TW202306688A - 被加工物的加工方法 - Google Patents

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Abstract

[課題]提出一種新的技術，其用於在晶圓具有翹曲之情形中，使翹曲消除且在厚度方向的不同位置形成多個改質層。[解決手段]一種具有翹曲之被加工物的加工方法，其包含：翹曲消除步驟，其對所有的分割預定線實施下述動作而消除該被加工物的翹曲，所述動作係在已將對被加工物具有穿透性之波長的雷射光束的聚光點定位在被加工物的厚度方向中之預定的第一位置之狀態下，沿著分割預定線照射雷射光束，而形成沿著分割預定線之改質層與從該改質層到達被加工物的下表面之裂痕；以及改質層形成步驟，其在實施翹曲消除步驟後，在已將雷射光束的聚光點定位在從被加工物的下表面起比第一位置更上方的被加工物內部之狀態下，沿著分割預定線對被加工物照射雷射光束，而形成沿著分割預定線之改質層。

Description

被加工物的加工方法
本發明是關於一種被加工物的加工方法，該被加工物設定有交叉之多條分割預定線且具有翹曲。
以往，例如如專利文獻1所揭示，已知一種技術，其在晶圓的同一條分割預定線上，在晶圓的厚度方向的不同位置形成多個改質層。
若在晶圓內部且接近聚光器的位置形成改質層後，欲將雷射光束聚光於遠離聚光器的位置，則雷射光束的聚光會被先前形成之改質層妨礙而變得難以形成改質層。
於是，如專利文獻1所揭示，一般會從遠離聚光器的位置朝向接近聚光器的位置依序形成改質層。然後，在對某條分割預定線於厚度方向的不同位置形成多個改質層後，對相鄰之分割預定線同樣地形成多個改質層。重複此動作，針對所有的分割預定線形成多個改質層。 [習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2020-136457號公報
[發明所欲解決的課題] 但是，在晶圓具有翹曲之情形中，在晶圓內存在由翹曲所致之內部應力，而擔心在對同一條分割預定線於厚度方向的不同位置形成多個改質層的過程中，此內部應力會被釋放而產生非預期的裂痕。然後，有此裂痕會到達元件而損傷元件之虞。
並且，也擔心晶圓的分割線會因內部應力的釋放而蛇行，在此情形中，也擔心分割後的晶片尺寸不會成為所設計之尺寸，而會超出容許範圍而成為不良品。
因此，本發明之目的係提供一種被加工物的加工方法，其使翹曲消除且在厚度方向的不同位置形成多個改質層。
[解決課題的技術手段] 若根據本發明，則提供一種被加工物的加工方法，所述被加工物設定有交叉之多條分割預定線且具有翹曲，所述被加工物的加工方法具備：載置步驟，其以該被加工物翹曲成山狀之方向將該被加工物載置於具有吸附保持該被加工物之保持面之保持台的該保持面上；翹曲消除步驟，其在實施該載置步驟後，以該保持台吸附保持該被加工物，並對所有的該分割預定線實施下述動作而消除該被加工物的翹曲，所述動作係在已將對該被加工物具有穿透性之波長的雷射光束的聚光點定位在該被加工物的厚度方向中之預定的第一位置之狀態下，沿著該分割預定線照射該雷射光束，而形成沿著該分割預定線之改質層與從該改質層到達該被加工物的下表面之裂痕；以及改質層形成步驟，其在實施該翹曲消除步驟後，在已將該雷射光束的聚光點定位在從該被加工物的該下表面起比該第一位置更上方的該被加工物的內部之狀態下，沿著該分割預定線對該被加工物照射該雷射光束，而形成沿著該分割預定線之改質層，並且，在該翹曲消除步驟中，在每次對各分割預定線照射該雷射光束前，檢測該被加工物的上表面高度位置，並根據所檢測出之上表面高度位置而定位聚光點。
較佳為，該被加工物的加工方法進一步具備：分割步驟，其在實施該改質層形成步驟後，對該被加工物施加外力而沿著該分割預定線進行分割。
較佳為，在該改質層形成步驟中，對每條分割預定線實施以下動過：在已將該雷射光束的聚光點定位在比該第一位置更上方的該被加工物內部的第二位置之狀態下，沿著該分割預定線照射該雷射光束而形成第二改質層後，在已將該雷射光束的聚光點定位在比該第二位置更上方的該被加工物內部的第三位置之狀態下，沿著該分割預定線照射該雷射光束而形成第三改質層。
較佳為，該被加工物在將背面朝上之情形中具有翹曲成山狀之翹曲，在該載置步驟中，將該被加工物的正面朝下並將該被加工物載置於該保持台，在該保持步驟中，以該保持台保持該被加工物的正面側，在該翹曲消除步驟與該改質層形成步驟中，從該被加工物的背面側照射該雷射光束。
[發明功效] 若根據本發明，則可將加工用雷射光束的聚光點定位在被加工物的厚度方向中之預定的位置，且藉由使裂痕確實地到達被加工物的下表面，而可消除翹曲。並且，在伴隨消除由形成改質層所致之被加工物的翹曲而被加工物的上表面高度變動之情形中，亦可藉由檢測跟前的被加工物的上表面高度，而將加工用雷射光束的聚光點定位在被加工物的厚度方向中之預定的位置。 在改質層形成步驟中，因藉由翹曲消除步驟而事先消除翹曲，故防止在形成改質層之過程中產生非預期的裂痕、防止分割預定線蛇行。藉此，可防止由裂痕所致之元件的損傷、晶片尺寸不良等不良狀況。
以下，參照圖式詳細地說明本發明的實施方式。圖1（A）及圖1（B）表示形成有翹曲之被加工物W的例子。被加工物W例如係由Si（矽）、SiC（碳化矽）、GaN（氮化鎵）、GaAs（砷化鎵）或其他的半導體等材料所形成之晶圓。或者，係由LT（鉭酸鋰）或LN（鈮酸鋰）等多氧化物所形成之晶圓。或者，被加工物W係由藍寶石、玻璃、石英等材料所構成之基板等。該玻璃例如係鹼玻璃、無鹼玻璃、鈉鈣玻璃、鉛玻璃、硼矽酸鹽玻璃、石英玻璃等。
在圖1（A）所示之被加工物W的正面Wa規律地形成有元件D，在各元件之間設定互相交叉之分割預定線S（切割道）。
在圖1（B）所示之被加工物W的例子中，形成有正面Wa側收縮凹陷且背面Wb側膨脹般的翹曲。藉由此種翹曲，被加工物W存在有內部應力。此外，相反地，也有形成被加工物W的背面Wb側收縮凹陷且正面Wa側膨脹般的翹曲之情形。
如圖2所示，被加工物W係背面Wb黏貼於擴張膠膜T，且透過擴張膠膜T而固定於環狀框架F，並作為框架單元U而被操作處理。被加工物W的正面Wa在上方露出。擴張膠膜T具備黏著面，且在黏著面黏貼被加工物W與環狀框架F。擴張膠膜T具有擴張性，能往徑向外側擴張。
此外，在露出之被加工物W的正面Wa也可黏貼保護膠膜。並且，在形成被加工物W的背面Wb側收縮凹陷且正面Wa側膨脹般的翹曲之情形中，將被加工物W的正面Wa黏貼於擴張膠膜T。並且，被加工物W除了如圖2的例子般與環狀框架F一體化而作為框架單元U被操作處理之外，也可以被加工物W單體被操作處理。並且，擴張膠膜T也可不具有黏著面。
圖3表示用於加工被加工物W的雷射加工裝置的一例。雷射加工裝置10被構成為使照射雷射光束之雷射光束照射機構12與已將被加工物W保持於上表面之保持台13相對移動而將被加工物W進行加工。
雷射加工裝置10具有長方體狀的基台11。在基台11的上表面設置有移動機構14，所述移動機構14將保持台13在X軸方向進行加工進給且在Y軸方向進行分度進給。在移動機構14的後方立設有立壁部16，其以與保持台13對向之方式支撐雷射光束照射機構12。
移動機構14具備：分度進給機構20，其使保持台13相對於雷射光束照射機構12在分度進給方向（Y軸方向）相對移動；以及加工進給機構21，其使保持台13相對於雷射光束照射機構12在加工進給方向（X軸方向）相對移動。
在由分度進給機構20所進行之分度進給方向（Y軸方向）的移動中，在針對某條分割預定線的雷射加工後，為了針對平行之旁邊的分割預定線進行加工，而進行保持台13的分度進給。
在由加工進給機構21所進行之加工進給方向（X軸方向）的移動中，在已進行藉由未圖示的攝影機所檢測出之分割預定線與雷射光束照射機構12的加工頭40的對位之狀態下，將保持台13在X軸方向移動，藉此進行沿著分割預定線之雷射加工。
保持台13被設置成能繞著垂直軸旋轉（θ方向旋轉）。在保持台13的周圍設置四個夾具部39，並藉由夾具部39而從四個方向夾持固定框架單元U的環狀框架F。
如圖4所示，在保持台13的上側設有由多孔陶瓷材所構成之保持板13b，並藉由保持板13b上表面而形成水平的保持面13a。保持板13b係透過閥29而與吸引源28連通，並被構成為在保持面13a產生負壓而吸附保持被加工物W。
如圖3所示，雷射光束照射機構12具有：產生加工用的雷射光束之雷射振盪器、將以雷射振盪器所產生之雷射光束聚光於被保持台保持之被加工物之聚光透鏡以及將以雷射振盪器所產生之雷射光束引導至聚光透鏡之反射鏡等，如圖4所示，從加工頭40對被加工物W照射加工用雷射光束40a。
加工用雷射光束40a的聚光點的被加工物W的厚度方向的高度位置係以於後詳述之方式依序被設定在預定的位置，並且被適當修正。
如圖3所示，雷射光束照射機構12具有：產生用於測量被加工物W的上表面（背面Wb）的高度位置的雷射光束之雷射振盪器、將以雷射振盪器所產生之雷射光束聚光於被保持台保持之被加工物之聚光透鏡以及將以雷射振盪器所產生之雷射光束引導至聚光透鏡之反射鏡等，如圖4、圖5（A）、圖5（B）所示，從測量頭51、52分別對被加工物W照射測量用雷射光束51a、52a。
如圖4所示，連續照射測量用雷射光束51a，並將被加工物的上表面高度的測量結果例如在分割預定線的長度方向以0.5mm間隔反饋至控制器。藉由利用此反饋將加工用雷射光束40a的聚光點進行適當修正，而可如圖5（A）所示，將加工用雷射光束40a的聚光點正確地定位在從被加工物W的上表面（背面Wb）起的預定距離或從被加工物W的下表面（正面Wa）起的預定距離。
如圖4所示，測量頭51、52在加工進給方向（X軸方向）中被配置在加工頭40的兩側。然後，如圖5（A）所示，藉由從測量頭51所照射之測量用雷側光束51a，而可檢測出保持台13往第一方向X1前行移動時的位於加工頭40跟前的位置之被加工物W的上表面高度（背面Wb的高度）。並且，如圖5（B）所示，藉由從測量頭52所照射之測量用雷側光束52a，而可檢測出保持台13往第二方向X2返回移動時的位於加工頭40跟前的位置之被加工物W的上表面高度（背面Wb的高度）。
如此，藉由將測量頭51、52配置於加工頭40的兩側，而能分別在保持台13的前行移動、返回移動中，針對某條分割預定線進行測量與加工。
此外，除此之外，如圖6（A）所示，例如也可藉由在加工頭40的旁邊僅設置一個測量頭53，而在使保持台13往第一方向X1前行移動時，一邊針對某條分割預定線測量被加工物W的上表面高度（背面Wb的高度）一邊進行加工。
再者，如圖6（B）、圖6（C）所示，在設置能選擇性地照射加工用雷射光束與測量用雷射光束的照射頭45之構成中，例如也可如圖6（B）所示，在使保持台13往第一方向X1前行移動且照射測量用雷射光束45a而針對某條分割預定線進行測量後，使保持台13往第二方向X2返回移動而返回至原本的位置，並如圖6（C）所示，再次使保持台13往第一方向X1前行移動且照射加工用雷射光束45b而進行加工。
接著，針對使用以上的裝置構成之加工方法進行說明。圖7為表示此加工方法的各步驟之流程圖。
＜膠膜黏貼步驟＞ 如圖2所示，係將被加工物W的背面Wb黏貼於擴張膠膜T之步驟。被加工物W係透過擴張膠膜T而與環狀框架F一體化，而構成框架單元U。此外，亦可將被加工物W的正面Wa黏貼於擴張膠膜T。在將被加工物W直接載置於保持台之情形中，省略膠膜黏貼步驟。
＜載置步驟＞ 如圖8所示，係以被加工物W翹曲成山狀之方向將被加工物載置於包含吸附保持被加工物W之保持面13a之保持台13的保持面13a上之步驟。
在圖8的例子中，被加工物W的背面Wb以成為上側之方式翹曲成山狀，如於後詳述般，從被加工物W的背面Wb側照射雷射光束。並且，在圖8的例子中，顯示在被加工物W的正面Wa與保持面13a之間形成間隙15，並將環狀框架F載置於夾具部39之態樣。此外，在被加工物W的正面Wa以成為上側之方式翹曲成山狀之情形中，將背面Wb側載置於保持面13a。
＜保持步驟＞ 如圖9所示，係在實施載置步驟後以保持台13吸附保持被加工物W之步驟。具體而言，開啟閥29使保持台13與吸引源28連接，在保持面13a產生負壓，以將被加工物W的正面Wa拉近之方式進行而使其吸附於保持面13a。並且，藉由夾具部39而夾持環狀框架F。
＜翹曲消除步驟＞ 如圖10（A）所示，係在實施保持步驟後對所有的分割預定線實施下述動作而消除被加工物W的翹曲之步驟，所述動作係在已將對被加工物W具有穿透性之波長的加工用雷射光束40a的聚光點定位在被加工物W的厚度方向中之預定的第一位置之狀態下，沿著分割預定線照射加工用雷射光束40a，而形成沿著分割預定線之改質層K1與從改質層K1到達被加工物W的下表面（正面Wa）之裂痕Ka。
在圖10（A）的例子中，在被加工物W的厚度方向中之預定的第一位置係被設定成距被加工物W的下表面（正面Wa）距離H1的位置（距被加工物W的上表面（背面Wb）距離H2的位置）。將距離H1與距離H2合計而得之距離H0相當於被加工物W的厚度。
如此，藉由裂痕Ka到達被加工物W的下表面（正面Wa），而存在於被加工物W的下表面側之內部應力被釋放，被加工物W的下表面側被擴展而消除翹曲。針對所有的分割預定線S形成此裂痕Ka。
在此翹曲消除步驟中，在每次即將針對各分割預定線照射加工用的雷射光束之前，皆會檢測被加工物的上表面高度位置（背面Wb的高度），並將所檢測出之上表面高度位置作為基準而定位聚光點。
亦即，在改質層K1的形成中，如圖5（A）、圖5（B）所示，藉由從測量頭51、52照射測量用雷射光束51a、52a，而反饋位於加工頭40跟前的位置之被加工物W的上表面高度（背面Wb的高度），而修正加工用雷射光束的聚光點的位置。
藉此，即使是被加工物W形成有大的翹曲之情形，也可將加工用雷射光束的聚光點定位在被加工物W的厚度方向中之預定的位置，且藉由使裂痕Ka確實地到達被加工物W的下表面（正面Wa），而可消除翹曲。
並且，在伴隨消除由改質層K1的形成所致之被加工物W的翹曲而被加工物W的上表面高度（背面Wb的高度）變動之情形中，亦可藉由檢測跟前的被加工物W的上表面高度（背面Wb的高度），而將加工用雷射光束的聚光點定位在被加工物的厚度方向中之預定的位置。
此外，在改質層K1的形成中，如圖5（A）所示，將被加工物W往第一方向X1進行加工進給，針對某條分割預定線形成改質層K1後，將被加工物W進行分度進給（Y軸方向（圖1）），如圖5（B）所示，將被加工物W往第二方向X2進行加工進給，針對旁邊的分割預定線形成改質層K1。針對在X軸方向延伸之所有的分割預定線形成改質層K1後，使被加工物W旋轉90度，針對與已形成改質層K1之分割預定線正交之所有的分割預定線同樣地形成改質層K1。
＜改質層形成步驟＞ 如圖10（B）所示，係在實施翹曲消除步驟後，在已將加工用雷射光束40a的聚光點定位在從被加工物W的下表面（正面Wa）起比第一位置更上方的被加工物內部之狀態下，沿著分割預定線照射加工用雷射光束40，而形成沿著分割預定線之改質層K2、K3之步驟。
在圖10（B）的例子中，在已將雷射光束的聚光點定位在比第一位置更上方的被加工物內部的第二位置之狀態下，沿著分割預定線照射該雷射光束而形成第二改質層K2後，在已將雷射光束的聚光點定位在比第二位置更上方的被加工物內部的第三位置之狀態下，沿著分割預定線照射該雷射光束而形成第三改質層K3。如此進行，藉由各改質層K1、K2、K3所形成之裂痕Ka～Kc係從被加工物W的正面Wa形成至背面Wb。此外，如圖10（B）所示，以藉由各改質層K1、K2、K3所形成之裂痕Ka～Kc的前端部彼此連接或者接近到幾乎連接之方式形成改質層，除此之外，也可以在裂痕Ka～Kc的前端部彼此之間形成間隔而未連接之方式形成改質層。
此外，此兩層的改質層K2、K3可針對一條分割預定線依序形成，或者，也可在針對所有的分割預定線形成改質層K2後，再針對所有的分割預定線形成改質層K3。若根據圖4、圖5（A）、圖5（B）所示之構成，則可在前行時形成改質層K2，在返回時形成改質層K3。
並且，藉由使雷射光束分歧且將多個聚光點定位在光軸方向，而可在一次的加工進給中形成多層的改質層。並且，針對形成改質層之層數並無特別限定。
在以上所說明之改質層形成步驟中，因藉由翹曲消除步驟而事先消除了翹曲，故防止在形成改質層之過程中產生非預期的裂痕之情形、防止分割預定線蛇行之情形。藉此，可防止由裂痕所致之元件的損傷、晶片尺寸不良等不良狀況。
＜分割步驟＞ 如圖11（A）、圖11（B）所示，係在實施改質層形成步驟後，對被加工物W施加外力而沿著分割預定線進行分割之步驟。
圖11（A）、圖11（B）所示之分割裝置80係具有以下構件而構成：框架保持機構81，其保持框架單元U的環狀框架F；驅動機構84，其使框架保持機構81升降；以及筒狀的擴張筒83，其從下方抵接於框架單元U的擴張膠膜T。
如圖11（A）所示，若在已利用框架保持機構81夾持環狀框架F之狀態下，利用驅動機構84使框架保持機構81下降，則如圖11（B）所示，擴張膠膜T被擴張筒83從下側保持而擴張。
若擴張膠膜T擴張，則往半徑方向擴張之外力會作用在已黏貼於擴張膠膜T之被加工物W，藉由此外力，以改質層作為起點，被加工物W被分割成晶片C。分割後，使擴張膠膜T熱收縮，而維持晶片C彼此的間隔。
此外，除了如以上般將擴張膠膜T進行擴張並分割之外，也可在形成改質層後將晶圓的背面進行研削而分割成晶片。
並且，也可增加改質層的數目，藉此形成大量裂痕而成為已被分割之狀態，並在將擴張膠膜T進行擴張而擴展晶片間的間隔後，使其熱收縮而維持晶片間的間隔。
10:雷射加工裝置 12:雷射光束照射機構 13:保持台 13a:保持面 13b:保持板 14:移動機構 40:加工頭 40a:加工用雷射光束 51:測量頭 52:測量頭 51a:測量用雷射光束 52a:測量用雷射光束 80:分割裝置 C:晶片 D:元件 F:環狀框架 K1:改質層 K2:改質層 K3:改質層 Ka:裂痕 Kb:裂痕 Kc:裂痕 S:分割預定線 T:擴張膠膜 U:框架單元 W:被加工物 Wa:正面 Wb:背面 X1:第一方向 X2:第二方向
圖1（A）為表示被加工物的一例之立體圖，圖1（B）為表示在被加工物形成有翹曲之側視圖。 圖2為表示框架單元之立體圖。 圖3為表示雷射加工裝置的例子之立體圖。 圖4為表示雷射加工頭與測量頭的配置之剖面圖。 圖5（A）為表示使被加工物往第一方向移動時的雷射光束的照射之剖面圖，圖5（B）為表示使被加工物往第二方向移動時的雷射光束的照射之剖面圖。 圖6（A）為表示設置一個測量頭之剖面圖，圖6（B）為表示在設置能選擇性地照射加工用雷射光束與測量用雷射光束的照射頭之構成中照射測量用雷射光束之剖面圖，圖6（C）為表示照射相同加工用雷射光束之剖面圖。 圖7為表示本發明之被加工物的加工方法的各步驟之流程圖。 圖8為說明載置步驟之剖面圖。 圖9為說明保持步驟之剖面圖。 圖10（A）為表示翹曲消除步驟之剖面圖，圖10（B）為表示改質層形成步驟之剖面圖。 圖11（A）為表示分割步驟之剖面圖，圖11（B）為表示被加工物已被分割成晶片之狀態之剖面圖。
13:保持台
13a:保持面
13b:保持板
28:吸引源
29:閥
39:夾具部
40:加工頭
40a:加工用雷射光束
51:測量頭
51a:測量用雷射光束
52:測量頭
F:環狀框架
T:擴張膠膜
U:框架單元
W:被加工物
Wb:背面
X1:第一方向
X2:第二方向

Claims (4)

  1. 一種被加工物的加工方法，該被加工物設定有交叉之多條分割預定線且具有翹曲，該被加工物的加工方法具備： 載置步驟，其以該被加工物翹曲成山狀之方向將該被加工物載置於具有吸附保持該被加工物之保持面之保持台的該保持面上； 翹曲消除步驟，其在實施該載置步驟後，以該保持台吸附保持該被加工物，並對所有的該分割預定線實施下述動作而消除該被加工物的翹曲，該動作係在已將對該被加工物具有穿透性之波長的雷射光束的聚光點定位在該被加工物的厚度方向中之預定的第一位置之狀態下，沿著該分割預定線照射該雷射光束，而形成沿著該分割預定線之改質層與從該改質層到達該被加工物的下表面之裂痕；以及 改質層形成步驟，其在實施該翹曲消除步驟後，在已將該雷射光束的聚光點定位在從該被加工物的該下表面起比該第一位置更上方的該被加工物的內部之狀態下，沿著該分割預定線對該被加工物照射該雷射光束，而形成沿著該分割預定線之改質層， 在該翹曲消除步驟中，在每次對各分割預定線照射該雷射光束前，檢測該被加工物的上表面高度位置，並根據所檢測出之上表面高度位置而定位聚光點。
  2. 如請求項1之被加工物的加工方法，其中，進一步具備： 分割步驟，其在實施該改質層形成步驟後，對該被加工物施加外力而沿著該分割預定線分割該被加工物。
  3. 如請求項1或2之被加工物的加工方法，其中， 在該改質層形成步驟中，對每條該分割預定線實施以下動作：在已將該雷射光束的聚光點定位在比該第一位置更上方的該被加工物內部的第二位置之狀態下，沿著該分割預定線照射該雷射光束而形成第二改質層後，在已將該雷射光束的聚光點定位在比該第二位置更上方的該被加工物內部的第三位置之狀態下，沿著該分割預定線照射該雷射光束而形成第三改質層。
  4. 如請求項1或2之被加工物的加工方法，其中， 該被加工物在將背面朝上之情形中具有翹曲成山狀之翹曲， 在該載置步驟中，將該被加工物的正面朝下並將該被加工物載置於該保持台， 在該保持步驟中，以該保持台保持該被加工物的正面側， 在該翹曲消除步驟與該改質層形成步驟中，從該被加工物的背面側照射該雷射光束。
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