專利名稱：激光束加工機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光束加工機，用于通過沿形成于工件(如半導(dǎo)體晶片等)前表面上的切削道施加激光束而形成溝槽。
背景技術(shù)：
本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的是，可在半導(dǎo)體器件的制造過程中形成具有多個半導(dǎo)體芯片(如IC或者LSI)的半導(dǎo)體晶片，其中所述半導(dǎo)體芯片形成于半導(dǎo)體基片如硅基片等的前表面上的基體中，且由包括絕緣膜和功能膜的疊片組成。通過在此半導(dǎo)體晶片中劃分出叫做“切割道”的多條線而將這樣形成的半導(dǎo)體芯片進行分區(qū)，并通過沿著所述切割道將該半導(dǎo)體晶片分開而制成獨立的半導(dǎo)體芯片。
沿上述半導(dǎo)體晶片的切削道的分割通常使用叫做“切塊機(dicer)”的切削機來進行。此切削機具有用于保持作為工件的半導(dǎo)體晶片的夾持臺、用于切削保持在夾持臺上的半導(dǎo)體晶片的切削裝置、以及用于相對于彼此移動夾持臺和切削裝置的移動裝置。所述切削裝置包括高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸和安裝在該軸上的切削刀片。切削刀片包括盤狀底座和安裝于底座的側(cè)壁外周部分上的切削刃，該切削刃通過電鑄法將金剛石磨粒固定到底座上而形成，該金剛石磨粒的直徑為約3μm。
為了提高半導(dǎo)體芯片如IC或LSI的產(chǎn)量，最近提出了一種半導(dǎo)體晶片，其包括由疊片組成的半導(dǎo)體芯片，該疊片包括低介電絕緣膜(低k膜)和功能膜，該低介電絕緣膜由無機材料膜如SiOF或BSG(SiOB)形成，或者由有機材料膜如聚酰亞胺基聚合物和聚對二甲苯基聚合物形成；所述功能膜用于在半導(dǎo)體基片如硅基片等的前表面上形成電路。
另外，還提出了一種具有叫做“測試元件組(TEG)”的金屬構(gòu)圖的半導(dǎo)體晶片，該金屬構(gòu)圖部分形成于半導(dǎo)體晶片的切削道上，以在晶片被分開之前通過金屬構(gòu)圖測試每個電路的功能。
因為上述低k膜或者測試元件組(TEG)的材料與晶片材料不同，很難用切削刀片同時將晶片與它們一起切削。即，因為低k膜像云母一樣極脆，當其上層疊有低k膜的上述半導(dǎo)體晶片被用切削刀片沿著切削道切削時，存在的問題就是，低k膜會剝離，且這種剝離會抵達電路，從而導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片發(fā)生致命的損壞。而且，因為測試元件組(TEG)由金屬制成，會發(fā)生的問題就是，在用切削刀片對具有測試元件組(TEG)的半導(dǎo)體晶片進行切削時會產(chǎn)生毛刺。
為了解決上述問題，在JP-A 2003-320466中公開了一種加工機，其沿著半導(dǎo)體體晶片的切削道施加脈沖激光束以去除形成切削道的低k膜和形成于切削道上的測試元件組(TEG)，然后將切削刀片放在低k膜或TEG已被去除的去除區(qū)域內(nèi)，以切削該半導(dǎo)體晶片。
因為通過激光束施加裝置的聚光器所施加的激光束具有高斯分布，而沿著形成于半導(dǎo)體晶片W前表面上的疊片V中的切削道而形成的兩個溝槽G、G的剖面形狀為倒三角形，如圖16所示。因此，溝槽G、G的中心部分到達半導(dǎo)體晶片W的基片B，以去除疊片V，而溝槽G、G的側(cè)面部分并沒到達基片B，因此，疊片V被保留下來。結(jié)果，存在的問題就是，在用切削刀片T沿著溝槽G、G切削半導(dǎo)體晶片W以及用切削刀片T切削疊片V時，剩下的疊片V會剝離并損壞電路C。另外，還有另一個問題就是，在形成溝槽G、G時，由于激光束的高斯分布，碎片會被散開到每個切削道S的兩側(cè)，且粘結(jié)到電路C上。當疊片V被過度去除以防止用切削刀片T進行切削而產(chǎn)生的剝離的影響時，另一個可能發(fā)生的問題就是溝槽G、G跨過切削道S形成，從而破壞了電路C。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種激光束加工機，其能形成溝槽，從而溝槽的外側(cè)壁變?yōu)榇怪庇诠ぜ募庸け砻妗?br> 為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種激光束加工機，其包括用于保持工件的夾持臺、用于對保持在夾持臺上的工件施加激光束的激光束施加裝置、以及用于相對于彼此移動夾持臺和激光束施加裝置的加工進給裝置。所述激光束施加裝置包括激光束振蕩裝置和聚光器，該聚光器用于會聚從激光束振蕩裝置中振蕩出的激光束并施加所會聚的激光束，其中所述聚光器包括第一棱鏡、第二棱鏡和成像透鏡，第一棱鏡用于將從激光束振蕩裝置振蕩出的激光束分成第一激光束和第二激光束以及互換第一激光束和第二激光束，其中第一和第二激光束都具有半圓截面；第二棱鏡用于校正通過第一棱鏡形成的第一激光束和第二激光束的光路，從而使它們變?yōu)楸舜似叫?；所述成像透鏡用于將其光路已經(jīng)被第二棱鏡校正為彼此平行的第一激光束和第二激光束的各自的光斑形成為在外側(cè)具有線性部分且在內(nèi)側(cè)具有弧形部分的光斑圖像。
通過成像透鏡形成的第一激光束和第二激光束的光斑之間的間距可通過調(diào)節(jié)第一棱鏡和第二棱鏡之間的間距來控制。另外，在第二棱鏡和成像透鏡之間夾有一個中繼透鏡，且中繼透鏡的后焦點(back-focus)位置被設(shè)在第一棱鏡的頂點位置。優(yōu)選地，在激光束振蕩裝置和第一棱鏡之間夾置有用于將從激光束振蕩裝置振蕩出的具有圓形截面的激光束變成具有大體矩形剖面的激光束的掩膜件。
根據(jù)本發(fā)明的激光束加工機，從激光束振蕩裝置振蕩出的激光束被分成第一激光束和第二激光束，第一激光束和第二激光束可以通過第一棱鏡互換，且在第一激光束和第二激光束的光路被第二棱鏡校正為彼此平行后，通過成像透鏡，第一激光束和第二激光束形成在外側(cè)具有線性部分且在內(nèi)側(cè)具有弧形部分的光斑圖像。因此，通過用所形成的第一激光束和第二激光束的光斑來進行激光加工，可以形成其外側(cè)壁垂直于工件加工表面的第一溝槽和第二溝槽。
在本發(fā)明的激光束加工機中，可以通過由第一棱鏡形成的第一激光束和第二激光束同時形成兩個溝槽，從而提高產(chǎn)量。
另外，在本發(fā)明的激光束加工機中，通過成像透鏡，施加到工件上的第一激光束和第二激光束每個形成在外側(cè)具有線性部分且在內(nèi)側(cè)具有弧形部分的光斑圖像。因此，在激光加工過程中碎片不會散開到電路C側(cè)。


圖1為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的激光束加工機的透視圖；圖2為方塊圖，其示意性地示出了在圖1所示激光束加工機中所設(shè)的激光束施加裝置的結(jié)構(gòu)；圖3為在圖1所示激光束加工機中所設(shè)的聚光器的第一實施例的說明圖；
圖4為示出了第一激光束和第二激光束的光斑形狀的放大說明圖，該光斑由圖3所示的聚光器形成；圖5為說明圖，其示出了第一激光束和第二激光束之間的間距通過改變構(gòu)成圖3所示聚光器的第一棱鏡和第二棱鏡之間的間距而改變的一種情況；圖6為圖1所示激光束加工機中所設(shè)的聚光器的第二實施例的說明圖；圖7為圖1所示激光束加工機中所設(shè)的聚光器的第三實施例的說明圖；圖8為作為工件的半導(dǎo)體晶片的透視圖；圖9為圖8所示半導(dǎo)體晶片的部分放大剖視圖；圖10為透視圖，示出了圖8所示半導(dǎo)體晶片通過保護帶支撐在環(huán)形框架上的狀態(tài)；圖11(a)和11(b)為說明圖，示出了通過圖1所示激光束加工機，沿著圖8所示半導(dǎo)體晶片的切削道形成溝槽的激光束施加步驟；圖12為通過進行圖11(a)和11(b)所示的激光束施加步驟，在半導(dǎo)體晶片中形成的溝槽的放大剖視圖；圖13為說明性圖，其示出了沿著通過圖11(a)和11(b)所示的激光束施加步驟而形成的溝槽切削半導(dǎo)體晶片的切削步驟；圖14為說明圖，其示出了在圖13所示的切削步驟中溝槽和切削刀片之間的關(guān)系；圖15為說明圖，其示出了在圖13所示的切削步驟中切削刀片的切削進給位置；以及圖16為通過現(xiàn)有技術(shù)中的激光束加工機在半導(dǎo)體晶片中形成的溝槽的放大剖視圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的激光束加工機的優(yōu)選實施例。
圖1為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的激光束加工機的透視圖，圖1所示的激光束加工機包括固定底座2；用于保持工件的夾持臺機構(gòu)3，其在固定底座2上安裝成使得其可以在箭頭X表示的加工進給方向上移動；激光束施加單元支撐機構(gòu)4，其在固定底座2上安裝成使得它可以在箭頭Y表示的分度方向上移動，該箭頭Y的方向垂直于箭頭X表示的方向；以及激光束施加單元5，其在激光束施加單元支撐機構(gòu)4上安裝成使得其可以在由箭頭Z表示的焦點位置調(diào)節(jié)方向上移動。
上述夾持臺機構(gòu)3包括一對導(dǎo)軌31、31，其安裝在固定底座2上，且布置成在箭頭X表示的方向上彼此平行；第一滑塊32，其在導(dǎo)軌31、31上安裝成使得它可以在箭頭X表示的方向上移動；第二滑塊33，其在第一滑塊32上安裝成使得其在箭頭Y表示的方向上移動；支撐臺35，其通過圓柱件34支撐在第二滑塊33上；以及作為工件保持裝置的夾持臺36。此夾持臺36具有由多孔材料制成的工件保持表面，從而盤狀工件例如盤狀半導(dǎo)體晶片通過未示出的吸力裝置被保持在夾持臺36上。夾持臺36通過安裝在圓柱件34中的脈沖電機(未示出)旋轉(zhuǎn)。夾持臺36具有用于固定環(huán)形框架的卡鉗362，該框架用于支撐半導(dǎo)體晶片，這將在后面描述。
上述第一滑塊32的底面上具有一對待導(dǎo)向溝槽321、321，其將被配合到上述一對導(dǎo)軌31、31上，第一滑塊頂面上具有一對在箭頭Y表示的方向上彼此平行形成的導(dǎo)軌322、322。通過將待導(dǎo)向溝槽321、321分別配合到所述一對導(dǎo)軌31、31上，如上所述構(gòu)造的第一滑塊32可以沿著所述一對導(dǎo)軌31、31在箭頭X表示的方向上移動。所示實施例中的夾持臺機構(gòu)3包括用于在箭頭X表示的方向上沿著所述一對導(dǎo)軌31、31移動第一滑塊32的加工進給裝置37。所述加工進給裝置37包括布置在上述一對導(dǎo)軌31、31之間且與它們平行的陽螺桿371和用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動該陽螺桿371的驅(qū)動源如脈沖電機372。陽螺桿371的一端旋轉(zhuǎn)支撐在固定于上述固定底座2上的支承塊373上，且其另一端通過未示出的減速器傳動連接到上述脈沖電機372的輸出軸上。陽螺桿371擰入從第一滑塊32中心部分底面突伸出來的陰螺紋塊(未示出)中形成的帶螺紋通孔中。因此，通過用脈沖電機372在正向或反向驅(qū)動陽螺桿371，第一滑塊32在箭頭X表示的加工進給方向上沿著導(dǎo)軌31、31移動。
上述第二滑塊33的底面具有一對要與上述第一滑塊32頂面上的所述一對導(dǎo)軌322、322配合的待導(dǎo)向溝槽331、331，且通過將所述待導(dǎo)向溝槽331、331分別配合到所述一對導(dǎo)軌322、322上，第二滑塊可以在箭頭Y表示的方向上移動。所示實施例中的夾持臺機構(gòu)3包括第一分度進給裝置38，其用于沿著設(shè)在第一滑塊32上的所述一對導(dǎo)軌322、322，在箭頭Y表示的方向上移動第二滑塊33。所述第一分度進給裝置38包括陽螺桿381，其布置在上述一對導(dǎo)軌322、322之間并與它們平行，和用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所述陽螺桿381的驅(qū)動源如脈沖電機382。陽螺桿381的一端旋轉(zhuǎn)支撐在固定于上述第一滑塊32頂面上的支承塊383上，且其另一端通過未示出的減速器傳動連接到上述脈沖電機382的輸出軸上。陽螺桿381擰入從第二滑塊33中心部分底面突伸出來的陰螺紋塊(未示出)中形成的帶螺紋通孔中。因此，通過用脈沖電機382在正向或反向上驅(qū)動陽螺桿381，第二滑塊33在箭頭Y表示的分度進給方向上沿著導(dǎo)軌322、322移動。
上述激光束施加單元支撐機構(gòu)4包括一對導(dǎo)軌41、41，其安裝在固定底座2上，且布置成在箭頭Y表示的方向上彼此平行；和一個可移動的支撐底座42，其在導(dǎo)軌41、41上安裝成使得其可以在箭頭Y表示的方向上移動。此可移動的支撐底座42包括可移動地安裝在導(dǎo)軌41、41上的可移動支撐部分421和安裝在可移動支撐部分421上的安裝部分422。所述安裝部分422具有一對在其一個側(cè)面上在箭頭Z表示的方向上平行延伸的導(dǎo)軌423、423。所示實施例中的激光束施加單元支撐機構(gòu)4包括第二分度進給裝置43，其用于在箭頭Y表示的方向上沿著所述一對導(dǎo)軌41、41移動可移動支撐底座42。此第二分度進給裝置43包括陽螺桿431，其布置在上述一對導(dǎo)軌41、41之間并與它們平行，和用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動陽螺桿431的驅(qū)動源如脈沖電機432。陽螺桿431的一端旋轉(zhuǎn)支撐在固定于上述固定底座2上的支承塊(未示出)上，且其另一端通過未示出的減速器傳動連接到上述脈沖電機432的輸出軸上。陽螺桿431擰入從構(gòu)成可移動支撐底座42的可移動支撐部分421中心部分底面突伸出來的陰螺紋塊(未示出)中形成的帶螺紋通孔中。因此，通過用脈沖電機432在正向或反向驅(qū)動陽螺桿431，可移動支撐底座42在箭頭Y表示的分度進給方向上沿著導(dǎo)軌41、41移動。
所示實施例中的激光束施加單元5包括單元保持器51和固定到該單元保持器51的激光束施加裝置52。所述單元保持器51具有一對要滑動配合到上述安裝部分422上的所述一對導(dǎo)軌423、423中的待導(dǎo)向溝槽511、511，且被支撐成可以通過將所述待導(dǎo)向溝槽511、511分別配合到上述導(dǎo)軌423、423中而在箭頭Z表示的方向上移動。
所示激光束施加裝置52包括固定到上述單元保持器51上且大體水平延伸的圓柱殼體521。在殼體521中，安裝有脈沖激光束振蕩裝置522和光傳遞系統(tǒng)523，如圖2所示。脈沖激光束振蕩裝置522包括由YAG激光振蕩器或YVO4激光振蕩器組成的脈沖激光束振蕩器522a和與脈沖激光束振蕩器522a相連的重復(fù)頻率設(shè)定裝置522b。光傳遞系統(tǒng)523包括適當?shù)墓鈱W元件如分光器等。用于對從上述激光束振蕩裝置522振蕩出的且通過光傳遞系統(tǒng)523傳遞的激光束進行會聚的聚光器53連接到上述殼體521的端部。
下面參考圖3描述聚光器53的第一實施例。
如圖3所示的聚光器53包括偏轉(zhuǎn)鏡532、第一棱鏡533、第二棱鏡534以及成像透鏡535，它們都安裝在殼體531中(見圖2)。偏轉(zhuǎn)鏡532將從上述脈沖激光束振蕩裝置522(見圖2)振蕩出且通過光傳遞系統(tǒng)523照射的激光束L朝著如圖3所示的第一棱鏡533向下偏轉(zhuǎn)。第一棱鏡533將從脈沖激光束振蕩裝置522振蕩出的激光束L分成第一激光束L1和第二激光束L2，并將第一激光束L1和第二激光束L2從一側(cè)到另一側(cè)互換，第一激光束和第二激光束都具有半圓形截面。第二棱鏡534將由第一棱鏡533形成的第一激光束L1和第二激光束L2的光路校正為彼此平行。成像透鏡535產(chǎn)生其光路已被第二棱鏡534校正過的第一激光束L1和第二激光束L2的光斑的圖像。
圖3所示的聚光器53如上構(gòu)造，其功能將在以下介紹。從上述激光束振蕩裝置522振蕩出且通過光傳遞系統(tǒng)523照射的具有圓形截面的激光束L被偏轉(zhuǎn)鏡532朝著第一棱鏡533偏轉(zhuǎn)。已到達第一棱鏡533的具有圓形截面的激光束L被第一棱鏡533分成第一激光束L1和第二激光束L2，它們都具有半圓形截面，且第一激光束L1和第一激光束L2被第一棱鏡533互換。結(jié)果，在第一激光束L1和第二激光束L2的光斑中，弧形部分位于內(nèi)側(cè)而線性部分位于外側(cè)。這樣分割的第一激光束L1和第二激光束L2的光路在通過第二棱鏡534后被校正成彼此平行。其光路已被第二棱鏡534校正為彼此平行的第一激光束L1和第二激光束L2在穿過成像透鏡535之后，在預(yù)定的成像位置“P”處形成。因為此時成像位置“P”位于成像透鏡535的焦點“f”的下游側(cè)上，第一激光束L1和第二激光束L2從一側(cè)到一側(cè)被反向，以形成其線性部分位于外側(cè)而弧形部分位于內(nèi)側(cè)的光斑的圖像。
在圖3中，第一棱鏡的頂點和成像透鏡535之間的距離用“a”表示，成像透鏡535和成像位置“P”之間的距離用“b”表示，且成像透鏡535的焦距用“f”來表示時，就建立等式(1/a+1/b＝1/f)。如圖4所示，第一激光束L1和第二激光束L2的光斑尺寸“d”由放大倍率(m＝b/a)來確定。另外，第一激光束L1和第二激光束L2的光斑寬度“E”，即，第一激光束L1和第二激光束L2的光斑之間的間距“e”可通過改變第一棱鏡533和第二棱鏡534間的間距來改變。也就是說，如圖5所示，當?shù)谝焕忡R533和第二棱鏡534間的間距為“D1”時，穿過第二棱鏡534的第一激光束L1和第二激光束L2之間的間距變?yōu)椤癳1”。當?shù)谝焕忡R533和第二棱鏡534間的間距延伸為“D2”時，穿過第二棱鏡534的第一激光束L1和第二激光束L2之間的間距變?yōu)椤癳2”。因此，當?shù)谝患す馐鳯1和第二激光束L2穿過成像透鏡535時，在預(yù)定成像位置“P”(見圖3)處所形成的第一激光束L1和第二激光束L2的光斑之間的間距“e”，即，光斑的寬度“E”也改變。例如，當入射到第一棱鏡533上的激光束L的直徑為1mm，放大倍率“m”為1/50，且第一棱鏡533和第二棱鏡534之間的間距“D1”從5mm變?yōu)?5mm時，第一激光束L1和第二激光束L2的光斑之間的間距“e”在0-40μm之間變化，因此，第一激光束L1和第二激光束L2的光斑的寬度“E”在從20-60μm的范圍內(nèi)變化。
接下來將參考圖6描述聚光器53的第二實施例。
在如圖6所示的聚光器53中，一個中繼透鏡536夾在圖3所示第一實施例中的第二棱鏡534和成像透鏡535之間。因為圖6所示的聚光器53的其他構(gòu)成件與圖3所示第一實施例中的構(gòu)成件相同，所以相同的部件用相同的參考號來表示，且省略對它們的描述。
在圖6所示的聚光器53中，中繼透鏡536的后焦點位置“f1”與第一棱鏡533的頂點對齊，以形成無限校正光學系統(tǒng)。因此，因為中繼透鏡536和成像透鏡535之間的間距“c”可以自由變化，所以設(shè)計的自由度很高。在圖6所示聚光器53中，放大倍率可以通過中繼透鏡536和成像透鏡535的組合而自由變化。在圖6所示的聚光器53中，第一激光束L1和第二激光束L2的成像位置“P”變?yōu)槌上裢哥R535的焦點“f”。圖6中的“f2”是通過組合中繼透鏡536和成像透鏡535所得到的焦點。
下面參考圖7描述聚光器53的第三實施例。
在圖7所示的聚光器53中，一個具有大體矩形孔537a的掩模件537布置在圖6所示第二實施例中第一棱鏡533的頂點處。因為圖7所示聚光器53的其他構(gòu)成件與圖3所示第一實施例中的構(gòu)成件相同，所以相同的部件用相同的參考號來表示，且省略對它們的描述。
在圖7所示聚光器53中，從上述脈沖激光束振蕩裝置522振蕩出且通過光傳遞系統(tǒng)523照射的具有圓形截面的激光束L在穿過掩模件537的孔537a之后截面變?yōu)榇篌w矩形，并到達第一棱鏡533。結(jié)果，被第一棱鏡533分開的第一激光束L1和第二激光束L2具有大體矩形截面，且穿過第二棱鏡534和中繼透鏡536并通過成像透鏡535形成圖像的第一激光束L1和第二激光束L2的光斑變?yōu)榇篌w矩形。通過掩模件537將具有圓形截面的激光束L的高斯分布弱部分切去，可以在加工點用激光束的低能量側(cè)進行削尖處理。
回到圖1，一個用于檢測要被上述激光束施加裝置52加工的區(qū)域的圖像拾取裝置6安裝在殼體521的前端，該殼體構(gòu)成上述的激光束施加裝置52。圖像拾取裝置6包括用于將紅外線施加到工件上的紅外線照射裝置、用于捕捉由紅外線照射裝置所施加的紅外線的光學系統(tǒng)、以及除了用于在所示實施例中用可見光拾取圖像的普通圖像拾取器(CCD)外，還包括用于輸出與光學系統(tǒng)所捕捉的紅外線相對應(yīng)的電信號的圖像拾取器(紅外CCD)。圖像信號被傳遞到在圖中未示出的控制裝置。
在所示實施例中的激光束施加單元5具有移動裝置54，其用于在箭頭Z表示的方向上沿著所述一對導(dǎo)軌423、423移動所述單元保持器51。所述移動裝置53包括布置在所述一對導(dǎo)軌423、423之間的陽螺桿(未示出)和一個用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所述陽螺桿的驅(qū)動源如脈沖電機542。通過用脈沖電機542在正向或反向上驅(qū)動所述陽螺桿(未示出)，所述單元保持器51和激光束施加裝置52在箭頭Z表示的方向上沿著導(dǎo)軌423、423移動。在所示實施例中，激光束施加裝置52通過正向驅(qū)動脈沖電機542而向上移動，且通過反向驅(qū)動脈沖電機542而向下移動。
所示實施例中的激光束加工機被如上所述構(gòu)造，其功能將在下面描述。
下面將參考圖8和9描述將用上述激光束加工機進行加工的作為工件的半導(dǎo)體晶片。
在圖8和9所示的半導(dǎo)體晶片10中，在半導(dǎo)體基片11如硅基片等的前表面上的基體中形成多個半導(dǎo)體芯片13(器件)如IC或LSI，該芯片由疊片12組成，所述疊片包括絕緣膜和用于形成電路的功能膜。半導(dǎo)體芯片13被以柵格圖形成的切削道14分隔開。在所示實施例中，用于形成疊片12的絕緣膜為SiO2膜或低介電絕緣膜(低k膜)，所述低介電絕緣膜由無機材料膜如SiOF或BSG(SiOB)形成，或由有機材料膜如聚酰亞胺基聚合物和聚對二甲苯基聚合物形成。
為了將上述半導(dǎo)體晶片10沿切削道14分割開，將半導(dǎo)體晶片10放在安裝于環(huán)形框架8上的保護帶9的表面上，如圖10所示。此時，半導(dǎo)體晶片10的背面放在保護帶9上，使得前表面10a朝上。
下面進行激光束施加步驟，用于沿著半導(dǎo)體晶片10的切削道14施加激光束，以去除切削道14上的疊片12。
在此激光束施加步驟中，通過保護帶9支撐在環(huán)形框架8上的半導(dǎo)體晶片10被首先放在圖1所示的激光束加工機的夾持臺36上，且被吸引保持在該夾持臺36上。此時，半導(dǎo)體晶片10被保持成使得前表面10a沖上。通過保護帶9支撐半導(dǎo)體晶片10的環(huán)形框架8通過卡鉗362固定。
如上所述吸引保持半導(dǎo)體晶片10的夾持臺36通過加工進給裝置37被放到正好位于較低拾取裝置6下面的位置。在夾持臺36正好放在圖像拾取裝置6下面之后，通過圖像拾取裝置6和未示出的控制裝置進行用于檢測半導(dǎo)體晶片10的待加工區(qū)域的對齊工作。即，圖像拾取裝置6和控制裝置(未示出)進行圖像處理如圖案匹配等工作，以將在半導(dǎo)體晶片10的預(yù)定方向中形成的切削道14與用于沿切削道14施加激光束的激光束施加裝置52的聚光器53對齊，從而進行激光束施加位置的對齊。激光束施加位置的對齊也類似地在形成于半導(dǎo)體晶片10上并在垂直于上述預(yù)定方向的方向上延伸的切削道14上進行。
在如上所述對保持在夾持臺36上的半導(dǎo)體晶片10上所形成的切削道14進行檢測并進行激光束施加位置的對齊之后，夾持臺36被移動到一個激光束施加區(qū)域，在該區(qū)域，用于施加激光束的聚光器53被定位成將預(yù)定切削道14帶到正好位于聚光器53下面的位置，如圖11(a)所示。此時，如圖11(a)所示，半導(dǎo)體晶片10被定位成使得切削道14的一端(圖11(a)中的左端)正好位于聚光器53下面。然后移動裝置54被激活，以調(diào)整激光束施加裝置52的高度，從而從聚光器53所施加的上述第一激光束L1和第二激光束L2的成像位置“P”位于切削道14的表面上。
然后在從聚光器53處施加第一激光束L1和第二激光束L2時，夾持臺36，即半導(dǎo)體晶片10被以預(yù)定的加工進給速度在圖11(a)中箭頭X1表示的方向上移動。當切削道14的另一端(圖11(b)中的右端)到達一個正好位于聚光器53下面的位置時，如圖11(b)所示，脈沖激光束的施加被暫停，且夾持臺36即半導(dǎo)體晶片10的移動被停止。
結(jié)果，如圖12所示，在上述半導(dǎo)體晶片10的切削道14中，通過第一激光束L1形成比疊片12深的第一溝槽101，通過上述第二激光束L2形成比疊片12深的第二溝槽102。這樣，通過本發(fā)明的激光束加工機可以同時形成兩個溝槽，從而提高了生產(chǎn)率。因為用于形成第一溝槽101和第二溝槽102的第一激光束L1和第二激光束L2形成光斑圖像，該圖像在外側(cè)具有線性部分而在內(nèi)側(cè)具有弧形部分，第一溝槽101和第二溝槽102的外側(cè)壁垂直于疊片12的加工表面(頂面)而形成。因此，即使在形成到達基片11的溝槽以分開疊片12時，在激光加工過程中半導(dǎo)體芯片13(器件)也不會受到影響，且碎片也不會散開到半導(dǎo)體芯片13(器件)上。形成于切削道14中的第一溝槽101的外側(cè)和第二溝槽102的外側(cè)之間的長度，即，溝槽的寬度“E0”可以通過如上所述調(diào)節(jié)第一棱鏡533和第二棱鏡534之間的間距“D1”來控制，并可以設(shè)為大于后面將要描述的切削刀片的厚度。以這種方式，在形成于半導(dǎo)體晶片10上的所有切削道14上進行上述激光束施加步驟。
上述激光束施加步驟中的加工條件例如設(shè)為如下，激光束的光源YVO4激光器或YAG激光器波長355nm輸出1.0W重復(fù)頻率50kHz脈沖寬度10ns進給速率100mm/秒切削道寬度50μm溝槽寬度(E0)30μm在形成于半導(dǎo)體晶片10上的所有切削道14上進行上述激光束施加步驟后，接著進行沿著切削道14切削半導(dǎo)體晶片10的步驟。即，如圖13所示，已進行過上述激光束施加步驟的半導(dǎo)體晶片10被放置在切削機16的夾持臺161上，從而使前表面10a沖上，并通過未示出的吸力裝置將它保持在夾持臺161上。然后，將吸引保持半導(dǎo)體晶片10的夾持臺161移動到待切削區(qū)域的切削開始位置。此時，半導(dǎo)體晶片10被放置成使得待切削的切削道14的一端(圖13的左端)位于右側(cè)上距離切削刀片162正下方一定距離處，如圖13所示。切削刀片162定位在由第一激光束L1形成的第一溝槽101和由第二激光束L2形成的第二溝槽102之間的寬度“E0”范圍內(nèi)，如圖14所示。
在夾持臺161即半導(dǎo)體晶片10被這樣移動到待切削區(qū)域的切削開始位置之后，切削刀片162從其備用位置(圖13中雙點劃線所示)向下移動到圖15中實線所示的預(yù)定的切入進給位置。此切入進給位置設(shè)在這樣一個位置，在該位置，切削刀片162的下端到達附著在半導(dǎo)體晶片10背面的保護帶9，如圖15所示。
此后，切削刀片162在箭頭162a表示的方向上以預(yù)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，如圖13所示，且夾持臺161，即，半導(dǎo)體晶片10在圖13中箭頭X1所示的方向上以預(yù)定的切削進給速度移動。當夾持臺161即半導(dǎo)體晶片10的另一端(圖13中的右端)到達左側(cè)上的一個位置距離切削刀片162正下方一定距離處時，夾持臺161，即半導(dǎo)體晶片10的移動停止。這樣，通過切削進給該夾持臺161，即半導(dǎo)體晶片10，可沿著切削道14切削半導(dǎo)體晶片10。保留在第一溝槽101和第二溝槽102之間的疊片12在此時被切削刀片52切掉。在這種情況下，因為疊片12的兩側(cè)通過第一溝槽101和第二溝槽102與半導(dǎo)體芯片13分開，即使疊片12剝離，也不會影響半導(dǎo)體芯片13(器件)。另外，因為第一溝槽101和第二溝槽102的外側(cè)壁如上所述垂直于疊片12的加工表面(頂面)而形成，切削刀片162不會影響切削道14兩側(cè)上的疊片12。
夾持臺161，即半導(dǎo)體晶片10在垂直于紙面的方向上被分度進給一個相應(yīng)于切削道14之間間距的距離(分度進給步驟)，以將下一個待切削的切削道14定位在一個對應(yīng)于切削刀片162的位置，從而返回到圖13所示的狀態(tài)。按如上所述的相同方式進行切削步驟。
上述切削步驟例如在如下處理條件下進行，切削刀片外徑為52mm，厚度為20μm切削刀片的轉(zhuǎn)速40,000rpm切削進給速度50mm/秒在形成于半導(dǎo)體晶片10上的所有切削道14上進行上述切削步驟。結(jié)果，半導(dǎo)體晶片10被沿著切削道14切削，從而被分成獨立的半導(dǎo)體芯片。
權(quán)利要求
1.一種激光束加工機，包括用于保持工件的夾持臺、用于向保持在夾持臺上的工件施加激光束的激光束施加裝置、以及用于相對于彼此移動夾持臺和激光束施加裝置的加工進給裝置，所述激光束施加裝置包括激光束振蕩裝置和聚光器，該聚光器用于將激光束振蕩裝置所振蕩的激光束進行會聚且施加所會聚的激光束，其中所述聚光器包括第一棱鏡、第二棱鏡和成像透鏡，所述第一棱鏡用于將激光束振蕩裝置所振蕩的激光束分成第一激光束和第二激光束并將第一激光束和第二激光束進行互換，這兩個激光束都具有半圓形截面；所述第二棱鏡用于將由第一棱鏡形成的第一激光束和第二激光束的光路校正為彼此平行；所述成像透鏡用于將其光路已由第二棱鏡校正為彼此平行的第一激光束和第二激光束形成為光斑圖像，該圖像在外側(cè)具有線性部分，在內(nèi)側(cè)具有弧形部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光束加工機，其中，由成像透鏡形成的第一激光束和第二激光束的光斑之間的間距可通過調(diào)整第一棱鏡和第二棱鏡之間的間距來控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光束加工機，其中，在第二棱鏡和成像透鏡之間夾置有一個中繼透鏡，且該中繼透鏡的后焦點位置設(shè)在第一棱鏡的頂點位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光束加工機，其中，在激光束振蕩裝置和第一棱鏡之間夾有一個掩模件，用于將激光束振蕩裝置所振蕩的具有圓形截面的激光束變?yōu)榫哂写篌w矩形截面的激光束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光束加工機，包括用于保持工件的夾持臺、用于向夾持臺上所保持的工件施加激光束的激光束施加裝置、以及用于相對于彼此移動夾持臺和激光束施加裝置的加工進給裝置，所述激光束施加裝置的聚光器包括第一棱鏡、第二棱鏡和成像透鏡，第一棱鏡用于將激光束振蕩裝置所振蕩的激光束分成第一激光束和第二激光束并將第一激光束和第二激光束進行互換，這兩個激光束都具有半圓形截面；第二棱鏡用于將由第一棱鏡形成的第一激光束和第二激光束的光路校正為彼此平行；成像透鏡用于將其光路已由第二棱鏡校正為彼此平行的第一激光束和第二激光束形成為光斑圖像，該圖像在外側(cè)具有線性部分，在內(nèi)側(cè)具有弧形部分。
文檔編號H01L21/301GK1799753SQ20061005138
公開日2006年7月12日 申請日期2006年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月5日
發(fā)明者古田健次, 大庭龍吾 申請人:株式會社迪斯科