晶片的加工方法与流程

本发明涉及晶片的加工方法，利用透过性的激光束对晶片的内部进行改质。

背景技术：

在以移动电话或个人计算机为代表的电子设备中，包含集成电路等器件的器件芯片是必须的构成要素。器件芯片例如是通过以下方式得到的：利用多条分割预定线(间隔道)对由硅等半导体材料制成的晶片的正面侧进行划分，在各区域中形成器件，然后，通过沿着该分割预定线对晶片进行分割。

作为对晶片进行分割的方法之一，公知有如下的方法：从晶片的背面侧照射透过性的激光束并使其会聚于晶片的内部，从而对该晶片的内部进行改质，形成比其他区域脆的改质层(改质区域)(例如，参照专利文献1)。在沿着分割预定线形成了改质层之后，只要对晶片施力便能够以该改质层为起点将晶片分割成多个器件芯片。

专利文献1：日本特开2002-192370号公报

在上述方法中，由于使用透过晶片的波长的激光束，所以从晶片的背面侧照射的激光束的一部分未被吸收而是到达晶片的正面侧。因此，例如，在从改质层不规则地伸展出微细的裂纹的情况下，有时被该裂纹反射、散射的激光束到达正面侧的器件而使器件受到破坏。

技术实现要素：

本发明是鉴于该问题点而完成的，其目的在于，提供一种新的晶片的加工方法，能够防止在晶片的内部反射、散射的激光束对器件造成破坏。

根据本发明的一个方式，提供晶片的加工方法，使用激光加工装置对在由多条分割预定线划分的正面侧的各区域内形成有器件的晶片进行加工，该激光加工装置具有：保持构件，其对晶片进行保持；激光束照射构件，其对该保持构件所保持的晶片照射具有透过性的波长的激光束而在晶片的内部形成改质层；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在x轴方向上移动，其中，该激光束照射构件包含：振荡器，其脉冲振荡出该激光束；聚光器，其对该振荡器振荡出的该激光束进行会聚而对晶片进行照射；以及相移掩模，其配置在该振荡器与该聚光器之间，使向该聚光器引导的该激光束的一部分与剩余的一部分之间形成180度的相位差，以使得向该晶片照射的该激光束的强度分布具有在x轴方向上分离的两个峰，该晶片的加工方法具有如下的步骤：改质层形成步骤，一边按照使该激光束会聚于晶片的内部的条件从晶片的背面侧向晶片的与该分割预定线对应的区域照射该激光束，一边使该保持构件和该激光束照射构件相对地在x轴方向上移动，从而在晶片的内部形成沿着该分割预定线的改质层；以及分割步骤，在实施了该改质层形成步骤之后，对晶片赋予力而以该改质层为起点沿着该分割预定线对晶片进行分割，该改质层形成步骤包含如下的步骤：往路改质层形成步骤，一边使该激光束照射构件相对于该保持构件向该x轴方向的一侧相对地移动，一边对晶片照射该激光束；返路改质层形成步骤，一边使该激光束照射构件相对于该保持构件向该x轴方向的另一侧相对地移动，一边对晶片照射该激光束；以及相移掩模反转步骤，在往路改质层形成步骤之后且在返路改质层形成步骤之前，或者在返路改质层形成步骤之后且在往路改质层形成步骤之前，使该相移掩模反转，以使得向该晶片照射的该激光束的相位的分布在x轴方向上反转。

在本发明的一个方式中，也可以是，在该往路改质层形成步骤中，通过该相移掩模使形成该x轴方向的另一侧的该峰的该激光束的相位相对于形成该x轴方向的一侧的该峰的该激光束的相位滞后180度，在该返路改质层形成步骤中，通过该相移掩模使形成该x轴方向的一侧的该峰的该激光束的相位相对于形成该x轴方向的另一侧的该峰的该激光束的相位滞后180度。

并且，在本发明的一个方式中，也可以是，该振荡器所振荡出的该激光束的波长为1300nm以上且1400nm以下。

在本发明的一个方式的晶片的加工方法中，使用包含相移掩模的激光束照射构件，向晶片照射具有在x轴方向上分离的两个峰的强度分布的激光束。由此，能够防止在晶片的内部发生了反射、散射的激光束对器件造成破坏。

通过激光束的两个峰来控制裂纹伸展的方向，将裂纹从改质层向不规则的方向伸展的可能性抑制为较低，抑制了因该不规则的裂纹产生的激光束的反射、散射，从而能够防止器件被破坏。

并且，在本发明的一个方式的晶片的加工方法中，在往路改质层形成步骤之后且在返路改质层形成步骤之前，或者在返路改质层形成步骤之后且在往路改质层形成步骤之前，使相移掩模反转，以使得向晶片照射的激光束的相位的分布在x轴方向上反转。由此，即使保持构件与激光束照射构件的相对移动方向发生改变，也能够按照一定的加工条件对晶片进行高精度地加工。

附图说明

图1是示意性地示出激光加工装置的结构例的立体图。

图2是示意性地示出激光束照射单元的结构例的图。

图3的(a)是示意性地示出相移掩模的结构例的俯视图，图3的(b)是示意性地示出相移掩模的结构例的侧视图。

图4是示意性地示出穿过相移掩模等的激光束的情形的图。

图5是示意性地示出晶片等的结构例的立体图。

图6的(a)和图6的(b)是示意性地示出通过往路改质层形成步骤在晶片的内部形成改质层的情形的局部剖视侧视图。

图7是示意性地示出通过往路改质层形成步骤形成的改质层的配置等的俯视图。

图8是示意性地示出通过相移掩模反转步骤使相移掩模反转后的状态的图。

图9的(a)和图9的(b)是示意性地示出通过返路改质层形成步骤在晶片的内部形成改质层的情形的局部剖视侧视图。

标号说明

11：晶片；11a：正面；11b：背面；13：分割预定线(间隔道)；15：器件；17：粘合带；19：框架；21、21a、21b：改质层；l：激光束；l1：第1激光束；l2：第2激光束；p1、p2：峰；2：激光加工装置；4：基台；6：卡盘工作台(保持构件)；6a：保持面；8：水平移动机构(加工进给构件、分度进给构件)；10：x轴导轨；12：x轴移动工作台；14：x轴滚珠丝杠；16：x轴脉冲电动机；18：y轴导轨；20：y轴移动工作台；22：y轴滚珠丝杠；24：y轴脉冲电动机；26：工作台安装座；28：盖；30：支承构造；30a：柱部；30b：臂部；32：激光束照射单元(激光束照射构件)；34：照相机；36：振荡器；38：调整器；40：反射镜；42：相移掩模；42a：边界；44：第1区域；46：第2区域；48：透镜。

具体实施方式

参照附图对本发明的一个方式的实施方式进行说明。本实施方式的晶片的加工方法包含改质层形成步骤和分割步骤。在改质层形成步骤中，向晶片照射具有在x轴方向上分离的两个峰的强度分布的激光束，在晶片的内部形成沿着分割预定线的改质层(改质区域)。在分割步骤中，以该改质层为起点沿着分割预定线对晶片进行分割。以下，对本实施方式的晶片的加工方法进行详述。

图1是示意性地示出在本实施方式的晶片的加工方法中使用的激光加工装置2的结构例的立体图。如图1所示，激光加工装置2具有搭载各构成要素的基台4。在基台4的上表面设置有水平移动机构(加工进给构件、分度进给构件)8，该水平移动机构8使对晶片11(参照图5等)进行吸引、保持的卡盘工作台(保持构件)6在x轴方向(加工进给方向)和y轴方向(分度进给方向)上移动。

水平移动机构8具有固定在基台4的上表面的、与x轴方向大致平行的一对x轴导轨10。在x轴导轨10上以能够滑动的方式安装有x轴移动工作台12。在x轴移动工作台12的背面侧(下表面侧)设置有螺母部(未图示)，该螺母部与大致平行于x轴导轨10的x轴滚珠丝杠14螺合。

x轴滚珠丝杠14的一端部与x轴脉冲电动机16连结。利用x轴脉冲电动机16使x轴滚珠丝杠14进行旋转，从而使x轴移动工作台12沿着x轴导轨10在x轴方向上移动。在与x轴导轨10相邻的位置设置有在x轴方向上检测x轴移动工作台12的位置的x轴位置检测传感器(未图示)。

在x轴移动工作台12的正面(上表面)固定有与y轴方向大致平行的一对y轴导轨18。在y轴导轨18上以能够滑动的方式安装有y轴移动工作台20。在y轴移动工作台20的背面侧(下表面侧)设置有螺母部(未图示)，该螺母部与大致平行于y轴导轨18的y轴滚珠丝杠22螺合。

y轴滚珠丝杠22的一端部与y轴脉冲电动机24连结。利用y轴脉冲电动机24使y轴滚珠丝杠22进行旋转，从而使y轴移动工作台20沿着y轴导轨18在y轴方向上移动。在与y轴导轨18相邻的位置设置有在y轴方向上检测y轴移动工作台20的位置的y轴位置检测传感器(未图示)。

在y轴移动工作台20的正面侧(上表面侧)设置有工作台安装座26，在该工作台安装座26的上部，借助盖28而配置有卡盘工作台6。卡盘工作台6的上表面的一部分成为对晶片11的正面11a(参照图5等)侧进行吸引、保持的保持面6a。

保持面6a经由形成在卡盘工作台6的内部的吸引路(未图示)等与喷射器等吸引源(未图示)连接。并且，在保持面6a的周围设置有4个夹具6b，该4个夹具6b用于从四周将支承晶片11的环状的框架19(参照图5等)固定。工作台安装座26与旋转驱动源(未图示)连结，卡盘工作台6通过该旋转驱动源绕与z轴方向(铅直方向)大致平行的旋转轴进行旋转。

在水平移动机构8的后方设置有支承构造30。支承构造30包含柱状的柱部30a和从柱部30a的上端向y轴方向的水平移动机构8侧突出的臂部30b。例如，在该臂部30b的前端侧设置有激光束照射单元(激光束照射构件)32，该激光束照射单元32脉冲振荡出激光束并向卡盘工作台6上的晶片11进行照射。

在与激光束照射单元32相邻的位置，设置有对保持于卡盘工作台6的晶片11等进行拍摄的照相机34。利用照相机34对晶片11等进行拍摄而形成的图像例如在对晶片11与激光束照射单元32的位置等进行调整时使用。

卡盘工作台6、水平移动机构8(尤其是x轴脉冲电动机16和y轴脉冲电动机24)、激光束照射单元32、照相机34等构成要素与控制单元(未图示)连接。控制单元对各构成要素的动作进行控制以便对晶片11适当地进行加工。

图2是示意性地示出激光束照射单元32的结构例的图。激光束照射单元32包含振荡器36，该振荡器36脉冲振荡出对于晶片11具有透过性的波长的激光束l。在与振荡器36相邻的位置配置有调整器38，该调整器38对由振荡器36振荡出的激光束l的光量进行调整。

被调整器38调整了光量的激光束l例如在被反射镜40反射之后入射到相移掩模(phase-shiftmask)42。图3的(a)是示意性地示出相移掩模42的结构例的俯视图，图3的(b)是示意性地示出相移掩模42的结构例的侧视图。

如图3的(a)和图3的(b)所示，相移掩模42例如是如下的利文森掩模：该相移掩模42形成为圆盘状，包含规定的厚度的第1区域44和比第1区域44厚的第2区域46。第1区域44与第2区域46之间的边界42a例如沿相移掩模42的径向设定。

按照能够在穿过第1区域44的激光束l与穿过第2区域46的激光束l之间形成180度(π)的相位差的方式调整第1区域44与第2区域46之间的厚度的差δ。这里，当将空气的折射率设为n1、将构成相移掩模42的材料的折射率设为n2、将真空中的光的波长设为λ时，光的相位错开180度(π)的条件由n1δ-n2δ＝(2m-1)·λ·π/2π(其中，m为正整数)来表示。

因此，例如，在激光束l的波长为1064nm、构成相移掩模42的材料为石英玻璃的情况下，当考虑到20℃、1个大气压、1064nm的波长在空气中的折射率大约为1.00、在石英玻璃中的折射率大约为1.45时，厚度的差δ大约为1180(2m-1)(nm)。即，δ为大约1.18μm、大约3.54μm、大约5.90μm等。

同样，例如，在激光束l的波长为1342nm、构成相移掩模42的材料为石英玻璃的情况下，当考虑到20℃、1个大气压、1342nm的波长在空气中的折射率大约为1.00、在石英玻璃中的折射率大约为1.45时，厚度的差δ大约为1490(2m-1)(nm)。即，δ为大约1.49μm、大约4.47μm、大约7.45μm等。

图4是示意性地示出穿过相移掩模42等的激光束l的情形的图。如图4所示，激光束l穿过相移掩模42从而被分为存在180度(π)的相位差的第1激光束l1和第2激光束l2。更详细来说，成为如下状态：穿过了较厚的第2区域46的第2激光束l2的相位相对于穿过了较薄的第1区域44的第1激光束l1的相位滞后了180度(π)。

穿过了相移掩模42的激光束l(第1激光束l1和第2激光束l2)分别被透镜48会聚。由于在第1激光束l1与第2激光束l2之间存在180度(π)的相位差，所以第1激光束l1和第2激光束l2在与相移掩模42的边界42a对应的区域(第1激光束l1与第2激光束l2的边界附近)相互弱化。

其结果是，第1激光束l1和第2激光束l2被透镜48按照具有两个峰p1、p2的方式会聚。即，被透镜48会聚的激光束l的强度分布具有互相分离的两个峰p1、p2。在本实施方式的激光加工装置2中，对相移掩模42的朝向等进行调整，以使得该两个峰p1、p2沿着x轴方向排列。

图5是示意性地示出利用本实施方式的晶片的加工方法加工的晶片11等的结构例的立体图。晶片11例如由硅等半导体材料形成为圆盘状。该晶片11的正面11a侧被交叉的多条分割预定线(间隔道)13划分成多个区域，在各区域内形成有ic(integratedcircuit：集成电路)等器件15。

并且，在该晶片11的正面11a侧粘贴有直径比晶片11大的粘合带(划片带)17。在粘合带17的外周部分固定有环状的框架19，晶片11的背面11b侧是露出的。也就是说，晶片11借助粘合带17被框架19支承。

另外，在本实施方式中，使用由硅等半导体材料制成的圆盘状的晶片11，但晶片11的材质、形状、构造、大小等没有限制。例如，也可以将由其他半导体、陶瓷、树脂、金属等材料制成的基板作为晶片11。并且，器件15的种类、数量、形状、构造、大小、配置等也没有限制。

在本实施方式的晶片的加工方法中，首先，进行改质层形成步骤，在上述晶片11的内部形成改质层(改质区域)。该改质层形成步骤包含保持步骤、往路改质层形成步骤、相移掩模反转步骤以及返路改质层形成步骤。

在保持步骤中，利用上述激光加工装置2的卡盘工作台6对晶片11进行吸引、保持。具体来说，使粘贴在晶片11的正面11a侧的粘合带17与卡盘工作台6的保持面6a接触并使吸引源的负压进行作用。同时，利用卡盘工作台6的夹具6b将框架19固定。由此，晶片11按照背面11b侧朝上方露出的状态被吸引、保持在卡盘工作台6上。

在保持步骤之后，例如，进行往路改质层形成步骤。图6的(a)和图6的(b)是示意性地示出通过往路改质层形成步骤在晶片11的内部形成改质层21的情形的局部剖视侧视图，图7是示意性地示出改质层21的配置等的俯视图。在往路改质层形成步骤中，首先，使卡盘工作台6进行旋转，从而例如使作为对象的分割预定线13与x轴方向平行。

接着，使卡盘工作台6移动而使激光束照射单元32的射出口的位置对准在作为加工对象的分割预定线13的延长线上。然后，如图6的(a)所示，一边从激光束照射单元32向晶片11照射激光束l(第1激光束l1和第2激光束l2)，一边使卡盘工作台6向x+侧(x轴方向的另一侧)移动。

换言之，一边从激光束照射单元32向晶片11照射激光束l，一边使激光束照射单元32相对于卡盘工作台6向x-侧(x轴方向的一侧)相对地移动。

并且，预先对激光束照射单元32进行调整、控制，以使得激光束l会聚在晶片11的内部。这样，通过使对于晶片11具有透过性的波长的激光束l会聚在晶片11的内部，能够在会聚了激光束l的区域(即，峰p1、p2)及其附近通过多光子吸收对晶片11进行改质，形成作为分割起点的改质层21(改质层21a、21b)。

具体的加工条件例如如下。

激光束l的波长：1064nm或1342nm

重复频率：90khz

卡盘工作台6的进给速度(加工进给速度)：500mm/s

透镜48的数值孔径(na)：0.7

每1个脉冲的激光束l的能量：12μj

峰p1与峰p2之间的间隔：1μm～2μm

不过，加工条件没有特别的限制。例如，在对由硅等半导体材料形成的晶片11进行加工的情况下，也可以使用900nm以上且1500nm以下(优选1000nm以上且1100nm以下、或1300nm以上且1400nm以下)的其他波长的激光束l。如图6(b)和图7所示，当沿着作为加工对象的分割预定线13形成改质层21时，往路改质层形成步骤结束。

在本实施方式的往路改质层形成步骤中，如图6的(a)所示的那样，对相移掩模42的朝向等进行调整，以使得形成x+侧(x轴方向的另一侧)的峰p2的第2激光束l2的相位相对于形成x-侧(x轴方向的一侧)的峰p1的第1激光束l1的相位滞后180度(π)。由此，能够防止在晶片11的内部发生了反射、散射的激光束l(第1激光束l1和第2激光束l2)对器件15造成破坏。

通过激光束的两个峰p1、p2来控制裂纹伸展的方向，从而能够将裂纹从改质层21沿不规则的方向伸展的可能性抑制为较低，并抑制由该不规则的裂纹产生的激光束l的反射、散射，从而能够防止器件15被破坏。

在往路改质层形成步骤之后，进行如下的相移掩模反转步骤：使相移掩模42反转，以使得向晶片11照射的激光束l的相位的分布在x轴方向上反转。图8是示意性地示出通过相移掩模反转步骤使相移掩模42反转后的状态的图。

在该相移掩模反转步骤中，例如，使相移掩模42绕与激光束l的行进方向平行的旋转轴旋转180度，从而使向晶片11照射的激光束l的相位的分布在x轴方向上反转。其结果是，如图8所示，形成x-侧(x轴方向的一侧)的峰p2的第2激光束l2的相位相对于形成x+侧(x轴方向的另一侧)的峰p1的第1激光束l1的相位滞后180度(π)。

在相移掩模反转步骤之后，进行返路改质层形成步骤。图9的(a)和图9的(b)是示意性地示出通过返路改质层形成步骤在晶片11的内部形成改质层21的情形的局部剖视侧视图。在返路改质层形成步骤中，首先，使卡盘工作台6移动而使激光束照射单元32的射出口的位置对准在作为加工对象的分割预定线13(例如，与在往路改质层形成步骤中作为加工对象的分割预定线13相邻的分割预定线13)的延长线上。

然后，如图9的(a)所示，一边从激光束照射单元32向晶片11照射激光束l(第1激光束l1和第2激光束l2)，一边使卡盘工作台6向x-侧(x轴方向的一侧)移动。换言之，一边从激光束照射单元32向晶片11照射激光束l，一边使激光束照射单元32相对于卡盘工作台6向x+侧(x轴方向的另一侧)相对地移动。

并且，预先对激光束照射单元32进行调整、控制，以使得激光束l会聚在晶片11的内部。这样，通过将对于晶片11具有透过性的波长的激光束l会聚在晶片11的内部，能够在会聚了激光束l的区域(即，峰p1、p2)及其附近通过多光子吸收对晶片11进行改质，形成作为分割起点的改质层21(改质层21a、21b)。

具体的加工条件可以与往路改质层形成步骤相同。不过，加工条件没有特别的限制。如图9的(b)所示，当沿着作为加工对象的分割预定线13形成改质层21时，返路改质层形成步骤结束。

在本实施方式的返路改质层形成步骤中，如图9的(a)所示的那样，对相移掩模42的朝向等进行调整，以使得形成x-侧(x轴方向的一侧)的峰p2的第2激光束l2的相位相对于形成x+侧(x轴方向的另一侧)的峰p1的第1激光束l1的相位滞后180度(π)。由此，能够防止在晶片11的内部发生了反射、散射的激光束l(第1激光束l1和第2激光束l2)对器件15造成破坏。

并且，在本实施方式的晶片的加工方法中，在往路改质层形成步骤之后且在返路改质层形成步骤之前进行相移掩模反转步骤，使相移掩模42反转。由此，由于向晶片11照射的激光束l的相位的分布在x轴方向上反转，所以虽然卡盘工作台6与激光束照射单元32的相对移动方向发生改变，也能够按照一定的加工条件对晶片11进行高精度地加工。

另外，在该返路改质层形成步骤之后，还可以进行相移掩模反转步骤，然后，根据需要来反复进行往路改质层形成步骤、相移掩模反转步骤、返路改质层形成步骤以及相移掩模反转步骤。当沿着全部的分割预定线13形成改质层21时，改质层形成步骤结束。

在改质层形成步骤之后，进行如下的分割步骤：沿着形成有改质层21的分割预定线13对晶片11进行分割。在该分割步骤中，通过任意的方法对晶片11施力，从而以改质层21为起点使晶片11断裂、分割。另外，对晶片11施力的方法没有特别的限制。

例如，能够以扩展粘合带17的方法来施力，从而对晶片11进行分割。并且，也可以通过对晶片11的背面11b侧进行磨削的方法、沿着分割预定线推抵棒状(刃状)的部件的方法等来施力，从而对晶片11进行分割。当沿着全部的分割预定线13对晶片11进行了分割时，分割步骤结束。

另外，本发明不限于述实施方式的记载，能够实施各种变更。例如，在上述实施方式的激光加工装置2中，使用利文森掩模作为相移掩模42，但也可以使用以lcos-slm(liquidcrystalonsilicon-spatiallightmodulator：液晶硅空间光调制器)等为代表的空间相位调制器来作为相移掩模。

并且，在上述实施方式的激光加工装置2中，采用了使激光束l在入射到相移掩模42之前被反射镜40反射的结构的激光束照射单元(激光束照射构件)32，但构成激光束照射单元的构成要素的配置等没有特别的限制。例如，也可以按照使穿过了相移掩模后的激光束被反射镜反射的方式构成激光束照射单元。

并且，在上述实施方式的往路改质层形成步骤中，一边向晶片11照射激光束l，一边使激光束照射单元32相对于卡盘工作台6向x-侧相对地移动，但本发明并不限定于该方式。例如，在往路改质层形成步骤中，也可以一边向晶片11照射激光束l，一边使激光束照射单元32相对于卡盘工作台6向x+侧相对地移动。也就是说，也可以调换x-与x+的关系。

并且，也可以在上述实施方式的改质层形成步骤之后且在分割步骤之前追加其他改质层形成步骤。例如，在通过上述实施方式的改质层形成步骤在晶片11的第1深度的位置形成了改质层21之后，可以通过其他改质层形成步骤在晶片11的第2深度的位置形成其他改质层。在该情况下，在其他改质层形成步骤中，也可以不必使用相移掩模42。

另外，上述实施方式的构造、方法等只要在不脱离本发明的目的的范围内便能够实施适当变更。