TW201941287A - 處理晶圓的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種處理晶圓的方法,晶圓在一個側面上具有包括多個器件的器件區域。該方法包括:提供保護膜;將保護膜施加到晶圓的一個側面或晶圓的與一個側面相對的側面,使得至少保護膜的前表面的中央區域與晶圓的一個側面或晶圓的與一個側面相對的側面直接接觸。該方法還包括:將保護膜附接至晶圓的一個側面或晶圓的與一個側面相對的側面,使得保護膜的周邊部分的至少一部分沿著晶圓的整個圓周附接至晶圓的側邊緣的至少一部分。晶圓的側邊緣從晶圓的一個側面延伸到晶圓的與一個側面相對的側面。而且,該方法包括:處理晶圓的一個側面/或晶圓的與一個側面相對的側面。

Description

處理晶圓的方法
發明領域
本發明涉及一種處理晶圓(諸如半導體晶圓)的方法,該晶圓在一個側面具有含多個器件的器件區域。
發明背景
在半導體器件製造過程中,具有含多個器件的器件區域的晶圓通常由多條分割線劃分,被分割成各個晶片。該製造過程通常包括用於調節晶圓厚度的研磨步驟以及沿著分割線切割晶圓以獲取各個晶片的切割步驟。從晶圓的背面執行研磨步驟,背面與形成有器件區域的晶圓正面相對。而且,還可在晶圓的背面上進行其他處理步驟,諸如拋光和/或蝕刻。晶圓可從其正面或其背面沿著分割線切割。
為了保護晶圓背面或正面(特別是,形成在器件區域中的器件)例如免受碎片、研磨水或切割水的破損、變形和/或污染,在處理晶圓期間,保護膜或保護片可在處理之前施加到晶圓的背面或正面。
如果晶圓的相應側面(例如,器件區域)具有不均勻的表面結構,則晶圓背面或正面(特別是,器件)的這種保護是特別重要的。
例如,在已知的半導體器件製造過程(諸如晶圓級芯片尺寸封裝(WLCSP))中,晶圓的器件區域形成有從晶圓的平面表面突出的多個突出部(諸如凸塊)。例如,這些突出部用於例如在將晶片整合到諸如行動電話和個人電腦之類的電子設備中時與各個晶片中的器件建立電接觸。
此外,在已知晶圓中,器件區域中的器件可從平面晶圓表面突出。劃分這些器件的分割線可在器件之間形成至少微小的凹槽或溝道,從而導致不均勻的表面輪廓。
在研磨過程之前的傳統上已知的切片中,晶圓首先從其正面沿著分割線被部分地切割(僅沿著晶圓的厚度的一部分)。隨後,晶圓背面沿著晶圓厚度的其餘部分進行研磨,其中晶圓尚未被切割,以沿著分割線將晶圓分割成分離的芯片或晶片。另外,這樣的部分切割引入致使晶圓正面不均勻的表面輪廓。
當以常規的方式將保護膜或保護片附接至這樣的不均勻晶圓表面時,出現的問題是,例如,由於存在凹槽、溝道或突出部,不能有效地保護表面。特別是,保護膜不能可靠地密封周邊晶圓部分處的晶圓表面,允許污染物(諸如碎片、研磨水或切割水)進入而污染表面。
為了實現諸如行動電話和個人電腦之類的電子設備的尺寸減小,半導體器件的尺寸必須減小。因此,具有形成在其上的器件的晶圓在上述研磨步驟中被研磨至µm範圍(例如,從20µm到100µm的範圍內)內的厚度。理想地,這樣的研磨過程以高速執行,以提高晶圓處理效率。
在已知的半導體器件製造過程中,在特別是將晶圓高速地研磨至這樣小的厚度的過程期間可能出現問題。具體地,研磨過程可能形成尖銳的晶圓邊緣,這種尖銳的晶圓邊緣作用為晶圓碎裂和破損的起始點,從而顯著地影響所得到的芯片或晶片的品質。此外,在研磨之後用於分割晶圓的設備(諸如刀片或鋸)可能由於佈置在周邊晶圓部分處的鬆散的小尺寸芯片的衝擊而受損。這樣的尖銳晶圓邊緣還可能導致被研磨晶圓的儲存和/或傳送中的問題,例如,損壞其收納容器(諸如晶圓盒等)。
為了解決與薄晶圓研磨相關的上述問題,已知在研磨晶圓之前在晶圓正面上執行邊緣修整過程。在該過程中,切割晶圓的正面的外周邊部分的至少一部分,以獲取沿著晶圓圓周的臺階部分(例如,環形臺階部分)。通過提供這樣的臺階部分,可以避免在研磨步驟中形成尖銳晶圓邊緣。然而,對附加邊緣修整步驟的要求致使晶圓處理方法更複雜並且降低了處理效率。
因此,仍然需要一種處理具有器件區域的晶圓的有效而可靠的方法,以允許最小化污染和損壞晶圓的任何風險。
發明概要
因此,本發明的目的是提供一種處理具有器件區域的晶圓的有效而可靠的方法,以允許最小化污染和損壞晶圓的任何風險。該目標通過具有第一方面的技術特徵的晶圓處理方法來實現。本發明的優選實施方式來自從其他方面。
本發明提供一種處理晶圓的方法,所述晶圓在一個側面上具有包括多個器件的器件區域。所述方法包括以下步驟:提供保護膜;以及將所述保護膜施加到所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的側面,使得至少所述保護膜的前表面的中央區域與所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面直接接觸。所述方法進一步包括以下步驟:將所述保護膜附接至所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面,使得所述保護膜的周邊部分的至少一部分沿著所述晶圓的整個圓周附接至所述晶圓的側邊緣的至少一部分,其中,所述晶圓的所述側邊緣從所述晶圓的所述一個側面延伸到所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面。而且,所述方法包括以下步驟:處理所述晶圓的所述一個側面和/或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面。
將所述保護膜施加到所述晶圓的所述一個側面(即,晶圓正面),或者施加到所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面(即,晶圓背面),使得至少所述保護膜的所述前表面的所述中央區域與所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面直接接觸。因此,至少在所述保護膜的所述前表面的所述中央區域與所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面之間不存在材料,特別是,不存在黏合劑。
因此,可以顯著地減少或者甚至消除例如由於黏合劑層或所述晶圓上的黏合劑殘留物的黏合力而可能污染或損壞所述晶圓的風險。
所述晶圓的所述側邊緣從所述晶圓的所述一個側面延伸到所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面,即,從所述晶圓正面延伸到所述晶圓背面。所述晶圓側邊緣從而形成所述晶圓的圓周側表面。所述晶圓側邊緣可具有大致直的表面輪廓,或者是彎曲的(特別是,徑向向外彎曲的)(例如,凸的)表面輪廓。所述晶圓側邊緣從所述晶圓正面的表面平面延伸到所述晶圓背面的表面平面。所述晶圓側邊緣包括延伸方向偏離所述晶圓正面和背面的表面平面或與之交叉的周邊晶圓表面部分,例如,徑向向外彎曲的周邊晶圓表面部分。
所述晶圓的附接有所述保護膜的所述側面的表面可以是大致平坦的均勻表面或平坦的均勻表面。另選地,從平面晶圓表面沿著所述晶圓的厚度方向突出的突出部或突起和/或凹部(諸如凹槽或溝道)可存在於所述晶圓的相應側面上。
將所述保護膜附接至所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面,使得所述保護膜的周邊部分的至少一部分沿著所述晶圓的整個圓周附接至所述晶圓的所述側邊緣的至少一部分。因此,即使在存在諸如凹槽、溝道、突出部或突起之類的表面不均勻的情況下,也有效地保護(尤其是免受污染)所述晶圓的將所述保護膜施加到其上的所述側面。特別是,因為所述保護膜的所述周邊部分的至少一部分沿著所述晶圓的整個圓周附接至所述晶圓的所述側邊緣的至少一部分,所述保護膜可靠地密封所述周邊晶圓部分處的相應晶圓表面,防止污染物(諸如碎片、研磨水或切割水)進入並污染晶圓表面。
此外,特別是在處理晶圓正面和/或背面(諸如背面研磨)期間,所述保護膜可靠地保護所述周邊晶圓部分免受損壞(例如,晶圓碎裂或破損)。因此,例如,所述晶圓可以被高速地研磨至較小厚度,同時最小化損壞所述晶圓的風險。如果在研磨過程期間形成尖銳晶圓邊緣,則它被所述保護膜安全地保護。因此,可以可靠地確保所述晶圓、在分割所述晶圓之後所得到的芯片或晶片、用於分割所述晶圓的設備以及用於儲存和/或傳送所述晶圓的設備不會危及其完整性。不需要附加處理步驟,諸如在研磨之前邊緣修整所述晶圓,使得可以實現高處理效率。
因此,本發明提供一種處理具有器件區域的晶圓的有效而可靠的方法,以允許最小化污染和損壞晶圓的任何風險。
在將所述保護膜附接至所述晶圓正面或背面之後,可處理所述晶圓正面和/或所述晶圓背面。
所述保護膜可附接至所述晶圓正面或背面,使得所述保護膜的所述周邊部分的所述至少一部分沿著所述晶圓的厚度(特別是,研磨之前所述晶圓的厚度)的5%以上、10%以上、15%以上、20%以上、25%以上或30%以上附接至所述晶圓的所述側邊緣的所述至少一部分。
所述保護膜可附接至所述晶圓正面或背面,使得所述保護膜的所述周邊部分的所述至少一部分沿著所述晶圓的厚度(特別是,研磨之前所述晶圓的厚度)的30%以下、25%以下、20%以下、15%以下、10%以下或5%以下附接至所述晶圓的所述側邊緣的所述至少一部分。
特別優選地,所述保護膜的所述周邊部分的所述至少一部分沿著所述晶圓的厚度的一部分(即,研磨之前的晶圓厚度)附接至所述晶圓的所述側邊緣的所述至少一部分,研磨之前的晶圓厚度等於或小於通過研磨或者通過研磨和拋光待獲取的所述晶圓的厚度(即,研磨之後或研磨和拋光之後的晶圓厚度)。以這種方式,可以確保所述研磨設備(諸如研磨輪)和所述拋光設備(如果在研磨之後執行拋光步驟的話)不與附接至所述晶圓側邊緣的所述保護膜接觸。因此,可以可靠地防止對該設備的任何損壞(諸如堵塞研磨輪或拋光輪)。
將所述保護膜附接至所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面的步驟可包括:在將所述保護膜施加到所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面期間和/或之後,將外部刺激施加到所述保護膜。在這種情況下,通過施加所述外部刺激來生成將所述保護膜保持在所述晶圓上的合適位置中的保護膜和晶圓之間的附接力。因此,不需要額外的黏合劑材料將所述保護膜附接至所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面。
特別是,通過將所述外部刺激施加到所述保護膜,可在所述保護膜和所述晶圓之間形成形式配合(諸如形狀配合)和/或材料結合(諸如黏合劑結合)。術語“材料結合”和“黏合劑結合”定義為由於作用在這兩個部件之間的原子力和/或分子力而引起的保護膜和晶圓之間的附接或連接。
術語“黏合劑結合”涉及存在這些原子力和/或分子力,其起作用以將所述保護膜附接或黏附至所述晶圓,並不意味著在保護膜和晶圓之間存在附加黏合劑。相反,至少所述保護膜的所述前表面的所述中央區域與所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面直接接觸,如上文詳述。
通過以這種方式將所述保護膜附接至所述晶圓,可以進一步最小化污染和損壞所述晶圓(特別是,形成在所述器件區域中的器件)的任何風險。
將外部刺激施加到所述保護膜的步驟可包括或組成如下:加熱所述保護膜,和/或冷卻所述保護膜,和/或向所述保護膜施加真空,和/或例如通過使用雷射光束用諸如光的輻射來照射所述保護膜。
所述外部刺激可包括或者是化學化合物和/或電子或等離子照射和/或機械處理(諸如壓力、摩擦或超聲施加)和/或靜電。
特別優選地,將外部刺激施加到所述保護膜的步驟包括或組成如下:向所述保護膜施加壓力;和/或加熱所述保護膜。
例如,將外部刺激施加到所述保護膜的步驟可包括或組成如下:加熱所述保護膜;以及向所述保護膜施加真空。在這種情況下,可在加熱所述保護膜期間和/或之前和/或之後向所述保護膜施加真空。
如果將外部刺激施加到所述保護膜的步驟包括或組成有加熱所述保護膜,則所述方法可進一步包括:在加熱過程之後允許所述保護膜冷卻下來。特別是,可允許所述保護膜冷卻下來降至其初始溫度(即,加熱過程之前的溫度)。可允許所述保護膜冷卻下來,例如,降至其在處理所述晶圓正面和/或所述晶圓背面之前的初始溫度。
通過所述加熱過程生成保護膜和晶圓之間的附接力。可在所述加熱過程本身中和/或在允許所述保護膜冷卻下來的隨後過程中將所述保護膜附接至所述晶圓。
所述保護膜可通過所述加熱過程軟化,例如,以與所述晶圓的施加有所述保護膜的所述側面上的晶圓表面一致,例如,吸收晶圓形貌。一旦冷卻下來,例如,降至其初始溫度,所述保護膜就可重新硬化,例如,以與所述晶圓形成形式配合和/或材料結合。
所述保護膜可耐熱直到180℃以上的溫度,優選地直到220℃以上的溫度,更優選地直到250℃以上的溫度,甚至更優選地直到300℃以上的溫度。
所述保護膜可被加熱至30℃到250℃、優選地50℃到200℃、更優選地60℃到150℃、甚至更優選地70℃到110℃的範圍內的溫度。特別優選地,所述保護膜被加熱至約80℃的溫度。
在將所述保護膜施加到所述晶圓正面或背面期間和/或之後,所述保護膜可在30秒到10分鐘、優選地1分鐘到8分鐘、更優選地1分鐘到6分鐘、甚至更優選地1分鐘到4分鐘、進而更優選地1分鐘到3分鐘的範圍內的持續時間中加熱。
如果將外部刺激施加到所述保護膜的步驟包括或組成有加熱所述保護膜,則可直接和/或間接加熱所述保護膜。
所述保護膜可例如使用熱施加裝置(諸如加熱印模、加熱輥等或熱輻射裝置)通過向其直接施加熱量進行加熱。所述保護膜和所述晶圓可放置在接收器或腔室(諸如真空腔室)中,並且可加熱所述接收器或腔室的內部容積,以加熱所述保護膜。所述接收器或腔室可設置有熱輻射裝置。
可在將所述保護膜施加到所述晶圓正面或背面之前和/或期間和/或之後例如通過加熱所述晶圓來間接加熱所述保護膜。例如,可通過將所述晶圓放置在支撐件或載體(諸如卡盤台)上並加熱所述支撐件或載體來加熱所述晶圓。
例如,所述支撐件或載體(諸如卡盤台)可被加熱至30℃到250℃、優選地50℃到200℃、更優選地60℃到150℃、甚至更優選地70℃到110℃的範圍內的溫度。特別優選地,所述支撐件或載體可被加熱至約80℃的溫度。
例如通過使用用於直接加熱所述保護膜的熱施加裝置(諸如加熱印模、加熱輥等或熱輻射裝置),以及經由所述晶圓間接加熱所述保護膜,也可組合這些方法。
如果將外部刺激施加到所述保護膜的步驟包括或組成有加熱所述保護膜,則優選的是,所述保護膜在處於其加熱狀態下時是柔韌的、彈性的、柔性的、可拉伸的、軟的和/或可壓縮的。以這種方式,可以特別可靠地確保所述保護膜與所述晶圓的施加有所述保護膜的所述側面的晶圓表面一致,例如,吸收晶圓形貌。這在表面不均勻或粗糙(諸如凹槽、溝道、凸塊、光學元件等)存在於所述晶圓的相應側面上的情況下是尤其有利的。
優選地,一旦冷卻下來,所述保護膜至少在一定程度上硬化或變硬,以在冷卻下來的狀態下更加剛性和/或堅固。以這種方式,可以確保在隨後處理所述晶圓(諸如研磨和/或切割所述晶圓)期間特別可靠地保護所述晶圓。
所述方法可包括:在將所述保護膜施加到所述晶圓正面或背面期間和/或之後,向所述保護膜的與其前表面相對的後表面施加壓力。以這種方式,使所述保護膜的所述前表面壓靠所述晶圓的相應側面。因此,可以特別有效地確保所述保護膜可靠地附接至所述晶圓。
如果將外部刺激施加到所述保護膜的步驟包括加熱所述保護膜,則可在加熱所述保護膜之前和/或期間和/或之後向所述保護膜的所述後表面施加壓力。可在處理所述晶圓的所述正面和/或所述背面之前向所述保護膜的所述後表面施加壓力。
可通過壓力施加裝置(諸如印模、輥、膜等)向所述保護膜的所述後表面施加壓力。
特別優選地,可使用組合的熱和壓力施加裝置(諸如加熱印模或加熱輥)。在這種情況下,可以在加熱所述保護膜的同時向所述保護膜的所述後表面施加壓力。
可在真空腔室中向所述保護膜的所述後表面施加壓力,這將在下面進一步詳述。因為所述保護膜的所述周邊部分的所述至少一部分沿著所述晶圓的整個圓周附接至所述晶圓的所述側邊緣的所述至少一部分,所以可靠地密封附接有所述保護膜的所述晶圓表面,使得防止所述周邊晶圓部分處的任何真空洩露。
所述保護膜可在減小的壓力氛圍下(特別是,在真空下)施加和/或附接至所述晶圓的所述正面或背面。以這種方式,可以可靠地確保在所述保護膜和所述晶圓之間不存在空隙和/或氣泡。因此,避免了所述晶圓在處理其正面和/或背面期間例如由於在所述加熱過程中膨脹的這種氣泡引起的任何應力或應變。
例如,可在真空腔室中進行將所述保護膜施加和/或附接至晶圓的所述正面或背面的一個或多個步驟。特別是,所述保護膜可通過使用真空層壓機施加和/或附接至所述晶圓的相應側面。在這樣的真空層壓機中,在所述晶圓的施加和/或附接有所述保護膜的所述側面向上取向且所述晶圓的另一個側面與所述卡盤台的上表面接觸的狀態下在真空腔室中將所述晶圓放置到卡盤臺上。例如,所述卡盤台可以是加熱的卡盤台。
將要施加到所述晶圓正面或背面的所述保護膜在其周邊部分處由環形框架保持,並且在所述真空腔室中放置在相應晶圓側面上方。所述真空腔室的位於所述卡盤台和所述環形框架上方的上部設置有被可膨脹的橡膠膜封閉的空氣入口。
在所述晶圓和所述保護膜已被載入到所述真空腔室中之後,將所述腔室抽空並且經由所述空氣入口將空氣供應到所述橡膠膜,造成所述橡膠膜膨脹到抽空的腔室中。以這種方式,所述橡膠膜在所述真空腔室中向下移動以推動所述保護膜抵靠所述晶圓正面或背面,用所述保護膜密封所述周邊晶圓部分並使所述保護膜壓靠所述晶圓。因此,所述保護膜可以緊密地施加到所述晶圓正面或背面,例如,遵循突出部或突起的輪廓(如果這樣的突出部或突起存在的話)。
所述保護膜可在將其施加到所述晶圓的所述正面或背面期間和/或之後例如通過加熱所述卡盤台進行加熱。
隨後,釋放所述真空腔室中的真空,並且通過所述加熱過程和所述真空腔室中的正壓力生成的附接力將所述保護膜保持在所述晶圓正面或背面上的合適位置中。
另選地,所述橡膠膜可以替代為印模或輥(例如,加熱印模或加熱輥)。特別是,可使用軟的印模或軟輥。
所述方法可進一步包括:在處理所述晶圓的所述正面和/或所述背面之後從所述晶圓去除所述保護膜。在從所述晶圓去除所述保護膜之前和/或期間,外部刺激(諸如熱)可施加到所述保護膜。以這種方式,可以促進去除過程。
所述晶圓可在其正面上進一步具有周邊邊界區域,周邊邊界區域沒有器件並且形成在所述器件區域周圍。
例如,所述晶圓可以是半導體晶圓、玻璃晶圓、藍寶石晶圓、諸如氧化鋁(Al2 O3 )陶瓷晶圓之類的陶瓷晶圓、石英晶圓、氧化鋯晶圓、PZT(鋯鈦酸鉛)晶圓、聚碳酸酯晶圓、金屬(例如,銅、鐵、不銹鋼、鋁等)或金屬化材料晶圓、鐵氧體晶圓、光學晶體材料晶圓、樹脂(例如環氧樹脂)、塗覆或模製晶圓等。
特別是,所述晶圓可以是例如Si晶圓、GaAs晶圓、GaN晶圓、GaP晶圓、InAs晶圓、InP晶圓、SiC晶圓、SiN晶圓、LT(鉭酸鋰)晶圓、LN(鈮酸鋰)晶圓等。
所述晶圓可由單個材料或不同材料的組合(例如,兩種以上的上述材料)製成。例如,所述晶圓可以是Si和玻璃結合的晶圓,其中由Si製成的晶圓元件被結合至由玻璃製成的晶圓元件。
所述晶圓可具有任何類型的形狀。在其俯視圖中,所述晶圓可具有例如圓形形狀、卵形形狀、橢圓形狀或多邊形形狀(諸如矩形形狀或正方形形狀)。
所述保護膜可具有任何類型的形狀。在其俯視圖中,所述保護膜或保護片可具有例如圓形形狀、卵形形狀、橢圓形狀或多邊形形狀(諸如矩形形狀或正方形形狀)。
所述保護膜可具有與所述晶圓基本相同的形狀或相同的形狀。
所述保護膜的外徑可大於所述晶圓的外徑。以這種方式,可以促進處理、操縱和/或傳送所述晶圓。特別是,所述保護膜的所述周邊部分的徑向最外部分可以附接至環形框架,這將在下面詳述。
所述保護膜的外徑可與所述晶圓的外徑基本相同。
所述保護膜的外徑可小於所述晶圓的外徑。例如,所述晶圓側邊緣可具有徑向向外彎曲的表面輪廓。在這種情況下,在彎曲表面的頂點處確定所述晶圓的外徑。如果所述保護膜的所述周邊部分的至少一部分僅沿著所述晶圓的厚度的一部分附接至所述晶圓的所述側邊緣的所述至少一部分,所述保護膜的外徑可選擇為小於所述晶圓的外徑。
所述保護膜的外徑可大於所述器件區域的外徑,但小於所述晶圓的外徑。
所述方法可進一步包括切割所述保護膜的步驟。可切割所述保護膜使得其外徑大於所述晶圓的外徑或小於所述晶圓的外徑或與所述晶圓的外徑基本相同。
可在將所述保護膜施加到所述晶圓之前或之後執行切割所述保護膜的步驟。
可在將所述保護膜附接至所述晶圓之前或之後執行切割所述保護膜的步驟。
可例如通過例如使用刀片或鋸的機械切割、雷射切割或等離子切割來執行切割所述保護膜的步驟。
特別是,所述方法可包括以下步驟:切斷所述保護膜的徑向延伸超出所述晶圓的圓周的部分。例如,可在研磨所述晶圓背面之前進行該步驟。切斷這些部分可以便於在隨後的處理步驟(特別是,背面研磨)中操縱所述晶圓。以這種方式,可以減小研磨步驟所需的處理空間,從而進一步增強所述處理效率。
可切斷所述保護膜的徑向延伸超出所述晶圓的圓周的部分,使得所述保護膜的所述周邊部分的至少一部分沿著所述晶圓的整個圓周保持附接至所述晶圓的所述側邊緣的至少一部分。以這種方式,可以可靠地確保在隨後的處理步驟中也能安全地保護所述晶圓。
所述方法可進一步包括以下步驟:將所述保護膜的所述周邊部分的所述徑向最外部分附接至環形框架。特別是,該部分可附接至所述環形框架,使得所述保護膜封閉所述環形框架的中央開口,即,所述環形框架的內徑內側的區域。以這種方式,附接至所述保護膜(特別是,附接至其中央部分)的所述晶圓通過所述保護膜被所述環形框架保持。因此,形成包括所述晶圓、所述保護膜和所述環形框架的晶圓單元,便於處理、操縱和/或傳送所述晶圓。
所述保護膜的所述周邊部分的所述徑向最外部分可例如通過黏合劑、機械固定裝置(諸如多個夾等)或者將所述保護膜熱焊接到所述環形框架而附接至所述環形框架。
可在將所述保護膜施加到所述晶圓之前或之後執行將所述保護膜的所述周邊部分的所述徑向最外部分附接至環形框架的步驟。
可在將所述保護膜附接到所述晶圓之前或之後執行將所述保護膜的所述周邊部分的所述徑向最外部分附接至環形框架的步驟。
可在處理所述晶圓的所述正面和/或所述背面之前或之後執行將所述保護膜的所述周邊部分的所述徑向最外部分附接至環形框架的步驟。
可在所述晶圓的所述一個側面上形成至少一條分割線。多條分割線可形成在所述晶圓的所述一個側面上。一個或更多條分割線劃分形成在所述器件區域中的器件。
所述至少一條分割線的寬度可介於30µm到200µm的範圍內,優選地介於30µm到150µm的範圍內,更優選地介於30µm到100µm的範圍內。
所述方法可包括以下步驟:處理所述晶圓的所述一個側面,即,所述晶圓正面。處理所述晶圓的所述一個側面的步驟可包括或組成如下:沿著所述至少一條分割線去除晶圓材料。如果多條分割線形成在所述晶圓的所述一個側面上,則處理所述晶圓的所述一個側面的步驟可包括或組成如下:沿著所述多條分割線中的每條分割線去除晶圓材料。
在將所述保護膜施加到所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面之前,可沿著所述至少一條分割線從所述晶圓的所述一個側面去除所述晶圓材料。
可在所述晶圓的整個厚度內沿著所述至少一條分割線去除所述晶圓材料。在這種情況下,通過所述晶圓材料去除過程沿著所述至少一條分割線將所述晶圓分割成多個芯片或晶片。
另選地,可沿著所述至少一條分割線僅沿著所述晶圓的厚度的一部分去除所述晶圓材料。例如,可沿著所述晶圓的厚度的20%以上、30%以上、40%以上、50%以上、60%以上、70%以上、80%以上或90%以上去除所述晶圓材料。
在這種情況下,可例如通過採用斷裂工藝、向所述晶圓施加外力(例如,使用膨脹帶)或者採用切割或切片工藝(諸如機械切割或切片工藝、雷射切割或切片工藝或等離子切割或切片工藝)進行分割(即,完全分割)所述晶圓的過程。例如,可通過使所述保護膜徑向膨脹,即,通過使用所述保護膜作為膨脹帶,而向所述晶圓施加外力。此外,也可採用這些工藝中的兩種以上工藝的組合。
而且,可通過研磨所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面來分割所述晶圓,這將在下面進一步詳述。
可執行沿著所述至少一條分割線去除晶圓材料的過程,使得在所述晶圓的平面中,去除晶圓材料直到所述晶圓的所述側邊緣,或者使得在所述晶圓的周邊部分中(例如在所述周邊邊界區域中)沒有晶圓材料被去除。
沿著所述至少一條分割線的部分去除晶圓材料會導致在所述晶圓表面中形成至少一個凹槽或溝道。傳統上,特別是,如果凹槽或溝道一直延伸到所述晶圓的所述側邊緣,則這樣的凹槽或溝道可能在隨後的晶圓處理步驟(諸如背面研磨)中引起問題。由於存在所述至少一個凹槽或溝道,在這樣部分去除晶圓材料之後以常規方式附接至被處理的晶圓表面的保護膜無法可靠地密封所述周邊晶圓部分處的所述晶圓表面,從而允許污染物(諸如碎片、研磨水或切割水)進入存在所述至少一個凹槽或溝道的一個或多個周邊晶圓區域中並且污染所述晶圓表面。因為在本發明的方法中,所述保護膜的所述周邊部分的所述至少一部分沿著所述晶圓的整個圓周附接至所述晶圓的所述側邊緣的所述至少一部分,即使在存在這樣的凹槽或溝道的情況下,所述保護膜也能可靠地密封所述周邊晶圓部分處的相應晶圓表面,從而安全地防止污染所述晶圓。
所述方法可包括以下步驟:處理所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面。所述保護膜可施加並附接至所述晶圓的所述一個側面。處理所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面的步驟可包括:研磨所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面以調節晶圓厚度。
本發明的方法在這樣的研磨過程中提供了對所述晶圓的特別可靠而有效的保護,這已在上文詳述。特別是,所述晶圓正面被所述保護膜安全地密封,防止進入污染物(諸如研磨碎片和研磨水)。此外,所述保護膜可靠地保護所述周邊晶圓部分免受損壞(例如,晶圓碎裂或破損)。因此,所述晶圓可以高速地研磨至較小厚度,同時最小化損壞所述晶圓的風險。如果在所述研磨過程期間形成尖銳晶圓邊緣,則它被所述保護膜安全地保護。
可在將所述保護膜施加到所述晶圓的所述一個側面之前沿著所述至少一條分割線從所述晶圓的所述一個側面僅沿著所述晶圓的厚度的一部分去除晶圓材料,這已在上文詳述。隨後,在將所述保護膜附接至所述晶圓的所述一個側面之後,可研磨所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面。可沿著所述晶圓的厚度的晶圓材料未被去除的其餘部分執行該研磨步驟,以沿著所述至少一條分割線分割所述晶圓。
通過以這種方式在所述研磨步驟中分割所述晶圓,可以以特別可靠、準確而有效的方式處理所述晶圓。具體地,在研磨之前,即,在其厚度減小之前,在所述晶圓上執行沿著所述至少一條分割線去除晶圓材料的步驟。因此,可以可靠地避免沿著所述至少一條分割線去除材料期間(例如,在切割期間)所述晶圓的任何變形(諸如晶圓翹曲等)。此外,在沿著所述至少一條分割線去除晶圓材料期間施加到所述晶圓的應力顯著地減小,允許獲取具有增加的晶片強度的芯片或晶片。可以防止對所得到的芯片或晶片的任何損壞(諸如形成裂紋或背面碎裂)。
而且,因為沿著所述至少一條分割線僅沿著所述晶圓厚度的一部分去除所述晶圓材料,所以增強了晶圓材料去除過程的效率(特別是,處理速度)。另外,延長了用於晶圓材料去除步驟的裝置(例如,切割裝置)的使用壽命。
可沿著所述至少一條分割線機械地去除晶圓材料。特別是,可沿著所述至少一條分割線通過例如經由刀片切片或鋸切沿著所述至少一條分割線機械切割所述晶圓來去除晶圓材料。在這種情況下,從所述正面切割所述晶圓。
另選地或另外地,可通過雷射切割和/或通過等離子切割沿著所述至少一條分割線去除所述晶圓材料。
可在單個機械切割步驟、單個雷射切割步驟或單個等離子切割步驟中切割所述晶圓。另選地,可通過一系列機械切割步驟和/或雷射切割步驟和/或等離子切割步驟切割所述晶圓。
可例如通過燒蝕雷射切割和/或隱形雷射切割,即,通過施加雷射光束在所述晶圓內形成改性區域(這將在下面進一步詳述),和/或通過施加雷射光束在所述晶圓中形成多個孔區域,來執行雷射切割。這些孔區域均可由改性區域和所述改性區域中的對所述晶圓的表面敞開的空間構成。
通過使所述保護膜附接至所述晶圓(例如,所述晶圓背面),可以確保在所述切割步驟期間施加的壓力在切割期間更均勻而均質地分佈在整個所述晶圓上,從而在所述切割步驟中減少或者甚至最小化損壞所述晶圓(例如,所得到的芯片或晶片的側壁破裂)的任何風險。
所述方法可包括以下步驟:處理所述晶圓的所述一個側面,其中處理所述晶圓的所述一個側面的步驟包括或組成如下:從所述晶圓的所述一個側面向所述晶圓施加脈衝雷射光束,所述晶圓由對所述脈衝雷射光束透明的材料製成,並且在從所述晶圓的所述一個側面朝向所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面的方向上將所述脈衝雷射光束的焦點定位在距所述晶圓的所述一個側面一定距離處的條件下,至少在沿著所述至少一條分割線的多個位置中向所述晶圓施加所述脈衝雷射光束,從而沿著所述至少一條分割線在所述晶圓中形成多個改性區域。
在這種情況下,所述晶圓由對所述脈衝雷射光束透明的材料製成。因此,通過施加脈衝雷射光束在所述晶圓中形成所述多個改性區域,所述脈衝雷射光束的波長允許所述雷射光束透過所述晶圓。例如,如果所述晶圓是Si晶圓,則所述脈衝雷射光束可具有1.0µm以上的波長。
所述保護膜可附接至所述晶圓正面或背面。如果所述保護膜附接至所述晶圓正面,則透過所述保護膜向所述晶圓施加所述脈衝雷射光束。因此,使用由對所述脈衝雷射光束透明的材料製成的保護膜。
所述脈衝雷射光束可具有脈衝寬度,所述脈衝寬度例如在1ns到300ns的範圍內。
所述改性區域可包括非晶區域或裂紋形成區域,或者可以是非晶區域或裂紋形成區域。在特別優選的實施方式中,所述改性區域包括或者是非晶區域。
每個改性區域均可包括所述晶圓材料內側的空間(例如,空腔),所述空間被非晶區域或裂紋形成區域包圍。
每個改性區域均可由所述晶圓材料內側的空間(例如,空腔)和包圍所述空間的非晶區域或裂紋形成區域構成。
如果所述改性區域包括或者是裂紋形成區域,即,裂紋已形成,則所述裂紋可以是微裂紋。所述裂紋可具有µm範圍內的尺寸(例如,長度和/或寬度)。例如,所述裂紋的寬度可介於5µm到100µm的範圍內,和/或長度介於100µm到1000µm的範圍內。
根據該方法,至少在沿著所述至少一條分割線的多個位置中從所述晶圓的所述一個側面向所述晶圓施加所述脈衝雷射光束,以沿著所述至少一條分割線在所述晶圓中形成多個改性區域。通過形成這些改性區域,所述晶圓在形成所述改性區域的區域中的強度減小。因此,極大地促進在形成所述多個改性區域的區域中沿著所述至少一條分割線分割所述晶圓。在這樣的晶圓分割過程中,設置在所述晶圓的器件區域中的單獨器件被獲得為芯片或晶片。
所述方法可進一步包括以下步驟:在所述晶圓中形成所述多個改性區域之後,沿著所述至少一條分割線分割所述晶圓。可按照各種方式,例如,採用斷裂工藝、向所述晶圓施加外力(例如,使用膨脹帶),或者採用切割或切片過程(諸如機械切割或切片過程、雷射切割或切片過程或等離子切割或切片過程),來進行分割所述晶圓的過程。例如,可通過使所述保護膜徑向膨脹,即,使用所述保護膜作為膨脹帶,向所述晶圓施加外力。此外,也可採用這些過程的兩種以上過程的組合。
所述方法可包括以下步驟:處理所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面。處理所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面的步驟可包括或組成如下:從所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面向所述晶圓施加脈衝雷射光束,其中,所述晶圓由對所述脈衝雷射光束透明的材料製成,並且在從所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面朝向所述晶圓的所述一個側面的方向上將所述脈衝雷射光束的焦點定位在距所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面一定距離處的條件下,至少在沿著所述至少一條分割線的多個位置中向所述晶圓施加所述脈衝雷射光束,以沿著所述至少一條分割線在所述晶圓中形成多個改性區域。
所述保護膜可附接至所述晶圓正面或背面。如果所述保護膜附接至所述晶圓背面,則透過所述保護膜向所述晶圓施加所述脈衝雷射光束。因此,使用由對所述脈衝雷射光束透明的材料製成的保護膜。
從所述晶圓的所述背面施加的所述脈衝雷射光束可以是與從所述晶圓的所述正面施加的脈衝雷射光束相同的脈衝雷射光束,或者是不同的脈衝雷射光束。
通過從所述晶圓的所述背面施加所述脈衝雷射光束而形成的所述改性區域可按照與通過從所述晶圓的所述正面施加所述脈衝雷射光束而形成的所述改性區域基本相同的方式形成。
所述保護膜可施加到所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面,使得在所述保護膜的所述前表面與所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面接觸的整個區域中,所述保護膜的所述前表面與所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面直接接觸。因此,在所述保護膜的所述前表面與所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面之間,不存在材料,特別是不存在黏合劑。
以這種方式,可以可靠地消除例如由於黏合劑層或所述晶圓上的黏合劑殘留物的黏合力而可能污染或損壞所述晶圓的風險。
另選地,所述保護膜可設置有黏合劑層;其中,所述黏合劑層僅設置在所述保護膜的所述前表面的周邊區域中,所述周邊區域包圍所述保護膜的所述前表面的所述中央區域;並且將所述保護膜施加到所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面,使得所述黏合劑層僅與所述晶圓的所述一個側面的周邊部分或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面的周邊部分接觸,和/或僅與所述晶圓的所述側邊緣的所述至少一部分接觸。所述晶圓的所述一個側面的所述周邊部分可以是周邊邊界區域。所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面的所述周邊部分可對應於形成在所述晶圓的所述一個側面上的所述周邊邊界區域。
所述黏合劑層可僅與所述晶圓的所述一個側面的所述周邊部分或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面的所述周邊部分接觸,並與所述晶圓的所述側邊緣的所述至少一部分接觸。所述黏合劑層可僅與所述晶圓的所述側邊緣的所述至少一部分接觸。
以這種方式,可以進一步改進所述保護膜與所述晶圓的附接。因為所述黏合劑層僅設置在所述保護膜的所述前表面的所述周邊區域中,所以與黏合劑層設置在所述保護膜的整個前表面上的情況比較,顯著地減小經由所述黏合劑層將保護膜和晶圓附接至彼此的面積。因此,可以從所述晶圓更容易地拆卸所述保護膜,並且大大減少了損壞所述晶圓(特別是,損壞形成在其正面或背面上的突出部)的風險。
所述黏合劑層的所述黏合劑可通過外部刺激(諸如熱、UV輻射、電場和/或化學製劑)固化。以這種方式,所述保護膜可以在處理之後特別容易地從所述晶圓去除。可向所述黏合劑施加所述外部刺激以降低其黏合力,從而允許容易地去除所述保護膜。
例如,所述黏合劑層可具有大致環形形狀、開放矩形形狀或開放正方形形狀(即,分別在所述黏合劑層的中心具有開口的矩形或正方形形狀)。
所述保護膜可以是可膨脹的。所述保護膜可在施加到所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面時膨脹。如果突出部或突起存在於所述晶圓的相應側面上,則所述保護膜可在施加到所述晶圓時膨脹以緊密地或至少部分地遵循這些突出部的輪廓。
特別是,所述保護膜可膨脹至其原始尺寸的兩倍以上,優選地膨脹至其原始尺寸的三倍以上,更優選地膨脹至其原始尺寸的四倍以上。以這種方式,特別是對於膨脹至其原始尺寸的三倍或四倍以上的情況,可以可靠地確保所述保護膜遵循所述突出部的輪廓。
如果所述保護膜是可膨脹的,則它可用於將所述器件彼此分離。特別是,所述方法可進一步包括以下步驟:在處理所述晶圓的所述一個側面和/或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面之後,使所述保護膜徑向膨脹以將各器件彼此分離。
例如,可例如通過機械切割過程、雷射切割過程或等離子切割過程,或者通過研磨過程之前的切片,完全分割所述晶圓。隨後,可採取芯片或晶片形式的完全分割的器件可通過使所述保護膜徑向膨脹而遠離彼此,由此增加相鄰器件之間的距離。
另選地,所述晶圓可經受隱形切片過程,即,通過施加雷射光束而在所述晶圓內形成改性區域的過程,這已在上文詳述。隨後,可沿著所述至少一條分割線在通過使所述保護膜徑向膨脹而形成所述改性區域的地方分割(例如,斷開)所述晶圓,由此獲取單獨的芯片或晶片。
作為使所述保護膜徑向膨脹的另選方案,可例如在去除所述保護膜之後將分離的膨脹帶附接至所述晶圓背面。隨後,可通過使所述膨脹帶徑向膨脹而將各器件彼此分離。
所述保護膜可由單一材料(特別是,單一均質材料)製成。
所述保護膜可由塑膠材料(諸如聚合物)製成。特別優選地,所述保護膜由聚烯烴製成。例如,所述保護膜可由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚丁烯(PB)製成。
特別是,如果向所述保護膜施加外部刺激並且施加外部刺激的步驟包括加熱所述保護膜或由加熱所述保護膜組成,則聚烯烴薄膜的材料特性尤其有利於用在所述本發明的晶圓處理方法中。當處於加熱狀態下時,例如,當加熱至60℃到150℃的範圍內的溫度時,聚烯烴薄膜是柔韌的、可拉伸的和柔軟的。因此,可以特別可靠地確保所述保護膜與所述晶圓的施加有所述保護膜的所述側面上的所述晶圓表面一致,例如,吸收晶圓形貌。如果相應的晶圓側面形成有從所述晶圓的平面表面突出的突出部或突起,則這是特別有益的。
此外,聚烯烴薄膜在冷卻下來時硬化並變硬,以在冷卻下來的狀態下更加剛性和堅固。因此,可以確保在隨後處理所述晶圓(諸如研磨和/或切割所述晶圓)期間特別可靠地保護所述晶圓。
所述保護膜的厚度可介於5µm到200µm、優選地8µm到100µm、更優選地10µm到80µm、甚至更優選地12µm到50µm的範圍內。特別優選地,所述保護膜的厚度介於80µm到150µm的範圍內。
以這種方式,可以特別可靠地確保所述保護膜足夠柔性而柔韌以與形成在施加有所述保護膜的晶圓側面上的突出部的輪廓充分一致(如果這樣的突出部存在的話),同時具有足夠的厚度以便在處理所述晶圓的所述正面和/或所述背面期間可靠而有效地保護所述晶圓。
緩衝層可附接至所述保護膜的與其前表面相對的後表面。
如果突出部或突起(諸如表面不均勻或粗糙、凸塊、例如光學透鏡之類的光學元件、其他結構等)從所述晶圓的施加有所述保護膜的所述側面突出、延伸或凸起,則該方法是特別有利的。在這種情況下,所述突出部或突起限定相應晶圓側面的表面結構或形貌,導致該側面不均勻。
可使用特別是所述晶圓正面上的這樣的突出部或突起(例如,凸塊),例如在所述晶圓已被分割之後,例如當整合電子設備(諸如行動電話和個人電腦)中的芯片或晶片時,用於與單獨的芯片或晶片中的器件建立電接觸。
所述突出部可不規則地佈置或以規則圖案佈置。所述突出部中只有一些突出部可以規則圖案佈置。
所述突出部可具有任何類型的形狀。例如,所述突出部中的一些或所有突出部可呈現以下形狀:球形、半球形、墩或塔(例如,具有圓形、橢圓形或多邊形(諸如三角形、正方形等)的墩或塔)、橫截面或基部區域、錐體、截錐或臺階。
所述突出部中的至少一些突出部可產生於形成在所述晶圓的平面表面上的元件。例如,對於矽通孔(TSV)的情況,所述突出部中的至少一些突出部可產生於在其厚度方向上部分或完全穿透所述晶圓的元件。後面這些元件可沿著所述晶圓厚度的一部分或沿著整個晶圓厚度延伸。
所述突出部在所述晶圓的厚度方向上的高度可介於20µm到500µm、優選地30µm到400µm、更優選地40µm到250µm、甚至更優選地50µm到200µm,甚至更優選地介於70µm到150µm的範圍內。
所有的所述突出部都可具有大致相同的形狀和/或尺寸。另選地,所述突出部中的至少一些突出部的形狀和/或尺寸可彼此不同。
如果所述緩衝層附接至所述保護膜的所述後表面,則這樣的突出部或突起可以嵌入所述緩衝層中。因此,可以消除在隨後的晶圓處理步驟(諸如研磨和/或切割)因存在所述突出部而出現的表面不均勻的任何負面影響。特別是,所述緩衝層可以顯著地有助於在研磨過程和切割過程期間實現特別均勻而均質的壓力分佈。
通過所述突出部嵌入所述緩衝層中,可靠地保護所述突出部(例如,凸塊、光學元件或其他結構)在晶圓處理期間(例如,在隨後的研磨或切割步驟中)免受任何損壞。
此外,如果所述晶圓在研磨步驟中被研磨至較小厚度(例如,µm範圍內的厚度),則由於所述研磨過程中所述晶圓的厚度和施加到其上的壓力減小,存在於所述晶圓正面上(例如所述器件區域中)的突出部可造成所述晶圓背面的變形。後一種效應被稱為“圖案轉印”,因為所述突出部在所述晶圓正面上的圖案被轉印至所述晶圓背面,並且導致所述晶圓的背面表面的不期望的不均勻,從而有損所得到的芯片或晶片的品質。
所述保護膜和所述緩衝層用作所述晶圓正面與例如所述晶圓正面在處理(例如,研磨和/或拋光)期間靠在其上的支撐件或載體、所述晶圓背面之間的襯墊或緩衝器,從而有助於實現處理期間均勻而均質的壓力分佈。因此,可以特別可靠地防止所述晶圓在處理(特別是,研磨)其背面期間的圖案轉印或破損。
沒有特別限制所述緩衝層的材料。特別是,所述緩衝層可由允許沿著所述晶圓的厚度方向突出的突出部嵌入其中的任何類型的材料形成。例如,所述緩衝層可由樹脂、黏合劑、凝膠等形成。
所述緩衝層可通過外部刺激(諸如UV輻射、熱、電場和/或化學製劑)固化。在這種情況下,所述緩衝層在向其施加外部刺激時至少在一定程度上硬化。例如,所述緩衝層可由可固化樹脂、可固化黏合劑、可固化凝膠等形成。
所述緩衝層可被配置成在使其固化之後呈現一定程度的可壓縮性、彈性和/或柔韌性,即,在固化之後能壓縮、是彈性的和/或柔性的。例如,所述緩衝層可使得其通過固化而變成橡膠狀狀態。另選地,所述緩衝層可被配置成在固化之後達到剛性較硬狀態。
在本發明的方法中用作所述緩衝層的UV可固化樹脂的優選示例是DISCO公司的ResiFlat和DENKA的TEMPLOC。
所述方法可進一步包括以下步驟:向所述緩衝層施加所述外部刺激,以在處理(例如,研磨或切割)所述晶圓之前固化所述緩衝層。以這種方式,可以進一步提高在研磨和/或切割期間對所述晶圓的保護以及研磨和/或切割準確性。
所述緩衝層可耐熱直到180℃以上的溫度,優選地直到220℃以上的溫度,更優選地直到250℃以上的溫度,甚至更優選地直到300℃以上的溫度。
所述緩衝層的厚度可介於10µm到300µm的範圍內,優選地介於20µm到250µm的範圍內,更優選地介於50µm到200µm的範圍內。
所述緩衝層可在將所述保護膜施加到所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面之前附接至所述保護膜的所述後表面。
在這種情況下,可首先層壓所述保護膜和所述緩衝層,形成包括所述緩衝層和附接至所述緩衝層的所述保護膜的保護片。以這種方式形成的所述保護片可隨後施加到所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面,例如,使得從所述晶圓的平面表面突出的突出部或突起被所述保護膜覆蓋並被嵌入所述保護膜和所述緩衝層中。可施加所述保護片,使得所述緩衝層的所述後表面大致平行於所述晶圓的與施加有所述保護片的晶圓側面相對的側面。當所述保護片施加到所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面時,將所述保護膜的所述前表面施加到所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面。
以這種方式,所述晶圓處理方法可以按照特別簡單而有效的方式進行。例如,所述保護片可以提前製備,儲存以供後續使用並且在需要時用於晶圓處理。從而,可大量製造所述保護片,致使其生產在時間和成本兩方面特別有效。
所述緩衝層可在將所述保護膜施加或附接至所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面之後附接至所述保護膜的所述後表面。
在這種情況下,所述保護膜首先施加或者施加並附接至所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面,並且施加有所述保護膜的晶圓側面隨後附接至所述緩衝層的所述前表面,例如,使得從所述晶圓的平面表面突出的突出部或突起嵌入所述保護膜和所述緩衝層中,並且所述緩衝層的所述後表面大致平行於所述晶圓的與附接有所述保護膜和所述緩衝層的晶圓側面相對的所述側面。該方法允許特別是相對於從所述晶圓的平面表面突出的突出部或突起以特別高的精度將所述保護膜附接至所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面。
所述緩衝層可在將所述保護膜附接至所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面之前和/或期間和/或之後附接至所述保護膜的所述後表面。
所述方法可進一步包括以下步驟:從所述晶圓去除所述保護膜和所述緩衝層。可在處理(諸如研磨和/或切割)所述晶圓之後從所述晶圓去除所述保護膜和所述緩衝層。
可單獨(即,一個接一個地)去除所述緩衝層和所述保護膜。例如,可首先去除所述緩衝層,隨後去除所述保護膜。另選地,可一起去除所述緩衝層和所述保護膜。
基片可附接至所述緩衝層的與其前表面(附接至所述保護膜)相對的後表面。
沒有特別限制所述基片的材料。所述基片可由軟的或柔韌的材料製成,例如由例如聚氯乙烯(PVC)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)或聚烯烴之類的聚合物材料製成。
另選地,所述基片可由剛性或硬質材料製成,諸如由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和/或矽和/或玻璃和/或不銹鋼(SUS)製成。
例如,如果所述基片由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或玻璃製成並且所述緩衝層能通過外部刺激固化,則所述緩衝層可用透過聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或玻璃的輻射(例如UV輻射)固化。如果所述基片由矽或不銹鋼(SUS)製成,則提供了成本有效的基片。
另外,所述基片可由上文列出的材料的組合形成。
所述基片可耐熱直到180℃以上的溫度,優選地直到220℃以上的溫度,更優選地直到250℃以上的溫度,甚至更優選地直到300℃以上的溫度。
所述基片的厚度可介於30µm到1500µm的範圍內,優選地介於40µm到1200µm的範圍內,更優選地介於50µm到1000µm的範圍內。
所述緩衝層和所述基片可在將所述保護膜施加到所述晶圓的所述正面或背面之前或之後附接至所述保護膜的所述後表面。特別是,可首先層壓所述保護膜、所述緩衝層和所述基片,形成包括所述基片、所述緩衝層和附接至所述緩衝層的所述保護膜的保護片。以這種方式形成的所述保護片可隨後施加到所述晶圓正面或背面。
所述基片的所述前表面可與所述緩衝層的所述後表面接觸,並且所述基片的與其前表面相對的後表面可大致平行於所述晶圓的與施加有所述保護膜、所述緩衝層和所述基片的晶圓側面相對的側面。因此,當處理(例如,研磨和/或切割)所述晶圓時,可以例如通過將所述後表面放置到卡盤臺上,而將合適的反壓力施加到所述基片的該後表面。
在這種情況下,因為所述基片的平面後表面大致平行於所述晶圓的與施加有所述保護膜、所述緩衝層和所述基片的晶圓側面相對的側面,在例如借助研磨設備的研磨輪和/或切割設備的切割或切片刀片進行處理(諸如研磨和/或切割過程)期間施加到所述晶圓的壓力更均勻而均質地分佈在所述晶圓上,從而最小化使所述晶圓破損的任何風險。此外,所述基片的平坦、均勻的後表面與所述晶圓的相應側面的大致平行對準允許高精度地進行研磨步驟和切割步驟,從而以良好限定的形狀和尺寸實現高品質晶片或芯片的生產。
所述方法可進一步包括以下步驟:特別是在研磨所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面之後,拋光和/或蝕刻(例如,等離子蝕刻)所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面。
具體實施方式
現在將參考附圖描述本發明的優選實施方式。優選實施方式涉及處理晶圓W的方法(參見圖1和圖2)。
例如,晶圓W可以是MEMS晶圓,MEMS晶圓具有形成在其正面1的表面上的MEMS器件(參見圖1)。然而,晶圓W不限於MEMS晶圓,而是也可以是具有形成在其正面1上的CMOS器件的CMOS晶圓(優選地作為固態成像器件),或者可以是在正面1上具有其他類型的器件的晶圓。
晶圓W可由半導體(例如矽(Si))製成。這樣的矽晶圓W可以包括矽基板上的諸如IC(積體電路)和LSI(大型積體電路)之類的器件。另選地,晶圓可以是在例如陶瓷、玻璃或藍寶石的無機材料基板上形成諸如LED(發光二極體)之類的光學器件而配置的光學器件晶圓。晶圓W不限於此並且可以以任何其他的方式形成。此外,上述示例性晶圓設計的組合也是可行的。
晶圓W在研磨之前的厚度可以介於µm範圍內,優選地介於625µm到925µm的範圍內。
晶圓W優選地呈現圓形形狀。然而,沒有特別限制晶圓W的形狀。在其他實施方式中,晶圓W可例如具有卵形形狀、橢圓形狀或諸如矩形形狀或正方形形狀之類的多邊形形狀。
晶圓W設置有形成在其正面1上的多個交叉分割線11(參見圖2)(也被稱為界道),由此將晶圓W劃分成多個矩形區域,諸如上文描述的器件27分別形成在多個矩形區域上。這些器件27形成在晶圓W的器件區域2中。在圓形晶圓W的情況下,器件區域2優選地為圓形並且與晶圓W的外圓周同心地佈置。晶圓W進一步具有與正面1相對的背面6(參見圖1)。
而且,晶圓W具有從正面1延伸到背面6的側邊緣5(參見圖1和圖2),從而形成晶圓W的圓周側表面。側邊緣5具有徑向向外彎曲的(即,凸的)表面輪廓,如圖1所示。特別是,側邊緣5以彎曲的方式從正面1的表面平面延伸到背面6的表面平面。側邊緣5的延伸方向從而偏離晶圓W的正面1和背面6的表面平面並與之交叉。
如圖2示意性地示出的,器件區域2被環形周邊邊界區域3包圍。在該周邊邊界區域3中,沒有形成器件。優選地,周邊邊界區域3與器件區域2和/或晶圓W的外圓周同心佈置。周邊邊界區域3的徑向延伸可以介於mm範圍內,優選地介於從1mm到3mm的範圍內。
晶圓W的器件區域2形成有從晶圓W的平面表面突出的多個突出部24(參見圖1)。例如,突出部24可以是在分離的芯片或晶片中與器件區域2的器件27建立電接觸的凸塊。突出部24在晶圓W的厚度方向上的高度可介於20µm到500µm的範圍內。在圖2中,為了更好的可展示性,省略了突出部24。
在下文中,將參考圖1至圖10B描述根據本發明的第一實施方式的處理晶圓W的方法。
圖1示出了將由本發明的方法處理的晶圓W的剖視圖。圖2示出了以圖1中的橫截面示出的晶圓W的立體圖。
在該實施方式的方法中,作為第一步驟,從晶圓W的正面1沿著分割線11(參見圖4A和圖4B)去除晶圓材料。在該過程中,僅沿著晶圓W的厚度的一部分去除晶圓材料,以形成沿著分割線11延伸的凹槽28,如圖3、圖4A和圖4B所示。
可沿著分割線11以上文詳述的方式來去除晶圓材料。特別是,可沿著分割線11機械地去除晶圓材料。例如,可沿著分割線11通過例如刀片切片或鋸切來沿著分割線11機械切割晶圓W而去除晶圓材料。另選地或另外地,可沿著分割線11通過雷射切割(例如,燒蝕雷射切槽)和/或等離子切割來去除晶圓材料。
如圖4A所示,可執行沿著分割線11去除晶圓材料的過程,使得凹槽28不會一直延伸到晶圓W的側邊緣5。在這種情況下,在晶圓W的周邊部分中沒有去除晶圓材料,即,周邊部分保持未切割。例如,該未切割的周邊晶圓部分在晶圓W的徑向方向上的延伸可約為3mm到5mm。以這種方式,可以特別可靠地保護器件區域2免受污染。特別是,保護膜可以尤其是與晶圓表面緊密接觸地附接至晶圓W的周邊部分,從而提高器件區域2的密封效率。
然而,由於存在未切割的周邊晶圓部分,以這種方式執行去除晶圓材料的過程可造成能從晶圓W獲取的芯片或晶片的減少,特別是對於具有小尺寸的芯片或晶片的情況。而且,如果通過研磨過程分割晶圓W,這將在下面詳細說明,在研磨之後保留未切割的周邊晶圓部分,並且在附加處理步驟中必須去除未切割的周邊晶圓部分,從而影響處理效率。
因此,鑒於上述考慮,優選的是執行沿著分割線11去除晶圓材料的過程,使得凹槽28一直延伸到晶圓W的側邊緣5,如圖4B所示。以這種方式,可以充分利用正面1的表面積,允許可以從晶圓W獲取的芯片或晶片的數目最大化。此外,可以隨後的研磨過程中充分分割晶圓W,而無需任何附加處理步驟。
在常規晶圓處理方法中,使凹槽28延伸直到晶圓側邊緣5可造成後續處理步驟(諸如背面研磨)中的問題。特別是,這些凹槽28可提供污染物(諸如碎片、研磨水或切割水)的進入點。因此,正面1(特別是,器件區域2)可能在進一步處理晶圓W期間被污染,從而影響所得到的芯片或晶片的品質。這些問題已通過如上文詳述的本發明的處理方法克服並且將在下文中針對第一實施方式進一步說明。
在第一實施方式的方法中,沿著分割線11去除晶圓材料,使得凹槽28一直延伸到晶圓W的側邊緣5(參見圖4B)。然而,作為該第一實施方式的變型,可按照圖4A所示的方式去除晶圓材料。另外在該後一情況下,本發明的方法提供對晶圓W特別有效而可靠的保護免受污染和損壞。
在沿著分割線11以上文詳述並且在圖3和圖4B中說明的方式去除晶圓材料之後,將用於覆蓋晶圓W上的器件27的保護膜4施加到晶圓W的正面1(參見圖5)。將黏合劑層9施加到保護膜4的與其後表面4b相對的前表面4a的一部分。黏合劑層9具有環形形狀並且僅設置在保護膜4的前表面4a的圓周或周邊區域中。圓周或周邊區域包圍保護膜4的前表面4a的中央區域,其中不存在黏合劑。為簡單起見,圖7至圖10B已省略黏合劑層9。
如圖5所示,保護膜4的外徑大於晶圓W的外徑。環形黏合劑層9的外徑大於環形框架25的內徑。此外,環形黏合劑層9的內徑小於晶圓W的外徑,但大於器件區域2的外徑。因此,可以可靠地確保黏合劑層9的黏合劑僅與晶圓W的正面1上的周邊邊界區域3以及晶圓側邊緣5的一部分接觸。
在將保護膜4施加到晶圓W之前,保護膜4的周邊部分的最外部分安裝在環形框架25上。保護膜4的該部分借助黏合劑層9附接至環形框架25。晶圓W的背面6放置在卡盤台20上(參見圖5),使得晶圓正面1向上取向。優選地,卡盤台20佈置在真空腔室(未示出)中,使得保護膜4可以在真空下施加並附接至晶圓W。卡盤台20設置有佈置在卡盤台20的周邊部分處的環形間隔器21。環形間隔器21能例如借助馬達或彈簧機構(未示出)在豎直方向上上下移動,這由圖5中的實箭頭指示。晶圓W放置在卡盤台20上以佈置在環形間隔器21的中央開口內側。晶圓W可例如通過真空抽吸而保持在卡盤台20上。
隨後,如圖5中的箭頭指示的,將保護膜4施加到放置在卡盤台20上的晶圓W的正面1,由此將保護膜4的前表面4a施加到正面1以及晶圓側邊緣5的一部分。將保護膜4施加到晶圓正面1,使得保護膜4的前表面4a的中央區域(即,前表面4a的位於環形黏合劑層9內側的區域)與正面1直接接觸。因此,在保護膜4的前表面4a的中央區域和晶圓W的正面1之間不存在材料,特別是不存在黏合劑。
通過向保護片4的後表面4b施加壓力將保護片4附接至晶圓正面1,如圖6中的上箭頭所示,由此使保護膜4壓靠正面1和晶圓側邊緣5的一部分。為此目的,使用採取壓模22(參見圖6和圖7)形式的壓力施加裝置。優選地,壓模22與卡盤台20一起佈置在真空腔室(未示出)中。
壓模22具有環形壓靠突出部23,使保護片4壓靠正面1和晶圓側邊緣5的一部分。環形壓靠突出部23具有圓形或錐形內圓周部分26,用於使保護片4特別有效地壓靠晶圓側邊緣5的一部分。
此外,可選地,壓模22可設置有用於將外部刺激施加到保護膜4的刺激施加裝置29。例如,刺激施加裝置29可以是用於向保護膜4施加熱量的熱輻射裝置,和/或用輻射(諸如光)照射保護膜4的照射裝置。
通過使保護膜4壓靠晶圓W,經由黏合劑層9將保護膜4附接至周邊邊界區域3以及晶圓側邊緣5的一部分。具體地,沿著晶圓W的整個圓周將保護膜4的周邊部分的一部分附接至側邊緣5的一部分。此外,在晶圓W的正面1上突出的突出部24嵌入保護膜4中。圖7示出了該附接步驟的結果。
在上文詳述的附接步驟中,壓模22的環形壓靠突出部23與環形間隔器21配合。特別是,當經由壓模22使保護膜4壓靠晶圓W時,環形間隔器21的上表面用作保護膜4的周邊部分的一部分的支撐件。因為環形間隔器21能沿豎直方向上下移動,上間隔器表面的豎直位置可以適當地調節為待處理晶圓W的厚度和形狀。優選地,間隔器21的與保護膜4的黏合劑層9接觸的上表面設置有不黏塗層,使得保護膜4可以在附接至晶圓W之後特別容易地從間隔器21去除。
保護膜4覆蓋突出部24,從而保護突出部24免受損壞或污染。此外,保護膜4在隨後的研磨步驟中用作附加襯墊或緩衝器,這將在下面詳述。因為保護膜4的周邊部分的一部分沿著晶圓W的整個圓周附接至晶圓側邊緣5的一部分,所以保護膜4在周邊晶圓部分處可靠地密封晶圓正面1。因此,儘管凹槽28一直延伸到側邊緣5,防止污染物(諸如碎片、研磨水或切割水)進入並污染前表面1(特別是,器件區域2)。
形成黏合劑層9的黏合劑可通過諸如熱、UV輻射、電場和/或化學劑之類的外部刺激固化。以這種方式,保護膜4可以在處理之後特別容易地從晶圓W去除。
特別是,黏合劑可以是丙烯酸樹脂或環氧樹脂。例如,黏合劑的UV可固化型樹脂的優選示例是氨酯丙烯酸酯低聚物。此外,黏合劑可例如是水溶性樹脂。
保護膜4由聚烯烴製成。例如,保護膜4可由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚丁烯(PB)製成。保護膜4的厚度可介於5µm到200µm的範圍內。
保護膜4是柔韌的並且能延伸至其原始直徑的約三倍。當將保護膜4施加到晶圓W時,保護膜4例如膨脹至其原始直徑的約三倍,以遵循突出部24的輪廓。
此外,可選地,在將保護膜4施加到晶圓W的正面1期間和/或之後,外部刺激可施加到保護膜4,使得保護膜4完全附接至正面1。特別是,可通過刺激施加裝置29(如果存在的話)執行該步驟。
將外部刺激施加到保護膜4的步驟可包括或組成如下:加熱保護膜4,和/或冷卻保護膜4,和/或向保護膜4施加真空,和/或用例如使用採取光照射裝置形式的刺激施加裝置29進行輻射(諸如光)來照射保護膜4。
外部刺激可包括或者是化學化合物和/或電子或等離子照射和/或機械處理(諸如壓力、摩擦或超聲施加)和/或靜電。
特別優選地,將外部刺激施加到保護膜4的步驟包括或組成如下:加熱保護膜4。例如,將外部刺激施加到保護膜4的步驟可包括或組成如下:加熱保護膜4以及例如在真空腔室(未示出)中向保護膜4施加真空。在這種情況下,可在加熱保護膜4期間和/或之前和/或之後向保護膜4施加真空。
特別是,保護膜4可通過將卡盤台20(參見圖5至圖7)加熱至例如60℃到150℃範圍內的溫度進行加熱。特別優選地,將卡盤台20加熱至約80℃的溫度。可例如在1分鐘到10分鐘範圍內的持續時間裡加熱卡盤台20。除通過加熱的卡盤台20加熱保護膜4之外,或者作為其另選方案,可通過使用採取熱施加裝置(特別是,熱輻射裝置)形式的刺激施加裝置29向保護膜4施加熱量。
通過加熱保護膜4,使用加熱的卡盤台20和/或刺激施加裝置29,保護膜4完全附接至晶圓W的正面1。
具體地,通過加熱過程生成保護膜4的前表面4a的中央區域和晶圓W的正面1之間的附接力。特別是,通過加熱保護膜4,在保護膜4和該中央區域中的晶圓W之間形成形式配合和/或材料結合。
此外,保護膜4的前表面4a的周邊區域經由黏合劑層9黏附至晶圓W的正面1的周邊部分以及晶圓側邊緣5的一部分,從而以高密封效率確保保護膜4的特別堅固而可靠的附接。
在第一實施方式的變型中,可省略黏合劑層9。在這種情況下,將保護膜4施加到晶圓W的正面1,使得在保護膜4的前表面4a與晶圓正面1和晶圓側邊緣5接觸的整個區域中,保護膜4的前表面4a與正面1和側邊緣5直接接觸。因此,在保護膜4的前表面4a與正面1和側邊緣5之間不存在材料,特別是不存在黏合劑。以這種方式,可以特別可靠地消除例如由於黏合劑層或晶圓W上黏合劑殘留物的黏合力可能污染或損壞晶圓W的風險。在這種情況下,保護膜4可通過施加外部刺激附接至晶圓W,這已在上文詳述。
在以圖6和圖7所示的方式將保護膜4附接至晶圓W之後,保護膜4的徑向延伸超出晶圓W的圓周的部分被切斷,如圖8中的虛線指示。可例如通過例如使用刀片或鋸、雷射切割或等離子切割進行機械切割來執行該切割步驟。切斷這些部分便於在隨後的研磨步驟中操縱晶圓W。特別是,可以減小研磨過程所需要的處理空間,從而進一步增強處理效率。
保護膜4的徑向延伸超出晶圓W的圓周的部分被切斷,使得保護膜4的周邊部分的一部分保持沿著晶圓W的整個圓周附接至晶圓W的側邊緣5的一部分,如圖10A所示。以這種方式,可靠地確保在隨後的研磨過程中安全地保護晶圓W。
保護膜4的周邊部分的一部分僅沿著晶圓W的厚度的一部分(即晶圓W的厚度的約20%)附接至側邊緣5的一部分(參見圖10A)。選擇晶圓W的厚度的該部分,使得它小於在隨後的研磨過程中待獲取的晶圓W的厚度。因此,確保諸如研磨輪之類的研磨設備(未示出)在研磨期間不與保護膜4接觸。因此,可以可靠地防止對該設備的任何損壞,諸如堵塞研磨輪。
圖10B示出了根據第一實施方式的方法的變型的晶圓W的周邊部分。在該變型中,保護膜4的外徑大於器件區域2的外徑,但小於晶圓W的外徑。因此,保護膜4的周邊部分的一部分沿著晶圓W的厚度的較小部分(與圖10A中示出的佈置比較)即晶圓W的厚度的約10%附接至側邊緣5的一部分。
圖9示出了第一實施方式的方法的另一變型。在該變型中,在保護膜4附接至晶圓W之後,緩衝層13和基片7附接至保護膜4。具體地,緩衝層13附接至保護膜4的後表面4b,並且基片7附接至緩衝層13的後表面。因此,緩衝層13的前表面與保護膜4的後表面4b接觸,並且緩衝層13的後表面與基片7的前表面接觸。
基片7和緩衝層13具有大致圓形形狀。基片7和緩衝層13的外徑大於晶圓W的外徑,但小於保護膜4的外徑。基片7的外徑略大於緩衝層13的外徑。
例如,基片7的厚度可介於500µm到1000µm的範圍內。例如,緩衝層13的厚度可介於10µm到300µm的範圍內,優選地介於50µm到200µm的範圍內。
沒有特別限制緩衝層13的材料。特別是,緩衝層13可由允許突出部24嵌入到其中的任何類型的材料形成。例如,緩衝層13可由樹脂、黏合劑、凝膠等形成。
沒有特別限制基片7的材料。基片7可由軟質柔韌的材料製成,例如由例如聚氯乙烯(PVC)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)或聚烯烴的聚合物材料製成。
另選地,基片7可由諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和/或矽和/或玻璃和/或不銹鋼(SUS)之類的剛性或硬質材料製成。
緩衝層13能通過諸如UV輻射、熱、電場和/或化學製劑之類的外部刺激進行固化。特別是,緩衝層13可由諸如DISCO公司的ResiFlat或DENKA的TEMPLOC的可固化樹脂形成。
緩衝層13和基片7附接至保護膜4,使得突出部24嵌入緩衝層13中,並且基片7的後表面18大致平行於晶圓W的背面6(參見圖9)。例如,可以在例如在保護膜4已附接至晶圓W的同一真空腔室中的真空裝置(未示出)(諸如真空腔室)中進行緩衝層13和基片7附接至保護膜4的步驟。
在將緩衝層13和基片7附接至保護膜4之後,將外部刺激施加到緩衝層13以固化特別是硬化緩衝層13。例如,對於可熱固化的(例如熱固性)緩衝層13的情況,緩衝層13可通過加熱來固化。對於可UV固化的緩衝層13的情況,通過在使用對這種類型的輻射透明的基片材料(諸如PET或玻璃)的情況下例如經由基片7施加UV輻射,使緩衝層13固化。
因此,突出部24被牢固地保持在固化的緩衝層13中,並且在整個進一步晶圓處理(特別是,背面研磨)中特別可靠地保持基片後表面18和晶圓背面6的基本平行的相對對準。
然而,應注意,固化上述緩衝層13的步驟是可選的。另選地,緩衝層13可由諸如不可固化的黏合劑、不可固化的樹脂或不可固化的凝膠之類的不可固化的材料形成,或者緩衝層13可由可固化材料形成但不是在晶圓W的處理方法中固化。
保護膜4覆蓋形成在晶圓W的正面1上的突出部24,因此保護突出部24免受損壞和污染,例如還免受形成緩衝層13的材料的殘留物的影響。而且,保護膜4充當晶圓W的正面1和緩衝層13之間的附加襯墊或緩衝器,從而在進一步處理(諸如研磨)期間進一步有助於壓力的均勻和均質分佈。因此,可以特別可靠地防止晶圓W在研磨過程期間的破損。
在將緩衝層13和基片7附接至保護膜4之後以及在固化緩衝層13之後,如果執行這樣的固化步驟,則保護膜4、緩衝層13和基片7的徑向延伸超出晶圓W的圓周的部分被切斷,如圖9中的虛線指示。可例如通過例如使用刀片或鋸、雷射切割或等離子切割進行機械切割來執行該切割步驟。如上文詳述的,切斷這些部分便於在隨後的研磨步驟中操縱晶圓W。
隨後,在切割保護膜4(如圖8所示)或切割保護膜4、緩衝層13和基片7(如圖9所示)之後,研磨晶圓W的背面6以調節晶圓厚度。沿著晶圓W的厚度的沒有晶圓材料被去除的其餘部分來執行研磨晶圓背面6,以沿著分割線11分割晶圓W,由此獲取單獨的芯片或晶片。
在研磨過程中,保護膜4可靠地保護晶圓W(特別是,周邊晶圓部分)免受污染和損壞(例如,晶圓碎裂或破損)。因此,晶圓W可以被高速地研磨成較小厚度,同時使損壞晶圓W的風險最小化。如果在研磨過程期間形成尖銳晶圓邊緣,則它被保護膜4安全地保護。因此,可以可靠地確保晶圓W、在分割晶圓W之後所得到的芯片或晶片以及用於研磨晶圓W的設備不會危及其完整性。在研磨之前不需要附加處理步驟(諸如邊緣修整晶圓W),使得可以實現高處理效率。此外,因為保護膜4的周邊部分的一部分沿著晶圓W的整個圓周附接至晶圓W的側邊緣5的一部分(參見圖10A和圖10B),保護膜4可靠地密封周邊晶圓部分處的晶圓正面1,從而防止污染物(諸如研磨的碎片和研磨水)在研磨過程期間進入並污染晶圓表面(特別是,器件區域2)。
在研磨晶圓W的背面6之後,可拋光和/或蝕刻(例如,等離子蝕刻)背面6。
在隨後的步驟中,可膨脹的黏合帶(未示出)(諸如膨脹帶)可附接至晶圓W的已研磨的背面6。黏合帶的周邊部分可安裝在環形框架(諸如圖5至圖9中示出的環形框架25)上。
在黏合帶已附接至已研磨的晶圓背面6之後,可去除保護膜4或保護膜4、緩衝層13和基片7(如果後兩個層存在的話)。然後,可例如通過使用膨脹鼓等使黏合帶徑向膨脹,以使分割的芯片或晶片彼此遠離,由此增加相鄰芯片或晶片之間的距離。隨後,可例如通過使用拾取器件(未示出)來拾取芯片或晶片。
另選地,可直接從保護膜4拾取芯片或晶片。在這樣的拾取步驟之前,基片7和緩衝層13(如果存在的話)可一起從分割的晶圓W去除,使得芯片或晶片保持在保護膜4上。以這種方式,可以以特別簡單而有效的方式從保護膜4拾取分離的晶片或芯片。例如,保護膜4可使用膨脹鼓等徑向膨脹,由此增加相鄰芯片或晶片之間的間隙,從而便於拾取過程。
緩衝層13可在固化之後呈現一定程度的可壓縮性、彈性和/或柔韌性(例如,橡膠狀行為),從而允許將其從晶圓W特別容易地去除。另選地或另外地,另一外部刺激(諸如熱水)可在去除固化的緩衝層13之前施加到固化的緩衝層13,以便軟化固化的緩衝層13以進一步促進去除過程。
在下文中,將參考圖11和圖12描述根據本發明的第二實施方式的晶圓W的處理方法。
在第二實施方式的描述中,與第一實施方式的元件相似或相同的元件由相同的附圖標記表示,並且省略其重複的詳細描述。
根據第二實施方式的晶圓處理方法基本上與根據第一實施方式的晶圓處理方法的不同之處僅在於,省略了環形框架25(參見圖11和圖12)。此外,在第二實施方式中,保護膜4的外徑小於第一實施方式中的外徑。特別是,第二實施方式的保護膜4的外徑小於壓模22的外徑。然而,另外,第二實施方式的保護膜4的外徑大於晶圓W的外徑,如圖11和圖12所示。應注意,在圖12中,為簡單起見省略了黏合劑層9。
省略環形框架25的好處可以是,至少對於一些處理步驟而言,需要更小的處理空間例如來容納和/或處理晶圓W,從而進一步增強處理效率。
根據第一實施方式的晶圓處理方法的上述公開內容也完全適用於根據第二實施方式的晶圓處理方法。上述針對第一實施方式的處理步驟中的每個步驟也可基本上以與第二實施方式的方法相同的方式執行。
雖然在第一實施方式和第二實施方式的方法中,保護膜4已施加並附接至晶圓正面1,但是保護膜4可替代地基本上以相同的方式施加並附接至晶圓背面6。如果沿著晶圓W的厚度方向突出的突出部(諸如表面不均勻或粗糙、凸塊、光學元件等)存在於晶圓背面6上,則這樣的方法是特別有利的。另外,對於將保護膜4施加到晶圓背面6的情況,根據第一實施方式和第二實施方式的晶圓處理方法的上述公開內容完全適用。
1‧‧‧側面
2‧‧‧器件區域
3‧‧‧周邊邊界區域
4‧‧‧保護片、保護膜
4a‧‧‧前表面
4b、18‧‧‧後表面
5‧‧‧側邊緣
6‧‧‧晶圓背面
7‧‧‧基片
9‧‧‧黏合劑層
11‧‧‧分割線
13‧‧‧緩衝層
20‧‧‧卡盤台
21‧‧‧環形間隔器
22‧‧‧壓模
23、24‧‧‧突出部
25‧‧‧環形框架
26‧‧‧錐形內圓周部分
27‧‧‧器件
28‧‧‧凹槽
29‧‧‧刺激施加裝置
W‧‧‧晶圓
下文中,參考附圖說明本發明的非限制性示例,在圖中:
圖1是示出通過本發明的方法處理的晶圓的剖視圖;
圖2是圖1中示出的晶圓的立體圖;
圖3是示出在根據本發明的晶圓處理方法中去除晶圓材料的步驟的結果的剖視圖;
圖4A是晶圓的俯視圖,示出了去除晶圓材料的變型步驟的結果;
圖4B是圖3中示出的晶圓的俯視圖;
圖5是圖示在根據本發明的第一實施方式的晶圓處理方法中將保護膜施加到圖1至圖3和圖4B中示出的晶圓的步驟的剖視圖;
圖6是圖示在根據第一實施方式的方法中將保護膜附接至晶圓的步驟的剖視圖;
圖7是示出圖6中示出的附接步驟的結果的剖視圖;
圖8是圖示在根據第一實施方式的方法中切斷保護膜的一部分的步驟的剖視圖;
圖9是圖示在根據第一實施方式的變型的方法中切斷保護膜的一部分的步驟的剖視圖;
圖10A是示出在圖6中示出的附接步驟之後的晶圓的周邊部分的放大剖視圖;
圖10B是示出在變型的附接步驟之後的晶圓的周邊部分的放大剖視圖;
圖11是圖示在根據本發明的第二實施方式的方法中將保護膜附接至晶圓的步驟的剖視圖;以及
圖12是示出圖11中示出的附接步驟的結果的剖視圖。

Claims (10)

  1. 一種處理晶圓的方法,所述晶圓在一個側面上具有包括多個器件的器件區域,其中,所述方法包括以下步驟: 提供保護膜; 將所述保護膜施加到所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的側面,使得至少所述保護膜的前表面的中央區域與所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面直接接觸; 將所述保護膜附接至所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面,使得所述保護膜的周邊部分的至少一部分沿著所述晶圓的整個圓周附接至所述晶圓的側邊緣的至少一部分,其中,所述晶圓的所述側邊緣從所述晶圓的所述一個側面延伸到所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面;以及 處理所述晶圓的所述一個側面和/或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面。
  2. 如請求項1所述的方法,其中,將所述保護膜附接至所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面的步驟包括:在將所述保護膜施加到所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面期間和/或之後,將外部刺激施加到所述保護膜。
  3. 如請求項2所述的方法,其中,將外部刺激施加到所述保護膜的步驟包括:加熱所述保護膜,和/或冷卻所述保護膜,和/或向所述保護膜施加真空,和/或用光照射所述保護膜。
  4. 如請求項要求中的任一項所述的方法,其中, 所述保護膜設置有黏合劑層; 所述黏合劑層僅設置在所述保護膜的所述前表面的周邊區域中,所述周邊區域包圍所述保護膜的所述前表面的所述中央區域;並且 將所述保護膜施加到所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面,使得所述黏合劑層僅與所述晶圓的所述一個側面的周邊部分或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面的周邊部分接觸,和/或僅與所述晶圓的所述側邊緣的至少一部分接觸。
  5. 如請求項4所述的方法,其中,所述黏合劑層(9)具有大致環形形狀、開放矩形形狀或開放正方形形狀。
  6. 如前述請求項中的任一項所述的方法,其中, 在所述晶圓的所述一個側面上形成至少一條分割線; 所述方法包括:在將所述保護膜施加到所述晶圓的所述一個側面或所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面之前,沿著所述至少一條分割線從所述晶圓的所述一個側面去除晶圓材料;並且 僅沿著所述晶圓的厚度的一部分去除所述晶圓材料。
  7. 如請求項6所述的方法,其中, 將所述保護膜施加並附接至所述晶圓的所述一個側面; 所述方法包括:處理所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面; 處理所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面的步驟包括:研磨所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面以調節晶圓厚度;並且 沿著所述晶圓的厚度的尚未去除晶圓材料的其餘部分執行研磨所述晶圓的與所述一個側面相對的所述側面的步驟,以沿著所述至少一條分割線分割所述晶圓。
  8. 如前述請求項中的任一項所述的方法,其中,將緩衝層附接至所述保護膜的與所述前表面相對的後表面。
  9. 如請求項8所述的方法,其中,將基片附接至所述緩衝層的後表面。
  10. 如前述請求項中的任一項所述的方法,其中,所述保護膜由聚合物特別是聚烯烴製成。
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