TWI228780B - Semiconductor wafer dividing method - Google Patents

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1228780 A7 ___B7__ 五、發明説明（1 ) 發明領域 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 本發明有關半導體晶圓之切割方法，半導體晶圓之表 面具多數電路（晶片），電路（晶片）截面成街道或成其 上具金屬層之街道，半導體晶圓被分割成個別晶片。 習知技術說明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 製造半導體元件時，碟形半導體晶圓之表面爲分成多 數矩形區，係由格形街道切割線形成，在各矩形區形成預 定電路（晶片）。此半導體晶圓中，提供鋁、銅金屬製圖 案，稱爲測試元件組（T E G )，以測試電路特性，此金 屬層位於各街道表面。多數矩形區內有電路（晶片），彼 此被切離而成半導體晶片。一般以切割機精確切割半導體 晶圓。此切割機以厚2 0 # m刀片高轉速沿半導體晶圓表 面之街道切割成晶片。另一切割半導體晶圓之機構係利用 切割玻璃用雷射光切割。進行切割半導體晶圓，係以旋轉 刀片高速形成切割槽，並對街道提供衝力而逐漸分開，各 切割槽兩邊形成數微米細的屑片。半導體晶圓形成之屑片 必須超過切割屑片之範圍外，以切割機切割半導體晶圓之 各街道寬度應爲5 0 //m。欲提高半導體晶片生產力，半 導體晶圓可形成之晶片數極重要，而不形成晶片之各街道 寬度極重要。因切割寬度小，破損引起良率低，以雷射光 切割並不夠好。 以旋轉刀片切割具街道之半導體晶圓，表面上有金屬 層，因金屬層軟、黏而易變形，切割槽二側易生毛屑，引 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 4 - 1228780 A7 _B7 五、發明説明（2 ) 起不良問題，如疊層或接線間產生短路，或因落下而使相 鄰電路受損。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 發明槪述 本發明第一目的提供切割半導體晶圓之方法’可縮小 街道寬度，提高生產力及良率。 本發明第二目的提供分割半導體晶圓之方法，可分割 表面有金屬層街道之半導體晶圓，不產生毛屑。 爲達第一目的，本發明提供分割半導體晶圓成個別晶 片之方法，半導體晶圓表面有多數分爲街道之晶片，方法 特徵爲： 一畫線步驟，沿半導體晶圓表面之街道畫線形成分割 導線， 一黏膠帶步驟，將膠帶貼上半導體晶圓有分割導線的 表面，及 一背面切割步驟，將半導體晶圓黏有膠帶之背面形成 切割槽，沿分割導線留下一點未切割部，及， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 利用切割槽，藉助分割導線，使未切割部完全分開， 而將半導體晶圓分割成個別晶片。 以畫線器在畫線步驟形成分割導線，以旋轉刀片在背 面切割步驟形成切割槽。 爲達本發明第二目的，提供半導體晶圓分割成個別晶 片之方法，半導體晶圓表面有街道分成的多數晶片，其上 有金屬層，方法特徵爲·· -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1228780 A7 B7____ 五、發明説明（3 ) 〜畫線步驟，沿半導體晶圓表面之街道畫線形成分割 導線； 一黏膠帶步驟，將膠帶黏至半導體晶圓具分割導線之 表面；及 一背面切割步驟，將半導體晶圓黏有膠帶之背面形成 切割槽，沿分割導線留下一點未切割部，及 * 利用切割槽，藉助分割導線完全分開未切割部而、將半 導體晶圓分割成個別晶片。 以滾子畫線器分裂街道上之金屬層而於畫線步驟形成 分割導線，以旋轉刀片於背面切割步驟形成切割槽。 圖式簡要說明 圖1說明本發明第一例分割半導體晶圓方法各步驟； 圖2立體圖說明以畫線機形成半導體晶圓&分割導線 圖3爲本發明第一例將半導體晶圓分割之晶片正視圖 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) __ 圖4說明本發明第二例分割半導體晶圓之方法各步驟 圖5爲畫線機形成分割導線之放大圖； 圖6爲本發明第二例分割半導體晶圓所得晶片正視匱| 圖7爲本發明分割半導體晶圓方法中執行畫線步驟所 用畫線機立體圖； 本紙張尺度適用中國國家&準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ΓβΊ "" -- 1228780 A7 B7 五、發明説明（4) 圖8爲圖7畫線機所裝畫線單元正視圖； 圖9說明圖7所示畫線機上安裝畫線單元之對齊機構 與滾子畫線器之關係； 圖1 〇爲圖7所示畫線機本部立體圖； 圖11爲本發明分割半導體晶圓之方法中執行背面切 割步驟之切割機立體圖；及 圖1 2爲圖1 1所示切割機本部立體圖。 衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,ιτ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 元件對照表 1 :殼體 3 :晶片 5 :分割導線 7 :膠帶 9 1 :吸附夾頭支承座 2 0 :畫線機 2 2 :支承軸 2 4 :旋轉支承軸 2 6 :推力壓迫機構 2 6 2 :彈簧承接板 3 0 :對齊機構 1 1 :夾枱 1 1 2 :吸附夾頭 4 1 :心軸殼體 4 3 :旋轉刀片 2 :半導體晶圓 4 :街道 6 :切割槽 9 :夾枱 9 2 :吸附夾頭 2 1 :移動座 2 3 :畫線支承件 2 5 :滾子畫線器 2 6 1 :調整螺釘 2 6 3 :螺旋彈簧 3 0 1 :髮線 1 1 1 :吸附夾頭支承座 4 0 :心軸單元 4 2 :旋轉心軸 1 2 :卡匣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）-7 - 1228780 14:工作攜帶機構 1 6 :淸洗及攜帶機構 8 :框架 A7 B7 五、發明説明（5) 1 3 :工件執行機構 1 5 :淸洗機構 1 2 1 :卡匣枱 較佳實施例詳細說明 參考附圖詳述本發明較佳實施例。 圖1爲本發明第一例之分割半導體晶圓方法之步驟。 本發明分割半導體晶圓之方法包括一畫線步驟，如圖 1 ( a )在半導體晶圓2表面上電路（晶片）3間之街道 4畫線，一黏膠帶步驟，如圖1 ( b )，將半導體晶圓2 上形成分割導線5之表面黏上膠帶7，及一背面切割步驟 ，如圖1 ( c )，在半導體晶圓2背面沿分割導線5形成 切割槽6。 以下說明各步驟。參考圖7至1〇。 圖7爲執行上述畫線步驟之畫線機，包含一矩形殼體 1。其中有一夾枱9供夾持工件，可於箭頭X所指饋送方 向移動。夾枱9包含一吸附夾頭支承座9 1及置於其上之 吸附夾頭9 2，可用吸引機構將碟形半導體晶圓2保持在 吸附夾頭9 2上。轉動機構（未示）可允許夾枱9轉動。 例中畫線機包含一畫線單元2 0，沿夾枱9上半導體 晶圓2之街道畫線以形成分割導線5。參考圖8及9說明 畫線單元2 0，其包含一移動座，一畫線支承件2 3，支 承件一端由支承軸2 2置於移動座2 1，故可於支承軸 2 2上下樞動，一滾子畫線器2 5藉旋轉支承軸2 4可旋 衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） _ g _ 1228780 A7 ____B7 五、發明説明（6 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 轉置於支承件2 3另一端，有一推力壓迫機構2 6提供推 力至畫線支承件2 3。移動座2 1置於支承座，可沿圖5 箭頭Y方向移動，即刻度方向（垂直圖8紙面之方向）。 滾子畫線器2 5以燒結鑽石形成，依圖8紙面之垂直方向 由旋轉支承軸置於畫線支承件2 3另一端。推力壓迫件 2 6包含一調整螺釘2 6 1鎖至由移動座2 1上端突出之 支承部2 1 1 ’ 一彈簧承接板2 6 2附於控制螺釘2 6 1 下端，一螺旋彈簧2 6 3置於彈簧承接板2 6 2與畫線支 承件2 3頂面之間。例中以螺旋彈簧2 6 3及控制螺釘 2 6 1爲推力壓迫機構，亦可使用空氣活塞控制推力。例 中畫線機配有C C D相機之對齊機構3 0。如圖9，對齊 機構3 0之顯微鏡上髮線（基準線）3 0 1及畫線單元之 滾子畫線器2 5周界接觸部經調整而彼此對齊。畫線單元 2 0雖包含滾子畫線器2 5，可用點畫線器取代。 說明上述畫線機完成本發明之畫線步驟。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 半導體晶圓2先由操作者置於夾枱9之吸附夾頭9 2 。此半導體晶圓2放置時正面向上。以吸引機構吸住吸附 夾頭9 2上半導體晶圓2之背面，半導體晶圓2以朝上之 正面置於吸附夾頭9 2。吸住半導體晶圓2之夾枱9上移 至對齊機構3 0下方。當夾枱9在對齊機構3 0下方，以 對齊機構3 0偵測半導體晶圓2上之街道，依畫線單元 2 0之刻度方向（箭頭Y )爲移動調整方向，精確定位。 吸住半導體晶圓2之夾枱9於饋送方向（箭頭X方向）移 動，令滾子畫線器2 5對夾枱9之半導體晶圓2街道4畫 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 9 - 1228780 A7 B7 五、發明説明（7) 線。故沿街道4形成畫線而成分割導線5。以負荷5 0至 衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 1 5 0 g完成滾子畫線器2 5之分割導線5 °可調整推力 壓迫機構2 6之調整螺釘2 6 1而調整負荷。依畫線單元 2 0刻度方向（箭頭Y)及夾枱9饋送方向（箭頭X)依 序重複移動，在半導體晶圓2上形成街道爲之’如圖2於 半導體晶圓2之街道4形成分割導線5。 完成畫線步驟後，支持半導體晶圓2之夾抬9返至吸 引半導體晶圓2之初始位置，於該處解除吸引半導體晶圓 2。由夾枱9取下具分割導線之半導體晶圓2 ° 分割導線5如此沿半導體晶圓2街道4形成後’執行 黏膠帶步驟。如圖1 ( b )，膠帶7黏至具分割導線5之 半導體晶圓2表面。半導體晶圓2表面上形成各晶片3表 面黏至膠帶7。 如上述完成黏膠帶後，執行背面切割步驟。參考圖 1 1及1 2說明以切割機執行背面切割步驟。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 例中切割機有一矩形殻體1 0。殼體1 〇中’設有支 持工件之夾枱，可依箭頭X所指切割方向移動。夾枱1 1 包含一吸附夾頭支承座1 1及置於其上之吸附夾頭1 1 2 ，故碟形半導體晶圓2工件藉吸引機構支持在吸附夾頭 1 1 2。以旋轉機構令夾枱1 1轉動。 例中切割機包含一心軸單元4 0作爲切割機構。心軸 單元40有一心軸殻體41置於移動座（未示），依箭頭 Y所指刻度方向及箭頭Z所指切割方向調整，一旋轉心軸 4 2旋置於心軸殼體4 1 ，由一旋轉驅動機構（未示）驅 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ · 1228780 A7 B7 - -———-------------— —— 五、發明説明（8 ) 動，及一旋轉刀片4 3置於旋轉心軸4 2。例中以V形刀 片爲旋轉刀片4 3。所示切割機之對齊機構3 0有紅外線 C C D相機。 如圖1 1 ，例中切割機包有——^匣1 2供貯放半導體 晶圓2工件，一工件執行機構1 3，一工件攜帶機構1 4 ，一淸洗機構1 5及一淸洗及攜帶機構1 6。卡匣1 2置 於一卡匣枱1 2 1，以升降機構（未示）上下移動。 說明切割機所執行之背面切割步驟。 黏膠帶步驟中黏至半導體晶圓2表面之膠帶7置於~ 框架8上’半導體晶圓2放入卡匣1 2中並經由膠帶7在 框架8上。半導體晶圓2置於框架8上係背面朝上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 半導體晶圓2放入框架8上於卡匣12—定位置（框 架8上之半導體晶圓2簡稱半導體晶圓2 )利用升降機構 (未示）上下帶動卡匣枱1 2 1而至執行位置。工件執行 機構1 3前後移動而攜帶執行位置之半導體晶圓2至工件 放置區1 8 °帶至工件放置區丨8之半導體晶圓2藉工件 攜帶機構1 4轉動而至夾枱1 1之吸附夾頭i 1 2頂，前 側吸引至吸附夾頭1 1 2，背側朝上。以夾枱1 1之夾鉗 1 1 3經由膠帶固定安裝半導體晶圓2之框架。已吸引半 導體晶圓2之夾枱1 1移至對齊機構3 〇下方。對齊機構 3 0偵測畫線步驟時沿半導體晶圓2街道形成之分割導線 5 ’半導體晶圓2移動依箭頭γ刻度方向調整精確定位。 黏膠帶步驟中半導體晶圓2表面黏上膠帶7 (形成分割導 線5之表面側）’半導體晶圓2背面朝上，對齊機構3 0 本紙張尺度適用中國國家標準) M彳· (210χ297公楚）_ 11 _ 1228780 A7 B7 五、發明説明（9) 之紅外線C C D相機偵測朝下之頂面分割導線5。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 依箭頭X切割方向移動吸引半導體晶圓2之夾枱1 1 ’沿分割導線5於半導體晶圓2背面形成切割槽6。由分 割導線5形成之街道表面以旋轉刀片4 3切割2 0至5 0 β m位置。背面切割步驟中，以旋轉刀片4 3於半導體晶 圓2背面沿分割導線5形成切割槽6，留下距街道4表面 2 0至5 0 // m高之未切割部。沿分割導線5形成切割槽 6，留下未切割部，利用分割導線5於未切割部完全分割 。對半導體晶圓2上所有分割導線5依序重複移動於箭頭 Y心軸單元4 0刻度方向及箭頭X夾枱1 1切割方向。如 圖3將半導體晶圓2分割成個別晶片。因膠帶7作用，分 割之半導體晶片未彼此分開，保持半導體晶圓2置於框架 8。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述例中，沿半導體晶圓4街道之畫線所成分割導線 5在半導體晶圓之背面側形成切割槽6 ，留下來切割部， 藉分割導線5完全分開未切割部，將半導體晶圓2分成個 別晶片，可減少半導體晶圓2表面之街道寬度。若降至 1 〇 // m以下，半導體晶圓2表面可形成更多晶片，提高 生產力。例中於半導體晶圓2街道4之分割導線5留下未 切割部，沿背面之分割導線6形成可靠度高之切割槽。不 似雷射光等切割產生毛屑、良率高。例中以v形刀片爲旋 轉刀片4 3。可用圖1 ( C )雙點線所指圓刀片取代。 半導體晶圓2分割成晶片後，支持半導體晶圓2之夾 枱1 1返至開始吸引半導體晶圓2之處’解除吸引半導體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 1228780 A7 B7 五、發明説明（1〇) 晶圓2，並停止以夾鉗1 1 3固定框架8。以淸洗及攜帶 機構帶半導體晶圓2至淸洗機構1 5淸洗，再以工件攜帶 機構帶半導體晶圓2至工件放置區1 8。工件執行機構1 3將半導體晶圓2放於卡匣1 2 —定位置。已分成晶片之 半導體晶圓2因膠帶7而維持半導體晶圓形成，鄰近晶片 運送時可能摩擦生損。故切割機分割半導體晶圓2成晶片 後’在之間保留等於切割刀片之厚度（約2 0 # m )。因 本發明所得晶片係藉形成切割槽6切割，而以切割刀片4 3留下未切割部，分割表面實質彼此接觸。因分開晶片本 身重量使膠帶7下彎，晶片於中央方向彼此摩擦。 欲防止晶片運送時彼此摩擦，相鄰晶片保持間距，採 用以下措施。 以框架拉張膠帶，增加相鄰晶片之間距。另一方法將 經由膠帶安裝晶片之框架反轉，令具晶片之表面反向，而 增加相鄰晶片間距，以分割晶片自身重量令膠帶7下彎。 如上述，根據本發明第一例，沿半導體晶圓表面之街 道畫線形成分割導線後，膠帶黏至半導體晶圓表面，切割 槽形成在半導體晶圓背面沿著分割導線，留下未切割部’ 藉助分割導線完全分開未切割部而將半導體晶圓分割成晶 片。如此大幅降低半導體晶圓表面欲形成之街道寬度。將 其降至1 0 // m以下，半導體晶圓表面可形成多數晶片’ 提高生產力。例中沿著半導體晶圓街道之分割導線在半導 體晶圓背側形成可靠之切割槽，而留下未切割部，不似雷 射光切割產生裂損，提高良率及生產力。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-13- (請先閱讀背面之注意事項存填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1228780 A7 ____B7 五、發明説明（11) 參考圖4至6說明本發明第二例。本例分割半導體晶 圓之方法中’表面有多數街道隔成之多數晶片，其上有金 屬層。 圖4至6所示方法中包含一畫線步驟，沿半導體晶圓 2表面形成之晶片3間形成之街道畫線形成分割導線5， 其表面有一金屬層4a ，如圖4(a)，一黏膠帶步驟， 其中半導體晶圓2具分割導線5之表面黏上膠帶7，如圖 4(b)，及一背面切割步驟，其中將半導體晶圓2背面 沿著分割導線5形成切割槽6 ，如圖4 ( c )，類似圖1 所示分割半導體晶圓的方法。 圖3 ( a )所示畫線步驟在圖7至1 0所示畫線機執 行，與圖1 ( a )畫線步驟相同。圖5中，以滾子畫線器 2 5之壓力折斷半導體晶圓2表面上形成晶片間街道4之 表面上金屬層4a。 執行畫線步驟沿半導體晶圓2街道形成分割導線5後 ，執行圖4 ( b )黏膠帶步驟，與圖1 ( b )步驟相同。 接著執行圖4 ( c )背面切割步驟，如圖1 1及1 2所示 ，與圖1 ( c )步驟相同。執行後，半導體晶圓2如圖6 分割成晶片。 圖4至6所示第二例中，分割導線5沿半導體晶圓2 之街道4形成，以滾子畫線器2 5折斷金屬層，沿分割導 線5在半導體晶圓2背面形成切割槽2，留下未切割部’ 藉助分割導線5完全分開未切割部而將半導體晶圓2分成 個別晶片。故旋轉刀片4 3未接觸街道4上金屬層。防止 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -14 - 1228780 A7 ______B7 五、發明説明（12) 因旋轉刀片4 3折斷金屬層引起毛屑。 上述本發明第二例分割半導體晶圓之方法中，就半導 體晶圓沿其上有金屬層之街道畫線形成分割導線後，膠帶 黏至半導體晶圓表面，切割槽形成在半導體晶圓背面順著 分割導線’留下未切割部，故未切割部藉助分割導線完全 分開而將半導體晶圓分割成個別晶片。故形成切割槽之切 割工具未接觸街道上之金屬層。因此，防止切割工具引起 金屬層折斷形成毛邊。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_巧_

Claims (1)

1228780 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 · 一種半導體晶圓的分割方法，半導體晶圓被分割 成個別晶片，半導體晶圓表面有多數街道隔成之晶片，方 法特徵爲： 一畫線步驟，沿半導體晶圓表面之街道畫線形成分割 導線； 一黏膠帶步驟，就半導體晶圓黏膠帶至其上有分割導 線之表面；及 一背面切割步驟，就半導體晶圓背面黏有膠帶之背表 面形成切割槽，沿分割導線留下一點未切割部，及 藉形成切割槽，利用分割導線完全分開未切割部，而 切割半導體晶圓成個別晶片。 2 ·如申請專利範圍第1項之半導體晶圓的分割方法 ，其中畫線步驟以畫線器形成分割導線，於背面切割步驟 以旋轉刀片形成切割槽。 3 . —種半導體晶圓的分割方法，半導體晶圓被分割· 成個別晶片，半導體晶圓表面有多數街道隔成之晶片，街 道上有金屬層，方法特徵爲： 一畫線步驟，沿半導體晶圓表面之街道畫線形成分割 導線； 一黏膠帶步驟，就半導體晶圓黏膠帶至其上有分割導 線之表面，及 一背面切割步驟，將半導體晶圓背面黏有膠帶形成切 割槽，沿分割導線留下一點未切割部，及； 藉形成切割槽，利用分割導線完全分開未切割部’ Μ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) -16- " (請先閱讀背面之注意事項再碑寫本頁) 士 :線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1228780 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 分割半導體晶圓成個別晶片。 4 ·如申請專利範圍第3項之半導體晶圓的分割方法 ’其中以滾子畫線器在畫線步驟形成分割導線，以旋轉刀 片在背面切割步驟形成切割槽。 (請先閱讀背面之注意事項再3本頁} 訂： -線* 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公愛）*17'