CN103028844B - 层积有钝化膜的基板的烧蚀加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及层积有钝化膜的基板的烧蚀加工方法，其目的在于提供可抑制能量的扩散和激光光束的反射的层积有钝化膜的基板的烧蚀加工方法。本发明的层积有钝化膜的基板的烧蚀加工方法为对层积有由氮化物形成的钝化膜的基板照射激光光束来施以烧蚀加工的层积有钝化膜的基板的烧蚀加工方法，该方法的特征在于，其具备保护膜形成工序与激光加工工序，在保护膜形成工序中，将混入了对于激光光束的波长具有吸收性的氧化物微粉末的液态树脂涂布至基板的至少要进行烧蚀加工的区域，来形成掺入有该微粉末的保护膜；在激光加工工序中，在实施了该保护膜形成工序之后，对基板的形成了该保护膜的区域照射激光光束来施以烧蚀加工。
Description
技术领域
本发明涉及对层积有由氮化物形成的钝化膜的基板照射激光光束来施以烧蚀加工的层积有钝化膜的基板的烧蚀加工方法。
背景技术
对于表面形成有通过预定分割线(分割予定ライン)分开的IC、LSI、LED等多种器件的硅晶片、蓝宝石晶片等晶片，利用切削装置或激光加工装置等加工装置将其分割成单个的器件，所分割出的器件广泛用于移动电话、个人电脑等各种电子设备中。
在晶片的分割中，广泛采用的的切割方法是使用被称为切割锯的切削装置的切割方法。在该切割方法中，使利厚度为30μm左右的切削刀以30000rpm左右的高速旋转向晶片切入来对晶片进行切削，将晶片分割成单个的器件，其中，所述切削刀是用金属或树脂固定了金刚石等磨料粒而成的。
另一方面，近年来，有提案提出了对于晶片照射相对于晶片具有吸收性的波长的脉冲激光光束来进行烧蚀加工从而形成激光加工槽，利用制动装置沿着该激光加工槽切断晶片来分割成单个器件的方法(日本特开平10-305420号公报)。
在基于烧蚀加工的激光加工槽的形成中，与基于切割锯的切割方法相比，可使加工速度迅速，同时即使对由蓝宝石或SiC等硬度高的材料形成的晶片也可以比较容易地进行加工。
另外，由于可以将加工槽制成例如10μm以下等的较窄的宽度，与利用切割方法进行加工的情况相比较，具有可增加每一枚晶片中的器件获取量这样的特征。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1：日本特开平10-305420号公报
专利文献2：日本特开2007-118011号公报
发明内容
【发明所要解决的课题】
但是，若对晶片等半导体基板照射具有吸收性的波长(例如355nm)的脉冲激光光束，则所吸收的激光光束的能量达到带隙能量，使原子的结合力被破坏而进行烧蚀加工，尽管如此，若在半导体基板的上面层积由Si3N4等氮化物形成的钝化膜，则会产生激光光束能量的扩散和激光光束的反射，具有无法将激光光束的能量充分用于烧蚀加工、能量损失大的问题。
并且会产生透过了钝化膜的激光光束对半导体基板施以烧蚀加工，使钝化膜自内部发生破坏这样的问题。
本发明是鉴于这样的方面而进行的，其目的在于提供可抑制能量的扩散和激光光束的反射的层积有钝化膜的基板的烧蚀加工方法。
【解决课题的手段】
根据本发明，提供了一种层积有钝化膜的基板的烧蚀加工方法，其为对层积有由氮化物形成的钝化膜的基板照射激光光束来施以烧蚀加工的层积有钝化膜的基板的烧蚀加工方法，该方法的特征在于，其具备保护膜形成工序与激光加工工序，在保护膜形成工序中，将混入了对于激光光束的波长具有吸收性的氧化物微粉末的液态树脂涂布至基板的至少要进行烧蚀加工的区域，来形成掺入有该微粉末的保护膜；在激光加工工序中，在实施了该保护膜形成工序之后，对基板的形成了该保护膜的区域照射激光光束来施以烧蚀加工。
优选氧化物的微粉末的平均粒径小于激光光束的光斑径。优选激光光束的波长为355nm以下，氧化物的微粉末含有选自由Fe2O3、ZnO、TiO2、CeO2、CuO、Cu2O和MgO组成的组中的金属氧化物，液态树脂含有聚乙烯醇。
【发明的效果】
由于本发明的层积有氮化物的钝化膜的基板的烧蚀加工方法中将混入了对于激光光束的波长具有吸收性的氧化物微粉末的液态树脂涂布至基板的至少要进行烧蚀加工的区域来形成保护膜，因而激光光束被氧化物微粉末所吸收并达到带隙能量，原子的结合力被破坏，从而对钝化膜施以连锁性烧蚀加工，可抑制能量的扩散和激光光束的反射，有效且顺利地进行层积有钝化膜的基板的烧蚀加工。
附图说明
图1为适于本发明的烧蚀加工方法的激光加工装置的立体图。
图2为激光光束照射单元的框图。
图3为藉由胶带而被环状框架所支持的半导体晶片的立体图。
图4为层积有由氮化物形成的钝化膜的半导体晶片的截面图。
图5为示出液态树脂涂布工序的立体图。
图6为示出各种金属氧化物的分光透过率的曲线图。
图7为示出烧蚀加工工序的立体图。
图8为烧蚀加工终止状态下的经胶带而由环状框架所支持的半导体晶片的立体图。
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的实施方式。图1示出了适于实施本发明的层积有钝化膜的基板的烧蚀加工方法的激光加工装置的示意性构成图。
激光加工装置2含有搭载在静止基台4上的第1滑块6，该第1滑块6可沿X轴方向移动。第1滑块6在由圆头螺栓8和脉冲马达10构成的加工进给单元12的作用下沿着一对导轨14在加工进给方向、即X轴方向移动。
在第1滑块6上搭载有第2滑块16，该第2滑块16可沿着Y轴方向移动。即，第2滑块16在由圆头螺栓(ボールねじ)18和脉冲(パルス)马达20构成的分度(割り出し)进给单元22的作用下沿着一对导轨24在分度方向即Y轴方向进行移动。
在第2滑块16上藉由圆筒支持部件26搭载有卡盘工作台28，卡盘工作台28可通过加工进给单元12和分度进给单元22沿X轴方向和Y轴方向移动。卡盘工作台28设有夹头30，用于夹住被吸附保持于卡盘工作台28的半导体晶片。
在静止基台4立设有柱32，该柱32安装有容纳激光光束照射单元34的外壳35。如图2所示，激光光束照射单元34含有：发出YAG激光或YVO4激光的激光振荡器62；重复频率设定单元64；脉冲宽度调整单元66；以及功率调整单元68。
通过激光光束照射单元34的功率调整单元68调整至特定功率的脉冲激光光束被安装在外壳35前端的聚焦器36的镜70所反射，进一步经聚焦用物镜72聚焦，照射至保持于卡盘工作台28的半导体晶片W。
在外壳35的前端部配设有聚焦器36与在X轴方向排列的对于要进行激光加工的加工区域进行检测的摄像单元38。摄像单元38含有利用可见光对半导体晶片的加工区域摄像的CCD等常规摄像元件。
摄像单元38进一步含有：对半导体晶片照射红外线的红外线照射器；捕捉由红外线照射器照射的红外线的光学系；以及输出与由该光学系捕捉的红外线相应的电气信号的由红外线CCD等红外线摄像元件构成的红外线摄像单元，所拍摄的图像信号被发送至控制器(调节单元)40。
控制器40由计算机构成，其具备：依调节程序进行演算处理的中央处理装置(CPU)42；存储调节程序等的只读存储器(ROM)44；存储演算结果等的可读写随机存取存储器(RAM)46；计算器48；输入接口50；以及输出接口52。
56为由沿着导向轨14配设的线性标尺54与配设于第1滑块6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的检测信号被输入至控制器40的输入接口50。
60为由沿着导轨24配设的线性标尺58与配设于第2滑块16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的检测信号被输入至控制器40的输入接口50。
经摄像单元38拍摄的图像信号也被输入至控制器40的输入接口50。另一方面，由控制器40的输出接口52向脉冲马达10、脉冲马达20、激光光束照射单元34等输出调节信号。
如图3所示，在作为激光加工装置2的加工对象的半导体晶片(半导体基板)W的表面形成有正交的第1通路(ストリート)Sl和第2通路S2，在利用第1通路Sl与第2通路S2进行划分的区域形成了多个器件D。
进一步地，如图4中最佳所示，在半导体晶片W的器件面层积了由氮化物形成的钝化膜11。该钝化膜11由Si3N4、SiN(SixNy)等硅氮化物形成。
晶片W被粘贴在作为胶带的切割带T上，切割带T的外周部被粘贴于环状框架F。由此，晶片W呈经由切割带T而被环状框架F所支持的状态，通过图1所示的夹头30夹住环状框架F，从而支持固定在卡盘工作台28上。
本发明的层积有钝化膜的基板的烧蚀加工方法中，首先实施液态树脂涂布工序，在该工序中，将混入有相对于激光光束波长具有吸收性的氧化物微粉末的液态树脂涂布至半导体晶片(半导体基板)W的要进行烧蚀加工的区域。
例如，如图5所示，在液态树脂供给源76中储藏了混入有相对于激光光束波长(例如355nm)具有吸收性的氧化物微粉末(例如TiO2)的PVA(聚乙烯醇)等液态树脂80。
通过驱动泵78，将储藏在液态树脂供给源76中的液态树脂80由供给喷嘴74供给至晶片W的表面，将液态树脂80涂布至晶片W的表面。并且使该液态树脂80固化，形成混入有相对于激光光束波长具有吸收性的氧化物微粉末的保护膜82。
液态树脂80在晶片W的表面上的涂布方法例如可以采用一边使晶片W旋转一边进行涂布的旋涂法。作为混入至PVA(聚乙烯醇)、PEG(聚乙二醇)等液态树脂中的氧化物微粉末，本实施方式中采用TiO2。
在图5所示的实施方式中，将含有氧化物微粉末的液态树脂80涂布至晶片W的整个面来形成了保护膜82，但也可以仅在要进行烧蚀加工的区域、即仅在第1通路Sl和第2通路S2涂布液态树脂80来形成保护膜。
本实施方式中，半导体晶片W由硅晶片形成。由于硅的吸收端波长为1100nm，因而若使用波长为355nm以下的激光光束，则能够顺利地完成烧蚀加工。混入至液态树脂中的氧化物微粉末的平均粒径优选小于激光光束的光斑径、例如优选小于10μm。
参照图6，示出了ZnO、TiO2、CeO2、Fe2O3的分光透过率。由该曲线图可以理解，若将烧蚀加工中所用的激光光束的波长设定为355nm以下，则激光光束几乎被这些金属氧化物微粉末所吸收。
除了图6所示的金属氧化物以外，CuO、Cu2O和MgO也具有同样倾向的分光透过率，因而可以用作混入至液态树脂中的微粉末。因而，作为混入至液态树脂中的氧化物微粉末，可以采用TiO2、Fe2O3、ZnO、CeO2、CuO、Cu2O、MgO的任意一种。
表1中示出了这些金属氧化物的消光系数(衰减系数)k和熔点。另外，消光系数k与吸收系数α之间具有α=4πk/λ的关系。此处，λ为所使用的光的波长。
【表1】
| 消光系数k(@355nm) | 熔点(℃) | |
| ZnO | 0.38 | 1975 |
| TiO2 | 0.2 | 1870 |
| Fe2O3 | 1< | 1566 |
| CeO2 | 0.2 | 1950 |
| CuO | 1.5 | 1201 |
| Cu2O | 1.44 | 1235 |
实施液态树脂涂布工序在晶片W的表面形成保护膜82后，通过烧蚀加工实施激光加工工序。在该激光加工工序中，如图7所示，利用聚焦器36进行相对于半导体晶片W和保护膜82中的氧化物的微粉末具有吸收性的波长(例如355nm)的脉冲激光光束37的聚焦并照射至半导体晶片W的表面，同时使卡盘工作台28沿图7中箭头X1方向以规定的加工进给速度进行移动，通过沿着第1通路Sl进行烧蚀加工而形成激光加工槽84。
将保持有晶片W的卡盘工作台28沿Y轴方向进行分度进给，同时沿着全部的第1通路进行烧蚀加工，从而形成同样的激光加工槽84。
接下来，对卡盘工作台28进行90度旋转，之后沿着在与第1通路S1正交的方向伸长的全部第2通路S2进行烧蚀加工，从而形成同样的激光加工槽84。沿着全部通路Sl,S2形成了激光加工槽84的状态的立体图示于图8中。
本实施方式的激光加工条件例如按如下进行设定。
光源： YAG脉冲激光器
波长： 355nm(YAG激光器第3谐波)
平均输出功率： 0.5～10W
重复频率： 10～200kHz
光斑径： Φ1～10μm
进给速度： 10～100mm/秒
另外，基板包含例如Si、SiGe、Ge、AlN、InAlN、InN、GaN、InGaN、SiC、GaAs基板。
根据本实施方式的层积有钝化膜的基板的烧蚀加工方法，由于在将混入有相对于激光光束波长具有吸收性的氧化物微粉末的液态树脂80涂布至晶片W的表面来形成保护膜82之后实施烧蚀加工，因而激光光束的能量被氧化物微粉末所吸收，达到带隙能量，原子的结合力被破坏，从而可以对钝化膜11施以连锁性的烧蚀加工。
由此，可抑制能量的扩散和激光光束的反射，顺利有效地完成烧蚀加工。混入至液态树脂中的氧化物微粉末发挥出作为加工促进剂的作用。
沿着全部通路Sl,S2形成激光加工槽84后，使用广为人知的制动装置，使切割带T沿半径方向扩张，对晶片W赋予外力，通过该外力将晶片W沿着激光加工槽84分割成单个的器件D。
【符号的说明】
W半导体晶片
T胶带(切割带)
F环状框架
D器件
2激光加工装置
11钝化膜
28卡盘工作台
34激光光束照射单元
36聚焦器
80含有微粉末的液态树脂
82保护膜
84激光加工槽
Claims (1)
1.一种层积有钝化膜的基板的烧蚀加工方法，其为对层积有由氮化物形成的钝化膜的基板照射激光光束来施以烧蚀加工的层积有钝化膜的基板的烧蚀加工方法，该方法的特征在于，其具备保护膜形成工序与激光加工工序，
保护膜形成工序中，将混入了对于激光光束的波长具有吸收性的氧化物微粉末的液态树脂涂布至基板的至少要进行烧蚀加工的区域，来形成掺入有该氧化物微粉末的保护膜；
激光加工工序中，在实施了该保护膜形成工序之后，对基板的形成了该保护膜的区域照射激光光束来施以烧蚀加工；
所述氧化物微粉末的平均粒径小于激光光束的光斑径，并且激光光束的光斑径为1μm～10μm；
所述激光光束的波长为355nm以下；所述氧化物微粉末含有选自由Fe2O3、ZnO、TiO2、CeO2、CuO、Cu2O和MgO组成的组中的金属氧化物；所述液态树脂含有聚乙烯醇。
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