本發(fā)明涉及硅晶片、藍(lán)寶石晶片等晶片的加工方法。

背景技術(shù)：

硅晶片、藍(lán)寶石晶片等晶片中，ic、lsi、led等多個(gè)器件由分割預(yù)定線(xiàn)劃分而形成在正面上，通過(guò)加工裝置將晶片分割成一個(gè)個(gè)的器件芯片，分割得到的器件芯片廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話(huà)、個(gè)人計(jì)算機(jī)等各種電子設(shè)備。

關(guān)于晶片的分割，廣泛采用使用了被稱(chēng)為劃片器的切削裝置的劃片方法。在劃片方法中，使切削刀具以30000rpm左右的高速旋轉(zhuǎn)并且切入晶片從而切削晶片，將晶片分割成一個(gè)個(gè)的器件芯片，該切削刀具利用金屬或樹(shù)脂將類(lèi)金剛石等磨粒固化而制成厚度為30μm左右。

另一方面，近年來(lái)，開(kāi)發(fā)出使用激光束而將晶片分割成一個(gè)個(gè)的器件芯片的方法，并將其實(shí)用化。作為使用激光束而將晶片分割成一個(gè)個(gè)的器件芯片的方法，公知有以下說(shuō)明的第1和第2加工方法。

第1加工方法是如下的方法：將對(duì)于晶片具有透過(guò)性的波長(zhǎng)(例如1342nm)的激光束的聚光點(diǎn)定位在與分割預(yù)定線(xiàn)對(duì)應(yīng)的晶片的內(nèi)部，而沿著分割預(yù)定線(xiàn)照射激光束從而在晶片內(nèi)部形成改質(zhì)層，然后通過(guò)分割裝置對(duì)晶片施加外力而以改質(zhì)層為分割起點(diǎn)將晶片分割成一個(gè)個(gè)的器件芯片(例如，參照日本特許第3408805號(hào))。

第2加工方法是如下的方法：將對(duì)于晶片具有吸收性的波長(zhǎng)(例如355nm)的激光束照射到與分割預(yù)定線(xiàn)對(duì)應(yīng)的區(qū)域而通過(guò)燒蝕加工形成加工槽，然后施加外力而以加工槽為分割起點(diǎn)將晶片分割成一個(gè)個(gè)的器件芯片(例如，參照日本特開(kāi)平10-305420號(hào))。

在上述第1加工方法中，不會(huì)產(chǎn)生加工屑，與以往通常使用的由切削刀具進(jìn)行的劃片相比較，存在切割線(xiàn)的極小化及無(wú)水加工等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地使用。

并且，在基于激光束的照射的劃片方法中存在如下的優(yōu)點(diǎn)：能夠?qū)μ娲赏队熬@樣的、分割預(yù)定線(xiàn)(間隔道)非連續(xù)的結(jié)構(gòu)的晶片進(jìn)行加工(例如，參照日本特開(kāi)2010-123723號(hào))。在對(duì)分割預(yù)定線(xiàn)非連續(xù)的晶片的加工中，根據(jù)分割預(yù)定線(xiàn)的設(shè)定來(lái)接通/切斷激光束的輸出而進(jìn)行加工。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特許第3408805號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)平10-305420號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)3：日本特開(kāi)2010-123723號(hào)公報(bào)

但是，在第2方向上伸長(zhǎng)的分割預(yù)定線(xiàn)與第1方向上連續(xù)地伸長(zhǎng)的分割預(yù)定線(xiàn)呈t字路而相遇的交點(diǎn)附近，存在如下的問(wèn)題。

(1)當(dāng)在與第1分割預(yù)定線(xiàn)呈t字路相交的第2分割預(yù)定線(xiàn)的內(nèi)部形成第2改質(zhì)層時(shí)，其中，在與器件的一邊平行的該第1分割預(yù)定線(xiàn)的內(nèi)部先形成有第1改質(zhì)層，隨著激光束的聚光點(diǎn)接近t字路的交點(diǎn)而用于加工第2分割預(yù)定線(xiàn)的激光束的一部分照射到已經(jīng)形成的第1改質(zhì)層，會(huì)產(chǎn)生激光束的反射或者散射，光泄露至器件區(qū)域，存在因該泄漏光對(duì)器件造成損傷而使器件的品質(zhì)降低這樣的問(wèn)題。

(2)相反，當(dāng)在與器件的一邊平行的第1分割預(yù)定線(xiàn)中形成改質(zhì)層之前，沿著與第1分割預(yù)定線(xiàn)呈t字路相遇的第2分割預(yù)定線(xiàn)在晶片的內(nèi)部先形成改質(zhì)層時(shí)，在t字路的交點(diǎn)處不存在將由形成于t字路的交點(diǎn)附近的改質(zhì)層產(chǎn)生的裂痕的行進(jìn)阻斷的改質(zhì)層，導(dǎo)致裂痕從t字路的交點(diǎn)伸長(zhǎng)1～2mm左右而到達(dá)器件，存在使器件的品質(zhì)降低這樣的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于這樣的點(diǎn)而完成的，其目的在于，提供晶片的加工方法，在對(duì)非連續(xù)地形成有至少一方的分割預(yù)定線(xiàn)的晶片進(jìn)行激光加工時(shí)，能夠抑制在一方的分割預(yù)定線(xiàn)的端部與另一方的分割預(yù)定線(xiàn)呈t字路相遇的交點(diǎn)附近對(duì)已經(jīng)形成的改質(zhì)層照射激光束，防止改質(zhì)層中的激光束的反射或者散射，防止泄漏光對(duì)器件的損傷。

根據(jù)本發(fā)明，提供晶片的加工方法，將晶片分割成一個(gè)個(gè)的器件芯片，該晶片在由形成于第1方向上的多條第1分割預(yù)定線(xiàn)和形成于與該第1方向交叉的第2方向上的多條第2分割預(yù)定線(xiàn)劃分出的各區(qū)域中形成有器件，并且該第1分割預(yù)定線(xiàn)和該第2分割預(yù)定線(xiàn)中的至少該第2分割預(yù)定線(xiàn)以非連續(xù)的方式形成，該晶片的加工方法的特征在于，具有如下的步驟：第1方向改質(zhì)層形成步驟，沿著該第1分割預(yù)定線(xiàn)，將對(duì)于晶片具有透過(guò)性的波長(zhǎng)的激光束從晶片的背面?zhèn)染酃庠诰膬?nèi)部而進(jìn)行照射，在晶片的內(nèi)部形成沿著該第1分割預(yù)定線(xiàn)的多層的第1方向改質(zhì)層；第2方向改質(zhì)層形成步驟，在實(shí)施了該第1方向改質(zhì)層形成步驟之后，沿著該第2分割預(yù)定線(xiàn)，將對(duì)于晶片具有透過(guò)性的波長(zhǎng)的激光束從晶片的背面?zhèn)染酃庠诰膬?nèi)部而進(jìn)行照射，在晶片的內(nèi)部形成沿著該第2分割預(yù)定線(xiàn)的多層的第2方向改質(zhì)層；以及分割步驟，在實(shí)施了該第1方向改質(zhì)層形成步驟和該第2方向改質(zhì)層形成步驟之后，對(duì)晶片施加外力，以該第1方向改質(zhì)層和該第2方向改質(zhì)層為斷裂起點(diǎn)將晶片沿著該第1分割預(yù)定線(xiàn)和該第2分割預(yù)定線(xiàn)斷裂從而分割成一個(gè)個(gè)的器件芯片，該第2方向改質(zhì)層形成步驟包含如下的t字路加工步驟：在與形成有該第1方向改質(zhì)層的該第1分割預(yù)定線(xiàn)呈t字路相交的該第2分割預(yù)定線(xiàn)的內(nèi)部形成第2方向改質(zhì)層，在該t字路加工步驟中，當(dāng)將聚光成圓錐形狀的激光束的聚光點(diǎn)從晶片的背面定位在正面附近時(shí)，以該圓錐形狀的激光束的一部分不超過(guò)先形成的該第1方向改質(zhì)層的方式形成第1改質(zhì)層，當(dāng)與該第1改質(zhì)層重疊地形成第2改質(zhì)層時(shí)，也以聚光成該圓錐形狀的激光束的一部分不超過(guò)先形成的該第1方向改質(zhì)層的方式形成第2改質(zhì)層，以相同的方式依次形成的第2方向改質(zhì)層的端部從下層到上層朝向先形成的第1方向改質(zhì)層形成為逆階梯狀。

根據(jù)本發(fā)明的晶片的加工方法，由于依次形成的第2方向改質(zhì)層的端部從下層到上層朝向先形成的第1方向改質(zhì)層形成為逆階梯形狀，因此在形成第2方向改質(zhì)層時(shí)圓錐形狀的激光束不會(huì)與第1方向改質(zhì)層沖突，因此不會(huì)產(chǎn)生因激光束的散射或者反射而導(dǎo)致的泄漏光，能夠消除泄漏光攻擊器件而給器件造成損傷這樣的問(wèn)題。因此，能夠在不會(huì)降低器件的品質(zhì)的情況下沿著分割預(yù)定線(xiàn)在晶片的內(nèi)部形成適當(dāng)?shù)母馁|(zhì)層。

附圖說(shuō)明

圖1是適合實(shí)施本發(fā)明的晶片的加工方法的激光加工裝置的立體圖。

圖2是激光束產(chǎn)生單元的框圖。

圖3是適合通過(guò)本發(fā)明的晶片的加工方法進(jìn)行加工的半導(dǎo)體晶片的立體圖。

圖4是示出第1方向改質(zhì)層形成步驟的立體圖。

圖5是示出第1方向改質(zhì)層形成步驟的示意性剖視圖。

圖6是示出t字路加工步驟的示意性俯視圖。

圖7的(a)、(b)、(c)是示出t字路加工步驟的剖視圖。

圖8是分割裝置的立體圖。

圖9的(a)、(b)是示出分割步驟的剖視圖。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

11：半導(dǎo)體晶片；13a：第1分割預(yù)定線(xiàn)；13b：第2分割預(yù)定線(xiàn)；15：器件；17：第1方向改質(zhì)層；19：第2方向改質(zhì)層；24：卡盤(pán)工作臺(tái)；34：激光束照射單元；35：激光束產(chǎn)生單元；38：聚光器(激光頭)；40：拍攝單元；50：分割裝置。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。參照?qǐng)D1，示出適合實(shí)施本發(fā)明實(shí)施方式的晶片的加工方法的激光加工裝置2的立體圖。激光加工裝置2包含搭載在靜止基臺(tái)4上的在y軸向上伸長(zhǎng)的一對(duì)導(dǎo)軌6。

y軸移動(dòng)塊8通過(guò)由滾珠絲杠10和脈沖電機(jī)12構(gòu)成的y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)(y軸進(jìn)給構(gòu)件)14而在分度進(jìn)給方向、即y軸向上移動(dòng)。在y軸移動(dòng)塊8上固定有在x軸向上伸長(zhǎng)的一對(duì)導(dǎo)軌16。

x軸移動(dòng)塊18通過(guò)由滾珠絲杠20和脈沖電機(jī)22構(gòu)成的x軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)(x軸進(jìn)給構(gòu)件)28而由導(dǎo)軌16引導(dǎo)在加工進(jìn)給方向、即x軸向上移動(dòng)。

在x軸移動(dòng)塊18上經(jīng)由圓筒狀支承部件30搭載有卡盤(pán)工作臺(tái)24。在卡盤(pán)工作臺(tái)24中配設(shè)有對(duì)圖4所示的環(huán)狀框架f進(jìn)行夾持的多個(gè)(在本實(shí)施方式中為4個(gè))夾具26。

在基座4的后方豎立設(shè)置有柱32。在柱32中固定有激光束照射單元34的殼體36。激光束照射單元34包含收納在殼體36中的激光束產(chǎn)生單元35、以及安裝于殼體36的前端的聚光器(激光頭)38。聚光器38以能夠在上下方向(z軸向)上微動(dòng)的方式安裝于殼體36。

如圖2所示，激光束產(chǎn)生單元35包含：振蕩出波長(zhǎng)為1342nm的脈沖激光的yag激光振蕩器或者yvo4激光振蕩器等激光振蕩器42、重復(fù)頻率設(shè)定構(gòu)件44、脈沖寬度調(diào)整構(gòu)件46、以及對(duì)從激光振蕩器42振蕩出的脈沖激光束的功率進(jìn)行調(diào)整的功率調(diào)整構(gòu)件48。

在激光束照射單元34的殼體36的前端裝配有拍攝單元40，該拍攝單元40具有對(duì)保持在卡盤(pán)工作臺(tái)24上的晶片11進(jìn)行拍攝的顯微鏡和照相機(jī)。聚光器38與拍攝單元40在x軸向上對(duì)齊地配設(shè)。

參照?qǐng)D3，示出適合通過(guò)本發(fā)明的晶片的加工方法進(jìn)行加工的半導(dǎo)體晶片(以下，有時(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)為晶片)11的正面?zhèn)攘Ⅲw圖。在晶片11的正面11a上形成有在第1方向上連續(xù)地形成的多條第1分割預(yù)定線(xiàn)13a和在與第1分割預(yù)定線(xiàn)13a垂直的方向上非連續(xù)地形成的多條第2分割預(yù)定線(xiàn)13b，在由第1分割預(yù)定線(xiàn)13a和第2分割預(yù)定線(xiàn)13b劃分出的區(qū)域中形成有l(wèi)si等器件15。

在實(shí)施本發(fā)明實(shí)施方式的晶片的加工方法時(shí)，關(guān)于晶片11采用其正面粘接于劃片帶t的框架單元的形態(tài)，該劃片帶t是外周部粘接于環(huán)狀框架f的粘貼帶，晶片11以該框架單元的形態(tài)載置在卡盤(pán)工作臺(tái)24上，隔著劃片帶t被吸引保持，環(huán)狀框架f被夾具26夾持而被固定。

雖然未特別地進(jìn)行圖示，但在本發(fā)明的晶片的加工方法中，首先實(shí)施對(duì)準(zhǔn)，將由卡盤(pán)工作臺(tái)24吸引保持的晶片11定位在激光加工裝置2的拍攝單元40的正下方，而通過(guò)拍攝單元40對(duì)晶片11進(jìn)行拍攝，使第1分割預(yù)定線(xiàn)13a與聚光器38在x軸向上對(duì)齊。

接著，在使卡盤(pán)工作臺(tái)24旋轉(zhuǎn)90°之后，對(duì)于在與第1分割預(yù)定線(xiàn)13a垂直的方向上伸長(zhǎng)的第2分割預(yù)定線(xiàn)13b也實(shí)施相同的對(duì)準(zhǔn)，將對(duì)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)保存在激光加工裝置2的控制器的ram。

由于激光加工裝置2的拍攝單元40通常具有紅外線(xiàn)照相機(jī)，能夠通過(guò)該紅外線(xiàn)照相機(jī)從晶片11的背面11b側(cè)透過(guò)晶片11而對(duì)形成于正面11a的第1和第2分割預(yù)定線(xiàn)13a、13b進(jìn)行檢測(cè)。

在實(shí)施了對(duì)準(zhǔn)后，實(shí)施第1方向改質(zhì)層形成步驟，沿著第1分割預(yù)定線(xiàn)13a在晶片11的內(nèi)部形成第1方向改質(zhì)層17。在該第1方向改質(zhì)層形成步驟中，如圖4和圖5所示，通過(guò)聚光器38將對(duì)于晶片具有透過(guò)性的波長(zhǎng)(例如1342nm)的激光束的聚光點(diǎn)定位在晶片11的內(nèi)部，而從晶片11的背面11b側(cè)對(duì)第1分割預(yù)定線(xiàn)13a進(jìn)行照射，通過(guò)在圖5中箭頭x1方向上對(duì)卡盤(pán)工作臺(tái)24進(jìn)行加工進(jìn)給，而在晶片11的內(nèi)部形成沿著第1分割預(yù)定線(xiàn)13a的第1方向改質(zhì)層17。

優(yōu)選使聚光器38向上方階段性地移動(dòng)，而在晶片11的內(nèi)部形成沿著第1分割預(yù)定線(xiàn)13a的多層的第1方向改質(zhì)層17、例如5層的第1方向改質(zhì)層17。

改質(zhì)層17是指密度、折射率、機(jī)械性強(qiáng)度或其他的物理的特性與周?chē)煌臓顟B(tài)的區(qū)域，形成為熔融再固化層。該第1方向改質(zhì)層形成步驟中的加工條件例如設(shè)定為如下。

光源：ld激勵(lì)q開(kāi)關(guān)nd：yvo4脈沖激光

波長(zhǎng)：1342nm

重復(fù)頻率：50khz

平均輸出：0.5w

聚光光斑直徑：φ3μm

加工進(jìn)給速度：200mm/s

在實(shí)施了第1方向改質(zhì)層形成步驟之后，實(shí)施第2方向改質(zhì)層形成步驟，沿著延伸方向(伸長(zhǎng)方向)的端部與第1分割預(yù)定線(xiàn)13a呈t字路相遇的第2分割預(yù)定線(xiàn)13b，將對(duì)于晶片11具有透過(guò)性的波長(zhǎng)(例如1342nm)的激光束聚光在晶片11的內(nèi)部而進(jìn)行照射，在晶片11的內(nèi)部形成沿著第2分割預(yù)定線(xiàn)13b的第2方向改質(zhì)層19。

在該第2方向改質(zhì)層形成步驟中，在使卡盤(pán)工作臺(tái)24旋轉(zhuǎn)了90°之后，在晶片11的內(nèi)部形成沿著第2分割預(yù)定線(xiàn)13b的多層的第2方向改質(zhì)層19。

第2方向改質(zhì)層形成步驟包含t字路加工步驟，在與形成有第1方向改質(zhì)層17的第1分割預(yù)定線(xiàn)13a呈t字路相交的第2分割預(yù)定線(xiàn)13b的內(nèi)部形成第2方向改質(zhì)層19。

參照?qǐng)D7對(duì)該t字路加工步驟進(jìn)行說(shuō)明。首先，如圖7的(a)所示，在t字路加工步驟中，當(dāng)從晶片11的背面11b將聚光成圓錐形狀的激光束lb的聚光點(diǎn)定位在正面11a附近時(shí)，以圓錐形狀的激光束lb的一部分不超過(guò)先形成的第1方向改質(zhì)層17的方式形成在第2方向上伸長(zhǎng)的第1改質(zhì)層19。即，使激光束lb的照射在圖7的(a)所示的位置停止。圖6示出了圖7的(a)的概略俯視圖。

接著，在與第1改質(zhì)層19重疊地形成第2改質(zhì)層19時(shí)，進(jìn)一步如圖7的(b)所示，以聚光成圓錐形狀的激光束lb的一部分不超過(guò)先形成的第1方向改質(zhì)層17的方式形成第2改質(zhì)層19。

同樣，依次形成第3改質(zhì)層19、第4改質(zhì)層19和第5改質(zhì)層19，以第2方向改質(zhì)層19的端部從下層到上層朝向先形成的第1方向改質(zhì)層17呈逆階梯狀的方式形成第2方向改質(zhì)層19。

這里，由于內(nèi)設(shè)于聚光器38的聚光透鏡的數(shù)值孔徑通常被設(shè)定為較大的值，因此激光束lb像圖7的(a)、圖7的(b)所示那樣被聚光成圓錐形狀。

在實(shí)施了第1方向改質(zhì)層形成步驟和第2方向改質(zhì)層形成步驟之后，實(shí)施分割步驟，對(duì)晶片11施加外力，以第1方向改質(zhì)層17和第2方向改質(zhì)層19為斷裂起點(diǎn)而沿著第1分割預(yù)定線(xiàn)13a和第2分割預(yù)定線(xiàn)13b將晶片11斷裂，從而分割成一個(gè)個(gè)的器件芯片。

該分割步驟是使用例如圖8所示的分割裝置(擴(kuò)張裝置)50而實(shí)施的。圖8所示的分割裝置50具有：框架保持構(gòu)件52，其對(duì)環(huán)狀框架f進(jìn)行保持；以及帶擴(kuò)展構(gòu)件54，其對(duì)保持在框架保持構(gòu)件52上的環(huán)狀框架f上所裝配的劃片帶t進(jìn)行擴(kuò)展。

框架保持構(gòu)件52由環(huán)狀的框架保持部件56和配設(shè)于框架保持部件56的外周的作為固定構(gòu)件的多個(gè)夾具58構(gòu)成。框架保持部件56的上表面形成載置環(huán)狀框架f的載置面56a，在該載置面56a上載置有環(huán)狀框架f。

并且，載置在載置面56a上的環(huán)狀框架f被夾具58固定于框架保持構(gòu)件52。這樣構(gòu)成的框架保持構(gòu)件52被帶擴(kuò)展構(gòu)件54支承為能夠在上下方向上移動(dòng)。

帶擴(kuò)展構(gòu)件54具有配設(shè)于環(huán)狀的框架保持部件56的內(nèi)側(cè)的擴(kuò)展鼓60。擴(kuò)展鼓60的上端被蓋62封閉。該擴(kuò)展鼓60具有比環(huán)狀框架f的內(nèi)徑小、且比裝配在環(huán)狀框架f上的劃片帶t上所粘接的晶片11的外徑大的內(nèi)徑。

擴(kuò)展鼓60在其下端具有一體地形成的支承凸緣64。帶擴(kuò)展構(gòu)件54還具有使環(huán)狀的框架保持部件56在上下方向上移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件66。該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件66由配設(shè)在支承凸緣64上的多個(gè)氣缸68構(gòu)成，該活塞桿70連結(jié)于框架保持部件56的下表面。

由多個(gè)氣缸68構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件66使環(huán)狀的框架保持部件56在上下方向上在基準(zhǔn)位置與擴(kuò)展位置之間移動(dòng)，該基準(zhǔn)位置是其載置面56a成為與作為擴(kuò)展鼓60的上端的蓋62的正面大致同一高度，該擴(kuò)展位置比擴(kuò)展鼓60的上端向下方規(guī)定的量。

參照?qǐng)D9對(duì)使用像上述那樣構(gòu)成的分割裝置50而實(shí)施的晶片11的分割步驟進(jìn)行說(shuō)明。如圖9的(a)所示，將隔著劃片帶t支承著晶片11的環(huán)狀框架f載置在框架保持部件56的載置面56a上，通過(guò)夾具58固定于框架保持部件56。此時(shí)，框架保持部件56被定位在其載置面56a成為與擴(kuò)展鼓60的上端大致為同一高度的基準(zhǔn)位置。

接著，驅(qū)動(dòng)氣缸68而使框架保持部件56下降到圖9的(b)所示的擴(kuò)展位置。由此，由于使固定在框架保持部件56的載置面56a上的環(huán)狀框架f下降，因此裝配于環(huán)狀框架f的劃片帶t與擴(kuò)展鼓60的上端緣抵接而主要在半徑方向上擴(kuò)展。

其結(jié)果為，對(duì)粘接于劃片帶t的晶片11呈放射狀地作用拉力。當(dāng)這樣對(duì)晶片11呈放射狀地作用拉力時(shí)，沿著第1分割預(yù)定線(xiàn)13a形成的第1方向改質(zhì)層17和沿著第2分割預(yù)定線(xiàn)13b形成的第2方向改質(zhì)層19成為分割起點(diǎn)，晶片11沿著第1分割預(yù)定線(xiàn)13a和第2分割預(yù)定線(xiàn)13b斷裂，分割成一個(gè)個(gè)的器件芯片21。

在上述的實(shí)施方式中，作為本發(fā)明的加工方法的加工對(duì)象的晶片，對(duì)半導(dǎo)體晶片11進(jìn)行了說(shuō)明，作為本發(fā)明的加工對(duì)象的晶片不限于此，對(duì)于將藍(lán)寶石作為基板的光器件晶片等其他的晶片，也可以同樣地應(yīng)用本發(fā)明的加工方法。