本發(fā)明涉及晶片的加工方法，將在SiC基板的正面上形成有多個器件的晶片分割成一個個的器件芯片。

背景技術(shù)：

在將硅基板作為原材料的晶片的正面上層疊功能層，在該功能層上在由多條分割預(yù)定線劃分出的區(qū)域中形成IC、LSI等各種器件。并且，在通過磨削裝置對晶片的背面進行磨削而將晶片薄化到規(guī)定的厚度之后，通過切削裝置、激光加工裝置等加工裝置對晶片的分割預(yù)定線實施加工，將晶片分割成一個個的器件芯片，分割得到的器件芯片廣泛應(yīng)用于移動電話、個人計算機等各種電子設(shè)備。

并且，在將SiC基板作為原材料的晶片的正面上層疊功能層，在該功能層上在由多條分割預(yù)定線劃分出的區(qū)域中形成功率器件或者LED、LD等光器件。

并且，與上述的硅晶片同樣，在通過磨削裝置對晶片的背面進行磨削而薄化到規(guī)定的厚度之后，通過切削裝置、激光加工裝置等對晶片的分割預(yù)定線實施加工，將晶片分割成一個個的器件芯片，分割得到的器件芯片廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備。

專利文獻1：日本特開2002-373870號公報

但是，SiC基板與硅基板相比莫氏硬度非常高，當(dāng)通過具有磨削磨具的磨削輪對由SiC基板構(gòu)成的晶片的背面進行磨削時，磨削磨具會磨損磨削量的4～5倍左右而存在經(jīng)濟性非常差的問題。

例如，當(dāng)將硅基板磨削100μm時磨削磨具會磨損0.1μm，與此相對當(dāng)將SiC基板磨削100μm時磨削磨具會磨損400～500μm，與磨削硅基板的情況相比磨損4000～5000倍。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于這樣的點而完成的，其目的在于提供晶片的加工方法，將由在正面上具有多個器件的SiC基板構(gòu)成的晶片薄化至規(guī)定的厚度并且分割成一個個的器件芯片。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種晶片的加工方法，將晶片分割成一個個的器件芯片，該晶片在SiC基板的第一面上由相互交叉的多條分割預(yù)定線劃分而形成有多個器件，該SiC基板具有：第一面；位于該第一面的相反側(cè)的第二面；從該第一面至該第二面的c軸；以及與該c軸垂直的c面，該晶片的加工方法的特征在于，具有如下的步驟：分割起點形成步驟，沿著形成于該第一面的該多條分割預(yù)定線形成深度相當(dāng)于器件芯片的完工厚度的分割起點；保護部件配設(shè)步驟，在實施了該分割起點形成步驟之后，在該第一面上配設(shè)保護部件；分離起點形成步驟，在實施了該保護部件配設(shè)步驟之后，從該第二面將對于SiC基板具有透過性的波長的激光束的聚光點定位在該分割起點的附近，并且一邊使該聚光點和SiC基板相對地移動一邊對該第二面照射激光束，形成與該第一面平行的改質(zhì)層和從該改質(zhì)層沿著c面延伸的裂痕而作為分離起點；以及晶片分離步驟，在實施了該分離起點形成步驟之后，施加外力而從該分離起點將具有該第二面的晶片從具有形成有多個器件的該第一面的晶片分離，該分離起點形成步驟包含如下的步驟：改質(zhì)層形成步驟，該c軸相對于該第二面的垂線傾斜偏離角，使激光束的聚光點沿著與在該第二面和該c面之間形成偏離角的方向垂直的方向相對地移動而形成直線狀的改質(zhì)層；以及轉(zhuǎn)位步驟，在形成該偏離角的方向上使該聚光點相對地移動而轉(zhuǎn)位規(guī)定的量。

優(yōu)選在晶片分離步驟中，通過將具有第二面的晶片分離而將具有第一面的晶片分割成一個個的器件芯片。

優(yōu)選在實施了晶片分離步驟之后，對具有形成有多個器件的第一面的晶片的背面進行磨削而進行平坦化并且將晶片分割成一個個的器件芯片。

根據(jù)本發(fā)明的晶片的加工方法，在實施了分割起點形成步驟之后，實施分離起點形成步驟，在晶片內(nèi)部的整個面上形成由改質(zhì)層和從該改質(zhì)層沿著c面延伸的裂痕構(gòu)成的分離起點，然后對晶片施加外力而以改質(zhì)層和裂痕為分離起點將晶片分離成兩部分，因此能夠在不利用磨削磨具對SiC基板的第二面進行磨削的情況下將其薄化而分割成一個個的器件芯片，能夠解決因磨削磨具磨損而經(jīng)濟性差的問題。

并且，在對薄化后的晶片的背面進行磨削而使其平坦化的情況下，只要將晶片的背面磨削1～5μm左右即可，能夠?qū)⒋藭r的磨削磨具的磨損量抑制為4～25μm左右。此外，由于能夠?qū)⒕哂蟹蛛x后的第二面的晶片作為SiC基板進行再利用，因此是經(jīng)濟的。

附圖說明

圖1是適合實施本發(fā)明的晶片的加工方法的激光加工裝置的立體圖。

圖2是激光束產(chǎn)生單元的框圖。

圖3的(A)是SiC錠的立體圖，圖3的(B)是其主視圖。

圖4是SiC晶片的正面?zhèn)攘Ⅲw圖。

圖5是示出分割起點形成步驟的第一實施方式的立體圖。

圖6是示出分割起點形成步驟的第二實施方式的立體圖。

圖7是示出在沿著分割預(yù)定線形成有分割起點的SiC晶片的正面上粘貼保護帶的情形的立體圖。

圖8的(A)是示出將SiC晶片隔著粘貼于正面的保護帶而載置在卡盤工作臺上的情形的立體圖，圖8的(B)是由卡盤工作臺吸引保持的SiC晶片的立體圖。

圖9是說明分離起點形成步驟的立體圖。

圖10是SiC晶片的俯視圖。

圖11是說明改質(zhì)層形成步驟的示意性剖視圖。

圖12是說明改質(zhì)層形成步驟的示意性俯視圖。

圖13的(A)、(B)是說明晶片分離步驟的立體圖(其一)。

圖14是說明晶片分離步驟的立體圖(其二)。

圖15是示出對晶片的背面進行磨削而將其平坦化的磨削步驟的立體圖。

圖16是借助分割起點而被分割成一個個的器件芯片的SiC晶片的背面?zhèn)攘Ⅲw圖。

標(biāo)號說明

2：激光加工裝置；11：SiC錠；13、37：第一定向平面；15、39：第二定向平面；19：c軸；21：c面；30：激光束照射單元；31：SiC晶片；36：聚光器(激光頭)；41：槽；43：改質(zhì)層；45：裂痕；47：保護帶；49：分離面；64：切削刀具；76：磨削輪；82：磨削磨具。

具體實施方式

以下，參照附圖詳細地說明本發(fā)明的實施方式。參照圖1，示出了適合實施本發(fā)明的晶片的加工方法的激光加工裝置2的立體圖。激光加工裝置2包含以能夠在X軸方向上移動的方式搭載在靜止基臺4上的第一滑動塊6。

第一滑動塊6借助由滾珠絲杠8和脈沖電動機10構(gòu)成的加工進給機構(gòu)12而沿著一對導(dǎo)軌14在加工進給方向、即X軸方向上移動。

第二滑動塊16以能夠在Y軸方向上移動的方式搭載在第一滑動塊6上。即，第二滑動塊16借助由滾珠絲杠18和脈沖電動機20構(gòu)成的分度進給機構(gòu)22而沿著一對導(dǎo)軌24在分度進給方向、即Y軸方向上移動。

在第二滑動塊16上搭載有具有吸引保持部26a的卡盤工作臺26?？ūP工作臺26能夠借助加工進給機構(gòu)12和分度進給機構(gòu)22在X軸方向和Y軸方向上移動，并且借助收納在第二滑動塊16中的電動機而旋轉(zhuǎn)。

柱28豎立設(shè)置于靜止基臺4，在該柱28上安裝有激光束照射機構(gòu)(激光束照射構(gòu)件)30。激光束照射機構(gòu)30由收納在外殼32中的圖2所示的激光束產(chǎn)生單元34和安裝于外殼32的前端的聚光器(激光頭)36構(gòu)成。在外殼32的前端安裝有具有顯微鏡和照相機的拍攝單元38，該拍攝單元38與聚光器36在X軸方向上排列。

如圖2所示，激光束產(chǎn)生單元34包含：振蕩出YAG激光或者YVO4激光的激光振蕩器40、重復(fù)頻率設(shè)定構(gòu)件42、脈沖寬度調(diào)整構(gòu)件44、以及功率調(diào)整構(gòu)件46。雖然未特別進行圖示，但激光振蕩器40具有布魯斯特窗，從激光振蕩器40射出的激光束是直線偏光的激光束。

被激光束產(chǎn)生單元34的功率調(diào)整構(gòu)件46調(diào)整成規(guī)定的功率的脈沖激光束被聚光器36的反射鏡48反射，進而通過聚光透鏡50將聚光點定位在卡盤工作臺26所保持的作為被加工物的SiC晶片31的內(nèi)部而進行照射。

參照圖3的(A)，示出了SiC錠(以下，有時簡稱為錠)11的立體圖。圖3的(B)是圖3的(A)所示的SiC錠11的主視圖。

錠11具有第一面(上表面)11a和位于第一面11a的相反側(cè)的第二面(下表面)11b。由于錠11的上表面11a成為激光束的照射面因此將其研磨成鏡面。

錠11具有第一定向平面13和與第一定向平面13垂直的第二定向平面15。第一定向平面13的長度形成為比第二定向平面15的長度長。

錠11具有c軸19和c面21，該c軸19相對于上表面11a的垂線17向第二定向平面15方向傾斜偏離角α，該c面21與c軸19垂直。c面21相對于錠11的上表面11a傾斜偏離角α。通常在六方晶單晶錠11中，與較短的第二定向平面15的伸長方向垂直的方向是c軸的傾斜方向。

在錠11中按照錠11的分子級設(shè)定無數(shù)個c面21。在本實施方式中，偏離角α被設(shè)定為4°。但是，偏離角α不限于4°，能夠在例如1°～6°的范圍中自由設(shè)定而制造出錠11。

再次參照圖1，在靜止基臺4的左側(cè)固定有柱52，按壓機構(gòu)54經(jīng)由形成于柱52的開口53而以能夠在上下方向上移動的方式搭載于該柱52。

參照圖4，示出了SiC晶片31的正面?zhèn)攘Ⅲw圖。SiC晶片(以下，有時簡稱為晶片)31是利用線切割機對圖3所示的SiC錠11進行切片而得到的，具有約700μm的厚度。

在對晶片31的正面31a進行了鏡面加工之后，通過光刻在正面31a上形成功率器件等多個器件35。在由形成為格子狀的多條分割預(yù)定線33劃分出的各區(qū)域中形成各器件35。

SiC晶片31具有第一定向平面37和與第一定向平面37垂直的第二定向平面39。第一定向平面37的長度形成得比第二定向平面39的長度長。

這里，由于SiC晶片31是利用線切割機對圖3所示的SiC錠11進行切片而得到的，因此第一定向平面37與錠11的第一定向平面13對應(yīng)，第二定向平面39與錠11的第二定向平面15對應(yīng)。

并且，晶片31具有相對于正面31a的垂線向第二定向平面39方向傾斜偏離角α的c軸19和與c軸19垂直的c面21(參照圖3)。c面21相對于晶片31的正面31a傾斜偏離角α。在該SiC晶片31中，與較短的第二定向平面39的伸長方向垂直的方向是c軸19的傾斜方向。

在本發(fā)明的晶片的加工方法中，首先，實施分割起點形成步驟，沿著形成于第一面(正面)31a的分割預(yù)定線33形成深度相當(dāng)于器件芯片的完工厚度的分割起點。

參照圖5，示出該分割起點形成步驟的第一實施方式。在分割起點形成步驟的第一實施方式中，使切削單元62的切削刀具64在箭頭A方向上高速旋轉(zhuǎn)而向在第一方向上伸長的分割預(yù)定線33切入相當(dāng)于器件芯片的完工厚度的深度(例如約為50μm)，并在X軸方向上對卡盤工作臺60進行加工進給，由此形成作為分割起點的槽41。

通過在Y軸方向上對切削單元62進行分度進給，而沿著在第一方向上伸長的所有的分割預(yù)定線33形成作為分割起點的相同的槽41。接著，在使卡盤工作臺60旋轉(zhuǎn)90°之后，沿著在與第一方向垂直的第二方向上伸長的所有的分割預(yù)定線33形成相同的槽41而作為分割起點。

本實施方式的分割起點形成步驟的加工條件例如如下。

切削刀具64的厚度：30μm

切削刀具64的直徑：φ50mm

切削刀具64的旋轉(zhuǎn)速度：20000rpm

進給速度：10mm/s

參照圖6，示出了表示分割起點形成步驟的第二實施方式的立體圖。在第二實施方式的分割起點形成步驟中，經(jīng)由聚光器36沿著SiC晶片31的分割預(yù)定線33照射對于SiC晶片31具有吸收性的波長(例如355nm)的激光束，通過燒蝕加工形成沿著分割預(yù)定線33的作為分割起點的槽41。

當(dāng)在Y軸方向上對卡盤工作臺26進行分度進給并且沿著在第一方向上伸長的所有的分割預(yù)定線33形成槽41之后，使卡盤工作臺26旋轉(zhuǎn)90°，接著沿著在與第一方向垂直的第二方向上伸長的所有的分割預(yù)定線33形成作為分割起點的相同的槽41。

分割起點形成步驟的第二實施方式的加工條件例如如下。

光源：Nd：YAG脈沖激光

激光束的波長：355nm

重復(fù)頻率：50kHz

光斑直徑：10μm

平均輸出：2W

進給速度：100mm/s

雖然未特別進行圖示，但在分割起點形成步驟的第三實施方式中，從SiC晶片31的正面31a或者背面31b照射對于SiC晶片31具有透過性的波長(例如1064nm)的激光束，而在正面附近(從正面31a起約50μm的深度)沿著分割預(yù)定線33形成作為分割起點的改質(zhì)層。

當(dāng)在Y軸方向上對卡盤工作臺26進行分度進給并且沿著在第一方向上伸長的所有的分割預(yù)定線33形成了相同的改質(zhì)層之后，使卡盤工作臺26旋轉(zhuǎn)90°，接著沿著在與第一方向垂直的第二方向上伸長的所有的分割預(yù)定線33形成作為分割起點的相同的改質(zhì)層。

分割起點形成步驟的第三實施方式的加工條件例如如下。

光源：Nd：YAG脈沖激光

激光束的波長：1064mm

重復(fù)頻率：50kHz

光斑直徑：10μm

平均輸出：1W

進給速度：300mm/s

在實施了分割起點形成步驟之后，如圖7所示，實施保護帶粘貼步驟，在晶片31的正面31a上粘貼保護帶47，該晶片31在正面31a上沿著分割預(yù)定線33形成有作為分割起點的槽41。

當(dāng)在晶片31的正面31a上粘貼保護帶47之后，如圖8的(A)所示，使保護帶47側(cè)朝下而將晶片31載置在卡盤工作臺26上，使負壓作用于卡盤工作臺26的吸引保持部26a，而如圖8的(B)所示，利用卡盤工作臺26對晶片31進行吸引保持，使晶片31的背面31b露出。

并且，如圖9和圖10所示，使保持著晶片31的卡盤工作臺26旋轉(zhuǎn)以使晶片31的第二定向平面39與X軸方向?qū)R。

即，如圖10所示，以與第二定向平面39平行的箭頭A方向與X軸方向?qū)R的方式旋轉(zhuǎn)卡盤工作臺26，其中該A方向即是與形成偏離角α的方向Y1、換言之c軸19的與背面31b的交點19a相對于晶片31的背面31b的垂線17所存在的方向垂直的方向。

由此，沿著與形成有偏離角α的方向垂直的方向A對激光束進行掃描。換言之，與形成有偏離角α的方向Y1垂直的A方向成為卡盤工作臺26的加工進給方向。

在本發(fā)明的晶片的加工方法中，將從聚光器36射出的激光束的掃描方向設(shè)為與形成有晶片31的偏離角α的方向Y1垂直的箭頭A方向很重要。

即，本發(fā)明的晶片的加工方法的特征在于探索出如下情況：通過將激光束的掃描方向設(shè)定為上述這樣的方向，從形成在晶片31的內(nèi)部的改質(zhì)層傳播的裂痕沿著c面21非常長地伸長。

在本實施方式的晶片的加工方法中，首先，實施分離起點形成步驟，如圖9和圖11所示，從由SiC基板構(gòu)成的晶片31的第二面(背面)31b將對于卡盤工作臺26所保持的晶片31具有透過性的波長(例如1064nm的波長)的激光束的聚光點定位在作為分割起點的槽41附近，并且使聚光點與晶片31相對地移動而對背面31b照射激光束，形成與正面31a平行的改質(zhì)層43和從改質(zhì)層43沿著c面21傳播的裂痕45而作為分離起點(參照圖11)。

該分離起點形成步驟包含：改質(zhì)層形成步驟，如圖10所示，c軸19相對于背面31b的垂線17傾斜偏離角α，在與c面21和背面31b形成有偏離角α的方向即圖10的箭頭Y1方向垂直的方向即A方向上使激光束的聚光點相對地移動，而如圖11所示在晶片31的內(nèi)部形成改質(zhì)層43和從改質(zhì)層43沿著c面21傳播的裂痕45；以及轉(zhuǎn)位步驟，如圖12所示，在形成有偏離角的方向即Y軸方向上使聚光點相對地移動且轉(zhuǎn)位進給規(guī)定的量。

如圖11和圖12所示，當(dāng)在X軸方向上將改質(zhì)層43形成為直線狀時，裂痕45從改質(zhì)層43的兩側(cè)沿著c面21傳播而形成。在本實施方式的晶片的加工方法中包含轉(zhuǎn)位量設(shè)定步驟，對從直線狀的改質(zhì)層43起在c面21方向上傳播而形成的裂痕45的寬度進行測量，設(shè)定聚光點的轉(zhuǎn)位量。

在轉(zhuǎn)位量設(shè)定步驟中，如圖11所示，當(dāng)將從直線狀的改質(zhì)層43起在c面方向上傳播而形成在改質(zhì)層43的單側(cè)的裂痕45的寬度設(shè)為W1的情況下，將應(yīng)該進行轉(zhuǎn)位的規(guī)定的量W2設(shè)定為W1以上2W1以下。

這里，以如下的方式設(shè)定優(yōu)選的實施方式的分離起點形成步驟的激光加工條件。

光源：Nd：YAG脈沖激光

波長：1064nm

重復(fù)頻率：80kHz

平均輸出：3.2W

脈沖寬度：4ns

光斑直徑：10μm

進給速度：500mm/s

轉(zhuǎn)位量：400μm

在上述的激光加工條件中，在圖11中，將從改質(zhì)層43沿著c面21傳播的裂痕45的寬度W1設(shè)定為大致250μm，將轉(zhuǎn)位量W2設(shè)定為400μm。

但是，激光束的平均輸出不限于3.2W，在本實施方式的加工方法中，將平均輸出設(shè)定為2W～4.5W而得到良好的結(jié)果。在平均輸出為2W的情況下，裂痕25的寬度W1為大致100μm，在平均輸出為4.5W的情況下，裂痕25的寬度W1為大致350μm。

由于在平均輸出小于2W的情況下和大于4.5W的情況下，無法在錠31的內(nèi)部形成良好的改質(zhì)層43，因此優(yōu)選所照射的激光束的平均輸出在2W～4.5W的范圍內(nèi)，在本實施方式中對晶片31照射了平均輸出為3.2W的激光束。在圖11中，為了將聚光點定位在作為分割起點的槽41的附近，而將形成改質(zhì)層43的聚光點的距背面31b的深度D1設(shè)定為650μm。

如圖12所示，如果完成了一邊轉(zhuǎn)位進給規(guī)定的量一邊在從晶片31的整個區(qū)域的背面31b起深度D1的位置上形成多個改質(zhì)層43和形成從改質(zhì)層43沿著c面21延伸的裂痕45，則實施晶片分離步驟，施加外力而將晶片從由改質(zhì)層43和裂痕45構(gòu)成的分離起點分離，而將在正面31a上具有多個器件35的晶片薄化到約50μm左右。

該晶片分離步驟由例如圖13所示的按壓機構(gòu)54實施。按壓機構(gòu)54包含：頭56，其借助內(nèi)設(shè)在柱52內(nèi)的移動機構(gòu)在上下方向上移動；以及按壓部件58，其如圖13的(B)所示，相對于頭56在箭頭R方向上旋轉(zhuǎn)。

如圖13的(A)所示，將按壓機構(gòu)54定位在保持于卡盤工作臺26的晶片31的上方，如圖13的(B)所示，將頭56下降直到按壓部件58壓接于晶片31的背面31b。

當(dāng)在使按壓部件58壓接于晶片31的背面31b的狀態(tài)下，使按壓部件58在箭頭R方向上旋轉(zhuǎn)時，晶片31中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，晶片31從形成有改質(zhì)層43和裂痕45的分離起點處斷裂，能夠?qū)⒕?1分離成保持于卡盤工作臺26的晶片31A和晶片31B。

在作為保持于卡盤工作臺26的晶片31A的背面的分離面49上殘留有改質(zhì)層43和裂痕45的一部分，如圖14和圖15所示，在分離面49上形成有細微的凹凸。因此，在本發(fā)明的晶片的加工方法中，優(yōu)選實施磨削步驟，對作為晶片31A的背面的分離面49進行磨削而使其平坦化。

在該磨削步驟中，如圖15所示，利用磨削裝置的卡盤工作臺68經(jīng)由保護帶47對晶片31A進行吸引保持而使分離面49露出。磨削裝置的磨削單元70包含：由電動機旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的主軸72、固定于主軸72的前端的輪固定件74、以及借助多個螺釘78以能夠裝卸的方式裝配于輪固定件74的磨削輪76。磨削輪76由環(huán)狀的輪基座80和固定安裝于輪基座80的下端部外周的多個磨削磨具82構(gòu)成。

在磨削步驟中，使卡盤工作臺68在箭頭a所示的方向上以例如300rpm旋轉(zhuǎn)，且使磨削輪76在箭頭b所示的方向上以例如6000rpm旋轉(zhuǎn)，并且驅(qū)動磨削單元進給機構(gòu)而使磨削輪76的磨削磨具82與晶片31A的分離面49接觸。

并且，一邊使磨削輪76以規(guī)定的磨削進給速度(例如0.1μm/s)向下方磨削進給規(guī)定的量一邊對晶片31A的分離面49進行磨削而將其平坦化。由此，如圖16所示，將晶片31A的背面31b所殘留的改質(zhì)層43和裂痕45去除而成為平坦面，并且槽41在背面31b上露出而將晶片31A分割成一個個的器件芯片。

另一方面，當(dāng)在分割起點形成步驟的第3實施方式中作為分割起點形成了改質(zhì)層的情況下，形成為分割起點的改質(zhì)層因磨削輪76的按壓力而斷裂，從而將晶片31A分割成一個個的器件芯片。

在對薄化后的晶片31A的背面進行磨削而將其平坦化的情況下，只要將晶片31A的背面磨削1～5μm左右即可，能夠?qū)⒛ハ髂ゾ?2的磨損量抑制為4～25μm左右。

并且，由于圖14中從晶片31A分離出的晶片31B可以作為SiC基板而再利用，因此是經(jīng)濟性非常好。

作為分離起點形成步驟的其他的實施方式，在將由改質(zhì)層43和裂痕45構(gòu)成的分離起點形成在與槽41重疊的位置上的情況下，當(dāng)實施圖13所示的晶片分離步驟時，能夠?qū)⒈３钟诳ūP工作臺26的晶片31A分割成一個個的器件芯片。

在該情況下，優(yōu)選對晶片31A的背面31b進行磨削，而去除在背面31b上殘留的改質(zhì)層43和裂痕45從而將背面31b形成為平坦面。