TW201519360A - 晶圓切割方法 - Google Patents

Abstract

一種晶圓切割方法，係針對使用於至少具備有一承載晶圓並作X軸向進給移動之載台，以及作Y-Z軸向進給移動以對該載台上之晶圓進行切割作業之第一切割機構及第二切割機構，該第一切割機構係於第一轉軸上裝設有第一刀片，該第二切割機構係於第二轉軸上裝設有第二刀片，該第一轉軸與第二轉軸係略呈一直線排列，並使第一刀片與第二刀片呈相對向設置，使得載台承載晶圓作X軸向進給移動時，可先利用該第一切割機構及第二切割機構同步升降，以對晶圓二側部之第一切割區進行非同向移距進給的同步切割步驟，接著第一切割機構及第二切割機構作Y軸向移動至對應晶圓中間位置之第二切割區，以同步升降對晶圓接續進行同向移距進給的同步切割步驟，進而達到有效提昇切割產能之實用效益。

Description

晶圓切割方法

本發明尤指其提供一種可對晶圓作同步升降及完整同步切割，進而有效提昇切割產能之晶圓切割方法。

按，台灣專利申請第87110593號『精密切削裝置及切削方法』專利案，其提出了多種雙刀的切削裝置，請參閱第1圖所示，其係於機台上設有門型的引導基盤10，在該引導基盤10的側面係配設有一Y軸向之一對導軌11、第一螺桿12及第二螺桿13，第一螺桿12及第二螺桿13並可分別由馬達14、15驅動旋轉，第一切削機構21及第二切削機構22，係以垂吊狀態被支持在導軌11上，並各自螺合在第一螺桿12及第二螺桿13上，利用第一螺桿12及第二螺桿13帶動，而可分別於Y軸向分度進給，第一切削機構21係在Y軸向配設有具旋轉軸之第一主軸組件211以及安裝在第一主軸組件211前端之第一刀片212，第二切削機構22則在Y軸向配設有具旋轉軸之第二主軸組件221以及安裝在第二主軸組件221前端之第二刀片222，且使該第一主軸組件211及第二主軸組件221略呈一直線，而第二刀片222與第一刀片212則在一直線上呈相對向設置，另第一切削機構21配設有控制第一主軸組件211作Z軸向運動之馬達213，在第二切削機構22上則配設有控制第二主軸組件221作Z軸向運動之馬達223，而使第一主軸組件211及第二主軸組件221可分別獨立在Z軸向移動以調整切割的深度。在引導 基盤10的空洞部16，係在垂直於引導基盤10的方向設有可作X軸向進給及旋轉的夾頭台30，該夾頭台30係供承載晶圓，使得夾頭台30在作X軸向進給時，可由第一切削機構21之第一刀片212及第二切削機構22之第二刀片222對晶圓進行切割作業。

請參閱第2A、2B、2C圖及3A、3B、3C圖，其係為第1圖所示切削裝置之第一種切削方法，首先如第2A圖所示，第一刀片212是被定位在半導體晶圓31的側邊部，第二刀片222則被定位在半導體晶圓31的中央部，下降第一切削機構21及第二切削機構22，同時使得夾頭台30在X軸方向移動，而可同時分別由第一刀片212及第二刀片222在半導體晶圓31的側邊部及中央部切削出X軸向的切割線(如第3A圖所示)。接著如第2B、2C所示，將第一切削機構21及第二切削機構22作等距的Y軸向分度進給，並維持第一刀片212與第二刀片222在相同的間隔，當夾頭台30再作X軸向進給時，即可如第3B、3C圖所示，在半導體晶圓31上間隔切削出X軸向的切割線。然而該切削方法是有存在有很大的問題，請參閱第4A圖，晶圓31在切割前，係於一金屬製的框架32上固定有一黏膜層33，晶圓31再黏附於該黏膜層33上，而可以框架32搬移晶圓31，由於第一主軸組件211及第二主軸組件221係呈一直線，因此第一刀片212及第二刀片222應該位於相同的X軸向位置上，當第二刀片222被定位在半導體晶圓31的中央部時，第一刀片212應該是被定位在相同於第二刀片222X軸向位置(半導體晶圓31側邊部的前方位置)，當晶圓31作X軸向進給時，若第一刀片212與第二刀片222同步下降，勢必第一刀片212會切削到框架32，因此第一刀片212與第二刀片22必須作不同步 升降，亦即如第4B圖所示，第一刀片212必須於框架32通過其下刀位置後才能下降，之後，第二次切削、第三次切削、第四次切削……，第一刀片212與第二刀片222間下刀的相對時間點將會更加複雜，進而因不同步升降造成不易控制進行切削的問題。

請參閱第5A、5B、5C圖及6A、6B、6C圖，其係為第1圖所示切削裝置之第二種切削方法，首先如如第5A圖所示，第一刀片212與第二刀片222是被定位在半導體晶圓31的Y軸向二側邊部，下降第一切削機構21及第二切削機構22，同時使得夾頭台30在X軸方向移動，而可同時分別由第一刀片212及第二刀片222在半導體晶圓31的二側邊部切削出X軸向的切割線(如第6A圖所示)。接著如第5B圖所示，將第一切削機構21及第二切削機構22作相對方向等距的Y軸向分度進給，當夾頭台30再作X軸向進給時，即可如第6B圖所示，在半導體晶圓31上由外往內間隔切削出X軸向的切割線。該切削方法由於第一刀片212與第二刀片22在X軸向的下刀點位置左右對稱相同，而可使第一刀片212與第二刀片22作同步升降，但，如同其說明書中所述，實際上第一刀片212及第二刀片222的前端安裝有刀片固定用之凸緣等，且刀片是利用刀片蓋而覆蓋；因此，於半導體晶圓31的中央部(如第5B圖中未形成切削槽的部分)必須預留以分隔第一切削機構21與第二切削機構22，否則第一切削機構21與第二切削機構22將會作相對方向進給而產生碰撞的情形；接著就必須如第5C圖所示，由於該半導體晶圓31的中央部預留區域的空間並無法提供第一切削機構21與第二切削機構22作相對方向進給，也無法提供容納第一切削機構21與第二切削機構22作相同方向的同步進給(因作相同方向的同步進給，必須先使第一切削機構21或第二切削機構22作Y軸向的移動，而任 一切削機構作Y軸向的移動將會直接撞擊到另一切削機構)，因此必須先退出其中一切削機構，由另外一切削機構單獨進行切削，譬如單獨由第一刀片212來進行切削，即可如第6C圖所示，在半導體晶圓31上完整的間隔切削出X軸向的切割線。該第二種切削方法，由於在最後的半導體晶圓31中央部預留區域，係以一切削機構單獨進行切削，而無法繼續作同步切削，因此該部份單一刀片的切削方式會影響到整個的切削效率。

請參閱第7A、7B、7C圖及8A、8B、8C圖，其係為第1圖所示切削裝置之第三種切削方法，首先如如第7A圖所示，第一切削機構21及第二切削機構22係相互趨近至不會撞擊的最小範圍內，而使第一刀片212與第二刀片22被定位在半導體晶圓31Y軸向最小範圍的中央部，下降第一切削機構21及第二切削機構22，同時使得夾頭台30在X軸方向移動，而可同時分別由第一刀片212及第二刀片222在半導體晶圓31的中央部切削出X軸向的切割線(如第8A圖所示)。接著如第7B圖所示，將第一切削機構21及第二切削機構22作相反方向等距的Y軸向分度進給，當夾頭台30再作X軸向進給時，即可如第8B圖所示，在半導體晶圓31上由內往外間隔切削出X軸向的切割線。該切削方法由於第一刀片212與第二刀片22在X軸向的下刀點位置左右對稱相同，而可使第一刀片212與第二刀片22作同步升降，但，如前所述，該半導體晶圓31的中央部(如第7B圖中未形成切削槽的部分)係為第一切削機構21及第二切削機構22避免撞擊的最小範圍，由於該半導體晶圓31的中央部空間並無法提供第一切削機構21與第二切削機構22作相對方向進給，也無法提供容納第一切削機構21與第二切削機構22作相同方向的同步進給(因作相同方向的同步進給，必須先使第一切削機構21或第二切 削機構22作Y軸向的移動，而任一切削機構作Y軸向的移動將會直接撞擊到另一切削機構)，因此接著就必須如第7C圖所示，先退出其中一切削機構，由另外一切削機構單獨進行切削，譬如單獨由第一刀片212來進行切削，即可如第8C圖所示，在半導體晶圓31上完整的間隔切削出X軸向的切割線。該第三種切削方法，由於在最後的半導體晶圓31中央部係以一切削機構單獨進行切削，而無法繼續作同步切削，因此該部份單一刀片的切削方式也會影響到整個的切削效率。

有鑑於此，本發明人遂以其多年從事相關行業的研發與製作經驗，針對目前所面臨之問題深入研究，經過長期努力之研究與試作，終究研創出一種可同時利用二刀片做同步升降，並對晶圓作完整同步切割之切割方法，以有效提昇切割產能，此即為本發明之設計宗旨。

本發明之目的，係提供一種晶圓切割方法，係針對使用於至少具備有一承載晶圓並作X軸向進給移動之載台，以及作Y軸向進給移動以對該載台上之晶圓進行切割作業之第一切割機構及第二切割機構，該第一切割機構係於第一轉軸上裝設有第一刀片，該第二切割機構係於第二轉軸上裝設有第二刀片，該第一轉軸與第二轉軸係略呈現一直線排列，並使第一刀片與第二刀片呈相對向設置，使得載台承載晶圓作X軸向進給移動時，可利用該第一切割機構及第二切割機構以同步升降同步切割的方式，進行晶圓的切割作業，進而達到有效提昇切割產能之實用效益。

習知部份：

10‧‧‧引導基盤

11‧‧‧導軌

12‧‧‧第一螺桿

13‧‧‧第二螺桿

14‧‧‧馬達

15‧‧‧馬達

16‧‧‧空洞部

21‧‧‧第一切削機構

211‧‧‧第一主軸組件

212‧‧‧第一刀片

213‧‧‧馬達

22‧‧‧第二切削機構

221‧‧‧第二主軸組件

222‧‧‧第二刀片

223‧‧‧馬達

30‧‧‧夾頭台

31‧‧‧晶圓

本發明部份：

40‧‧‧載台

41‧‧‧第一切割機構

411‧‧‧第一轉軸

412‧‧‧第一刀片

42‧‧‧第二切割機構

421‧‧‧第二轉軸

422‧‧‧第二刀片

50‧‧‧晶圓

51‧‧‧框架

S1‧‧‧第一切割區

S2‧‧‧第二切割區

第1圖：第87110593號專利案切削裝置之示意圖。

第2A~2C圖：第87110593號專利案切削方法一之動作示意圖。

第3A~3C圖：第2A~2C圖在半導體晶圓形成切削槽之示意圖。

第4A~4B圖：第87110593號專利案切削方法一之說明示意圖。

第5A~5C圖：第87110593號專利案切削方法二之動作示意圖。

第6A~6C圖：第5A~5C圖在半導體晶圓形成切削槽之示意圖。

第7A~7C圖：第87110593號專利案切削方法三之動作示意圖。

第8A~8C圖：第7A~7C圖在半導體晶圓形成切削槽之示意圖。

第9圖：本發明應用之切削裝置的示意圖。

第10圖：本發明應用之晶圓的示意圖。

第11A~11D圖：本發明切削方法一之動作示意圖。

第12A~12D圖：第11A~11D圖在晶圓形成切削槽之示意圖。

第13A~13D圖：本發明切削方法二之動作示意圖。

第14A~14D圖：第13A~13D圖在晶圓形成切削槽之示意圖。

為使 貴審查委員對本發明作更進一步之瞭解，茲舉較佳實施例並配合圖式，詳述如后：

請參閱第9圖，本發明係提供一種晶圓切割方法，係針對使用於至少具備有一承載晶圓並作X軸向進給移動之載台40，以及作Y-Z軸向進給移動以對該載台40上之晶圓進行切割作業之第一切割機構41及第二切割機構42，該第一切割機構41係於第一轉軸411上裝設有第一刀片412，該第二切割機構42係於第二轉軸421上裝設有第二刀片422，該第一轉軸411與第二轉軸421係略呈一直線排列，並使第一刀片412與第二刀片422呈相對向設置，於載台40承載晶圓作X軸向進給移動時，可利用第一切割機構41及第二切割機構42對晶圓進行切割作業。

本發明係提供一種晶圓切割方法，首先，由先前技術的第4A、4B圖可以得知，晶圓係黏附於一黏膜層上，黏膜層再固定於一金屬製的框架上，由於第一主軸組件211及第二主軸組件221係呈一直線，因此第一刀片212及第二刀片222的下刀位置是位於相同的X軸向位置上，在這樣的基礎條件下，該先前技術的第一種切削方法為了避免切削到金屬製的框架，第一刀片212與第二刀片22就必須作不同步升降。至於該先前技術的第二種或第三種切削方法，雖然第一階段可以作同步升降同步切割，但第二階段則受限於第一刀片212及第二刀片222過於趨近會造成撞擊的問題，而必須以單刀進行切割，無法接續進行同步切割。本發明首先由框架及晶圓的關係位置進行分析，請參閱第10圖，假設第一刀片412在晶圓50中心最前端的O點作為下刀點，那麼與第一轉軸411略呈一直線排列之第二轉軸421，其上之第二刀片422在不切削到金屬框架51的最大範圍位置點，將會落在左側P點的位置，亦即第一刀片412及第二刀片422分別在O點及P點使可以安全的同步下刀，相對的，我們也可以在右側找到與O點安全同步下刀的Q點，亦即在P點與Q點間的晶圓50區域範圍內，第一刀片412及第二刀片422是可以作同步升降的下刀，並且不會切削到金屬製的框架51，而該P點與Q點間的晶圓50區域範圍稱之為第二切割區S2，亦即該第二切割區S2係指第一刀片412或第二刀片422位於晶圓中心最前端位置時，另一刀片在晶圓中央部同步下降不切削到金屬製的框架51的最大範圍，而晶圓50除第二切割區S2以外的二側部則稱之為第一切割區S1。

本發明第一種晶圓切割方法，請參閱第11A、11B、11C、11D圖及12A、12B、12C、12D圖，首先係 對晶圓二側部之第一切割區S1進行非同向移距進給的同步切割步驟，如第11A、12A圖所示，第一刀片412與第二刀片422是被定位在晶圓50二側部之Y軸向的邊側，當載台40承載晶圓50作X軸向進給移動後，同步下降第一切割機構41及第二切割機構42，而可同時分別由第一刀片412及第二刀片422在晶圓50的二側邊部切削出X軸向的切割線(如第12A圖所示)。接著如第11B圖所示，將第一切割機構41及第二切割機構42作相對方向的移距進給，於本實施例中，第一切割機構41及第二切割機構42係於Y軸向上以等距移動的方式，作相對方向的移距進給，當載台40再次承載晶圓50作X軸向進給移動後，同步下降第一切割機構41及第二切割機構42，即可如第12B圖所示，在晶圓50的第一切割區S1上，以同步升降同步切割的方式，由外往內間隔切削出X軸向的切割線。接著於晶圓中央部之第二切割區S2進行同向移距進給的同步切割步驟，如第11C圖所示，移動第一切割機構41及第二切割機構42至第二切割區S2，而使第一刀片412及第二刀片422分別位於晶圓中央部之第二切割區S2的二間隔位置上，於本實施例中，係移動第一切割機構41使第一刀片412位於晶圓中央部之第二切割區S2的中心位置，第二切割機構42之第二刀片422則位於晶圓中央部之第二切割區S2的邊側，當載台40承載晶圓50作X軸向進給移動後，同步下降第一切割機構41及第二切割機構42，而可同時分別由第一刀片412及第二刀片422在晶圓50中央部的第二切割區S2切削出X軸向的切割線(如第12C圖所示)。接著如第11D圖所示，將第一切割機構41及第二切割機構42作相同方向的移距進給，於本實施例中，第一切割機構41及第二切割機構42係於Y軸向上以等距移動的方式，作相同方向的移距進給，當載台40再次承 載晶圓50作X軸向進給移動後，同步下降第一切割機構41及第二切割機構42，即可如第12D圖所示，在晶圓50的第二切割區S2上，以同步升降同步切割的方式，同向間隔切削出X軸向的切割線，進而在晶圓50上完整的間隔切削出X軸向的切割線。該第一種切削方法，由於可使第一刀片412及第二刀片422以同步升降同步切割的方式，進行晶圓50整個的切割作業，因此有效提昇整個的切割產能。

本發明第二種晶圓切割方法，請參閱第13A、13B、13C、13D圖及14A、14B、14C、14D圖，首先係對晶圓二側部之第一切割區S1進行非同向移距進給的同步切割步驟，如第13A、14A圖所示，第一刀片412與第二刀片422是被定位在晶圓50二側部之第一切割區S1近中央部的二側位置上，當載台40承載晶圓50作X軸向進給移動後，同步下降第一切割機構41及第二切割機構42，而可同時分別由第一刀片412及第二刀片422在晶圓50第一切割區S1的近中央部切削出X軸向的切割線(如第14A圖所示)。接著如第13B圖所示，將第一切割機構41及第二切割機構42作相反方向的移距進給，於本實施例中，第一切割機構41及第二切割機構42係於Y軸向上以等距移動的方式，作相反方向的移距進給，當載台40再次承載晶圓50作X軸向進給移動後，同步下降第一切割機構41及第二切割機構42，即可如第14B圖所示，在晶圓50的第一切割區S1上，以同步升降同步切割的方式，由內往外間隔切削出X軸向的切割線。接著於晶圓中央部之第二切割區S2進行同向移距進給的同步切割步驟，如第13C圖所示，移動第一切割機構41及第二切割機構42至第二切割區S2，而使第一刀片412及第二刀片422分別位於晶圓中央部之第二切割區S2的二間隔位置上，於本 實施例中，係移動第一切割機構41使第一刀片412位於晶圓中央部之第二切割區S2的中心位置，第二切割機構42之第二刀片422則位於晶圓中央部之第二切割區S2的邊側，當載台40承載晶圓50作X軸向進給移動後，同步下降第一切割機構41及第二切割機構42，而可同時分別由第一刀片412及第二刀片422在晶圓50中央部的第二切割區S2切削出X軸向的切割線(如第14C圖所示)。接著如第13D圖所示，將第一切割機構41及第二切割機構42作相同方向的移距進給，於本實施例中，第一切割機構41及第二切割機構42係於Y軸向上以等距移動的方式，作相同方向的移距進給，當載台40再次承載晶圓50作X軸向進給移動後，同步下降第一切割機構41及第二切割機構42，即可如第14D圖所示，在晶圓50的第二切割區S2上，以同步升降同步切割的方式，同向間隔切削出X軸向的切割線，進而在晶圓50上完整的間隔切削出X軸向的切割線。該第二種切削方法，由於相同的可使第一刀片412及第二刀片422以同步升降同步切割的方式，進行晶圓50整個的切割作業，因此有效提昇整個的切割產能。

據此，本發明實為一深具實用性及進步性之設計，然未見有相同之產品及刊物公開，從而允符發明專利申請要件，爰依法提出申請。

40‧‧‧載台

41‧‧‧第一切割機構

411‧‧‧第一轉軸

412‧‧‧第一刀片

42‧‧‧第二切割機構

421‧‧‧第二轉軸

422‧‧‧第二刀片

50‧‧‧晶圓

51‧‧‧框架

S1‧‧‧第一切割區

S2‧‧‧第二切割區

Claims (5)

1. 一種晶圓切割方法，其係針對使用於至少具備有一承載晶圓並作X軸向進給移動之載台，以及作Y-Z軸向進給移動以對該載台上之晶圓進行切割作業之第一切割機構及第二切割機構，該第一切割機構係於第一轉軸上裝設有第一刀片，該第二切割機構係於第二轉軸上裝設有第二刀片，該第一轉軸與第二轉軸係略呈一直線排列，並使第一刀片與第二刀片呈相對向設置；該切割方法係包括有：非同向移距進給步驟：係為晶圓二側部之第一切割區的切割作業，其係將第一刀片與第二刀片定位在晶圓二側部之Y軸向的邊側，並於Y軸向上作相對方向的移距進給，於載台承載晶圓作X軸向進給移動時，在該第一切割區上，以同步升降同步切割的方式，由外往內間隔切削出X軸向的切割線；同向移距進給步驟：係為晶圓中央部之第二切割區的切割作業，其係移動第一切割機構及第二切割機構至晶圓中央部之第二切割區，而使第一刀片及第二刀片分別位於該第二切割區的二間隔位置上，並於Y軸向上作相同方向的移距進給，於載台承載晶圓作X軸向進給移動時，在該第二切割區上，以同步升降同步切割的方式，同向間隔切削出X軸向的切割線。
2. 一種晶圓切割方法，其係針對使用於至少具備有一承載晶圓並作X軸向進給移動之載台，以及作Y-Z軸向進給移動以對該載 台上之晶圓進行切割作業之第一切割機構及第二切割機構，該第一切割機構係於第一轉軸上裝設有第一刀片，該第二切割機構係於第二轉軸上裝設有第二刀片，該第一轉軸與第二轉軸係略呈一直線排列，並使第一刀片與第二刀片呈相對向設置；該切割方法係包括有：非同向移距進給步驟：係為晶圓二側部之第一切割區的切割作業，其係將第一刀片與第二刀片定位在晶圓二側部之第一切割區近中央部的二側位置上，並於Y軸向上作相反方向的移距進給，於載台承載晶圓作X軸向進給移動時，在該第一切割區上，以同步升降同步切割的方式，由內往外間隔切削出X軸向的切割線；同向移距進給步驟：係為晶圓中央部之第二切割區的切割作業，其係移動第一切割機構及第二切割機構至晶圓中央部之第二切割區，而使第一刀片及第二刀片分別位於該第二切割區的二間隔位置上，並於Y軸向上作相同方向的移距進給，於載台承載晶圓作X軸向進給移動時，在該第二切割區上，以同步升降同步切割的方式，同向間隔切削出X軸向的切割線。
3. 依申請專利範圍第1或2項所述之晶圓切割方法，其中，該晶圓中央部之第二切割區，係指第一刀片或第二刀片位於晶圓中心最前端位置時，另一刀片在晶圓中央部同步下降不切削到框架的最大範圍。
4. 依申請專利範圍第3項所述之晶圓切割方法，其中，該晶圓二側部之第一切割區，係指晶圓在第二切割區以外的二側部。
5. 依申請專利範圍第1或2項所述之晶圓切割方法，其中，該同向移距進給步驟係移動第一切割機構使第一刀片位於晶圓中央部之第二切割區的中心位置，第二切割機構之第二刀片則位於晶圓中央部之第二切割區邊側的間隔位置上。