TWI282118B - Dividing method of semiconductor wafer - Google Patents

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Description

1282118 ⑴ 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種藉由化學式蝕刻處理來分割半_ ® 晶圓而作成各個晶片的半導體晶圓之分割方法。 【先前技術】 表示於第1 〇圖的半導體晶圓W，是經由膠帶Τ而與 框架F成爲一體。在半導體晶圓W的表面，隔著一定間 隔而柵狀地排列有界道S，在藉由界道S被區劃的多數矩 形領域形成有電路。又，使用旋轉刀片來切削界道S ’則 成爲各個半導體晶片。 然而，在藉由旋轉刀片的切削，細小缺口或應力會發 生在半導體晶片的外周之故，因而該缺口或應力成爲原因 使得抗折強度降低，藉由外力或加熱周期而使半導體晶片 容易破損，有縮短壽命之問題。尤其是，在如厚度5 0 // m以下的半導體晶片，上述缺口或應力是成爲致命性問 題。 如此，檢討不使用旋轉刀片，藉由化學式蝕刻處理進 行分割半導體晶圓的方法。該方法，是首先在形成有電路 的半導體晶圓一 W表面形成光抗蝕劑膜，使用遮光罩曝 光界道之僅上部，除去藉由曝光而變質的光抗蝕劑膜，又 藉由鈾刻俾浸蝕界道而分割成各個晶片的方法。 然而，在上述方法中，爲了僅曝光被覆於界道上部的 光抗蝕劑膜，必須準備個別地對應於半導體晶圓 W的大 -5- (2) 1282118 小及界道間隔的複數種類遮光罩之故，因而有不經濟之同 時有管理上成爲煩雜的問題。 又’需要進行形成於半導體晶圓 W的表面的界道 S 與對應於此而形成在遮光罩的對應部分的精密對位並進行 曝光的曝光裝置’及用以除去藉由曝光被變質的光抗鈾劑 膜的除去裝置之故，因而也有設備投資增大的問題。 又’在半導體晶圓W的界道S以鈾刻處理無法除去 的材質形成有對準標記等圖案時，也有實質上無法分割半 導體晶圓W的問題。 爲了解決此些問題，如揭示於日本特開 2〇0 1 - 1 2700 1號公報的發明，也提案一種使用旋轉刀片 等機械式地除去被覆界道上部的抗鈾劑膜之後，經由化學 式蝕刻俾分割成半導體晶片的方法。 但是，利用此種方法時，除去界道上部的抗鈾刻膜之 際，旋轉刀片也切入半導體晶圓等而在半導體晶片發生缺 口等，而降低抗折強度。尤其是，在極薄層間絕緣膜（低 介質常數絕緣膜）複數累層於矽晶圓上的多層構造的半導 體晶圓時，若旋轉刀片的切入量變稍大，則旋轉刀片會切 入絕緣膜，而如雲母地剝落絕緣膜之虞。 本發明之目的是在藉由化學式鈾刻處理俾分割半導體 晶圓時，以經濟性方法形成沒有缺口或應力，剝離的高品 質晶片。 【發明內容】 -6- (4) 1282118 造的半導體晶圓時，藉由使用雷射光線不會有如切削的衝 擊力施加於層間絕緣膜之故，因而不會有如雲母地剝落層 間絕緣膜之虞。 又，在除去界道上的遮光構件之際，利用切削事先形 成切削溝之後形成切存部，然後，利用雷射光線除去切存 部，可將切存部的厚度成爲均勻之故，因而不會變更雷射 光線的掃描速度與電壓，而仍以一定値進行照射。 【實施方式】 首先，參照第1 A圖至第6圖說明實施本發明的最佳 形態的第一例。第1A圖、第1B圖、第1 C圖是工序順序 地表示本發明的半導體晶圓之分割方法者；第1 A圖是表 示被覆工序；第1B圖是表示遮光構件除去工序；第1C 圖是表示剛結束化學性鈾刻處理工序之後的半導體晶圓W 的狀態。 在被覆工序中，使用自旋式塗敷機1 0俾將遮光構件 形成在半導體晶圓W的表面。在自旋式塗敷機10中，保 持有半導體晶圓W的保持台1 1是被驅動部1 2驅動而成 爲旋轉之狀態，在能堵住環狀框架F的開口部地從背側黏 貼的膠帶T的黏貼面藉由黏貼有半導體晶圓W的背面， 經由膠帶T而與框架F成爲一體的半導體晶圓W，以電 路面作爲上面而被保持在保持台1 1。 之後，藉由一面高速旋轉保持台1 1 一面將抗蝕劑聚 合物1 4從滴下部1 3滴下至半導體晶圓W的電路面，如 -8- (5) 1282118 第1A圖所示地，遮光構件1 5被覆在電路面的一面（被 覆工序）。在這裏，爲了有效率地進行後續工序，遮光構 件1 5的厚度是較薄，例如作成1 〇至5 〇 # m以下較理想 〇 又，遮光構件15是並不被限定於如上述地藉由自旋 塗敷機所形成的抗蝕劑膜，黏貼於半導體晶圓w的型式 的膠帶等也可以。 之後在遮光構件除去工序中，在被覆工序被覆的遮光 構件1 5中，僅除去被覆被形成在半導體晶圓w的電路面 的界道上部的部分。 在遮光構件除去工序中，使用表示於如第3圖的雷射 加工裝置20。在該雷射加工裝置20中，經由膠帶T而與 框架F成爲一體並在表面被覆有遮光構件15的複數半導 體晶圓W被收容於晶圓匣盒2 1。 然後，與框架F成爲一體而遮光構件1 5被覆於表面 的半導體晶圓W藉由搬出入手段22 —個一個地取出在暫 時置放置領域23，並吸附在搬運手段24被搬運至夾盤台 25並被保持。 之後，藉由夾盤台25朝+ X方向移動，使得半導體 晶圓W首先位在對準手段2 6的正下方，在此被檢測界道 ，進行該界道與構成雷射照射手段27的照射部28的Y 軸方向的對位。又，遮光構件1 5爲半透明時，則使用紅 外線進行對位，即可透過遮光構件1 5而檢測界道。 如此地進行對位’則夾盤台2 5藉由再朝+ X方向移 -9- (6) 1282118 動’雷射光線從照射部28照射至所檢測的界道上部的遮 光構件1 5，而除去被照射的部分的遮光構件1 5。 然後’每一次界道間隔地一面朝γ軸方向送出雷射 照射手段2 7，一面朝X軸方向往復移動夾盤台2 5，則除 去相同方向的所有界道上部的遮光構件。 又’旋轉90度夾盤台25之後，與上述同樣地進行雷 射光線的照射’則如第1 B圖所示，一面地被覆在電路面 上的遮光構件1 5中，僅除去界道S上部的遮光構件1 5 ( 遮光構件除去工序）。 如此地使用雷射光線而藉由除去界道上部的遮光構件 ，而在依習知曝光方法所需要的專用光罩，曝光裝置，除 去裝置成爲不需要，具有經濟性之同時，可有效率地進行 工序。 對於所有半導體晶圓完成遮光構件除去工序，則每一 晶圓匣盒2 1地搬運至下一化學性鈾刻工序。在化學性蝕 刻工序中，使用如第4圖所示的乾蝕刻裝置3 0。 表示於第4圖的乾蝕刻裝置3 0是由：進行來自從雷 射加工裝置20所搬運的晶圓匣盒2 1的半導體晶圓W的 搬出及完成化學性蝕刻工序後的半導體晶圓 W搬入至晶 圓匣盒21的搬出入手段31，及收容有藉由搬出入手段31 被搬出入的半導體晶圓W的搬出入處理室3 2，及進行乾 鈾刻的處理室3 3，及將蝕刻氣體供給於處理室3 3內的氣 體供給部3 4所構成。 完成遮光構件除去工序的半導體晶圓W，是藉由搬出 -10- (7) 1282118 入手段3 1從晶圓匣盒2 1被搬出。之後，打開具備於搬出 入處理室3 2的第一閘門3 5，半導體晶圓W載置於位在表 示於第5圖的搬出入處理室3 2內的保持部3 6 ° 如第5圖所示，搬出入處理室32與處理室33是藉由 第二閘門3 7被遮斷，惟打開第二閘門3 7時，保持部3 6 成爲可移動在搬出入處理室32內部與處理室33內部之間 〇 如第6圖所示地，在處理室3 3，朝上下方向相對地 配設有被連接於高頻電源及調諧機3 8而發生電漿的一對 高頻電極39，在本實施形態中，一方的高頻電極39成爲 兼具保持部3 6的構成。又，在保持部3 6設置冷却半導體 晶圓的冷却部40。 另一方面，在氣體供給部3 4具備：儲存鈾刻氣體的 氣體槽4 1，及將被儲存在氣體槽4 1的蝕刻氣體供給於處 理室3 3的栗4 2，同時具備：將冷却水供給於冷却部4 0 的冷却水循環器43，將吸引力供給於保持部3 6的吸引泵 44，吸引處理室33內的蝕刻氣體的吸引泵45，中和吸引 泵45所吸引的蝕刻氣體並排出至排出部47的過濾器46 〇 擬乾蝕刻完成遮光構件除去工序的半導體晶圓W之 際，打開設在搬出入處理室3 2的第一聞門3 5 ’藉由搬出 入手段3 1保持半導體晶圓w而朝第5圖的箭號方向移動 ，半導體晶圓W以表面爲上面載置在位於搬出入處理室 3 2內的保持部3 6。之後，關閉第一閘門3 5，俾將搬出入 -11 - (8) 1282118 處理室32內成爲真空。 之後，打開第二閘門3 7，藉由保持部3 6移動至處理 室3 3內，使得半導體晶圓W被收容在處理室3 3內。在 處理室3 3內，藉由泵42供給例如稀薄的氟系氣體的鈾刻 氣體，同時將高頻電壓從高頻電源及調諧器3 8供給於高 頻電極39，而藉由電獎乾鈾刻半導體晶圓W的表面。這 時候，在冷却部4 0藉由冷却水循環器4 3供給冷却水。 如此地進行乾蝕刻，則半導體晶圓W的表面中被覆 在界道上部的遮光構件是在遮光構件除去工序中被除去， 惟其他部分是以遮光構件所覆蓋之故，因而僅界道藉由蝕 刻處理被浸蝕，如第1 〇圖所示地，被分割成各個半導體 晶片C (化學性蝕刻處理工序）。 完成蝕刻之後，藉由吸引泵45吸引被供給於處理室 3 3的蝕刻氣體，而在過濾器46進行中和後從排出部47 排出至外部。之後，將處理室3 3內成爲真空後打開第二 閘門3 7，使得保持已經蝕刻的半導體晶圓W的保持部3 6 移動至搬出入處理室3 2，關閉第二閘門3 7。 半導體晶圓W移動至搬出入處理室3 2，則打開第一 閘門3 5，使得搬出入手段3 1保持半導體晶圓W並從搬出 入處理室3 2搬出，被收容在晶圓匣盒2 1。 對於所有半導體晶圓進行如上述的工序，藉由化學性 鈾刻處理被分割的所有半導體晶圓被收容在晶圓匣盒2 1 。又被覆在各該半導體晶片C的表面的遮光構件，是須使 用適當溶劑加以除去。 -12- (9) 1282118 如此所形成的各該半導體晶片C，是並不是使用旋 刀片而利用切削所分割者之故，因而成爲沒有缺口或應 的_品質者。尤其是，厚度如50 //m以下的薄半導體 圓時，藉由切削所分割的方法，則容易產生缺口或應力 故，因而若利用本發明時特別有效果。 又，半導體晶圓W爲在半導體基板上累層複數極 的層間絕緣膜的多層構造的半導體晶圓時，則藉由使用 射光線，不會有如切削時的衝擊力施加於層間絕緣膜之 ，因而也沒有如雲母地剝落層間絕緣膜之虞。 又，乾鈾刻處理是半導體晶圓的厚度愈厚則成爲愈 時，惟若如厚度5 0 // m以下的較薄半導體晶圓，在乾 刻處理上並不需要較多時間之故，因而可確保生產性， 在此點上本發明也有用。 又，在鈾刻處理無法除去的圖案等被覆層形成於界 時，則在遮光構件除去工序中將雷射光線照射在該被覆 ，就可除去該被覆層之故，因而藉由鈾刻也可分割形成 此種圖案的半導體晶圓。 以下，參照第7A圖至第9圖說明用以實施本發明 最佳形態的第二例。第7 A圖是表示剛完成被覆工序之 的半導體晶圓W的狀態；第7B圖是表示遮光構件除去 序的途中的半導體晶圓W的狀態；第7C圖是表示剛完 遮光構件除去工序之後的半導體晶圓W的狀態；第7D 是表示剛完成化學性鈾刻處理工序之後的半導體晶圓 的狀態。
轉 力 晶 之 薄 雷 故 費 蝕 而 道 層 有 的 後 工 成 圖 W -13- (10) 1282118 在被覆工序中’藉由與表市於第2圖的方法冋 法而在半導體晶圓w的表面形成遮光構件1 5 ° 在遮光構件除去工序中，首先使用表示於第8 削裝置5 0，如第7 ( B )圖所示地，在界道上部的 件1 5形成切削溝1 5 a。
在該切削裝置5 0中，經由膠帶T而與框架F 體，遮光構件1 5被覆於表面的複數半導體晶圓W 於晶圓匣盒5 1。 然後，與框架F成爲一體而遮光構件1 5被覆 的半導體晶圓W藉由搬出入手段52 —個一個地取 時置放領域53，並吸附搬運手段54被搬運至夾| 並被保持。 之後，藉由夾盤台55朝+ X方向移動，使得 晶圓W首先位在對準手段5 6的正下方，在此被檢 ，進行該界道與構成切削手段5 7的旋轉刀片5 8 t 方向的對位。又，遮光構件1 5爲半透明時，則使 線進行對位，即可透過遮光構件1 5而檢測界道。 如此地進行對位，則夾盤台5 5朝+ X方向移 時一面使旋轉刀片5 8高速旋轉一面下降切削手段 使高速旋轉的旋轉刀片5 8切入所檢測的界道上部 構件1 5。 迨時候’藉由尚精確度地控制利用旋轉刀片5 入量，而不會除去界道上部的所有遮光構件1 5地 削溝1 5 a。亦即如第7 B圖所示地，形成有切存部 樣的方 圖的切 遮光構 成爲~* 被收容 於表面 出在暫 !台55 半導體 測界道 )Y軸 用紅外 動，同 57，並 的遮光 8的切 形成切 15b地 -14- (11) 1282118 進行切削。 如此，擬高精確度地控制依旋轉刀片5 8的切入量， 必須事先設定切削手段5 7的基準位置。所以如第9圖所 示地，徐徐地下降旋轉刀片5 8裝設於心軸5 9而藉由凸緣 60a、60b及螺帽61被固定的構成的切削手段57，而在檢 測部62檢測旋轉刀片5 8與夾盤台5 5周圍的金屬部5 5 a 時的導通，這時候的切削手段5 7的位置作爲Z軸方向的 基準位置。 金屬部55a的表面與夾盤台55的表面是在相同平面 上，半導體晶圓W的背面是無間隙地吸附在夾盤台5 5之 故，因而以上述基準位置作爲基準並將旋轉刀片58的Z 軸方向的位置與形成所有切削溝1 5 a時同樣地控制，則切 存部1 5 b的厚度是高精度地均成爲均勻。 將如上述地進行的切削，朝X軸方向往復移動夾盤 台5 5之同時，每隔界道間隔地一面朝Y軸方向送出切削 手段57，一面進行，則切削溝1 5 a形成在相同方向的所 有界道上部之同時，形成有切存部15b。 又，旋轉90度夾盤台25之後，與上述同樣地進行切 削，則切削溝1 5 a形成於所有界道上部的遮光構件1 5之 同時，形成有切存部1 5b (遮光構件除去工序）。 之後，藉由與表示於第3圖的方法同樣的方法，將雷 射光線照射在切削溝1 5a的底部亦即切存部1 5b，則如第 7 C圖所示地’除去切存部1 5 b (遮光構件除去工序）。 如此地在最初形成切削溝15a之後形成切存部15b， -15- (12) 1282118 若遮光構件15的表面未形成平滑，切存部15b的厚度是 高精確度地也成爲均勻之故，因而在不變更雷射光線的掃 描速度與電壓之下可有效率且順利地除去遮光構件1 5。 然後’使用表示於第4圖至第6圖的乾蝕刻裝置3 0 而藉由蝕刻半導體晶圓W的界道，如第7D圖所示地，被 分割成各個半導體晶片C。 又，在以上說明中，藉由乾蝕刻進行化學性蝕刻處理 工序之情形，惟並不被限定於鈾刻，也可藉由在氟酸系的 鈾刻液浸漬的濕蝕刻進行。 (產業上之利用可能性） 如上述地，本發明的半導體晶圓之分割方法，是以遮 光構件被覆半導體晶圓的電路面，利用雷射光線除去界道 上的遮光構件之後，利用化學性地蝕刻界道並分割成各個 半導體晶片之故，因而在製造沒有缺口等的高抗折強度又 高品質的半導體晶片。尤其是，在分割被累層有複數極薄 的層間絕緣膜的多層構造的半導體晶圓時，藉由使用雷射 光線不會有如切削的衝撃力施加於層間絕緣膜，不會有如 雲母地剝落絕緣膜之虞之故，因而成爲特別地有用。 【圖式簡單說明】 第1A圖是表示剛完成遮光工序之後的半導體晶圓W 的狀態的說明圖。 第1B圖是表示剛完成遮光構件除去工序之後的半導 -16 - (13) 1282118 體晶圓W的狀態的說明圖。 第1 C圖是表示剛完成化學性蝕刻處理工序之後的半 導體晶圓w的狀態的說明圖。 第2圖是表示使用於被覆工序的自旋塗敷機的一例的 立體圖。 第3圖是表示使用於遮光構件除去工序的雷射加工裝 置的一例的立體圖。 第4圖是表示使用於化學性蝕刻處理工序的乾鈾刻裝 置的一例的立體圖。 第5圖是表示該乾鈾刻裝置的搬出入處理室及處理室 的剖視圖。 第6圖是表示該乾鈾刻裝置的處理室及氣體供給部的 構成的說明圖。 第7A圖是表示剛完成被覆工序之後的半導體晶圓W 的狀態的說明圖。 第7B圖是表示剛完成遮光構件除去工序之後的切削 溝形成之後的半導體晶圓W的狀態的說明圖。 第7C圖是表示剛完成遮光構件除去工序之後的半導 體晶圓W的狀態的說明圖。 第7D圖是表示剛完成化學性鈾刻處理工序之後的半 導體晶圓W的狀態的說明圖。 第8圖是表示使用於形成遮光構件除去工序的切削溝 的切削裝置的一例的立體圖。 第9圖是表示設定構成該切削裝置的切削手段的基準 -17- (14) 1282118 位置的情形的說明圖。 第1 〇圖是表示經由保持膠帶成爲與框架成爲一體的 半導體晶圓的俯視圖。 【主要元件對照表】 10 白 旋 塗 敷 機 11 保 持 台 12 驅 動 部 13 滴 下 部 14 抗 蝕 劑 聚 合 物 15 遮 光 劑 構 件 20 雷 射 加 工 裝 置 21、 5 1 晶 圓 匣 合 Γ1 1 L 22 > 52 搬 出 入 手 段 23、 53 暫 時 置 放 領 域 24、 5 4 搬 送 手 段 25、 5 5 夾 盤 台 26、 5 6 對 準 手 段 27 雷 射 照 射 手 段 28 照 射 部 3 0 乾 鈾 刻 裝 置 3 1 搬 出 入 手 段 3 2 搬 出 入 處 理 室 3 3 處 理 室
-18- (15)1282118 3 4 氣體供給部 3 5 第一閘門 3 6 保持部 3 7 第二閘門 3 8 調諧機 3 9 高頻電極 40 冷却部 4 1 氣體槽 42 泵 43 冷却水循環器 44、4 5 吸引栗 46 過濾器 47 排出部 50 切削裝置 57 切削手段 5 8 旋轉刀片 59 心軸 60a、 60b 凸緣 6 1 螺帽 62 檢測部 C 半導體晶片 w 半導體晶圓 F 框架 T 膠帶
-19- 1282118

Claims (1)

1282118 拾、申請專利範圍 第92 1 03008號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國95年6月12日修正 1 · 一種半導體晶圓之分割方法，屬於每一個電路的 半導體晶片地分割電路形成在藉由界道所區劃的多數領域 的半導體晶圓的半導體晶圓之分割方法，其特徵爲至少由
至少以遮光構件被覆該半導體晶圓的電路面的被覆工 序，及 藉雷射光線的照射除去被覆該界道上部的遮光構件的 遮光構件除去工序，及
在被覆該界道上部的遮光構件被除去的半導體晶圓施 以化學性蝕刻，俾浸蝕該界道而分割成各個半導體晶片的 化學性蝕刻處理工序 所構成； 在遮光構件除去工序中，藉雷射光線的遮光構件的除 去之前，將切削溝形成在界道上部的遮光構件而將該遮光 構件的切存部厚度作成均勻，之後，將雷射光線照射在該 切削溝的底部俾除去遮光構件。 2. 如申請專利範圍第1項所述的半導體晶圓之分割方 法，其中，半導體晶圓是多層配線形成在半導體基板上的 半導體晶圓，而在界道上，累層有層間絕緣膜。 3. 如申請專利範圍第1項所述的半導體晶圓之分割方 1282118 法，其中，藉由化學性蝕刻無法除去的被覆層形成在界道 上時，在遮光構件除去工序中將雷射光線照射在界道而除 去該被覆層。 4.如申請專利範圍第1項所述的半導體晶圓之分割方 法，其中，化學性蝕刻工序的化學性蝕刻處理，是利用氟 系氣體的乾式蝕刻處理。
5 .如申請專利範圍第1項所述的半導體晶圓之分割方 法，其中，半導體晶圓的厚度爲50 V m以下。
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