体积膨胀，但在本实施方式中，通过施加至片14的上表面的大气压使晶片2紧贴于卡盘工作台8的上表面，因此晶片2不会弯曲。因此，在形成改质层20时，卡盘工作台8对晶片2的保持力不会不稳定，能够在晶片2的内部适当地形成改质层20。
在本实施方式中，在实施了改质层形成工序之后，实施分割工序：将晶片2按照各个器件6分割成器件芯片。分割工序例如可以使用图5的(a)所示的磨削装置22来实施。
磨削装置22具有对卡盘工作台8所保持的晶片2进行磨削的磨削单元24。磨削单元24包含沿上下方向延伸的主轴26以及固定于主轴26的下端的圆板状的磨轮安装座28。在磨轮安装座28的下表面上，通过螺栓30固定有环状的磨削磨轮32。在磨削磨轮32的下表面的外周缘部固定有沿周向隔开间隔而呈环状配置的多个磨削磨具34。
在分割工序中，首先使与卡盘工作台8连接的吸引单元停止，解除吸附卡盘10的吸引力。接着，从卡盘工作台8去除片14。接着，使吸引单元再次进行动作，通过卡盘工作台8对晶片2进行吸引保持。在对晶片2进行吸引保持时，参照图5的(a)可理解，使晶片2的背面2b朝上。
接着，在图5的(a)中箭头R1所示的方向上以规定的旋转速度(例如6000rpm)使主轴26旋转。另外，在图5的(a)中箭头R2所示的方向上以规定的旋转速度(例如300rpm)使卡盘工作台8旋转。接着，使主轴26下降而使磨削磨具34与晶片2的背面2b接触。另外，向磨削磨具34与晶片2的背面2b接触的部分提供磨削水。然后，以规定的磨削进给速度(例如1.0μm/s)使主轴26下降，由此对晶片2的背面2b进行磨削。
在对晶片2进行磨削时，基于磨削进给的按压力作用于晶片2，因此裂纹36(参照图5的(b))从改质层20朝向分割预定线4而在晶片2的厚度方向上延伸。因此，通过从改质层20延伸的裂纹36将晶片2按照各个器件6分割成器件芯片38。
另外，分割工序也可以使用图6所示的分割装置40来实施。分割装置40包含：圆板状的基板42；从基板42的上表面向上方延伸的圆筒状的扩展鼓44；以及从基板42的上表面周缘部沿周向隔开间隔而向上方延伸的多个气缸46。环状的保持部件48连结在多个气缸46各自的上端。在保持部件48的外周缘沿周向隔开间隔而配置有多个夹具49。
参照图7进行说明，各气缸46使保持部件48在保持部件48的上表面与扩展鼓44的上端几乎相同的高度的基准位置与保持部件48的上表面位于比扩展鼓44的上端靠下方的位置的扩展位置之间升降。另外，在图7中，用实线示出保持部件48位于基准位置的情况下的扩展鼓44，用双点划线示出保持部件48位于扩展位置的情况下的扩展鼓44。
在使用分割装置40实施分割工序时，如图6所示，在晶片2的背面2b上粘贴粘接带T，利用环状框架F支承粘接带T的外周，从晶片2的正面2a剥离保护带12。另外，在如图2的(b)所示那样片14的周缘支承于环状框架15且片14的单面具有粘接面而将晶片2粘贴在片14的粘接面上的情况下，也可以在分割工序中使用片覆盖工序中所使用的片14和环状框架15。
参照图6和图7继续进行说明，在使用分割装置40的分割工序中，首先将环状框架F载置于位于基准位置的保持部件48的上表面上，利用多个夹具49固定环状框架F。接着，使气缸46进行动作，使保持部件48下降至扩展位置。由此，对粘贴于粘接带T的晶片2作用放射状张力，因此如图7中双点划线所示，能够沿着形成有改质层20的分割预定线4将晶片2分割成各个器件芯片38。
如上所述，在本实施方式的加工方法中，在紧贴工序中，通过施加至片14的上表面的大气压而使晶片2紧贴于卡盘工作台8的上表面，因此即使在改质层20中产生体积膨胀，晶片2也不会弯曲。因此，在形成改质层20时，卡盘工作台8对晶片2的保持力不会不稳定，能够在晶片2的内部适当地形成改质层20。
另外，能够通过本发明的加工方法进行加工的被加工物不限于上述晶片2，例如也可以是图8的(a)所示的锭50。锭50可以由硅(Si)或碳化硅(SiC)等适当的半导体材料形成。锭50的厚度例如为700μm～2000μm左右。不过，与晶片2不同，在锭50上未设置分割预定线或器件。
在将锭50作为被加工物的情况下，与将晶片2作为被加工物的情况同样地，实施保持工序、片覆盖工序以及紧贴工序。并且，在对于锭50的改质层形成工序中，在锭50的内部的相当于要从锭50生成的晶片的厚度的整个区域形成改质层。
详细而言，首先利用激光加工装置16的拍摄单元对锭50进行拍摄，根据拍摄单元所拍摄的锭50的图像，调整锭50与聚光器18的位置关系。接着，将对于锭50具有透过性的波长的激光光线LB的聚光点定位于距离锭50的上表面相当于要生成的晶片的厚度的深度。
接着，使卡盘工作台8以规定的进给速度在X轴方向上移动，由此一边使激光光线LB的聚光点和锭50相对地移动，一边从聚光器18对锭50照射对于锭50具有透过性的波长的激光光线LB。由此，能够沿着X轴方向在锭50的内部形成改质层52。
接着，按照规定的分度进给量将卡盘工作台8在Y轴方向上进行分度进给。关于分度进给量，随着改质层52的形成，裂纹(未图示)从改质层52延伸，因此将分度进给量设为在Y轴方向上相邻的裂纹重叠的程度的距离。并且，交替地重复激光光线LB的照射和Y轴方向的分度进给，由此在锭50的内部的相当于要从锭50生成的晶片的厚度的整个区域形成改质层52。
对于锭50的改质层形成工序例如可以按照以下的条件进行。
脉冲激光光线的波长 ：1342nm
平均输出 ：2.5W
重复频率 ：60kHz
卡盘工作台的进给速度：300mm/s
分度进给量 ：320μm
在锭50中，也伴随改质层52而产生体积膨胀，但通过施加至片14的上表面的大气压而使锭50紧贴于卡盘工作台8的上表面，因此能够抑制锭50的弯曲而在锭50的内部适当地形成改质层52。
在锭50的内部的相当于要从锭50生成的晶片的厚度的整个区域形成了改质层52之后，对锭50赋予外力(例如超声波振动)，如图8的(b)所示，能够以改质层52为起点而将锭50分割，生成晶片54(在本实施方式中为两张晶片54)。另外，可以根据锭50的厚度而重复改质层形成工序，生成3张以上的晶片54。另外，优选对生成的晶片54的分割面54a进行磨削或研磨而加工成平坦。

Claims (3)

1.一种加工方法，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于该被加工物的内部而向该被加工物照射激光光线，在该被加工物的内部形成改质层，其中，
该加工方法具有如下的工序：
保持工序，通过在上表面具有对该被加工物进行保持的保持面的卡盘工作台对该被加工物进行保持；
片覆盖工序，利用具有透过性的片将该卡盘工作台的上表面与该被加工物一同覆盖；
紧贴工序，在该卡盘工作台的保持面上产生吸引力，将被该片覆盖的区域减压，通过施加至该片的大气压而使该被加工物紧贴于该卡盘工作台的上表面；以及
改质层形成工序，隔着该片而将激光光线的聚光点定位于该被加工物的内部，向该被加工物照射激光光线而形成改质层。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其中，
该被加工物是由交叉的多条分割预定线划分而在正面上形成有多个器件的晶片，在该改质层形成工序中，沿着该分割预定线在该晶片的内部形成改质层。
3.根据权利要求1所述的加工方法，其中，
该被加工物是锭，在该改质层形成工序中，在该锭的内部的相当于要从该锭生成的晶片的厚度的整个区域形成改质层。
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