CN112447591B - 晶圆的切割方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶圆的切割方法，在切割单元对晶圆进行环切时，在晶圆下方设置热感模块，热感模块与切割头在晶圆两面分别放置；热感模块在切割时，能实时感应到切割过程中切割区域的温度的变化，并将信号传输给信号处理单元，信号处理单元将热感信号传送至数据处理单元，数据处理单元通过反馈信号回路对切割头进行控制，精确控制切割量。

Description

晶圆的切割方法
技术领域
本发明涉及半导体器件制造领域，特别是指一种晶圆的切割方法。
背景技术
随着IC技术的进步日新月异的发展，对芯片的集成度、速度和可靠性的要求越来越高，这便要求芯片要更小更薄。同时为了降低单颗芯片的生产成本及更好的产品性能控制考虑，越来越多的芯片类型开始采用12寸的硅片进行生产。
12寸晶圆背面减薄技术在功率器件领域的典型流程为TAIKO磨削、背面湿法刻蚀、背面金属化、切环和取环。TAIKO工艺在对晶片进行研削时，将保留晶片外围的边缘部分（约3mm左右），只对圆内进行研削薄型化。TAIKO工艺的优点是通过在晶片外围留边来减少晶片翘曲，提高晶片强度。通过导入这项技术，可实现降低薄型晶片的搬运风险和减少翘曲的作用。这个工艺流程通过引入TAIKO环，使得减薄后的晶圆在TAIKO环的支撑作用下，在后续工序的作业过程中的翘曲在可接受的范围内，增加了后续工序的可作业性，降低了晶圆破片的风险。近些年，由于激光环切工艺的产出上面的优势，激光环切工艺已在生产中得到了应用，但在实际应用过程中，我们发现由于晶圆自身厚度的变化，激光能量的变化，切割材料的变化，导致激光环切过程中的工艺精确控制变得艰难，容易出现局部灼伤或者切割不足的现象出现。其工艺过程中的精确控制，便愈来愈是一个必须要去解决的问题。
采用TAIKO减薄方式的晶圆，在研磨过程中，离边一定距离区域不进行磨削，以便留下一定宽度的支撑环（TAIKO Ring），增强后续站点工艺作业的能力。
目前的激光环切工艺采用固定时间的方式进行环切工艺，这个固定的时间是基于以往工艺过程中积累的经验值，通过切割的时长来粗略估计切割效果，这个时长很难根据实际情况实施调整，存在切割时间不足或者过长的问题，切割时间不足，会导致支撑环与有效die区域还有连接，取环过程中，会导致造成裂纹，严重时导致产生裂片；切割时间过长会导致，WPH（每小时晶圆流片数）过低，并且灼伤支撑晶圆的UV膜，造成晶圆外观上的损伤缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种晶圆的切割方法，实现晶圆环切的精确切割，克服切割不足或者切割过度的问题。
为解决上述问题，本发明所述的一种晶圆的切割方法，在切割单元对晶圆进行环切时，在晶圆下方设置热感模块，热感模块与切割头在晶圆两面分别放置；热感模块在切割时，能实时感应到切割过程中切割区域的温度的变化，并将温度信号传输给信号处理单元，信号处理单元将温度信号传送至数据处理单元，数据处理单元通过反馈信号回路对切割头进行控制，精确控制切割量。
进一步地改进是，所述的切割头在对晶圆进行切割时，由于切割时间及切割量的不同，导致切割点的温度发生变化，在切割过程中温度会不断上升，而当将晶圆切透时，温度会出现突变，因此基于对切割区域的温度监控来抓取切割的停止点。
进一步地改进是，所述的热感模块的数量为1～10个。
进一步地改进是，在晶圆吸附于切割台面上之后，所述的热感模块安装在晶圆半径130～150mm区域的正下方位置。
进一步地改进是，所述的热感模块将晶圆切割过程中的温度信息经信号处理单元传输到数据处理单元，数据处理单元内置一个阈值，当晶圆切割位置的温度达到所述阈值时，数据处理单元通过反馈信号电路对切割头的切割状态进行调整。
进一步地改进是，通过所述的反馈信号电路，实现热感模块与切割头之间的反馈与联动。
进一步地改进是，根据晶圆切割区域切透前与切透后的温度的突变，及时侦测到切透的时间点，达到对激光环切工艺的精确控制。
进一步地改进是，所述的晶圆为适用于TAIKO减薄工艺的晶圆，所述晶圆厚度在20～250um之间。
进一步地改进是，所述的热感模块为温度探头。
进一步地改进是，所述温度探头为红外温度探头或者热敏温度探头。
本发明所述的晶圆的切割方法，通过在晶圆下方设置热感模块，在切割过程中实施采集切割区域的温度信息，当监测到切割区域晶圆切透前与切透后的温度的突变来判定切割终止点，数据处理单元与切割头之间由反馈信号电路实现联动，能及时调整切割头的切割状态，实现晶圆环切的切割量的精准控制。
附图说明
图1 是本发明晶圆切割的结构示意图。
具体实施方式
本发明所述的晶圆的切割方法，主要针对晶圆环切。根据切割的原理，在切割时切割区域由于切割刀头与晶圆的剧烈摩擦使得切割区域的热量累积，温度不断升高，而晶圆切透后刀头不再摩擦晶圆，切割区域会出现温度的突变。如图1所示，整个切割系统包括切割头，实现对晶圆的环切动作，还包括热感模块、信号处理单元、数据处理单元以及反馈信号电路。在切割单元对晶圆进行环切时，在晶圆下方设置热感模块。具体是在晶圆吸附于切割台面上之后，将热感模块安装在晶圆半径130～150mm区域的正下方位置，热感模块与切割头在晶圆两面相对放置，热感模块的数量设置1～10个不等，能够实现对多个位置同时监控，可视情况自行决定。
切割单元对晶圆进行环切时，在晶圆下方设置的热感模块，热感模块与切割头在晶圆两面分别放置；热感模块在切割时，由于切割时间及切割量的不同，导致切割点的温度发生变化，在切割过程中温度会不断上升。热感模块能实时感应到切割过程中切割区域的温度的变化，并将温度信号传输给信号处理单元，信号处理单元将温度信号传送至数据处理单元。因此可以根据晶圆切割区域切透前与切透后的温度的突变，及时侦测到切透的时间点，达到对激光环切工艺的精确控制。
数据处理单元通过反馈信号回路对切割头进行控制，精确控制切割量。
所述的热感模块将晶圆切割过程中的温度信息经信号处理单元传输到数据处理单元，数据处理单元内置一个阈值，当晶圆切割位置的温度达到所述阈值时，数据处理单元通过反馈信号电路对切割头的切割状态进行调整。通过所述的反馈信号电路，实现热感模块与切割头之间的反馈与联动。因此，该系统还能实现在切割过程中的保护，比如在切割过程中温度异常时及时停止切割。
本发明所述的晶圆为适用于TAIKO减薄工艺的晶圆，一般这种晶圆的厚度在20～250um之间。
本发明实施例中，如图1所示的热感模块为温度探头，一般常见的为红外温度探头或者热敏温度探头。基于本发明实施例，采用红外温度探头更为合适，红外温度探头将切割区域的红外温度信号转为电信号后，由信号处理单元对温度信号进行采样处理之后发送到数据处理单元。
因此，通过上述结构，本发明能及时跟踪切割的状态，对切割时间做出及时的反馈，达到对激光环切工艺及时精确的控制目的，避免了晶圆切割不足或者切割过度的问题。
以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种晶圆的切割方法，其特征在于：在切割单元对晶圆进行环切时，在晶圆下方设置热感模块，热感模块与切割头在晶圆两面分别放置；热感模块在切割时，能实时感应到切割过程中切割区域的温度的变化，并将温度信号传输给信号处理单元，信号处理单元将温度信号传送至数据处理单元，数据处理单元通过反馈信号回路对切割头进行控制，精确控制切割量。
2.如权利要求1所述的晶圆的切割方法，其特征在于：所述的切割头在对晶圆进行切割时，由于切割时间及切割量的不同，导致切割点的温度发生变化，在切割过程中温度会不断上升，而当将晶圆切透时，温度会出现突变，因此基于对切割区域的温度监控来抓取切割的停止点。
3.如权利要求1所述的晶圆的切割方法，其特征在于：所述的热感模块的数量为1～10个。
4.如权利要求1所述的晶圆的切割方法，其特征在于：在晶圆吸附于切割台面上之后，所述的热感模块安装在晶圆半径130～150mm区域的正下方位置。
5.如权利要求1所述的晶圆的切割方法，其特征在于：所述的热感模块将晶圆切割过程中的温度信息经信号处理单元传输到数据处理单元，数据处理单元内置一个阈值，当晶圆切割位置的温度达到所述阈值时，数据处理单元通过反馈信号电路对切割头的切割状态进行调整。
6.如权利要求5所述的晶圆的切割方法，其特征在于：通过所述的反馈信号电路，实现热感模块与切割头之间的反馈与联动。
7.如权利要求5所述的晶圆的切割方法，其特征在于：根据晶圆切割区域切透前与切透后的温度的突变，及时侦测到切透的时间点，达到对激光环切工艺的精确控制。
8.如权利要求1所述的晶圆的切割方法，其特征在于：所述的晶圆为适用于TAIKO减薄工艺的晶圆，所述晶圆厚度在20～250um之间。
9.如权利要求1所述的晶圆的切割方法，其特征在于：所述的热感模块为温度探头。
10.如权利要求9所述的晶圆的切割方法，其特征在于：所述温度探头为红外温度探头或者热敏温度探头。
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