CN1579728A - 分割盘状工件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种沿预定的分割线分割盘状工件的方法，该盘状工件具有由与衬底不同的材料制成并在衬底正面上形成的层，包括：激光束应用步骤，沿在盘状工件上形成的分割线应用激光束，以形成多个比该层深的槽；切割步骤，用刀片沿在激光束应用步骤中形成的多个槽切割盘状工件，其中在激光束应用步骤中形成的两侧上的槽外侧之间的长度设定为大于刀片的厚度，且在切割步骤中用刀片切割两侧上的槽外侧之间的区域。

Description

分割盘状工件的方法
技术领域
本发明涉及分割例如半导体晶片或类似物等盘状工件的方法。尤其涉及沿预定分割线分割具有由与衬底不同的材料制成并在衬底正面上形成的层的盘状工件的方法。
背景技术
如本领域中的技术人员所熟知的，在半导体器件的生产工艺中，通过在多个区域(该多个区域由称为“切割道”的分割线分成，该分割线在大致为盘状的半导体晶片的正面上以格状图案形成)中形成例如IC或LSI等电路和沿分割线切割半导体晶片以将其分割成形成电路的区域，从而制造单独的半导体芯片。沿半导体晶片的分割线切割通常通过称为“切块机”的切割机执行。所述切割机包括用于保持作为工件的半导体晶片的吸盘台(chuck table)；用于切割保持在吸盘台上的半导体晶片的切割装置；以及用于使吸盘台和切割装置彼此相对移动的移动装置。该切割装置包括高速旋转的旋转轴和安装到旋转轴上的刀片。该刀片包括盘状底部和环状边缘，该环状边缘安装到底部侧壁的外周边部分上，并通过电铸将直径约为3μm的钻石磨蚀剂颗粒固定到底部上形成约20μm到40μm的厚度。
为了提高例如IC或LSI等电路的生产量，近来已经了实现低介电绝缘膜(低k薄膜)层叠在半导体衬底(例如硅晶片等)正面上的半导体晶片，其中该低介电绝缘膜由例如SiOF或BSG(SiOB)等无机物薄膜和例如聚合物(以聚酰亚胺或聚对二甲苯为例)等有机物薄膜组成。而且，也已经实现具有称为“测试元件组(Teg)”的金属图案的半导体晶片，该金属图案在分割线上形成，以在将半导体晶片分割成单独的半导体芯片之前检查电路。
由于低k薄膜象云母一样包含多层(5到15层)并且非常易碎，所以当使用刀片沿分割线切割上面层叠有上述低k薄膜的半导体晶片时，产生低k薄膜脱落的问题，且这种脱落达到电路，从而对半导体芯片造成重大损坏。当使用刀片沿分割线切割具有称为“Teg”的金属图案的半导体晶片时，由于金属图案由例如铜等粘性金属制成，所以出现毛边形成的问题。
为了解决上述问题，采取了这样一种分割方法，即沿半导体晶片的分割线应用激光束以去除低k薄膜或Teg，然后将刀片定位到已经去除低k薄膜或Teg的区域，从而切割半导体晶片。在这一点，用于执行上述分割方法的加工机在JP-A2003-320466中得到披露。
在上述分割方法中，沿形成到半导体晶片上的分割线应用激光束，以形成比低k薄膜层深的槽，由此分隔开或去除低k薄膜。由于该槽具有较小宽度，所以产生这样的问题，刀片与槽的侧面接触，进而与分割的低k薄膜端面接触，从而使低k薄膜脱落，并损坏电路。
发明内容
本发明的目的是提供一种分割盘状工件的方法，该盘状工件具有由与衬底不同的材料制成并在衬底正面上形成的层，包括将激光束沿预定的分割线应用于盘状工件，以形成比该层深的槽，然后用刀片沿分割线切割盘状工件，其中该刀片能切割盘状工件，而不接触上述由该槽分开的层。
为了获得上述目的，根据本发明，提供了一种沿预定分割线分割盘状工件的方法，该盘状工件具有由与衬底不同的材料制成并在衬底正面上形成的层，包括：激光束应用步骤，沿在盘状工件上形成的分割线应用激光束，以形成多个比该层深的槽；切割步骤，用刀片沿在激光束应用步骤中形成的多个槽切割盘状工件，其中
在激光束应用步骤中形成的两侧上的槽外侧之间的长度设定为大于刀片的厚度，且在切割步骤中刀片切割两侧的槽外侧之间的区域。
在上述激光束应用步骤中沿分割线形成两个槽，并在上述切割步骤中切割位于两个槽之间的区域。通过在上述激光束应用步骤中形成多个槽来去除位于两侧的槽之间的层。进而，上述切割步骤包括：第一切割子步骤，用于使用具有预定厚度的第一刀片形成具有预定深度的槽；第二切割子步骤，用于使用厚度小于第一刀片厚度的第二刀片切割在第一切割子步骤中形成的槽的底部。
根据本发明，由于将在激光束应用步骤中形成的两侧上的槽外侧之间的长度设定为大于刀片的厚度，且在切割步骤中刀片切割两侧的槽外侧之间的区域，所以刀片可以高精度切割盘状工件，而不接触上述由槽分开的层。
附图说明
图1是待被本发明分割的半导体晶片(作为盘状工件)的立体图，其中该半导体晶片用保护带支撑在框架上；
图2是图1所示半导体晶片的截面放大图；
图3(a)和3(b)示出在根据本发明的第一实施例分割盘状工件的方法中的激光束应用步骤的说明图；
图4是已经历根据本发明的第一实施例分割盘状工件的方法中的激光束应用步骤的盘状工件的状态的放大的截面图；
图5(a)和5(b)示出在根据本发明的第一实施例分割盘状工件的方法中的切割步骤的说明图；
图6(a)和6(b)是已经历根据本发明的第一实施例分割盘状工件的方法中的切割步骤的盘状工件的状态的放大的截面图；
图7(a)和7(b)示出在根据本发明的第二实施例分割盘状工件的方法中的切割步骤的第一切割子步骤的说明图；
图8(a)和8(b)示出在根据本发明的第二实施例分割盘状工件的方法中的切割步骤的第二切割子步骤的说明图；
图9(a)、9(b)、和9(c)示出根据本发明的第三实施例分割盘状工件的方法的说明图；
图10(a)、10(b)、10(c)、10(d)、和10(e)示出根据本发明的第四实施例分割盘状工件的方法的说明图。
具体实施方式
下面参看附图详细描述根据本发明的切割盘状工件的方法。
图1是根据本发明待被分割的半导体晶片(作为盘状工件)的立体图。在图1所示的半导体晶片2中，多条分割线21在衬底20(为硅晶片)正面20a上以格状图案形成，且电路22在由多条分割线21分开的多个区域中的每个中形成。在所示出的实施例中，如图2所示，由例如SiOF或BSG(SiOB)等无机物薄膜和例如聚合物(以聚酰亚胺或聚对二甲苯为例)等有机物薄膜组成的低介电绝缘膜(低k薄膜)23层叠在衬底20的正面20a上，且电路22在低k薄膜23的正面上形成。如此形成的半导体晶片2的背面放置到如图1所示固定到环状框架3的保护带4上，从而当将其分成单独的半导体芯片时，半导体芯片不会分离。
现在将参看图3至图6描述根据本发明的第一实施例通过将上述半导体晶片2分成单独的半导体芯片制造半导体芯片的方法。
在根据本发明分割盘状工件的方法中，首先执行激光束应用步骤，即沿在半导体晶片2上形成的分割线21应用激光束，以在分割线21中形成比低k薄膜层23深的槽。也就是，如图3(a)和3(b)所示，将半导体晶片2以使其正面20a朝上的方式置于激光束处理机的吸盘台5上，然后通过未示出的抽吸装置保持在吸盘台5上。此后，将保持半导体晶片2的吸盘台5移动到激光束处理区域的激光束处理开始位置。此时，如图3(a)所示，半导体晶片2如此定位，使得激光束应用装置6的应用位置处于分割线21的一端(图3(a)中的左端)。
在吸盘台5也就是半导体晶片2定位到激光束处理区域的激光束处理开始位置后，吸盘台5也就是半导体晶片2以预定进给速度向图3(a)中的箭头表
示的方向移动，同时从激光束应用装置6应用脉冲激光束。当激光束应用装置6的应用位置到图3(b)所示分割线21的另一端时，停止应用脉冲激光束，也使吸盘台5也就是半导体晶片2停止移动。
然后，吸盘台5也就是半导体晶片2向垂直于纸张的方向(换位进给方向)移动约40μm。吸盘台5也就是半导体晶片2以预定进给速度向图3(b)中的箭头表示的方向移动，同时从激光束应用装置6应用脉冲激光束。当激光束应用装置6的应用位置到图3(a)所示位置时，停止应用脉冲激光束，也使吸盘台5也就是半导体晶片2停止移动。
激光束应用步骤在以下工艺条件下执行：
波长：355nm
输出：4到10W
重复频率：10到100kHz
脉冲宽度：10到50ns
焦点直径：10到50μm
处理进给速度：100到300mm/秒
通过执行上述激光束应用步骤，两个比低k薄膜层23深的槽21a和21a在半导体晶片2的分割线21中形成，如图4所示。结果，低k薄膜23由两个槽21a和21a分隔开。在分割线21中形成的两个槽21a和21a的外侧之间的长度设定为比稍后描述的刀片的厚度要大。在半导体晶片2上形成的所有分割线21上执行上述激光束应用步骤。
在半导体晶片2上形成的所有分割线21上执行上述激光束应用步骤后，执行用于沿分割线21切割的切割步骤。也就是，如图5(a)和5(b)所示，将半导体晶片2(已经历激光束应用步骤)以使其正面20a朝上的方式置于切割机的吸盘台7上，并通过未示出的抽吸装置保持在吸盘台7上。此后，将保持半导体晶片2的吸盘台7移动到切割区域的切割开始位置。此时，如图5(a)所示，半导体晶片2如此定位，使得待切割的分割线21的一端(图5(a)和5(b)中的左端)处于刀片8正下方的一位置的右侧，距离该位置预定的量。也将半导体晶片2如此定位，以便刀片8位于在分割线21中形成的两个槽21a和21a之间。
在吸盘台7也就是半导体晶片2如此定位到切割区域的切割开始位置后，将刀片8从用图5(a)中的双点划线表示的准备位置向下移动到用图5(a)中的实线表示的预定切割进给位置。此切割进给位置设定为刀片下端接触固定到半导体晶片2的背面的保护带4的位置，如图6(a)所示。
然后，刀片8以预定转速转动，且吸盘台7也就是半导体晶片2以预定切割进给速度沿图5(a)中的箭头表示的方向移动。如图5(b)所示，当一直移动吸盘台7也就是半导体晶片2，直到分割线21的另一端(图5(a)和5(b)中的右端)抵达刀片8正下方的一位置的左侧，距离该位置预定的量时，吸盘台7也就是半导体晶片2停止移动。如图6(b)所示，通过如此移动吸盘台7也就是半导体晶片2，接触背面的槽24在形成在分割线21中的两个槽21a和21a之间形成，由此切割半导体晶片2。所以当使用刀片8切割两个槽21a和21a之间的空间时，使用刀片8切割留在两个槽21a和21a之间的低k薄膜23，但是由于薄膜由两侧上的两个槽21a和21a分隔开，所以即使低k薄膜23脱落时也不影响电路22。
上述切割步骤在以下工艺条件下执行：
刀片：外径为52mm，厚度为20μm
刀片转速：40,000转/分钟
切割进给速度：50mm/秒
然后，将刀片8定位到图5(b)中的双点划线所示的准备位置，且吸盘台7也就是半导体晶片2沿图5(b)中的箭头所示的方向移动，并返回图5(a)中所示的位置。此后，吸盘台7也就是半导体晶片2沿垂直于纸张的方向(换位进给方向)换位进给相应于分割线21之间的间隔的预定量，然后，在使接下来将切割的分割线21与刀片8对齐后，执行上述切割步骤。
上述切割步骤在形成在半导体晶片2上的所有分割线21上执行。结果，沿分割线21切割半导体晶片2，以将其分割成单独的半导体芯片。
接着将参看图7(a)和7(b)和图8(a)和8(b)描述根据本发明的第二实施例分割盘状工件的方法。
在第二实施例中，激光束应用步骤与第一实施例的激光束应用步骤相同，但切割步骤与第一实施例的切割步骤不同。也就是，在第二实施例中，切割步骤分成第一切割子步骤和第二切割子步骤。在第一切割子步骤中，与上述第一实施例相同，将具有两个槽21b和21b(在激光束应用步骤中，如图4所示，在所有分割线21中已形成比低k薄膜层23要深的槽21b和21b)半导体晶片2以使其正面20a如图5(a)所示朝上的方式放置和保持在吸盘台7上。然后，如图5(a)所示，与上述第一实施例相同，将保持半导体晶片2的吸盘台7移动到切割区域的切割开始位置。与上述第一实施例相同，半导体晶片2如此定位，使得刀片位于在分割线21中形成的两个槽21b和21b的外侧之间。在第一切割子步骤中，使用具有预定厚度(例如，40μm)的第一刀片8a。因此，如图7(a)所示，第一刀片8a位于两个槽21b和21b的中心之间。第一刀片8a的切割进给位置设定到比两个槽21b和21b深的位置，例如距半导体晶片2的正面20μm的位置。执行切割工作的其它工艺条件与上述第一实施例中的切割步骤的工艺条件相同。结果，如图7(b)所示，深度为20μm的槽24a在半导体晶片2的分割线21中的两个槽21b和21b的外侧之间形成。在第一切割子步骤中，使用刀片8切割留在两个槽21b和21b之间的低k薄膜23，但是由于薄膜由两侧上的两个槽21b和21b分隔开，所以即使低k薄膜23脱落时也不影响电路22。
在形成在半导体晶片2上的所有分割线21上执行上述第一切割子步骤后，执行第二切割子步骤，即切割已经在第一切割子步骤中在半导体晶片2的分割线中形成的槽24a的底部。
在第二切割子步骤中，如图8(a)所示，使用具有小于第一刀片8a的厚度的厚度(例如，20μm)的第二刀片8b。也就是，如图8(a)所示，将第二刀片8b定位在已经在第一切割子步骤中在半导体晶片2的分割线21中形成的槽24a的宽度方向上的中心处，并将第二刀片8b的下端定位到其抵达固定到半导体晶片2背面的保护带4的切割给进位置。执行切割工作的其它工艺条件与上述第一实施例中的切割步骤的工艺条件相同。结果，如图8(b)所示，抵达背面的槽24b在形成在分割线21中的槽24a的底部中形成，由此切割半导体晶片2。通过在第一切割子步骤中形成的所有槽24a的底部上执行所述第二切割子步骤，将半导体晶片2沿分割线21分割成单独的半导体芯片。
接着将参看图9(a)至9(c)描述根据本发明的第三实施例分割盘状工件的方法。
在第三实施例中，如图9(a)所示，在激光束应用步骤中，两个槽21c和21c以使其内侧彼此重叠的方式在半导体晶片2的分割线21中形成，以去除后面描述的用刀片切割的切割区域中的低k薄膜23。已经去除低k薄膜23的切割区域的宽度设定为大于刀片的厚度。
如上所述执行激光束应用步骤后，执行与第一实施例相同的切割步骤。也就是，如图9(b)所示，将厚度举例来说为20μm的刀片8定位到槽21c和21c的宽度方向上的中心处，并将刀片8的下端定位到其抵达固定到半导体晶片2背面的保护带4的切割给进位置。执行切割工作的其它工艺条件与上述第一实施例中的切割步骤的工艺条件相同。结果，如图9(c)所示，沿在分割线21中形成的两个槽21c和21c形成抵达背面的槽24，由此切割半导体晶片2。由于在第三实施例中，切割区域中的低k薄膜23在激光束应用步骤中用刀片去除，所以可避免低k薄膜在切割步骤中脱落。
接着将参看图10(a)至10(e)描述根据本发明的第四实施例分割盘状工件的方法。
在第四实施例中，如图10(a)所示，在激光束应用步骤中，以使相邻槽彼此重叠的方式将三个槽21d、21e、和21d形成在半导体晶片2的分割线21中，由此去除随后描述的用刀片切割的切割区域中的低k薄膜23。为了形成这三个槽21d、21e、和21d，理想的是应首先形成左右槽21d和21d，然后形成中间槽21e，从而所获得槽的断面形状作为整体双对称。在所示出的实施例中，中间槽21e比槽21d和21d宽。为了形成中间槽21e，从形成槽21d和21d的激光束应用条件改变激光束应用条件。
如上所述执行激光束应用步骤后，与第二实施例相同，通过分成两个步骤即第一切割子步骤和第二切割子步骤执行切割步骤。也就是，将厚度举例来说为40μm的第一刀片8a用在第一切割子步骤中，并将其设置到上述槽21d、21e、和21d的宽度方向上的中心处，且切进距半导体晶片2的表面为20μm的深度。执行切割工作的其它工艺条件与上述第一实施例中的切割步骤的工艺条件相同。结果，如图10(c)所示，深度为20μm的槽24a在半导体晶片2的分割线21中的槽21d和21d的外侧之间形成。在此第一切割子步骤中，由于切割区域中的低k薄膜23在激光束应用步骤中用刀片去除，所以可避免低k薄膜在第一切割子步骤中脱落。通过形成作为整体双对称的槽21d、21e和21d，减少了第一刀片8a在第一切割子步骤中的损坏(弯曲)。
在上述第一切割子步骤中在半导体晶片2的分割线21中形成槽24a后，执行切割槽24a底部的第二切割子步骤。也就是，如图10(d)所示，使用厚度举例来说为20μm的第二刀片8b，并将其大致设置在槽24a的宽度方向上的中心处，将第二刀片8b的下端设置到其抵达固定到半导体晶片2背面的保护带4的换位进给位置处。执行切割工作的其它工艺条件与上述第一实施例中的切割步骤的工艺条件相同。结果，如图10(e)所示，抵达背面的槽24b在形成在分割线21中的槽24a的底部中形成，由此切割半导体晶片2。在第二切割子步骤中，由于在第一切割子步骤中使用相对厚的第一刀片8a去除通过激光束处理步骤变粗糙的区域，所以使用第二刀片8b顺利地执行切割，且在半导体晶片2的背面上几乎不产生碎片。

Claims (4)

1.一种沿预定分割线分割盘状工件的方法，所述盘状工件具有由与衬底不同的材料制成并在所述衬底正面上形成的层，该方法包括：激光束应用步骤，沿在所述盘状工件上形成的分割线应用激光束，以形成多个比所述层深的槽；切割步骤，用刀片沿在所述激光束应用步骤中形成的多个槽切割所述盘状工件，其中
在所述激光束应用步骤中形成的两侧的槽外侧之间的长度设定为大于所述刀片的厚度，且在所述切割步骤中所述刀片切割两侧的槽外侧之间的区域。
2.根据权利要求1所述的分割盘状工件的方法，其中在所述激光束应用步骤中沿所述分割线形成两个槽，并在所述切割步骤中切割位于所述两个槽之间的区域。
3.根据权利要求1所述的分割盘状工件的方法，其中通过在所述激光束应用步骤中形成所述多个槽以去除位于两侧的槽之间的层。
4.根据权利要求1所述的分割盘状工件的方法，其中所述切割步骤包括：第一切割子步骤，用于使用具有预定厚度的第一刀片形成具有预定深度的槽；第二切割子步骤，用于使用厚度小于所述第一刀片的厚度的第二刀片切割在所述第一切割子步骤中形成的槽的底部。
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