TW202221787A - SiC晶圓之加工方法 - Google Patents

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Abstract

[課題]提供一種SiC晶圓之加工方法，其即使在實施將SiC晶圓薄化並被覆金屬膜之步驟之情形，亦可避免SiC晶圓破損或損傷之風險。[解決手段]SiC晶圓之加工方法係包含以下步驟所構成：保護構件配設步驟，其將保護構件配設於SiC晶圓的正面；研削步驟，其將SiC晶圓的保護構件側保持於第一卡盤台，保留SiC晶圓之與外周剩餘區域對應之區域，而將研削磨石定位於與元件區域對應之區域並進行研削，在該外周剩餘區域保留環狀補強部而將SiC晶圓薄化；金屬膜被覆步驟，其將金屬膜被覆於SiC晶圓之至少與元件區域對應之背面；剝離步驟，其從SiC晶圓的正面剝離保護構件；一體化步驟，其以將切割膠膜配設於SiC晶圓的正面且將SiC晶圓容納於具有容納SiC晶圓的開口部之框架的該開口部之方式，將該切割膠膜黏貼於該框架，將SiC晶圓與框架一體化；環狀補強部去除步驟，其將SiC晶圓之黏貼於正面之切割膠膜側保持於透明的第二卡盤台，藉由切割刀片或雷射而將該元件區域與該外周剩餘區域之邊界斷開，去除該環狀補強部；分割預定線檢測步驟，其藉由攝像手段而從該第二卡盤台側檢測SiC晶圓的分割預定線；以及分割步驟，其藉由切割刀片或雷射而從SiC晶圓的背面將SiC晶圓的分割預定線斷開，將元件區域分割成一個個元件晶片。

Description

SiC晶圓之加工方法
本發明關於一種SiC晶圓之加工方法，其將SiC晶圓分割成一個個元件晶片。
在SiC基板的正面形成有藉由分割預定線劃分功率元件、LED等多個元件而成之元件區域與圍繞該元件區域之外周剩餘區域之SiC晶圓係藉由切割裝置、雷射加工裝置而被分割成一個個元件晶片並被利用於汽車的控制裝置、個人電腦等電子設備。
有時會在將SiC晶圓分割成一個個元件晶片之前，將SiC晶圓的背面進行研削而薄化（例如參照專利文獻1），並在之後將金屬膜被覆於背面。 [習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開第2013-021017號公報
[發明所欲解決的課題] 然而，SiC晶圓在經薄化後會被搬送至被覆金屬膜之步驟，然後再被搬送至後續的步驟等，步驟會增加，因此有所謂經薄化之高價的SiC晶圓破損或損傷的風險增大之問題。
本發明為鑒於上述事實所完成者，其主要技術課題在於提供一種SiC晶圓之加工方法，在SiC晶圓之加工方法中，即使在實施將SiC晶圓薄化並被覆金屬膜之步驟之情形，亦可避免SiC晶圓破損或損傷的風險。
[解決課題的技術手段] 為了解決上述主要之技術課題，根據本發明，提供一種SiC晶圓之加工方法，其將在正面形成有藉由分割預定線劃分多個元件而成之元件區域與圍繞該元件區域之外周剩餘區域之SiC晶圓分割成一個個元件晶片，所述SiC晶圓之加工方法係包含以下步驟所構成：保護構件配設步驟，其將保護構件配設於SiC晶圓的正面；研削步驟，其將SiC晶圓的保護構件側保持於第一卡盤台，保留SiC晶圓之與外周剩餘區域對應之區域，而將研削磨石定位於與元件區域對應之區域並進行研削，在該外周剩餘區域保留環狀補強部而將SiC晶圓薄化；金屬膜被覆步驟，其將金屬膜被覆於SiC晶圓之至少與元件區域對應之背面；剝離步驟，其從SiC晶圓的正面剝離保護構件；一體化步驟，其以將切割膠膜配設於SiC晶圓的正面且將SiC晶圓容納於具有容納SiC晶圓的開口部之框架的該開口部之方式，將該切割膠膜黏貼於該框架，將SiC晶圓與框架一體化；環狀補強部去除步驟，其將SiC晶圓之黏貼於正面之切割膠膜側保持於透明的第二卡盤台，藉由切割刀片或雷射而將該元件區域與該外周剩餘區域之邊界斷開，去除該環狀補強部；分割預定線檢測步驟，其藉由攝像手段而從該第二卡盤台側檢測SiC晶圓的分割預定線；以及分割步驟，其藉由切割刀片或雷射而從SiC晶圓的背面將SiC晶圓的分割預定線斷開，將元件區域分割成一個個元件晶片。
[發明功效] 本發明的SiC晶圓之加工方法係將在正面形成有藉由分割預定線劃分多個元件而成之元件區域與圍繞該元件區域之外周剩餘區域之SiC晶圓分割成一個個元件晶片，所述SiC晶圓之加工方法係包含以下步驟所構成：保護構件配設步驟，其將保護構件配設於SiC晶圓的正面；研削步驟，其將SiC晶圓的保護構件側保持於第一卡盤台，保留SiC晶圓之與外周剩餘區域對應之區域，而將研削磨石定位於與元件區域對應之區域並進行研削，在該外周剩餘區域保留環狀補強部而將SiC晶圓薄化；金屬膜被覆步驟，其將金屬膜被覆於SiC晶圓之至少與元件區域對應之背面；剝離步驟，其從SiC晶圓的正面剝離保護構件；一體化步驟，其以將切割膠膜配設於SiC晶圓的正面且將SiC晶圓容納於具有容納SiC晶圓的開口部之框架的該開口部之方式，將該切割膠膜黏貼於該框架，將SiC晶圓與框架一體化；環狀補強部去除步驟，其將SiC晶圓之黏貼於正面之切割膠膜側保持於透明的第二卡盤台，藉由切割刀片或雷射而將該元件區域與該外周剩餘區域之邊界斷開，去除該環狀補強部；分割預定線檢測步驟，其藉由攝像手段而從該第二卡盤台側檢測SiC晶圓的分割預定線；以及分割步驟，其藉由切割刀片或雷射而從SiC晶圓的背面將SiC晶圓的分割預定線斷開，將元件區域分割成一個個元件晶片，藉此，即使將SiC晶圓的背面研削並薄化，因在SiC晶圓的外周形成有環狀補強部，故亦可避免在搬送往下一個步驟時高價的SiC晶圓破損或損傷的風險。
以下，一邊參照隨附圖式，一邊詳細地說明基於本發明而構成之SiC晶圓之加工方法的實施方式。
在實施本實施方式的SiC晶圓之加工方法之際，準備圖1所示之SiC晶圓10。SiC晶圓10係在SiC基板的正面10a形成有藉由分割預定線14劃分多個元件12而成之元件區域10A與圍繞元件區域10A之外周剩餘區域10B之晶圓，例如被形成為厚度為700μm。在圖1中，以虛線表示元件區域10A與外周剩餘區域10B之邊界L，但該邊界L係為了說明方便而記載之假想的線，並未形成於實際的晶圓10上。元件12例如為功率元件或LED元件。
若已準備上述的SiC晶圓10，則實施將保護構件T1配設於SiC晶圓10的正面10a之保護構件配設步驟。作為保護構件T1，例如選擇以與SiC晶圓10相同的尺寸形狀所形成之EVA（乙烯乙酸乙烯酯）製的黏著膠膜。將保護構件T1黏貼於SiC晶圓10的正面10a而成為一體，然後使其反轉，將SiC晶圓10的背面10b側朝向上方。此外，保護構件T1並未限定於上述的EVA，例如亦可為PET（聚對苯二甲酸乙二酯）。
若實施保護構件配設步驟而SiC晶圓10與保護構件T1已成為一體，則將SiC晶圓10搬送至圖2所示之研削裝置20（僅顯示局部）。如圖2（a）所示，研削裝置20具備第一卡盤台22。第一卡盤台22具備省略圖示之旋轉驅動源且被構成為能旋轉，並由以具有透氣性之構件所構成之吸附卡盤22a與圍繞吸附卡盤22a之框體22b所構成。吸附卡盤22a透過框體22b內部的通路而與省略圖示之吸引源連接。再者，如圖2（b）所示，研削裝置20具備研削手段23，所述研削手段23研削保持於第一卡盤台22之被加工物。研削手段23具備：旋轉軸24，其具有垂直方向的軸心並能旋轉；研削輪25，其裝設於旋轉軸24的下端；多個研削磨石26，其等環狀地配設於研削輪25的下表面；以及驅動部27，其旋轉驅動旋轉軸24，研削手段23係藉由省略圖示之研削進給機構而被構成為整體能升降。環狀地配設之研削磨石26的最外周的直徑被形成為大於SiC晶圓10的元件區域10A的半徑且小於元件區域10A的直徑。
將SiC晶圓10搬送至研削裝置20後，將SiC晶圓10的保護構件T1側保持於第一卡盤台22，保留SiC晶圓10之與外周剩餘區域10B對應之區域，而將上述的研削手段23的研削磨石26定位於與元件區域10A對應之區域並進行研削，將SiC晶圓10薄化。
更具體而言，如圖2（a）所示，以SiC晶圓10的中心與第一卡盤台22的中心一致之方式載置SiC晶圓10，並在背面10b露出於上方之狀態下保持於第一卡盤台22。接著，如圖2（b）所示，使第一卡盤台22往箭頭R1所示之方向旋轉，運作驅動部27而使旋轉軸24往箭頭R2所示之方向旋轉，且使上述的研削進給機構運作而使研削手段23往箭頭R3所示之方向下降，使環狀地配設之研削磨石26與SiC晶圓10的背面10b抵接。研削磨石26至少通過SiC晶圓10的背面10b的旋轉中心，且能在背面10b接觸與形成於SiC晶圓10的正面10a側之元件區域10A對應之部分，並例如能以1μm／秒鐘的速度進行研削進給。此結果，如圖2（b）、（c）所示，在SiC晶圓10的背面10b中，在與外周剩餘區域10B對應之區域保留環狀補強部16而將SiC晶圓10薄化，並在與元件區域10A對應之區域形成例如底部的厚度成為30μm之凹部15。環狀補強部16的厚度維持著初始的SiC晶圓10的厚度亦即700μm。藉由以上過程，研削步驟結束。
上述研削步驟結束後，實施金屬膜被覆步驟，所述金屬膜被覆步驟係對於SiC晶圓10之至少與元件區域10A對應之背面10b被覆金屬膜。金屬膜的被覆例如可使用圖3所示之公知的濺鍍裝置30（省略詳細內容）。此濺鍍裝置30具備在已密閉之腔室34內利用靜電式保持SiC晶圓10之保持部32，且在其上方的相向位置配設省略圖示之濺鍍源，所述濺鍍源係由預定的金屬所構成且與高頻電源連結，並呈現被磁化構件支撐的狀態。該腔室34具備省略圖示之減壓口，將空氣從該減壓口往外部排出，且配設有導入濺鍍氣體（例如氬氣）之導入口。若將腔室34的內部減壓而成為減壓環境，且從該高頻電源對該濺鍍源施加高頻電力，並導入氬氣而使電漿產生，則電漿中的氬離子會碰撞該濺鍍源，構成濺鍍源之金屬的粒子18被釋放並沉積於SiC晶圓10的背面10b側亦即凹部15及環狀補強部16的表面上，而如圖4所示般被覆金屬膜18A。作為金屬膜18A，例如有金、銀、鈦等，其厚度例如為30～60nm左右。此外，在該金屬膜被覆步驟中，不一定要以金屬膜18A完全地被覆SiC晶圓10的凹部15及環狀補強部16兩者，只要至少被覆凹部15即可。並且，在上述的實施方式中，雖藉由濺鍍而在SiC晶圓10形成金屬膜18A，但本發明並不限定於此，亦可基於蒸鍍、CVD等公知的其他方法而形成。
若已如上述般形成金屬膜18A，則如圖4所示，從SiC晶圓10的正面10a剝離保護構件T1（剝離步驟）。
接著，如圖5所示，實施一體化步驟，所述一體化步驟係以將切割膠膜T2配設於SiC晶圓10的正面10a且將SiC晶圓10容納於具有容納SiC晶圓10的開口部Fa之框架F的該開口部Fa之方式進行定位，將切割膠膜T2黏貼於框架F，將SiC晶圓10與框架F一體化。
此外，在上述的一體化步驟中所使用之切割膠膜T2亦可與上述保護構件T1同樣地採用EVA、PVA，但作為切割膠膜T2，較佳為藉由加熱、推壓，將表面不具備糊劑而是利用加熱發揮黏著力之熱壓接薄片進行一體化。作為熱壓接薄片，例如可選自聚烯烴系薄片或聚酯系薄片。選擇聚烯烴系薄片之情形，可採用聚乙烯薄片、聚丙烯薄片、聚苯乙烯薄片之任一者，選擇該聚酯系薄片之情形，可採用聚對苯二甲酸乙二酯薄片、聚萘二甲酸乙二酯薄片之任一者。
若已實施上述的一體化步驟，則實施環狀補強部去除步驟，所述環狀補強部去除步驟係將元件區域10A與外周剩餘區域10B之邊界斷開，並去除環狀補強部16。在圖6中，表示適合實施本實施方式的環狀補強部去除步驟之切割裝置1。
切割裝置1具備：支撐手段40，其至少藉由夾具42與第二卡盤台44所構成，所述夾具42固定框架F，所述第二卡盤台44係由支撐SiC晶圓10之透明的構件所形成；以及攝像手段50，其被配設成能定位於第二卡盤台44的相反側（下表面側）。本實施方式的第二卡盤台44係藉由省略圖示之旋轉驅動源而能旋轉地被支撐，並具備透明的支撐面44a與圍繞該支撐面44a之環狀的吸引槽44b。該吸引槽44b係與省略圖示之吸引源連接，藉由運作該吸引源，可吸引保持載置於第二卡盤台44之被加工物。
切割裝置1進一步具備：X軸移動手段60，其將支撐手段40在圖中箭頭X所示之X軸方向進行加工進給；切割手段70，其切割保持於第二卡盤台44上之SiC晶圓10；以及Y軸移動手段80，其將切割手段70在與該X軸方向正交之圖中箭頭Y所示之Y軸方向進行分度進給。
如圖6所示，支撐手段40包含：矩形狀的X軸方向可動板41，其在X軸方向移動自如地裝配於基台2；剖面呈匚字狀的支撐台43，其固定於X軸方向可動板41的上表面；以及圓筒狀的旋轉支柱45，其配設於支撐台43上，並在上部載置第二卡盤台44。上述的夾具42配設於旋轉支柱45與第二卡盤台44之間，並在圓周方向等間隔地被配設多個。
X軸移動手段60將馬達61的旋轉運動透過滾珠螺桿62轉換成直線運動，並傳遞至X軸方向可動板41，使X軸方向可動板41沿著基台2上的X軸導軌2A、2A而在X軸方向進退。
切割手段70配設於支撐手段40在X軸方向移動的區域之與Y軸方向相鄰之後方位置。切割手段70具備主軸單元71。主軸單元71具備：切割刀片73，其固定於旋轉軸72的前端部並在外周具有切刃；以及刀片蓋74，其保護切割刀片73。刀片蓋74係在與切割刀片73相鄰之位置配設有切割水供給手段75，將透過刀片蓋74所導入之切割水朝向切割位置供給。在主軸單元71的另一端側容納有未圖示之馬達等旋轉驅動源，該馬達藉由使旋轉軸72旋轉而使切割刀片73旋轉。
上述的切割手段70被切割手段支撐部77支撐。在基台2上配設有與Y軸方向平行之一對Y軸導軌2B、2B，Y軸導軌2B、2B以能滑動之方式安裝有切割手段支撐部77。切割手段支撐部77被構成為藉由Y軸移動手段80而能沿著Y軸方向移動。Y軸移動手段80將馬達81的旋轉運動透過滾珠螺桿82轉換成直線運動，並傳遞至切割手段支撐部77，使切割手段支撐部77沿著基台2上的Y軸導軌2B、2B而在Y軸方向進退。
在切割手段支撐部77的上部側面設置有與箭頭Z所示之Z軸方向（上下方向）平行之一對Z軸導軌78（以虛線表示局部）。Z軸導軌78以能滑動之方式安裝有支撐主軸單元71之Z軸移動基台76。在切割手段支撐部77配設有馬達79，將馬達79的旋轉透過未圖示之滾珠螺桿轉換成直線運動，並傳遞至Z軸移動基台76。藉由使馬達79旋轉，而使主軸單元71透過Z軸移動基台76而在Z軸方向進退。
攝像手段50具備：攝影機延長構件51，其設置於切割手段支撐部77並在Y軸方向延伸；以及攝像攝影機52，其配設於攝影機延長構件51的前端部。在支撐台43於X軸方向移動並定位於切割刀片73的正下方之際，攝像攝影機52定位於被形成為匚字狀之支撐台43的內部，並定位於第二卡盤台44的支撐面44a的相反側。此結果，成為能藉由攝像攝影機52而從下方側透過切割膠膜T2拍攝支撐於第二卡盤台44之SiC晶圓10的正面10a側。在將SiC晶圓10進行切割加工之際，攝像手段50可從下方拍攝SiC晶圓10的正面10a側而取得影像且實施對準，並檢測應切割之位置，所檢測到之位置資訊會被發送至省略圖示之控制手段並被記憶。
切割裝置1具備大致如同上述的構成，以下說明在已實施上述的一體化步驟後所執行之環狀補強部去除步驟、分割預定線檢測步驟、分割步驟。
首先，將SiC晶圓10之黏貼有切割膠膜T2之側載置於圖6所示之第二卡盤台44上，且運作未圖示之吸引源，使負壓作用於上述的第二卡盤台44的吸引槽44b而沿著SiC晶圓10的外周吸引切割膠膜T2，再者，藉由夾具42而固定框架F。
若已固定SiC晶圓10，則運作上述的X軸移動手段60，將支撐SiC晶圓10之支撐台43在X軸方向移動，如圖7（a）所示，基於記憶於控制手段之位置資訊，將切割刀片73定位於對應元件區域10A與外周剩餘區域10B之邊界L之位置。接著，使切割刀片73一邊往箭頭R4所示之方向旋轉一邊往箭頭R5所示之方向下降而進行切入進給，且使配設有第二卡盤台44之旋轉支柱45往箭頭R6所示之方向旋轉，而在對應元件區域10A與外周剩餘區域10B之邊界L之位置形成環狀的切割槽100。藉此，沿著元件區域10A與外周剩餘區域10B之邊界L斷開，如圖7（b）所示，可從SiC晶圓10去除環狀補強部16（環狀補強部去除步驟）。此外，形成切割槽100之位置雖亦可預先記憶於控制手段，但亦可使用上述的攝像手段50而從第二卡盤台44的下方拍攝並檢測其位置。
接著，運作上述的X軸移動手段60並將支撐台43在X軸方向移動，使第二卡盤台44的中心移動至攝像手段50的攝像攝影機52的正上方。如上述，第二卡盤台44係由透明的構件所形成，因此可藉由攝像攝影機52而從下方側拍攝SiC晶圓10的正面10a，並檢測應切割之預定的分割預定線14的位置（分割預定線檢測步驟）。此外，所檢測到之分割預定線14的位置資訊會被發送至控制手段並被記憶。
若已實施分割預定線檢測步驟，則使形成於預定的方向之分割預定線14對齊X軸方向，且如圖8（a）所示，使切割刀片73一邊往箭頭R4所示之方向旋轉一邊進行切入進給，為了將SiC晶圓10的分割預定線14斷開，而藉由切割刀片73從SiC晶圓10的背面10b進行切割並形成切割槽110。然後，運作X軸移動手段60、Y軸移動手段80、省略圖示之旋轉驅動源，使第二卡盤台44在X軸方向、Y軸方向、旋轉方向移動，且藉由切割刀片73而進行切入進給，藉此如圖8（b）所示，沿著分割預定線14形成切割槽110並斷開，而將元件區域10A分割成一個個元件晶片12’（分割步驟）。若分割步驟已結束，則容納於適當的卡匣或搬送至實施拾取等之後續步驟。
根據本實施方式，即使將SiC晶圓10的背面10b進行研削並薄化，因在SiC晶圓10的外周形成有環狀補強部16，故亦可避免在搬送往下一個步驟時高價的SiC晶圓10破損或損傷之風險。
此外，在上述的實施方式中，在實施分割步驟之際，使用切割裝置1，並藉由切割手段70的切割刀片73而實施環狀補強部去除步驟與分割步驟，但本發明並不限定於此，亦可使用雷射加工裝置照射雷射光線而實施環狀補強部去除步驟、分割步驟之任一者或兩者。
1:切割裝置 2:基台 2A:X軸導軌 2B:Y軸導軌 10:SiC晶圓 10A:元件區域 10B:外周剩餘區域 10a:正面 10b:背面 12:元件 14:分割預定線 18:粒子 18A:金屬膜 20:研削裝置 22:第一卡盤台 22a:吸附卡盤 22b:框體 23:研削手段 24:旋轉軸 25:研削輪 26:研削磨石 27:驅動部 40:支撐手段 41:X軸方向可動板 42:夾具 43:支撐台 44:第二卡盤台 44a:支撐面 44b:吸引槽 45:旋轉支柱 50:攝像手段 52:攝像攝影機 60:X軸移動手段 70:切割手段 71:主軸單元 72:旋轉軸 73:切割刀片 74:刀片蓋 77:切割手段支撐部 78:Z軸導軌 80:Y軸移動手段 L:邊界 T1:保護構件 T2:切割膠膜
圖1係表示保護構件配設步驟的實施態樣之立體圖。 圖2（a）係表示將SiC晶圓保持於第一卡盤台的態樣之立體圖，圖2（b）係表示在外周剩餘區域保留環狀補強部而將SiC晶圓薄化之研削步驟的實施態樣之立體圖，圖2（c）係經施行研削步驟之SiC晶圓的剖面圖。 圖3係表示金屬膜被覆步驟的實施態樣之概念圖。 圖4係表示剝離步驟的實施態樣之立體圖。 圖5係表示一體化步驟的實施態樣之立體圖。 圖6係在本實施方式中所使用之切割裝置的整體立體圖。 圖7（a）係表示藉由切割刀片而將元件區域10A與外周剩餘區域10B之邊界斷開的態樣之立體圖，圖7（b）係表示從SiC晶圓去除環狀補強部的態樣之立體圖。 圖8（a）係表示將SiC晶圓的分割預定線斷開的態樣之立體圖，圖8（b）係表示SiC晶圓的元件區域被分割成一個個元件晶片的狀態之立體圖。
10:SiC晶圓
10b:背面
15:凹部
16:環狀補強部
20:研削裝置
22:第一卡盤台
22a:吸附卡盤
22b:框體
23:研削手段
24:旋轉軸
25:研削輪
26:研削磨石
27:驅動部
T1:保護構件

Claims (1)

  1. 一種SiC晶圓之加工方法，其將在正面形成有藉由分割預定線劃分多個元件而成之元件區域與圍繞該元件區域之外周剩餘區域之SiC晶圓分割成一個個元件晶片，該SiC晶圓之加工方法係包含以下步驟所構成： 保護構件配設步驟，其將保護構件配設於SiC晶圓的正面； 研削步驟，其將SiC晶圓的保護構件側保持於第一卡盤台，保留SiC晶圓之與外周剩餘區域對應之區域，而將研削磨石定位於與元件區域對應之區域並進行研削，在該外周剩餘區域保留環狀補強部而將SiC晶圓薄化； 金屬膜被覆步驟，其將金屬膜被覆於SiC晶圓之至少與元件區域對應之背面； 剝離步驟，其從SiC晶圓的正面剝離保護構件； 一體化步驟，其以將切割膠膜配設於SiC晶圓的正面且將SiC晶圓容納於具有容納SiC晶圓的開口部之框架的該開口部之方式，將該切割膠膜黏貼於該框架，將SiC晶圓與框架一體化； 環狀補強部去除步驟，其將SiC晶圓之黏貼於正面之切割膠膜側保持於透明的第二卡盤台，藉由切割刀片或雷射而將該元件區域與該外周剩餘區域之邊界斷開，去除該環狀補強部； 分割預定線檢測步驟，其藉由攝像手段而從該第二卡盤台側檢測SiC晶圓的分割預定線；以及 分割步驟，其藉由切割刀片或雷射而從SiC晶圓的背面將SiC晶圓的分割預定線斷開，將元件區域分割成一個個元件晶片。
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