TW201608618A - 晶圓之加工方法 - Google Patents

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Yuki Ogawa
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Abstract

本發明之課題在於提供一種晶圓之加工方法，其可將在積層於基板表面之功能層上以形成為格子狀的複數條分割預定線所劃分出的複數個區域中形成有元件的晶圓，分割成一個個的元件。解決手段是將在基板的表面所積層之功能層上藉由形成為格子狀的複數條分割預定線所劃分出之複數個區域中形成有元件之晶圓，沿著分割預定線分割的晶圓之加工方法，其包含高度記錄步驟、切削溝形成步驟及雷射加工步驟。該高度記錄步驟是以工作夾台保持表面上貼附有保護構件之晶圓的保護構件側，並在使工作夾台在X軸方向上加工進給時檢測與晶圓的分割預定線對應之背面的Z軸方向的高度位置，且記錄分割預定線之X座標和對應於X座標之Z座標，該切削溝形成步驟是已實施高度記錄步驟之後，從基板之背面側將切削刀定位於與分割預定線對應的區域中，並根據在高度記錄步驟中所記錄之X座標和Z座標使切削刀在Z軸方向上移動以將未到達功能層之基板的一部分留下而形成切削溝，該雷射加工步驟是從晶圓的背面側沿著切削溝的底部照射雷射光線，而沿著分割預定線分割晶圓。

Description

晶圓之加工方法 發明領域
本發明是有關於將在基板表面所積層的功能層上以形成為格子狀的複數條分割預定線所劃分出的複數個領域中形成有元件的晶圓，沿著分割預定線分割的晶圓之加工方法。
發明背景
如所屬技術領域的通常知識者所熟知的，在半導體元件製程中，是藉由在矽等基板的表面積層絕緣膜與功能膜之功能層，而形成將複數個IC、LSI等元件形成矩陣狀的半導體晶圓。如此所形成之半導體晶圓是使上述元件受到形成為格子狀之分割預定線劃分，並沿著此分割預定線進行分割而製造出一個個的半導體元件。
近來，為了提升IC、LSI等半導體晶片的處理能力，在矽等基板的表面上藉由功能層以使其形成半導體元件之形態的半導體晶圓正被實用化，該功能層是將由SiOF、BSG(SiOB)等之無機物類的膜，或是聚醯亞胺類、聚對二甲苯(parylene)類等聚合物膜之有機物類的膜所構成之低介電常數絕緣體被覆膜(Low-k膜)積層而成。
通常，沿著這種半導體晶圓之分割預定線的分割， 是利用稱為切割鋸(dicing saw)的切削裝置來進行。此切削裝置具備有保持作為被加工物之半導體晶圓的工作夾台、用於切削被保持在該工作夾台上之半導體晶圓的切削手段，以及使工作夾台與切削手段相對地移動之移動手段。切削手段包含了使其高速旋轉之旋轉主軸與裝設在該主軸上的切削刀。切削刀是由圓盤狀的基台，和裝設於該基台的側面外周部之環狀的刀刃所構成，且刀刃是將例如，粒徑3μm左右的鑽石磨粒藉由電鑄固定而使寬度形成為30μm左右。
然而，上述Low-k膜要以切削刀來切削是有困難 的。亦即，由於Low-k膜如同雲母一般非常地脆，當以切削刀沿著分割預定線進行切削時，就會有Low-k膜剝離、且該剝離甚至到達電路而對元件造成致命性的損傷的問題。
為了解決上述問題，在下述專利文獻1中所揭示 的晶圓之分割方法，是在形成於半導體晶圓上之分割預定線的寬度方向的兩側治著分割預定線照射雷射光線，而沿著分割預定線形成2條雷射加工溝，藉以將功能層去除而進行分斷，並將切削刀定位在這2條雷射加工溝的內側之間而將切削刀和半導體晶圓相對移動，以藉此沿著分割預定線切斷半導體晶圓。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2005-64231號公報
發明概要
然而，如上述專利文獻1所記載，要藉由在形成於半導體晶圓上的分割預定線的兩側沿著分割預定線照射雷射光線以沿著分割預定線形成2條雷射加工溝而將功能層分斷，並將切削刀定位在這2條雷射加工溝的內側之間，以沿著分割預定線切斷半導體晶圓的晶圓之分割方法，會有以下的問題。
(1)為了超過切削刀的寬度來分斷功能層，必須沿著分割預定線形成至少2條雷射加工溝，因而使生產性變差。
(2)在形成雷射加工溝之時如果功能層的分斷不充分，就會發生切削刀的偏移或傾斜，而在切削刀上形成偏磨耗。
(3)因為由晶圓的表面形成雷射加工溝時會有碎屑飛散，因此需要在晶圓的表面上被覆保護膜。
(4)由於為了形成2條雷射加工溝必須照射至少2次雷射光線，因而導致熱應變殘留於晶圓上，且使得元件的抗折強度降低。
(5)為了以超出切削刀的寬度的範圍形成2條雷射加工溝，必須將分割預定線的寬度加寬，會導致於晶圓上所能形成的元件的數量減少。
(6)因為在功能層表面形成有含有SiO2、SiN等之鈍化膜(passivation film)，所以當照射雷射光線時就會穿透鈍化膜 到達功能層內部。其結果是，到達功能層內部之雷射光線的能量會失去逸散的空間，而在形成有電路且密度低的元件側發生使加工擴大之所謂的側蝕(undercut)現象。
本發明是有鑒於上述事實而作成的發明，其主要 之技術課題在於提供一種晶圓之加工方法，其可將在基板表面所積層之功能層上以形成為格子狀的複數條分割預定線所劃分出的複數個區域中形成有元件的晶圓，在解決上述問題下分割成一個個的元件。
為了解決上述主要之技術課題，依據本發明所提供的晶圓之加工方法，是將在基板的表面所積層之功能層上以形成為格子狀的複數條分割預定線所劃分出之複數個區域中形成有元件之晶圓，沿著分割預定線分割的晶圓之加工方法，其特徵在於包含：保護構件貼附步驟，在晶圓之功能層的表面貼附保護構件；高度記錄步驟，以工作夾台保持已實施過該保護構件貼附步驟之晶圓的該保護構件側，並在使該工作夾台於X軸方向上相對地加工進給時檢測保持於該工作夾台上之晶圓的與分割預定線對應之背面的Z軸方向的高度位置，且記錄分割預定線之X座標和對應該X座標之Z座標；切削溝形成步驟，已實施該高度記錄步驟之後，從基板之背面側將切削刀定位於與分割預定線對應的區域中，並藉由使該工作夾台和切削刀在X軸方向上相對地加工進 給，以將未到達功能層之基板的一部分留下而形成切削溝；以及，雷射加工步驟，從已實施過該切削溝形成步驟之晶圓的背面側沿著該切削溝的底部照射雷射光線，而沿著該分割預定線分割晶圓，該切削溝形成步驟是根據該高度記錄步驟中所記錄之X座標和Z座標來使該切削刀在Z軸方向上移動，以使其保留基板的未到達功能層之均一的厚度(h)。
上述高度記錄步驟包含以高度測定器測量保持於工作夾台上之晶圓的背面之高度位置(H)的高度測量步驟、以厚度測量器測量晶圓之厚度(t)的厚度測量步驟，以及根據該高度位置(H)及該厚度(t)而算出與分割預定線對應之表面的Z軸方向的高度位置(Z軸方向的高度位置=H-t)，並加上未到達功能層之均一的厚度(h)以算出定位切削刀之外周緣的Z座標(Z座標=H-t+h)的Z座標算出步驟。
上述高度記錄步驟是在和切削溝形成步驟中切削刀被定位的X座標相同的X座標上實施。
在本發明的晶圓之加工方法中，因為包含保護構件貼附步驟、切削溝形成步驟與雷射加工步驟，該保護構件貼附步驟是在構成晶圓的功能層之表面上貼附保護構件，該切削溝形成步驟是將已實施過該保護構件貼附步驟之晶圓的保護構件側保持於工作夾台上，並從基板之背面側將切削刀定位於與分割預定線對應的區域中，且藉由使工作 夾台和切削刀在X軸方向上相對地加工進給，以將未到達功能層之一部分留下而形成切削溝，該雷射加工步驟是從已實施過該切削溝形成步驟之晶圓的背面側沿著切削溝的底部照射雷射光線，而沿著該分割預定線進行分割，並且在實施切削溝形成步驟之前，會實施於使工作夾台在X軸方向上相對地加工進給時由保持於工作夾台之晶圓的背面側檢測與分割預定線對應之背面的Z軸方向的高度位置，且記錄分割預定線之X座標和高度之Z座標的高度記錄步驟，而且切削溝形成步驟是根據高度記錄步驟中所記憶之X座標和高度之Z座標使切削刀在Z軸方向上移動，而使其保留未到達功能層之均一的厚度(h)，所以可獲得以下的作用效果。
(1)因為不需要為了分斷功能層而沿著分割預定線形成複數條雷射加工溝，因此可提升生產性。
(2)因為不在功能層上形成雷射加工溝，所以不會產生切削刀的偏移或傾斜，而在切削刀上形成偏磨耗。
(3)因為不從晶圓的表面照射雷射光線，因此不需要在晶圓的表面被覆保護膜。
(4)因為是在切削溝的底部照射雷射光線，所以能量小不會使熱應變殘留於晶圓上，因而不會使元件的抗折強度降低。
(5)因為是由基板的背面側形成切削溝，因此不需要寬度大的分割預定線，可以使晶圓上所能形成之元件的數量增加。
(6)因為不從晶圓的表面照射雷射光線，因此不會因為 穿透鈍化膜而使功能層被加工導致暫時失去熱的散逸空間，而在元件側產生剝離。
10‧‧‧半導體晶圓
11‧‧‧保護構件
110‧‧‧基板
110a‧‧‧基板表面
110b‧‧‧基板背面
111‧‧‧一部分
112‧‧‧切削溝
120‧‧‧功能層
120a‧‧‧功能層表面
121‧‧‧分割預定線
122‧‧‧元件
130‧‧‧雷射加工溝
2‧‧‧切削裝置
20‧‧‧靜止基台
3‧‧‧工作夾台機構
31、431‧‧‧導軌
32‧‧‧支撐基台
33‧‧‧圓筒構件
34‧‧‧工作夾台
34a‧‧‧保持面
35‧‧‧加工進給手段
36‧‧‧X軸方向位置檢測手段
361、551、561‧‧‧線性尺規
362、552、562‧‧‧讀取頭
4‧‧‧支撐框架
41‧‧‧第1柱部
42‧‧‧第2柱部
43‧‧‧支撐部
44‧‧‧開口
5‧‧‧切削手段
51‧‧‧分度移動基台
510‧‧‧分度進給手段
52‧‧‧切入移動基台
520‧‧‧切入進給手段
53‧‧‧主軸單元支撐構件
531、631‧‧‧被支撐部
532、632‧‧‧裝設部
54‧‧‧主軸單元
541‧‧‧主軸殼體
542‧‧‧旋轉主軸
543‧‧‧切削刀
544‧‧‧伺服馬達
55‧‧‧Y軸方向位置檢側手段
56‧‧‧Z軸方向位置檢測手段
6‧‧‧測量手段
61‧‧‧Y軸方向移動基台
610‧‧‧Y軸方向進給手段
62‧‧‧Z軸方向移動基台
620‧‧‧Z軸方向進給手段
63‧‧‧測量單元支撐構件
64‧‧‧測量單元
641‧‧‧單元殼體
642‧‧‧高度位置測定器
643‧‧‧厚度測定器
7‧‧‧控制手段
71‧‧‧中央處理裝置
72‧‧‧唯讀記憶體
73‧‧‧隨機存取記憶體
74‧‧‧輸入介面
75‧‧‧輸出介面
8‧‧‧雷射加工裝置
81‧‧‧雷射加工裝置之工作夾台
82‧‧‧雷射光線照射手段
821‧‧‧套殼
822‧‧‧聚光器
83‧‧‧攝像手段
LB‧‧‧脈衝雷射光線
P‧‧‧聚光點
X、X1、X2、Y、Z1、Z2、543a‧‧‧箭頭
圖1(a)、(b)是顯示半導體晶圓之立體圖及主要部位放大剖面圖。
圖2(a)、(b)是保護構件貼附步驟的說明圖。
圖3是用於實施切削溝形成步驟之切削裝置的立體圖。
圖4是裝配於圖3所示之切削裝置上之控制手段的方塊構成圖。
圖5(a)、(b)是高度測量步驟的說明圖。
圖6(a)、(b)是厚度測量步驟的說明圖。
圖7是與對應於與分割預定線對應之表面的X軸方向位置(X座標)之用以定位切削刀的外周緣之Z座標(H-t+h)有關的控制圖。
圖8(a)~(d)是切削溝形成步驟的說明圖。
圖9是用於實施雷射加工步驟之雷射加工裝置的主要部位立體圖。
圖10(a)~(d)是雷射加工步驟的說明圖。
用以實施發明之形態
以下，就本發明的晶圓之加工方法，參照附加之圖式，進一步詳細地作說明。
圖1之(a)以及(b)中所示為可藉由本發明的晶圓 之加工方法被分割成一個個的元件的半導體晶圓之立體圖以及主要部位放大剖面圖。圖1之(a)以及(b)中所示之半導體晶圓10，是在厚度為140μm之矽等基板110的表面110a形成有將絕緣膜與形成電路之功能膜積層而成的功能層120，且在此功能層120上以形成為格子狀的複數條分割預定線121所劃分的複個區域中形成有IC、LSI等元件122。再者，在本實施形態中，形成功能層120之絕緣膜是由以SiO2膜，或SiOF、BSG(SiOB)等之無機物類的膜，或是聚醯亞胺類、聚對二甲苯類等聚合物膜的有機物類的膜所形成之低介電常數絕緣體被覆膜(Low-k膜)所構成，且是將厚度設定在10μm。像這樣所構成之功能層120，在表面形成有包含SiO2、SiN等的鈍化膜。
針對將上述半導體晶圓10沿分割預定線分割的 晶圓之加工方法作說明。首先，在構成半導體晶圓10之基板110上所積層的功能層120的表面120a上，為了保護元件122而如圖2所示地貼附保護構件11(保護構件貼附步驟)。再者，保護構件11可以使用聚乙烯薄膜等樹脂片及玻璃基板等具剛性之硬板(hard plate)。
只要實施過上述之保護構件貼附步驟後，就可以 實施將半導體晶圓10之保護構件11側保持在工作夾台上，並由基板110的背面側將切削刀定位於與分割預定線121對應的區域中，而留下未到達功能層之基板110的一部分來形成切削溝之切削溝形成步驟。此切削溝形成步驟，是利用圖3所示之切削裝置2來實施。圖3所示之切削裝置2具備有 靜止基台20。此靜止基台20上配置有保持被加工物並使其在以箭頭X所示之切削進給方向上移動的工作夾台機構3。
本實施形態中的工作夾台機構3，具備有在靜止 基台20的上表面沿著以箭頭X所示之加工進給方向(X軸方向)配置的導軌31。在此導軌31上將支撐基台32配置成可沿著導軌31移動。支撐基台32上分別配置有圓筒構件33，並在此此圓筒構件33的上端將作為被加工物保持手段之包括有保持面34a的工作夾台34配置成可旋轉。此工作夾台34是藉由圖未示之吸引手段而吸引保持被載置於保持面34a上的被加工物。再者，工作夾台34是形成為透過配置於圓筒構件33內之脈衝馬達(圖未示)而使其可適當轉動。
根據圖3繼續說明，工作夾台機構3具備有用於使 工作夾台34沿著導軌31在箭頭X所示之加工進給方向(X軸方向)上移動之加工進給手段35。加工進給手段35是由周知的滾珠螺桿機構所構成。
切削裝置2具備有用於檢測上述工作夾台34之X 軸方向位置的X軸方向位置檢測手段36。X軸方向位置檢測手段36是由沿著導軌31配置之線性尺規(linear scale)361，和配置於支撐基台32上且與支撐基台32一起沿著線性尺規361移動之讀取頭362所構成。此X軸方向位置檢測手段36之讀取頭362，在本實施形態中是每1μm將1個脈衝的脈衝訊號傳送到後述之控制手段。然後，後述之控制手段可藉由計算輸入之脈衝訊號來檢測工作夾台34之X軸方向位置。
切削裝置2，在上述靜止基台20上具備有跨越導 軌31而配置之門型的支撐框架4。此門型之支撐框架4是由第1柱部41、第2柱部42，以及連結第1柱部41和第2柱部42之上端並沿著與箭頭X所示之加工進給方向(X軸方向)直交之以箭頭Y所示之分度進給方向(Y軸方向)而被配置的支撐部43所構成，且在中央部上設置有容許上述工作夾台34之移動的開口44。上述支撐部43之其中一方之面上有沿著箭頭Y所示之分度進給方向(Y軸方向)而設置的導軌431。
切削裝置2配置有切削手段5，且該切削手段5是 配置成可沿著設置於上述支撐框架4之支撐部43上的導軌431移動。切削手段5具備有分度移動基台51、在該分度移動基台51上被支撐為可在箭頭Z所示之切入進給方向(Z軸方向)上移動的切入移動基台52、裝設於該切入移動基台52上的主軸單元支撐構件53，以及裝設於該主軸單元支撐構件53之主軸單元54。分度移動基台51是構成為利用由周知的滾珠螺桿機構所形成之分度進給手段510而使其可沿著導軌431在箭頭Y所示之分度進給方向(Y軸方向)上移動。上述切入移動基台52是構成為利用由周知的滾珠螺桿機構所形成之切入進給手段520而使其可沿著設置於分度移動基台51上之圖未示的引導溝在箭頭Z所示之切入進給方向(Z軸方向)上移動。上述主軸單元支撐構件53是由在上下方向上延伸的被支撐部531，和從該被支撐部531的下端成直角地且水平地延伸之裝設部532所構成，且被支撐部531是裝設於切入移動基台52上。如此所構成之主軸單元支撐構件 53的裝設部532的下表面裝設有主軸單元54。
主軸單元54具備有主軸殼體541、被該主軸殼體 541支撐成可旋轉的旋轉主軸542、裝設於該旋轉主軸542之一端的切削刀543，以及旋轉驅動旋轉主軸542的伺服馬達544，並將旋轉主軸542的軸線方向沿著箭頭Y所示之分度進給方向(Y軸方向)配置。
切削裝置2具備有用於檢側上述切削手段5之Y 軸方向位置的Y軸方向位置檢側手段55。Y軸方向位置檢側手段55是由沿著支撐框架4的支撐部43配置之線性尺規551，和配置於分度移動基台51上且與分度移動基台51一起沿著線性尺規551移動之讀取頭552所構成。此Y軸方向位置檢測手段55之讀取頭552，在本實施形態中是每1μm將1個脈衝的脈衝訊號傳送到後述之控制手段。然後，後述之控制手段會藉由計算所輸入之脈衝訊號來檢測切削手段55的Y軸方向位置。
切削裝置2具備有用於檢測裝設有上述主軸單元 54之主軸單元支撐構件53的Z軸方向位置之Z軸方向位置檢測手段56。Z軸方向位置檢測手段56是由沿著分度移動基台51而配置之線性尺規561，和配置於主軸單元支撐構件53上且與主軸單元支撐構件53一起沿著線性尺規561移動之讀取頭562所構成。此Z軸方向位置檢測手段56之讀取頭562，在本實施形態中是每1μm將1個脈衝的脈衝訊號傳送到後述之控制手段。然後，後述之控制手段會藉由計算所輸入之脈衝訊號來檢測主軸單元54的Z軸方向位置。
切削裝置2配置有測量手段6，且該測量手段6是 配置成可沿著設置於上述支撐框架4之支撐部43上的導軌431移動。測量手段6具備有Y軸方向移動基台61、在該Y軸方向移動基台61上被支撐為可在箭頭Z所示之Z軸方向上移動的Z軸方向移動基台62、裝設於該Z軸方向移動基台62上的測量單元支撐構件63，以及裝設於該測量單元支撐構件63上之測量單元64。Y軸方向移動基台61是構成為利用由周知的滾珠螺桿機構所形成之Y軸方向進給手段610而使其可沿著導軌431在Y軸方向上移動。Z軸方向移動基台62是構成為利用由周知的滾珠螺桿機構所形成之Z軸方向進給手段620而使其可沿著設置於Y軸方向移動基台61上之圖未示的引導溝在Z軸方向上移動。上述測量單元支撐構件63，是由在上下方向上延伸的被支撐部631，和從該被支撐部631的下端成直角地且水平地延伸之裝設部632所構成，且被支撐部631是裝設於Z軸方向移動基台62上。如此所構成之測量單元支撐構件63的裝設部632的下表面裝設有測量單元64。
測量單元64是由單元殼體641，和配置於該單元 殼體641之高度位置測定器642及厚度測定器643所構成。高度位置測定器642可以使用例如日本專利特開2009-262219號公報所記載之高度位置測定器。再者，其他的高度位置測定器642，可以使用雷射位移計、背壓感測器、測微計(micro gauge)等之測定器。又，厚度測定器643，可以使用例如日本專利特開2006-38744號公報所揭示之厚度測定器。 再者，厚度測定器643，可以使用其他超音波厚度計或雷射干涉計等。
切削裝置2具備有圖4所示之控制手段7。控制手 段7是由電腦所構成，並包括按照控制程式進行演算處理之中央處理裝置(CPU)71、儲存控制程式等之唯讀記憶體(ROM)72、儲存演算結果等之可讀寫的隨機存取記憶體(RAM)73、輸入介面74以及輸出介面75。對控制手段7之輸入介面74，可輸入來自上述X軸方向位置檢測手段36之讀取頭362、Y軸方向位置檢測手段55之讀取頭552、Z軸方向位置檢測手段56之讀取頭562、高度位置測定器642、厚度測定器643等之檢測訊號。並且，可從控制手段7的輸出介面75將控制訊號輸出到上述加工進給手段35、分度進給手段510、切入進給手段520、Y軸方向進給手段610、Z軸方向進給手段620等。
切削裝置2是如以上地被構成，以下針對使用切 削裝置2由上述半導體晶圓10的基板110的背面側將切削刀定位於與分割預定線121對應的區域，而留下未到達功能層之基板110的一部分來形成切削溝之切削溝形成步驟進行說明。
首先，如上述圖2所示地將在基板110上所積層的功能層120的表面120a上貼附有保護構件11之半導體晶圓10的保護構件11載置於圖3所示之切削裝置2的工作夾台34上。然後，藉由使圖未示之吸引手段作動而透過保護構件11將半導體晶圓10吸引保持於工作夾台34上。因此，半導體晶 圓10是讓基板110的背面110b成為在上側而被保持。如此地進行而透過保護構件料吸引保持在工作夾台34上之半導體晶圓10，可藉由實施周知的校準作業以將形成於第1方向上之分割預定線121定位成與箭頭X所示之切削進給方向平行。
其次，將吸引保持有半導體晶圓10之工作夾台34 移動至作業區域。並且，如圖5(a)所示地將與吸引保持在工作夾台34上之半導體晶圓10之預定的分割預定線121對應之區域定位到已被定位於作業區域之測量手段6的高度位置測定器642的正下方。此時，如圖5(a)所示地將半導體晶圓10定位成使與分割預定線121對應之區域的一端(在圖5(a)中為左端)位於高度位置測定器642的正下方。其次，作動高度位置測定器642並且作動加工進給手段35以將工作夾台34朝箭頭X1所示之方向移動。然後，如圖5(b)所示地當半導體晶圓10於與分割預定線121對應之區域的另一端(在圖5(b)中為右端)到達高度位置測定器642的正下方後，即停止加工進給手段35的作動並停止高度位置測定器642的作動(高度測量步驟)。藉由實施此高度測量步驟，可以藉由高度位置測定器642檢測與被吸引保持在工作夾台34上之半導體晶圓10之預定的分割預定線121對應的背面的高度位置(H)，並將所檢測出之高度位置訊號和上述X軸方向位置檢測手段36之X軸方向位置一起傳送到控制手段7。然後，控制手段7會將對應於X軸方向位置之高度位置(H)儲存於隨機存取記憶體(RAM)73中。對與形成於半導體晶圓10上 之所有分割預定線121對應之區域實施上述之高度測量步驟。
當已實施過上述高度測量步驟後，就可以如圖 6(a)所示地將與被吸引保持在工作夾台34上之半導體晶圓10的預定之分割預定線121對應的區域定位到厚度測定器643的正下方。此時，如圖6(a)所示地將半導體晶圓10定位成使與分割預定線121對應之區域的一端(在圖6(a)中為左端)位於厚度測定器643的正下方。其次，作動厚度測定器643並且作動加工進給手段35以將工作夾台34朝箭頭X1所示之方向移動。然後，如圖6(b)所示地當半導體晶圓10於與分割預定線121對應之區域的另一端(在圖6(b)中為右端)到達厚度測定器643的正下方後，即停止加工進給手段35的作動並停止厚度測定器643的作動(厚度測量步驟)。藉由實施此厚度測量步驟，可以藉由厚度測定器643檢測與被吸引保持在工作夾台34上之半導體晶圓10上之預定的分割預定線121對應的區域的厚度(t)，並將所檢測出之厚度訊號和上述X軸方向位置檢測手段36之X軸方向位置一起傳送到控制手段7。然後，控制手段7會將對應於X軸方向位置之厚度(t)儲存於隨機存取記憶體(RAM)73中。對與形成於半導體晶圓10上之所有分割預定線121對應之區域實施上述之厚度測量步驟。
如上所述，當已實施了高度測量步驟及厚度測量 步驟後，就可實施Z座標算出步驟，該Z座標算出步驟是控制手段7根據儲存於隨機存取記憶體(RAM)73中之對應於X 軸方向位置之高度位置(H)及對應於X軸方向位置之厚度(t)而算出對應於各分割預定線121之表面的Z軸方向的高度位置(Z軸方向的高度位置=H-t)，並加上未到達功能層120之均一的厚度(h)以算出用以定位切削刀543之外周緣(下端)之Z座標(Z座標=H-t+h)。再者，是將切削刀543的下端設定在未到達構成半導體晶圓10之功能層120的位置(例如，從積層有功能層120之基板110的表面110a往背面110b側10μm的位置)上。從而，定位切削刀543的外周緣(下端)的Z座標，就會成為從構成半導體晶圓10之厚度為10μm的功能層120的表面120a往基板110的背面110b側20μm的位置。像這樣，只要根據對應於X軸方向位置的高度位置(H)及對應於X軸方向位置的厚度(t)，算出對應於各分割預定線121之表面的Z軸方向的高度位置(Z軸方向的高度位置=H-t)，並加上未到達功能層120之均一厚度(h)以算出定位切削刀543之外周緣(下端)之Z座標(Z座標=H-t+h)，控制手段7就會如圖7所示地按每一條分割預定線121製作控制圖，並儲存到隨機存取記憶體(RAM)73中，其中該控制圖與對應於與分割預定線121對應之表面的X軸方向位置(X座標)之用以定位切削刀543之外周緣(下端)之Z座標(H-t+h)有關。
如以上地進行，只要實施了由高度測量步驟和厚 度測量步驟以及Z座標算出步驟所構成之記錄分割預定線121之X座標和高度之Z座標的高度記錄步驟後，就可實施切削溝形成步驟，該切削溝形成步驟是控制手段7從構成半導體晶圓10之基板110的背面側將切削刀543定位於與分割 預定線121對應的區域，並將工作夾台34和切削刀543相對地在X軸方向上加工進給，藉此將未到達功能層120之基板110的一部分留下而形成切削溝。
為了實施切削溝形成步驟，控制手段7會將上述 測量手段6從作業區域移動至退避位置，並且將切削手段5定位於作業區域。然後，控制手段7會作動加工進給手段35以將保持了已實施過上述高度記錄步驟之半導體晶圓10的工作夾台34移動至作業區域的切削開始位置。此時，是如圖8(a)所示地將半導體晶圓10定位成使與用來切削之分割預定線121對應的區域的一端(在圖8(a)中為左端)位於比切削刀543的正下方還要靠右側預定量。
當如此進行而將工作夾台34定位於作業區域的 切削開始位置後，就可以將切削刀543從圖8(a)中以2點鏈線所示之待機位置如箭頭Z1所示地往下方切入進給，並如圖8(a)中以實線及圖8(c)中以虛線所示地定位於預定的切入進給位置。此切入進給位置是設定在於上述高度記錄步驟中所算出的Z座標(H-t+h)(例如，從積層有功能層120之基板110的表面110a往背面110b側10μm的位置，亦即，從構成半導體晶圓10之厚度為10μm之功能層120的表面120a往基板110的背面110b側20μm的位置)上。
其次，使切削刀543以預定的旋轉速度在圖8(a) 中朝箭頭543a所示之方向旋轉，並以預定之加工進給速度使工作夾台34在圖8(a)中朝箭頭X1所示之方向移動。並且，當工作夾台34如圖8(b)所示地到達使與分割預定線121對應 之位置的另一端(在圖8(b)中為右端)位於比切削刀543的正下方還要靠左側預定量的位置後，即停止工作夾台34的移動(切削溝形成步驟)。在此切削溝形成步驟中，控制手段7會根據來自X軸方向位置檢測手段36及Z軸方向位置檢測手段56之檢測訊號，和儲存在隨機存取記憶體(RAM)73中之上述圖7所示之與Z座標(H-t+h)有關的控制圖，來控制在Z軸方向上移動切入移動基台52(支撐著裝設有具備切削刀543之主軸單元54的主軸單元支撐構件53)的切入進給手段520。
像這樣，藉由根據來自X軸方向位置檢測手段36 及Z軸方向位置檢測手段56之檢測訊號和上述圖7所示之與Z座標(H-t+h)有關的控制圖來控制切入進給手段520，就可以如圖8(d)所示地在半導體晶圓10之基板110上從背面110b朝表面110a側形成使其保留有未到達功能層120之均一厚度(h)的切削溝112(切削溝形成步驟)。從而，在本實施形態中，因為將切削刀543的切入進給位置設定在從構成半導體晶圓10之厚度為10μm之功能層120的表面120a往基板110的背面110b側20μm的位置上，因此可在基板110上將從背面110b往表面110a側厚度為10μm的一部分111留下而形成切削溝112。特別是，在上述之實施形態中，因為上述高度記錄步驟是如上述地在保持於工作夾台34上的狀態下，在和切削溝形成步驟中將切削刀543定位之X座標相同的X座標上實施，因此即使在由滾珠螺桿機構所構成之加工進給手段35的構造上工作夾台34會在上下方向(Z軸方向)上偏 搖，或是在構成半導體晶圓10之基板110上所積層之功能層120的表面120a上所貼附的保護構件11之厚度不均勻，也可以將使其保留有基板110的未到達功能層120之均一厚度的一部分111留下而形成切削溝112。
其次，控制手段7會作動切入進給手段520以使切 削刀543如圖8(b)中箭頭Z2所示地上昇而定位於以2點鏈線所示之待機位置上，並作動加工進給手段35以使工作夾台34在圖8(b)中朝箭頭X2所示之方向移動以返回到圖8(a)所示之位置。然後，控制手段7會作動分度進給手段510而使工作夾台34在垂直於紙面的方向(分度進給方向)上分度進給相當於分割預定線121的間隔之量，並將對應於下一個用來切削之分割預定線121的區域定位到與切削刀543對應的位置上。如此進行而將對應於下一個用來切削之分割預定線121的區域定位到與切削刀543對應的位置上之後，即可實施上述之切削溝形成步驟。
再者，上述切削溝形成步驟是以例如以下之加工條件來進行。
切削刀：外徑52mm、厚度40μm
切削刀之旋轉速度：30000rpm
切削進給速度：50mm/秒
對與形成於半導體晶圓10上的所有分割預定線121對應的區域均實施上述之切削溝形成步驟。
當如上述地實施過切削溝形成步驟後，就可以實施雷射加工步驟，該雷射加工步驟是在構成半導體晶圓10 之基板110上從背面110b沿著切削溝112的底部照射雷射光線，而沿著分割預定線121進行分割。此雷射加工步驟是使用圖9所示之雷射加工裝置8來實施。圖9所示之雷射加工裝置8具備有保持被加工物之工作夾台81、對保持於該工作夾台81上之被加工物照射雷射光線之雷射光線照射手段82，及拍攝保持於該工作夾台81上之被加工物的攝像手段83。 工作夾台81是構成為可吸引保持被加工物，且形成為可藉由圖未示之加工進給手段使其在圖9中於箭頭X所示之加工進給方向上移動，並且可藉由圖未示之分度進給手段使其在圖9中於箭頭Y所示之分度進給方向上移動。
上述雷射光線照射手段82包含有實質上為水平 地配置之圓筒狀的套殼821。套殼821內配置有圖未示的脈衝雷射光線振盪手段，該脈衝雷射光線振盪手段包括了脈衝雷射光線振盪器與重複頻率設定手段。在上述套殼821的前端部裝設有用於將脈衝雷射光線振盪手段所振盪產生的脈衝雷射光線聚光之聚光器822。再者，雷射光線照射手段82具備有用於調整以聚光器822聚光的脈衝雷射光線之聚光點位置的聚光點位置調整手段(圖未示)。
裝設在構成上述雷射光線照射手段82之套殼821 的前端部的攝像手段83具備照明被加工物之照明手段、捕捉以該照明手段所照明之區域的光學系統，及拍攝被該光學系統所捕捉到的像的攝像零件(CCD)等，並將所拍攝到的影像訊號傳送到圖未示之控制手段。
要使用上述之雷射加工裝置8來實施在構成半導 體晶圓10之基板110上從背面110b沿著切削溝112的底部照射雷射光線，而沿著分割預定線121進行分割之雷射加工步驟時，首先，是將貼附在已實施過上述切削溝形成步驟且在構成半導體晶圓10之基板110上所積層之功能層120的表面120a上的保護構件11側載置於圖9所示之雷射加工裝置8的工作夾台81上。然後，藉由作動圖未示之吸引手段，透過保護構件11將半導體晶圓10保持於工作夾台81上(晶圓保持步驟)。因此，被保持在工作夾台81之半導體晶圓10會成為基板110的背面110b在上側。如此進行而吸引保持有半導體晶圓10之工作夾台81，可藉由圖未示之加工進給手段定位到攝像手段83的正下方。
當將工作夾台81定位到攝像手段83的正下方時， 即可實行藉由攝像手段83及圖未示之控制手段檢測半導體晶圓10之用來雷射加工的加工區域之校準作業。亦即，可藉由攝像手段83及圖未示之控制手段從構成半導體晶圓10之基板110的背面110b側實行用於進行形成於第1方向上的切削溝112，和沿著該切削溝112照射雷射光線之雷射光線照射手段82的聚光器822的對位之型樣匹配等的影像處理，而完成雷射光線照射位置的校準(校準步驟)。又，在半導體晶圓10上，對於在與上述第1方向垂直之方向上形成的切削溝112，也是同樣地完成雷射光線照射位置的校準。
當已實施上述校準步驟之後，如圖10所示，即可 將工作夾台81移動至照射雷射光線之雷射光線照射手段82之聚光器822所在的雷射光線照射區域，並將預定之切削溝 112定位於聚光器822的正下方。此時，是如圖10(a)所示地將半導體晶圓10定位成使切削溝112的一端(在圖10(a)中為左端)位於聚光器822的正下方。並且，如圖10(c)所示地將從聚光器822照射出的脈衝雷射光線LB的聚光點P對準切削溝112的底面附近。接下來，在從雷射光線照射手段82的聚光器822照射出對基板110以及功能層120具有吸收性之波長的脈衝雷射光線時，使工作夾台81以預定之加工進給速度於圖10(a)中朝箭頭X1所示之方向移動。並且，如圖10(b)所示，當切削溝112的另一端(在圖10(b)中為右端)到達聚光器822的正下方位置後，即停止脈衝雷射光線的照射並且停止工作夾台81的移動(雷射加工步驟)。
接著，將工作夾台81在垂直於紙面的方向(分度 進給方向)上移動相當於切削溝112的間隔(相當於分割預定線121之間隔)。並且，在從雷射光線照射手段82的聚光器822照射出脈衝雷射光線時，使工作夾台81以預定的加工進給速度於圖10(b)中朝箭頭X2所示之方向移動，且於到達圖10(a)所示之位置後，即停止脈衝雷射光線之照射並且停止工作夾台81的移動。
藉由實施上述之雷射加工步驟，以如圖10(d)所示，在半導體晶圓10上於上述切削溝形成步驟中所保留的基板110的一部分111及功能層120上形成雷射加工溝130。其結果，上述切削溝形成步驟中所保留之基板110的一部分111及功能層120會因為雷射加工溝130而被破斷。在此雷射加工步驟中，因為在上述切削溝形成步驟中所保留之構成 半導體晶圓10之基板110的一部分111是形成為均一厚度，因此可以藉由雷射光線之照射而將功能層120均一地破斷而使元件的品質穩定。
再者，上述雷射加工步驟，是以例如以下之加工條件來進行。
雷射光線的波長：355nm
重複頻率：200kHz
輸出：1.5W
聚光點點徑：φ 10μm
加工進給速度：300mm/秒
照射次數：1次
如上所述地沿著預定的分割預定線121實施了上述雷射加工步驟之後，就可以將工作夾台81於箭頭Y所示之方向上分度進給相當於形成在半導體晶圓10上之分割預定線121的間隔(分度進給步驟)，而完成上述雷射加工步驟。如此地進行而沿著在第1方向上形成的所有的分割預定線121都實施過上述雷射加工步驟後，即可使工作夾台81旋轉90度，以沿著在相對於上述第1方向上形成之分割預定線121為垂直的方向上延伸的分割預定線121實行上述雷射加工步驟。
在上述之雷射加工步驟中，因為在基板110的一部分111及功能層120上所形成之雷射加工溝130比切削溝112的寬度窄，且不需要形成寬度超過上述切削刀543之寬度的雷射加工溝，因此可以將分割預定線121的寬度形成得 較窄，而且可以增加於晶圓上所能形成的元件的數量。
又，即使在功能層120的表面形成有含有SiO2、SiN等的鈍化膜，當在雷射加工步驟中沿著分割預定線121對功能層120照射雷射光線時，因為能量會逸散到從基板110之背面側所形成之切削溝112中，因此所謂的側蝕的問題即可解決。
10‧‧‧半導體晶圓
11‧‧‧保護構件
110‧‧‧基板
110b‧‧‧基板背面
120‧‧‧功能層
121‧‧‧分割預定線
34‧‧‧工作夾台
642‧‧‧高度位置測定器
X1‧‧‧箭頭

Claims (3)

  1. 一種晶圓之加工方法，是將在基板的表面上所積層之功能層上藉由形成為格子狀的複數條分割預定線所劃分出之複數個區域中形成有元件之晶圓，沿著分割預定線分割的晶圓之加工方法，其特徵在於包含：保護構件貼附步驟，在晶圓之功能層的表面貼附保護構件；高度記錄步驟，以工作夾台保持已實施過該保護構件貼附步驟之晶圓的該保護構件側，並在使該工作夾台於X軸方向上相對地加工進給時檢測保持於該工作夾台上之晶圓的與分割預定線對應之背面的Z軸方向的高度位置，且記錄分割預定線之X座標和對應該X座標之Z座標；切削溝形成步驟，已實施該高度記錄步驟之後，從基板之背面側將切削刀定位於與分割預定線對應的區域中，並藉由使該工作夾台和切削刀在X軸方向上相對地加工進給，以將未到達功能層之基板的一部分留下而形成切削溝；以及，雷射加工步驟，從已實施過該切削溝形成步驟之晶圓的背面側沿著該切削溝的底部照射雷射光線，而沿著該分割預定線分割晶圓，該切削溝形成步驟是根據該高度記錄步驟中所記錄之X座標和Z座標來使該切削刀在Z軸方向上移動，以 使其保留基板的未到達功能層之均一的厚度(h)。
  2. 如請求項1的晶圓之加工方法，其中，該高度記錄步驟包含：高度測量步驟，以該高度測定器測量保持於該工作夾台上之晶圓的背面之高度位置(H)；厚度測量步驟，以厚度測量器測量晶圓之厚度(t)；以及，Z座標算出步驟，根據該高度位置(H)及該厚度(t)而算出與分割預定線對應之晶圓的表面的Z軸方向的高度位置，並加上未到達功能層之均一的厚度(h)以算出定位切削刀之外周緣的Z座標。
  3. 如請求項1或2的晶圓之加工方法，其中，該高度記錄步驟是在和該切削溝形成步驟中切削刀被定位的X座標相同的X座標上實施。
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