專利名稱：晶片的分割方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種沿著半導體晶片等晶片的表面上形成的切割道分割晶片的晶片分割方法。
背景技術：
如本領域技術人員所公知，在半導體器件制造工序中，用絕緣膜和功能膜被層疊在硅等半導體襯底的表面上的層疊體形成半導體晶片，該半導體晶片矩陣狀地形成了多個IC、LSI等半導體芯片。這樣形成的半導體晶片由被稱為切割道的分割預定線劃分為半導體芯片，通過沿著該切割道進行分割，制造各半導體芯片。
這種沿著半導體晶片的切割道的分割通常利用稱為劃片機的切削裝置進行。該切削裝置具有保持被加工物即半導體晶片的卡盤臺、用于對該卡盤臺上保持的半導體晶片進行切削的切削機構、以及用于使卡盤臺和切削機構相對地移動的移動機構。切削機構包括高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸和安裝在該旋轉(zhuǎn)軸上的切削刀片。切削刀片包括圓盤狀的底座和安裝在該底座的側面外周部的環(huán)狀的切削刀刃構成，切削刀刃通過電鑄來固定例如粒徑為3μm左右的金剛石磨粒而形成。
近來，為了提高IC、LSI等半導體芯片的處理能力，如下形式的半導體晶片已被實用化，該半導體晶片用低介電常數(shù)的絕緣體被膜(低-k膜)和形成電路的功能膜被層疊在硅等半導體襯底的表面上的層疊體來形成半導體芯片，上述絕緣體被膜由SiOF、BSG(SiOB)等無機物系的膜、和聚酰亞胺系、聚對亞苯基二甲基系等聚合物膜即有機物系膜構成。
另外，如下結構的半導體晶片也已被實用化，該半導體晶片在半導體晶片的切割道中局部地設置稱為測試元件組(TEG，Test ElementGroup)的金屬圖案，在分割半導體晶片之前，通過金屬圖案來測試電路功能。
上述低-k膜和測試元件組(TEG)與晶片的材料不同，所以難以用切削刀片同時切削。即，因為低-k膜如云母那樣非常脆，所以用切削刀片沿著切割道進行切削時，有低-k膜剝離、該剝離到達電路并對半導體晶片造成致命損傷的問題。此外，由于測試元件組(TEG)由金屬來形成，因此，用切削刀片進行切削時會發(fā)生變化。
為了消除上述問題，本申請人在日本特愿2003-292189中提出了一種晶片分割方法，沿著半導體晶片上形成的切割道形成兩條激光加工槽來截斷層疊體，使切削刀片定位于這兩條激光加工槽的外側之間，使切削刀片與半導體晶片相對移動，從而沿著切割道切斷半導體晶片。
然而，利用激光加工裝置在半導體晶片上形成的切割道中形成激光加工槽時，檢測切割道并對加工區(qū)域?qū)嵤什僮鳎?，由于切割道中沒有特征點，難以直接檢測出切割道。因而，將半導體晶片上形成的電路(半導體芯片)的特征點作為特征圖案(key pattern)，并將與切割道的位置關系預先存儲在控制機構的存儲器中，拍攝該特征圖案，并且利用圖案匹配法間接地檢測出切割道。此外，切削裝置在檢測應切削的切割道時，也利用上述圖案匹配法間接地檢測出切割道。然而，在根據(jù)激光加工裝置的圖案匹配的切割道的檢測，與根據(jù)切削裝置的圖案匹配的切割道的檢測多少會產(chǎn)生誤差。其結果，如圖14所示，在利用激光加工裝置沿著切割道S切削半導體晶片W時，存在不能將切削刀片B準確地定位在激光加工槽G、G之間的中央位置的情況。因此，有切削刀片B在切削阻力小的一側傾斜并損傷電路(半導體芯片)C的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種晶片的分割方法，利用激光加工裝置在晶片的切割道的寬度方向兩側形成兩條激光加工槽，能夠使切削裝置的切削刀片準確地定位在該激光加工槽之間的中央位置，從而沿著切割道切斷晶片。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種晶片的分割方法，將由層疊在襯底表面上的層疊體形成了器件的晶片，利用切削切片沿著劃分該器件的多個切割道切斷該晶片，其特征在于，包括以下工序激光加工槽形成工序，沿著晶片上形成的切割道照射激光光線，以比該切削刀片的厚度大的間隔來形成比該層疊體厚度深的兩條激光加工槽；對準工序，對通過該激光加工槽形成工序而形成在晶片的切割道中的該兩條激光加工槽進行拍攝，根據(jù)該拍攝到的圖像，使該切削刀片對準該兩條加工槽之間的中央位置；以及切斷工序，實施該對準工序之后，一邊旋轉(zhuǎn)該切削刀片一邊相對移動該切削刀片和晶片，沿著形成了該兩條激光加工槽的切割道切斷晶片。
在本發(fā)明的晶片切割方法中，對通過激光加工槽形成工序而形成在晶片的切割道中的兩條激光加工槽進行拍攝，根據(jù)所拍攝的圖像實施使切削刀片對準兩條激光加工槽之間的中央位置的對準工序，因此，在切斷工序中，能夠使切削刀片準確地定位于兩條激光加工槽之間的中央位置，從而進行切削。因而，能夠防止切斷工序中的切削刀片的傾斜，并且可以事先防止由切削刀片傾斜引起的芯片損傷。


圖1是表示利用本發(fā)明的晶片分割方法來分割的半導體晶片的斜視圖；圖2是圖1所示的半導體晶片的截面放大圖；圖3是表示圖1所示的半導體晶片隔著保護帶被支承在環(huán)狀框架上的狀態(tài)的斜視圖；
圖4是在本發(fā)明的晶片分割方法中實施激光加工槽形成工序的激光加工裝置的主要部分斜視圖；圖5是簡略地表示圖4所示的激光加工裝置所配備的激光光線照射機構的結構的框圖；圖6是用于說明激光光線的聚光點直徑的簡略圖；圖7是表示在本發(fā)明的晶片分割方法中的激光加工槽形成工序的說明圖；圖8是表示通過圖7所示的激光加工槽形成工序在半導體晶片的切割道中形成的激光加工槽的半導體晶片的主要部分的放大截面圖；圖9是在本發(fā)明的晶片分割方法中實施切斷工序的切削裝置的主要部分斜視圖；圖10是利用圖9所示的切削裝置中所配備的攝像機構所拍攝的圖像的放大圖；圖11是表示在本發(fā)明的晶片分割方法中的切斷工序的說明圖；圖12是表示在圖11所示的切削工序中將半導體晶片定位于切削起始位置的狀態(tài)的說明圖；圖13是表示通過本發(fā)明的半導體晶片的分割加工的切削工序，沿著激光加工槽切削半導體晶片的狀態(tài)的說明圖；圖14是表示現(xiàn)有晶片的分割方法中的切斷工序中，切削刀片傾斜的狀態(tài)的說明圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖更詳細地說明本發(fā)明的晶片分割方法。
圖1表示利用本發(fā)明的晶片分割方法分割成各芯片的半導體晶片的斜視圖，圖2表示了圖1所示的半導體晶片的主要部分放大截面圖。圖1和圖2所示的半導體晶片2，用絕緣膜和形成電路的功能膜被層疊在硅等半導體襯底20的表面上的層疊體21，矩陣狀地形成有多個IC、LSI等半導體芯片22(器件)。而且，各半導體芯片22由形成為格子狀的切割道23來劃分。而且，在圖示的實施方式中，形成層疊體21的絕緣膜由低介電常數(shù)絕緣體被膜(低-k膜)構成，該絕緣體被膜由SiO2膜或SiOF、BSG(SiOB)等無機物膜、和聚酰亞胺類、異戊氨酰類等聚合物膜即有機物膜構成。
沿著切割道23分割上述半導體晶片2，如圖3所示，在環(huán)狀框架3上安裝的保護帶4上粘貼半導體晶片2。這時，半導體晶片2使表面2a朝上地將背面?zhèn)日迟N在保護帶4上。
接著，實施如下的激光加工槽形成工序沿著半導體晶片2的切割道23照射激光光線，以比后述的切削刀片的厚度大的間隔形成比層疊體21的厚度深的兩條激光加工槽。該激光加工槽形成工序使用圖4至圖6所示的激光加工裝置5來實施。圖4至圖6所示的激光加工裝置5具有保持被加工物的卡盤臺51、和對該卡盤臺51上保持的被加工物照射激光光線的激光光線照射機構52?？ūP臺51構成為可吸引保持被加工物，并且通過未圖示的加工進給機構，在圖4中以箭頭X表示的加工進給方向上移動，并通過未圖示的分度進給機構，在以箭頭Y表示的分度進給方向上移動。
上述激光光線照射機構52包括實質(zhì)上水平設置的圓筒形狀的外殼521。如圖5所示，在外殼521內(nèi)配置有脈沖激光光線振蕩機構522和傳輸光學系統(tǒng)523。脈沖激光光線振蕩機構522包括由YAG激光振蕩器或YVO4激光振蕩器構成的脈沖激光振蕩器522a、以及附設于此的重復頻率設定機構522b。傳輸光學系統(tǒng)523包括如分束器那樣的適當?shù)墓鈱W元件。在上述外殼521的前端部安裝有收容了由其自身為公知形態(tài)即可的聚光透鏡(未圖示)構成的聚光器524。從上述脈沖激光光線振蕩機構522振蕩出的激光光線，通過傳輸光學系統(tǒng)523到達聚光器524，從聚光器524以預定聚光點直徑D對保持在上述卡盤臺51上的被加工物進行照射。如圖6所示，顯示高斯分布的脈沖激光光線通過聚光器524的聚光物鏡524a被照射的情況下，該聚光點直徑D為D(μm)＝4×λ×f/(π×W)，此處λ為脈沖激光光線的波長(μm)，W為入射到聚光物鏡524a的脈沖激光光線的直徑(mm)，f是聚光物鏡524a的焦距(mm)。
如圖4所示，圖示的激光加工裝置5具有構成上述激光光線照射機構52的、安裝在外殼521的前端部的攝像機構53。該攝像機構53對保持在卡盤臺51上的被加工物進行拍攝。該攝像機構53由光學系統(tǒng)和攝像元件(CCD)等構成，將拍攝后的圖像信號送到未圖示的控制機構。
參照圖4、圖7和圖8對利用上述激光加工裝置5實施的激光加工槽形成工序進行說明。
該激光加工槽形成工序中，首先在上述圖4所示的激光加工裝置5的卡盤臺51上放置半導體晶片2，在該卡盤臺51上吸附保持半導體晶片2。此時，半導體晶片2被保持為表面2a朝上。此外，在圖4中，省略安裝有保護帶4的環(huán)狀框架3進行表示，但由卡盤臺51上設置的適當?shù)目蚣鼙３謾C構保持環(huán)狀框架3。
如上所述地吸引保持半導體晶片2的卡盤臺51，通過未圖示的加工進給機構定位于攝像機構53的正下方。當卡盤臺51定位在攝像機構53的正下方時，通過攝像機構53和未圖示的控制機構，執(zhí)行對半導體晶片2應做激光加工的加工區(qū)域進行檢測的對準操作。即，為了進行沿半導體晶片2的預定方向形成的切割道23、與沿著切割道23照射激光光線的激光光線照射機構52的聚光器524的對準，攝像機構53和未圖示的控制機構執(zhí)行圖案匹配等圖像處理，執(zhí)行激光光線照射位置的對準。而且，即使對半導體晶片2上形成的、與上述預定方向成直角延伸的切割道23，也同樣執(zhí)行激光光線照射位置的對準。此外，因為在切割道23中沒有特征點，所以上述對準與以往同樣，以半導體芯片22(器件)的特征點作為特征圖案，將與切割道23的位置關系預先存儲在控制機構的存儲器中，利用圖案匹配法間接地檢測出切割道23。
通過上述這樣，若檢測出卡盤臺51上保持的半導體晶片2上形成的切割道23，并已進行激光光線照射位置的對準，如圖7所示，將卡盤臺51移動到照射激光光線的激光光線照射機構52的聚光器524所在的激光光線照射區(qū)域，使預定切割道23定位于聚光器524的正下方。此時，如圖7(a)中所示，將半導體晶片2定位成切割道23的一端(圖7(a)中的左端)位于聚光器524的正下方。接著，從激光光線照射機構52的聚光器524一邊照射脈沖激光光線，一邊在圖7(a)中以箭頭X1表示的方向上以預定加工進給速度移動卡盤臺51即半導體晶片2。而且，如圖7(b)所示，當切割道23的另一端(圖7(b)中的右端)到達聚光器524的正下方位置時，停止脈沖激光光線的照射，并且停止卡盤臺51即半導體晶片2的移動。在該激光加工槽形成工序中，使脈沖激光光線的聚光點P對準切割道23的表面附近。
接著，將卡盤臺51即半導體晶片2在垂直于紙面的方向(分度進給方向)上移動30～40μm程度。而且，從激光光線照射機構52的聚光器524照射脈沖激光光線，并且在圖7(b)中以箭頭X2表示的方向上以預定加工進給速度移動卡盤臺51即半導體晶片2，當?shù)竭_圖7(a)所示的位置時，停止脈沖激光光線的照射，并且停止卡盤臺51即半導體晶片2的移動。
通過實施上述激光加工形成工序，如圖8所示，在半導體晶片2的切割道23中形成比層疊體21厚度深的兩條激光加工槽24、24。其結果，層疊體21被兩條激光加工槽24、24分斷。而且，將切割道23中形成的兩條激光加工槽24、24的兩個外側之間的間隔(B)設定為比后述的切削刀片的厚度大。并且，對形成在半導體晶片2上的所有切割道23實施上述激光加工槽形成工序。
而且，例如以如下加工條件進行上述激光加工槽形成工序。
激光光線的光源YVO4激光器或YAG激光器波長355nm輸出功率2.0W重復頻率200kHz脈沖寬度300ns聚光點直徑φ10μm
加工進給速度600mm/秒若對形成在半導體晶片2上的所有切割道23實施了上述激光加工槽形成工序，則實施沿著切割道23切斷的切斷工序。如圖9所示，該切斷工序可以使用一般用作切割裝置的切削裝置6。即，切削裝置6包括具有吸引保持機構的卡盤臺61、具有切削刀片621的切削機構62和對保持在卡盤臺61上的被加工物進行拍攝的攝像機構63?？ūP臺61通過未圖示的切削進給機構，可以在圖9中以箭頭X表示的切削進給方向上移動，并且通過未圖表示的分度進給機構，在以箭頭Y表示的分度進給方向上移動。另外，卡盤臺61可以通過未圖示的旋轉(zhuǎn)機構旋轉(zhuǎn)。上述切削刀片621優(yōu)選使用如下的切削刀片在電鍍液中，在底座的表面上形成鎳等金屬電鍍層，并且在該電鍍層內(nèi)分散金剛石等超級磨粒，形成由磨石層構成的切削刀刃，接著，在上述磨石層的電鍍生長側的表面上僅實施不含超級磨粒的金屬電鍍，然后進行修整，在切削刀刃的兩側面均勻地露出超級磨粒。即，這樣形成的切削刀片621在切削刀刃兩側的切削阻力均勻，在切削時不會傾斜。上述攝像機構63在以箭頭X表示的切削進給方向上與切削刀片621配置在同一直線上。該攝像機構63由光學系統(tǒng)和攝像元件(CCD)等構成，將拍攝到的圖像信號傳送到未圖示的控制機構。
參照圖9至圖13對使用上述切削裝置6來實施的切斷工序進行說明。
即，如圖9所示，將實施過上述激光加工槽形成工序的半導體晶片2使表面2a朝上地放置在切削裝置6的卡盤臺61上，通過未圖示的吸引機構在卡盤臺61上保持半導體晶片2。吸引保持了半導體晶片2的卡盤臺61通過未圖示的切削進給機構定位在攝像機構63的正下方。
當卡盤臺61定位在攝像機構63的正下方時，通過攝像機構63和未圖示的控制機構執(zhí)行對半導體晶片2應切削的區(qū)域進行檢測的對準工序。在該對準工序中，重要的是利用攝像機構63對通過上述激光加工槽形成工序而沿著半導體晶片2的切割道23形成的激光加工槽24、24進行拍攝執(zhí)行。即，攝像機構63對形成在半導體晶片2的預定方向上的切割道23進行拍攝，將該圖像信號傳送到未圖示的控制機構。此時，通過上述激光加工槽形成工序，在切割道23中形成了激光加工槽24、24，所以如圖10所示，激光加工槽24、24被拍攝為黑色。而且，未圖示的控制機構根據(jù)從攝像機構63被傳送的圖10所示的圖像信號，使保持著半導體晶片2的卡盤臺61工作，以便激光加工槽24、24之間的中間點位于設置在攝像機構63的微細測量線(hair line)(L)上(對準工序)。其結果，在以箭頭X表示的切削進給方向上與攝像機構63配置在同一直線上的切削刀片621，被定位于激光加工槽24、24之間的中央位置。通過這樣，若是對半導體晶片2的預定方向上形成的切割道23實施了切削區(qū)域的對準工序，即使對半導體晶片2上形成的、與上述預定方向成直角延伸的切割道23，也同樣地實施切削區(qū)域的對準工序。
上述那樣對卡盤臺61上保持的半導體晶片2上形成的切割道23進行檢測，進行了切削區(qū)域的對準，則將保持半導體晶片2的卡盤臺61移動到切削區(qū)域的切削起始位置。此時，如圖11(a)所示，半導體晶片2被定位成應切削的切割道23的一端(圖11(a)的左端)位于比切削刀片621的正下方偏右側預定量的位置。此時，在本發(fā)明中，在上述對準工序中，對切割道23中形成的兩條激光加工槽24、24進行直接拍攝而檢測出切削區(qū)域，所以如圖12所示，切割道23中形成的兩條激光加工槽24、24之間的中央位置確實被定位在與切削刀片621相對置的位置。
這樣，若卡盤臺61即半導體晶片2被定位在切削加工區(qū)域的切削起始位置，則切削刀片621從圖11(a)中以點劃線表示的待機位置向下方切入進給，被定位在圖11(a)中以實線表示的預定切入進給位置。如圖13(a)所示，該切入進給位置被設定在切削刀片621的下端到達半導體晶片2背面粘貼的保護帶4的位置。
接著，沿圖11(a)中以箭頭621a表示的方向，以預定旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)切削刀片621，沿著圖11(a)中以箭頭X1表示的方向，以預定切削進給速度移動卡盤臺61即半導體晶片2。而且，如圖11(b)所示，如果卡盤臺61即半導體晶片2的切割道23的另一端(圖11(b)中的右端)到達比切削刀片621的正下方偏左側預定量的位置，則停止卡盤臺61即半導體晶片2的移動。這樣通過切削進給卡盤臺61即半導體晶片2，如圖13(b)所示，半導體晶片2形成切削槽25并被切斷，該切削槽25到達切割道23中形成的激光加工槽24、24兩側之間的背面(切斷工序)。此時，因為切削刀片621被定位在切割道23中形成的兩條激光加工槽24、24之間的中央位置，所以不會變曲而沿著兩條激光加工槽24、24切斷半導體晶片2。
接著，將切削刀片621定位在圖11(b)中以點劃線表示的待機位置，在圖11(b)中以箭頭X2表示的方向上移動卡盤臺61即半導體晶片2，回到圖11(a)表示的位置。而且，將卡盤臺61即半導體晶片2在與紙面垂直的方向(分度進給方向)上僅分度進給相當于切割道23的間隔的量，接著，將應切削的切割道23定位在與切削刀片621對應的位置。這樣，當接著將應切削的切割道23定位在與切削刀片621對應的位置時，實施上述切斷工序。
而且，例如以如下加工條件進行上述切削工序。
切削刀片外徑52mm、厚40μm切削刀片的旋轉(zhuǎn)速度40000rpm切削進給速度50mm/秒對半導體晶片2上形成的全部切割道23實施上述切斷工序。其結果，半導體晶片2沿著切割道23被切斷，分割為各半導體芯片(器件)。
權利要求
1.一種晶片的分割方法，將由層疊在襯底表面上的層疊體形成了器件的晶片，利用切削刀片沿著劃分該器件的多個切割道切斷，其特征在于，包括如下工序激光加工槽形成工序，沿著晶片上形成的切割道照射激光光線，以比該切削刀片的厚度大的間隔形成比該層疊體的厚度深的兩條激光加工槽；對準工序，對通過該激光加工槽形成工序而形成在晶片的切割道中的該兩條激光加工槽進行拍攝，根據(jù)該拍攝到的圖像，使該切削刀片定位于該兩條激光加工槽之間的中央位置；和切斷工序，實施了該對準工序之后，一邊旋轉(zhuǎn)該切削刀片一邊相對移動該切削刀片和晶片，并沿著形成了該兩條激光加工槽的切割道切斷晶片。
全文摘要
本發(fā)明的晶片的分割方法，將由層疊在襯底表面上的層疊體形成了器件的晶片，利用切削刀片沿著劃分該器件的多個切割道切斷，其特征在于，包括如下工序激光加工槽形成工序，沿著晶片上形成的切割道照射激光光線，以比該切削刀片的厚度大的間隔形成比該層疊體的厚度深的兩條激光加工槽；對準工序，對通過該激光加工槽形成工序而形成在晶片的切割道中的該兩條激光加工槽進行拍攝，根據(jù)該拍攝到的圖像，使該切削刀片定位于該兩條激光加工槽之間的中央位置；和切斷工序，實施了該對準工序之后，一邊旋轉(zhuǎn)該切削刀片一邊相對移動該切削刀片和晶片，沿著形成了該兩條激光加工槽的切割道切斷晶片。
文檔編號B23K26/36GK1817603SQ20061000897
公開日2006年8月16日 申請日期2006年1月5日 優(yōu)先權日2005年1月5日
發(fā)明者巖崎健一, 源田悟史, 土屋利夫 申請人:株式會社迪斯科