TW201839845A - 晶圓的雷射加工方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題，係抑制因為先行之雷射光束的照射而產生的碎屑等所導致之對後續之雷射光束的照射的妨礙。 　　本發明的解決手段，係使用具備將利用雷射光束振盪器振盪，且藉由雷射光束分歧單元分歧所形成的複數雷射光束，透過聚光透鏡照設置被吸盤台保持的晶圓之雷射光束照射單元的雷射加工裝置，對在表面藉由設定成格子狀之複數預定分割線區劃的晶圓進行加工之晶圓的雷射加工方法，具備將該複數雷射光束沿著該預定分割線照射至該晶圓，將沿著該預定分割線的加工溝形成於該晶圓的加工溝形成步驟；在該加工溝形成步驟中，將利用該雷射光束分歧單元分歧之該複數雷射光束，在對於被照射該複數雷射光束的該預定分割線的伸長方向非平行的方向並排成直列狀。

Description

晶圓的雷射加工方法
本發明係關於晶圓的雷射加工方法。
IC晶片等的裝置晶片，係藉由格子狀地設定於半導體所成之圓板狀的晶圓之表面的預定分割線來分割該晶圓所形成。於藉由該預定分割線所區劃之晶圓的表面的各區域，形成裝置。又，為了減低該裝置所使用之配線層間的寄生電容，作為層間絕緣膜，形成具有介電率低的所謂Low-k材料的功能層。
為了該具有Low-k材料的功能層的切斷及晶圓的切斷，實施使用雷射光束的剝蝕加工。在剝蝕加工中，藉由沿著預定分割線對晶圓的表面照射脈衝雷射光束，部分加熱晶圓並進行去除。於是，於晶圓形成所定深度的加工溝。
於剝蝕加工中，提升雷射光束的功率的話，形成於晶圓的加工溝會變深變大。然後，過度提升該雷射光束的功率的話，則有對接近預定分割線的裝置造成損傷之虞。
因此，以不會因為雷射光束的照射而對裝置造成損傷之方式，將被允許之功率的雷射光束對加工處進行複數次掃描，形成所希望大小的加工溝。例如，利用將掃描的雷射光束分歧成複數被允許之功率的雷射光束，將複數分歧的雷射光束接連照射至被加工處，以形成加工溝(參照專利文獻1及2)。先前，以分歧之複數雷射光束沿著晶圓的預定分割線的伸長方向並排之方式使原來的雷射光束分歧。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2016-196018號公報 　　[專利文獻2] 日本特開2016-203222號公報
[發明所欲解決之課題]
將雷射光束照射至晶圓以實施剝蝕加工時，晶圓會因為熱而汽化，產生電漿，又，會發生被稱為碎屑(Debri)的熔融固化物。因為複數分歧之一連串的雷射光束中，初始射至某被加工處之雷射光束的照射，產生電漿及碎屑的話，會發生後續之雷射光束的照射因為碎屑等被妨礙，無法實施所希望之加工的問題。因此，產生的碎屑等從形成的加工溝迅速地排出為佳。
但是，也有因為先行之雷射光束的照射所產生之碎屑等的排出被後續之雷射光束的照射所抑制，加工溝被碎屑回填而加工溝變淺之狀況。尤其，複數次掃描雷射光束以形成深加工溝時，因為掃描次數越多而越增加的碎屑等，雷射光束的照射逐漸被大幅妨礙，加工處理量(雷射光束每次掃描所去除之被加工物的量)會降低。
本發明係有鑑於相關問題所發明者，其目的係提供在照射分歧之複數雷射光束的剝蝕加工中，可抑制因為先行之雷射光束的照射而產生的碎屑等所導致之對後續之雷射光束的照射的妨礙之晶圓的雷射加工方法。 [用以解決課題之手段]
依據本發明的一樣態，提供一種晶圓的雷射加工方法，係使用雷射加工裝置，對於在表面藉由設定成格子狀之複數預定分割線區劃的各個區域具備裝置的晶圓進行加工之晶圓的雷射加工方法；該雷射加工裝置，係具備雷射光束照射單元；該雷射光束照射單元，係具有振盪對於晶圓具有吸收性之脈衝雷射光束的雷射光束振盪器、雷射光束分歧單元、及聚光透鏡，並且具有將藉由該雷射光束振盪器振盪，且藉由該雷射光束分歧單元分歧所形成之複數雷射光束，透過該聚光透鏡照射至被吸盤台保持的晶圓之功能的雷射光束照射單元；其特徵為具備：保持步驟，係藉由該吸盤台保持該晶圓；及加工溝形成步驟，係將該複數雷射光束沿著該預定分割線照射至該晶圓，將沿著該預定分割線的加工溝形成於該晶圓；在該加工溝形成步驟中，將利用該雷射光束分歧單元分歧之該複數雷射光束，在對於被照射該複數雷射光束的該預定分割線的伸長方向非平行的方向並排成直列狀。
於本發明的一樣態中，在該加工溝形成步驟中，將該複數雷射光束分別沿著該複數該預定分割線照射至該晶圓兩次以上，藉由該加工溝分割該晶圓亦可。 [發明的效果]
在本發明的一樣態之晶圓的雷射加工方法中，將複數雷射光束沿著預定分割線照射至晶圓，以將沿著預定分割線的加工溝形成於晶圓。此時，將利用雷射加工裝置的雷射光束分歧單元分歧所形成之複數雷射光束，在對於被照射該複數雷射光束的該預定分割線的伸長方向非平行的方向並排成直列狀。
於是，後續的雷射光束難以照射到被該複數雷射光束中先行的雷射光束照射所產生的碎屑等。因此，該後續之雷射光束的照射不會被該碎屑等妨礙之外，該碎屑的排出也不會被該後續之雷射光束抑制。進而，因為加工溝的寬度與雷射光束的點徑成比例變寬，故從晶圓產生的碎屑容易被排出。
因此，加工溝難以因為碎屑等的回填而變淺。所以，加工處理量也難以降低，可適切地實施雷射光束所致之剝蝕加工。
藉由本發明，可提供在照射分歧之複數雷射光束的剝蝕加工中，可抑制因為先行之雷射光束的照射而產生的碎屑等所導致之對後續之雷射光束的照射的妨礙之晶圓的雷射加工方法。
首先，針對本實施形態相關之晶圓的雷射加工方法的被加工物即晶圓，使用圖1進行說明。圖1係模式揭示黏合於貼在框架之膠帶的晶圓的立體圖。該晶圓1係例如由矽、SiC(碳化矽)、或者其他半導體等的材料、又或者藍寶石、玻璃、石英等的材料所成之基板。晶圓1係例如作為形成裝置的基板藉由樹脂封止的壓模樹脂基板亦可，作為半導體晶圓及樹脂的層積基板亦可。
晶圓1的表面1a係以格子狀排列之複數預定分割線(切割道)3區劃成複數區域，於藉由該複數預定分割線3所區劃的各區域，形成有IC等的裝置5。最後，利用沿著該預定分割線3分割晶圓1，形成各個裝置晶片。
於該晶圓1的背面，黏合被貼在金屬製的框架9的膠帶7。在實施本實施形態相關之晶圓的雷射加工方法之間，利用隔著框架9處理晶圓1，可容易進行晶圓1的處理。
膠帶7係具有具備可撓性之薄膜狀的基材，與形成於該基材的一方之面的糊層(接著劑層)。例如，基材使用PO(聚烯)。使用剛性比PO高的PET(聚對苯二甲酸乙二酯)、聚氯乙烯、聚苯乙烯等亦可。又，糊層(接著劑層)，例如使用矽氧橡膠、丙烯酸系材料、環氧系材料等。
接著，針對本實施形態相關之晶圓的加工方法中所使用的雷射加工裝置2，使用圖2進行說明。該雷射加工裝置2係具備吸引保持晶圓1的吸盤台4，與配設於該吸盤台4之上方的雷射光束照射單元6。
吸盤台4係於上面側具有多孔質構件(未圖示)。該多孔質構件的上面成為吸盤台4保持晶圓1的保持面4a。吸盤台4係具有連接於該多孔質構件的吸引源(未圖示)。於該保持面4a上載置晶圓1，透過該多孔質構件的孔對於晶圓1使藉由該吸引源所產生之負壓作用，讓晶圓1被吸盤台4吸引保持。又，於吸盤台4的周圍，具備固定框架9的箝夾4c。
雷射加工裝置2係具備以脈衝馬達等為動力的加工進送手段(加工進送機構，未圖示)。該加工進送手段可將吸盤台4移動至雷射加工裝置2的加工進送方向4b。在晶圓1的加工時等，利用將吸盤台4送至加工進送方向4b，對晶圓1進行加工進送。又，吸盤台4係可繞大略垂直於保持面4a之軸旋轉，使吸盤台4旋轉的話可改變晶圓1的加工進送方向。
進而，雷射加工裝置2係具備以脈衝馬達等為動力的分度進送手段(分度進送機構，未圖示)。該分度進送手段可將吸盤台4移動至與加工進送方向正交之雷射加工裝置2的分度進送方向(未圖示)。
雷射光束照射單元6係具備振盪雷射光束的雷射光束振盪器8、雷射光束分歧單元10、聚光透鏡12。雷射光束照射單元6係更具有反射鏡12a等的光學零件亦可。
雷射光束振盪器8係具有振盪對於晶圓1具有吸收性的波長(例如，355nm)的脈衝雷射光束的功能。
雷射光束分歧單元10係例如DOE(Diffractive Optical Element)(繞射光學元件)。DOE係具有使利用繞射現象所射入的雷射光束分歧成複數雷射光束的功能。聚光透鏡12係具有將射入的雷射光束聚光於離開該聚光透鏡12固有之特定距離的位置的功能。
藉由該雷射光束照射單元6，藉由雷射光束振盪器8振盪的雷射光束射入至雷射光束分歧單元10而分歧，經由聚光透鏡12而照射至被保持於吸盤台4上之晶圓1的表面1a。於本實施形態中，分歧之複數雷射光束照射至晶圓1的表面1a時，在晶圓1的表面1a中，以照射各雷射光束的點(聚光點)直線狀等間隔並排之方式設定雷射光束照射單元6的各零件。
進而，在該雷射加工裝置2中，以分歧之複數雷射光束沿著與該吸盤台4的加工進送方向非平行的方向並排之方式，設定雷射光束照射單元6的光學系。亦即，雷射光束照射單元6可照射相互錯開於與被吸盤台4保持之晶圓1的預定分割線3垂直的方向且分歧的複數雷射光束。
以下，針對本實施形態之晶圓的雷射加工方法的各步驟進行說明。首先，針對保持步驟，使用圖2進行說明。圖2係模式揭示保持步驟的剖面圖。在保持步驟中，在晶圓1的背面1b側朝向吸盤台4，將表面1a側朝向上方之狀態下，將晶圓1載置於吸盤台4的保持面4a上。
然後，透過吸盤台4的多孔質構件的孔使藉由該吸引源所產生之負壓作用於該晶圓1時，讓晶圓1被吸盤台4吸引保持。再者，晶圓1的背面1a預先黏合有膠帶7。因此，晶圓1係隔著該膠帶7被吸盤台4保持。
在本實施形態之晶圓的加工方法中，接著實施並排複數雷射光束沿著該預定分割線3照射至該晶圓1，將沿著該預定分割線3的加工溝形成於該晶圓1的加工溝形成步驟。圖2係模式說明加工溝形成步驟的部分剖面圖。
首先，以從預定分割線3的一端涵蓋到另一端，沿著該預定分割線3，可於晶圓1的表面1a形成加工溝11之方式，調整吸盤台4及雷射光束照射單元6的相對位置。接著，一邊從雷射光束照射單元6照射複數雷射光束一邊移動吸盤台4。然後，一邊使該複數雷射光束聚光於晶圓1的表面1a一邊對晶圓1進行加工進送的話，則於晶圓1形成加工溝11。
針對於加工溝形成步驟中，分歧之複數雷射光束的各雷射光束聚光於晶圓1的表面1a之各點，與預定分割線3的關係，使用圖3(A)進行說明。圖3係放大且模式揭示晶圓1的表面1a的俯視圖。
如圖3(A)所示，將分歧之該複數雷射光束，並排於與該預定分割線3的伸長方向非平行的方向。於是，該各點16相互錯開於與晶圓1的加工進送方向4b垂直的方向。在脈衝雷射光束被聚光的各點16中，藉由脈衝雷射光束的照射，部分性地加熱去除晶圓1。此時，產生電漿，又，產生被稱為碎屑的熔融固化物。
例如，與本實施形態之晶圓的雷射加工方法不同，針對將分歧之複數雷射光束，並排於與預定分割線3的伸長方向平行的方向，不讓各點錯開於與晶圓1的加工進送方向4b垂直的方向之狀況進行說明。此時，從雷射光束照射單元6將先行之雷射光束照射至脈衝雷射光束被振盪的加工點，對晶圓1進行加工進送，再次振盪脈衝雷射光束時，後續的雷射光束會再次照射至該加工點附近。
於是，因為藉由先行之雷射光束的照射所產生的電漿及碎屑，會妨礙到後續之雷射光束的照射，故後續之雷射光束的照射所致之加工不會如期待般實施。又，也有產生之碎屑的排出被後續之雷射光束的照射所抑制，加工溝被碎屑回填而加工溝變淺之狀況。因此，因為越增加掃描次數則越增加的碎屑等，雷射光束的照射更被大幅妨礙，導致加工處理量(雷射光束每次掃描所去除之被加工物的量)降低。
相對於此，在本實施形態之晶圓的雷射加工方法中，將分歧之複數雷射光束，並排於與預定分割線3的伸長方向非平行的方向，將各點16並排於與晶圓1的加工進送方向4b非平行的方向。對某加工點照射先行之雷射光束，對晶圓1進行加工進送，從雷射光束照射單元再次振盪脈衝雷射光束的話，後續之雷射光束會對於該加工點，照射至錯開於與加工進送方向4b垂直的方向的位置。
於是，後續之雷射光束會照射至從因為先行之雷射光束的照射所產生的電漿及碎屑錯開的位置，故後續之雷射光束的照射難以被該碎屑等影響。又，該碎屑等的排出難以被該雷射光束抑制。進而，與該點徑成比例所形成之加工溝11的加工進送方向4b垂直之方向的寬度變寬，故可促進碎屑的排出。
因此，抑制產生之碎屑等回填至加工溝11，即使在將分歧之複數雷射光束14沿著預定分割線3掃描複數次之狀況中，也可維持雷射加工的加工處理量。各點16對於加工進送方向4b平行地並排時，加工溝11越深則加工處理量越容易降低，故本實施形態之晶圓的雷射加工方法之加工處理量的維持效果，加工溝11越深則越明顯。
圖3(B)係放大揭示加工溝形成步驟之晶圓1的點16附近的剖面模式圖。圖3(B)所示之剖面模式圖係揭示沿著加工進送方向4b之切斷面的剖面模式圖，為了便利說明，僅揭示兩條分歧之複數雷射光束14。
先行之雷射光束14a與後續之雷射光束14b係相互錯開於與加工進送方向4b垂直的方向來照射。於是，對晶圓1進行加工進送後接著照射之後續的雷射光束14b不會照射至被照射先行之雷射光束14a所產生之碎屑等的加工屑13。因此，後續之雷射光束14b係不會被加工屑13妨礙，可如期待般照射至晶圓1，同時地加工屑13的排出也不會被該後續之雷射光束14b妨礙。
如以上所述，沿著晶圓1的一條預定分割線3照射雷射光束14，形成加工溝11之後，對晶圓1進行分度進送，沿著鄰接之預定分割線3形成加工溝11。沿著依一個方向的所有預定分割線3形成加工溝11之後，使吸盤台4旋轉，改變加工進送方向，沿著所有預定分割線3形成加工溝11。
再者，於雷射光束照射單元6中，雷射光束振盪器8中被振盪的雷射光束被雷射光束分歧單元10分歧，形成分歧之雷射光束14時，例如分歧成8條雷射光束。此時，8條分歧之雷射光束14照射至晶圓1的表面1a，分別聚光於8個點。此時，8個點大略等間隔地並排成直線狀。
將分歧之雷射光束14的並排方向設為與預定分割線3非平行的朝向時，分歧之雷射光束14的一部分會超過預定分割線3的寬度，照射至形成於晶圓1的裝置5，有破壞裝置5之虞。因此，以並排成直線狀之分歧的雷射光束14最初及最後的雷射光束14不會分別照射至裝置5之方式，調整分歧之雷射光束14的並排方向。
進而，藉由雷射光束分歧單元10產生8條分歧的雷射光束14時，被稱為鬼影之功率弱的雷射光束並排於該8條分歧之雷射光束更進一步發生。即使該被稱為鬼影的雷射光束，照射至形成於晶圓1的裝置5時，也會對裝置5造成損傷，故以讓該鬼影極力不照射至裝置5之方式調整分歧之雷射光束14的並排方向。
例如，沿著寬度20μm以上30μm以下的預定分割線3，形成加工溝11時，關於大略等間隔並排之8個點，使相互鄰接之點的中心在0.5μm以上1μm以下的範圍內錯開於與加工進送方向4b垂直的方向為佳。然後，例如將大略等間隔並排之8個點中第1個點的中心，與第8個點的中心，在3μm以上7μm以下的範圍內錯開於與加工進送方向4b垂直的方向為佳，在5μm以上6μm以下的範圍內錯開更佳。
再者，沿著1條預定分割線3，重複照射兩次以上複數分歧的雷射光束14時，可形成更深的加工溝11。形成之加工溝11的深度到達晶圓1的厚度的話，則晶圓1會沿著該預定分割線3分割，形成各個裝置晶片。
再者，本發明並不限定於前述實施形態的記載，可進行各種變更來實施。例如，在前述的實施形態中，沿著1條預定分割線3分割晶圓1時，以加工溝11的深度到達晶圓1的厚度之方式重複照射兩次以上複數分歧之雷射光束14，但是，本發明的一樣態並不限定於此。例如，對形成加工溝11的晶圓1施加外力，形成從該加工溝11的底部至晶圓1的背面1b的裂痕，分割晶圓1亦可。
此外，前述實施形態的構造、方法等只要不脫離本發明的目的的範圍，可適當變更來實施。
1‧‧‧晶圓
1a‧‧‧表面
1b‧‧‧背面
2‧‧‧雷射加工裝置
3‧‧‧預定分割線
4‧‧‧吸盤台
4a‧‧‧保持面
4b‧‧‧加工進送方向
4c‧‧‧箝夾
5‧‧‧裝置
6‧‧‧雷射光束照射單元
7‧‧‧膠帶
8‧‧‧雷射光束振盪器
9‧‧‧框架
10‧‧‧雷射光束分歧單元
11‧‧‧加工溝
12‧‧‧聚光透鏡
12a‧‧‧反射鏡
13‧‧‧加工屑
14‧‧‧雷射光束
14a‧‧‧雷射光束
16‧‧‧點
[圖1] 模式揭示黏合於貼在框架之膠帶的晶圓的立體圖。 　　[圖2] 模式說明加工溝形成步驟的部分剖面圖。 　　[圖3] 圖3(A)係模式揭示照射至晶圓的分歧之複數雷射光束的各點，與預定分割線的關係的俯視圖，圖3(B)係模式說明加工溝形成步驟的剖面圖。

Claims (2)

  1. 一種晶圓的雷射加工方法，係使用雷射加工裝置，對於在表面藉由設定成格子狀之複數預定分割線區劃的各個區域具備裝置的晶圓進行加工之晶圓的雷射加工方法； 　　該雷射加工裝置，係具備雷射光束照射單元； 　　該雷射光束照射單元，係具有振盪對於晶圓具有吸收性之脈衝雷射光束的雷射光束振盪器、雷射光束分歧單元、及聚光透鏡，並且具有將藉由該雷射光束振盪器振盪，且藉由該雷射光束分歧單元分歧所形成之複數雷射光束，透過該聚光透鏡照射至被吸盤台保持的晶圓之功能的雷射光束照射單元； 　　其特徵為具備： 　　保持步驟，係藉由該吸盤台保持該晶圓；及 　　加工溝形成步驟，係將該複數雷射光束沿著該預定分割線照射至該晶圓，將沿著該預定分割線的加工溝形成於該晶圓； 　　在該加工溝形成步驟中，將利用該雷射光束分歧單元分歧之該複數雷射光束，在對於被照射該複數雷射光束的該預定分割線的伸長方向非平行的方向並排成直列狀。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之晶圓的雷射加工方法，其中， 　　在該加工溝形成步驟中，將該複數雷射光束分別沿著該複數該預定分割線照射至該晶圓兩次以上，藉由該加工溝分割該晶圓。
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