TW202400348A - 晶圓的加工方法 - Google Patents

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Abstract

[課題]本發明提供一種晶圓的加工方法，其將在基板層積有功能層之晶圓進行加工，並可抑制進行晶片化時的晶片的彎曲強度的降低。[解決手段]一種晶圓的加工方法，其將在基板上層積有功能層之晶圓沿著多條分割預定線進行加工，且包含：加工槽形成步驟，其沿著分割預定線照射雷射光束而去除功能層，形成使基板露出之加工槽；破壞區域去除步驟，其去除因加工槽形成步驟而在基板與功能層的界面產生之破壞區域，形成從加工槽的側面往外側變寬之凹部；凹部露出步驟，其去除覆蓋凹部的上方之功能層，使凹部露出；以及基板加工步驟，其在實施凹部露出步驟後，沿著分割預定線加工基板。

Description

晶圓的加工方法
本發明係關於一種晶圓的加工方法。
將在基板層積有包含氧化膜、氮化膜、低介電係數絕緣薄膜（以下稱為Low-k膜）等之功能層之晶圓沿著分割預定線進行加工之情形，因功能層與基板的最佳加工方法不同，故首先沿著分割預定線照射雷射光束，將位於分割預定線之功能層去除後，沿著分割預定線加工基板而分割晶圓（例如，參照專利文獻1、2）。 [習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2015-079790號公報 [專利文獻2]日本特開2018-098318號公報
[發明所欲解決的課題] 然而，在此製程中，發現在照射雷射光束後，因其熱影響，基板尤其是成為與功能層的界面之區域會變脆而形成已變質之破壞區域。若在殘留此破壞區域之狀態下分割晶圓而晶片化，則晶片的彎曲強度會降低，因此會在去除破壞區域而在基板的界面形成凹部後，將基板沿著分割預定線進行加工。但是，去除在基板的與功能層的界面產生之破壞區域時，若挖掘基板而形成凹部，則會成為在凹部的上方被覆有功能層之狀態，因此有之後難以加工基板之問題。
因此，本發明之目的在於提供一種晶圓的加工方法，其將在基板層積有功能層之晶圓進行加工，並可抑制進行晶片化時的晶片的彎曲強度的降低。
[解決課題的技術手段] 根據本發明，提供一種晶圓的加工方法，其用於將在基板上層積有功能層之晶圓沿著多條分割預定線進行加工，且具備：加工槽形成步驟，其沿著該分割預定線照射雷射光束而去除該功能層，形成使該基板露出之加工槽；破壞區域去除步驟，其去除因該加工槽形成步驟而在該基板與該功能層的界面產生之破壞區域，形成從該加工槽的側面往外側變寬之凹部；凹部露出步驟，其去除覆蓋該凹部的上方之功能層，使該凹部露出；以及基板加工步驟，其在實施該凹部露出步驟後，沿著該分割預定線加工該基板。
較佳為，該基板加工步驟係一邊以側面保護膜覆蓋已去除該破壞區域之該凹部與該加工槽的側面，防止該凹部與該加工槽往水平方向擴大，一邊以持續挖掘該加工槽的底面之電漿蝕刻而實施。
較佳為，該凹部露出步驟係藉由電漿蝕刻而實施。
較佳為，該晶圓的加工方法進一步具備：上表面保護膜形成步驟，其在實施該加工槽形成步驟前，在該功能層上形成上表面保護膜，並且，在該加工槽形成步驟中，去除該上表面保護膜與該功能層。
[發明功效] 若根據本發明，則將在基板層積有功能層之晶圓進行加工，並可抑制進行起因於破壞區域所導致之晶片化時的晶片的彎曲強度的降低，且亦可抑制凹部被蝕刻而往外側擴大，藉此，可良好地進行基板的加工。
針對本發明的實施方式，一邊參照圖式一邊詳細地進行說明。本發明並不受限於以下實施方式所記載之內容。又，在以下所記載之構成要素中，包含本發明所屬技術領域中具有通常知識者可輕易設想者、實質上相同者。再者，以下所記載之構成能適當組合。又，在不脫離本發明的主旨之範圍內，可進行構成的各種省略、取代或變更。
根據圖式而說明本發明的實施方式之晶圓的加工方法。圖1係表示實施方式之晶圓的加工方法的處理順序之流程圖。如圖1所示，實施方式之晶圓的加工方法具備：上表面保護膜形成步驟1001、加工槽形成步驟1002、破壞區域去除步驟1003、凹部露出步驟1004及基板加工步驟1005。
圖2係表示實施方式之晶圓的加工方法的加工對象亦即晶圓100之立體圖。實施方式之晶圓的加工方法的加工對象亦即晶圓100具備基板110與功能層120。基板110例如係以矽為母材之圓板狀的半導體晶圓、光學元件晶圓等。基板110的母材在本發明中並不受限於此，亦可為藍寶石、碳化矽（SiC）、砷化鎵等。如圖2所示，在功能層120的藉由形成為網格狀之多條分割預定線112所劃分之區域形成有晶片尺寸的元件113。
如圖2所示，晶圓100的基板110的正面111上層積有功能層120。功能層120包含：基板110的正面111氧化或氮化所形成之氧化膜或氮化膜、由SiOF、BSG（BoroSilicate Glass、SiOB，硼矽酸玻璃）等的無機物系的膜或聚醯亞胺系、聚對二甲苯系等的聚合物膜亦即有機物系的膜所構成之低介電係數絕緣薄膜（Low-k膜）等。在基板110的母材為矽之本實施方式中，功能層120例如包含氧化矽膜或氮化矽膜。在本實施方式中，如圖2所示，在晶圓100的基板110的正面111的背側的背面114黏貼有黏著膠膜131，並在黏著膠膜131的外緣部裝設有環狀的框架132，但在本發明中並不受限於此。
上表面保護膜形成步驟1001係在功能層120上形成上表面保護膜140（參照圖3至圖6）之步驟。在上表面保護膜形成步驟1001中，例如，藉由未圖示的保持台而從基板110的背面114側隔著黏著膠膜131保持晶圓100，一邊藉由使保持台繞著與鉛直方向平行的軸心進行旋轉而使保持台上的晶圓100旋轉，一邊藉由未圖示的樹脂供給噴嘴而朝向保持台上的晶圓100的形成有功能層120之側的面吐出液狀的樹脂，藉此將液狀的樹脂塗布於晶圓100的功能層120上，並使所塗布之液態樹脂乾燥而形成保護晶圓100的功能層120的上表面之上表面保護膜140。
在本實施方式中，在上表面保護膜形成步驟1001中塗布之液狀的樹脂為水溶性的樹脂，例如為聚乙烯醇（PolyVinyl Alcohol，PVA）或聚乙烯吡咯啶酮（PolyVinyl Pyrrolidone，PVP）等。由上表面保護膜形成步驟1001所形成之上表面保護膜140防止在加工槽形成步驟1002中產生之功能層120的碎屑（加工屑）附著於功能層120的上表面。在本實施方式中，在上表面保護膜形成步驟1001中形成水溶性的樹脂膜作為上表面保護膜140。
本實施方式因具備上表面保護膜形成步驟1001，故為以下較佳方式：在上表面保護膜形成步驟1001中形成之上表面保護膜140可抑制分割預定線112以外的元件113的上表面的功能層120被後續步驟蝕刻而對元件113造成不良影響之疑慮。此外，在本發明中並不受限於此，在下述情形中亦可不具備地省略上表面保護膜形成步驟1001：在加工槽形成步驟1002中產生之功能層120的碎屑少之情形；碎屑附著於功能層120側的面不會對元件113的品質造成影響之情形；即使功能層120被電漿蝕刻等薄化亦為元件113不會露出之厚度之情形等。亦即，上表面保護膜形成步驟1001在本發明中並非必需。如本實施方式般，在具備上表面保護膜形成步驟1001之情形中，係在實施加工槽形成步驟1002前實施。
圖3係說明圖1的加工槽形成步驟1002之剖面圖。如圖3所示，加工槽形成步驟1002係沿著分割預定線112照射雷射光束11而去除功能層120，形成使基板110露出之加工槽150之步驟。在如本實施方式般具備上表面保護膜形成步驟1001之情形中，加工槽形成步驟1002沿著分割預定線112照射雷射光束11而將由上表面保護膜形成步驟1001所形成之上表面保護膜140連同功能層120一起去除。
如圖3所示，在加工槽形成步驟1002中，一邊藉由雷射照射器10而朝向晶圓100的形成有功能層120及上表面保護膜140之側的面照射對上表面保護膜140及功能層120具有吸收性之波長的雷射光束11，一邊藉由未圖示的驅動源而使晶圓100相對於雷射照射器10沿著分割預定線112相對地移動，藉此以雷射光束11將上表面保護膜140及功能層120沿著分割預定線112進行雷射加工（所謂的燒蝕加工），而沿著分割預定線112去除上表面保護膜140及功能層120，形成貫通上表面保護膜140及功能層120並到達基板110之深度的加工槽150。在加工槽形成步驟1002中，藉由形成此加工槽150，而在加工槽150的底面，使基板110在上方露出。
在後續實施之基板加工步驟1005中的電漿蝕刻中，功能層120（在本實施方式中為氧化膜或氮化膜）因加工速率（速度）低於基板110（在本實施方式中為矽），故較佳為先以加工槽形成步驟1002中的雷射光束11去除。在加工槽形成步驟1002中，因由照射雷射光束11所導致之熱破壞，而在基板110的與功能層120的界面側的區域，亦即在基板110的正面111側的區域，從加工槽150的側面至外側會形成包含微小的裂痕或低強度的變質層之破壞區域160。
圖4係說明圖1的破壞區域去除步驟1003之剖面圖。如圖4所示，破壞區域去除步驟1003係去除因加工槽形成步驟1002而在基板110與功能層120的界面產生之破壞區域160，形成從加工槽150的側面往外側變寬之凹部170之步驟。
如圖4所示，在破壞區域去除步驟1003中，在實施加工槽形成步驟1002後，藉由電漿氣體供給部20而從晶圓100的形成有功能層120及上表面保護膜140之面側供給第一電漿氣體21，並藉由第一電漿氣體21而實施電漿蝕刻。此處，第一電漿氣體21係主要與基板110進行反應而難以與功能層120進行反應之氣體，在本實施方式中，因基板110為矽且功能層120為氧化矽膜或氮化矽膜，故例如使用F系自由基的氣體。具體而言，在本實施方式中，第一電漿氣體21例如使用SF 6。在破壞區域去除步驟1003中，實施由第一電漿氣體21所進行之等向性蝕刻。
因此，在破壞區域去除步驟1003中，藉由第一電漿氣體21，功能層120不易被蝕刻，另一方面，主要是基板110被蝕刻，尤其主要是破壞區域160被蝕刻，而在形成有破壞區域160之區域中以取代破壞區域160之方式形成凹部170。藉由在破壞區域去除步驟1003中去除破壞區域160，可抑制後續將晶圓100沿著分割預定線112分割成各元件113而晶片化時的晶片的彎曲強度降低。在實施破壞區域去除步驟1003後，如圖4所示，成為功能層120從加工槽150的側面至外側覆蓋凹部170的上方之狀態。
圖5係說明圖1的凹部露出步驟1004之剖面圖。如圖5所示，凹部露出步驟1004係在實施破壞區域去除步驟1003後，去除覆蓋凹部170的上方之功能層120，使凹部170露出之步驟。
如圖5所示，在凹部露出步驟1004中，藉由電漿氣體供給部30，從晶圓100的形成有功能層120及上表面保護膜140之面側朝向覆蓋凹部170的上方之功能層120及上表面保護膜140並沿著晶圓100的厚度方向供給第二電漿氣體31，並藉由第二電漿氣體31而實施電漿蝕刻。此處，第二電漿氣體31係主要與功能層120進行反應而難以與基板110進行反應之氣體，在本實施方式中，因基板110為矽且功能層120為氧化矽膜或氮化矽膜，故例如使用CF（氟化碳）系自由基的氣體、或CF系自由基的氣體與稀有氣體或氧等的混合氣體等。具體而言，在本實施方式中，第二電漿氣體31例如使用C 4F 8與氬的混合氣體。在凹部露出步驟1004中，實施由第二電漿氣體31所進行之各向異性蝕刻。
因此，在凹部露出步驟1004中，藉由第二電漿氣體31，基板110難以被蝕刻，另一方面，主要是覆蓋凹部170的上方之功能層120被蝕刻，藉由去除覆蓋凹部170的上方之功能層120及上表面保護膜140，而使凹部170朝向晶圓100的厚度方向的上方露出。
此外，凹部露出步驟1004在本實施方式中係如上述般藉由電漿蝕刻而實施，但在本發明中並不受限於此，亦可為將對功能層120具有吸收性之波長的雷射光束朝向覆蓋凹部170的上方之功能層120及上表面保護膜140進行照射，藉此利用燒蝕加工進行去除之方式，亦可為以裝設於主軸的前端並旋轉驅動之切割刀片將覆蓋凹部170上方之功能層120及上表面保護膜140進行切割，藉此利用切割加工進行去除之方式。
圖6係說明圖1的基板加工步驟1005之剖面圖。如圖6所示，基板加工步驟1005係在實施凹部露出步驟1004後，沿著分割預定線112加工基板110之步驟。
在本實施方式中，基板加工步驟1005係一邊以與上表面保護膜140不同的側面保護膜180覆蓋已去除破壞區域160之凹部170與加工槽150的側面，防止凹部170與加工槽150往水平方向（水平方向亦可改稱為加工槽150的側面方向或加工槽150的外側）擴大，一邊以持續挖掘加工槽150的底面之電漿蝕刻而實施。具體而言，基板加工步驟1005具備：側面保護膜堆積步驟，其以側面保護膜180覆蓋凹部170與加工槽150的側面；以及深挖掘加工步驟，其藉由電漿蝕刻而將加工槽150的底面進一步往晶圓100的厚度方向的下方持續挖掘。
如圖6所示，側面保護膜堆積步驟係藉由電漿氣體供給部40而從晶圓100的形成有功能層120及上表面保護膜140之面側供給第三電漿氣體41，並藉由第三電漿氣體41而在晶圓100的露出面亦即上表面保護膜140上的面、凹部170、加工槽150的側面及底面堆積側面保護膜180之步驟。側面保護膜180係由第三電漿氣體41的成分所形成之堆積膜，其以不會進一步被電漿蝕刻而朝水平方向被擴大之方式保護凹部170及加工槽150的側面。
在本實施方式中，在側面保護膜堆積步驟中供給之第三電漿氣體41例如使用包含CF系自由基的氣體之氣體等會形成聚合物系保護膜之氣體。具體而言，在本實施方式中，第三電漿氣體41例如使用C 4F 8與氬的混合氣體。此外，相較於使用同樣的化學成分的氣體之第二電漿氣體31，第三電漿氣體41係設為藉由變更離子的狀態、氬相對於C 4F 8的比率、供給第三電漿氣體41之腔室內的壓力等，而不去除功能層120及上表面保護膜140地造成側面保護膜180的堆積之氣體。在本實施方式中，在側面保護膜堆積步驟中，形成CF系的氣體成分的堆積膜作為側面保護膜180。
如圖6所示，深挖掘加工步驟係在側面保護膜堆積步驟中堆積側面保護膜180後，藉由電漿氣體供給部40而從晶圓100的形成有功能層120及上表面保護膜140之面側供給第四電漿氣體42，並藉由第四電漿氣體42而去除堆積於晶圓100的加工槽150的底面之側面保護膜180，將加工槽150的底面的基板110進行電漿蝕刻而將加工槽150進行深挖掘加工之步驟。
在本實施方式中，在深挖掘加工步驟中供給之第四電漿氣體42係使用與第一電漿氣體21同樣的氣體，具體而言，例如使用F系自由基的氣體亦即SF 6。因此，在深挖掘加工步驟中，因第四電漿氣體42主要與基板110進行反應，故可藉由第四電漿氣體42而蝕刻加工槽150的底面的基板110以深挖掘加工槽150。
在本實施方式中，在基板加工步驟1005中，藉由實施將側面保護膜堆積步驟與深挖掘加工步驟以不同步驟交互重複進行之所謂波希法，而使加工槽150的側面的蝕刻量充分小於底面的蝕刻量而形成高縱橫比的加工槽150。此外，基板加工步驟1005在本發明中並不受限於此，亦可將側面保護膜堆積步驟與電漿蝕刻步驟同時並行實施，而形成高縱橫比的加工槽150。
在側面保護膜堆積步驟中供給之第三電漿氣體41所包含之使側面保護膜180堆積之CF系自由基，其分子大於在電漿蝕刻步驟中供給之第四電漿氣體42所包含之將加工槽150的底面的基板110進行挖掘之F系自由基。因此，凹部170覆蓋有功能層120之情形，在側面保護膜堆積步驟中供給之CF系自由基無法到達凹部170而無法堆積側面保護膜180，另一方面有在電漿蝕刻步驟中供給之F系自由基到達凹部170並進行蝕刻而會往外側擴大之疑慮。並且，若F系自由基到達覆蓋有功能層120之凹部170並進行蝕刻而往外側擴大，則基板110與功能層120的界面附近會變得脆弱，而有在將晶圓100沿著分割預定線112分割成各元件113而晶片化時的晶片的彎曲強度降低之疑慮。
然而，在本實施方式中，將在凹部露出步驟1004中覆蓋凹部170的上方之功能層120及上表面保護膜140去除，成為使凹部170朝向上方露出而不被功能層120覆蓋之狀態後，實施基板加工步驟1005，因此在側面保護膜堆積步驟中堆積之側面保護膜180亦容易堆積於凹部170亦即基板110的與功能層120的界面附近的加工槽150的側面。因此，在本實施方式中，可防止在深挖掘加工步驟中凹部170亦即基板110的與功能層120的界面附近的加工槽150的側面被蝕刻而往外側擴大之疑慮，藉此，可維持高縱橫比而將加工槽150進行深挖掘加工，因此可抑制在將晶圓100沿著分割預定線112分割成各元件113而晶片化時的晶片的彎曲強度降低。
在本實施方式中，在基板加工步驟1005中，例如，藉由實施側面保護膜堆積步驟與深挖掘加工步驟，而使加工槽150到達基板110的背面114，藉此將晶圓100沿著分割預定線112分割成各元件113而晶片化。此外，基板加工步驟1005在本發明中並不受限於此，亦可在使加工槽150到達基板110的背面114附近後，使黏著膠膜131擴張等，將晶圓100沿著分割預定線112分割成各元件113而晶片化。
具有如以上般的構成之實施方式之晶圓的加工方法係針對在基板110層積有功能層120之晶圓100，以破壞區域去除步驟1003而將由加工槽形成步驟1002所形成之破壞區域160去除，並以凹部露出步驟1004而將由破壞區域去除步驟1003所形成之覆蓋凹部170的上方之功能層120去除，使凹部170在上方露出後，以基板加工步驟1005將加工槽150進行深挖掘加工。因此，實施方式之晶圓的加工方法將在基板110層積有功能層120之晶圓100進行加工，並可抑制進行起因於破壞區域160所導致之晶片化時的晶片的彎曲強度的降低，且亦可抑制進行起因於凹部170被蝕刻而往外側擴大所導致之晶片化時的晶片的一部分成為被挖掘之異常形狀之疑慮及晶片的彎曲強度的降低，藉此，發揮可良好地進行基板110的加工之作用功效。
又，實施方式之晶圓的加工方法中，基板加工步驟1005係一邊以側面保護膜180覆蓋已去除破壞區域160之凹部170與加工槽150的側面，防止凹部170與加工槽150往水平方向（水平方向亦能改稱為加工槽150的側面方向或加工槽150的外側）擴大，一邊以持續挖掘加工槽150的底面之電漿蝕刻而實施。因此，實施方式之晶圓的加工方法可維持更高的縱橫比而將加工槽150進行深挖掘加工。
又，實施方式之晶圓的加工方法因藉由電漿蝕刻而實施凹部露出步驟1004，故可抑制因凹部露出步驟1004而對包含凹部170之基板110造成之影響。
又，實施方式之晶圓的加工方法進一步具備：上表面保護膜形成步驟1001，其在實施加工槽形成步驟1002前，在功能層120上形成上表面保護膜140，並且，在加工槽形成步驟1002中，去除上表面保護膜140與功能層120。因此，實施方式之晶圓的加工方法可藉由上表面保護膜140而防止在加工槽形成步驟1002中產生之功能層120的碎屑（加工屑）附著於功能層120側的面，且抑制分割預定線112以外的元件113的上表面的功能層120被後續的步驟蝕刻而對元件113造成不良影響之疑慮。
此外，本發明並不受限於上述實施方式。亦即，在不脫離本發明的要點之範圍內可進行各種變更並實施。
11:雷射光束 100:晶圓 110:基板 111:正面 112:分割預定線 120:功能層 140:上表面保護膜 150:加工槽 160:破壞區域 170:凹部 180:側面保護膜
圖1係表示實施方式之晶圓的加工方法的處理順序之流程圖。 圖2係表示實施方式之晶圓的加工方法的加工對象亦即晶圓之立體圖。 圖3係表示圖1的加工槽形成步驟之剖面圖。 圖4係表示圖1的破壞區域去除步驟之剖面圖。 圖5係表示圖1的凹部露出步驟之剖面圖。 圖6係表示圖1的基板加工步驟之剖面圖。
30:電漿氣體供給部
31:第二電漿氣體
100:晶圓
110:基板
111:正面
120:功能層
140:上表面保護膜
150:加工槽
170:凹部

Claims (4)

  1. 一種晶圓的加工方法，其用於將在基板上層積有功能層之晶圓沿著多條分割預定線進行加工，且具備： 加工槽形成步驟，其沿著該分割預定線照射雷射光束而去除該功能層，形成使該基板露出之加工槽； 破壞區域去除步驟，其去除因該加工槽形成步驟而在該基板與該功能層的界面產生之破壞區域，形成從該加工槽的側面往外側變寬之凹部； 凹部露出步驟，其去除覆蓋該凹部的上方之功能層，使該凹部露出；以及 基板加工步驟，其在實施該凹部露出步驟後，沿著該分割預定線加工該基板。
  2. 如請求項1之晶圓的加工方法，其中，該基板加工步驟係一邊以側面保護膜覆蓋已去除該破壞區域之該凹部與該加工槽的側面，防止該凹部與該加工槽往水平方向擴大，一邊以持續挖掘該加工槽的底面之電漿蝕刻而實施。
  3. 如請求項1之晶圓的加工方法，其中，該凹部露出步驟係藉由電漿蝕刻而實施。
  4. 如請求項1之晶圓的加工方法，其中，進一步具備：上表面保護膜形成步驟，其在實施該加工槽形成步驟前，在該功能層上形成上表面保護膜， 在該加工槽形成步驟中，去除該上表面保護膜與該功能層。
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