CN109909608A - 晶圆加工方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种晶圆加工方法及装置，晶圆加工方法包括以下步骤：激光从晶圆的正面入射金属导电薄膜，并沿切割轨迹在所述金属导电薄膜上移动，以使得金属导电薄膜上产生与切割轨迹相对应的划痕；调整激光的聚焦点，对晶圆内部进行改质加工，以使得晶圆内形成改质层，调整后的激光的聚焦点到晶圆的正面的距离d满足如下条件：其中，H为晶圆剔除金属导电薄膜后的厚度。本申请的晶圆加工方法及装置，在对加工晶圆时，会在金属导电薄膜上产生与切割道相对应的划痕，从而避免分片过程中产生背金黏连和双晶问题，以提升分片效率和良率，同时，通过调整激光的聚焦高度，对晶圆内部进行改质以形成改质层，从而提高分割精度，以适应精细切割分片的需要。

Description

晶圆加工方法及装置

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，尤其涉及晶圆加工方法及装置。

背景技术

在当前制造中，晶圆划片通常采用两种方法：一种是传统的机械切割。机械切割主要是利用金刚石的机械应力对晶圆进行磨削，存在机械变形、应力集中释放以及道具磨损等问题，废水也会造成尘屑污染，同时还招致额外的清洁和抛光步骤。随着芯片集成度和性能要求的逐渐提升，机械切割满足不了晶圆划片的品质需求。

另一种是激光无接触加工，使得晶圆按划切轨道进行切割，最终达到单位晶圆分离的效果。然而，目前的激光加工晶圆的方式中，有些激光加工方式需要在晶圆片预留宽度较大的切割道，而无法适应小芯粒的切割，且切割热效应容易产生大量的熔融残渣，在切割道边缘堆积，影响晶圆片的使用性能，造成器件强度的降低；熔融残渣附着于切割后的晶圆内壁也会严重影响其扩膜分离，造成切割质量不佳。有些激光加工能够基于较窄的切割道将晶圆分割成一个个的小晶粒，适用于精细加工，但对于背面镀有金属导电薄膜的晶圆，易在分片过程中出现背金黏连的问题，从而造成双晶，影响分片效率和良率。基于此，业界亟需解决背面镀有金属导电薄膜的晶圆的分割加工方式难以在满足较窄切割道的晶圆切割情况下，避免双晶，提高分片效率和良率的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种利于晶圆分片的晶圆加工方法及装置，能够在适应较窄切割道的加工需要的情况下，避免分片过程中产生背金黏连和双晶问题，以提升分片效率和良率。

本申请提供一种晶圆加工方法，所述晶圆的背面镀有金属导电薄膜，所述晶圆加工方法包括以下步骤：

激光从所述晶圆的正面入射所述金属导电薄膜，并沿切割轨迹在所述金属导电薄膜上移动，以使得所述金属导电薄膜上产生与所述切割轨迹相对应的划痕；

调整激光的聚焦点，对所述晶圆内部进行改质加工，以使得所述晶圆内形成改质层，调整后的激光的聚焦点到所述晶圆的正面的距离d满足如下条件：

其中，H为所述晶圆剔除所述金属导电薄膜后的厚度。

在其中一个实施方式中，所述调整激光的聚焦点对所述晶圆内部进行改质加工，以使得所述晶圆内形成改质层的步骤之后，还包括步骤：

沿所述划痕从所述晶圆的背面劈裂所述晶圆，以对所述晶圆进行分片形成晶粒。

在其中一个实施方式中，所述晶圆设于膜片上，所述对所述晶圆进行分片形成晶粒的步骤之后，还包括步骤：

对所述膜片进行扩膜处理，使得所述晶粒相互分离。

在其中一个实施方式中，所述膜片为蓝膜或UV膜。

在其中一个实施方式中，所述切割轨迹包括多个第一轨迹和多个第二轨迹，多个所述第一轨迹相互平行，多个所述第二轨迹相互平行，所述第一轨迹与所述第二轨迹相交，所述激光相对所述晶圆沿所述切割轨迹移动，形成所述划痕的步骤包括：

所述激光相对所述晶圆沿所述第一轨迹移动，在所述金属导电薄膜上产生与所述第一轨迹相对应的第一划痕；

所述激光相对所述晶圆沿所述第二轨迹移动，在所述金属导电薄膜上产生与所述第二轨迹相对应的第二划痕。

在其中一个实施方式中，所述划痕均匀地分布在所述金属导电薄膜上。

在其中一个实施方式中，所述改质层均匀地分布在所述晶圆内部的一个或多个平面内。

在其中一个实施方式中，所述调整激光的聚焦点，对所述晶圆内部进行改质加工，以使得所述晶圆内形成改质层的步骤之后，还包括步骤：

在所述晶圆的正面粘连麦拉膜。

在其中一个实施方式中，所述晶圆剔除所述金属导电薄膜前的厚度h为0.05mm～0.5mm，所述金属导电薄膜的厚度为1μm～5μm。

另一方面，本申请提供一种晶圆加工装置，用于采用上述的晶圆加工方法对晶圆进行加工。

本发明的晶圆加工方法及装置，在金属导电薄膜上产生与切割道相对应的划痕，从而避免分片过程中产生背金黏连和双晶问题，以提升分片效率和良率，同时，通过调整激光的聚焦高度，对晶圆内部进行改质以形成改质层，从而在切割道较窄的情况下，仍然能够精细切割分片。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为一实施方式的晶圆加工方法的步骤流程示意图；

图2为另一实施方式的晶圆加工方法的步骤流程示意图；

图3为再一实施方式的晶圆加工方法的步骤流程示意图；

图4为一实施方式的晶圆加工方法中，激光在金属导电薄膜上产生划痕的示意图；

图5为图4示出的激光在金属导电薄膜上加工出划痕后的示意图；

图6为一实施方式的晶圆加工方法中，激光对晶圆内部进行改质加工，形成改质层的示意图；

图7为一实施方式的晶圆加工方法中，劈裂晶圆进行分片时的示意图；

图8(a)为一实施方式中晶圆的切割道分布示意图；

图8(b)为对切割后的晶圆进行裂片和扩膜的效果示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1和图8(a)所示，本申请提供一种晶圆加工方法，该方法可以用于切割晶圆20。结合图4所示，晶圆20的背面镀有金属导电薄膜22。需要指出的是，晶圆20具有相背设置的正面21和背面，其中，正面21可以认为是晶圆20用来制作功能区的一面，但不局限于制作功能区。结合图8(b)所示，在对晶圆20进行切割、分片等加工时，晶圆20覆设在膜片B上，利用膜片B作为承载晶圆20的载体。在一些实施方式中，膜片B可以是蓝膜，也可以是UV膜，在此不做限制。

通常情况下，晶圆20的背面，即镀有金属导电薄膜22的一侧贴附在膜片B上。此外，结合图8(a)所示，激光对晶圆20进行切割加工时，是沿着一定轨迹移动的，该轨迹也称为“切割轨迹”，需要指出的是，切割轨迹可以是预先设定在晶圆20需要切割的地方，在晶圆20加工领域，预先在晶圆20规划设定好的切割位置，也被称为“切割道”。可以理解的，在晶圆20未完成光蚀刻及元器件等工艺前，此时的晶圆片也称为“裸片”，即便上面没有形成切割道，也可以是通过设置与切割道相对应的虚拟轨迹，在加工晶圆20时，激光沿着虚拟轨迹同样能够对晶圆20进行分割，形成分割一颗颗晶粒A。结合图1、图4和图5所示，本申请的晶圆加工方法包括以下步骤：

激光10加工方法包括以下步骤：

步骤S102，激光10从晶圆20的正面21入射金属导电薄膜22，并沿切割轨迹在金属导电薄膜22上移动，以使得金属导电薄膜22上产生与切割轨迹相对应的划痕23。

需要说明的是，激光10的能量聚集在激光10的聚焦点10a处，也就是说，在对加工对象实施激光10加工时，激光10的聚焦点10a将移至加工对象。该实施方式中，激光10从晶圆20的正面21入射金属导电薄膜22，对金属导电薄膜22进行激光10加工，也就是说该加工过程不会影响晶圆20的除了金属导电薄膜22的其他部分的结构。通过激光10加工后的金属导电薄膜22上将会形成划痕23，且该划痕23与切割轨迹相对应，而切割轨迹是根据晶圆20实际切割位置需要进行设定的，因此在沿切割道完成晶粒A分割后，可以沿划痕23对经过切割的晶圆20进行裂片，以使得各晶粒A断开彼此的连接。

步骤S104，调整激光10的聚焦点10a，对晶圆20内部进行改质加工，以使得晶圆20形成改质层20a(参阅图6所示)。如图6所示，经过改质加工，晶圆20内部的改质层20a附近将产生微裂纹20b，从而便于对晶圆20进行分片形成晶粒A。需要指出的是，改质层20a可以是多层结构，也就是说，在晶圆20内部经过改变激光10的聚焦点10a的位置可以产生多层改质层20a。从而在对晶圆20进行裂片时，减少晶粒A之间的结合力，避免分片不完全或者晶粒A分片位置不准确而受损。

对晶圆20的内部改质加工，也是指“改质切割”。结合图6所示，改质切割是利用对晶圆20具有透射性的激光10聚焦在晶圆20内部以形成改质层20a，以便借助外力使晶圆20沿着改质层20a和微裂纹20b裂开为单独的多个晶粒A。利用这种加工方式，可以避免在滑片过程中产生碎屑对晶粒A功能区造成污染，功能区可以是用来感应外界光线的感应区，但不局限于感应区。

继续参阅图6所示，调整后的激光10的聚焦点10a到晶圆20的正面21的距离d满足如下条件：

其中，H为晶圆20剔除金属导电薄膜22后的厚度。在该聚焦高度下，所形成的改质层20a位置不至于偏上而容易破坏晶圆20的正面21结构强度，从而避免在切割过程中出现崩边而导致晶圆20受损。同时，在该聚焦高度下，所形成的改质层20a位置不至于偏低而在晶圆20上形成较宽的切口，不利于晶粒A的精密加工。确切的说，利用这种加工方式，激光10可以对晶粒A进行精细加工。该实施方式中，由于激光10在金属导电薄膜22上产生了划痕23，从而在对晶圆20进行分片时，金属导电薄膜22能够沿划痕23断裂而分离，从而避免晶圆20分片过程中产生背金黏连的问题，提高分片效率以及良率。同时，该方法中，采用调整激光10的聚焦点10a的方式，对晶圆20内部进行改质加工形成改质层20a，从而相比传统的机械切割，这种切割方式具有较高的加工精度，适应晶粒A的精密加工需要。

需要说明的是，划痕23均匀地分布在金属导电薄膜22上，从而使得在分片时，晶圆20的受力均匀，不容易产生局部应力而受损。

改质层20a均匀地分布在晶圆20内部的一个或多个平面内。

结合图2所示，步骤S104，即调整激光10的聚焦点10a对晶圆20内部进行改质加工，以使得晶圆20形成改质层20a的步骤之后，还包括步骤：

步骤S202，沿划痕23从晶圆20的背面劈裂晶圆20，以对晶圆20进行分片。

结合图7和图8(a)所示，以晶粒A呈矩形为例对劈裂操作做进一步说明。

参阅图8(a)所示，切割轨迹包括多个第一轨迹n和多个第二轨迹m，多个第一轨迹n相互平行，多个第二轨迹m相互平行，第一轨迹n与第二轨迹m相互垂直，在加工例如平行四边形的晶粒A时，第一轨迹n与第二轨迹m也可以是不垂直而呈一定夹角，总而言之，需要对分割不同形态的晶粒A时，第一轨迹n和第二轨迹m只要适应所加工晶粒A的形态，例如，第一轨迹n和第二轨迹m相交，这样，利用多个平行设置的第一轨迹n以及多个平行设置的第二轨迹m便能分割出四边形形态的晶粒A，在第一轨迹n与第二轨迹m相互垂直时，便能分割出矩形晶粒A。

矩形晶粒A所采用的切割轨迹中，第一轨迹n和第二轨迹m相互垂直，在加工具有切割道的晶圆20时，第一轨迹n与横向切割道相对应，第二轨迹m与纵向切割道对应。由于切割轨迹中的第一轨迹n和第二轨迹m相互垂直，从而激光沿切割轨迹在金属导电薄膜22上加工的划痕23也将纵横交错，以分别对应分割晶粒A的四边。在对晶圆20进行分片时，由于金属导电薄膜22上利用激光10蚀刻出了划痕23，从而通过劈刀30从晶圆20的背面沿划痕23可以对晶圆20进行精准劈裂而不会出现晶圆20的背面的金属导电薄膜22无法断开的现象，即避免了晶圆20出现背金黏连的问题。在其他实施方式中，晶粒A也可以是六边形等形态，相应的切割轨迹可以包括多条轨迹，以适应晶圆20分割需要，在此不做限定。

结合图3所示，步骤S202之后，即对晶圆20进行分片形成晶粒A之后，还包括步骤：

步骤S302，对膜片B进行扩膜处理，使得晶粒A相互分离。

结合图8(b)所示，在晶圆20经过切割分片后，产生的晶粒A将彼此断开，从而对膜片B进行扩膜处理时，膜片B向外延展，进而将分片后的晶粒A相互分离，以便后续工艺对晶粒A进行例如清洗、植球或打金线等作业。

参阅图8(a)所示，以切割轨迹包括第一轨迹n和第二轨迹m为例对形成划痕23的步骤加以说明，具体地，激光10相对晶圆20沿切割道移动，形成划痕23的步骤包括：

激光10相对晶圆20沿第一轨迹n移动，在金属导电薄膜22上产生与第一轨迹n相对应的第一划痕。例如，图4和图5所示，激光10在聚焦于金属导电薄膜22后，沿X方向移动，从而在金属导电薄膜22上产生相应地划痕23。

激光10相对晶圆20沿第二切割道m移动，在金属导电薄膜22上产生与第二切割道m相对应的第二划痕。

相应地，在对晶圆20内部进行改质加工以形成改质层20a时，也可以采用激光10沿第一轨迹n和/或第二切割道m的方式移动。需要说明的是，这种激光10与晶圆20的相对移动，可以是晶圆20不动而激光10移动的方式进行，也可以是激光10保持不动而承载晶圆20的工作台分别沿X-Y方向移动来实现，在此不做赘述。

在其中一个实施方式中，调整激光10的聚焦点10a，对晶圆20内部进行改质加工，以使得晶圆20内形成改质层20a的步骤之后，还包括步骤：

在晶圆20的正面21粘连麦拉膜(图未示)。

通过麦拉膜增强晶圆20的结构强度，在对晶圆20的背面进行劈裂分片时，麦拉膜能够起到较好的保护作用。同时，麦拉膜贴上在晶圆20的正面21，也能避免晶圆20的正面21受到污染，从而起到保持晶圆20洁净的作用。

在其中一个实施方式中，晶圆20剔除金属导电薄膜22前的厚度h为0.05mm～0.5mm，金属导电薄膜22的厚度为1μm～5μm。这种结构设置下的晶圆20，采用该晶圆加工方法，效果尤为明显，可以很好地避免分片过程中产生背金黏连的问题而出现双晶不良。

相应的，本申请另一方面，提供一种晶圆加工装置，用于采用上述晶圆加工方法对晶圆20进行加工。由于采用上述晶圆加工方法，在金属导电薄膜22上产生与切割轨迹相对应的划痕，从而避免分片过程中晶圆20背面的金属导电薄膜22无法断开而出现背金黏连和双晶问题，以提升分片效率和良率，同时，通过调整激光的聚焦高度，对晶圆内部进行改质以形成改质层，提高分割精度，适应精细切割分片的需要。从而，采用该晶圆加工装置，同样的能够具有这些优点，在此不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种晶圆加工方法，其特征在于，所述晶圆的背面镀有金属导电薄膜，所述晶圆加工方法包括以下步骤：

激光从所述晶圆的正面入射所述金属导电薄膜，并沿切割轨迹在所述金属导电薄膜上移动，以使得所述金属导电薄膜上产生与所述切割轨迹相对应的划痕；

调整激光的聚焦点，对所述晶圆内部进行改质加工，以使得所述晶圆内形成改质层，调整后的激光的聚焦点到所述晶圆的正面的距离d满足如下条件：

其中，H为所述晶圆剔除所述金属导电薄膜后的厚度。

2.根据权利要求1所述的晶圆加工方法，其特征在于，所述调整激光的聚焦点对所述晶圆内部进行改质加工，以使得所述晶圆内形成改质层的步骤之后，还包括步骤：

沿所述划痕从所述晶圆的背面劈裂所述晶圆，以对所述晶圆进行分片形成晶粒。

3.根据权利要求2所述的晶圆加工方法，其特征在于，所述晶圆设于膜片上，所述对所述晶圆进行分片形成晶粒的步骤之后，还包括步骤：

对所述膜片进行扩膜处理，使得所述晶粒相互分离。

4.根据权利要求3所述的晶圆加工方法，其特征在于，所述膜片为蓝膜或UV膜。

5.根据权利要求1所述的晶圆加工方法，其特征在于，所述切割轨迹包括多个第一轨迹和多个第二轨迹，多个所述第一轨迹相互平行，多个所述第二轨迹相互平行，所述第一轨迹与所述第二轨迹相交，所述激光相对所述晶圆沿所述切割轨迹移动，形成所述划痕的步骤包括：

所述激光相对所述晶圆沿所述第一轨迹移动，在所述金属导电薄膜上产生与所述第一轨迹相对应的第一划痕；

所述激光相对所述晶圆沿所述第二轨迹移动，在所述金属导电薄膜上产生与所述第二轨迹相对应的第二划痕。

6.根据权利要求1所述的晶圆加工方法，其特征在于，所述划痕均匀地分布在所述金属导电薄膜上。

7.根据权利要求1所述的晶圆加工方法，其特征在于，所述改质层均匀地分布在所述晶圆内部的一个或多个平面内。

8.根据权利要求1-7任一项所述的晶圆加工方法，其特征在于，所述调整激光的聚焦点，对所述晶圆内部进行改质加工，以使得所述晶圆内形成改质层的步骤之后，还包括步骤：

在所述晶圆的正面粘连麦拉膜。

9.根据权利要求1所述的晶圆加工方法，其特征在于，所述晶圆剔除所述金属导电薄膜前的厚度h为0.05mm～0.5mm，所述金属导电薄膜的厚度为1μm～5μm。

10.一种晶圆加工装置，其特征在于，所述晶圆加工装置用于采用如权利要求1-9任一项所述的晶圆加工方法对晶圆进行加工。