TW202402434A - 晶圓的加工方法以及晶圓的加工裝置 - Google Patents

晶圓的加工方法以及晶圓的加工裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW202402434A
TW202402434A TW112125303A TW112125303A TW202402434A TW 202402434 A TW202402434 A TW 202402434A TW 112125303 A TW112125303 A TW 112125303A TW 112125303 A TW112125303 A TW 112125303A TW 202402434 A TW202402434 A TW 202402434A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
depth
wafer
modified layer
laser light
shock wave
Prior art date
Application number
TW112125303A
Other languages
English (en)
Inventor
水谷彬
Original Assignee
日商迪思科股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商迪思科股份有限公司 filed Critical 日商迪思科股份有限公司
Publication of TW202402434A publication Critical patent/TW202402434A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Dicing (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

[課題]提供一種晶圓的加工方法，其即使為晶圓的厚度為薄之情形，亦可將晶圓適當地分割成一個個晶片。[解決手段]晶圓的加工方法具備：改質層形成步驟，其將對晶圓10具有穿透性之波長的脈衝雷射光線LB的聚光點定位在分割預定線14的內部並進行照射，且進行加工進給而在分割預定線14的內部連續地形成改質層18；以及分割步驟，其對形成有改質層18之分割預定線14施加外力而進行分割，並且，在改質層形成步驟中，包含：聚光點設定步驟，其以從照射脈衝雷射光線LB之側的面將聚光點定位在第一深度d1與比第一深度d1更淺的第二深度d2之方式進行設定；到達時間計算步驟，其將在第一深度d1形成改質層而產生之熱衝擊波傳遞之速度V作為分母，並將第一深度d1與第二深度d2的差作為分子，而求出熱衝擊波到達第二深度d2之到達時間t1；合計時間計算步驟，其將到達時間t1加上熱衝擊波到達第二深度d2且在第二深度d2形成改質層之時間t2，而求出合計時間t3；以及脈衝寬度設定步驟，其將合計時間t3以上的時間設定作為脈衝雷射光線LB的脈衝寬度Pw。

Description

晶圓的加工方法以及晶圓的加工裝置
本發明是關於一種晶圓的加工方法以及晶圓的加工裝置。
在正面形成有藉由分割預定線所劃分之IC、LSI等多個元件之晶圓係藉由切割裝置而被分割成一個個元件晶片，並被利用於行動電話、個人電腦等電子設備。
並且，已提出一種技術，其將對晶圓具有穿透性之波長的脈衝雷射光線的聚光點定位在分割預定線的內部並進行照射，且進行加工進給而在分割預定線的內部連續地形成改質層，之後，施加外力而將晶圓分割成一個個元件晶片，藉此可縮小分割預定線的寬度，且晶圓不會被切割屑汙染（例如參照專利文獻1）。 [習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特許第3408805號公報
[發明所欲解決的課題] 然而，近年來，元件晶片邁入小型化，伴隨於此，晶圓的厚度也變得愈來愈薄。尤其，在晶圓的厚度成為100μm以下之情形，不會對晶圓施加過大的負載，變得難以使裂痕從改質層往上下方向延伸，而有難以將晶圓適當地分割成一個個元件晶片之問題。
本發明係鑑於上述事實而完成者，其主要之技術課題在於提供一種晶圓的加工方法以及晶圓的加工裝置，其等即使為晶圓的厚度為薄之情形，亦可將晶圓適當地分割成一個個晶片。
[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，提供一種晶圓的加工方法，其具備：改質層形成步驟，其將對晶圓具有穿透性之波長的脈衝雷射光線的聚光點定位在分割預定線的內部並進行照射，且進行加工進給而在分割預定線的內部連續地形成改質層；以及分割步驟，其對形成有該改質層之分割預定線施加外力而進行分割，並且，在該改質層形成步驟中，包含：聚光點設定步驟，其以從照射脈衝雷射光線之側的面將聚光點定位在第一深度與比該第一深度更淺的第二深度之方式進行設定；到達時間計算步驟，其將在該第一深度形成改質層而產生之熱衝擊波傳遞之速度作為分母，並將該第一深度與該第二深度的差作為分子，而求出熱衝擊波到達該第二深度之到達時間；合計時間計算步驟，其將該到達時間加上熱衝擊波到達該第二深度並在該第二深度形成改質層之時間，而求出合計時間；以及脈衝寬度設定步驟，其將該合計時間以上的時間設定作為脈衝雷射光線的脈衝寬度。
較佳為，在該聚光點設定步驟中，以該到達時間落在該熱衝擊波產生、衰減並消滅為止的消滅時間內之方式，設定該第一深度與該第二深度。並且，較佳為，在該晶圓中熱衝擊波傳遞之速度為182m／s且該熱衝擊波產生、衰減並消滅為止的消滅時間為110ns之情形中，以該第一深度與該第二深度的差成為20μm以下之方式設定聚光點，並在該脈衝寬度設定步驟中將該脈衝寬度設定為200～500ns。再者，較佳為，在該改質層形成步驟中，將脈衝能量設定成2.5～7.5μJ。
較佳為，在該改質層形成步驟中，將該加工進給之進給速度作為分子並將脈衝雷射光線的重複頻率作為分母所求出之聚光點的間距被設定成2.25～10.25μm。並且，較佳為，晶圓為矽晶圓，厚度為100μm以下。
再者，根據本發明，提供一種晶圓的加工裝置，其包含：保持手段，其保持晶圓；雷射光線照射手段，其對被保持於該保持手段之晶圓照射脈衝雷射光線；以及加工進給手段，其將該保持手段與雷射光線照射手段相對地進行加工進給，並且，該雷射光線照射手段具備：振盪器，其振盪對晶圓具有穿透性之波長的脈衝雷射光線；聚光器，其將該振盪器振盪之脈衝雷射光線進行聚光並將聚光點定位在被保持於該保持手段之晶圓的內部；聚光點設定部，其對於被保持於該保持手段之晶圓，以將聚光點定位在第一深度與比該第一深度更淺的第二深度之方式進行設定；以及控制手段，並且，該控制手段包含：到達時間記憶部，其將在該第一深度形成改質層而產生之熱衝擊波傳遞之速度作為分母，並將該第一深度與該第二深度的差作為分子，而運算並記憶熱衝擊波到達該第二深度之到達時間；合計時間記憶部，其記憶將該到達時間加上熱衝擊波到達該第二深度並在該第二深度形成改質層之時間而得之合計時間；以及脈衝寬度調整部，其將該合計時間以上的時間設定作為脈衝雷射光線的脈衝寬度。
較佳為，該晶圓的加工裝置的該聚光點設定部為空間光相位調變器或形成橢圓光束之遮罩。
[發明功效] 本發明的晶圓的加工方法具備：改質層形成步驟，其將對晶圓具有穿透性之波長的脈衝雷射光線的聚光點定位在分割預定線的內部並進行照射，且進行加工進給而在分割預定線的內部連續地形成改質層；以及分割步驟，其對形成有該改質層之分割預定線施加外力而進行分割，並且，在該改質層形成步驟中，包含：聚光點設定步驟，其以從照射脈衝雷射光線之側的面將聚光點定位在第一深度與比該第一深度更淺的第二深度之方式進行設定；到達時間計算步驟，其將在該第一深度形成改質層而產生之熱衝擊波傳遞之速度作為分母，並將該第一深度與該第二深度的差作為分子，而求出熱衝擊波到達該第二深度之到達時間；合計時間計算步驟，其將該到達時間加上熱衝擊波到達該第二深度並在該第二深度形成改質層之時間，而求出合計時間；以及脈衝寬度設定步驟，其將該合計時間以上的時間設定作為脈衝雷射光線的脈衝寬度，因此，即使為厚度薄例如100μm以下的晶圓，亦可利用一次的脈衝雷射光線LB的掃描而在上下方向容易地形成多個改質層，並可在該改質層中形成往上下方向伸長之裂痕，因此能將晶圓適當地分割成一個個晶片。
並且，本發明的晶圓的加工裝置包含：保持手段，其保持晶圓；雷射光線照射手段，其對被保持於該保持手段之晶圓照射脈衝雷射光線；以及加工進給手段，其將該保持手段與雷射光線照射手段相對地進行加工進給，並且，該雷射光線照射手段具備：振盪器，其振盪對晶圓具有穿透性之波長的脈衝雷射光線；聚光器，其將該振盪器所振盪之脈衝雷射光線進行聚光並將聚光點定位在被保持於該保持手段之晶圓的內部；聚光點設定部，其對於被保持於該保持手段之晶圓，以將聚光點定位在第一深度與比該第一深度更淺的第二深度之方式進行設定；以及控制手段，並且，該控制手段包含：到達時間記憶部，其將在該第一深度形成改質層而產生之熱衝擊波傳遞之速度V作為分母，並將第一深度與第二深度的差作為分子，而運算並記憶熱衝擊波到達該第二深度之到達時間；合計時間記憶部，其記憶將該到達時間加上熱衝擊波到達該第二深度並在該第二深度形成改質層之時間而得之合計時間；以及脈衝寬度調整部，其將該合計時間以上的時間設定作為脈衝雷射光線的脈衝寬度，因此，即使為厚度薄例如100μm以下的晶圓，亦可利用一次的脈衝雷射光線LB的掃描而在上下方向容易地形成多個改質層，並可在該改質層中形成往上下方向伸長之裂痕，因此能將晶圓適當地分割成一個個晶片。
以下，一邊參照隨附圖式，一邊詳細地說明根據本發明所構成之晶圓的加工方法以及晶圓的加工裝置之實施方式。
在圖1中，顯示作為本發明的晶圓的加工裝置所舉例之雷射加工裝置1。雷射加工裝置1係對隔著保護膠膜T而被保持於環狀的框架F之例如矽（Si）的晶圓10施以雷射加工之裝置，所述環狀的框架F被保持於保持手段3。雷射加工裝置1被配設於基台2上，並至少具備對晶圓10的正面10a照射脈衝雷射光線LB之雷射光線照射手段7。
雷射加工裝置1除了上述之保持手段3、雷射光線照射手段7以外，還具備將保持手段3與雷射光線照射手段7相對地進行加工進給之加工進給手段4。加工進給手段4包含使保持手段3在X軸方向移動之X軸移動手段4a以及使保持手段3在Y軸方向移動之Y軸移動手段4b。再者，雷射加工裝置1具備：框體5，其由垂直壁部5a及水平壁部5b所構成，所述垂直壁部5a立設於基台2上的X軸移動手段4a、Y軸移動手段4b的側方，所述水平壁部5b從垂直壁部5a的上端部往水平方向延伸；以及控制手段100，其控制各動作部。
保持手段3包含：在X軸方向移動自如地裝配於基台2之矩形狀的X軸方向可動板31、在Y軸方向移動自如地裝配於X軸方向可動板31之矩形狀的Y軸方向可動板32、被固定於Y軸方向可動板32的上表面之圓筒狀的支柱33以及被固定於支柱33的上端之矩形狀的蓋板34，在蓋板34配設有通過形成於蓋板34上之長孔並往上方延伸之卡盤台35。卡盤台35被構成為能藉由容納於支柱33內之省略圖示之旋轉驅動手段而旋轉。在卡盤台35的上表面配設有圓形狀的吸附卡盤36，所述圓形狀的吸附卡盤36係由具有通氣性之多孔材料所形成，並將以X座標及Y座標所特定之XY平面作為保持面。吸附卡盤36係藉由通過支柱33之流路而與未圖示之吸引手段連接，在吸附卡盤36的周圍以等間隔配置有四個夾具37，所述四個夾具37在將晶圓10保持於卡盤台35時握持並固定框架F。
X軸移動手段4a係透過滾珠螺桿42b而將馬達42a的旋轉運動轉換成直線運動並傳遞至X軸方向可動板31，使X軸方向可動板31沿著在基台2上沿著X軸方向配設之一對導軌2A、2A在X軸方向移動。Y軸移動手段4b係透過滾珠螺桿44b而將馬達44a的旋轉運動轉換成直線運動並傳遞至Y軸方向可動板32，使Y軸方向可動板32沿著在X軸方向可動板31上沿著Y軸方向配設之一對導軌31a、31a在Y軸方向移動。
在框體5的水平壁部5b的內部容納有構成上述的雷射光線照射手段7之光學系統以及對位手段6。在水平壁部5b的前段部下表面側配設有聚光器71，所述聚光器71構成該雷射光線照射手段7的一部分且將脈衝雷射光線LB進行聚光並對晶圓10進行照射。對位手段6係拍攝被保持於保持手段3之晶圓10並檢測晶圓10的位置、方向、照射脈衝雷射光線LB之分割預定線14的位置等之攝像手段，並被配設於相對於前述的聚光器71在圖中箭頭所示之X軸方向相鄰之位置。
在圖2中，顯示表示上述的雷射光線照射手段7的光學系統的概略之方塊圖。本實施方式的雷射光線照射手段7具備：振盪器72，其振盪對晶圓10具有穿透性之波長的脈衝雷射光線LB；衰減器73，其調整脈衝雷射光線LB的輸出；聚光點設定部74，其對於晶圓10，以將脈衝雷射光線LB的聚光點定位在第一深度d1與比該第一深度d1更淺的第二深度d2之方式進行設定；以及反射鏡75，並且，所述雷射光線照射手段7藉由聚光器71的聚光透鏡71a而將脈衝雷射光線LB進行聚光，並對被保持於保持手段3之晶圓10進行照射。此外，衰減器73及反射鏡75為因應需要所設定者，可適當省略。
一邊參照圖2，一邊說明聚光點設定部74。聚光點設定部74例如係由空間光相位調變器（LCOS）所構成，能電性控制所入射之脈衝雷射光線LB的空間分布，從晶圓10的上表面（在本實施方式中為正面10a）起將第一聚光點S1定位在任意的第一深度d1，並將第二聚光點S2定位在比該第一深度d1更淺的任意的第二深度d2。作為將第一聚光點S1及第二聚光點S2設定在任意的深度位置之具體設定方法，如圖2所示，使用上述的聚光點設定部74將脈衝雷射光線LB的光點S的形狀進行成形，設定成在以XY平面觀看時成為在脈衝雷射光線LB的掃描方向（X軸方向）延伸之橢圓光束。如此進行，將在中心具有高能量密度的區域Sc之光點S進行成形，並藉由從晶圓10的正面10a側進行照射，而能如圖示般將聚光點分別定位在第一深度d1與第二深度d2。此外，本實施方式的脈衝雷射光線LB的光點S係藉由聚光點設定部74而被設定成大致橢圓形狀，所述大致橢圓形狀的沿著掃描脈衝雷射光線LB之X軸方向所設定之長軸方向的尺寸為12μm，短軸方向的尺寸為2μm。藉此，將第一聚光點S1被定位之第一深度d1設定成從晶圓10的正面10a起60μm的深度，且將第二聚光點S2被定位之第二深度d2設定成從正面10a起48μm的深度。藉此，第一深度d1與第二深度d2的差（d1－d2）成為12μm。
此外，本發明的聚光點設定部74不受限於藉由上述之空間光相位調變器（LCOS）所構成。為了使脈衝雷射光線LB的光點S成為上述般的橢圓光束，亦可在振盪器72與聚光器71之間的任一位置，配設具有橢圓形狀的間隙之遮罩以取代上述的空間光相位調變器，而形成如上述的形狀的光點S。並且，作為將第一聚光點S1定位在任意的第一深度d1並將第二聚光點S2定位在比第一深度d1更淺的任意的第二深度d2之手段，不受限於如上述般將光點形狀成形成橢圓形狀，亦可藉由兩個光路而形成聚光點設定部74，將由振盪器72所振盪之脈衝雷射光線LB在上述的光學系統的光路上進行分歧，並通過兩個不同之光路，藉此形成以聚光點成為不同之位置之方式所調整之兩種的脈衝雷射光線，並藉由聚光器71而將該兩種的脈衝雷射光線進行聚光，藉此將聚光點定位在第一深度d1與第二深度d2。進一步而言，該兩種脈衝雷射光線亦能使用上述之空間光相位調變器而模擬形成，不一定受限於在雷射光線照射手段7的光學系統上分歧而形成。
控制手段100具備：到達時間記憶部110，其將已在第一深度d1形成改質層之情形中產生之熱衝擊波傳遞之速度V作為分母，並將第一深度d1與第二深度d2的差（d1－d2）作為分子，而記憶該熱衝擊波到達第二深度d2為止所花費之到達時間t1；合計時間記憶部120，其記憶將該到達時間t1加上該熱衝擊波到達第二深度d2並在第二深度d2形成改質層所花費之時間t2而得之合計時間t3；以及脈衝寬度調整部130，其將該合計時間t3以上的時間設定作為脈衝雷射光線LB的脈衝寬度Pw，並調整由振盪器72所振盪之脈衝雷射光線LB的脈衝寬度Pw。
本實施方式的雷射加工裝置1大致具備如同上述的構成，以下針對使用上述之雷射加工裝置1所實施之本發明的晶圓的加工方法的實施方式進行說明。
被本實施方式的晶圓的加工方法加工之晶圓10例如係厚度為100μm的矽（Si）的晶圓，如圖3所示，為在正面10a形成有藉由分割預定線14所劃分之多個元件12之晶圓。晶圓10被定位在具備能容納晶圓10的開口部Fa之環狀的框架F的該開口部Fa的中央，並隔著保護膠膜T被保持。此外，在以下所說明之實施方式中，雖針對從晶圓10的正面10a側照射脈衝雷射光線LB並沿著分割預定線14的內部形成改質層之例子進行說明，但本發明不受限於此，亦包含從晶圓10的背面側照射脈衝雷射光線LB並沿著分割預定線14的內部形成改質層之情形。
若已準備好上述之晶圓10，則如圖4所示，實施改質層形成步驟，所述改質層形成步驟係將對晶圓10具有穿透性之波長的脈衝雷射光線LB的聚光點定位在分割預定線14的內部並進行照射，且將晶圓10進行加工進給而在分割預定線14的內部連續地形成改質層。
在實施該改質層形成步驟時，首先，實施聚光點設定步驟，所述聚光點設定步驟係以從照射脈衝雷射光線LB之上表面（在本實施方式中為正面10a）起將聚光點定位在第一深度1與比第一深度d1更淺的第二深度d2之方式進行設定。在本實施方式的聚光點設定步驟中，如上述，以定位第一聚光點S1之第一深度d1成為60μm且定位第二聚光點S2之第二深度d2成為48μm之方式進行設定。
接著，實施到達時間計算步驟，所述到達時間計算步驟係將在上述之第一深度d1形成改質層而產生之熱衝擊波傳遞之速度V作為分母，並將第一深度d1與第二深度d2的差（d1－d2=12μm）作為分子，而求出熱衝擊波到達第二深度d2之到達時間t1。在矽（Si）的晶圓10中，在形成改質層時產生之熱衝擊波的傳遞之速度V已知為182m／s，計算出到達時間t1＝（d1－d2）／V＝66ns。此外，如此進行所計算出之到達時間t1被記憶於上述之控制手段100的到達時間記憶部110。
接著，執行合計時間計算步驟，所述合計時間計算步驟係求出將上述之到達時間t1加上上述之熱衝擊波到達形成於上述之第二深度d2之第二聚光點S2並在第二深度d2的第二聚光點S2中形成改質層所需要的時間t2而得之合計時間t3。在此第二聚光點S2中形成改質層所需要的時間t2已被本發明的發明人確認，在本實施方式中，在第二聚光點S2中形成改質層所需要的時間t2為100ns，因此計算出合計時間t3＝t1＋t2＝166ns。如此進行而執行上述的合計時間計算步驟所計算出之合計時間t3會被記憶於上述之控制手段100的合計時間記憶部120。
接著，執行脈衝寬度設定步驟，所述脈衝寬度設定步驟係將藉由上述之合計時間計算步驟所計算出並被記憶於合計時間記憶部120之合計時間t3以上的時間設定作為脈衝雷射光線LB的脈衝寬度Pw（例如350ns）。此係基於作為在第二深度d2適當地形成改質層之條件，在第一聚光點S1形成改質層時產生之熱衝擊波到達第二深度d2之際，除了需要在該第二深度d2形成有第二聚光點S2以外，還需要將脈衝寬度Pw設定為上述的合計時間t3以上的時間，藉由如此設定脈衝寬度Pw，而在第二深度d2適當地形成改質層。
然後，關於上述之藉由聚光點設定步驟所設定之第一深度d1及第二深度d2，係考慮後述之條件而設定。首先，在比起第二深度d2更高能量集中之第一深度d1形成改質層並產生熱衝擊波之情形，該熱衝擊波會於在晶圓10內傳遞之期間衰減。在將上述之由矽所構成之晶圓10進行加工之雷射加工條件中，已知在第一聚光點S1中產生之熱衝擊波會在預定的消滅時間T＝110ns消滅。因此，以藉由在第一深度d1形成改質層而產生之熱衝擊波到達第二深度d2為止的到達時間至少落在上述的消滅時間T（110ns）內之方式，設定第一深度d1及第二深度d2。
此外，上述之藉由聚光點設定步驟所設定之第一深度d1及第二深度d2亦可被設定成滿足後述之條件。亦即，將熱衝擊波在晶圓10內傳遞時的速度設為V（182m／s）並將該熱衝擊波衰減並消滅為止的消滅時間設為T（110ns）之情形中，熱衝擊波傳遞之距離可藉由V×T而計算出，因此只要以滿足d1－d2＜V×T（＝20μm）之方式設定該第一深度d1與第二深度d2即可，在本實施方式中，以d1－d2成為12μm之方式進行設定。
如上述，若已實施聚光點設定步驟、到達時間計算步驟、合計時間計算步驟以及脈衝寬度設定步驟，則將對晶圓10具有穿透性之波長的脈衝雷射光線LB的聚光點定位在分割預定線的內部並進行照射，且進行加工進給而在分割預定線的內部連續地形成改質層。
若已將晶圓10載置於雷射加工裝置1的卡盤台35，則藉由省略圖示之吸引手段而進行吸引，且藉由夾具37而握持並固定框架F。接著，運作加工進給手段4的X軸移動手段4a、Y軸移動手段4b，將其等定位在圖1所示之對位手段6的正下方。接著，藉由該對位手段6而拍攝晶圓10，並藉由省略圖示之旋轉驅動手段而旋轉卡盤台35，使預定的分割預定線14的方向對齊X軸方向，且使與該分割預定線14正交之分割預定線14對齊Y軸方向。再者，將藉由應加工之分割預定線14的XY座標所規定之位置資訊記憶於控制手段100。
根據上述之藉由對位手段6所檢測出之應加工之分割預定線14的位置資訊，運作加工進給手段4，如圖4所示，將已形成於晶圓10之預定的分割預定線14定位在雷射光線照射手段7的聚光器71的正下方。接著，如圖5所示，對於晶圓10，將脈衝雷射光線LB的第一聚光點S1定位在第一深度d1（60μm），並將脈衝雷射光線LB的第二聚光點S2定位在比第一深度d1更淺的第二深度d2（48μm）。在本實施方式中，在第一聚光點S1與第二聚光點S2形成高能量密度的區域，且以包圍第一聚光點S1與第二聚光點S2之方式形成低能量密度的區域S3，並對第一聚光點S1供給比第二聚光點S2更大的能量。
如上述，若已將脈衝雷射光線LB的聚光點定位在晶圓10的內部，則運作上述的X軸移動手段4a，如圖6所示，藉由使晶圓10在X軸方向移動，並沿著分割預定線14的內部照射脈衝雷射光線LB，而在分割預定線14的內部連續地形成改質層18。改質層18包含：第一改質層16a，其在第一聚光點S1中形成；以及第二改質層16b，其藉由從該第一改質層16a產生之熱衝擊波到達第二聚光點S2而形成，並且，在本實施方式中，所述改質層18進一步包含多個裂痕17，所述多個裂痕17係以伴隨著第一改質層16a與第二改質層16b大致同時地形成而連結第一改質層16a與第二改質層16b之方式被形成於上下方向（Z軸方向）。
運作雷射光線照射手段7、X軸移動手段4a、Y軸移動手段4b以及省略圖示之卡盤台35的旋轉驅動手段，沿著形成於晶圓10的正面10a之所有的分割預定線14的內部連續地形成上述的改質層18，並結束改質層形成步驟。
若已實施上述的改質層形成步驟，則實施對形成有改質層18之分割預定線14施加外力而進行分割之分割步驟，將晶圓10的元件12分割成一個個晶片。在實施該分割步驟時，能使用省略圖示之習知的外力施加手段而實施。該外力施加手段例如可為藉由在晶圓10的正面10a上推壓並轉動具有彈性之輥而對分割預定線14施加外力之手段，或藉由將保持晶圓10之保護膠膜T放射狀地擴張而對分割預定線14施加外力之手段，而將晶圓10分割成一個個晶片。
本發明的發明人為了找出形成上述之改質層18之適當的雷射加工條件的範圍，在如以下般的範圍內變更雷射加工條件並進行形成改質層之雷射加工的實驗，而確認到獲得形成上述之適當的改質層18之結果的範圍。 波長                  ：1080nm 重複頻率          ：80kHz 平均輸出          ：0.1～1.0W 脈衝能量          ：1.25～12.5μJ 加工進給速度   ：100～1000mm／s 脈衝間距          ：1.25～12.5μm 脈衝寬度Pw     ：150～500ns
針對照射脈衝雷射光線LB時的脈衝寬度Pw，雖已說明需要將上述之合計時間t3（166ns）以上的時間設定為脈衝寬度Pw，但改變上述的雷射加工條件並進行實施之實驗的結果，確認到藉由特別設定成200～500ns而形成良好的改質層18。並且，從上述之實驗的結果來看，若將脈衝寬度Pw設定成大於500ns之值，則無法在第二深度d2形成良好的改質層，推測改質層18的品質會降低。
並且，針對照射脈衝雷射光線LB時的脈衝能量，確認到藉由設定在2.5～7.5μJ的範圍，而形成良好的改質層18。尤其，確認到藉由將脈衝能量設定在3.5～7.5μJ的範圍且將脈衝寬度Pw設定在250～350ns的範圍並實施上述的改質層形成步驟，而形成包含第一改質層16a、第二改質層16b及在上下方向延伸之裂痕17之良好的改質層18。
再者，在形成上述之改質層18時，在照射雷射光線LB並沿著分割預定線14的內部定位聚光點而實施雷射加工之際，將加工進給之進給速度作為分子且將脈衝雷射光線的重複頻率作為分母並進行運算，將藉此所求出之聚光點的間距（脈衝間距）設定在2.25～10.25μm的範圍，藉此可沿著分割預定線14以適當的間隔形成改質層18，並能將晶圓10更適當地分割成一個個晶片。
在上述之實施方式中，雖已針對將以矽所構成之晶圓10作為被加工物之例子進行說明，但本發明並不受限於將以矽所構成之晶圓10作為被加工物，即使晶圓為其他素材亦能適用，例如，亦包含晶圓係藉由氮化鎵（GaN）、碳化矽（SiC）所構成之情形。此外，下述條件係因應構成晶圓之素材而定：在晶圓形成改質層時產生之熱衝擊波的傳遞速度；熱衝擊波產生、衰減並消滅為止的消滅時間；以及在第二深度d2形成改質層所花費之時間。因此，在將藉由其他素材所構成之晶圓作為被加工物之情形，會因應構成晶圓之素材而量測在晶圓的第一深度d1形成改質層時產生之熱衝擊波的傳遞速度、熱衝擊波產生、衰減並消滅為止的消滅時間以及在第二深度d2形成改質層所花費之時間等並應用於本發明，而實施上述的晶圓的加工方法。
若根據本發明，尤其，即使為厚度成為100μm以下般的薄的晶圓，亦能利用一次的脈衝雷射光線LB的掃描而在上下方向容易地形成多個改質層，並可在該改質層中形成往上下方向伸長之裂痕，因此能將晶圓適當地分割成一個個晶片。
1:雷射加工裝置 2:基台 3:保持手段 31:X軸方向可動板 32:Y軸方向可動板 33:支柱 34:蓋板 35:卡盤台 36:吸附卡盤 37:夾具 4:加工進給手段 4a:X軸移動手段 4b:Y軸移動手段 5:框體 5a:垂直壁部 5b:水平壁部 6:對位手段 7:雷射光線照射手段 71:聚光器 71a:聚光透鏡 72:振盪器 73:衰減器 74:聚光點設定部 75:反射鏡 10:晶圓 10a:正面 12:元件 14:分割預定線 16a:第一改質層 16b:第二改質層 17:裂痕 18:改質層 100:控制手段 110:到達時間記憶部 120:合計時間記憶部 130:脈衝寬度調整部 d1:第一深度 d2:第二深度 S:光點 S1:第一聚光點 S2:第二聚光點 S3:低能量密度的區域 Sc:中心區域
圖1係本實施方式的雷射加工裝置的整體立體圖。 圖2係表示裝設於圖1所記載的雷射加工裝置之雷射光線照射手段的光學系統的概略之方塊圖。 圖3係被圖1所記載的雷射加工裝置加工之晶圓的立體圖。 圖4係表示改質層形成步驟的實施態樣之立體圖。 圖5係表示在圖4所示之改質層形成步驟中所形成之第一聚光點及第二聚光點之局部放大剖面圖。 圖6係表示在改質層形成步驟中形成改質層之態樣之局部放大剖面圖。
7:雷射光線照射手段
10:晶圓
10a:正面
35:卡盤台
36:吸附卡盤
71:聚光器
71a:聚光透鏡
72:振盪器
73:衰減器
74:聚光點設定部
75:反射鏡
100:控制手段
110:到達時間記憶部
120:合計時間記憶部
130:脈衝寬度調整部
d1:第一深度
d2:第二深度
LB:脈衝雷射光線
S:光點
S1:第一聚光點
S2:第二聚光點
Sc:中心區域
T:保護膠膜

Claims (8)

  1. 一種晶圓的加工方法，其具備： 改質層形成步驟，其將對晶圓具有穿透性之波長的脈衝雷射光線的聚光點定位在分割預定線的內部並進行照射，且進行加工進給而在該分割預定線的內部連續地形成改質層；以及 分割步驟，其對形成有該改質層之該分割預定線施加外力而進行分割， 在該改質層形成步驟中，包含： 聚光點設定步驟，其以從照射該脈衝雷射光線之側的面將該聚光點定位在第一深度與比該第一深度更淺的第二深度之方式進行設定； 到達時間計算步驟，其將在該第一深度形成該改質層而產生之熱衝擊波傳遞之速度作為分母，並將該第一深度與該第二深度的差作為分子，而求出該熱衝擊波到達該第二深度之到達時間； 合計時間計算步驟，其將該到達時間加上該熱衝擊波到達該第二深度並在該第二深度形成該改質層之時間，而求出合計時間；以及 脈衝寬度設定步驟，其將該合計時間以上的時間設定作為該脈衝雷射光線的脈衝寬度。
  2. 如請求項1之晶圓的加工方法，其中，在該聚光點設定步驟中，以該到達時間落在該熱衝擊波產生、衰減並消滅為止的消滅時間內之方式，設定該第一深度與該第二深度。
  3. 如請求項2之晶圓的加工方法，其中，在該晶圓中該熱衝擊波傳遞之速度為182m／s且該熱衝擊波產生、衰減並消滅為止的消滅時間為110ns之情形中，以該第一深度與該第二深度的差成為20μm以下之方式設定該聚光點，並在該脈衝寬度設定步驟中將該脈衝寬度設定為200～500ns。
  4. 如請求項1之晶圓的加工方法，其中，在該改質層形成步驟中，將脈衝能量設定成2.5～7.5μJ。
  5. 如請求項1之晶圓的加工方法，其中，在該改質層形成步驟中，將該加工進給之進給速度作為分子並將該脈衝雷射光線的重複頻率作為分母所求出之該聚光點的間距被設定成2.25～10.25μm。
  6. 如請求項3至5中任一項之晶圓的加工方法，其中，該晶圓為矽晶圓，厚度為100μm以下。
  7. 一種晶圓的加工裝置，其包含：保持手段，其保持晶圓；雷射光線照射手段，其對被保持於該保持手段之該晶圓照射脈衝雷射光線；以及加工進給手段，其將該保持手段與該雷射光線照射手段相對地進行加工進給， 該雷射光線照射手段具備：振盪器，其振盪對該晶圓具有穿透性之波長的該脈衝雷射光線；聚光器，其將該振盪器所振盪之該脈衝雷射光線進行聚光並將聚光點定位在被保持於該保持手段之該晶圓的內部；聚光點設定部，其對於被保持於該保持手段之該晶圓，以將該聚光點定位在第一深度與比該第一深度更淺的第二深度之方式進行設定；以及控制手段， 該控制手段包含： 到達時間記憶部，其將在該第一深度形成改質層而產生之熱衝擊波傳遞之速度作為分母，並將該第一深度與該第二深度的差作為分子，而運算並記憶該熱衝擊波到達該第二深度之到達時間； 合計時間記憶部，其記憶將該到達時間加上該熱衝擊波到達該第二深度並在該第二深度形成該改質層之時間而得之合計時間；以及 脈衝寬度調整部，其將該合計時間以上的時間設定作為該脈衝雷射光線的脈衝寬度。
  8. 如請求項7之晶圓的加工裝置，其中，該聚光點設定部為空間光相位調變器或形成橢圓光束之遮罩。
TW112125303A 2022-07-11 2023-07-06 晶圓的加工方法以及晶圓的加工裝置 TW202402434A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-111078 2022-07-11
JP2022111078A JP2024009506A (ja) 2022-07-11 2022-07-11 ウエーハの加工方法及びウエーハの加工装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202402434A true TW202402434A (zh) 2024-01-16

Family

ID=89439838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW112125303A TW202402434A (zh) 2022-07-11 2023-07-06 晶圓的加工方法以及晶圓的加工裝置

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2024009506A (zh)
KR (1) KR20240008252A (zh)
CN (1) CN117393498A (zh)
TW (1) TW202402434A (zh)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024009506A (ja) 2024-01-23
KR20240008252A (ko) 2024-01-18
CN117393498A (zh) 2024-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI685889B (zh) 晶圓的生成方法
TWI687560B (zh) 晶圓的生成方法
TW201736071A (zh) 晶圓的生成方法
CN108538740A (zh) 半导体锭的检查方法、检查装置和激光加工装置
TWI802712B (zh) 雷射加工裝置
TW201820442A (zh) ＳｉＣ晶圓之生成方法
JP2005313182A (ja) レーザー加工装置
JP2009124035A (ja) レーザー加工装置およびレーザー加工方法
JP6721439B2 (ja) レーザー加工装置
TWI759533B (zh) 雷射加工裝置
JP2008186870A (ja) ビアホールの加工方法
JP7370881B2 (ja) ウエーハ加工方法、及びウエーハ加工装置
KR102537095B1 (ko) 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법
TW202402434A (zh) 晶圓的加工方法以及晶圓的加工裝置
CN108568601B (zh) 激光加工方法和激光加工装置
TWI746803B (zh) 雷射加工裝置
JP6625928B2 (ja) レーザー加工装置
JP2019111542A (ja) レーザ加工装置
JP6802094B2 (ja) レーザー加工装置
JP7184455B2 (ja) ウェーハの加工方法
JP6781650B2 (ja) レーザー加工装置
TW202344332A (zh) 晶圓之加工方法及雷射照射裝置
JP2024024975A (ja) レーザー加工装置及びウエーハの生成方法
TW202346013A (zh) 晶圓之加工方法及雷射照射裝置
TW202240682A (zh) 晶圓之加工方法及晶圓之加工裝置