CN103715082B - 晶片的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种晶片的加工方法，针对在背面形成有绝缘膜的晶片，在短时间内在适当的位置形成适当的改性层。本发明的晶片的加工方法是在背面（13）形成有绝缘膜（15）的晶片（W）的加工方法，具有：绝缘膜除去工序，通过切削刀具（22）从晶片的背面沿着分割预定线（14）除去绝缘膜，形成切削槽（25）；改性层形成工序，沿着切削槽（25）照射相对于晶片具有透射性的波长的激光光线，在晶片的内部形成有改性层（35）；以及分割工序，通过磨削动作对改性层（35）施加外力，以改性层为分割起点分割成一个个器件芯片，切削槽（25）的槽底（26）是这样的结构：平坦且表面粗糙度Ra在0.1μm以下，具有激光点直径以上的宽度。
Description
技术领域
本发明涉及将半导体晶片或光器件晶片分割成一个个芯片的晶片的加工方法。
背景技术
以往，作为将晶片分割成一个个芯片的加工方法，通过激光加工来分割晶片的技术备受关注。作为该激光加工提出了这样的加工方法：照射相对于晶片具有透射性的激光光线从而在晶片内部形成脆弱的层(改性层)，并将该强度降低了的改性层作为分割起点(例如，参照专利文献1)。在专利文献1的加工方法中，沿着晶片正面的格子状的间隔道照射激光光线，在晶片的内部形成直线状的改性层。并且，通过对脆弱的改性层施加外力，而沿着改性层将晶片分割成一个个芯片。
另外，当晶片的厚度变薄为数十μm以下时，激光光线透过晶片，难以在晶片内部的适当位置形成适当的改性层。因此，提出了这样的加工方法：将改性层形成到薄化前的晶片的内部，在形成改性层后将晶片磨削至成品厚度(例如，参照专利文献2)。在专利文献2的加工方法中，在成为比完成品厚度高的位置的被磨削面侧形成改性层。因此，能够在晶片内部的适当位置形成适当的改性层，由于还能够除去改性层，所以在光器件晶片的加工时提升了亮度，在半导体晶片的加工时提升了抗弯强度。
现有技术文献
专利文献1：日本专利第3408805号公报
专利文献2：日本特开2012-49164号公报
另外，在晶片的背面侧为了防止金属污染而形成有氮化膜或氧化膜等绝缘膜的情况较多，在磨削前的激光加工中，由于绝缘膜的影响，无法在晶片的内部形成适当的改性层。此时，还考虑了这样的方法：在改性层的形成前通过磨削加工从晶片的背面除去绝缘膜。在除去该绝缘膜时，为了防止磨具的气孔堵塞需要按粗磨削、精磨削、研磨的顺序进行加工，由于在改性层形成后薄化晶片时也需要同样的加工，所以存在加工时间增大这一问题。
发明内容
本发明是鉴于这样的方面而完成的发明，其目的在于提供一种晶片的加工方法，能够针对在背面形成有绝缘膜的晶片，在短时间内在适当的位置形成适当的改性层。
本发明的晶片的加工方法，是在正面在由分割预定线划分出的多个区域形成有器件且在背面形成有绝缘膜的晶片的加工方法，上述晶片的加工方法的特征在于，具有：绝缘膜除去工序，从晶片的背面侧沿着上述分割预定线利用切削刀具形成具有平坦的槽底的切削槽，沿着上述分割预定线除去绝缘膜；改性层形成工序，在实施了上述绝缘膜除去工序后，从晶片的背面以上述切削槽为基准完成校准，将对于晶片具有透射性的波长的激光光线的聚光点从上述切削槽定位到晶片正面附近的内部，并沿着上述切削槽进行照射，在晶片正面附近的内部形成改性层；以及分割工序，在实施了上述改性层形成工序后，从晶片的背面利用磨削构件来进行磨削从而薄化为成品厚度，并且通过磨削动作以上述改性层为起点沿着上述分割预定线分割晶片，上述切削槽中，上述平坦的槽底的表面粗糙度是0.1μm以下，上述平坦的槽底的宽度在形成于上述槽底的激光点的直径以上。
根据该结构，通过利用切削刀具从晶片的背面沿着分割预定线除去绝缘膜，在晶片的背面形成有具有平坦的槽底的切削槽。另外，通过以穿过切削槽的方式照射激光光线，能够不受绝缘膜的影响地在晶片的内部形成改性层。此时，由于切削槽的表面粗糙度是0.1μm以下，槽底的宽度具有激光点直径以上的宽度，所以能够抑制槽底处的激光光线的散射。因此，能够在晶片内部的适当位置形成适当的改性层，并沿着分割预定线良好地分割晶片。另外，由于通过切削刀具从晶片的背面部分地除去绝缘膜，所以与通过磨削加工从晶片的背面整体除去绝缘膜的结构相比能够缩短加工时间。
根据本发明，通过切削刀具在晶片的背面形成平坦且表面粗糙度小的切削槽，经切削槽将激光光线照射到晶片的内部，由此针对在背面形成有绝缘膜的晶片，能够在短时间内在适当的位置形成适当的改性层。
附图说明
图1A和图1B是表示本实施方式的绝缘膜除去工序的一个示例的图。
图2是表示本实施方式的改性层形成工序的一个示例的图。
图3A和图3B是表示本实施方式的分割工序的一个示例的图。
标号说明
11 器件
12 晶片的正面
13 晶片的背面
14 分割预定线
15 绝缘膜
22 切削刀具
25 切削槽
26 槽底
35 改性层
42 磨削构件
W 晶片
具体实施方式
以下，对本实施方式的晶片的加工方法进行说明。关于本实施方式的晶片的加工方法，针对在背面形成有绝缘膜的晶片实施基于切削装置的绝缘膜除去工序、基于激光加工装置的改性层形成工序、以及基于磨削装置的分割工序。在绝缘膜除去工序中，利用切削刀具沿着分割预定线除去形成于晶片背面的绝缘膜。通过基于该切削刀具的切削加工在晶片背面沿着分割预定线形成具有平坦且表面粗糙度小的槽底的切削槽。
在改性层形成工序中，通过激光加工在晶片的内部形成沿着分割预定线的改性层。在该激光加工中，使相对于晶片具有透射性的波长的激光光线的聚光点从切削槽定位到晶片正面附近的内部，沿着切削槽照射激光光线。由此，不会使绝缘膜阻碍激光光线的照射而在晶片的内部形成沿着分割预定线的改性层。在分割工序中，通过磨削构件使晶片薄化为成品厚度，并且以改性层为起点通过磨削动作沿着分割预定线来分割晶片。
以下，对本实施方式的晶片的加工方法的详情进行说明。参照图1A和图1B，对绝缘膜除去工序进行说明。图1A和图1B是表示本实施方式的绝缘膜除去工序的一个示例的图。另外，在本实施方式中，作为通过一次切削加工而形成切削槽的结构不限于该结构。例如，也可以根据晶片的材质等使用粒径不同的刀具分多个阶段地形成切削槽。另外，图1A表示晶片的背面朝上的状态。
如图1A所示，晶片W构成为在硅、砷化镓等半导体基板上配设有多个器件11。晶片W形成为大致圆板状，并通过排列在正面12的格子状的分割预定线14划分出多个区域。在各区域中形成有IC(集成电路)、LSI(大规模集成电路)等器件11。在晶片W的背面13为了防止铜等的侵入造成的金属污染而形成有氮化膜或氧化膜等绝缘膜15。另外，在晶片W的外缘形成有表示结晶方位的凹口16。
另外，晶片W不限于半导体晶片，绝缘膜15不限定于金属污染防止用的氮化膜或氧化膜等。晶片W也可以是在陶瓷、玻璃、蓝宝石系的无机材料基板上形成有LED等光器件的光器件晶片。另外，绝缘膜15只要是形成于晶片W的背面13的膜即可，例如也可以由树脂膜构成。
如图1B所示，在绝缘膜除去工序中，在晶片W的正面12粘贴有保护带17，在背面13朝向上方的状态下将晶片W搬入到切削装置(未图示)。搬入切削装置的晶片W经保护带17保持在卡盘工作台21上。另外，将切削刀具22定位至晶片W的分割预定线14，通过高速旋转的切削刀具22从背面13侧切入晶片W。并且，使切削刀具22相对于晶片W相对移动，由此沿着分割预定线14从晶片W的背面13除去绝缘膜15。
由此，在晶片W的背面13形成了具有平坦的槽底26的切削槽25，通过切削槽25，使晶片W的背面13从绝缘膜15向外部露出。切削槽25成为后面的改性层形成工序中的激光光线的照射区域。即，激光光线穿过切削槽25照射到晶片W的内部，由此不受绝缘膜15的影响而形成沿着分割预定线14的改性层35(参照图2)。这时，切削槽25的槽底26形成为平坦且表面粗糙度Ra在0.1μm以下，以便防止激光光线的错乱。
这里，使用在末端具有平坦面，并具有形成于槽底26的激光点的直径以上的厚度的刀具作为切削刀具22。另外，以表面粗糙度Ra在0.1μm以下的切削条件来加工切削槽25。例如，使用厚度为0.6mm、通过树脂将磨粒直径为2.0μm～4.0μm的金刚石磨粒聚在一起而成的树脂刀具作为切削刀具22，主轴转速设定为30000rpm，切削进给速度(卡盘工作台21的进给速度)设定为1mm/s，切入量设定为从背面起0.01mm。
在绝缘膜除去工序中，使用切削刀具22来除去激光光线的照射区域即分割预定线14上的绝缘膜15。因此，与通过磨削加工从晶片W的背面13整体除去绝缘膜15的结构进行比较，能够在短时间内高效地除去绝缘膜15。另外，切削槽25的槽底26也可以不是完全的平坦，也可以包括不会对改性层35的形成带来影响的程度的弯曲或凹凸形状。即，切削槽25的槽底26形成为实质上可以视为平坦的程度即可。
参照图2，对改性层形成工序进行说明。图2是表示本实施方式的改性层形成工序的一个示例的图。
如图2所示，在绝缘膜除去工序之后实施改性层形成工序。在改性层形成工序中，晶片W经保护带17被保持在激光加工装置(未图示)的卡盘工作台31上。另外，通过摄像装置(未图示)来拍摄晶片W的背面13，以晶片W的背面13的切削槽25为基准来进行校准。接下来，将加工头32的射出口定位到晶片W的切削槽25，通过加工头32从晶片W的背面13侧照射激光光线。激光光线是相对于晶片W具有透射性的波长，并被调整成聚光到晶片W的正面12附近的内部。
激光光线穿过切削槽25的槽底26照射到晶片W的内部，由此不会被绝缘膜15妨碍。另外，由于切削槽25的槽底26形成为平坦且表面粗糙度Ra在0.1μm以下，所以能够抑制槽底26处的激光光线的错乱，使晶片W内部的适当的位置适当地改性。并且，一边调整激光光线的聚光点一边沿着切削槽25照射激光光线，由此在晶片W的内部形成有沿着分割预定线14的良好的改性层35。
这时，首先，将聚光点调整到晶片W正面附近，以沿着所有的切削槽25形成改性层35的下端部的方式来进行激光加工。然后，每当使聚光点的高度上浮时就沿着切削槽25重复进行激光加工，由此，在晶片W的内部形成有预定厚度的改性层35。像这样，在晶片W的内部形成有沿着分割预定线14的分割起点。
另外，存在这样的情况：当晶片W变薄为数十μm以下时，激光光线过度透射，无法在晶片W的内部形成良好的改性层35。因此，在本实施方式中，在通过分割工序进行晶片W的薄化前实施改性层形成工序，由此能够在晶片W的内部形成良好的改性层35。
另外，改性层35指的是：由于激光光线的照射而成为晶片W内部的密度、折射率、机械强度以及其他的物理特性与周围不同的状态、强度比周围降低的区域。改性层35例如是熔融处理区域、开裂区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域，也可以是这些混在一起的区域。
参照图3A和图3B对分割工序进行说明。图3A和图3B是表示本实施方式的分割工序的一个示例的图。另外，在本实施方式中，作为通过一次磨削加工形成切削槽的结构不限定于该结构。例如，可以根据晶片的材质等通过进行粗磨削加工、精磨削加工、研磨加工，来沿着分割预定线分割晶片。
如图3A和图3B所示，在改性层形成工序之后实施分割工序。如图3A所示，在分割工序中，晶片W经保护带17保持在磨削装置(未图示)的卡盘工作台41上。另外，磨削构件42被定位到保持在卡盘工作台41上的晶片W的上方。并且，使磨削构件42的磨削轮43绕Z轴旋转同时靠近卡盘工作台41，磨削轮43与晶片W的背面13以平行状态旋转接触，由此晶片W被磨削。通过该晶片W的磨削，不仅从晶片W的背面13除去绝缘膜15，还能去掉切削槽25导致的凹凸形状。
磨削加工中，通过高度计(未图示)来实时地测量晶片W的厚度。并且，控制磨削构件42的进给量以使得高度计的测量结果接近成品厚度L。另外，在晶片W的内部，在超过成品厚度L的高度位置形成有改性层35。
如图3B所示，通过磨削动作，磨削负荷从磨削轮43强有力地作用在各改性层35。由此，以改性层35为起点在晶片W产生沿着分割预定线14的破裂，从而晶片W被分割成一个个器件芯片C。并且，当晶片W被薄化至成品厚度L时，停止磨削动作。像这样，晶片W被薄化至所希望的成品厚度L，同时，沿着分割预定线14分割成一个个器件芯片C。
另外，当本申请的申请人在使切削槽25的表面粗糙度为0.1μm以上的情况下，在同一激光加工条件下形成改性层35并进行了磨削，在分割工序中在分割预定线14的各处产生有未分割区域。这被认定为是因为切削槽25的表面粗糙，因此，由于改性层形成工序中的激光光线的错乱等的影响，没有在晶片W的内部适当地形成改性层35。
如上所述，根据本实施方式的晶片的加工方法，通过利用切削刀具22从晶片W的背面13沿着分割预定线14除去绝缘膜15，而在晶片W的背面13形成了具有平坦的槽底26的切削槽25。另外，以穿过切削槽25的方式照射激光光线，由此能够不受绝缘膜15的影响地在晶片W的内部形成改性层35。此时，由于切削槽25的表面粗糙度是0.1μm以下，槽底26的宽度具有激光点直径以上的宽度，所以能够抑制槽底26处的激光光线错乱。因此，在晶片W内部的适当位置形成有适当的改性层35，能够沿着分割预定线14良好地分割晶片W。另外，由于通过切削刀具22从经片W的背面13部分地除去绝缘膜15，所以与通过磨削加工从晶片W的背面13整体除去绝缘膜15的结构相比，能够缩短加工时间。
另外，本发明不限于上述实施方式，能够加以各种变更地实施。在上述的实施方式中，对于附图所图示的大小和形状等，并不限定于此，可以在发挥本发明的效果的范围内适当变更。另外，只要不脱离本发明的目的范围就可适当加以变更地实施。
例如，在本实施方式中，构成为在绝缘膜除去工序中通过单一的切削刀具22在晶片W形成切削槽25，但不限于该结构。例如，也可以使用磨粒直径不同的一对切削刀具22，通过一个切削刀具22形成切削槽25，通过另一个切削刀具22来调整切削槽25的表面粗糙度。
另外，在本实施方式中，构成为在改性层形成工序中沿着分割预定线14连续地形成改性层35，但不限定于该结构。只要是能够沿着分割预定线14来分割晶片W，也可以是沿着分割预定线14断续地形成改性层35。
另外，在本实施方式中，使激光光线的聚光点上浮来形成预定厚度的改性层35，但是不限于该结构。改性层35也可通过调整激光加工的加工条件，通过一次的激光光线的照射而形成。另外，晶片W的内部中不仅形成有1层改性层35，还可以在厚度方向形成多层改性层35。
另外，在本实施方式中，改性层35的一部分形成为跨越成品厚度L，但是不限定于该结构。改性层35只要是在晶片W正面附近，也可以是形成于比成品厚度L靠晶片W的背面13侧(上侧)的位置。此时，通过将晶片W磨削至成品厚度L而除去改性层35，能够实现抗弯强度的提升。另外，当晶片W为光器件晶片时实现了亮度的提升。
另外，当通过粗磨削加工、精磨削加工、研磨加工来薄化晶片W时，也可以在粗磨削加工、精磨削加工、以及研磨加工的任一个阶段来分割晶片W。
另外，在本实施方式中，通过切削装置来实施绝缘膜除去工序，通过激光加工装置来实施改性层形成工序，通过磨削装置来实施磨削工序，但是一部分的工序或所有的工序也可以通过一个装置来进行。
如上所述，本发明具有这样的效果：针对在背面形成有绝缘膜的晶片，能够在短时间内在适当的位置形成适当的改性层，特别是，对于将半导体晶片或光器件晶片分割成一个个芯片的晶片的加工方法是有用的。
Claims (1)
1.一种晶片的加工方法，是在正面在由分割预定线划分出的多个区域形成有器件且在背面形成有绝缘膜的晶片的加工方法，
上述晶片的加工方法的特征在于，具有：
绝缘膜除去工序，从晶片的背面侧沿着上述分割预定线利用切削刀具形成具有平坦的槽底的切削槽，沿着上述分割预定线除去绝缘膜；
改性层形成工序，在实施了上述绝缘膜除去工序后，从晶片的背面以上述切削槽为基准完成校准，将对于晶片具有透射性的波长的激光光线的聚光点从上述切削槽定位到晶片正面附近的内部，并沿着上述切削槽进行照射，在晶片正面附近的内部形成改性层；以及
分割工序，在实施了上述改性层形成工序后，从晶片的背面利用磨削构件来进行磨削，薄化为成品厚度，并且通过磨削动作，以上述改性层为起点沿着上述分割预定线分割晶片，
上述切削槽中，上述平坦的槽底的表面粗糙度是0.1μm以下，上述平坦的槽底的宽度在形成于上述槽底的激光点的直径以上。
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