TW201508831A - 半導體晶圓之分斷方法 - Google Patents

半導體晶圓之分斷方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種能夠不使用切割鋸，而以簡單之手法具效果地、且較完美地進行分斷，並且能夠進行薄板化之半導體晶圓之分斷方法。 藉由使刻劃輪10，沿分斷預定線L一邊進行按壓一邊轉動，而形成由往厚度方向浸透之裂紋構成之刻劃線S，此時之裂紋深度，成為未浸透利用接下來的研削磨石3進行之研削而薄板化之半導體晶圓W之厚度全域的程度；接著，使半導體晶圓W表背面反轉，對刻劃線S形成面之相反側之面利用研削磨石3進行研削而薄板化半導體晶圓W；接著，從刻劃線S形成面之相反側之面沿刻劃線S以裂斷桿5進行按壓，藉此使半導體晶圓W撓曲而使裂紋進一步浸透從而分斷半導體晶圓W。

Description

半導體晶圓之分斷方法
本發明係關於一種於表面形成有電子電路之矽等之半導體晶圓之分斷方法。本發明尤其是關於一種對成為母體之半導體晶圓，沿著區劃於其表面所形成的多個電子電路之分斷預定線進行分斷，單片化成晶片尺寸之單位製品的半導體晶圓之分斷方法。
被使用於各種半導體元件之製造的矽晶圓，從低電力、高積體化等之觀點而言，被要求使其厚度變薄，而於最近則被要求使厚度變薄至25μm~50μm。對於將矽晶圓加工成較薄，一般係藉由利用平坦的研削磨石對與形成有電子電路之面為相反側之面進行研削而進行。然而，一旦使厚度變較薄，則因電子電路形成時之殘留應力等的影響而導致扭曲產生。一旦欲對產生有扭曲之矽晶圓於分斷步驟中進行分斷，則將產生缺欠或不規則龜裂而成為不良品之原因。
因此，在專利文獻1等中，提及有在將矽晶圓研削加工成較薄之前，利用切割鋸(dicing saw)之旋轉刀片於矽晶圓之表面加工分斷用之溝槽的技術(所謂的「先切割」)。
圖6，係表示上述專利文獻等中所揭示之習知技術的說明圖。首先，如圖6(a)所示，在具有厚度之矽晶圓13之一面(電子電路形成面)的分斷預定線上，利用切割鋸之旋轉刀片15研削加工分斷用之溝槽14。溝 槽14之深度，在下一步驟中藉由研削磨石而研削成既定之厚度時，溝槽14成為未上下貫通之程度。
接著，如圖6(b)所示，於矽晶圓13之溝槽14加工面貼附保護片16，將該保護片16貼附面以成為下方之方式載置於台板19上，從上方利用粗研削用之研削磨石17進行研削，而如圖6(c)所示般加工成既定之薄度。
最後，如圖6(d)所示，利用精細研削用之研削磨石18進行精細研削，藉由研削去除溝槽14之殘留的底部分而使溝槽14貫通從而分斷矽晶圓13。
另外，將藉由研削磨石進行之研削作業分成二階段而進行，係因為若在最初的粗研削階段中研削至溝槽14開口，則將因顆粒粗的研削磨石17導致在溝槽14之開口緣產生缺欠等之損傷。
專利文獻1：日本特開2003-017442號公報
專利文獻2：日本特開平5-090403號公報
專利文獻3：日本特開2002-224929號公報
在上述之習知的程序中，於矽晶圓加工分斷用之溝槽時，使用有切割鋸。切割鋸，如專利文獻2或專利文獻3等中所揭示般，具備進行高速旋轉之旋轉刀片，且構成為一邊對旋轉刀片噴射洗淨於旋轉刀片之冷卻與切削時所產生之切削屑的切削液一邊進行切削。
但是，在利用旋轉刀片之切削進行之溝槽加工中，切削屑大量產生，即使例如已利用切削液洗淨，但亦存在有切削液之一部分殘留於溝槽內或溝槽形成面、或因切削時之飛散而使切削屑附著於矽晶圓等之情況，而成為品質或良率降低的較大原因。此外，由於必須有用於切削液之供給或廢 液回收之機構或配管，因此使得裝置規模變大。此外，由於係藉由切削而進行溝槽加工者，因此存在有於切削面或溝槽邊緣產生小碎屑(缺欠)，而無法獲得較完美的分斷面之情況。此外，由於進行高速旋轉之旋轉刀片的刃前端係以鋸齒狀形成，因此刃前端之磨耗或破損容易產生而使用壽命較短。進一步地，由於旋轉刀片之厚度從強度方面考量無法設成相當薄，而即使是小徑者亦形成60μm以上之厚度，因此存在有相當於該刀片之寬度的切削寬度是必要的，且亦成為限制材料之有效利用的要因之一等問題點。
進一步地，在習知的程序中，如圖6所示般由於在利用粗研削磨石17研削矽晶圓13之後，用以使溝槽14貫通而利用精細磨石18再次進行研削，因此亦存在有研削屑等從已貫通之溝槽14侵入保護片16側並殘留之問題點。
因此，本發明謀求上述之習知課題之解決，目的在於提供一種能夠不使用切割鋸，而以簡單之手法具效果地、且較完美地進行分斷，並且能夠進行薄板化之半導體晶圓之分斷方法。
為了達成上述目的，在本發明中提出了如以下之技術性的手段。亦即，本發明之半導體晶圓之分斷方法，係對於應進行加工之半導體晶圓之一面利用研削磨石進行研削而薄板化並且沿分斷預定線進行分斷；藉由使沿圓周稜線具有刃前端之刻劃輪，沿該半導體晶圓之上面之分斷預定線一邊進行按壓一邊轉動，而形成由往厚度方向浸透之裂紋構成之刻劃線，此時所形成之裂紋深度，成為未浸透利用接下來的研削磨石進行之研削而薄板化之半導體晶圓之厚度全域的深度；接著，使該半導體晶圓表背面反轉，對該刻劃線形成面之相反側之面利用研削磨石進行研削而薄 板化半導體晶圓；接著，從刻劃線形成面之相反側之面沿該刻劃線以裂斷桿進行按壓，藉此使該半導體晶圓撓曲而使該裂紋進一步浸透從而分斷半導體晶圓。
根據本發明，由於係以刻劃線之裂紋往厚度方向浸透之方式將半導體晶圓分斷，因此能夠抑制如在習知的利用切割鋸進行之切削情形般產生碎屑等，能夠以較完美的切斷面分斷，並且無需切割鋸般的切削寬度，而能夠有效利用材料。此外，由於不會在刻劃線形成面產生切削屑，因此能夠不使因切削屑之附著導致的品質劣化或不良品產生。
尤其是在本發明中，並未如習知的切割鋸般使用切削液，而係在乾的環境下進行分斷，因此具有可省略用於切削液之供給或廢液回收之機構或配管，且亦可省略切斷後之洗淨或乾燥步驟而能夠精巧化地構成裝置之效果。
在上述分斷方法中，亦可於半導體晶圓形成有刻劃線之後，於刻劃線形成面貼附保護片。
藉此，能夠保護於刻劃線形成面所加工成的電子電路，並且能夠在使刻劃線之裂紋往半導體晶圓之厚度全域浸透而分斷時，使經分斷之單位製品在已貼附於保護片之狀態下不會分散地進行保持。
在本發明中，亦可於利用該刻劃輪進行之刻劃線形成時，使刻劃線之裂紋，成為浸透藉由利用接下來的研削磨石進行之研削而薄板化之半導體晶圓之厚度全域的深度。在該情形，成為於刻劃線形成面貼附保護片進行研削。
藉此，在對與刻劃線形成面為相反側之面利用研削磨石進行研削而薄 板化時，藉由已往厚度全域浸透之裂紋而將半導體晶圓從刻劃線分斷，而可省略接下來的裂斷步驟。
L‧‧‧分斷預定線
S‧‧‧刻劃線
W‧‧‧半導體晶圓(矽晶圓)
1‧‧‧平台
2‧‧‧保護片
3‧‧‧研削磨石
4‧‧‧承受台
5‧‧‧裂斷桿
10‧‧‧刻劃輪
10a‧‧‧刃前端
圖1，係本發明之分斷方法之成為加工對象之矽晶圓的俯視圖。
圖2，係表示本發明之分斷方法之順序的說明圖。
圖3，係表示本發明之分斷方法之另一實施例之與圖2同樣的說明圖。
圖4，係表示本發明之分斷方法之再另一實施例之與圖2同樣的說明圖。
圖5，係表示在本發明中所使用之刻劃輪與其保持具部分的圖式。
圖6，係表示習知的分斷方法的說明圖。
以下，針對本發明之半導體晶圓之分斷方法之細節，根據圖式進行說明。
圖1係成為加工對象之矽晶圓之俯視圖，沿著於X-Y方向延伸之格子狀之分斷預定線L並藉由以下所述之分斷方法進行分斷，藉此取出晶片尺寸之單位製品W1。該成為加工對象之矽晶圓W，在分斷前，具有例如100~300μm之厚度，而在以下所述之分斷過程中薄板化成25μm~50μm之厚度。
圖2係表示本發明之矽晶圓(半導體晶圓)W之分斷方法之一實施例的說明圖。
在該實施例中，首先，將具有例如100~300μm之厚度的矽晶圓W載置於平台1上，使用如圖5所示般之刻劃輪10於矽晶圓W之表面加工由裂 紋(往厚度方向浸透之龜裂)構成之刻劃線S。
刻劃輪10，係以超硬合金或燒結鑽石等之工具特性佳之材料形成，並於圓周稜線(外周面)形成有刃前端10a。具體而言，較佳為：使用直徑為1~10mm、尤其是1.5~5mm，且刃前端角度為85~160度、尤其是90~140度者，且可根據被加工之材料的厚度或種類而適當地選擇。
該刻劃輪10，呈可旋轉地被支持於保持具11，並透過升降機構12而被保持於刻劃頭(省略圖示)。刻劃頭，係以能夠在水平地載置矽晶圓W之台板(省略圖示)之上方沿分斷預定線L之方向移動之方式形成。
而且，如圖2(a)所示，藉由使刻劃輪10於矽晶圓W之表面沿分斷預定線L(參照圖1)一邊進行按壓一邊轉動，而於矽晶圓W形成由裂紋(龜裂)構成的刻劃線S。該刻劃線S，以成為未浸透藉由下一步驟利用研削磨石3進行之研削而薄板化成25~50μm之厚度的矽晶圓W之厚度全域的程度、較佳為浸透至厚度的一半左右之裂紋深度之方式形成。
接著，如圖2(b)所示，於刻劃線S形成面貼附保護片2並使矽晶圓W表背面反轉，載置於平台1上。然後，對與刻劃線S形成面為相反側之面利用研削磨石3(亦可與圖6之粗研削用磨石17相同者)進行研削，如圖2(c)所示，將矽晶圓W薄板化至25~50μm之厚度。
接著，如圖2(d)所示，在矽晶圓W之貼附有保護片2之刻劃線S形成面，配置以夾著刻劃線S之方式沿其兩側延伸之左右一對承受台4、4，從矽晶圓W之外面側(承受台4、4之相反側)朝向刻劃線S以長條的裂斷桿5按壓。藉此，將矽晶圓W往與按壓方向相反側撓曲，而矽晶圓W之刻劃線S之裂紋往厚度全域浸透從而將矽晶圓W分斷。
最後，除去保護片2，藉此將圖1所示之經單片化之晶片尺寸之單位製品W1取出。
在上述實施例中，亦可於利用裂斷桿5進行之裂斷加工時，取代承受矽晶圓W之左右一對承受台4、4，而如圖3所示般，將緩衝材6配置成與矽晶圓W之刻劃線S形成面相接，該緩衝材6係具有能夠凹陷矽晶圓W撓曲之程度之厚度。
圖4係表示本發明之分斷方法之另一實施例。
在該實施例中，於利用圖4(a)所示之刻劃輪10進行之刻劃線S形成時，使刻劃線S之裂紋，成為浸透藉由利用接下來的研削磨石3進行之研削而薄板化之矽晶圓W之厚度全域的深度。
因此，如圖4(b)所示，藉由與圖2同樣的步驟於矽晶圓W之刻劃線S形成面貼附有保護片2後，對與刻劃線S形成面為相反側之面利用研削磨石3(亦可與圖6之粗研削用磨石17相同者)進行研削，而在如圖4(c)所示般薄板化時，矽晶圓W藉由浸透至其厚度全域之裂紋而從刻劃線S被分斷。藉此，可省略接下來的裂斷步驟。
於該情形，在利用研削磨石3研削至到達裂紋之薄度時，由於裂紋係不具有寬度之龜裂，因此幾乎不會有研削屑從裂紋侵入下方的情況，此外，由於裂紋係不具有寬度之龜裂且非溝槽，因此亦不會有因磨石抵接溝槽緣而於裂紋部分產生缺欠等損傷之情況。
如以上般，在本發明中，由於係以刻劃線S之裂紋往厚度方向浸透之方式將矽晶圓W分斷，因此能夠抑制如在習知的利用切割鋸進行之切削加工情形般產生碎屑，能夠以較完美的切斷面分斷，並且無需相 當於切割鋸之刀片寬度的切削寬度，而能夠有效利用材料。此外，由於不會在刻劃線形成面產生切削屑，因此能夠不使因切削屑之附著導致的品質劣化或不良品產生。尤其是在本發明中，無需如習知的切割鋸般使用切削液，而係在乾的環境下進行分斷，因此可省略用於切削液之供給或廢液回收之機構或配管，且能夠精巧化地構成裝置。
以上雖已針對本發明之代表性的實施例進行了說明，但本發明並不限定於上述之實施形態。例如，在圖3所示之實施例中，亦可省略貼附於矽晶圓W之刻劃線S形成面的保護片2。
此外，本發明可在達成該目的、不脫離申請專利範圍之範圍內適當地進行修正、變更。
本發明之分斷方法，可利用於由矽等構成之半導體晶圓之薄板化與分斷。
S‧‧‧刻劃線
W‧‧‧半導體晶圓(矽晶圓)
1‧‧‧平台
2‧‧‧保護片
3‧‧‧研削磨石
4‧‧‧承受台
5‧‧‧裂斷桿
10‧‧‧刻劃輪

Claims (3)

  1. 一種半導體晶圓之分斷方法，係對於應進行加工之半導體晶圓之一面利用研削磨石進行研削而薄板化並且沿分斷預定線進行分斷，其特徵在於：藉由使沿圓周稜線具有刃前端之刻劃輪，沿該半導體晶圓之上面之分斷預定線一邊進行按壓一邊轉動，而形成由往厚度方向浸透之裂紋構成之刻劃線，此時所形成之裂紋深度，成為未浸透利用接下來的研削磨石進行之研削而薄板化之半導體晶圓之厚度全域的深度；接著，使該半導體晶圓表背面反轉，對該刻劃線形成面之相反側之面利用研削磨石進行研削而薄板化半導體晶圓；接著，從刻劃線形成面之相反側之面沿該刻劃線以裂斷桿進行按壓，藉此使該半導體晶圓撓曲而使該裂紋進一步浸透從而分斷半導體晶圓。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓之分斷方法，其中，於該半導體晶圓形成有該刻劃線之後，於該刻劃線形成面貼附保護片，進行藉由該研削磨石之研削。
  3. 一種半導體晶圓之分斷方法，係對於應進行加工之半導體晶圓之一面利用研削磨石進行研削而薄板化並且沿分斷預定線進行分斷，其特徵在於：藉由使沿圓周稜線具有刃前端之刻劃輪，沿該半導體晶圓之上面之分斷預定線一邊進行按壓一邊轉動，而形成由往厚度方向浸透之裂紋構成之刻劃線，此時所形成之裂紋深度，成為浸透利用接下來的研削磨石進行之研削而薄板化之半導體晶圓之厚度全域的深度； 接著，於該刻劃線形成面貼附保護片並使該半導體晶圓表背面反轉，對該刻劃線形成面之相反側之面利用研削磨石進行研削而薄板化半導體晶圓的同時，沿該刻劃線分斷半導體晶圓。
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