晶片的加工方法
晶片的加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及晶片的加工方法，其中，在照射对于晶片具有透过性的波长的脉冲激 光束而在晶片内部形成了改性层后，对晶片施加外力而W改性层为起点将晶片分割成多个 器件忍片。
【背景技术】
[0002] 1C、LSI等多个器件被分割预定线划分并形成在娃晶片（W下，有时简称为晶片） 的正面上，通过加工装置将该娃晶片分割成一个个器件忍片，分割出的器件忍片广泛应用 于移动电话、个人计算机等各种电子设备中。
[0003] 在晶片的分割中，广泛采用运样的划片方法：该划片方法使用被称为划片银的切 削装置。在划片方法中，使切削刀具一边W 300(K)rpm左右的高速旋转一边切入晶片，由此 切削晶片而分割成一个个器件忍片，所述切削刀具利用金属或树脂将金刚石等的磨粒固化 并形成为30 μ m左右的厚度。
[0004] 另一方面，近年来提出了如下的方法：将对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光 束的聚光点定位在与分割预定线对应的晶片内部，沿着分割预定线照射脉冲激光束而在晶 片内部形成改性层，然后施加外力，将晶片分割成一个个器件忍片（例如，参照日本特许第 4402708号公报）。 阳0化]改性层是指密度、折射率、机械性强度和其它物理特性成为与周围不同的状态的 区域，除了烙融再固化区域、折射率变化区域、绝缘破坏区域外，还包含裂纹区域和运些区 域混杂而成的区域。
[0006] 娃的光学吸收限处于与娃的带隙（1. lev)相当的1050皿的光波长附近，在体娃 中，波长短于1050nm的光被吸收。
[0007] 在W往的改性层形成方法中，通常使用渗杂有钦（Nd)的Nd:YAG脉冲激光器（例 如，参照日本特开2005-95952号公报），该Nd :YAG脉冲激光器振荡出接近光学吸收限的波 长为1064nm的激光。
[000引但是，由于Nd :YAG脉冲激光的1064nm的波长接近娃的光学吸收限，因此存在运样 的情况：在夹着聚光点的区域中，激光束的一部分被吸收而无法形成充分的改性层，从而无 法将晶片分割成一个个器件忍片的情况。
[0009] 因此，本申请人发现如下事实：当使用设定在波长为1300~1400皿的范围内的、 例如波长为1342nm的YAG脉冲激光在晶片的内部形成改性层时，在夹着聚光点的区域中， 激光束的吸收得到抑制，能够形成良好的改性层，并且能够顺杨地将晶片分割成一个个器 件忍片（参照日本特开2006-108459号公报）。
[0010] 专利文献1 :日本特许第4402708号公报
[0011] 专利文献2 :日本特开2005-95952号公报
[0012] 专利文献3 :日本特开2006-108459号公报
[0013] 另外发现，当沿着分割预定线与之前形成的改性层相邻地将脉冲激光束的聚光点 定位在晶片的内部进行照射而在晶片内部形成改性层时，会产生下述运样的新问题：激光 束在与照射脉冲激光束的面相反的一侧的面、即晶片的正面上发生散射，侵袭形成在正面 上的器件而使其受到损伤。
[0014] 在验证了该问题后，推测可能是如下情况：微细的裂纹从之前形成的改性层传播 到晶片的正面侧，该裂纹使接下来照射的脉冲激光束的透射光折射或反射而侵袭器件。
【发明内容】
[0015] 本发明是鉴于运一点而完成的，其目的在于提供一种晶片的加工方法，在对娃晶 片照射波长被设定为1300~1400nm的范围的脉冲激光束而在晶片内部形成改性层时，能 够抑制透射光使晶片正面的器件受到损伤的情况。
[0016] 根据本发明，提供一种晶片的加工方法，其通过激光加工装置对由娃构成的晶片 进行加工，在所述晶片的正面上，由多条分割预定线划分而形成有多个器件，所述激光加工 装置具有：保持构件，其保持被加工物；激光束照射构件，其照射对于保持在该保持构件上 的被加工物具有透过性的波长的脉冲激光束而在被加工物的内部形成改性层；W及加工进 给构件，其使该保持构件和该激光束照射构件相对地进行加工进给，其特征在于，该晶片的 加工方法具有W下步骤：波长设定步骤，将对于晶片具有透过性的脉冲激光束的波长设定 为1300nm~1400nm的范围；光束修正步骤，在实施了该波长设定步骤后，使每个脉冲的脉 冲激光束的功率分布形成为礼帽形状；改性层形成步骤，在实施了该光束修正步骤后，将脉 冲激光束的聚光点定位在晶片的内部，从晶片的背面对与该分割预定线对应的区域照射脉 冲激光束，并且使该保持构件与该激光束照射构件相对地进行加工进给，从而在晶片的内 部形成改性层；W及分割步骤，在实施了该改性层形成步骤后，对晶片施加外力，W该改性 层为分割起点沿着该分割预定线分割晶片。
[0017] 根据本发明的晶片的加工方法，由于在光束修正步骤中使每个脉冲的脉冲激光束 的功率分布形成为礼帽形状，因此如高斯分布运样的山麓处的小功率部分不会照射到晶片 中，仅利用大功率部分在晶片内部形成改性层。
[001引因此，抑制由小功率所引起的微细的裂纹的形成，因此，接下来照射的脉冲激光束 不会受到裂纹的影响，能够消除使形成在晶片正面上的器件损伤的问题。
【附图说明】
[0019] 图1是适于实施本发明的晶片的加工方法的激光加工装置的立体图。
[0020] 图2是激光束产生单元的框图。
[0021] 图3是娃晶片的正面侧立体图。
[0022] 图4是示出将娃晶片的正面侧粘贴于切割带的状态的立体图，该切割带的外周部 被粘贴在环状框架上。
[0023] 图5是借助切割带支承在环状框架上的的娃晶片的背面侧立体图。 阳024] 图6是示出光束修正步骤的示意图。
[0025] 图7是示出形成为礼帽形状的每个脉冲的激光束的功率分布的图。
[00%] 图8是说明改性层形成步骤的立体图。
[0027] 图9是示出在规定的加工条件下形成的改性层的剖视图。
[0028] 图10是分割装置的立体图。
[0029] 图11是示出分割步骤的剖视图。
[0030] 标号说明：
[0031] 2 :激光加工装置；11 :娃晶片；13a :第一分割预定线；13b :第二分割预定线；15 : 器件；19 :改性层；21 :器件忍片；28 :卡盘工作台；34 :激光束照射单元；35 :激光束产生单 元；37 :聚光器；39 :摄像单元；62 :激光振荡器；64 :重复频率设定构件；70 :扩束器；74 :聚 光透镜；75 :功率分布；80 :分割装置；T :切割带；F :环状框架。
【具体实施方式】
[0032] W下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。参照图1，示出了适合实施本发明 的晶片的加工方法的激光加工装置2的概略立体图。
[0033] 激光加工装置2包含W能够在X轴方向上移动的方式搭载在静止基座4上的第一 滑块6。第一滑块6借助由滚珠丝杠8和脉冲电机10构成的加工进给构件12而沿着一对 导轨14在加工进给方向、即X轴方向上移动。
[0034] 第二滑块16 W能够在Y轴方向上移动的方式搭载在第一滑块6上。目P，第二滑块 16借助由滚珠丝杠18和脉冲电机20构成的分度进给机构22沿着一对导轨24在分度进给 方向、即Y轴方向上移动。
[0035] 在第二滑块16上经由圆筒支承部件26搭载有卡盘工作台28,卡盘工作台28能 够旋转，并且能够借助加工进给构件12和分度进给机构22在X轴方向和Y轴方向上移动。 在卡盘工作台28上设置有夹持环状框架的夹具30,该环状框架支承由卡盘工作台28吸引 保持的晶片。
[0036] 在静止基座4上立起设置有柱32,在该柱32上安装有激光束照射单元34。激光 束照射单元34由收纳在外壳33内的图2所示的激光束产生单元35和安装在外壳33的末 端的聚光器37构成。
[0037] 如图2所示，激光束产生单元35包含：振荡出YAG脉冲激光的激光振荡器62 ;重 复频率设定构件64 ;脉冲宽度调整构件66 ; W及功率调整构件68。在本实施方式中，作为 激光振荡器62,采用了可振荡出波长为1342nm的脉冲激光的YAG脉冲激光振荡器。
[00測如图1所示，在外壳33的末端部配设有聚光器37和摄像单元39,该摄像单元39 沿X轴方向排列，检测待进行激光加工的加工区域。摄像单元39包含通过可见光对半导体 晶片11的加工区域进行拍摄的通常的CCD等摄像元件。
[0039] 摄像单元39还包含红外线摄像构件，该红外线摄像构件由W下部分构成：对被加 工物照射红外线的红外线照射机构；能够捕捉由红外线照射机构照射的红外线的光学系 统；W及输出与该光学系统捕捉到的红外线对应的电信号的红外线CCD等红外线摄像元 件，摄像单元39将拍摄到的图像的信号发送到控制器（控制机构）40。
[0040] 控制器40由计算机构成，并且具有：根据控制程序进行运算处理的中央处理装置 (CPU)42 ;保存控制程序等的只读存储器（ROM)44 ;保存运算结果等的能够读写的随机存取 存储器（RAM) 46 ;计数器48 ;输入接口 50 及输出接口 52。
[0041] 56是由沿着导轨14配设的直线标尺54、和配设在第一滑块6上的未图示的读取 头构成的加工进给量检测单元，加工进给量检测单元56的检测信号被输入到控制器40的 输入接口 50。
[0042] 60是由沿着导轨24配设的直线标尺58、和配设在第二滑块16上的未图示的读取 头构成的分度进给量检测单元，分度进给量检测单元60的检测信号被输入到控制器40的 输入接口 50。
[0043] 由摄像单元39拍摄的图像信号也被输入到控制器40的输入接口 50。另一方面， 控制信号被从控制器40的输出接口 52输出到脉冲电机10、脉冲电机20 W及激光束产生单 元35等。
[0044] 参照图3,示出了本发明的加工方法的加工对象、即半导体晶片11的正面侧立体 图。图3所示的半导体晶片11由例如厚度为100 μπι的娃晶片构成。
[0045] 半导体晶片11在正面11a上形成有沿第一方向延伸的多条第一分割预定线（间 隔 道）13曰、和沿与第一方向垂直的第二方向延伸的多条第二分割预定线13b，并且在由第 一分割预定线13a和第二分割预定线13b划分出的各区域中形成有IC、LSI等器件15。并 且，在半导体晶片11的外周上形成有缺口 17,该缺口 17作为表示娃晶片的晶体取向的标 记。
[0046] 在本发明实施方式的晶片的加工方法中，半导体晶片（W下简称为晶片）11 W下 述形态进行加工：如图4所示那样将该晶片的正面11a侧粘贴于切割带T上，该切割带T的 外周被粘贴于环状框架F上，如图5所示那样使晶片11的背面Ub露出。
[0047] 在本发明的晶片的加工方法中，首先，将对于娃晶片11具有透过性的脉冲激光束 的波长设定为1300nm~1400nm的范围（波长设定步骤）。在本实施方式中，作为图2所示 的激光束产生单元35的激光振荡器62,采用了可振荡出波长为1342nm的脉冲激光的YAG 激光振荡器。
[0048] 在实施波长设定步骤之后，实施光束修正步骤，在该光束修正步骤中，对从激光束 产生单元35射出的脉冲激光束的形状进行修正。在该光束修正步骤中，使每个脉冲的脉冲 激光束的功率分布形成为礼帽形状。
[0049] 参照图6,对使每个脉冲的脉冲激光束的功率分布形成为礼帽形状的一个实施方 式进行说明。在该实施方式中，利用扩束器70对从激光束产生单元35射出的脉冲激光束 W扩大其光束直径的方式进行修正。
[0050] 关于扩束器70,例如使脉冲激光束通过两个凸透镜，由此能够简单地实现扩束器 70。借助扩束器70扩大了光束直径的脉冲激光束在被聚光器37的反射镜72反射后，通过 聚光透镜74在保持于卡盘工作台28上的晶片的内部聚光，但是，光束截面的外周部分不通 过聚光透镜74,因此不会有助于改性层的形成。
[0051] 目P，如图7所示，在该光束修正步骤中，每个脉冲的脉冲激光束的功率分布75内 的、两端的功率小的山麓部分75a、7化不通过聚光透镜74,因此被废弃而不会有助于改性 层19的形成。目P，在光束修正步骤中，脉冲激光束的光束形状形成为仅利用中央部分的功 率大的部分的礼帽形状。
[0052] 接着，如图8所示，利用激光加工装置2的卡盘工作台28经由切割带T吸引保持 晶片11，使晶片11的背面1化露出。然后，利用摄像单元39的红外线摄像元件从晶片11 的背面1化侧拍摄该晶片11，实施使对应于第一分割预定线13a的区域与聚光器37沿X轴 方向排列的校准。在该校准中使用公知的图案匹配等图像处理。
[0053] 在实施第一分割预定线13a的校准后，将卡盘工作台28旋转90度，然后对在与第 一分割预定线13a垂直的方向上延伸的第二分割预定线13b也实施相同的校准。
[0054] 在实施校准步骤后，实施改性层形成步骤，在该改性层形成步骤中，如图6所示那 样利用聚光器37将波长为1342nm的脉冲激光束的聚光点定位在与第一分割预定线13a对 应的晶片内部，从晶片11的背面1化侧照射脉冲激光束，并使卡盘工作台28沿箭头XI方 向进行加工进给，由此在晶片11的内部形成改性层19。
[0055] 在该改性层形成步骤中，由于利用形成为礼帽形状的脉冲激光束在晶片11的内 部形成改性层19,因此，如高斯分布那样的山麓处的小功率部分不会照射到晶片中，仅利用 中央部分的大功率来形成改性层19。
[0056] 因此，由于能够抑制由小功率部分所引起的微细裂纹的形成，因此，接下来照射的 脉冲激光束不会受到裂纹的影响，从而防止了脉冲激光束散射而损伤形成在晶片11的正 面11a的器件10。
[0057] 一边沿Y轴方向对卡盘工作台28进行分度进给，一边在与所有的第一分割预定线 13a对应的晶片11的内部形成改性层19。接着，使卡盘工作台28旋转90°，然后沿着与第 一分割预定线13a垂直的所有的第二分割预定线13b形成相同的改性层19。
[0058] 改性层19是指密度、折射率、机械性强度和其它物理特性成为与周围不同的状态 的区域。例如，包括烙融再固化区域、裂纹区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域等，还包括 运些区域混杂而成的区域。
[0059] 改性层形成步骤的加工条件例如如下面运样设定。 W60] 光源：YAG脉冲激光
[0061] 波长：l：M2nm
[0062] 平均输出：0. 5W
[0063] 重复频率：100曲Z
[0064] 光斑直径：φ2.5μπ'ι 阳0化]进给速度：300mm/s
[0066] 参照图9,示出了表示W上述加工条件形成在晶片11内部的改性层19的剖视图。 在上述加工条件下，相邻的改性层19和19之间的间隔为3 μπι。
[0067] 在实施改性层形成步骤后，实施分割步骤，在该分割步骤中，使用图10所示的分 割装置80对晶片11施加外力，将晶片11分割成一个个器件忍片21。图10所示的分割装 置80具有：保持环状框架F的框架保持构件82 ;和使切割带Τ扩张的带扩张构件84,该切 割带Τ安装于由框架保持构件82保持的环状框架F上。
[0068] 框架保持构件82由环状的框架保持部件86、和配设于框架保持部件86的外周的 作为固定构件的多个夹具88构成。框架保持部件86的上表面形成为载置环状框架F的载 置面86a，环状框架F被载置在该载置面86a上。
[0069] 并且，载置在载置面86a上的环状框架F被夹具88固定于框架保持构件86。运样 构成的框架保持构件82 W能够在上下方向上移动的方式被带扩张构件84支承。
[0070] 带扩张构件84具有配设在环状的框架保持构件86的内侧的扩张滚筒90。扩张滚 筒90的上端被盖92封闭。该扩张滚筒90具有比环状框架F的内径小、且比晶片11的外 径大的外径，该晶片11被粘贴在安装于环状框架F的切割带T上。
[0071] 扩张滚筒90在其下端具有一体地形成的支承凸缘94。带扩张构件84还具有使环 状的框架保持部件86在上下方向上移动的驱动构件96。该驱动构件96由配设在支承凸缘 94上的多个气缸98构成，其活塞杆100与框架保持部件86的下表面连结。
[0072] 由多个气缸98构成的驱动构件96使环状的框架保持部件86在基准位置和扩张 位置之间沿上下方向移动，所述基准位置是框架保持部件86的载置面86a成为与扩张滚筒 90的上端即盖92的标明大致相同的高度的位置，所述扩张位置是比扩张滚筒90的上端靠 下方规定量的位置。
[0073] 参照图11，对使用如W上那样构成的分割装置80实施的晶片11的分割步骤进行 说明。如图11的（A)所示，将经由切割带T支承着晶片11的环状框架F载置在框架保持 部件86的载置面86a上，利用夹具88固定框架保持部件86。此时，框架保持部件86被定 位在其载置面86a成为与扩张滚筒90的上端大致相同的高度的基准位置。
[0074] 接着，驱动气缸98而使框架保持部件86下降到图11的度）所示的扩张位置。由 此，固定在框架保持部件86的载置面86a上的环状框架F也下降，因此安装于环状框架F 的切割带T与在扩张滚筒90的上端配设的盖92抵接而主要在半径方向上扩张。
[0075] 其结果为，在粘贴于切割带T的晶片11上，呈放射状作用有拉伸力。当像运样使 拉伸力呈放射状作用于晶片11时，沿着第一、第二分割预定线13a、13b形成的改性层19成 为分割起点，晶片11被沿着第一、第二分割预定线13a、13b割断而分割成一个个器件忍片 21。
[0076] 根据上述的实施方式，在光束修正步骤中，使每个脉冲的脉冲激光束的功率分布 形成为礼帽形状，因此如高斯分布运样的山麓处的小功率部分不会照射到晶片中，仅利用 光束中央的大功率形成改性层，因此，由小功率引起的微细裂纹的形成得到抑制，因此接下 来照射的脉冲激光束不会受到裂纹的影响，从而防止了脉冲激光束发生散射而使形成在晶 片的正面11a上的器件15损伤的情况。
【主权项】
1. 一种晶片的加工方法，其通过激光加工装置对由硅构成的晶片进行加工，在所述晶 片的正面上，由多条分割预定线划分而形成有多个器件，所述激光加工装置具有：保持构 件，其保持被加工物；激光束照射构件，其照射对于保持在该保持构件上的被加工物具有透 过性的波长的脉冲激光束而在被加工物的内部形成改性层；以及加工进给构件，其使该保 持构件和该激光束照射构件相对地进行加工进给，其特征在于， 该晶片的加工方法具有以下步骤： 波长设定步骤，将对于晶片具有透过性的脉冲激光束的波长设定为1300nm~1400nm的范围； 光束修正步骤，在实施了该波长设定步骤后，使每个脉冲的脉冲激光束的功率分布形 成为礼帽形状； 改性层形成步骤，在实施了该光束修正步骤后，将脉冲激光束的聚光点定位在晶片的 内部，从晶片的背面对与该分割预定线对应的区域照射脉冲激光束，并且使该保持构件与 该激光束照射构件相对地进行加工进给，从而在晶片的内部形成改性层；以及 分割步骤，在实施了该改性层形成步骤后，对晶片施加外力，以该改性层为分割起点沿 着该分割预定线分割晶片。
【专利摘要】本发明提供晶片的加工方法，通过激光加工装置对由硅构成的晶片进行加工，晶片在正面通过多条分割预定线划分而形成有多个器件，特征在于具有：波长设定步骤，将对于晶片具有透过性的脉冲激光束的波长设定为1300nm～1400nm的范围；光束修正步骤，实施波长设定步骤后，使每个脉冲的脉冲激光束的功率分布形成为礼帽形状；改性层形成步骤，实施光束修正步骤后，将脉冲激光束的聚光点定位在晶片的内部，从晶片的背面对与分割预定线对应的区域照射脉冲激光束，并且使保持构件与激光束照射构件相对地进行加工进给，从而在晶片内部形成改性层；以及分割步骤，实施改性层形成步骤后，对晶片施加外力，以改性层为分割起点沿着分割预定线分割晶片。
【IPC分类】H01L21/78, H01L21/268
【公开号】CN105489553
【申请号】CN201510627414
【发明人】植木笃
【申请人】株式会社迪思科
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月28日
【技术领域】
[0001] 本发明设及晶片的加工方法，其中，在照射对于晶片具有透过性的波长的脉冲激 光束而在晶片内部形成了改性层后，对晶片施加外力而W改性层为起点将晶片分割成多个 器件忍片。
【背景技术】
[0002] 1C、LSI等多个器件被分割预定线划分并形成在娃晶片（W下，有时简称为晶片） 的正面上，通过加工装置将该娃晶片分割成一个个器件忍片，分割出的器件忍片广泛应用 于移动电话、个人计算机等各种电子设备中。
[0003] 在晶片的分割中，广泛采用运样的划片方法：该划片方法使用被称为划片银的切 削装置。在划片方法中，使切削刀具一边W 300(K)rpm左右的高速旋转一边切入晶片，由此 切削晶片而分割成一个个器件忍片，所述切削刀具利用金属或树脂将金刚石等的磨粒固化 并形成为30 μ m左右的厚度。
[0004] 另一方面，近年来提出了如下的方法：将对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光 束的聚光点定位在与分割预定线对应的晶片内部，沿着分割预定线照射脉冲激光束而在晶 片内部形成改性层，然后施加外力，将晶片分割成一个个器件忍片（例如，参照日本特许第 4402708号公报）。 阳0化]改性层是指密度、折射率、机械性强度和其它物理特性成为与周围不同的状态的 区域，除了烙融再固化区域、折射率变化区域、绝缘破坏区域外，还包含裂纹区域和运些区 域混杂而成的区域。
[0006] 娃的光学吸收限处于与娃的带隙（1. lev)相当的1050皿的光波长附近，在体娃 中，波长短于1050nm的光被吸收。
[0007] 在W往的改性层形成方法中，通常使用渗杂有钦（Nd)的Nd:YAG脉冲激光器（例 如，参照日本特开2005-95952号公报），该Nd :YAG脉冲激光器振荡出接近光学吸收限的波 长为1064nm的激光。
[000引但是，由于Nd :YAG脉冲激光的1064nm的波长接近娃的光学吸收限，因此存在运样 的情况：在夹着聚光点的区域中，激光束的一部分被吸收而无法形成充分的改性层，从而无 法将晶片分割成一个个器件忍片的情况。
[0009] 因此，本申请人发现如下事实：当使用设定在波长为1300~1400皿的范围内的、 例如波长为1342nm的YAG脉冲激光在晶片的内部形成改性层时，在夹着聚光点的区域中， 激光束的吸收得到抑制，能够形成良好的改性层，并且能够顺杨地将晶片分割成一个个器 件忍片（参照日本特开2006-108459号公报）。
[0010] 专利文献1 :日本特许第4402708号公报
[0011] 专利文献2 :日本特开2005-95952号公报
[0012] 专利文献3 :日本特开2006-108459号公报
[0013] 另外发现，当沿着分割预定线与之前形成的改性层相邻地将脉冲激光束的聚光点 定位在晶片的内部进行照射而在晶片内部形成改性层时，会产生下述运样的新问题：激光 束在与照射脉冲激光束的面相反的一侧的面、即晶片的正面上发生散射，侵袭形成在正面 上的器件而使其受到损伤。
[0014] 在验证了该问题后，推测可能是如下情况：微细的裂纹从之前形成的改性层传播 到晶片的正面侧，该裂纹使接下来照射的脉冲激光束的透射光折射或反射而侵袭器件。
【发明内容】
[0015] 本发明是鉴于运一点而完成的，其目的在于提供一种晶片的加工方法，在对娃晶 片照射波长被设定为1300~1400nm的范围的脉冲激光束而在晶片内部形成改性层时，能 够抑制透射光使晶片正面的器件受到损伤的情况。
[0016] 根据本发明，提供一种晶片的加工方法，其通过激光加工装置对由娃构成的晶片 进行加工，在所述晶片的正面上，由多条分割预定线划分而形成有多个器件，所述激光加工 装置具有：保持构件，其保持被加工物；激光束照射构件，其照射对于保持在该保持构件上 的被加工物具有透过性的波长的脉冲激光束而在被加工物的内部形成改性层；W及加工进 给构件，其使该保持构件和该激光束照射构件相对地进行加工进给，其特征在于，该晶片的 加工方法具有W下步骤：波长设定步骤，将对于晶片具有透过性的脉冲激光束的波长设定 为1300nm~1400nm的范围；光束修正步骤，在实施了该波长设定步骤后，使每个脉冲的脉 冲激光束的功率分布形成为礼帽形状；改性层形成步骤，在实施了该光束修正步骤后，将脉 冲激光束的聚光点定位在晶片的内部，从晶片的背面对与该分割预定线对应的区域照射脉 冲激光束，并且使该保持构件与该激光束照射构件相对地进行加工进给，从而在晶片的内 部形成改性层；W及分割步骤，在实施了该改性层形成步骤后，对晶片施加外力，W该改性 层为分割起点沿着该分割预定线分割晶片。
[0017] 根据本发明的晶片的加工方法，由于在光束修正步骤中使每个脉冲的脉冲激光束 的功率分布形成为礼帽形状，因此如高斯分布运样的山麓处的小功率部分不会照射到晶片 中，仅利用大功率部分在晶片内部形成改性层。
[001引因此，抑制由小功率所引起的微细的裂纹的形成，因此，接下来照射的脉冲激光束 不会受到裂纹的影响，能够消除使形成在晶片正面上的器件损伤的问题。
【附图说明】
[0019] 图1是适于实施本发明的晶片的加工方法的激光加工装置的立体图。
[0020] 图2是激光束产生单元的框图。
[0021] 图3是娃晶片的正面侧立体图。
[0022] 图4是示出将娃晶片的正面侧粘贴于切割带的状态的立体图，该切割带的外周部 被粘贴在环状框架上。
[0023] 图5是借助切割带支承在环状框架上的的娃晶片的背面侧立体图。 阳024] 图6是示出光束修正步骤的示意图。
[0025] 图7是示出形成为礼帽形状的每个脉冲的激光束的功率分布的图。
[00%] 图8是说明改性层形成步骤的立体图。
[0027] 图9是示出在规定的加工条件下形成的改性层的剖视图。
[0028] 图10是分割装置的立体图。
[0029] 图11是示出分割步骤的剖视图。
[0030] 标号说明：
[0031] 2 :激光加工装置；11 :娃晶片；13a :第一分割预定线；13b :第二分割预定线；15 : 器件；19 :改性层；21 :器件忍片；28 :卡盘工作台；34 :激光束照射单元；35 :激光束产生单 元；37 :聚光器；39 :摄像单元；62 :激光振荡器；64 :重复频率设定构件；70 :扩束器；74 :聚 光透镜；75 :功率分布；80 :分割装置；T :切割带；F :环状框架。
【具体实施方式】
[0032] W下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。参照图1，示出了适合实施本发明 的晶片的加工方法的激光加工装置2的概略立体图。
[0033] 激光加工装置2包含W能够在X轴方向上移动的方式搭载在静止基座4上的第一 滑块6。第一滑块6借助由滚珠丝杠8和脉冲电机10构成的加工进给构件12而沿着一对 导轨14在加工进给方向、即X轴方向上移动。
[0034] 第二滑块16 W能够在Y轴方向上移动的方式搭载在第一滑块6上。目P，第二滑块 16借助由滚珠丝杠18和脉冲电机20构成的分度进给机构22沿着一对导轨24在分度进给 方向、即Y轴方向上移动。
[0035] 在第二滑块16上经由圆筒支承部件26搭载有卡盘工作台28,卡盘工作台28能 够旋转，并且能够借助加工进给构件12和分度进给机构22在X轴方向和Y轴方向上移动。 在卡盘工作台28上设置有夹持环状框架的夹具30,该环状框架支承由卡盘工作台28吸引 保持的晶片。
[0036] 在静止基座4上立起设置有柱32,在该柱32上安装有激光束照射单元34。激光 束照射单元34由收纳在外壳33内的图2所示的激光束产生单元35和安装在外壳33的末 端的聚光器37构成。
[0037] 如图2所示，激光束产生单元35包含：振荡出YAG脉冲激光的激光振荡器62 ;重 复频率设定构件64 ;脉冲宽度调整构件66 ; W及功率调整构件68。在本实施方式中，作为 激光振荡器62,采用了可振荡出波长为1342nm的脉冲激光的YAG脉冲激光振荡器。
[00測如图1所示，在外壳33的末端部配设有聚光器37和摄像单元39,该摄像单元39 沿X轴方向排列，检测待进行激光加工的加工区域。摄像单元39包含通过可见光对半导体 晶片11的加工区域进行拍摄的通常的CCD等摄像元件。
[0039] 摄像单元39还包含红外线摄像构件，该红外线摄像构件由W下部分构成：对被加 工物照射红外线的红外线照射机构；能够捕捉由红外线照射机构照射的红外线的光学系 统；W及输出与该光学系统捕捉到的红外线对应的电信号的红外线CCD等红外线摄像元 件，摄像单元39将拍摄到的图像的信号发送到控制器（控制机构）40。
[0040] 控制器40由计算机构成，并且具有：根据控制程序进行运算处理的中央处理装置 (CPU)42 ;保存控制程序等的只读存储器（ROM)44 ;保存运算结果等的能够读写的随机存取 存储器（RAM) 46 ;计数器48 ;输入接口 50 及输出接口 52。
[0041] 56是由沿着导轨14配设的直线标尺54、和配设在第一滑块6上的未图示的读取 头构成的加工进给量检测单元，加工进给量检测单元56的检测信号被输入到控制器40的 输入接口 50。
[0042] 60是由沿着导轨24配设的直线标尺58、和配设在第二滑块16上的未图示的读取 头构成的分度进给量检测单元，分度进给量检测单元60的检测信号被输入到控制器40的 输入接口 50。
[0043] 由摄像单元39拍摄的图像信号也被输入到控制器40的输入接口 50。另一方面， 控制信号被从控制器40的输出接口 52输出到脉冲电机10、脉冲电机20 W及激光束产生单 元35等。
[0044] 参照图3,示出了本发明的加工方法的加工对象、即半导体晶片11的正面侧立体 图。图3所示的半导体晶片11由例如厚度为100 μπι的娃晶片构成。
[0045] 半导体晶片11在正面11a上形成有沿第一方向延伸的多条第一分割预定线（间 隔 道）13曰、和沿与第一方向垂直的第二方向延伸的多条第二分割预定线13b，并且在由第 一分割预定线13a和第二分割预定线13b划分出的各区域中形成有IC、LSI等器件15。并 且，在半导体晶片11的外周上形成有缺口 17,该缺口 17作为表示娃晶片的晶体取向的标 记。
[0046] 在本发明实施方式的晶片的加工方法中，半导体晶片（W下简称为晶片）11 W下 述形态进行加工：如图4所示那样将该晶片的正面11a侧粘贴于切割带T上，该切割带T的 外周被粘贴于环状框架F上，如图5所示那样使晶片11的背面Ub露出。
[0047] 在本发明的晶片的加工方法中，首先，将对于娃晶片11具有透过性的脉冲激光束 的波长设定为1300nm~1400nm的范围（波长设定步骤）。在本实施方式中，作为图2所示 的激光束产生单元35的激光振荡器62,采用了可振荡出波长为1342nm的脉冲激光的YAG 激光振荡器。
[0048] 在实施波长设定步骤之后，实施光束修正步骤，在该光束修正步骤中，对从激光束 产生单元35射出的脉冲激光束的形状进行修正。在该光束修正步骤中，使每个脉冲的脉冲 激光束的功率分布形成为礼帽形状。
[0049] 参照图6,对使每个脉冲的脉冲激光束的功率分布形成为礼帽形状的一个实施方 式进行说明。在该实施方式中，利用扩束器70对从激光束产生单元35射出的脉冲激光束 W扩大其光束直径的方式进行修正。
[0050] 关于扩束器70,例如使脉冲激光束通过两个凸透镜，由此能够简单地实现扩束器 70。借助扩束器70扩大了光束直径的脉冲激光束在被聚光器37的反射镜72反射后，通过 聚光透镜74在保持于卡盘工作台28上的晶片的内部聚光，但是，光束截面的外周部分不通 过聚光透镜74,因此不会有助于改性层的形成。
[0051] 目P，如图7所示，在该光束修正步骤中，每个脉冲的脉冲激光束的功率分布75内 的、两端的功率小的山麓部分75a、7化不通过聚光透镜74,因此被废弃而不会有助于改性 层19的形成。目P，在光束修正步骤中，脉冲激光束的光束形状形成为仅利用中央部分的功 率大的部分的礼帽形状。
[0052] 接着，如图8所示，利用激光加工装置2的卡盘工作台28经由切割带T吸引保持 晶片11，使晶片11的背面1化露出。然后，利用摄像单元39的红外线摄像元件从晶片11 的背面1化侧拍摄该晶片11，实施使对应于第一分割预定线13a的区域与聚光器37沿X轴 方向排列的校准。在该校准中使用公知的图案匹配等图像处理。
[0053] 在实施第一分割预定线13a的校准后，将卡盘工作台28旋转90度，然后对在与第 一分割预定线13a垂直的方向上延伸的第二分割预定线13b也实施相同的校准。
[0054] 在实施校准步骤后，实施改性层形成步骤，在该改性层形成步骤中，如图6所示那 样利用聚光器37将波长为1342nm的脉冲激光束的聚光点定位在与第一分割预定线13a对 应的晶片内部，从晶片11的背面1化侧照射脉冲激光束，并使卡盘工作台28沿箭头XI方 向进行加工进给，由此在晶片11的内部形成改性层19。
[0055] 在该改性层形成步骤中，由于利用形成为礼帽形状的脉冲激光束在晶片11的内 部形成改性层19,因此，如高斯分布那样的山麓处的小功率部分不会照射到晶片中，仅利用 中央部分的大功率来形成改性层19。
[0056] 因此，由于能够抑制由小功率部分所引起的微细裂纹的形成，因此，接下来照射的 脉冲激光束不会受到裂纹的影响，从而防止了脉冲激光束散射而损伤形成在晶片11的正 面11a的器件10。
[0057] 一边沿Y轴方向对卡盘工作台28进行分度进给，一边在与所有的第一分割预定线 13a对应的晶片11的内部形成改性层19。接着，使卡盘工作台28旋转90°，然后沿着与第 一分割预定线13a垂直的所有的第二分割预定线13b形成相同的改性层19。
[0058] 改性层19是指密度、折射率、机械性强度和其它物理特性成为与周围不同的状态 的区域。例如，包括烙融再固化区域、裂纹区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域等，还包括 运些区域混杂而成的区域。
[0059] 改性层形成步骤的加工条件例如如下面运样设定。 W60] 光源：YAG脉冲激光
[0061] 波长：l：M2nm
[0062] 平均输出：0. 5W
[0063] 重复频率：100曲Z
[0064] 光斑直径：φ2.5μπ'ι 阳0化]进给速度：300mm/s
[0066] 参照图9,示出了表示W上述加工条件形成在晶片11内部的改性层19的剖视图。 在上述加工条件下，相邻的改性层19和19之间的间隔为3 μπι。
[0067] 在实施改性层形成步骤后，实施分割步骤，在该分割步骤中，使用图10所示的分 割装置80对晶片11施加外力，将晶片11分割成一个个器件忍片21。图10所示的分割装 置80具有：保持环状框架F的框架保持构件82 ;和使切割带Τ扩张的带扩张构件84,该切 割带Τ安装于由框架保持构件82保持的环状框架F上。
[0068] 框架保持构件82由环状的框架保持部件86、和配设于框架保持部件86的外周的 作为固定构件的多个夹具88构成。框架保持部件86的上表面形成为载置环状框架F的载 置面86a，环状框架F被载置在该载置面86a上。
[0069] 并且，载置在载置面86a上的环状框架F被夹具88固定于框架保持构件86。运样 构成的框架保持构件82 W能够在上下方向上移动的方式被带扩张构件84支承。
[0070] 带扩张构件84具有配设在环状的框架保持构件86的内侧的扩张滚筒90。扩张滚 筒90的上端被盖92封闭。该扩张滚筒90具有比环状框架F的内径小、且比晶片11的外 径大的外径，该晶片11被粘贴在安装于环状框架F的切割带T上。
[0071] 扩张滚筒90在其下端具有一体地形成的支承凸缘94。带扩张构件84还具有使环 状的框架保持部件86在上下方向上移动的驱动构件96。该驱动构件96由配设在支承凸缘 94上的多个气缸98构成，其活塞杆100与框架保持部件86的下表面连结。
[0072] 由多个气缸98构成的驱动构件96使环状的框架保持部件86在基准位置和扩张 位置之间沿上下方向移动，所述基准位置是框架保持部件86的载置面86a成为与扩张滚筒 90的上端即盖92的标明大致相同的高度的位置，所述扩张位置是比扩张滚筒90的上端靠 下方规定量的位置。
[0073] 参照图11，对使用如W上那样构成的分割装置80实施的晶片11的分割步骤进行 说明。如图11的（A)所示，将经由切割带T支承着晶片11的环状框架F载置在框架保持 部件86的载置面86a上，利用夹具88固定框架保持部件86。此时，框架保持部件86被定 位在其载置面86a成为与扩张滚筒90的上端大致相同的高度的基准位置。
[0074] 接着，驱动气缸98而使框架保持部件86下降到图11的度）所示的扩张位置。由 此，固定在框架保持部件86的载置面86a上的环状框架F也下降，因此安装于环状框架F 的切割带T与在扩张滚筒90的上端配设的盖92抵接而主要在半径方向上扩张。
[0075] 其结果为，在粘贴于切割带T的晶片11上，呈放射状作用有拉伸力。当像运样使 拉伸力呈放射状作用于晶片11时，沿着第一、第二分割预定线13a、13b形成的改性层19成 为分割起点，晶片11被沿着第一、第二分割预定线13a、13b割断而分割成一个个器件忍片 21。
[0076] 根据上述的实施方式，在光束修正步骤中，使每个脉冲的脉冲激光束的功率分布 形成为礼帽形状，因此如高斯分布运样的山麓处的小功率部分不会照射到晶片中，仅利用 光束中央的大功率形成改性层，因此，由小功率引起的微细裂纹的形成得到抑制，因此接下 来照射的脉冲激光束不会受到裂纹的影响，从而防止了脉冲激光束发生散射而使形成在晶 片的正面11a上的器件15损伤的情况。
【主权项】
1. 一种晶片的加工方法，其通过激光加工装置对由硅构成的晶片进行加工，在所述晶 片的正面上，由多条分割预定线划分而形成有多个器件，所述激光加工装置具有：保持构 件，其保持被加工物；激光束照射构件，其照射对于保持在该保持构件上的被加工物具有透 过性的波长的脉冲激光束而在被加工物的内部形成改性层；以及加工进给构件，其使该保 持构件和该激光束照射构件相对地进行加工进给，其特征在于， 该晶片的加工方法具有以下步骤： 波长设定步骤，将对于晶片具有透过性的脉冲激光束的波长设定为1300nm~1400nm的范围； 光束修正步骤，在实施了该波长设定步骤后，使每个脉冲的脉冲激光束的功率分布形 成为礼帽形状； 改性层形成步骤，在实施了该光束修正步骤后，将脉冲激光束的聚光点定位在晶片的 内部，从晶片的背面对与该分割预定线对应的区域照射脉冲激光束，并且使该保持构件与 该激光束照射构件相对地进行加工进给，从而在晶片的内部形成改性层；以及 分割步骤，在实施了该改性层形成步骤后，对晶片施加外力，以该改性层为分割起点沿 着该分割预定线分割晶片。
【专利摘要】本发明提供晶片的加工方法，通过激光加工装置对由硅构成的晶片进行加工，晶片在正面通过多条分割预定线划分而形成有多个器件，特征在于具有：波长设定步骤，将对于晶片具有透过性的脉冲激光束的波长设定为1300nm～1400nm的范围；光束修正步骤，实施波长设定步骤后，使每个脉冲的脉冲激光束的功率分布形成为礼帽形状；改性层形成步骤，实施光束修正步骤后，将脉冲激光束的聚光点定位在晶片的内部，从晶片的背面对与分割预定线对应的区域照射脉冲激光束，并且使保持构件与激光束照射构件相对地进行加工进给，从而在晶片内部形成改性层；以及分割步骤，实施改性层形成步骤后，对晶片施加外力，以改性层为分割起点沿着分割预定线分割晶片。
【IPC分类】H01L21/78, H01L21/268
【公开号】CN105489553
【申请号】CN201510627414
【发明人】植木笃
【申请人】株式会社迪思科
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月28日
最新回复(0)