CN1803374A - 晶片的激光加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种一种晶片的激光加工方法,将由衬底表面上层叠的膜层形成了多个器件的晶片,沿着划分该器件的多个切割道进行激光加工,激光加工该方法包括:第1激光加工槽形成工序,沿着晶片的切割道设置预定的间隔来照射对晶片来说具有吸收性的第1激光束,形成截断该膜层的两条膜剥离防止槽;以及第2激光加工槽形成工序,在通过该第1激光加工槽形成工序、沿着晶片的切割道形成的两条膜剥离防止槽之间的中央部,沿着晶片的切割道照射对晶片来说具有吸收性的第2激光束,在膜层和衬底中形成预定深度的分割槽。

Description

晶片的激光加工方法
技术领域
本发明涉及沿晶片表面上形成的切割道(street)实施激光加工的晶片的激光加工方法,该晶片由层叠在衬底表面上的膜层形成了多个器件。
背景技术
如本领域技术人员所公知,在光器件制造工序中制作在由石英或玻璃等构成的衬底表面层叠了氧化硅(SiO2)等选择特定波长的膜、并矩阵状地形成有多个光器件的光器件晶片。这样形成的光器件晶片通过被称为切割道的预分割线划分上述多个光器件,通过沿该切割道进行分割来制造各光器件。
这样的光器件晶片的沿切割道的分割通常由称为划片机的切削装置进行。这种切削装置包括:卡盘台,保持被加工物即光器件晶片;切削部件,用于切削保持在该卡盘台上的被加工物;以及移动部件,使卡盘台和切削部件相对移动。切削部件包括高速旋转的旋转主轴和安装于该主轴上的切削刀片。切削刀片包括圆盘状的底座和安装于该底座的侧面外周部的环状的切削刀刃,切刀刃是例如通过电铸固定粒径3μm左右的金刚石磨粒而形成。
但是,由于光器件晶片由硬度非常高的素材形成,所以在切削刀片的切削中切削速度如果不低于10mm/秒就无法加工,所以在生产性方面存在问题。此外,通过切削刀片来切削光器件晶片需要使用厚度250μm左右的切削刀片,并且碎片(chipping)也增大,因此需要使切割道的宽度大于等于300μm,所以生产性方面存在问题。
另一方面,作为近年来分割半导体晶片等的片状的被加工物的方法,在日本特开平10-305420号公报中公开了一种通过沿着形成在被加工物上的切割道照射脉冲激光束来形成激光加工槽,并沿着该激光加工槽利用机械式切断装置割断的方法。
根据这种分割方法,可以使形成激光加工槽的加工速度成为采用切削刀片的切削速度的数倍。
然而,在激光加工后的机械式切断中,需要较深地形成激光加工槽,以便沿着激光加工槽容易切断晶片。为了不降低激光加工速度并形成深的激光加工槽,需要照射功率大的激光束。但是,如果对晶片照射功率大的激光束,则有时因激光束的照射造成的冲击而膜层在单侧剥离100~200μm程度,存在使器件受到损伤的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶片的激光加工方法,可以将膜层的剥离抑制在一定范围内,并且能够形成深度为容易进行由机械式切断的割断的激光加工槽。
为了实现上述目的,根据本发明,提供一种晶片的激光加工方法,将由衬底表面上层叠的膜层形成了多个器件的晶片,沿划分该器件的多个切割道进行激光加工,该激光加工方法包括:
第1激光加工槽形成工序,沿着晶片的切割道设置预定的间隔来照射对晶片来说具有吸收性的第1激光束,形成截断该膜层的两条膜剥离防止槽;以及
第2激光加工槽形成工序,在通过该第1激光加工槽形成工序而沿着晶片的切割道形成的两条膜剥离防止槽之间的中央部,沿着晶片的切割道照射对晶片来说具有吸收性的第2激光束,并在该膜层和该衬底中形成预定深度的分割槽。
在本发明的晶片的分割方法中,通过第1激光加工槽形成工序沿着晶片的切割道形成了截断膜层的两条膜剥离防止槽后,实施在两条膜剥离防止槽之间的中央部形成膜层、以及在衬底中形成预定深度的分割槽的第2激光加工槽形成工序,因此在实施第2激光加工槽形成工序时,切割道的膜层被两条膜剥离防止槽截断,所以即使膜层因照射第2脉冲激光束而剥离,这种剥离不影响两条膜剥离防止槽的外侧、即器件侧。因此,可增大第2脉冲激光束的脉冲能量,可以将分割槽形成为容易分割的期望的深度。
附图说明
图1是表示通过本发明的晶片的激光加工方法来分割的光器件晶片的斜视图;
图2是图1所示的光器件晶片的截面放大图;
图3是表示图1所示的光器件晶片隔着保护带支承在环状的框架(flame)上的状态的斜视图;
图4是在本发明的晶片的激光加工方法中实施激光加工槽形成工序的激光加工装置的主要部分斜视图;
图5是简略地表示图4所示的激光加工装置中装配的激光照射部件的结构的框图;
图6是用于说明激光束的聚光点直径的简略图;
图7是表示本发明的晶片的激光加工方法中的第1激光加工槽形成工序的说明图;
图8是光器件晶片的主要部分放大截面图,表示通过图7所示的第1激光加工槽形成工序在光器件晶片的切割道上形成的膜剥离防止槽;
图9是表示本发明的晶片的激光加工方法中的第2激光加工槽形成工序的说明图;
图10是光器件晶片的主要部分放大截面图,表示已实施本发明的晶片激光加工方法中的第1激光加工槽形成工序和第2激光加工槽形成工序的、光器件晶片的切割道上形成的膜剥离防止槽和分割槽。
具体实施方式
以下,参照附图,更详细地说明有关本发明的晶片的分割方法。
图1表示通过本发明的晶片分割方法分割为各个芯片的光器件晶片的斜视图,图2表示图1所示的光器件晶片的主要部分放大截面图。图1和图2所示的光器件晶片2,在石英或硼硅酸盐玻璃等的衬底20的表面上,由层叠了具有波长选择滤波器功能的膜的膜层21,矩阵状地形成有多个器件22,上述膜例如只通过特定波长或特定范围的波长的光,反射除此以外的波长的光。并且,各器件22由形成为格子状的切割道23划分。并且,在图示的实施方式中,形成膜层21的膜由氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)、氟化汞(HgF2)形成。
就沿着切割道23分割上述的光器件晶片2而言,如图3所示,在环状的框架3上安装的保护带4的表面上粘贴光器件晶片2。此时,光器件晶片2,使表面2a朝上地在保护带4上粘贴背面侧。
接着,沿光器件晶片2的切割道23设置预定的间隔来照射对光器件晶片具有吸收性的第1激光束,并实施形成将膜层21截断的两条膜剥离防止槽的第1激光加工槽形成工序。该第1激光加工槽形成工序利用图4至图6所示的激光加工装置5来实施。图4至图6所示的激光加工装置5包括:保持被加工物的卡盘台51;以及向保持于该卡盘台51上的被加工物照射激光束的激光束照射部件52。卡盘台51构成为可吸引保持被加工物,通过未图示的加工进给机构,在图4中以箭头X表示的加工进给方向上移动,并且通过未图示的分度进给机构在箭头Y所示的分度进给方向上移动。
上述激光束照射部件52包含实质上水平配置的圆筒形状的外壳521。如图5所示,在外壳521内设置有脉冲激光束振荡部件522和传送光学系统523。脉冲激光束振荡部件522包括:由YAG激光振荡器、或YVO4激光振荡器构成的脉冲激光束振荡器522a,以及在其上附设的重复频率设定部件522b。传送光学系统523包含有光束分离器(ビ一ムスプリツタ)那样的适当的光学元件。在上述外壳521的前端部安装有聚光器524,该聚光器收容了由其自身为公知形态即可的透镜组构成的聚光透镜(未图示)。从上述脉冲激光束振荡部件522振荡的激光束,经过传送光学系统523到达聚光器524,从聚光器524向保持在上述卡盘台51上的被加工物以预定的聚光点直径D照射。如图6所示地呈现高斯(ガウシアン)分布的脉冲激光束,经过聚光器524的聚光物镜524a照射的情况下,该聚光点直径D为D(μm)=4×λ×f/(π×W),其中,λ由脉冲激光束的波长(μm)规定,W由入射到聚光物镜524a的脉冲激光束的直径(mm)规定,f由聚光物镜524a的焦距(mm)来规定。
如图4所示,图示的激光加工装置5具备摄像部件53,该摄像部件53安装在构成上述激光束照射部件52的外壳521的前端部上。该摄像部件53拍摄卡盘台51上保持的被加工物。摄像部件53包括光学系统和摄像元件(CCD)等,将摄像的图像信号传送到未图示的控制部件。
参照图4、图7和图8说明利用上述激光加工装置5实施的第1激光加工槽形成工序。
该第1激光加工槽形成工序,首先,在上述图4所示的激光加工装置5的卡盘台51上放置光器件晶片2,在该卡盘台51上吸附保持光器件晶片2。此时,光器件晶片2被保持为使表面2a朝上侧。再有,在图4中,将安装有保护带4的环状的框架3省略而表示,但环状的框架3由设置在卡盘台51上的合适的框架保持部件保持着。
如上所述,吸附保持了光器件晶片2的卡盘台51,通过未图示的加工运送机构定位在摄像部件53的正下方。在卡盘台51定位于摄像部件53的正下方时,通过摄像部件53和未图示的控制部件执行检测出光器件晶片2的要激光加工的加工区域的对准操作。即,摄像部件53和未图示的控制部件执行图案匹配等的图像处理,以进行形成于光器件晶片2的预定方向上的切割道23、和沿切割道23照射激光束的激光束照射部件52的聚光器524的位置重合,并执行激光束照射位置的对准。此外,对于与形成于光器件晶片2上的上述预定方向成直角地延长的切割道23,也同样地执行激光束照射位置的对准。
如以上那样,对在卡盘台51上保持的光器件晶片2上形成的切割道23进行检测,如果已进行了激光束照射位置的对准,则如图7所示,将卡盘台51移动到照射激光束的激光束照射部件52的聚光器524所在的激光束照射区域,使预定的切割道23位于聚光器524的正下方。此时,如图7的(a)所示,光器件晶片2被定位在使切割道23的一端(在图7的(a)中为左端)位于聚光524的正下方。接着,从激光束照射部件52的聚光器524照射第1脉冲激光束,并且,在图7的(a)中以箭头X1表示的方向上,以预定的加工进给速度移动卡盘台51即光器件晶片2。然后,如图7的(b)所示,在切割道23的另一端(在图7的(b)中为右端)到达聚光器524的正下方位置时,停止脉冲激光束的照射,并且停止卡盘台51即光器件晶片2的移动。在该第1激光加工槽形成工序中,使脉冲激光束的聚光点P对准切割道23的表面附近。
接着,将卡盘台51即光器件晶片2在垂直于纸面的方向(分度进给方向)上移动150~200μm程度。然后,由激光束照射部件52的聚光器524照射脉冲激光束,并且将卡盘台51即光器件晶片2在图7的(b)中以箭头X2表示的方向上以预定的加工进给速度移动,当到达图7的(a)所示的位置时,停止脉冲激光束的照射,并且停止卡盘台51即光器件晶片2的移动。
通过实施上述第1激光加工槽形成工序,在光器件晶片2的切割道23上,如图8所示地形成比膜层21的厚度深的两条膜剥离防止槽24、24。其结果,形成了切割道23的膜层21由两条膜剥离防止槽24、24来截断。然后,对形成于光器件晶片2上的所有的切割道23实施上述第1激光加工槽形成工序。
再有,上述第1激光加工槽形成工序,例如在以下的加工条件下进行。
激光束的光源:YVO4激光器或YAG激光器
波长:355nm
重复频率:50kHz
脉冲能量:40μl
聚光点直径:φ10μm
加工进给速度:100mm/秒
当对形成于光器件晶片2上的所有切割道23实施了上述第1激光加工槽形成工序后,在通过第1激光加工槽形成工序沿着光器件晶片2的切割道23形成的两条膜剥离防止槽24、24间的中央部实施如下的第2激光加工槽形成工序:照射对晶片2来说具有吸收性的第2激光束,并在膜层21和衬底20上形成预定深度的分割槽。该第2激光加工槽形成工序利用上述图4至图6所示的激光加工装置5,例如利用脉冲能量比第1激光加工槽形成工序中的脉冲能量大的第2激光束来实施。
参照图9和图10详细地说明上述第2激光加工槽形成工序。
将保持着已实施上述第1激光加工槽形成工序的光器件晶片2的卡盘台51移动到照射激光束的激光束照射部件52的聚光器524所在的激光束照射区域,并将预定的切割道23定位在聚光器524的正下方。并且,使形成在切割道23上的上述两条激光加工槽24、24间的中央位置成为从聚光器524照射的激光束的照射位置。此时,如图9的(a)所示,光器件晶片2被定位成,使切割道23的一端(在图9的(a)中为左端)位于聚光器524的正下方。接着,从激光束照射部件52的聚光器524照射第2脉冲激光束,并且使卡盘台51即光器件晶片2在图9的(a)中以箭头X1表示的方向上以预定的加工进给速度移动。在该第2激光加工槽形成工序中所照射的第2激光束的脉冲能量被设定为比上述第1激光加工槽形成工序中的第1激光束的脉冲能量大的值。然后,如图9的(b)所示,当切割道23的另一端(图9的(b)中为右端)到达聚光器524的正下方位置时,停止脉冲激光束的照射,并且停止卡盘台51即光器件晶片2的移动。在该第2激光加工槽形成工序中,使第2脉冲激光束的聚光点P对准切割道23的表面附近。
通过实施上述第2激光加工槽形成工序,在光器件晶片2的切割道23上,如图10所示地,在两条膜剥离防止槽24、24之间的中央位置中,在膜层21和衬底20上形成预定深度的分割槽25。例如在光器件晶片2的厚度为400μm左右的情况下,该分割槽25的深度为100μm左右即可。在第2激光加工槽形成工序中,切割道23的膜层21被两条膜剥离防止槽24、24截断,所以即使膜层21因照射第2脉冲激光束而剥离,这种剥离也不影响两条膜剥离防止槽24、24的外侧、即器件22侧。因此,可增大第2脉冲激光束的脉冲能量,可以使分割槽形成容易分割的期望的深度。并且,对已实施第1激光加工槽形成工序的光器件晶片2的所有切割道23实施上述第2激光加工槽形成工序。
并且,例如在以下的加工条件下进行上述第2激光加工槽形成工序。
激光束的光源:YVO4激光器或YAG激光器
波长:355nm
重复频率:50kHz
脉冲能量:120μJ
聚光点直径:φ10μm
加工进给速度:100mm/秒
如以上那样,实施了第1激光加工槽形成工序和第2激光加工槽形成工序的光器件晶片2,被搬运到作为以下工序的分割工序。并且,在分割工序中,沿光器件晶片2的切割道23形成的分割槽25形成为可容易分割的深度,所以可通过机械式截断而容易分割。
以上,表示了对光器件晶片实施了本发明的例子,但是在对通过衬底表面上层叠的膜层而形成了多个电路的半导体晶片进行的、沿着该半导体晶片的切割道的激光加工中应用本发明也能够得到同样的作用效果。

Claims (1)

1.一种晶片的激光加工方法,将由衬底表面上层叠的膜层形成了多个器件的晶片,沿着划分该器件的多个切割道进行激光加工,其特征在于,该激光加工方法包括:
第1激光加工槽形成工序,沿着晶片的切割道设置预定的间隔来照射对晶片来说具有吸收性的第1激光束,形成截断该膜层的两条膜剥离防止槽;以及
第2激光加工槽形成工序,在通过该第1激光加工槽形成工序、沿着晶片的切割道形成的两条膜剥离防止槽之间的中央部,沿着晶片的切割道照射对晶片来说具有吸收性的第2激光束,在该膜层和该衬底中形成规定深度的分割槽。
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