TW202220040A - 晶圓的加工方法 - Google Patents
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Abstract
[課題]提供一種可以在雷射加工前磨削晶圓的背面之膜時,抑制磨削磨石的堵塞之晶圓的加工方法。
[解決手段]一種晶圓的加工方法,包含以下步驟:雷射加工溝形成步驟,在晶圓的背面形成藉由對膜或基板具有吸收性之波長的雷射光線來將膜部分地去除之雷射加工溝;預備磨削步驟,磨削晶圓的背面來去除膜及雷射加工溝,並形成預定以上之厚度的晶圓;改質層形成步驟,從晶圓的背面側將對基板具有穿透性之波長的雷射光線的聚光點定位在基板的內部來照射,而在基板的內部形成沿著分割預定線之改質層;及磨削步驟,將晶圓從背面側磨削,而將晶圓薄化至成品厚度並且沿著改質層將晶圓分割成晶片。
Description
本發明是關於一種晶圓的加工方法。
作為製造半導體器件晶片之方法,已知有以切削刀片或雷射光線來分割在基板的正面積層有形成器件之功能層的晶圓之方法。以雷射光線在基板的內部形成成為斷裂起點之改質層來進行分割之方法,相較於由切削刀片所進行之分割,會有如下之效果:可以將分割預定線變窄,且可儘可能抑制切削屑的產生(參照例如專利文獻1)。
在以雷射光線進行分割之方法中,因為必須使雷射光線穿透於基板的內部,所以會從沒有妨礙雷射光線之穿透的功能層之晶圓的背面來照射雷射光線。此時,在晶圓的背面已成膜有具有預定以上的反射率之氮化膜或氧化面之情況下,必須事先將背面的膜磨削來去除。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2013-008831號公報
發明欲解決之課題
然而,在背面的膜的磨削中,為了防止往下一個步驟即雷射加工步驟的搬送中晶圓破裂之情形,會以保留一定程度以上的厚度之方式來抑制磨削量。因此,由於膜在磨削體積中的比例會變多,磨削磨石會變得容易堵塞,因此必須定期地修整磨削磨石,而有如下之問題:產生修整工時的增加或因為修整所造成之磨削磨石的磨耗量的增加。
據此,本發明之目的在於提供一種晶圓的加工方法,其可以在雷射加工前磨削晶圓的背面的膜時,抑制磨削磨石的堵塞。
用以解決課題之手段
根據本發明,可提供一種晶圓的加工方法,其將藉由積層於基板的正面之功能層而形成有複數個器件且在該基板的背面形成有膜之晶圓,沿著區劃該器件之交叉的複數條分割預定線來分割,前述晶圓的加工方法具備有以下步驟:
保護構件配設步驟,在該晶圓的正面配設保護構件;
雷射加工溝形成步驟,在該保護構件配設步驟之後,朝該晶圓的背面照射對該膜或該基板具有吸收性之波長之雷射光線,而在該晶圓的背面形成將該膜部分地去除之雷射加工溝;
預備磨削步驟,以磨削磨石磨削形成有該雷射加工溝之該晶圓的背面來去除該膜及該雷射加工溝,並形成預定以上之厚度的該晶圓;
改質層形成步驟,在該預備磨削步驟之後,從已去除該膜之該晶圓的背面側將對該基板具有穿透性之波長的雷射光線的聚光點定位在該基板的內部來照射,而在該基板的內部形成沿著該分割預定線之改質層;及
磨削步驟,以磨削磨石將形成有該改質層之該晶圓從背面側來磨削,而將該晶圓薄化至成品厚度並且沿著該改質層將該晶圓分割成一個個的晶片。
根據本申請之發明,可以在雷射加工前磨削晶圓的背面之膜時,抑制磨削磨石的堵塞。
用以實施發明之形態
以下,針對本發明的實施形態,一面參照圖式一面詳細地說明。本發明並非因以下的實施形態所記載之內容而受到限定之發明。又,在以下所記載之構成要素中,包含所屬技術領域中具有通常知識者可以容易地設想得到的構成要素、實質上相同的構成要素。此外,以下所記載之構成是可適當組合的。又,只要在不脫離本發明之要旨的範圍內,可進行構成的各種省略、置換或變更。
依據圖式來說明本發明之實施形態之晶圓10的加工方法。首先,說明實施形態之加工對象即晶圓10的構成。圖1是顯示實施形態之晶圓10的加工方法之加工對象的晶圓10之一例的立體圖。
如圖1所示,晶圓10是將矽(Si)、藍寶石(Al
2O
3)、砷化鎵(GaAs)或碳化矽(SiC)等作為基板11之圓板狀的半導體晶圓、光器件晶圓等之晶圓。晶圓10具有形成在基板11的正面12之複數條分割預定線13、與形成在由交叉成格子狀的複數條分割預定線13所區劃出的各區域之器件14。將位於和形成有器件14之正面12相反側的晶圓10之面設為背面15。在基板11的背面15側成膜有具有預定以上之反射率的氮化膜或氧化膜等的膜17。
器件14是例如IC(積體電路,Integrated Circuit)、或LSI(大型積體電路,Large Scale Integration)等的積體電路、CCD(電荷耦合器件,Charge Coupled Device)、或CMOS(互補式金屬氧化物半導體,Complementary Metal Oxide Semiconductor)等之影像感測器、或MEMS(微機電系統,Micro Electro Mechanical Systems)等。
在基板11的正面12側積層有功能層16。功能層16具備有:低介電常數絕緣體被膜(以下稱為Low-k膜),由SiOF、BSG(SiOB)等之無機物系的膜、或是聚醯亞胺系、聚對二甲苯系等之聚合物膜即有機物系的膜所構成;及導電體膜,藉由導電性的金屬所構成。可將Low-k膜和導電體膜積層來形成器件14。導電體膜會構成器件14的電路。因此,器件14是藉由相互積層的Low-k膜、與積層於Low-k膜之間的導電體膜所構成。再者,分割預定線13的功能層16是藉由Low-k膜所構成,且不具備有導電體膜。
接著,說明實施形態之晶圓10的加工方法。圖2是顯示實施形態之晶圓10的加工方法之流程的流程圖。晶圓10的加工方法具有:保護構件配設步驟1、雷射加工溝形成步驟2、預備磨削步驟3、改質層形成步驟4與磨削步驟5。
(保護構件配設步驟1)
圖3是顯示圖2所示之保護構件配設步驟1之一例的立體圖。圖4是顯示保護構件配設步驟1之後的晶圓10的立體圖。保護構件配設步驟1是在晶圓10的正面12配設保護構件20之步驟。
保護構件20是保護保持在後述之雷射加工裝置40(參照圖5)或磨削裝置70(參照圖7)的工作夾台50、80之晶圓10的正面12側的器件14免於因異物的附著或接觸所造成的損傷之構件。保護構件20在實施形態中是直徑比晶圓10更大之圓板形狀的膠帶。保護構件20包含例如藉由合成樹脂所構成之基材層、與積層於基材層的正面及背面的至少任一面之具有黏著性的糊層。
如圖3所示,在保護構件配設步驟1中,首先是將保護構件20貼附在框架21的背面側。框架21具有比晶圓10的外徑更大的開口。接著,將晶圓10定位在框架21的開口的預定位置,並將正面12貼附於保護構件20。藉此,如圖4所示,將晶圓10固定於保護構件20及框架21。
(雷射加工溝形成步驟2)
圖5是以局部剖面方式來顯示圖2所示之雷射加工溝形成步驟2之一例的側面圖。圖6是顯示雷射加工溝形成步驟2之後的晶圓10的立體圖。雷射加工溝形成步驟2是以下之步驟:對晶圓10的背面15照射雷射光線30,而在晶圓10的背面15形成將膜17部分地去除之雷射加工溝18。
在雷射加工溝形成步驟2中,是藉由以雷射加工裝置40所進行之燒蝕加工,而在晶圓10的背面15側形成雷射加工溝18。雷射光線30是對膜17或基板11具有吸收性之波長的雷射光線。雷射加工裝置40包含:工作夾台50、雷射光線照射單元60、使工作夾台50與雷射光線照射單元60相對地移動之未圖示的移動單元、及對晶圓10進行拍攝之未圖示的拍攝單元。
在雷射加工溝形成步驟2中,首先,是隔著保護構件20將晶圓10的正面12側吸引保持於工作夾台50的保持面51,並以夾具部52固定框架21的外緣。再者,此時,藉由將框架21以壓下到比晶圓10的正面12更下方之狀態來固定,而將晶圓10的正面12固定於工作夾台50的保持面51。
在雷射加工溝形成步驟2中,其次是藉由未圖示的移動單元使工作夾台50移動至加工位置,並以未圖示的拍攝單元拍攝晶圓10且進行校準,藉此將雷射光線照射單元60的照射部61對位於晶圓10之欲形成雷射加工溝18的位置。
再者,在沿著分割預定線13形成雷射加工溝18的情況下,會執行以未圖示之拍攝單元拍攝晶圓10並找出分割預定線13之校準。在不考慮形成雷射加工溝18之位置的情況下,亦可執行例如以下之校準:於晶圓10的外緣的位置進行3處以上檢測,並計算外緣的座標,藉此找出晶圓10的位置。又,在將晶圓10搬送至工作夾台50上時,只要可始終定位在相同的位置上,亦可不執行上述之校準。
在雷射加工溝形成步驟2中,其次是一邊使工作夾台50相對於雷射光線照射單元60相對地移動,一邊朝向已保持在工作夾台50的保持面51之晶圓10照射雷射光線30。此時,從晶圓10的背面15側將脈衝狀的雷射光線30於膜17定位成聚光點31來照射。藉由將已將聚光點31定位於膜17之雷射光線30沿著晶圓10的背面15來照射,可在晶圓10的背面15形成雷射加工溝18。
再者,本發明中,雷射光線30可為僅對基板11具有吸收性之波長,亦可為對膜17具有吸收性之波長,亦可為對膜17不具有吸收性之波長。即使雷射光線30為僅對基板11具有吸收性之波長,仍可藉由雷射光線30來去除膜17。
雖然雷射加工溝18的形成位置及條數並無特別限定,但雷射加工溝18宜例如形成為格子狀,又,雖然雷射加工溝18的可形成深度並無特別限定,但雷射加工溝18宜在高度方向上將膜17貫通。又,在膜17容易供雷射光線30穿透的情況下,亦可在將含有促進雷射光線30之吸收的氧化物或氮化物等吸光材之水溶性液狀樹脂塗佈於膜17的正面後,再進行雷射加工。藉此,即使在膜17容易供雷射光線30穿透的情況下,也可以促進由雷射加工所進行之膜17的去除。在雷射加工溝形成步驟2中,當涵蓋晶圓10的背面15側的整個區域來形成雷射加工溝18後,即可解除雷射光線30的照射、工作夾台50的吸引保持,並前進到預備磨削步驟3。
(預備磨削步驟3)
圖7是以局部剖面方式來顯示圖2所示之預備磨削步驟3之一例的側面圖。預備磨削步驟3是以下之步驟:以磨削磨石93磨削形成有雷射加工溝18之晶圓10的背面15來去除膜17及雷射加工溝18,並形成預定以上之厚度的晶圓10。
在預備磨削步驟3中,藉由磨削裝置70所進行之磨削加工,而去除晶圓10的背面15側之膜17及雷射加工溝18,並形成預定以上之厚度的晶圓10。磨削裝置70具備工作夾台80與磨削單元90。磨削單元90具備旋轉軸構件即主軸91、安裝於主軸91的下端之輪基台92、裝設於輪基台92的下表面之磨削磨石93、與磨削水供給噴嘴94。輪基台92以和工作夾台80的軸心平行的旋轉軸來旋轉。
在預備磨削步驟3中,首先是隔著保護構件20將晶圓10的正面12側吸引保持於工作夾台80之保持面81,並以夾具部82固定框架21的外緣。再者,此時,藉由將框架21以壓下到比晶圓10的正面12更下方之狀態來固定,而將晶圓10的正面12固定於工作夾台80的保持面81。
在預備磨削步驟3中,接著,是在已使工作夾台80繞著軸心旋轉的狀態下,使輪基台92繞著軸心來旋轉。藉由從磨削水供給噴嘴94供給磨削水95,並且以預定的進給速度使裝設於輪基台92的下表面之磨削磨石93朝工作夾台80接近,而以磨削磨石93從背面15側磨削晶圓10。
在預備磨削步驟3中,是去除晶圓10的背面15側之膜17及雷射加工溝18。亦即,會磨削得比雷射加工溝18的深度更多。此時,依據成品厚度來保留晶圓10的厚度,而形成預定以上之厚度的晶圓10。在預備磨削步驟3中磨削之厚度為例如100μm以下。
在預備磨削步驟3中磨削晶圓10的背面15側之膜17時,由於已形成有雷射加工溝18,因此相對於磨削體積之膜17的體積會比沒有雷射加工溝18的情況減少。又,藉由以雷射加工溝18所形成之凹凸,而在磨削磨石93衝撞到凸部時成為衝擊,可以期待磨削磨石93的修整效果。在預備磨削步驟3中,當形成預定以上之厚度的晶圓10後,即停止工作夾台80及磨削單元90的旋轉,且解除工作夾台80的吸引保持,並前進到改質層形成步驟4。
(改質層形成步驟4)
圖8是以局部剖面方式來顯示圖2所示之改質層形成步驟4之一例的側面圖。改質層形成步驟4是在預備磨削步驟3之後實施。改質層形成步驟4是以下之步驟:從已去除膜17之晶圓10的背面15側照射雷射光線30,而在基板11的內部形成沿著分割預定線13之改質層19。
改質層19意指密度、折射率、機械強度或其他物理特性已變得與周圍之該特性不同的狀態之區域。改質層19可為例如熔融處理區域、裂隙(crack)區域、絕緣破壞區域、折射率變化區域、及混合了這些區域之區域等。改質層19的機械性強度等會比晶圓10的其他部分更低。
在改質層形成步驟4中,是藉由以雷射加工裝置40所進行之隱形切割,而在晶圓10的基板11的內部形成改質層19。雷射光線30是對基板11具有穿透性之波長的雷射光線。雷射加工裝置40亦可為和在雷射加工溝形成步驟2中所使用之裝置相同的裝置。
在改質層形成步驟4中,首先,是與雷射加工溝形成步驟2同樣地,隔著保護構件20將晶圓10的正面12側吸引保持於工作夾台50的保持面51,並以夾具部52固定框架21的外緣。其次,藉由未圖示之移動單元使工作夾台50移動至加工位置,並以未圖示之拍攝單元拍攝晶圓10來進行校準,藉此將雷射光線照射單元60的照射部61對位於晶圓10的分割預定線13。
在改質層形成步驟4中,其次是一邊使工作夾台50相對於雷射光線照射單元60相對地移動,一邊從晶圓10的背面15側將脈衝狀的雷射光線30於基板11的內部定位成聚光點31來照射。可藉由沿著分割預定線13照射已將聚光點31定位在基板11的內部之雷射光線30,而沿著分割預定線13在基板11的內部形成改質層19。在改質層形成步驟4中,當沿著全部的分割預定線13形成改質層19後,即可解除雷射光線30的照射、工作夾台50的吸引保持,並前進到磨削步驟5。
(磨削步驟5)
圖9是以局部剖面方式來顯示圖2所示之磨削步驟5之一例的側面圖。圖10是顯示磨削步驟5後之晶圓10的立體圖。磨削步驟5是以下之步驟:將形成有改質層19之晶圓10以磨削磨石93從背面15側來磨削,而將晶圓10薄化至成品厚度並且沿著改質層19形成已分割之晶圓10。
在磨削步驟5中,是藉由磨削裝置70所進行之磨削加工,而從背面15側來將晶圓10磨削並薄化至成品厚度。磨削裝置70亦可為和在預備磨削步驟3中所使用之裝置相同的裝置。
在磨削步驟5中,首先是與預備磨削步驟3同樣,隔著保護構件20將晶圓10的正面12側吸引保持於工作夾台80的保持面81,並以夾具部82固定框架21的外緣。其次,在已使工作夾台80繞著軸心旋轉的狀態下,使輪基台92繞著軸心來旋轉。藉由從磨削水供給噴嘴94供給磨削水95,並且以預定的進給速度使裝設於輪基台92的下表面之磨削磨石93朝工作夾台80接近,而以磨削磨石93從背面15側磨削晶圓10。
在磨削步驟5中,是從背面15側將晶圓10磨削至晶圓10成為成品厚度為止。又,在磨削步驟5中,是藉由磨削步驟5之從磨削單元90的輪基台92作用之磨削應力,而以改質層19作為斷裂起點來將晶圓10沿著分割預定線13分割成一個個的晶片。當將晶圓10磨削至成品厚度時,實施形態中之晶圓10的加工方法即結束全部的步驟。
如以上所說明,實施形態之晶圓10的加工方法,是在晶圓10的背面15形成雷射加工溝18,而在預備磨削步驟3之前事先將膜17部分地去除。在預備磨削步驟3中磨削晶圓10的背面15側之膜17時,由於已形成有雷射加工溝18,因此相對於磨削體積之膜17的體積會比沒有雷射加工溝18的情況減少。藉此,可以抑制在預備磨削步驟3中磨削磨石93堵塞之情形。又,藉由以雷射加工溝18所形成之凹凸,而在磨削磨石93衝撞到凸部時成為衝擊,可以期待磨削磨石93的修整效果。
再者,本發明並非限定於上述實施形態之發明。亦即,在不脫離本發明之要點的範圍內,可以進行各種變形來實施。例如,在實施形態之雷射加工溝形成步驟2、預備磨削步驟3、改質層形成步驟4以及磨削步驟5中,雖然是將晶圓10固定於框架21,但在本發明中,亦可在貼附和晶圓10大致相同直徑的保護構件20且不使用框架21的情形下進行各個步驟。亦即,在雷射加工溝形成步驟2、預備磨削步驟3、改質層形成步驟4以及磨削步驟5中,只要在晶圓10貼附有保護構件20即可,亦可不透過保護構件20而固定有框架21。
1:保護構件配設步驟
2:雷射加工溝形成步驟
3:預備磨削步驟
4:改質層形成步驟
5:磨削步驟
10:晶圓
11:基板
12:正面
13:分割預定線
14:器件
15:背面
16:功能層
17:膜
18:雷射加工溝
19:改質層
20:保護構件
21:框架
30:雷射光線
31:聚光點
40:雷射加工裝置
50,80:工作夾台
51,81:保持面
52,82:夾具部
60:雷射光線照射單元
61:照射部
70:磨削裝置
90:磨削單元
91:主軸
92:輪基台
93:磨削磨石
94:磨削水供給噴嘴
95:磨削水
圖1是顯示實施形態之晶圓的加工方法之加工對象的晶圓之一例的立體圖。
圖2是顯示實施形態之晶圓的加工方法之流程的流程圖。
圖3是顯示圖2所示之保護構件配設步驟之一例的立體圖。
圖4是顯示保護構件配設步驟之後的晶圓的立體圖。
圖5是以局部剖面方式來顯示圖2所示之雷射加工溝形成步驟之一例的側面圖。
圖6是顯示雷射加工溝形成步驟之後的晶圓的立體圖。
圖7是以局部剖面方式來顯示圖2所示之預備磨削步驟之一例的側面圖。
圖8是以局部剖面方式來顯示圖2所示之改質層形成步驟之一例的側面圖。
圖9是以局部剖面方式來顯示圖2所示之磨削步驟之一例的側面圖。
圖10是顯示磨削步驟之後的晶圓的立體圖。
1:保護構件配設步驟
2:雷射加工溝形成步驟
3:預備磨削步驟
4:改質層形成步驟
5:磨削步驟
Claims (1)
- 一種晶圓的加工方法,將藉由積層於基板的正面之功能層而形成有複數個器件且在該基板的背面形成有膜之晶圓,沿著區劃該器件之交叉的複數條分割預定線來分割,前述晶圓的加工方法具備有以下步驟: 保護構件配設步驟,在該晶圓的正面配設保護構件; 雷射加工溝形成步驟,在該保護構件配設步驟之後,朝該晶圓的背面照射對該膜或該基板具有吸收性之波長之雷射光線,而在該晶圓的背面形成將該膜部分地去除之雷射加工溝; 預備磨削步驟,以磨削磨石磨削形成有該雷射加工溝之該晶圓的背面來去除該膜及該雷射加工溝,並形成預定以上之厚度的該晶圓; 改質層形成步驟,在該預備磨削步驟之後,從已去除該膜之該晶圓的背面側將對該基板具有穿透性之波長的雷射光線的聚光點定位在該基板的內部來照射,而在該基板的內部形成沿著該分割預定線之改質層;及 磨削步驟,以磨削磨石將形成有該改質層之該晶圓從背面側來磨削,而將該晶圓薄化至成品厚度並且沿著該改質層將該晶圓分割成一個個的晶片。
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