CN115881526A - 被加工物的加工方法 - Google Patents

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Abstract

提供被加工物的加工方法，其是用于在晶片具有翘曲的情况下消除翘曲并且在厚度方向的不同位置形成多个改质层的新技术。具有翘曲的被加工物的加工方法包含如下的步骤：翘曲消除步骤，在将对于被加工物具有透过性的波长的激光束的聚光点定位于被加工物的厚度方向上的规定的第一位置的状态下，针对所有的分割预定线实施沿着分割预定线照射激光束而形成沿着分割预定线的改质层和从该改质层至被加工物的下表面的裂纹的动作，消除被加工物的翘曲；以及改质层形成步骤，在实施了翘曲消除步骤之后，在将激光束的聚光点从被加工物的下表面定位于比第一位置靠上方的被加工物内部的状态下，沿着分割预定线对被加工物照射激光束，形成沿着分割预定线的改质层。

Description

被加工物的加工方法
技术领域
本发明涉及设定有交叉的多条分割预定线且具有翘曲的被加工物的加工方法。
背景技术
以往，例如如专利文献1所公开的那样，公知在晶片的同一条分割预定线上在晶片的厚度方向的不同位置形成多个改质层。
在晶片内部靠近聚光器的位置形成有改质层之后，当想将激光束聚光于远离聚光器的位置时，先形成的改质层会妨碍激光束的聚光而难以形成改质层。
因此，如专利文献1所公开的那样，通常按照从远离聚光器的位置朝向靠近的位置的顺序形成改质层。然后，在针对某条分割预定线在厚度方向的不同位置形成有多个改质层之后，针对相邻的分割预定线同样地形成多个改质层。重复进行该动作，针对所有的分割预定线形成多个改质层。
专利文献1：日本特开2020-136457号公报
但是，在晶片具有翘曲的情况下，在晶片内存在由翘曲引起的内部应力，在针对同一条分割预定线在厚度方向的不同位置形成多个改质层的过程中，担心该内部应力被释放而产生预料不到的裂纹。而且，有可能由于该裂纹到达器件而损伤器件。
另外，还担心由于内部应力的释放而导致晶片的分割线蜿蜒，在该情况下，还担心分割后的芯片尺寸不会成为设计的尺寸，偏离允许范围而成为不合格品。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供消除翘曲并且在厚度方向的不同位置形成多个改质层的被加工物的加工方法。
根据本发明，提供一种被加工物的加工方法，该被加工物设定有交叉的多条分割预定线且具有翘曲，其中，该被加工物的加工方法具有如下的步骤：载置步骤，在具有对该被加工物进行吸附保持的保持面的保持工作台的该保持面上以该被加工物呈山状翘曲的朝向载置该被加工物；翘曲消除步骤，在实施了该载置步骤之后，利用该保持工作台对该被加工物进行吸附保持，在将对于该被加工物具有透过性的波长的激光束的聚光点定位于该被加工物的厚度方向上的规定的第一位置的状态下，针对所有的该分割预定线实施沿着该分割预定线照射该激光束而形成沿着该分割预定线的改质层和从该改质层至该被加工物的下表面的裂纹的动作，从而消除该被加工物的翘曲；以及改质层形成步骤，在实施了该翘曲消除步骤之后，在将该激光束的聚光点从该被加工物的该下表面定位于比该第一位置靠上方的该被加工物的内部的状态下，沿着该分割预定线对该被加工物照射该激光束，从而形成沿着该分割预定线的改质层，在该翘曲消除步骤中，在对各分割预定线照射该激光束之前，每次都检测该被加工物的上表面高度位置，根据检测出的上表面高度位置对聚光点进行定位。
优选的是，被加工物的加工方法还具有如下的分割步骤：在实施了该改质层形成步骤之后，对被加工物施加外力而沿着该分割预定线进行分割。
优选的是，在该改质层形成步骤中，针对每条该分割预定线实施如下的动作：当在将该激光束的聚光点在比该第一位置靠上方的位置定位于被加工物内部的第二位置的状态下沿着该分割预定线进行照射而形成第二改质层之后，在将该激光束的聚光点在比该第二位置靠上方的位置定位于被加工物内部的第三位置的状态下沿着该分割预定线进行照射而形成第三改质层。
优选的是，该被加工物具有在使背面朝上的情况下呈山状翘曲的翘曲，在该载置步骤中，使被加工物的正面朝下而将被加工物载置于该保持工作台，在该保持步骤中，利用该保持工作台对被加工物的正面侧进行保持，在该翘曲消除步骤和该改质层形成步骤中，从被加工物的背面侧照射该激光束。
根据本发明，能够将加工用激光束的聚光点定位于被加工物的厚度方向上的规定的位置，通过使裂纹可靠地到达被加工物的下表面，能够消除翘曲。另外，即使被加工物的上表面高度伴随着因改质层的形成导致的被加工物的翘曲的消除而发生变动的情况下，也能够通过检测紧前的被加工物的上表面高度，将加工用激光束的聚光点定位于被加工物的厚度方向上的规定的位置。
在改质层形成步骤中，由于通过翘曲消除步骤事先消除了翘曲，因此能够防止在形成改质层的过程中产生预料不到的裂纹以及分割预定线蜿蜒。由此，能够防止由裂纹引起的器件的损伤、芯片尺寸不良等不良情况。
附图说明
图1的(A)是示出被加工物的一例的立体图。图1的(B)是示出在被加工物上形成有翘曲的侧视图。
图2是示出框架单元的立体图。
图3是示出激光加工装置的例子的立体图。
图4是示出激光加工头和测量头的配置的剖视图。
图5的(A)是示出使被加工物向第一方向移动时的激光束的照射的剖视图。图5的(B)是示出使被加工物向第二方向移动时的激光束的照射的剖视图。
图6的(A)是示出设置一个测量头的例子的剖视图。图6的(B)是示出在设置能够选择性地照射加工用激光束和测量用激光束的照射头的结构中照射测量用激光束的剖视图。图6的(C)是示出同样照射加工用激光束的剖视图。
图7是示出本发明的被加工物的加工方法的各步骤的流程图。
图8是对载置步骤进行说明的剖视图。
图9是对保持步骤进行说明的剖视图。
图10的(A)是示出翘曲消除步骤的剖视图。图10的(B)是示出改质层形成步骤的剖视图。
图11的(A)是示出分割步骤的剖视图。图11的(B)是示出被加工物被分割成芯片的状态的剖视图。
标号说明
10：激光加工装置；12：激光束照射机构；13：保持工作台；13a：保持面；13b：保持板；14：移动机构；40：加工头；40a：加工用激光束；51：测量头；52：测量头；51a：测量用激光束；52a：测量用激光束；80：分割装置；C：芯片；D：器件；F：环状框架；K1：改质层；K2：改质层；K3：改质层；Ka：裂纹；Kb：裂纹；Kc：裂纹；S：分割预定线；T：扩展带；U：框架单元；W：被加工物；Wa：正面；Wb：背面；X1：第一方向；X2：第二方向。
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说明。图1的(A)、(B)示出形成有翘曲的被加工物W的例子。被加工物W例如是由Si(硅)、SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)、GaAs(砷化镓)或者其他半导体等材料形成的晶片。或者，被加工物W是由LT(钽酸锂)或者LN(铌酸锂)等复合氧化物形成的晶片。或者，被加工物W是由蓝宝石、玻璃、石英等材料构成的基板等。该玻璃例如为碱性玻璃、无碱玻璃、碱石灰玻璃、铅玻璃、硼硅酸玻璃、石英玻璃等。
在图1的(A)所示的被加工物W的正面Wa规则地形成有器件D，在各器件之间设定有相互交叉的分割预定线S(间隔道)。
在图1的(B)所示的被加工物W的例子中，形成有正面Wa侧收缩而凹陷、背面Wb侧鼓起那样的翘曲。由于这样的翘曲，在被加工物W中存在内部应力。另外，有时也相反地形成有被加工物W的背面Wb侧收缩而凹陷、正面Wa侧鼓起那样的翘曲。
如图2所示，被加工物W的背面Wb粘贴于扩展带T，经由扩展带T而固定于环状框架F，作为框架单元U进行处理。被加工物W的正面Wa向上方露出。扩展带T具有粘接面，在粘接面上粘贴有被加工物和环状框架F。扩展带T具有扩展性，能够向径向外侧扩张。
另外，也可以在露出的被加工物W的正面Wa粘贴保护带。另外，在形成有被加工物W的背面Wb侧收缩而凹陷、正面Wa侧鼓起那样的翘曲的情况下，被加工物W的正面Wa粘贴于扩展带T。另外，如图2的例子那样，被加工物W除了与环状框架F一体化而作为框架单元U进行处理以外，还可以以被加工物W单体进行处理。另外，扩展带T也可以不具有粘接面。
图3是示出用于对被加工物W进行加工的激光加工装置的一例的图。激光加工装置10构成为使照射激光束的激光束照射机构12和将被加工物W保持于上表面的保持工作台13相对移动，对被加工物W进行加工。
激光加工装置10具有长方体状的基台11。在基台11的上表面设置有将保持工作台13沿X轴方向进行加工进给并且沿Y轴方向进行分度进给的移动机构14。在移动机构14的后方竖立设置有立壁部16，以与保持工作台13对置的方式对激光束照射机构12进行支承。
移动机构14具有：分度进给机构20，其使保持工作台13相对于激光束照射机构12沿分度进给方向(Y轴方向)相对移动；以及加工进给机构21，其使保持工作台13相对于激光束照射机构12沿加工进给方向(X轴方向)相对移动。
在基于分度进给机构20的分度进给方向(Y轴方向)的移动中，在对某条分割预定线进行激光加工之后，为了对平行的相邻的分割预定线进行激光加工，进行保持工作台13的转位进给。
在基于加工进给机构21的加工进给方向(X轴方向)的移动中，在进行了由未图示的拍摄照相机检测到的分割预定线与激光束照射机构12的加工头40的对准的状态下，通过使保持工作台13沿X轴方向移动，进行沿着分割预定线的激光加工。
保持工作台13设置为能够绕垂直轴线进行旋转(θ方向旋转)。在保持工作台13的周围设置有4个夹具部39，通过夹具部39从四方夹持固定框架单元U的环状框架F。
如图4所示，在保持工作台13的上侧设置有由多孔陶瓷材料构成的保持板13b，由保持板13b的上表面形成水平的保持面13a。保持板13b经由阀29而与吸引源28连通，构成为使保持面13a产生负压而对被加工物W进行吸附保持。
如图3所示，激光束照射机构12具有产生加工用的激光束的激光振荡器、将由激光振荡器产生的激光束聚光于保持工作台所保持的被加工物的聚光透镜、以及将由激光振荡器产生的激光束引导至聚光透镜的反射镜等，如图4所示，从加工头40对被加工物W照射加工用激光束40a。
加工用激光束40a的聚光点在被加工物W的厚度方向上的高度位置被依次设定于规定的位置，详细情况如后所述，另外，进行适当校正。
如图3所示，激光束照射机构12具有产生用于对被加工物W的上表面(背面Wb)的高度位置进行测定的激光束的激光振荡器、将由激光振荡器产生的激光束聚光于保持工作台所保持的被加工物的聚光透镜、将由激光振荡器产生的激光束引导至聚光透镜的反射镜等，如图4和图5的(A)、(B)所示，从测量头51、52分别对被加工物W照射测量用激光束51a、52a。
如图4所示，测量用激光束51a连续地照射，将被加工物的上表面高度的测量结果例如在分割预定线的长度方向上以0.5mm的间隔向控制器反馈。通过利用该反馈对加工用激光束40a的聚光点进行适当校正，如图5的(A)所示，能够将加工用激光束40a的聚光点准确地定位于距被加工物W的上表面(背面Wb)规定的距离、或者距被加工物W的下表面(正面Wa)规定的距离。
如图4所示，测量头51、52在加工进给方向(X轴方向)上配置于加工头40的两侧。而且，如图5的(A)所示，通过从测量头51照射的测量用激光束51a，能够检测保持工作台13向第一方向X1进行去路移动时的位于加工头40的紧前的位置的被加工物W的上表面高度(背面Wb的高度)。另外，如图5的(B)所示，通过从测量头52照射的测量用激光束52a，能够检测保持工作台13向第二方向X2进行回路移动时的位于加工头40的紧前的位置的被加工物W的上表面高度(背面Wb的高度)。
这样，通过将测量头51、52配置在加工头40的两侧，能够在保持工作台13的去路移动和回路移动中分别对某条分割预定线进行测量和加工。
另外，除此以外，如图6的(A)所示，例如也可以通过在加工头40的旁边仅设置一个测量头53，在使保持工作台13向第一方向X1进行去路移动时，一边针对某条分割预定线测量被加工物W的上表面高度(背面Wb的高度)一边进行加工。
此外，如图6的(B)、(C)所示，在设置能够选择性地照射加工用激光束和测量用激光束的照射头45的结构中，例如也可以为，如图6的(B)所示，在使保持工作台13向第一方向X1进行去路移动而针对照射了测量用激光束45a的分割预定线进行了测量之后，使保持工作台13向第二方向X2进行回路移动而返回到原来的位置，如图6的(C)所示，再次使保持工作台13向第一方向X1进行去路移动并照射加工用激光束45b而进行加工。
接着，对使用了以上的装置结构的加工方法进行说明。图7是示出该加工方法的各步骤的流程图。
＜带粘贴步骤＞
如图2所示，带粘贴步骤是将被加工物W的背面Wb粘贴于扩展带T的步骤。被加工物W经由扩展带T而与环状框架F一体化，构成框架单元U。另外，也可以为被加工物W的正面Wa粘贴于扩展带T。在将被加工物W直接载置于保持工作台的情况下，省略带粘贴步骤。
＜载置步骤＞
如图8所示，载置步骤是在包含对被加工物W进行吸附保持的保持面13a的保持工作台13的保持面13a上以被加工物W呈山状翘曲的朝向载置被加工物的步骤。
在图8的例子中，以被加工物W的背面Wb成为上侧的方式呈山状翘曲，详细情况如后所述，从被加工物W的背面Wb侧照射激光束。另外，在图8的例子中，示出了在被加工物W的正面Wa与保持面13a之间形成有间隙15、环状框架F载置于夹具部39的情形。另外，在以被加工物W的正面Wa成为上侧的方式沿着山状的情况下，背面Wb侧载置于保持面13a。
＜保持步骤＞
如图9所示，保持步骤是在实施了载置步骤之后，利用保持工作台13对被加工物W进行吸附保持的步骤。具体而言，打开阀29而将保持工作台13与吸引源28连接，使保持面13a产生负压，以吸引被加工物W的正面Wa的方式将被加工物W吸附于保持面13a。另外，由夹具部39夹持环状框架F。
＜翘曲消除步骤＞
如图10的(A)所示，翘曲消除步骤是如下的步骤：在实施了保持步骤之后，在将对于被加工物W具有透过性的波长的加工用激光束40a的聚光点定位于被加工物W的厚度方向上的规定的第一位置的状态下，针对所有的分割预定线实施沿着分割预定线照射加工用激光束40a而形成沿着分割预定线的改质层K1和从改质层K1至被加工物W的下表面(正面Wa)的裂纹Ka的动作，从而消除被加工物W的翘曲。
在图10的(A)的例子中，被加工物W的厚度方向上的规定的第一位置被设定为距被加工物W的下表面(正面Wa)距离H1的位置(距被加工物W的上表面(背面Wb)距离H2的位置)。将距离H1与距离H2合计而得的距离H0相当于被加工物W的厚度。
这样，通过裂纹Ka到达被加工物W的下表面(正面Wa)，内部存在于被加工物W的下表面侧的内部应力被释放，被加工物W的下表面侧被扩大而消除了翘曲。该裂纹Ka针对所有的分割预定线S形成。
在该翘曲消除步骤中，在即将针对各分割预定线照射加工用的激光束之前，每次都检测被加工物的上表面高度位置(背面Wb的高度)，并将检测出的上表面高度位置作为基准而对聚光点进行定位。
即，在改质层K1的形成中，如图5的(A)、(B)所示，通过来自测量头51、52的测量用激光束51a、52a的照射，反馈位于加工头40的紧前的位置的被加工物W的上表面高度(背面Wb的高度)，校正加工用激光束的聚光点的位置。
由此，即使在被加工物W形成有较大的翘曲的情况下，也能够将加工用激光束的聚光点定位于被加工物W的厚度方向上的规定的位置，通过使裂纹Ka可靠地到达被加工物W的下表面(正面Wa)，能够消除翘曲。
另外，即使在被加工物W的上表面高度(背面Wb的高度)伴随着因改质层K1的形成导致的被加工物W的翘曲的消除而发生变动的情况下，也能够通过检测紧前的被加工物W的上表面高度(背面Wb的高度)而将加工用激光束的聚光点定位于被加工物的厚度方向上的规定的位置。
另外，在改质层K1的形成中，如图5的(A)所示，在将被加工物W向第一方向X1进行加工进给而针对某条分割预定线形成改质层K1之后，将被加工物W进行转位进给(Y轴方向(图1))，如图5的(B)所示，将被加工物W向第二方向X2进行加工进给，针对相邻的分割预定线形成改质层K1。在针对沿X轴方向延伸的所有分割预定线形成改质层K1之后，使被加工物W旋转90度，针对与已经形成有改质层K1的分割预定线垂直的所有分割预定线同样地形成改质层K1。
＜改质层形成步骤＞
如图10的(B)所示，改质层形成步骤是如下的步骤：在实施了翘曲消除步骤之后，在将加工用激光束40a的聚光点从被加工物W的下表面(正面Wa)定位于比第一位置靠上方的被加工物W的内部的状态下，沿着分割预定线照射加工用激光束40a，从而形成沿着分割预定线的改质层K2、K3。
在图10的(B)的例子中，当在将激光束的聚光点在比第一位置靠上方的位置定位于被加工物内部的第二位置的状态下沿着分割预定线照射而形成第二改质层K2之后，在将激光束的聚光点在比第二位置靠上方的位置定位于被加工物内部的第三位置的状态下沿着分割预定线照射而形成第三改质层K3。这样，由各改质层K1、K2、K3形成的裂纹Ka～Kc从被加工物W的正面Wa形成到背面Wb。另外，如图10的(B)所示，除了将由各改质层K1、K2、K3形成的裂纹Ka～Kc的前端部彼此连接、或者以接近至几乎连接的方式形成改质层以外，还可以按照在裂纹Ka～Kc的前端部彼此之间形成有间隔而不连接的方式形成改质层。
另外，该两层的改质层K2、K3可以针对一条分割预定线依次进行，或者也可以在针对所有的分割预定线形成改质层K2之后针对所有的分割预定线形成改质层K3。根据图4和图5的(A)、(B)所示的结构，能够在去路中形成改质层K2而在返路中形成改质层K3。
另外，也可以使激光束分支而沿光轴方向定位多个聚光点，由此在一次加工进给中形成多层改质层。另外，形成改质层的层的数量没有特别限定。
在以上说明的改质层形成步骤中，由于通过翘曲消除步骤事先消除了翘曲，因此能够防止在形成改质层的过程中产生预料不到的裂纹以及分割预定线蜿蜒。由此，能够防止由裂纹引起的器件的损伤、芯片尺寸不良等不良情况。
＜分割步骤＞
如图11的(A)、(B)所示，分割步骤是在实施了改质层形成步骤之后，对被加工物W施加外力而沿着分割预定线进行分割的步骤。
图11的(A)、(B)所示的分割装置80构成为具有：框架保持机构81，其对框架单元U的环状框架F进行保持；驱动机构84，其使框架保持机构81升降；以及筒状的扩张鼓83，其从下方与框架单元U的扩展带T抵接。
如图11的(A)所示，在利用框架保持机构81夹持着环状框架F的状态下，当利用驱动机构84使框架保持机构81下降时，如图11的(B)所示，扩展带T从下侧被扩张鼓83保持而扩张。
当扩展带T扩张时，对粘贴于扩展带T的被加工物W作用沿半径方向扩展的外力，通过该外力以改质层为起点，将被加工物W分割成芯片C。在分割后，使扩展带T热收缩而维持芯片C彼此的间隔。
另外，除了如以上那样对扩展带T进行扩张而进行分割以外，还可以在形成改质层之后对晶片的背面进行磨削而分割成芯片。
另外，也可以通过增加改质层的数量而形成较多的裂纹，从而成为进行了分割的状态，在对扩展带T进行扩张而扩大芯片间的间隔之后，使扩展带T热收缩而维持芯片间的间隔。

Claims (4)

1.一种被加工物的加工方法，该被加工物设定有交叉的多条分割预定线且具有翘曲，其中，
该被加工物的加工方法具有如下的步骤：
载置步骤，在具有对该被加工物进行吸附保持的保持面的保持工作台的该保持面上以该被加工物呈山状翘曲的朝向载置该被加工物；
翘曲消除步骤，在实施了该载置步骤之后，利用该保持工作台对该被加工物进行吸附保持，在将对于该被加工物具有透过性的波长的激光束的聚光点定位于该被加工物的厚度方向上的规定的第一位置的状态下，针对所有的该分割预定线实施沿着该分割预定线照射该激光束而形成沿着该分割预定线的改质层和从该改质层至该被加工物的下表面的裂纹的动作，从而消除该被加工物的翘曲；以及
改质层形成步骤，在实施了该翘曲消除步骤之后，在将该激光束的聚光点从该被加工物的该下表面定位于比该第一位置靠上方的该被加工物的内部的状态下，沿着该分割预定线对该被加工物照射该激光束，从而形成沿着该分割预定线的改质层，
在该翘曲消除步骤中，在对各分割预定线照射该激光束之前，每次都检测该被加工物的上表面高度位置，根据检测出的上表面高度位置对聚光点进行定位。
2.根据权利要求1所述的被加工物的加工方法，其特征在于，
该被加工物的加工方法还具有如下的分割步骤：在实施了该改质层形成步骤之后，对该被加工物施加外力而沿着该分割预定线对该被加工物进行分割。
3.根据权利要求1或2所述的被加工物的加工方法，其特征在于，
在该改质层形成步骤中，针对每条该分割预定线实施如下的动作：当在将该激光束的聚光点在比该第一位置靠上方的位置定位于该被加工物内部的第二位置的状态下沿着该分割预定线照射该激光束而形成第二改质层之后，在将该激光束的聚光点在比该第二位置靠上方的位置定位于该被加工物内部的第三位置的状态下沿着该分割预定线照射该激光束而形成第三改质层。
4.根据权利要求1或2所述的被加工物的加工方法，其特征在于，
该被加工物具有在使背面朝上的情况下呈山状翘曲的翘曲，
在该载置步骤中，使该被加工物的正面朝下而将该被加工物载置于该保持工作台，
在该保持步骤中，利用该保持工作台对该被加工物的正面侧进行保持，
在该翘曲消除步骤和该改质层形成步骤中，从该被加工物的背面侧照射该激光束。
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