專利名稱：基于激光的分割方法，待分割物體，和半導(dǎo)體元件芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過使激光束在待分割物體上會(huì)聚而分割物體的方法。它還涉及一種物體，該物體上有多個(gè)半導(dǎo)體元件電路(多個(gè)半導(dǎo)體芯片)，且利用基于激光的分割方法切開，還涉及半導(dǎo)體元件芯片。
背景技術(shù)：
如現(xiàn)有技術(shù)所述，對(duì)于分割物體的方法，已經(jīng)公知刀片切割方法，其中厚度在幾十微米-數(shù)百微米范圍內(nèi)的圓盤形刀片高速轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著襯底被刀片表面的磨料切割，一塊半導(dǎo)體襯底(在下文中可稱為工件)被分成多塊。在這種方法的情況下，習(xí)慣做法是在襯底切割點(diǎn)處噴射水流作為冷卻劑，以減小切割過程產(chǎn)生的熱量，和/或減小摩擦磨損量。然而，在切割點(diǎn)噴射水流具有下述問題切割過程中產(chǎn)生的工件自身的微小顆粒和磨料混入冷卻水中，且散落在包括已經(jīng)切割成的表面在內(nèi)的寬廣區(qū)域上。尤其是，當(dāng)精確地將其上已形成有多個(gè)將成為半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體電路的襯底(比如一塊硅晶片)切割成多個(gè)芯片時(shí)，切割過程中產(chǎn)生的襯底的微小顆粒和磨料，用于將襯底牢固地保持在加工臺(tái)上的膠帶顆粒等混入冷卻水中，且散落在包括已經(jīng)形成半導(dǎo)體電路的表面在內(nèi)的寬廣區(qū)域上。
為了解決這一問題，希望在干燥的環(huán)境里切割物體，即，不使用冷卻水。作為在不使用冷卻水的情況下切割物體的方法之一，已經(jīng)公知通過使更高吸收率的激光束，即波長更長的激光束，在襯底表面上會(huì)聚來切割襯底的方法。然而，這種方法將襯底切割點(diǎn)鄰近部分與目標(biāo)點(diǎn)一起熔化；換言之，切割線的鄰近部分被損壞。尤其是，當(dāng)待切割物體是一塊半導(dǎo)體襯底時(shí)，存在的問題是在靠近切割線的區(qū)域，襯底上的半導(dǎo)體電路被損壞。還存在下述問題。即，當(dāng)利用基于激光的切割裝置切割半導(dǎo)體襯底時(shí)，襯底的熔化從使激光束會(huì)聚于襯底上的一側(cè)的襯底表面?zhèn)鞑?，直到襯底的相反表面。因此，當(dāng)熔化物質(zhì)(襯底等)再次凝固時(shí)產(chǎn)生的產(chǎn)物附著在襯底的表面上，不利地影響半導(dǎo)體電路比如邏輯電路的正常運(yùn)行。
作為上述問題的解決方案之一，已經(jīng)公知通過使高吸收率的激光束會(huì)聚，而使會(huì)聚點(diǎn)沿襯底的厚度方向落在襯底中部而切割襯底的方法。例如，如日本專利申請(qǐng)公報(bào)2002-192370，或2002-205180公開的方法，能以適當(dāng)?shù)谋壤┩缸鳛榇懈钗矬w的襯底的且具有特定波長的激光束，在襯底上會(huì)聚，從而使會(huì)聚點(diǎn)，即切割開始的點(diǎn)，沿襯底的厚度方向落在襯底的中部。利用這種方法，襯底表面不熔化。因此，認(rèn)為這種方法能消除上述熱量和再次凝固的影響。
而且，上述日本專利申請(qǐng)公報(bào)2002-205180公開了一種通過調(diào)節(jié)沿襯底厚度方向的激光束會(huì)聚的深度，沿激光束的投射方向形成多個(gè)可以改變襯底性能的點(diǎn)的方法。
然而，根據(jù)該公報(bào)中公開的方法，切割開始點(diǎn)限于襯底性能改變的區(qū)域。因此，難以控制裂紋從切割開始點(diǎn)朝襯底表面擴(kuò)展的方向和位置，所以，難以使裂紋僅沿正確的方向和位置擴(kuò)展。
尤其是，在被加工(待切割)物體比如硅晶片具有晶體結(jié)構(gòu)的情況下，裂紋前進(jìn)的方向受形成所述物體的物質(zhì)的晶體取向的影響。所以，如果在上述公報(bào)中公開的基于激光的切割方法用于分割比如在預(yù)定分割線和襯底表面處襯底結(jié)晶方向之間具有微小偏差的硅襯底的物體，由于在硅襯底及其上面的元件形成過程中出現(xiàn)的制造誤差等，則裂紋將隨著朝襯底表面的擴(kuò)展而錯(cuò)過預(yù)定分割線。所以，很可能襯底上的半導(dǎo)體元件的邏輯電路等被損壞。
為了針對(duì)硅襯底進(jìn)行更詳細(xì)的描述，參照?qǐng)D38(a)，當(dāng)通過使具有特定波長的激光束L在硅襯底101內(nèi)會(huì)聚而加工內(nèi)部區(qū)域102，該硅襯底101即由單晶硅形成的硅晶片且其表面晶體取向?yàn)?100)，從而使激光束在離襯底表面預(yù)定深度的位置會(huì)聚時(shí)，在加工部分102的點(diǎn)102a處，即頂面?zhèn)鹊募庸げ糠?02的點(diǎn)處開始的裂紋103a，有時(shí)候到達(dá)頂面，從而分割襯底。在這種情況下，在通過激光開始加工的點(diǎn)102a處將會(huì)形成更高值的晶體取向平面。所以，裂紋不沿著理想線103；它沿著線103a。即，它沿平行于作為解理面的平面(110)或(111)的方向傾斜。圖38(b)示意地示出了襯底，其頂面平行于晶體取向平面(100)，且解理面平行于晶體取向平面(111)。在這種情況下，硅襯底101的頂面將沿實(shí)質(zhì)上偏離預(yù)定線的線分割。而且，如果硅襯底101上進(jìn)行加工的部分102在襯底101內(nèi)部深處，那么加工開始點(diǎn)102a和襯底101的頂面之間的距離變得相當(dāng)大。因此，襯底101有時(shí)候不能分割成多個(gè)半導(dǎo)體芯片。
而且，更靠近硅襯底101頂面的裂紋部分，即更靠近形成半導(dǎo)體元件的重要表面的裂紋部分，受形成襯底101的硅晶體的狀態(tài)影響。因此，如果結(jié)晶缺陷等正好在襯底101的頂面和緊接頂面內(nèi)部的加工部分101之間，那么有時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種對(duì)襯底101頂面上的結(jié)構(gòu)元件有害的裂紋。而且，如果不需要的裂紋正好出現(xiàn)，那么不可能人工地防止裂紋生長，因此，襯底101頂面上的電路有時(shí)候會(huì)被損壞。
尤其是，在用于制造液體噴射頭的襯底的情況下，上面已經(jīng)形成多個(gè)液體噴射孔，在液體噴射孔的開口下方，有許多用于供應(yīng)作為墨水的液體的管狀結(jié)構(gòu)。所以，可能會(huì)不需要的裂紋從加工部分102擴(kuò)展，前進(jìn)到上述的內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)，而損壞襯底。當(dāng)襯底的厚度與對(duì)襯底進(jìn)行加工的襯底內(nèi)部部分的尺寸(長度)(內(nèi)部裂紋的長度)相比相當(dāng)大時(shí)，這種可能性更大。
在利用基于激光的裝置加工物體時(shí)，有時(shí)候會(huì)發(fā)生如下情形，即在物體加工過程中產(chǎn)生的裂紋通過前進(jìn)到物體表面而分割物體。在這種情況下，被加工物體往往移動(dòng)，使其此后不可能利用激光束精確地跟蹤預(yù)定分割線。
這個(gè)問題是由于下述原因而必須解決的最重要的問題之一。即，在使激光束會(huì)聚于襯底上的步驟到芯片從襯底上精確地分離的步驟的期間內(nèi)，從會(huì)聚和襯底搬運(yùn)的觀點(diǎn)來說，除了精確地保持襯底而精確地分割襯底的觀點(diǎn)之外，當(dāng)從硅襯底上分離在硅襯底表面上形成的許多半導(dǎo)體芯片時(shí)，更方便的是使每一芯片保持連接于襯底，直到芯片實(shí)際上與襯底分離的步驟。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種基于激光的分割方法，該方法能確保從已經(jīng)通過使激光束會(huì)聚在物體內(nèi)部的給定點(diǎn)上而加工的被加工物體的內(nèi)部部分產(chǎn)生的裂紋，被精確地引導(dǎo)至物體表面上的預(yù)定分割線，以便明顯地提高分割物體的效率、安全性和可靠性的級(jí)別，而且，本發(fā)明還提供了優(yōu)選用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的的一種待分割物體和半導(dǎo)體芯片。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種利用激光束從待分割物體上分割一部分的激光分割方法，所述方法包含通過在所述物體表面上形成線性下凹部分而加工物體的表面加工步驟，所述線性下凹部分在物體表面有效地產(chǎn)生應(yīng)力集中；在激光束通過兩者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)掃描物體表面所沿著的直線上的物體深度處，形成內(nèi)部加工區(qū)域的內(nèi)部加工區(qū)域形成步驟，所述激光束靠近所述深度處會(huì)聚，其中這樣形成的內(nèi)部加工區(qū)域沿實(shí)質(zhì)上垂直于物體表面的方向延伸；以及，對(duì)物體施加外力而在所述下凹部分和所述內(nèi)部加工區(qū)域之間形成裂紋的外力施加步驟。
具體而言，本發(fā)明提供了一種用于將待分割物體分割成多個(gè)更小的單個(gè)塊的基于激光的分割方法，其特征在于它包含在物體的表面上形成下凹部分，而使應(yīng)力集中在物體表面的表面加工步驟；激光束會(huì)聚至物體內(nèi)的、位于離物體表面預(yù)定深度的位置的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)的內(nèi)部加工步驟，以便形成多個(gè)加工部分，所述加工部分從聚光點(diǎn)沿與物體表面相交的方向延伸，并且激光束和物體表面沿平行于物體表面的方向互相相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以便在物體表面下方形成沿平行于物體表面的方向平行對(duì)準(zhǔn)的多組加工部分；通過對(duì)所述物體施加外力，在上述每一下凹部分和對(duì)應(yīng)的加工部分之間形成裂紋的裂紋形成步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種待分割物體，該物體上形成分別包括半導(dǎo)體元件的多個(gè)電路，所述物體包含在所述物體表面上形成的下凹部分；通過應(yīng)用會(huì)聚在所述物體的深度處的激光束而在所述物體內(nèi)部形成的內(nèi)部加工區(qū)域，其中通過使所述下凹部分與所述內(nèi)部加工區(qū)域連接，將所述物體分割成多個(gè)分別具有半導(dǎo)體元件的元件芯片。
具體而言，本發(fā)明提供了一種待分割物體，上面形成有多個(gè)半導(dǎo)體電路，其特征在于包含在其表面上形成的下凹部分；通過使激光束在物體內(nèi)會(huì)聚而在物體內(nèi)形成的加工部分，且其中該待分割物體可以通過使上述每一下凹部分和對(duì)應(yīng)加工部分之間的裂紋擴(kuò)展，分割成多個(gè)具有半導(dǎo)體元件的單個(gè)元件芯片。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種通過從待分割物體上斷裂和分割而形成的半導(dǎo)體元件芯片，所述物體具有在其表面上的多個(gè)半導(dǎo)體元件電路，在表面上形成的下凹部分和通過會(huì)聚激光束形成的內(nèi)部加工區(qū)域，其中所述物體具有晶體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體元件芯片包含通過分割形成的側(cè)面；已經(jīng)構(gòu)成所述下凹部分的至少一部分的部分；已經(jīng)構(gòu)成所述內(nèi)部加工區(qū)域的一部分的熔化凝固部分；以及，已經(jīng)構(gòu)成所述下凹部分和所述內(nèi)部加工區(qū)域之間的裂紋的解理面。
具體而言，本發(fā)明提供了多個(gè)單個(gè)的半導(dǎo)體芯片，所述芯片通過在已經(jīng)形成多個(gè)半導(dǎo)體元件電路的物體表面上形成下凹部分，通過使激光束在所述物體內(nèi)會(huì)聚而在所述物體內(nèi)形成加工部分，此后分割所述物體而形成，其特征在于通過分割所述物體形成的每一元件芯片的側(cè)面包含至少所述下凹部分的內(nèi)部表面之一、所述加工部分的表面之一，和在所述下凹部分和對(duì)應(yīng)加工部分之間產(chǎn)生的裂紋表面之一的一部分。
結(jié)合附圖考慮本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的下述內(nèi)容，本發(fā)明的這樣和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為明顯。


圖1是示出了在第一實(shí)施例中裂紋前進(jìn)方向的示意圖。
圖2是用于描繪本發(fā)明第一實(shí)施例的示意圖。
圖3是用于描繪如何將多個(gè)異常(矩形)形狀的芯片從襯底上分割的示意圖。
圖4是用于描繪本發(fā)明的第一實(shí)施例中的硅襯底的圖，圖4(a)是襯底的透視圖，圖4(b)是圖4(a)的一部分的放大圖，圖4(c)是圖4(b)所示硅襯底的一部分的剖面圖。
圖5是在第一實(shí)施例中，分割物體(硅襯底)的工藝的流程圖。
圖6是用于描繪利用一塊膠帶安裝硅襯底的工藝的示意圖。
圖7是用于描繪校正晶片的工藝的示意圖。
圖8是用于描繪形成表面劃痕的劃刻工藝的示意圖，圖8(a)示出了表面劃痕的深度不大于氧化物薄膜厚度的情況，圖8(b)示出了表面劃痕的深度等于氧化物薄膜厚度的情況。
圖9是硅襯底的圖，其頂邊緣已經(jīng)倒角，圖9(a)是其平面圖，圖9(b)是沿圖9(a)的線A-A的剖面圖，圖9(c)是用于描繪如何在倒角的表面上形成表面劃痕的圖，圖9(d)是圖9(a)的部分E的放大圖，圖9(e)是用于描繪經(jīng)過倒角部分的裂紋前進(jìn)的示意圖。
圖10是用于描繪在倒角邊緣附近的硅襯底表面區(qū)域的加工過程的示意圖。
圖11是用于描繪在倒角邊緣附近的硅襯底表面區(qū)域的加工過程的剖面圖。
圖12是硅襯底的已加工頂面的示意圖，圖12(a)示出了通過金剛石鑲?cè)械毒咧瞥傻膭澓?凹槽)，圖12(b)示出了通過YAG激光束形成的淺劃痕(凹槽)，圖12(c)示出了通過YAG激光束形成的更深的劃痕(凹槽)。
圖13是示出了已經(jīng)在頂面上形成劃痕(凹槽)，且已經(jīng)分離了芯片之一的硅襯底的示意圖。
圖14是用于描繪形成內(nèi)部裂紋的工藝的示意圖，圖14(a)示出了用于投射激光束的設(shè)備，圖14(b)示出了內(nèi)部裂紋擴(kuò)展的機(jī)理。
圖15是用于描繪經(jīng)硅襯底的邊緣部分形成內(nèi)部裂紋的工藝示意圖。
圖16是用于示出深度和密度不同的多個(gè)內(nèi)部裂紋組的示意圖。
圖17是用于示出裂紋如何從激光束會(huì)聚的襯底內(nèi)部點(diǎn)，朝襯底的底面和頂面前進(jìn)的示意圖。
圖18是示出了從激光束會(huì)聚的襯底內(nèi)部點(diǎn)僅朝襯底底面前進(jìn)的裂紋狀態(tài)的示意圖。
圖19是用于描繪使裂紋從激光束會(huì)聚的襯底內(nèi)部點(diǎn)僅朝襯底底面前進(jìn)的方法的示意圖。
圖20是用于描繪頂面上形成的劃痕(凹槽)和對(duì)應(yīng)內(nèi)部裂紋之間的位置關(guān)系的示意圖。
圖21是用于描繪內(nèi)部裂紋已經(jīng)前進(jìn)到硅襯底底面的情況的示意圖。
圖22是用于描繪形成深度不同的多個(gè)裂紋的順序的示意圖。
圖23是用于描繪當(dāng)形成多組裂紋時(shí)，每組深度不同，激光束掃描襯底的方法的示意圖。
圖24是用于描繪利用滾筒分割襯底的工藝的示意圖。
圖25是用于描繪硅襯底的倒角邊緣和裂紋擴(kuò)展方向之間的關(guān)系的示意圖。
圖26是用于描繪利用筒夾分割襯底的工藝的示意圖。
圖27是用于描繪利用工具向襯底傳遞沖擊而分割襯底的情況的示意圖。
圖28是用于描繪修整工藝的示意圖。
圖29是在本發(fā)明的第二實(shí)施例中襯底分割工藝的流程圖。
圖30是用于示出通過蝕刻在氧化物薄膜頂面上形成的凹槽(下凹部分)的示意圖。
圖31是示出了在氧化物薄膜的厚度和反射率之間關(guān)系的圖。
圖32是用于描繪本發(fā)明的第三實(shí)施例的示意圖，圖32(a)是硅襯底的一部分的透視圖，圖32(b)是用于示出在圖32(a)的預(yù)定分割線C1下方，沿垂直于襯底頂面的方向?qū)?zhǔn)的已加工內(nèi)部部分的示意圖，圖32(c)是用于示出在圖32(a)的預(yù)定分割線C2下方，垂直于襯底頂面對(duì)準(zhǔn)的已加工內(nèi)部部分的示意圖。
圖33是用于描繪本發(fā)明的第四實(shí)施例的示意圖，圖33(a)示出了襯底的多個(gè)內(nèi)部點(diǎn)，它們深度不同，且通過分割主激光束形成的多個(gè)次激光束會(huì)聚在所述內(nèi)部點(diǎn)處，圖33(b)和33(c)示出了用于使激光束會(huì)聚的光學(xué)系統(tǒng)。
圖34是用于描繪第四實(shí)施例中的使激光束會(huì)聚的另一光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。
圖35是用于描繪第四實(shí)施例中的使激光束會(huì)聚的另一光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。
圖36是本發(fā)明的第五實(shí)施例中的內(nèi)部裂紋的示意圖。
圖37是本發(fā)明的第六實(shí)施例中的內(nèi)部裂紋的示意圖。
圖38是用于描繪現(xiàn)有技術(shù)的分割襯底的方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中將描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述實(shí)施例涉及通過斷裂將已經(jīng)形成多個(gè)作為半導(dǎo)體元件的邏輯元件10a的硅襯底10，分割成多個(gè)單獨(dú)的元件芯片的方法。
在本發(fā)明的下述實(shí)施例中，襯底的兩個(gè)主表面中，上面形成多個(gè)半導(dǎo)體電路的表面稱作頂面，與頂面相反的表面稱作底面。這樣，當(dāng)襯底的主表面之一簡稱為襯底表面時(shí)，它可以是頂面或底面。所以，當(dāng)待分割物體是無論從頂側(cè)或底側(cè)分割的物體時(shí)，所述物體的兩個(gè)主外表面將簡稱為物體表面。
參照?qǐng)D1和2，通過使激光束L會(huì)聚在硅襯底10的內(nèi)部點(diǎn)A處，對(duì)襯底10的內(nèi)部部分進(jìn)行加工，所述內(nèi)部點(diǎn)具有離硅襯底10頂面的預(yù)定距離，所以已加工部分不到達(dá)襯底的頂面11。在這里，加工襯底10的給定部分指的是改變所述部分的晶體結(jié)構(gòu)、軟化所述部分、熔化所述部分、和/或在所述區(qū)域產(chǎn)生裂紋等等。在該實(shí)施例中，在硅襯底10的給定部分產(chǎn)生裂紋主要是硅襯底的內(nèi)部加工。
激光束L和襯底本身互相相對(duì)移動(dòng)，而使光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)沿預(yù)定分割(斷裂)線C移動(dòng)。結(jié)果，沿預(yù)定分割線C形成帶形的多組裂紋(圖3和4)。
圖1是與光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)重合的襯底所述點(diǎn)及其相鄰部分的放大圖。
在形成比如上述的那些多組裂紋之后或之前，通過劃刻工具等在作為待分割物體的襯底的頂面上，沿預(yù)定分割線C(C1和C2)，形成劃痕11a(淺槽)，隨后將沿該分割線將襯底分割。預(yù)定分割線是沒有寬度的虛線，但沿預(yù)定分割線形成的表面劃痕11a為具有一定寬度的凹槽形式。襯底的頂面的劃刻，僅需使所形成的劃痕(凹槽)寬度不大于比如在襯底分割過程中可能出現(xiàn)的碎屑之類的缺陷的允許寬度。在這里，碎屑指的是分割襯底時(shí)產(chǎn)生的不需要的裂紋。它是在元件芯片邊緣的空白部分。而且，因?yàn)槔脛澘坦ぞ叩葎澘桃r底10的頂面而在硅襯底10的頂面上形成表面劃痕11a，所以其內(nèi)表面與沿硅襯底10的解理面形成的內(nèi)部裂紋的表面不同。當(dāng)用肉眼觀察時(shí)，它不與單晶硅形成的硅襯底的特定晶向平面重合。
在形成表面劃痕11a之后，和通過激光束L在硅襯底10內(nèi)形成裂紋之后，向襯底10施加外力。隨著外力的施加，由于施加外力而產(chǎn)生的應(yīng)力集中在襯底10的頂面的表面劃痕11a處。結(jié)果，在表面劃痕11a底部和通過激光束L形成的內(nèi)部裂紋頂端之間出現(xiàn)裂紋；表面劃痕11a連接于內(nèi)部裂紋12c。通常，這種裂紋大致直線形。即使這種裂紋呈現(xiàn)為z字形模式(如果裂紋沿硅襯底特有的多個(gè)晶向平面擴(kuò)展，那么它為z字形)，出現(xiàn)在襯底10的頂面11的裂紋部分保持在凹槽形式的表面劃痕內(nèi)。換言之，裂紋的z字形模式的幅度保持在襯底10的頂面11被劃刻工具劃刻的寬度內(nèi)。所以，通常不會(huì)出現(xiàn)裂紋以偏離預(yù)定分割線C的方式擴(kuò)展的情況。
(實(shí)施例1)
下面將描述從硅襯底10上分離多個(gè)元件芯片的方法，如用于形成噴墨打印頭的芯片，在每一芯片上已經(jīng)形成噴墨打印頭的結(jié)構(gòu)部件，比如電路，如邏輯元件10a，用于驅(qū)動(dòng)噴墨打印頭，噴墨孔等。
圖4(a)和4(b)中所示的硅襯底10是由單晶體形成的厚度625μm的硅晶片1形成的。其頂面平行于單晶體的晶向(100)。在硅晶片1的頂面上已經(jīng)形成厚度約1μm的氧化物薄膜2。在氧化物薄膜2頂部，放置多個(gè)噴嘴層3，包含用于噴射液體比如墨水的機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)這些機(jī)構(gòu)的邏輯元件，布線等，構(gòu)成多個(gè)邏輯元件10a，如圖4(c)所示。緊接每一噴嘴層3下方，如上所述噴嘴層含有液體噴射機(jī)構(gòu)等，通過各向異性蝕刻工藝蝕刻硅晶片1而形成液體供應(yīng)孔4(墨水供應(yīng)孔)。所述多個(gè)噴嘴層3在硅晶片1上以可在制造工藝的最后階段沿預(yù)定分割線C將硅晶片1分割成多個(gè)元件芯片的排列方式形成；每一預(yù)定分割線C將在相鄰兩個(gè)噴嘴層3之間。預(yù)定分割線C平行于硅晶片1的晶向形成。相鄰兩噴嘴層3之間的間隙S至少約100μm。
圖5是用于描繪將硅襯底10分割成多個(gè)邏輯元件10a的工藝的流程圖，其中所述多個(gè)邏輯元件將制成多個(gè)元件芯片。該工藝包含七個(gè)步驟利用膠帶安裝硅晶片1的步驟1；校正硅晶片1的步驟2；在硅晶片1的頂面上切割下凹部分(凹槽)的步驟3；形成內(nèi)部裂紋的步驟4；分割硅晶片1的步驟5；修整元件芯片的步驟6；拾取(收集)元件芯片的步驟7。下面，將按邏輯順序描述這些步驟。
參照?qǐng)D6，硅襯底10安裝在切割框架M上，以便防止元件在分割步驟之前分離；它放在粘貼于切割框架M的切割帶T上，而使硅襯底10利用底面附著于切割帶T上。
至于切割帶的選擇，可以使用涂敷有可利用紫外線固化的粘結(jié)劑的帶，涂敷有壓敏粘結(jié)劑的帶，涂敷有普通粘結(jié)劑的帶等。
如上所述，在硅襯底10的頂面上由樹脂制成的每一噴嘴層3在硬化時(shí)放熱收縮。所以，在形成噴嘴層3之后，硅襯底10整體已經(jīng)如圖7(a)所示變形。如果硅襯底10在處于這種變形狀態(tài)時(shí)暴露于以掃描方式投射的激光束，那么硅襯底10的頂面11上的各點(diǎn)的激光束入射角不同，使其不可能精確地加工硅襯底10。因此，必須在利用激光束加工之前校正硅晶片10。至于校正硅晶片10的方法，通過利用吸力臺(tái)D從切割帶T一側(cè)吸取硅襯底10來校正硅晶片10，如圖7(b)所示。
下面，為了精確地將硅襯底10分割成多個(gè)邏輯元件10a，在硅襯底10的頂面11上沿預(yù)定分割線C形成表面劃痕11a(淺凹槽)。優(yōu)選這樣形成表面劃痕，即每一表面劃痕的中心線和對(duì)應(yīng)預(yù)定分割線C的中心線大致互相重合。
將硅襯底10分割成多個(gè)元件芯片的所述方法不同于利用刀片將硅襯底10切割成多個(gè)元件芯片的方法，因?yàn)榕c后者不同，在前一種情況下，實(shí)際上當(dāng)將硅襯底10分割成多個(gè)元件芯片時(shí)幾乎沒有從預(yù)定分割線的相鄰部分去除硅襯底10的任何部分。所以，分割缺陷比如削片、碎屑(襯底缺陷)等的最大容許寬度等于硅襯底19的頂面11劃刻的寬度。在這里，劃刻寬度等于襯底10的所述區(qū)域的寬度，所述區(qū)域在分離元件芯片時(shí)可以被去除而不損壞元件芯片，且它包括預(yù)定分割線。這樣，表面劃痕11a的寬度僅需設(shè)為不大于在分割硅襯底10時(shí)可能出現(xiàn)的缺陷的容許尺寸。例如，如果當(dāng)分割硅襯底10時(shí)隨著邊緣碎裂在元件芯片外圍邊緣出現(xiàn)的損壞的容許尺寸，從對(duì)應(yīng)的外圍邊緣不大于30μm時(shí)，劃刻寬度僅需不大于30μm，例如約20μm。
換言之，沿預(yù)定分割線C形成表面劃痕11a使得有助于施加外力分割硅襯底10的應(yīng)力集中在劃痕11a處。結(jié)果，裂紋起始于表面劃痕11a，且向硅襯底10內(nèi)部前進(jìn)。應(yīng)力集中出現(xiàn)在相鄰兩元件芯片10a之間區(qū)域的有限區(qū)域內(nèi)；應(yīng)力集中的區(qū)域是表面劃痕11a內(nèi)的區(qū)域，所以比表面劃痕11a窄。因此，不會(huì)出現(xiàn)由于產(chǎn)生不需要的裂紋而損壞邏輯電路等。
至于產(chǎn)生表面劃痕11a的方法，所需的僅是沿預(yù)定分割線C，利用裝有碳化物或金剛石鑲?cè)械镀膭澘唐?0劃刻硅襯底10的頂面，如圖8(a)和圖8(b)所示。從應(yīng)力集中的觀點(diǎn)來說，希望表面劃痕11a的寬度不小于2μm，且深度不小于1μm。然而，表面劃痕的尺寸必須在表面劃痕11a不與產(chǎn)生內(nèi)部裂紋12的激光束L的路徑干涉的范圍內(nèi)。更準(zhǔn)確地說，表面劃痕11a的深度值希望足夠大，從而使得在表面劃痕11a和內(nèi)部裂紋12之間的區(qū)域產(chǎn)生應(yīng)力集中，然而，它可以小于氧化物薄膜2的厚度，或襯底10的表面層的厚度，如圖8(a)和8(b)所示。而且，即使它與氧化物薄膜2的厚度相同，如圖8(c)所示，或大于氧化物薄膜2的厚度，那么也不會(huì)有問題。
形成表面劃痕11a對(duì)具有邏輯元件10a的頂面11來說是強(qiáng)制性的。然而，表面劃痕11a可以不僅在硅襯底10的頂面上形成，而且在硅襯底10的底面上以及硅襯底10的側(cè)面上形成。
圖9(a)是硅襯底的頂視圖，圖9(b)是沿圖9(a)中的線A-A看到的硅襯底10的邊緣部分的剖面圖。通常，為了防止硅襯底的外圍邊緣碎裂或破裂，所述外圍邊緣如圖所示倒角。通過如圖9(c)所示加工硅襯底10，在硅襯底10的這一斜面10c(通過倒角形成)以及頂面11上形成表面劃痕11a。
當(dāng)在硅襯底10的頂面11處硅襯底10的解理面的方向與預(yù)定分割線C的方向重合時(shí)，將形成表面劃痕11a的硅襯底10的表面區(qū)域可能僅是硅襯底的倒角的外圍表面，如圖10(a)所示。參照?qǐng)D10(b)和10(c)，它們是沿圖10(a)的線A-A的硅襯底10的邊緣部分的剖面圖，至于在硅襯底10的邊緣部分上形成表面劃痕11a，表面劃痕11a可以形成在斜面10c(通過倒角形成)，頂面11的周邊，和垂直側(cè)面(圖10(b))上；在斜面10c(通過倒角形成)，和垂直側(cè)面(圖10(c))上；或僅在垂直側(cè)面(圖10(d))上。而且，表面劃痕11a可以如圖11(a)所示形成。在這種情況下，不形成完整的元件芯片的硅襯底10的外圍部分在形成表面劃痕11a之前垂直切斷。然后，在硅襯底10的剩余部分的邊緣部分上形成表面劃痕11a。而且，在這種情況下，將形成表面劃痕11a的硅襯底10的區(qū)域可以是硅襯底10的剩余部分的頂面的外圍部分(圖11(b))和硅襯底10的剩余部分的垂直側(cè)面(未示出)。換言之，在選擇將形成表面劃痕11a的硅襯底10的表面區(qū)域時(shí)，重要的是該選擇是在考慮硅襯底10的內(nèi)部加工位置的情況下作出的，這將隨后描述，而且在選定的表面上形成表面劃痕11a可確保精確地分割硅襯底10。當(dāng)表面劃痕11a僅在硅襯底10的外圍部分上形成時(shí)，下面將描述的硅襯底10的分割工藝僅需進(jìn)行到從表面劃痕11a產(chǎn)生裂紋。
順便提及的是，如果在進(jìn)行上述晶片校正工藝之前在硅襯底10的底面上形成表面劃痕11a，那么更容易沿水平方向?qū)枰r底10的底側(cè)加壓，所以，更容易使硅襯底10變平。在這種情況下，與頂面11上的表面劃痕11a相比，在硅襯底10的底面上形成的表面劃痕11a希望更適于對(duì)硅襯底10的底部加壓；希望比頂面11上形成的表面劃痕11a更寬。至于在硅襯底10的底面上形成的表面劃痕11a，表面劃痕11a可以在通過各向異性蝕刻形成墨水供應(yīng)孔4時(shí)，通過各向異性蝕刻形成，因?yàn)檫@將縮短加工時(shí)間。
在將隨后描述的形成內(nèi)部裂紋之前，使用工具40通過劃刻工藝形成表面劃痕11a，如該實(shí)施例中，使其可以防止硅襯底10由于加工硅襯底10時(shí)向硅襯底10施加的載荷而產(chǎn)生不需要的裂紋。還可以使用表面劃痕11a作為基準(zhǔn)線，以便精確地示出后續(xù)階段中激光束會(huì)聚的點(diǎn)(線)，從而提高通過激光束加工硅襯底10的效率。
顯然，表面劃痕11a可以在通過激光束L形成內(nèi)部裂紋之后形成。在這種情況下，不會(huì)出現(xiàn)激光束L被凹槽形狀的表面劃痕11a遮蔽(即激光束L被表面劃痕11a的內(nèi)表面部分地反射)，所以進(jìn)入襯底的激光L量變得更小的問題。所以，可以更有效地形成內(nèi)部裂紋。
可以利用圖8所示方法之外的方法形成表面劃痕11a。
本發(fā)明的發(fā)明人在硅襯底10可以分割的精度方面比較了下述三種用于形成表面劃痕11a的工藝(I)，(II)和(III)。工藝(II)和(III)利用基于脈沖激光的加工裝置實(shí)施，用于形成內(nèi)部裂紋，將隨后描述，且激光束L會(huì)聚在硅襯底10的頂面11的鄰近部分。工藝(II)和(III)之間的差別是通過改變激光輸出，激光束L會(huì)聚的點(diǎn)離硅襯底10的頂面11的深度而造成的。
(I)利用如圖12(a)所示的金剛石鑲?cè)械毒咝纬扇鐖D12(a)所示的表面劃痕11a(2-5μm深)；(II)利用YAG激光形成如圖12(b)所示的表面劃痕11a(2-5μm深)；(III)利用YAG激光形成如圖12(c)所示的表面劃痕11a(30μm深，且剖面為楔形)。
在每種情況下，硅襯底10是單晶體形成的厚度625μm的硅晶片。其頂面平行于單晶體的晶向(100)。緊接對(duì)應(yīng)表面劃痕11a的下方，按照如下所述的“內(nèi)部裂紋形成工藝”形成多個(gè)內(nèi)部裂紋12，而使它們從離頂面11為10μm深的平面，沿硅襯底10的厚度方向(深度方向，或與頂面相交的方向中垂直于頂面的方向)，延伸到離底面約100μm的更低平面，且互相連接。結(jié)果，實(shí)際上形成尺寸為470-480μm的表面上是單個(gè)一條的內(nèi)部裂紋。
結(jié)果如下至于分割硅襯底10所需的外力，情形(II)需要最大的外力來分割硅襯底10，情形(II)和(I)分別為第二和第三。至于所形成的分割線的幅度，分割線保持在表面劃痕11a內(nèi)；換言之，硅襯底10被精確地分割。在工藝(I)的情況下，該工藝為非熱工藝，從表面劃痕11a產(chǎn)生的裂紋前進(jìn)到緊接表面劃痕11a下方的內(nèi)部裂紋12，所述表面劃痕11a的中心線與預(yù)定分割線的中心線重合。結(jié)果，硅襯底10被最精確地分割；并且硅襯底10被分割，從而使硅襯底10分割產(chǎn)生的表面實(shí)際上垂直于硅襯底10的頂面和底面。
圖13示出了產(chǎn)生于表面劃痕的最終裂紋示例(寬度12-15μm，深度約3μm)，該示例不同于上述的，且利用類似于工藝(II)的工藝形成。表面劃痕11a的形狀使其剖面的底部看起來象盤子的底部形狀。在這種情況下，即使當(dāng)分離元件芯片具有較大的邊緣缺陷，比如圖13(c)所示的F部分，所述缺陷也小于表面劃痕11a的寬度。
從經(jīng)驗(yàn)上已知，即使硅襯底10的內(nèi)部裂紋12、預(yù)定分割線C和表面劃痕11a沿垂直于硅襯底10的頂面11的方向?qū)?zhǔn)，分割硅襯底10所需力的大小由于表面劃痕11a的形狀不同而不同，且分割硅襯底10所需力的數(shù)值越大，分割硅襯底10的精度水平越低。
換言之，圖13所示的情形表明，即使表面劃痕11a通過比如工藝(II)的工藝形成，且因此需要較大的外力來分割硅襯底10，只要是正確地選擇在頂面上加工硅襯底10的條件、進(jìn)行內(nèi)部加工的條件、以及分割的條件，就可以分割硅襯底10并使分割線不偏離表面劃痕11a；換言之，通過適當(dāng)?shù)剡x擇上述條件，在分割硅襯底10時(shí)在元件芯片的外圍可能出現(xiàn)的缺陷尺寸可以小于表面劃痕11a的寬度。
工藝(II)和(III)需要比工藝(I)更大的作用力來分割硅襯底10的原因似乎是裂紋在表面劃痕11a的鄰近部分在工藝(II)和(III)中比在工藝(I)中更難以前進(jìn)。在這種情況下，當(dāng)考慮到通過工藝(I)和(II)形成的表面劃痕11a形狀類似時(shí)，顯然在表面劃痕11a的形狀和分割硅襯底10所需的作用力之間沒有大的相關(guān)性。而且，考慮到當(dāng)通過工藝(II)和(III)形成表面劃痕11a時(shí)，在表面劃痕11a的鄰近部分有通過加熱而熔化的襯底材料形成的碎片，在工藝(II)和(III)，以及工藝(I)之間分割硅襯底10所需的力的差值似乎歸因于在表面劃痕11a的鄰近部分的硅由于激光產(chǎn)生的熱量而成為非晶態(tài)的現(xiàn)象，因此防止硅襯底10的結(jié)晶性有助于硅襯底10的分割。
根據(jù)上述發(fā)現(xiàn)和理論，為了通過施加盡可能小的力，將硅襯底10分割成多個(gè)元件芯片，已經(jīng)研究了多種不需要向硅襯底10施加足以熔化硅的熱量的工藝，作為形成表面劃痕11a的工藝。例如可以使用化學(xué)蝕刻，即，不熱熔化硅的方法，代替上述使用劃刻器的機(jī)械方法。如上所述，通過由從硅襯底10的底面形成墨水供應(yīng)孔4的相同工藝進(jìn)行各向異性蝕刻形成V形表面劃痕11a，減小了芯片制造工藝的總長度。
在該步驟中，比如圖2所示的內(nèi)部裂紋利用圖14(a)所示的加工設(shè)備50形成。這種加工設(shè)備50包含光源光學(xué)系統(tǒng)，聚光光學(xué)系統(tǒng)52，自動(dòng)平臺(tái)53，和未示出的對(duì)準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)。所述光源光學(xué)系統(tǒng)包含光源51，光束擴(kuò)展系統(tǒng)51a，反射鏡等。聚光光學(xué)系統(tǒng)52包含物鏡52a(顯微鏡的)，反射鏡52b等。自動(dòng)平臺(tái)53包含X平臺(tái)53a，Y平臺(tái)53b，微調(diào)節(jié)平臺(tái)53c等。所述對(duì)準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)用于根據(jù)取向平面10b(圖4)對(duì)準(zhǔn)作為工件的硅襯底10。對(duì)于光源51，使用脈沖YAG激光的基波(1064nm)。
脈沖寬度在15-1000納秒范圍內(nèi)，頻率在10-100KHz范圍內(nèi)。這種激光器的激勵(lì)光源是半導(dǎo)體激光器，且傳輸給該激勵(lì)光源的功率可以通過改變注入半導(dǎo)體激光器中的電流而改變。脈沖寬度可以通過改變?cè)撟⑷腚娏鞯臄?shù)值和頻率而改變。
根據(jù)光譜透射率選擇激光L。所以，可使用任何激光L，只要可以在其會(huì)聚點(diǎn)A處形成強(qiáng)電場，且其波長在能穿透硅傳輸?shù)姆秶鷥?nèi)。
從光源51發(fā)出的激光束L經(jīng)光束擴(kuò)展系統(tǒng)51a等進(jìn)入聚光光學(xué)系統(tǒng)52。
對(duì)于聚光光學(xué)系統(tǒng)52的顯微鏡物鏡52a，采用放大倍數(shù)例如為20(NA＝0.42)或50(NA＝0.55)的鏡頭。而且，考慮到硅的折射系數(shù)，可以采用能用于顯微觀察、且對(duì)于硅的內(nèi)部加工來說最佳的聚光透鏡。激光束L通過聚光光學(xué)系統(tǒng)52會(huì)聚在工件W上，且經(jīng)過硅襯底10的頂面11進(jìn)入硅襯底10中，其中在所述頂面上有邏輯元件10a，如圖14(b)所示。
在這里，光學(xué)條件的設(shè)定使頂面11上的表面劃痕11a的存在無關(guān)緊要。具體而言，考慮到由于存在表面劃痕11a造成的能量損失，使用加大功率的方法，定位激光束L而使其經(jīng)沒有表面劃痕11a等的區(qū)域進(jìn)入硅襯底10的方法。當(dāng)激光束經(jīng)頂面11進(jìn)入硅襯底10時(shí)，它在頂面11折射，且會(huì)聚至點(diǎn)A，該點(diǎn)在頂面11內(nèi)預(yù)定距離(a)處，且產(chǎn)生內(nèi)部裂紋12c。
根據(jù)試驗(yàn)，希望根據(jù)光束會(huì)聚點(diǎn)、氧化物薄膜2的結(jié)構(gòu)、和用于所述工藝的激光波長設(shè)定加工條件，從而由于下述原因，使硅襯底10的頂面11和圖2所示的內(nèi)部裂紋12c的頂端之間的距離不小于10μm。即，在硅襯底10的加工過程中存在著內(nèi)部裂紋12c偶然連接于表面劃痕11a的可能性，和/或硅襯底10的頂面11由于硅襯底10暴露于激光束L的條件而損壞的可能性。所以，必須確保這些可能性不會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。
會(huì)聚點(diǎn)A的深度(a)可以通過移動(dòng)工件W(即硅襯底10)或聚光光學(xué)系統(tǒng)52來進(jìn)行控制。當(dāng)硅襯底10相對(duì)于波長1064nm的折射系數(shù)為n時(shí)，且機(jī)械運(yùn)動(dòng)量(硅襯底10或聚光光學(xué)系統(tǒng)52沿平行于光軸的方向移動(dòng)的距離)為d時(shí)，會(huì)聚點(diǎn)A的光學(xué)運(yùn)動(dòng)量為nd。當(dāng)波長在1.1-1.5μm的范圍內(nèi)時(shí)，硅襯底10的折射系數(shù)n約為3.5；硅襯底10的試驗(yàn)測定的折射系數(shù)實(shí)際值非常接近3.5。換言之，當(dāng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)量為100μm時(shí)，激光束L的會(huì)聚點(diǎn)A在離頂面11的硅襯底10內(nèi)350μm內(nèi)。
而且，物質(zhì)的折射系數(shù)接近3.5表明所述物質(zhì)基本上為反射。通常，當(dāng)光束以直角進(jìn)入物質(zhì)時(shí)，反射率為((n-1)/(n+1))2。所以，在硅襯底10的情況下約為30％，且其余光能到達(dá)硅襯底10內(nèi)部。而且，硅襯底10本身吸收一定量的光。所以，實(shí)際上會(huì)聚在會(huì)聚點(diǎn)A的光能更小。當(dāng)實(shí)際測量厚度為625μm的硅襯底10的透射率時(shí)，它約為20％。
當(dāng)激光束L會(huì)聚在會(huì)聚點(diǎn)A時(shí)，位于會(huì)聚點(diǎn)A的硅部分局部改變晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)果，產(chǎn)生內(nèi)部裂紋12。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，內(nèi)部裂紋的長度(b)在2-100μm的范圍內(nèi)。
如上所述，緊接預(yù)定分割線C下方的硅襯底10的內(nèi)部部分通過首先形成開始于硅襯底10內(nèi)一點(diǎn)的內(nèi)部裂紋，然后沿預(yù)定分割線C相對(duì)于硅襯底10移動(dòng)會(huì)聚點(diǎn)A而進(jìn)行加工。參照?qǐng)D3，有兩種預(yù)定分割線C，即，線C1和C2，它們是參照取向平面10b設(shè)計(jì)的，且互相垂直。
工件W，或硅襯底10a安裝在可沿X和Y方向運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)平臺(tái)53上，所以，其位置可以在水平平面內(nèi)自由地改變。至于工件W沿平行于光軸的方向(平行與硅襯底的深度方向的方向)或方向Z的運(yùn)動(dòng)，工件W通過提供其上安裝有工件的自動(dòng)平臺(tái)而移動(dòng)、或提供具有Z平臺(tái)52c的聚光光學(xué)系統(tǒng)而移動(dòng)，從而可以改變聚光光學(xué)系統(tǒng)52和工件W之間的間隙。
工件W沿X或Y方向移動(dòng)的速度根據(jù)頻率和/或裂紋模式確定。通常，當(dāng)頻率在10-100KHz范圍內(nèi)時(shí)，認(rèn)為10-100mm/sec的范圍是標(biāo)準(zhǔn)移動(dòng)速度范圍。如果移動(dòng)速度超過100mm/sec，那么硅襯底10的內(nèi)部會(huì)沿移動(dòng)方向被不連續(xù)地加工。在某些情況下，沿預(yù)定分割線C的方向相鄰兩裂紋之間的距離變得相當(dāng)大，或出現(xiàn)類似的問題，不利地影響后續(xù)步驟或分割步驟。
至于聚光光學(xué)系統(tǒng)52，設(shè)置觀測攝像機(jī)52d，而使工件上的激光束L會(huì)聚的點(diǎn)與觀測攝像機(jī)52的焦點(diǎn)重合。因?yàn)楣枰r底10的反射率約30％，采用與光源輸出匹配的濾波器，以便防止觀測攝像機(jī)52的元件損壞。至于觀測的照明，為了能實(shí)現(xiàn)凱勒(Koehler)照明，采用中繼透鏡，而使用于聚光的顯微鏡物鏡52a的入射光瞳的位置與光源的位置重合。而且，通過濾波器完成照明，以便盡可能地防止用于照明的光學(xué)元件損壞。
通過采用除了上述的觀測光學(xué)系統(tǒng)之外的自動(dòng)會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)54測量到工件W的距離。自動(dòng)會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)54獲得由觀測攝像機(jī)52d所獲得的圖像對(duì)比度，并計(jì)算焦度和傾角。實(shí)際上，通過測量焦度和傾角，同時(shí)微小地改變距工件W的距離，以便測量該對(duì)比度，就可以選擇最佳位置。自動(dòng)會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)根據(jù)工件W，或硅襯底10的平行性進(jìn)行調(diào)節(jié)。順便提及的是，自動(dòng)會(huì)聚系統(tǒng)可以是通過投射激光束測量距離的類型。
硅襯底10如上所述進(jìn)行內(nèi)部加工，且在開始加工硅襯底10之前必須注意下述要點(diǎn)。
(I)參照?qǐng)D15，硅襯底10的加工從硅襯底10的邊緣開始。然而，硅襯底10的外圍如前所述進(jìn)行倒角。所以，存在著硅襯底10將在垂直于硅襯底10的頂面的方向上，沿不與預(yù)定分割線對(duì)準(zhǔn)的線進(jìn)行加工的可能性。參照?qǐng)D9(d)，該圖是圖9(a)的部分E的放大圖，倒角產(chǎn)生的表面(傾斜)10c不同于硅襯底10的實(shí)際頂面，因?yàn)樵谇罢叩那闆r下，其法線的方向不同于激光束進(jìn)入的方向，所以，激光束會(huì)聚在偏離預(yù)定會(huì)聚點(diǎn)A的點(diǎn)處。因此，內(nèi)部裂紋線沿不同于如圖所示的預(yù)定分割線的方向形成。如果沿上述方向形成一組內(nèi)部裂紋，那么存在著當(dāng)隨后描述的分割硅襯底10時(shí)，硅襯底10將開始從其外圍分割，且將沿不同于如圖9(e)所示的預(yù)定分割線C的線分割的可能性。至于加工硅襯底10而使內(nèi)部裂紋即使在硅襯底10的倒角部分中也沿預(yù)定分割線C形成的方式，可以使用根據(jù)倒角形成的斜面角度、改變激光束的入射角的方法。然而，采用這種方法使系統(tǒng)復(fù)雜，所以不實(shí)用。也可以僅在實(shí)際頂面11下方的硅襯底10的所述部分內(nèi)形成內(nèi)部裂紋(在倒角形成的斜面10c下方的硅襯底10的部分中沒有形成內(nèi)部裂紋)，形成用于分割硅襯底10的內(nèi)部裂紋，而使內(nèi)部裂紋從硅襯底10的中心朝外圍前進(jìn)，然而，在這種情況下，內(nèi)部裂紋可以在傾斜的外圍表面10c的鄰近停止前進(jìn)。比較起來，在該實(shí)施例中，已經(jīng)沿預(yù)定分割線C形成表面劃痕11a，所以，內(nèi)部裂紋的前進(jìn)得到表面劃痕11a的引導(dǎo)。所以，硅襯底10不會(huì)沿預(yù)定分割線C之外的線被分割。換言之，可以防止從硅襯底10的外圍斜面10c產(chǎn)生不需要的裂紋的問題。
從該實(shí)施例的上述內(nèi)容顯然希望內(nèi)部加工限于在實(shí)際頂面下方的硅襯底10的部分(但除去倒角產(chǎn)生的外圍斜面)；內(nèi)部裂紋加工結(jié)束的點(diǎn)與位于倒角產(chǎn)生的外圍斜面和實(shí)際頂面之間的邊界重合，或與從邊界朝中心稍偏移的點(diǎn)重合。
(II)參照?qǐng)D3，當(dāng)將硅襯底10分割成多個(gè)不尋常的形狀、例如矩形的芯片時(shí)，首先，沿預(yù)定分割線C1(第一分割方向)形成一組內(nèi)部裂紋12，該分割線C1平行于每一芯片的較長邊緣，然后沿預(yù)定分割線C2(第二分割方向)形成一組內(nèi)部裂紋12，該分割線C2平行于每一芯片的較短邊緣。
當(dāng)硅襯底10支撐不尋常形狀的芯片，更準(zhǔn)確地說，支撐矩形芯片時(shí)，在沿平行于每一芯片的較長邊緣的直線分割硅襯底10時(shí)比在沿平行于每一芯片的較短邊緣的直線分割硅襯底10時(shí)，更可能出現(xiàn)硅襯底10沒有完全被分割的問題，或硅襯底10不合需求地被分割。根據(jù)工藝(II)，不會(huì)出現(xiàn)用于沿平行于每一芯片的較長邊緣的預(yù)定分割線C1內(nèi)部加工硅襯底10的激光束被沿平行于每一芯片的較短邊緣的預(yù)定分割線C2形成的一組內(nèi)部裂紋部分地阻擋。所以，確保硅襯底10沿平行于每一芯片的長邊緣的預(yù)定分割線C1進(jìn)行令人滿意的內(nèi)部加工。
如上所述，每個(gè)會(huì)聚點(diǎn)A形成的內(nèi)部裂紋的長度為2-100μm，但進(jìn)行內(nèi)部加工的硅襯底10的厚度為625μm。所以，為了容易且精確地在硅襯底10的頂面11上的預(yù)定分割線處分割硅襯底10，沿硅襯底10的厚度方向硅襯底10的多個(gè)內(nèi)部部分必須在水平方向上對(duì)每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行加工。至于硅襯底10的多個(gè)內(nèi)部部分的加工順序，首先加工離頂面11最遠(yuǎn)(最深)的部分，然后朝頂面11向上一個(gè)接一個(gè)地加工。
參照?qǐng)D16(a)，在硅襯底10的水平方向上，所有沿硅襯底10水平方向的加工點(diǎn)的沿硅襯底10的厚度方向的所有第n個(gè)裂紋這樣形成，即它們深度相同，且沿平行于預(yù)定分割線C的方向平行對(duì)準(zhǔn)。例如，在預(yù)定深度處形成的一組內(nèi)部裂紋，例如一組內(nèi)部裂紋12a，通過在預(yù)定條件下利用激光束對(duì)硅襯底10的對(duì)應(yīng)部分進(jìn)行內(nèi)部加工而形成，所以，希望所有內(nèi)部裂紋12形狀相同。然而，實(shí)際上，所形成的內(nèi)部裂紋形狀稍稍不同，即使在同一組內(nèi)，如圖16(b)和16(c)內(nèi)，因?yàn)樵诩す馐鳯會(huì)聚的給定點(diǎn)處通過激光束L的熱量形成的內(nèi)部裂紋或多或少是自然產(chǎn)生的。然而，加工條件比如激光輸出或透鏡系統(tǒng)的構(gòu)造等、襯底10的材料即工件的材料、加工溫度、襯底10的表面狀態(tài)等，換言之，除了不可控制的一些條件之外的加工條件都是受控的。所以，所有內(nèi)部裂紋都形成差不多相同的長度。所以，內(nèi)部裂紋的長度可以控制為內(nèi)部裂紋的典型長度。
至于用于控制硅襯底10內(nèi)內(nèi)部裂紋12的長度的方式，可以控制在向工件投射激光束時(shí)工件頂面和底面之間的溫度差。而且，也可以增加或減小會(huì)聚點(diǎn)A處激光束L的直徑和在會(huì)聚點(diǎn)A處激光束L提供的能量，改變提供給激光器的電流，改變振蕩頻率，因?yàn)楦淖冞@些參數(shù)改變了激光的脈沖寬度，而這又影響形成的內(nèi)部裂紋的長度。對(duì)于工件是硅襯底10時(shí)在內(nèi)部裂紋之間的長度差別，只要內(nèi)部裂紋的長度保持在10-200μm的范圍內(nèi)，將存在離硅襯底10的頂面11的內(nèi)部裂紋位置越深，內(nèi)部裂紋越長的趨勢。
硅襯底10的內(nèi)部加工這樣進(jìn)行，即在硅襯底10的頂面11的鄰近部分中形成內(nèi)部裂紋12c的過程中，它們不前進(jìn)到有表面劃痕11a的頂面11。將不選擇這樣的加工條件，即在這些條件下，由于激光束的熱量等，在會(huì)聚點(diǎn)A的鄰近部分已經(jīng)形成的內(nèi)部裂紋生長并到達(dá)頂面11。如果內(nèi)部裂紋12到達(dá)頂面11，內(nèi)部加工產(chǎn)生的碎片從裂紋12噴出，在頂面上擴(kuò)展，導(dǎo)致產(chǎn)生比如邏輯元件污染等問題。
避免這些問題的方法之一是選擇由于下述原因裂紋從會(huì)聚點(diǎn)A向下前進(jìn)(遠(yuǎn)離頂面11的方向)的加工條件。即，會(huì)聚點(diǎn)A實(shí)際上與產(chǎn)生內(nèi)部裂紋的點(diǎn)重合。所以，這種加工條件的選擇使其可以精確地控制裂紋12的前進(jìn)頂端相對(duì)于頂面11的位置。而且，在頂面11上，如果剛好出現(xiàn)變化，則它使裂紋12的前進(jìn)變化作用最小。比較起來，如果內(nèi)部裂紋12從會(huì)聚點(diǎn)A向上前進(jìn)，則當(dāng)內(nèi)部裂紋12的前進(jìn)出現(xiàn)變化時(shí)，裂紋將到達(dá)頂面11。圖17示出了內(nèi)部裂紋12向上，即，朝激光束L的進(jìn)入點(diǎn)前進(jìn)的情形，以及向下的情形。圖17中的會(huì)聚點(diǎn)A設(shè)為離頂面11為10-100μm深，以便防止硅襯底10的頂面11在硅襯底10的內(nèi)部加工過程中損壞，而且，使其更容易分割硅襯底10。如果內(nèi)部裂紋12從該會(huì)聚點(diǎn)A向上前進(jìn)，則內(nèi)部裂紋的前進(jìn)頂端到達(dá)頂面11，如圖17所示，且在使激光束L會(huì)聚在硅襯底10上的一定條件下，可以使內(nèi)部加工產(chǎn)生的碎片噴出到頂面上。所以，在該實(shí)施例中，內(nèi)部裂紋12這樣形成，即內(nèi)部裂紋12的前進(jìn)頂端相對(duì)于聚光點(diǎn)A在硅襯底10的底側(cè)，換言之，內(nèi)部裂紋12最后到達(dá)的理論點(diǎn)B將在聚光點(diǎn)A的相反側(cè)，遠(yuǎn)離激光束L進(jìn)入硅襯底10的硅襯底表面，如圖18所示。至于實(shí)現(xiàn)這一工藝的實(shí)施方法之一，所需的是在遠(yuǎn)離激光束L進(jìn)入硅襯底10的硅襯底表面的聚光點(diǎn)A的相反側(cè)上，在硅襯底10中產(chǎn)生張應(yīng)力。更準(zhǔn)確地說，存在著通過拉伸切割帶T，在遠(yuǎn)離激光束L進(jìn)入硅襯底10的聚光點(diǎn)A的相反側(cè)上，在硅襯底10內(nèi)產(chǎn)生張應(yīng)力時(shí)，對(duì)硅襯底進(jìn)行內(nèi)部加工的方法，如圖19(a)所示；以及通過利用易于被硅襯底10吸收的激光束照射硅襯底10的底面上與在位置上與內(nèi)部裂紋12對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，通過在硅襯底10的底側(cè)產(chǎn)生熱應(yīng)力而增強(qiáng)內(nèi)部裂紋12的前進(jìn)的方法，如圖19(b)所示。
如上所述限制內(nèi)部裂紋12可以從聚光點(diǎn)A向產(chǎn)生內(nèi)部裂紋12的方向(向下)前進(jìn)，從而遠(yuǎn)離激光束L進(jìn)入點(diǎn)前進(jìn)的上述加工方法的優(yōu)點(diǎn)在于假定上述兩種加工方法用于產(chǎn)生裂紋而前進(jìn)到相同點(diǎn)，這種加工方法使其可以設(shè)定從聚光點(diǎn)A至內(nèi)部裂紋12的底端B的距離，比使用可以允許內(nèi)部裂紋12從聚光點(diǎn)A(圖17)向上和向下傳播的加工方法時(shí)更長。所以，這種加工方法使其可以更靠近頂面11地定位聚光點(diǎn)A，因此使其可以減小被激光束L照射的頂面11的面積大小，該面積等于在頂面11處的激光束L的水平截面。所以，這種加工方法可以減小邏輯電路和噴嘴層3產(chǎn)生的“掩蔽”量(激光到達(dá)襯底中的聚光點(diǎn)的量由于反射而減小的現(xiàn)象)，所以，可以更有效地內(nèi)部加工硅襯底10。
參照?qǐng)D16(a)，沿硅襯底10的厚度方向，內(nèi)部裂紋12可以是不連續(xù)的，包含多個(gè)小裂紋，例如12a-12c，或連續(xù)的。而且，沿硅襯底10被激光束L掃描的方向，所述多個(gè)內(nèi)部裂紋12可以是不連續(xù)的，在相鄰內(nèi)部裂紋之間有較大間隔，如圖16(b)所示，或?qū)嶋H上互相接觸，如圖16(c)。
最靠近硅襯底10的頂面11的一組內(nèi)部裂紋12位于離頂面11為10-100μm的深度處，且不接觸表面劃痕11a。
所以，隨著聚光點(diǎn)A的位置設(shè)定，當(dāng)加工對(duì)應(yīng)于設(shè)定的聚光點(diǎn)A的硅襯底10的內(nèi)部部分時(shí)，輸出激光束的振蕩設(shè)定值改變；根據(jù)提前獲得的數(shù)據(jù)(裂紋長度)選擇功率和頻率。而且，平臺(tái)移動(dòng)的速度需要根據(jù)選擇的功率和頻率改變，以便保持能量密度恒定。
當(dāng)在脈沖寬度設(shè)為15-1000nsec范圍內(nèi)的值，能級(jí)設(shè)為2-100μJ范圍內(nèi)的值的情況下對(duì)硅襯底10進(jìn)行內(nèi)部加工時(shí)，所產(chǎn)生的內(nèi)部裂紋12的長度在2-100μm的范圍內(nèi)。這樣，具有預(yù)定長度的內(nèi)部裂紋可以通過選擇適當(dāng)?shù)募す庹袷帡l件形成。
至于形成三組內(nèi)部裂紋12，即，一組內(nèi)部裂紋12a，一組內(nèi)部裂紋12b，一組內(nèi)部裂紋12c，它們?cè)陬A(yù)定分割線C正下方，且深度不同，它們利用上述加工方法形成，同時(shí)控制(選擇)激光束L的強(qiáng)度，而使最靠近頂面11的內(nèi)部裂紋比其他的兩內(nèi)部裂紋12a和12b長度小。選擇使形成的內(nèi)部裂紋12c比內(nèi)部裂紋12a和12b更短的加工條件的原因，是避免在形成所述一組內(nèi)部裂紋12c時(shí)，異常的內(nèi)部裂紋12c偶然到達(dá)硅襯底10的頂面11，而污染頂面11。
為了確保在硅襯底10的分割過程中將連接于表面劃痕11a的所述一組內(nèi)部裂紋12c，下面將描述分割過程，希望在硅襯底10的內(nèi)部加工過程中所述一組內(nèi)部裂紋12在不會(huì)偶然連接表面劃痕11a的范圍內(nèi)，盡可能地靠近。
換言之，為了避免在硅襯底10的表面或內(nèi)部加工時(shí)，異常裂紋12c偶然到達(dá)硅襯底10的頂面11，而污染頂面11的偶然問題，希望在表面劃痕11a和位于緊接11a之下的所述一組內(nèi)部裂紋12c之間設(shè)有一定量的間隙。
參照?qǐng)D20(a)，存在著當(dāng)直接在表面劃痕11a下方形成內(nèi)部裂紋12c時(shí)，從聚光點(diǎn)A向下生長的距離大于它向上生長的距離。在極端情況下，內(nèi)部裂紋12c僅從聚光點(diǎn)A向下生長。這種現(xiàn)象的原因似乎如下。即，當(dāng)形成更靠近硅襯底10的頂面11的所述一組內(nèi)部裂紋12時(shí)，激光束L受硅襯底10的影響(頂面11的反射或硅襯底10的吸收)。結(jié)果，將導(dǎo)致內(nèi)部裂紋12從聚光點(diǎn)A向上生長的一部分能量部分損失在頂面11處。因此，內(nèi)部裂紋12c不生長入在頂面11和用于形成內(nèi)部裂紋12c的聚光點(diǎn)A之間的硅襯底10的所述部分，即使該部分處于激光束L的能量密度較高的路徑中。
本發(fā)明的發(fā)明人所作的且不同于上述引用文獻(xiàn)的研究表明，在裂紋的頂部1/3的鄰近部分中在硅中有殘余張應(yīng)力，(更靠近激光束進(jìn)入點(diǎn)的部分)(圖20(b))。這種殘余張應(yīng)力沿使內(nèi)部裂紋12變寬的方向作用。因此，在內(nèi)部裂紋12c和頂面11之間的硅襯底10的所述部分內(nèi)，即，內(nèi)部裂紋12c不擴(kuò)展入的所述部分中，可能沿垂直于內(nèi)部裂紋12c生長方向的方向使內(nèi)部裂紋12c變寬的這種殘余張應(yīng)力的存在，使內(nèi)部裂紋12c更容易連接于表面劃痕11a，所以使內(nèi)部裂紋12c意外地?cái)U(kuò)展到表面劃痕11a。
而且，也可能在如該實(shí)施例中硅襯底10的表面加工之后進(jìn)行的硅襯底10的內(nèi)部加工過程中，出現(xiàn)內(nèi)部裂紋12c出乎意料地生長至表面劃痕11a，而污染頂面11。比較起來，如果在硅襯底10的內(nèi)部加工之后進(jìn)行硅襯底10的表面加工，就有可能在硅襯底10的表面加工過程中，如圖38所示的不希望的裂紋擴(kuò)展到頂面。
參照?qǐng)D20(a)，至于避免這些問題的方式，聚光點(diǎn)A的深度，和利用激光束L加工硅襯底的條件僅需這樣設(shè)定，即從內(nèi)部裂紋12c至表面劃痕11a的距離l，和沿硅襯底10的厚度方向的內(nèi)部裂紋12c的長度c滿足下述關(guān)系l＞c/2該關(guān)系式為本發(fā)明的發(fā)明人的研究，和本發(fā)明人從研究中引出的推論的結(jié)果。
更準(zhǔn)確地說，在圖20(a)中，在內(nèi)部裂紋12c和硅襯底10的頂面11之間的硅襯底10區(qū)域內(nèi)，有一部分保留張應(yīng)力，比如在內(nèi)部裂紋12c的頂部鄰近部分中的所述部分，如圖20(b)所示。所以，由于存在激光束L導(dǎo)致的殘余張應(yīng)力，造成在內(nèi)部裂紋12c上方的該部分容易裂開?？雌饋硐笫窃诠枰r底10的厚度方向上，該部分的厚度大約是內(nèi)部裂紋12c的長度0.5倍。
經(jīng)驗(yàn)上已經(jīng)知道，如果表面劃痕11a和內(nèi)部裂紋12c的形成滿足不等式l＞c/2，則不可能產(chǎn)生比如圖38所示的那些不連接于表面劃痕11a的底部的不需要的裂紋，直到硅襯底10的分裂。
對(duì)于最靠近硅襯底10的頂面11的一組內(nèi)部裂紋12c，為了滿足上述要求，它應(yīng)當(dāng)位于離頂面11為10-100μm的范圍內(nèi)的深度，從而不會(huì)偶然地連接于表面劃痕11a。
比較起來，所述一組內(nèi)部裂紋12a和所述一組內(nèi)部裂紋12b不可能產(chǎn)生表面污染。所以，內(nèi)部裂紋12a和12b不需要在長度上象內(nèi)部裂紋12c一樣精確。而是，為了減小在分割硅襯底10時(shí)在硅襯底10中產(chǎn)生的應(yīng)力值，利用上述方法進(jìn)行控制，而使裂紋12a和12b生長到比內(nèi)部裂紋12c可以生長的長度更大的長度。在某些情況下，可以使最靠近硅襯底10的底面的內(nèi)部裂紋12a生長至底面，如圖21所示。
下面將描述形成深度不同的多組內(nèi)部裂紋的順序。
根據(jù)圖22(a)所示的第一種方法，首先，在一定數(shù)目的預(yù)定分割線C，或所有預(yù)定分割線C之下形成一組內(nèi)部裂紋，例如內(nèi)部裂紋12，而使其實(shí)際上離硅襯底10的頂面11的深度相同，然后，在一定數(shù)目的預(yù)定分割線C，或所有預(yù)定分割線C之下形成另一組內(nèi)部裂紋，例如內(nèi)部裂紋12b，該組裂紋與首先形成的一組內(nèi)部裂紋(內(nèi)部裂紋12a)深度不同。換言之，在硅襯底10內(nèi)逐步地形成深度不同的多組內(nèi)部裂紋。所以，第一種方法可以減小相鄰預(yù)定分割線C的影響。
根據(jù)如圖22(b)所示的第二種方法，首先，在第一預(yù)定分割線C之下連續(xù)地形成深度不同的一組內(nèi)部裂紋12a，一組內(nèi)部裂紋12b和一組內(nèi)部裂紋12c，然后在下一預(yù)定分割線C下方重復(fù)所述過程等等。該方法可以減少當(dāng)必須根據(jù)硅襯底10的平直度調(diào)整聚光點(diǎn)的位置時(shí)，自動(dòng)會(huì)聚機(jī)構(gòu)在工藝開始點(diǎn)起動(dòng)的次數(shù)。
圖23(a)-23(d)三維地示出了在硅襯底10的內(nèi)部加工的各步驟的完成順序中，在第一和第二加工方法之間的差別。圖23(a)，23(b)和23(c)示出了第一種方法，圖23(d)示出了第二種方法。在圖23(a)-23(d)中，內(nèi)部裂紋12a，12b和12c分離。然而，為了確保硅襯底10令人滿意地分裂，希望內(nèi)部裂紋12至少在兩組內(nèi)部裂紋12的每一組的特定部分中連接，(圖16(c))。
在第一種方法中，在聚光點(diǎn)A沿預(yù)定分割線C移動(dòng)的方向上有兩種情況聚光點(diǎn)A僅在一個(gè)方向上移動(dòng)的情況，如圖23(a)和23(b)所示，和它在兩個(gè)方向(一個(gè)方向，然后相反方向)上移動(dòng)的情況，如圖23(c)所示。后一種情況硅襯底10的掃描總距離較短，所以，后一種情況可以減小加工硅襯底10所需的時(shí)間長度。
在該實(shí)施例中，選擇后一種情況。然而，選擇哪一種情況應(yīng)當(dāng)根據(jù)硅襯底10的狀態(tài)的綜合研究確定(硅襯底10的平行性和扭曲)。
參照?qǐng)D3，當(dāng)有兩條或更多預(yù)定分割線C1，和兩條或更多與分割線C1相交的預(yù)定分割線C2時(shí)，有分割線C1和C2互相相交的點(diǎn)(交點(diǎn)C12)。在每個(gè)交點(diǎn)C12的鄰近部分，當(dāng)在第一分割線C1下方形成一組內(nèi)部裂紋之后，激光束L沿第二分割線C2移動(dòng)而在與沿第一分割線C1移動(dòng)的相同深度對(duì)硅襯底10進(jìn)行內(nèi)部加工時(shí)，激光束L受到第一分割線C1下方形成的一組內(nèi)部裂紋的阻擋。這種現(xiàn)象是局部現(xiàn)象；不會(huì)出現(xiàn)在第二分割線下方的硅襯底10的整個(gè)部分上。然而，希望在沿第二分割線移動(dòng)激光束L時(shí)，考慮到能量損失，在交點(diǎn)C12的鄰近部分改變加工條件，或在開始沿第二分割方向掃描之前，改變加工條件，例如增加照射能量，從而當(dāng)沿第二分割方向加工硅襯底10時(shí)，使硅襯底10在不同于沿第一分割方向加工硅襯底10的條件下加工。
在沿每一預(yù)定分割線在硅襯底10的頂面11上形成表面劃痕11a之后，且在硅襯底10中，在每一表面劃痕11a下方形成一組內(nèi)部裂紋12a、一組內(nèi)部裂紋12b、和一組內(nèi)部裂紋12c之后，在表面劃痕11a，和所述一組內(nèi)部裂紋12c，或三組內(nèi)部裂紋12中最靠近對(duì)應(yīng)的表面劃痕11a的一組裂紋之間沒有連接。所以，在通過激光束L加工硅襯底之后，硅襯底10上的單個(gè)邏輯元件10a沒有與硅襯底10分離。所以，不存在將由所述物體(硅襯底10)分割成的一塊或多塊例如半導(dǎo)體元件芯片等從待分割物體上落下的可能性。而且，在物體分割過程中，不會(huì)出現(xiàn)將干擾施加外力的待分割物體的一塊或多塊的位置偏差。
上述狀態(tài)的硅襯底按下述順序分割和分離。
參照?qǐng)D24，在形成表面劃痕11a和內(nèi)部裂紋12(12a，12b和12c)之后，硅襯底10放在分割設(shè)備的彈性橡膠板60上，而使其底面向上，同時(shí)保持安裝在切割帶T上。彈性橡膠板60由硅酮橡膠、氟化橡膠等制成。為了防止當(dāng)硅襯底10的頂面11接觸橡膠板60時(shí)，污染物附著在頂面11上的問題，可以在形成內(nèi)部裂紋12之后，在硅襯底10的頂面11上粘貼用于背面研磨等的可從市場上得到的保護(hù)帶R。
硅襯底10通過不銹鋼滾筒61經(jīng)切割帶T對(duì)硅襯底10加壓而分割。更準(zhǔn)確地說，首先，硅襯底10放在橡膠板60上，而使硅襯底10上的預(yù)定分割線C之一，可取的是，平行于上述第一分割方向的分割線C，大致平行于滾筒61的軸線。然后，滾筒61在硅襯底10上滾動(dòng)時(shí)，通過滾筒61對(duì)硅襯底10加壓。當(dāng)硅襯底10受壓時(shí)，在滾筒61正下方的橡膠60的所述部分以下沉的方式變形。結(jié)果，在硅襯底10中產(chǎn)生應(yīng)力，該應(yīng)力沿拉伸硅襯底10的頂側(cè)的方向作用，即沿拉伸硅襯底10的橡膠板側(cè)的方向作用。該應(yīng)力作用在頂面11的最薄弱區(qū)域；換言之，它起到使與預(yù)定分割線C1重合的表面劃痕11a變寬的作用。
結(jié)果，從表面劃痕11a產(chǎn)生裂紋，且連接于通過激光束L會(huì)聚對(duì)硅襯底10進(jìn)行內(nèi)部加工形成的內(nèi)部裂紋12a，12b和12c。這樣，裂紋從硅襯底10的頂面到底面連續(xù)。換言之，硅襯底10沿預(yù)定分割線C1分割。至于裂紋的前進(jìn)，沿硅襯底10的晶向出現(xiàn)裂紋。然而，當(dāng)裂紋連接于表面劃痕11a時(shí)，出現(xiàn)硅襯底10的分割，所以，不會(huì)出現(xiàn)硅襯底10沿實(shí)質(zhì)上偏離預(yù)定分割線C1的線被分割；每一裂紋在每一表面劃痕11a的寬度范圍內(nèi)經(jīng)硅襯底10的所述部分產(chǎn)生。隨著滾筒61在硅襯底10上的前進(jìn)，硅襯底10在平行于第一分割方向的每一預(yù)定分割線C1處分割。至于滾筒61滾壓的方向，可以使用滾筒61從硅襯底10的邊緣的一點(diǎn)滾壓至邊緣的相對(duì)點(diǎn)的方法，或硅襯底10通過滾筒61從硅襯底10的中心部分朝邊緣滾壓而受壓的方法。
接著，硅襯底10轉(zhuǎn)動(dòng)90°，而使平行于第二分割方向的預(yù)定分割線C2大致平行于滾筒61的軸線。然后，通過滾筒61對(duì)硅襯底10加壓，就象沿第一分割方向分割硅襯底10時(shí)一樣，使裂紋從平行于第二分割方向的表面劃痕11a產(chǎn)生，并到達(dá)硅襯底10的底面。
至于裂紋朝硅襯底10的外圍的前進(jìn)，它從硅襯底10的一個(gè)或多個(gè)部分開始，所述部分靠近倒角產(chǎn)生的斜面10c且在其內(nèi)側(cè)，且裂紋沿預(yù)定分割線C1前進(jìn)。至于裂紋經(jīng)硅襯底10的對(duì)應(yīng)于斜面10c的所述部分、或經(jīng)沒有內(nèi)部裂紋的硅襯底10的倒角部分的前進(jìn)，它受到表面劃痕11a的引導(dǎo)，如圖25所示。換言之，甚至與倒角產(chǎn)生的斜面10c相對(duì)應(yīng)的硅襯底10的所述部分也適當(dāng)?shù)胤指?，即它沿表面劃?1a的理論延長線被分割。
通過上述工藝，硅襯底10分成多個(gè)單獨(dú)的元件芯片(邏輯元件10a)。
在如圖24所示的分割工藝中，硬滾筒61導(dǎo)致橡膠板60的變形產(chǎn)生的應(yīng)力作用在硅襯底10的頂面部分上。這樣，為了避免出現(xiàn)邏輯元件10a和噴嘴層3在該工藝中損壞的問題，滾筒61施加給硅襯底10的載荷大小和橡膠板60的厚度和硬度必須適當(dāng)?shù)剡x擇。而且，為了防止切割帶T和表面保護(hù)帶R干擾硅襯底10的分割，它們的材料和厚度也必須適當(dāng)?shù)乇贿x擇。
至于對(duì)硅襯底10沿從其底側(cè)的直線均勻加壓的方式，不必限于滾筒。例如，可以是刀片形式的工具，比如在日本專利申請(qǐng)公報(bào)2003-334675中公開的一種。
在利用比如滾筒或刀片的工具沿直線對(duì)硅襯底10加壓的硅襯底分割方法的情況下，所述工具大致平行于硅襯底10分割的方向放置(滾筒的位置使其軸線大致平行于硅襯底的分割方向)，從而當(dāng)對(duì)接觸硅襯底10的工具沿給定的預(yù)定分割線施加壓力時(shí)，施加的壓力集中在硅襯底10的對(duì)應(yīng)于預(yù)定分割線的部分上。所以，這種硅襯底分割方法的使用確保了硅襯底10精確地分割。
在最靠近硅襯底10的底面的一組內(nèi)部裂紋延伸至硅襯底10的底面、或底面附近的硅襯底10的情況下，所述一組內(nèi)部裂紋的位置可以利用顯微鏡可視地確認(rèn)。這樣，如果該組內(nèi)部裂紋用作在硅襯底10上平行于預(yù)定分割線放置加壓裝置的基準(zhǔn)，那么確保壓力沿預(yù)定分割線施加在硅襯底10上。換言之，該組內(nèi)部裂紋可以有助于硅襯底10的精確分割。
至于利用沿預(yù)定分割線施加外力，分割具有硅襯底10a和內(nèi)部裂紋12的硅襯底10的方法選擇，可以是下述兩種方法之一。
參照?qǐng)D26，第一種方法如下通過沿相鄰兩邏輯元件10a之間的預(yù)定分割線C在硅襯底10中產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，使邏輯元件10a沿預(yù)定分割線C分割。更準(zhǔn)確地說，待分離的邏輯元件10a保持在接觸邏輯元件10a頂面放置的筒夾A62a和放在邏輯元件10a底側(cè)上的銷子63之間，然后向上頂推。為了避免相鄰邏輯元件10，即，邏輯元件10a，靠近向上移動(dòng)的邏輯元件10a，與將向上移動(dòng)的邏輯元件10a一起向上移動(dòng)，相鄰邏輯元件10a通過筒夾B62b壓住。所以，當(dāng)中心邏輯元件10a，或?qū)⑾蛏弦苿?dòng)的邏輯元件10a向上頂推時(shí)，在硅襯底10中產(chǎn)生用于使與預(yù)定分割線C重合的表面劃痕11a變寬的應(yīng)力。結(jié)果，裂紋從表面劃痕11a向硅襯底10內(nèi)部產(chǎn)生，且連接于內(nèi)部裂紋12，到達(dá)硅襯底10的底面。
至于第二種方法，參照?qǐng)D27，它直接將機(jī)械沖擊傳遞給硅襯底10的頂面。更準(zhǔn)確地說，在硅襯底10的頂面上形成表面劃痕11a，和在硅襯底10內(nèi)形成內(nèi)部裂紋12之后，硅襯底10運(yùn)送至單點(diǎn)接合器。然后，利用硬質(zhì)微型工具64將沖擊連續(xù)地傳遞給硅襯底10，在頂面11上，可取的是，在表面劃痕11a的鄰近部分內(nèi)的區(qū)域上。結(jié)果，裂紋從表面劃痕11a向硅襯底10的內(nèi)部產(chǎn)生，從而連接表面劃痕11a和內(nèi)部裂紋12。
而且，在利用激光加工了硅襯底10之后，可以通過向硅襯底10傳遞熱沖擊分割硅襯底10。在這種情況下，向硅襯底10施加的熱量必須在一個(gè)使邏輯元件10a不會(huì)受到不利影響的范圍內(nèi)。這種方法不向硅襯底10直接施加外力，所以不會(huì)損壞邏輯元件10a。
在表面劃痕11a通過分割工藝中在其間產(chǎn)生的裂紋而連接于內(nèi)部裂紋12時(shí)，另一裂紋產(chǎn)生于內(nèi)部裂紋12的底端，并到達(dá)硅襯底10的底面。結(jié)果，硅襯底10分成多個(gè)單獨(dú)的元件芯片10a。如果硅襯底的一定部分，或多個(gè)部分偶然地沒有完全分割，那么這些部分必須再次進(jìn)行分割工藝。至于分割這些沒有完全分割的硅襯底10的部分的方法，利用比如圖28所示的機(jī)構(gòu)，僅向沒有與相鄰邏輯元件分離的邏輯元件10a施加外力，以便使其與相鄰的完全分離。
在通過分割工藝和修整工藝將硅襯底10分成多個(gè)邏輯元件10a之后，邏輯元件10a被收集機(jī)構(gòu)比如吸力筒夾65、拾取銷66等收集，并單獨(dú)存放。在該工藝中，元件10a之間的間隙可以利用擴(kuò)展器擴(kuò)大，從而即使硅襯底10具有一些硅襯底10沒有完全分割的部分，這些部分也將分割開，并且，收集機(jī)構(gòu)可以拾取每一邏輯元件10a，而不接觸相鄰的邏輯元件10a。而且，在該工藝中，拾取邏輯元件10a時(shí)產(chǎn)生的粉塵可以真空吸走，以避免邏輯電路、墨水噴嘴等受到粉塵粘附的不利影響。
分割硅襯底10產(chǎn)生的每一元件芯片的每一側(cè)面，即由于硅襯底10的分割而產(chǎn)生的元件芯片的表面，包含表面劃痕11a的內(nèi)表面(至少表面劃痕11a的內(nèi)表面的一部分)；沿硅襯底10的厚度方向?qū)?zhǔn)的所述多個(gè)內(nèi)部裂紋12的每一個(gè)的相對(duì)表面之一，即，熔化而冷卻形成內(nèi)部裂紋的硅部分產(chǎn)生的表面；和連接這些內(nèi)部裂紋12的裂紋的相對(duì)表面之一。對(duì)元件芯片10a的側(cè)面的可視檢查表明，與內(nèi)部裂紋12和形成的用于分割硅襯底10的裂紋相對(duì)應(yīng)的側(cè)面部分，比對(duì)應(yīng)于表面劃痕11a的側(cè)面部分更平滑；后者具有非常小的不規(guī)則的峰和谷。
表面劃痕11a可以利用激光束形成。然而，如果表面劃痕11a利用激光束形成，那么產(chǎn)生的元件芯片10a的側(cè)面將包含硅的熔化部分冷卻產(chǎn)生的表面。
如果作為待分割物體的硅襯底10的頂面是這樣的結(jié)構(gòu)，即它干擾其中硅襯底10的內(nèi)部用激光束L照射的工藝，那么硅襯底10可以利用激光束L從硅襯底10的底側(cè)照射，以便對(duì)硅襯底10進(jìn)行內(nèi)部加工。而且，如果硅襯底10的頂面粗糙，那么可以通過蝕刻等處理工藝，在激光束L將進(jìn)入硅襯底10的區(qū)域上平滑；換言之，它可以形成用于激光束L的窗口。
在下文中，將描述本發(fā)明的其他實(shí)施例。如果未在本發(fā)明的任一下述實(shí)施例中描述給定結(jié)構(gòu)排列，那么這種結(jié)構(gòu)排列實(shí)際上與前一實(shí)施例相同。
(實(shí)施例2)在硅襯底10的情況下，其表面層是二氧化硅薄膜2，不同于主襯底材料，以便確?？煽康匦纬蓛?nèi)部裂紋，被硅襯底10的表面反射的激光束量必須最小化，因?yàn)槟芰繐p失的主要原因是激光束L被硅襯底10的表面反射。
所以，對(duì)第一實(shí)施例中的硅襯底分割工藝進(jìn)行局部調(diào)整。
圖29是該實(shí)施例中的硅襯底分割工藝的流程圖。該實(shí)施例的硅襯底分割工藝包含利用膠帶安裝硅晶片1的步驟1；校正硅晶片1的步驟2；形成光投射窗口的步驟3；形成內(nèi)部裂紋的步驟4；形成表面凹槽的步驟5；分割硅晶片1的步驟6；修整未完全分離的元件芯片的步驟7；和收集分離的元件芯片10a的步驟8。
參照?qǐng)D30，在形成激光投射窗口的步驟3中，為了使發(fā)射的激光束的能量在步驟4中有效地會(huì)聚，形成使硅襯底10的氧化物薄膜2厚度最佳的凹槽2a。圖31是示出了二氧化硅薄膜2的厚度和反射系數(shù)之間的關(guān)系的圖。根據(jù)該圖，選擇使氧化物薄膜2的反射系數(shù)相對(duì)于激光束L最小的氧化物薄膜2的厚度。
更準(zhǔn)確地說，當(dāng)光源是YAG激光的基波(波長為1064nm)時(shí)，且nd＝270nm(約λ/4)，那么反射系數(shù)最小，約4％(圖31)。這樣，通過蝕刻等方法在氧化物薄膜2的頂面上形成凹槽2a，而使氧化物薄膜的凹槽部分的厚度為該值。無需說，凹槽2a通過蝕刻在氧化物薄膜2的表面上形成，激光束L經(jīng)過所述凹槽在硅襯底10內(nèi)會(huì)聚，而在硅襯底10內(nèi)形成裂紋。
代替在氧化物薄膜2的表面上形成凹槽2a，氧化物薄膜2本身可以形成最佳的厚度。
內(nèi)部裂紋通過使激光束L穿過具有最佳厚度的氧化物薄膜2的所述部分在硅襯底10內(nèi)會(huì)聚而形成。然后，沿著預(yù)定分割線，利用非熱方法，例如，利用碳化物或金剛石鑲?cè)袆澘唐鞯葎澘添斆?，在硅襯底10的頂面上形成表面劃痕11a。這種形成表面劃痕11a的工藝可以在通過激光束對(duì)硅襯底10進(jìn)行內(nèi)部加工之前進(jìn)行。
根據(jù)該實(shí)施例，激光束的能量損失，因?yàn)榧す馐艿焦枰r底10的表面的反射，所以氧化物薄膜形成的表面層可以最小化，從而可以減小內(nèi)部裂紋形成的過程中消耗的能量。而且，可以避免氧化物薄膜厚度不均勻、薄膜性能的不均勻性等致使形成內(nèi)部裂紋的工藝不穩(wěn)定的問題。
(實(shí)施例3)參照?qǐng)D32(a)，在該實(shí)施例中的硅襯底20具有多個(gè)不尋常形狀的邏輯元件20a，即，在其長和短邊緣之間的比值異乎尋常地更大的邏輯元件。當(dāng)通過在硅襯底20內(nèi)形成多個(gè)內(nèi)部裂紋、和在硅襯底20的頂面21上形成表面劃痕21a而分割該硅襯底20時(shí)，在沿平行于邏輯元件20a的較長邊緣的預(yù)定分割線C1分割硅襯底20時(shí)，邏輯元件20a損壞的頻率可能大于在沿預(yù)定分割線C2分割硅襯底20時(shí)邏輯元件20a的損壞頻率。
尤其是，如果硅襯底20是這種有多個(gè)邏輯元件20a的硅襯底，每一邏輯元件由具有液體噴射孔的孔板覆蓋，那么不僅產(chǎn)生具有不希望的外圍輪廓的邏輯元件20a的裂紋擴(kuò)展，如上所述，而且，裂紋從液體噴射孔的拐角擴(kuò)展到邏輯元件20a的邊緣。這些問題的原因認(rèn)為是當(dāng)沿平行于邏輯元件20a的較長邊緣的預(yù)定分割線分割硅襯底20時(shí)，在硅襯底20(邏輯元件20a)中產(chǎn)生大量的彎曲應(yīng)力，且邏輯元件20a不能承受這種彎曲應(yīng)力。因此，在該實(shí)施例中，通過使沿平行于邏輯元件20a的長邊緣的預(yù)定分割線分割硅襯底20時(shí)在硅襯底20內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力，比沿邏輯元件20a的較短邊緣的預(yù)定分割線分割硅襯底20時(shí)在硅襯底20內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力更小，避免了在沿平行于邏輯元件20a的較長邊緣的預(yù)定分割線分割硅襯底20時(shí)，某些邏輯元件20a損壞的問題。減小沿平行于邏輯元件20a長邊緣的預(yù)定分割線分割硅襯底20時(shí)在硅襯底20內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力所必需的是減小沿上述分割線分割硅襯底20所施加的壓力；而且減小沿上述分割線分割硅襯底20所施加的壓力所必需的是形成內(nèi)部裂紋，從而在給定的預(yù)定分割線下方，沿硅襯底20的厚度方向?qū)?zhǔn)的所有裂紋的長度總和，和硅襯底20的厚度之間的差值(沿硅襯底20的厚度方向硅襯底20的未加工部分)變小。
因此，例如，當(dāng)沿平行于邏輯元件20a的較短邊緣的預(yù)定分割線C2形成多組內(nèi)部裂紋12時(shí)，硅襯底20進(jìn)行內(nèi)部加工三次，每次深度不同，從而沿硅襯底20的厚度方向，形成對(duì)準(zhǔn)的三個(gè)內(nèi)部裂紋22，如圖32(c)所示，但是當(dāng)沿平行于邏輯元件20a的較長邊緣的預(yù)定分割線C1形成多組內(nèi)部裂紋12時(shí)，硅襯底20進(jìn)行內(nèi)部加工四次，每次深度不同，如圖32(b)所示。所以，沿平行于邏輯元件20a的較長邊緣的預(yù)定分割線C1對(duì)硅襯底20進(jìn)行內(nèi)部加工花費(fèi)更多的時(shí)間。但是，如圖32(b)所示，該圖為圖32(a)的線A-A的硅襯底20的剖面圖，該線A-A平行于邏輯元件20a的較長邊緣，硅襯底20的未加工部分的總長度，比如圖32(c)所示的硅襯底20的未加工部分的總長度小，圖32(c)是圖32(a)的線B-B的硅襯底20的剖面圖。所以，當(dāng)沿平行于邏輯元件20a的較長邊緣的預(yù)定分割線C1分割硅襯底20時(shí)，可以通過施加比沿平行于邏輯元件20a的較短邊緣的預(yù)定分割線C2分割硅襯底20時(shí)更小的外力，分割硅襯底20。換言之，這種內(nèi)部加工硅襯底20的方法可以精確地分割硅襯底20。
如上所述，根據(jù)這種方法，沿硅襯底20的厚度方向(與襯底的主表面相交的方向)，形成的內(nèi)部裂紋數(shù)目根據(jù)預(yù)定分割線的方向確定，從而使沿平行于邏輯元件20a的較長邊緣的方向?qū)枰r底20進(jìn)行內(nèi)部加工時(shí)沿硅襯底20的厚度方向的硅襯底20的未加工部分的總長度更小。所以，這種方法減小了分割硅襯底20時(shí)邏輯元件20損壞的數(shù)量。
順便提及的是，作為減小沿平行于邏輯元件20的較長邊緣的預(yù)定分割線分割硅襯底20施加的作用力大小的另一種方式，可以減小在形成內(nèi)部裂紋的激光束掃描硅襯底20的方向上未加工的硅襯底20的總長度，或可以減小沿上述厚度方向和掃描方向的未加工的硅襯底20的總長度。為此，在沿硅襯底20的厚度方向的位置，每一裂紋的長度，沿激光束移動(dòng)的方向的裂紋密度等方面，每組內(nèi)部裂紋根據(jù)預(yù)定分割線的方向進(jìn)行調(diào)整。
例如，可以設(shè)定聚光點(diǎn)的位置，而在沿平行于邏輯元件20a的較長邊緣的方向?qū)枰r底20進(jìn)行內(nèi)部加工之后，使最靠近其上有多個(gè)邏輯元件20a的硅襯底20的頂面21的一組內(nèi)部裂紋盡可能地靠近頂面21，但不到達(dá)頂面。當(dāng)沿平行于邏輯元件20a的較長邊緣的方向加工硅襯底20時(shí)，考慮到硅襯底20被激光束掃描時(shí)平臺(tái)的微小豎直運(yùn)動(dòng)，希望激光束以比沿平行于邏輯元件20a的較短邊緣的方向加工硅襯底20時(shí)更低的速度移動(dòng)。
而且，沿平行于邏輯元件20a的較長邊緣的方向?qū)?zhǔn)的一組內(nèi)部裂紋中的每一內(nèi)部裂紋長度上的生長可以通過硅襯底20的內(nèi)部加工得到增強(qiáng)，同時(shí)通過冷卻硅襯底20的底面而保持硅襯底20的頂面和底面之間較大的溫度梯度。
而且，作為形成沿平行于邏輯元件20a的較長邊緣的方向較高密度的一組內(nèi)部裂紋的另一種方式，可以增加激光束加工硅襯底20的頻率，或減小激光束移動(dòng)的速度。
(實(shí)施例4)參照?qǐng)D33(a)，在該實(shí)施例中，具有多個(gè)邏輯元件30的硅襯底30利用激光束進(jìn)行內(nèi)部加工，從而通過激光束一次掃描硅襯底30，形成多組內(nèi)部裂紋，它們沿同一預(yù)定分割線對(duì)齊，離頂面31的距離(深度)不同，且內(nèi)部裂紋的長度不同。因此，圖14所示的設(shè)備的聚光光學(xué)系統(tǒng)52采用了使激光束會(huì)聚在三個(gè)不同的點(diǎn)A1、A2和A3處的光學(xué)元件。更準(zhǔn)確地說，參照?qǐng)D33(b)，聚光光學(xué)系統(tǒng)52具有使激光束會(huì)聚在其光軸上的多個(gè)點(diǎn)處的光學(xué)元件。至于使激光束會(huì)聚在多個(gè)點(diǎn)的方法，有振幅分割法和波(陣)面分割法。某些振幅分割法采用分束器等。然而，在該實(shí)施例中，使用圖33(c)所示的衍射光學(xué)元件52e。
衍射光學(xué)元件52e可以調(diào)節(jié)表面形狀而產(chǎn)生多波面。計(jì)算使激光束會(huì)聚在多個(gè)點(diǎn)上的模式，根據(jù)計(jì)算的模式形成表面形狀。
代之以，根據(jù)波(陣)面分割法，可以使用圖34所示的光學(xué)元件52f。光會(huì)聚區(qū)域B1和B2在衍射上不同，所以聚光點(diǎn)不同分別為聚光點(diǎn)A1和A2。換言之，一束激光可以同時(shí)會(huì)聚在多個(gè)點(diǎn)上。這種光學(xué)元件可以通過局部加工光學(xué)透鏡實(shí)現(xiàn)，例如通過將透鏡粘合于另一衍射不同的透鏡上。而且，可以采用棱鏡。
而且，根據(jù)波(陣)面分割法，上述衍射光學(xué)元件也可以發(fā)展成光學(xué)元件，比如光學(xué)元件52f。
對(duì)于聚光光學(xué)系統(tǒng)52來說，代替采用使激光束會(huì)聚在多個(gè)點(diǎn)上的光學(xué)元件，可以采用光學(xué)元件52g和中繼透鏡52h的組合，如圖35所示，使激光束會(huì)聚在聚光光學(xué)系統(tǒng)52和光源51之間的中點(diǎn)O附近的多個(gè)點(diǎn)上，且在工件W中形成聚光點(diǎn)的圖像。
(實(shí)施例5)如上所述，每個(gè)聚光點(diǎn)A形成的內(nèi)部裂紋長度為2-100μm，且形成裂紋的硅襯底10的厚度為625μm。所以，為了分割硅襯底10，必須沿硅襯底10的厚度方向，對(duì)硅襯底10進(jìn)行多次內(nèi)部加工。至于沿硅襯底10的厚度方向，激光束會(huì)聚在硅襯底10中多個(gè)點(diǎn)上而內(nèi)部加工硅襯底10的順序(硅襯底10進(jìn)行內(nèi)部加工，且沒有使激光束平行于硅襯底10的頂面移動(dòng)，從而內(nèi)部裂紋沿硅襯底10的厚度方向?qū)R)，首先，激光束會(huì)聚在離硅襯底10的頂面最遠(yuǎn)的聚光點(diǎn)(最靠近底面的聚光點(diǎn))，然后，會(huì)聚在離頂面次遠(yuǎn)的聚光點(diǎn)上，依次等等。
圖36是在垂直于硅襯底10的主表面的平面上，硅襯底10的內(nèi)部加工部分的剖面圖。圖36(b)是圖36(a)中的部分G的放大圖。在這種情況下，硅襯底10進(jìn)行內(nèi)部加工，而根據(jù)分割試驗(yàn)結(jié)果，使相鄰兩加工部分42之間的間隔可以使多個(gè)加工過的部分42被認(rèn)為是一個(gè)較長的已加工部分。對(duì)硅襯底10進(jìn)行內(nèi)部加工，而在工藝完成之后，沿硅襯底10的厚度方向?qū)?zhǔn)的多個(gè)加工部分42可以認(rèn)為是一個(gè)較長的已加工部分的內(nèi)部加工方法，指的是這樣的內(nèi)部加工方法，即該方法加工硅襯底10，而使隨后分割硅襯底10時(shí)在相鄰兩已加工部分42之間形成，且連接所述兩部分的裂紋，不與作為硅襯底10的材料的晶體硅的任一解理面重合。利用這種方法，例如，當(dāng)在下有可以認(rèn)為是一個(gè)較長的已加工部分的兩已加工部分42、和連接所述兩部分的裂紋的點(diǎn)處分割硅襯底時(shí)，形成其表面實(shí)際上平坦的更長的裂紋。換言之，硅襯底10可以分割而形成多個(gè)邏輯元件10a，其次表面實(shí)際上是平坦的。
而且，至于沿水平方向(X和Y方向)，即，垂直于硅襯底10的厚度方向的方向(硅襯底10分割時(shí)形成的理論表面，且平行于Z方向)，每一已加工部分42相對(duì)于另一已加工部分的位置偏差，這出現(xiàn)在加工部分42時(shí)，已加工部分42的水平偏差(在圖36中水平方向上的部分42的偏差)必須在約5μ內(nèi)。如果偏差超出該范圍，那么連接相鄰兩已加工部分42的裂紋不可能形成平坦的表面。至于待加工部分42的數(shù)目，應(yīng)當(dāng)根據(jù)條件確定，所述條件通過分割試驗(yàn)確定，從而形成平坦的表面，但硅襯底10的分割產(chǎn)生的表面尺寸和待加工的內(nèi)部部分的尺寸也必須考慮。
在該實(shí)施例中，對(duì)硅襯底10進(jìn)行內(nèi)部加工，而在完成加工之后，在給定的預(yù)定分割線的給定點(diǎn)下方，將有多個(gè)沿硅襯底10的厚度方向?qū)?zhǔn)的已加工部分，且在相鄰兩已加工部分42之間有間隙，所述多個(gè)已加工部分可以認(rèn)為是一個(gè)較長的已加工部分。所以，隨后分割硅襯底10時(shí)將形成的表面是平坦的。所以，不僅可以避免元件安裝在錯(cuò)誤位置的問題，而且可以使硅襯底10的損壞最小。
(實(shí)施例6)如果硅襯底10如第五實(shí)施例那樣進(jìn)行多次內(nèi)部加工，硅襯底10或被加工物體會(huì)變脆，且有時(shí)候在硅襯底10的內(nèi)部加工和硅襯底分割工藝之間意外地分割。為了避免這種問題，推薦在包含多個(gè)較短的已加工部分32a在內(nèi)的相鄰兩個(gè)明顯較長的已加工部分之間的至少一部分不被加工。
至于明顯較長的已加工部分33的位置，可以是如圖37(a)-37(d)所示的四種排列。在這些情況下，根據(jù)經(jīng)上述硅襯底分割試驗(yàn)獲得的知識(shí)加工硅襯底10，這樣利用硅襯底10分割時(shí)相鄰兩較短已加工部分32a將利用不與晶體硅的任一解理面重合的裂紋相連接而提供的間隔，定位每一明顯較長的已加工部分33中較短的已加工部分32a。
圖37(a)示出了在硅襯底10中形成兩個(gè)明顯較長的內(nèi)部裂紋33的排列，沿硅襯底10的厚度方向?qū)R，而保留三個(gè)未加工部分(在硅襯底分割工藝之前裂紋沒有擴(kuò)展穿過的部分)，即，在頂部內(nèi)部裂紋33和頂面11之間的部分，在兩內(nèi)部裂紋33之間的部分，和在頂部內(nèi)部裂紋33和底面13之間的部分。
圖37(b)示出了沿硅襯底10的厚度方向在硅襯底10中形成一個(gè)明顯較長的內(nèi)部裂紋33的排列，從而保留兩個(gè)未加工部分，即在一個(gè)表觀較長的內(nèi)部裂紋33和頂面11之間的部分，和在裂紋33和底面13之間的部分。
圖37(c)示出了一種排列，其中四個(gè)明顯較長的內(nèi)部裂紋33，即，一對(duì)明顯較長的內(nèi)部裂紋33沿襯底的厚度(深度)方向?qū)?zhǔn)，且其位置使未加工部分在上面、之間和下方，一對(duì)明顯較長的內(nèi)部裂紋33平行于水平方向?qū)?zhǔn)，且在連接豎直對(duì)準(zhǔn)的一對(duì)裂紋33的直線的相對(duì)側(cè)上一對(duì)一地定位，從而在水平對(duì)準(zhǔn)的一對(duì)內(nèi)部裂紋33之間的未加工部分起阻止這些裂紋的作用，這些裂紋可能在豎直對(duì)準(zhǔn)的一對(duì)裂紋33之間的未加工部分中沿平行于硅晶體的解理面的方向擴(kuò)展。
圖37(d)示出了在硅襯底10中形成兩個(gè)明顯較長的內(nèi)部裂紋33的排列，沿硅襯底10的厚度方向?qū)?zhǔn)，明顯較長的加工部分33的底端離頂面11最遠(yuǎn)而到達(dá)底面13。在這種情況下，與底側(cè)上的明顯較長的已加工部分33相對(duì)應(yīng)的硅襯底10的所述部分形成時(shí)，所形成的粉塵等污染物可能在底面13上擴(kuò)展。然而，通常襯底的底面，如在該實(shí)施例中，覆蓋有粘結(jié)的切割帶等。實(shí)際上，在前面實(shí)施例中的每一襯底，也覆蓋有切割帶等。所以，認(rèn)為在底側(cè)上的明顯較長的內(nèi)部裂紋33形成過程中產(chǎn)生的粉塵，可能在硅襯底10的底面上擴(kuò)展，但被切割帶的粘結(jié)劑層捕獲，所以，不到達(dá)襯底10的頂面11，或重要表面。
該實(shí)施例可以避免硅襯底10在輸送至分割裝置時(shí)意外分割的問題，以及襯底和/或加工設(shè)備被外部物質(zhì)意外污染的問題，比如襯底加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)部積累的粉塵。
雖然參照所公開的結(jié)構(gòu)描述了本發(fā)明，但它不限于所公開的細(xì)節(jié)，且本申請(qǐng)旨在覆蓋所述改變的目的和下述權(quán)利要求的范圍內(nèi)的這些改變或變化。
權(quán)利要求
1.一種利用激光束從待分割物體上分割一部分的激光分割方法，所述方法包含通過在所述物體的表面上形成線性下凹部分而加工物體的表面加工步驟，所述線性下凹部分有效地對(duì)其產(chǎn)生應(yīng)力集中；在激光束通過兩者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)掃描物體表面所沿著的直線上的物體深度處，形成內(nèi)部加工區(qū)域的內(nèi)部加工區(qū)域形成步驟，所述激光束靠近所述深度會(huì)聚，其中這樣形成的內(nèi)部加工區(qū)域沿實(shí)質(zhì)上垂直于物體表面的方向延伸；以及對(duì)物體施加外力而在所述下凹部分和所述內(nèi)部加工區(qū)域之間形成裂紋的外力施加步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述激光束不會(huì)聚在所述物體的具有斜面的部分上。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于連接所述下凹部分和內(nèi)部加工區(qū)域的裂紋形成所述被分割部分的側(cè)面。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在所述外力施加步驟中，裂紋從所述下凹部分朝所述內(nèi)部加工區(qū)域擴(kuò)展。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述內(nèi)部加工區(qū)域形成步驟在所述表面加工步驟之前進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述內(nèi)部加工區(qū)域形成步驟在所述表面加工步驟之后進(jìn)行。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述物體具有晶體結(jié)構(gòu)，在所述內(nèi)部加工區(qū)域形成步驟中，在激光束在所述深度處會(huì)聚之后，激光束在另一深度處會(huì)聚，從而形成深度不同的內(nèi)部加工區(qū)域，且在所述外力施加步驟中，裂紋不沿晶體結(jié)構(gòu)的解理面延伸，而使內(nèi)部加工區(qū)域互相連接。
8.一種待分割物體，該物體上形成有分別包括半導(dǎo)體元件的多個(gè)電路，所述物體包含在所述物體的表面上形成的下凹部分；通過應(yīng)用會(huì)聚在所述物體的一深度處的激光束而在所述物體內(nèi)部形成的內(nèi)部加工區(qū)域，其中通過使所述下凹部分與所述內(nèi)部加工區(qū)域連接，將所述物體分割成多個(gè)分別具有半導(dǎo)體元件的元件芯片。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于在所述下凹部分和所述內(nèi)部加工區(qū)域之間的距離l和沿深度方向測量的內(nèi)部加工區(qū)域的長度c滿足l＞(c/2)。
10.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于分割的元件芯片在其表面處的碎片小于所述下凹部分的寬度。
11.一種通過從待分割物體上斷裂和分割而形成的半導(dǎo)體元件芯片，所述物體具有在其表面上的多個(gè)半導(dǎo)體元件電路，在表面上形成的下凹部分和通過會(huì)聚激光束形成的內(nèi)部加工區(qū)域，所述半導(dǎo)體元件芯片包含通過分割形成的側(cè)面；其中所述側(cè)面具有已經(jīng)構(gòu)成所述下凹部分的至少一部分的部分；已經(jīng)構(gòu)成所述內(nèi)部加工區(qū)域的一部分的部分；已經(jīng)構(gòu)成所述下凹部分和所述內(nèi)部加工區(qū)域之間裂紋的一部分的部分。
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體元件芯片，其特征在于在所述下凹部分和所述內(nèi)部加工區(qū)域之間的距離l和沿深度方向測量的內(nèi)部加工區(qū)域的長度c滿足l＞(c/2)。
13.一種通過從待分割物體上斷裂和分割而形成的半導(dǎo)體元件芯片，所述物體具有在其表面上的多個(gè)半導(dǎo)體元件電路，在表面上形成的下凹部分和通過會(huì)聚激光束形成的內(nèi)部加工區(qū)域，其中所述物體具有晶體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體元件芯片包含通過分割形成的側(cè)面；和已經(jīng)構(gòu)成所述下凹部分的至少一部分的部分；已經(jīng)構(gòu)成所述內(nèi)部加工區(qū)域的一部分的熔化凝固部分；以及已經(jīng)構(gòu)成所述下凹部分和所述內(nèi)部加工區(qū)域之間的裂紋的解理面。
14.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體元件芯片，其特征在于已經(jīng)構(gòu)成所述下凹部分的至少一部分的所述側(cè)面，具有比解理面的更細(xì)微的凹坑和突起。
15.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體元件芯片，其特征在于已經(jīng)構(gòu)成所述下凹部分的至少一部分的所述側(cè)面，包括所述熔化凝固部分。
16.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體元件芯片，其特征在于在所述下凹部分和所述內(nèi)部加工區(qū)域之間的距離l和沿深度方向測量的內(nèi)部加工區(qū)域的長度c滿足l＞(c/2)。
全文摘要
一種利用激光束從待分割物體上分割一部分的激光分割方法，包括通過在所述物體表面上形成線性下凹部分而加工物體的表面加工步驟，所述線性下凹部分在物體表面有效地產(chǎn)生應(yīng)力集中；在激光束通過兩者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)掃描物體表面所沿著的直線上的物體深度處，形成內(nèi)部加工區(qū)域的內(nèi)部加工區(qū)域形成步驟，所述激光束靠近深度處會(huì)聚，其中這樣形成的內(nèi)部加工區(qū)域沿實(shí)質(zhì)上垂直于物體表面的方向延伸；對(duì)物體施加外力而在所述下凹部分和所述內(nèi)部加工區(qū)域之間形成裂紋的外力施加步驟。
文檔編號(hào)B23K101/40GK1657220SQ20051000930
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2005年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月19日
發(fā)明者井利潤一郎, 稻田源次, 須釜定之, 西脅正行, 森本弘之 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社