TWI390622B - 處理具有凸塊之晶圓的晶圓處理方法 - Google Patents

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Description

處理具有凸塊之晶圓的晶圓處理方法
本發明係關於一種用於處理一具有複數個凸塊形成於正面上之晶圓的晶圓處理方法。
在半導體製造領域中，晶圓逐年變大且晶圓被製成更薄以增加封裝密度。為使一半導體晶圓更薄，業界乃執行一用於研磨晶圓之一背面的背面研磨製程。在背面研磨製程中，將一表面保護薄膜施加於晶圓之一正面以保護在該晶圓之正面上形成的晶片。
背面研磨製程完成之後，一切割(dicing)薄膜施加器件將一切割薄膜施加於晶圓之背面，使得晶圓整合於一安裝框架。其後，移除已施加於晶圓之正面的表面保護薄膜，其後，將晶圓切割為晶片。藉由切割製程形成之每一晶片被選取及安裝於一引線框架上。
圖8係在習知技術中一晶圓在背面研磨製程之前的一截面圖。如圖8中繪示，凸塊B作為電接頭形成於晶圓正面上的每一晶片C上。由於晶片C及其上形成的凸塊B，晶圓20之正面21不平坦。如自圖8可見，當表面保護薄膜110施加於晶圓20之正面21時，晶圓20之一中央區域自其週邊區域提升。換言之，在正面保護薄膜110上形成一階部。
如圖9中繪示，將晶圓20倒置並安裝於一平台51上以研磨晶圓20之背面22。平台51具有一吸附區段52，該吸附區段52稍小於晶圓20之外形。因為表面保護薄膜110在中央區域中升高，其在週邊區域不與吸附區段52接觸。因此，如圖中所繪示，在週邊區域中，於表面保護薄膜110與吸附區段52之間形成一環形間隙。
在此狀態下，當研磨晶圓20之背面22時，應力會集中於晶圓20之中央區域上，且結果為，位於中央區域內的凸塊B及/或晶圓20本身可能被損壞。此外，因為晶圓20之週邊區域未被吸附區段52吸附，晶圓20之邊緣在背面研磨製程期間可能破裂。再進一步，在背面研磨製程期間，切削屑會透過環形間隙而由吸附區段52吸附，且結果可能阻塞吸附區段52。
為解決此等問題，日本未審查專利公開案第2005-109433號揭示一種藉由一杯狀保護構件覆蓋晶圓之正面的技術，該杯狀保護構件具有一黏合於晶圓之週邊區域的週邊黏合部。當使用該保護構件時，在背面研磨製程期間應力會分佈於整個晶圓上，且因此可避免上述問題。
然而，在日本未審查專利公開案第2005-109433號中揭示的該保護構件，其係僅符合一特定大小之凸塊的一特定目的之產品，價格昂貴且因此增加所得半導體晶片之成本。考慮此保護構件僅用於背面研磨製程期間且最終被丟棄這一事實，期望儘可能減少保護構件之成本。
此外，因為保護構件係特定目的之產品，即使當凸塊之高度僅做稍微改變時，保護構件亦無法適當地保護凸塊。在此情況下，若保護構件未經修改照其原樣使用，可能再次發生諸如晶圓及/或凸塊之損壞、晶圓之邊緣的破裂及吸附區段之堵塞的問題。
本發明已從該等情況之角度實現，且本發明之一目的係提供一價廉之晶圓處理方法，其可容易地調適凸塊之大小的變化而不在晶圓與平台之間建立間隙。
為實現上述目的，根據一第一態樣，提供一種用於處理一具有形成於其正面上之凸塊之晶圓的晶圓處理方法，該方法包含下列步驟：將一凸塊區域相符構件固持在一平台上，該構件具有一僅符合該晶圓之形成該等凸塊的一凸塊區域之外形；藉由在該凸塊區域相符構件周圍施加樹脂而形成一樹脂層，其厚度至多等於或大於該凸塊區域相符構件之厚度；將該凸塊區域相符構件連同該樹脂層一起研磨至一預定厚度；將該凸塊區域相符構件自該平台移除，以在該樹脂層中形成一凹部；將一薄膜施加於該晶圓之正面上；及將該晶圓安置在該樹脂層之該凹部中及固持該晶圓於該平台上使得該晶圓之一背面朝上。
因此，在第一態樣中，當晶圓固持在平台上時，晶圓之一週邊區域被安裝於樹脂層之上。因此，晶圓與平台之間未形成任何間隙。此外，凸塊之大小的變化可容易地藉由視凸塊高度改變凸塊區域相符構件及樹脂層二者之研磨量而調適，且因此，可消除對製備一特定目的之保護構件的需求。
根據一第二態樣，在第一態樣中，該預定厚度等於該晶圓之該正面與該等凸塊之頂端之間的距離。
因此，在第二態樣中，可實質上完全消除當晶圓安裝於平台上時可能產生的間隙。
根據一第三態樣，在第一或第二態樣中，進一步地，該晶圓之背面被研磨。
因此，在第三態樣中，在背面研磨製程期間，可消除晶圓及/或凸塊之損壞、晶圓之一邊緣的破裂及一吸附區段之阻塞。
根據一第四態樣，在第一至第三態樣之任一者中，該凸塊區域相符構件係由一大小完全與該晶圓相同的另一晶圓製成。
因此，在第四態樣中，可將處理晶圓之成本降低而較為價廉。
從本發明之繪示於附圖中之典型實施例的詳細描述，本發明之此等及其他態樣、特徵及優點將更為顯而易見。
在下文中，將參考附圖詳細描述本發明之實施例。該若干視圖各處，相同元件係藉由相同參考數字指示。為便於理解，該等圖式之比例可適當地改變。
圖1係一用於執行根據本發明之一晶圓處理方法的晶圓處理裝置之一示意圖。假定對圖1中繪示之晶圓處理裝置30供應一矽晶圓20，其中每一者均包含凸塊B的複數個晶片C形成於矽晶圓20之一正面21上(見稍後描述之圖2b)。如從圖1可見，晶圓處理裝置30主要包括：一薄膜施加區段31，用於將一表面保護薄膜11施加於晶圓20上；及一背面研磨區段32，用於研磨晶圓20之一背面22。
背面研磨區段32包括：一暫置(dummy)構件安置單元33，用於將一暫置構件40安置於一平台51上；一樹脂施加單元34，用於施加樹脂於暫置構件40周圍以形成一樹脂層29；一暫置構件研磨單元35，用於將暫置構件40及樹脂層29研磨至一預定厚度；一暫置構件移除單元36，用於移除研磨的暫置構件40；及一背面研磨單元37，用於研磨晶圓20之背面22。此處，背面研磨單元37亦可發揮暫置構件研磨單元35之作用。
圖2a及2b分別係晶圓之俯視圖及截面圖。為簡潔起見，凸塊B未繪示於圖2a中。如從該等圖可見，複數個晶片C僅形成於晶圓20之正面21的一中央區域25中，且凸塊B形成於晶片C之每一者中。如此，此等晶片C及凸塊B不形成於晶圓20之一週邊區域26中。因此，在下文中，將中央區域25稱為一凸塊區域25。
首先，如圖2a中繪示，在薄膜施加區段31中，將表面保護薄膜11施加於晶圓20之整個正面21上。此表面保護薄膜11在下文描述之背面研磨製程期間可保護正面21上的晶片C及凸塊B。如從圖2b可見，施加表面保護薄膜11之後，在凸塊區域25與週邊區域26之間形成一階部。此處，雖然未在圖中繪示，應注意，事實上表面保護薄膜11稍微凹於凸塊B之間。
圖3a至6a及圖3b至6b分別為平台51在背面研磨區段32中的俯視圖及截面圖。如該等圖中繪示的，平台51主要具有：一平台週邊區段53；及一納於平台週邊區段53中的吸附區段52。平台週邊區段53具有一稍大於晶圓20之直徑的外徑。此外，吸附區段52被連接至一真空源(未繪示於圖中)且其具有一稍小於晶圓20之直徑的外徑。
接著，使用暫置構件安置單元33將暫置構件40與吸附區段52同中心地安置(見圖3a及3b)。如從圖2a與3a之間之比較可見，暫置構件40具有一稍大於晶圓20之凸塊區域25之外形的外形。暫置構件40係由可藉由稍後描述之一研磨石32a研磨的一材料製成，舉例而言，諸如矽或塑膠。
在一個實施例中，暫置構件40係藉由如利用雷射之裁切例如一具有一與晶圓20相同之形狀的晶圓而形成。在該情況下，有利的是稍後描述之處理晶圓20的成本可降為便宜。
其後，舉例而言，使用樹脂施加單元34將樹脂諸如熱固性樹脂施加於暫置構件40周圍。如從圖4a及4b可見，樹脂被施加以便同時齊平於平台週邊區段53之一週邊表面53a及暫置構件40之一頂面。
此時，可使用環繞平台週邊區段53之一框架及類似物(未繪示於圖中)，或可將一薄片安置於吸附區段52之上在暫置構件40周圍。此外，樹脂可施加於平台週邊區段53之週邊表面53a之外，或樹脂可施加於暫置構件40之頂面外。或者，可將樹脂之一部分施加於暫置構件40之頂面上。施加樹脂之後，其係藉由自然乾燥或熱處理而固化。結果，樹脂層29或換言之一環形之樹脂製成構件乃形成於暫置構件40周圍。
接著，啟動吸附區段52以將暫置構件40及樹脂層29吸附於平台51上。接著，暫置構件研磨單元35之研磨石35a研磨暫置構件40之頂面(見圖5a及5b)。此時，樹脂層29亦被一起研磨，且結果暫置構件40及樹脂層29被研磨至一預定厚度。此預定厚度約等於晶圓20之正面21與凸塊B之頂端之間的距離。換言之，此預定厚度約等於晶圓20之凸塊區域25與週邊區域26之間之正面保護薄膜11的階部。
接著，停用吸附區段52之吸附效應。接著，使用暫置構件移除單元36將研磨暫置構件40自樹脂層29移除(見圖6a及6b)。結果，在環形樹脂層29內部形成一由樹脂層29之內側面與吸附區段52之頂面組成的凹部45。當然，凹部45之外形對應於晶圓20之凸塊區域25。
其後，施加有表面保護薄膜11的晶圓20係藉由一機器手(robot hand)39從薄膜施加區段31轉送至背面研磨區段32並固持於平台51上(見圖1)。圖7係安置於平台51上之晶圓在背面研磨區段32中的一截面圖。如圖7中繪示，在背面研磨區段32中，晶圓20被安置於平台51上使得其背面22朝上及被吸附區段52吸附。
如上文描述，樹脂層29已形成於平台51上。因此，如圖7中繪示，當晶圓20被安置於平台51上時，此樹脂層29被放置於晶圓20之週邊區域26與吸附區段52之間。此時，晶圓20之凸塊區域25係藉由吸附區段52吸附，且晶圓20之週邊區域26被安裝於樹脂層29之上。因此，在本發明中，於晶圓20之週邊區域26與吸附區段52之間未形成任何環形間隙。
接著，使用背面研磨區段32之研磨石32a研磨晶圓20之背面22。在本發明中，晶圓20之週邊區域26係藉由樹脂層29支撐，且因此，應力不會集中於晶圓20之凸塊區域25上，使得凸塊B及類似物及/或晶圓20可免受損壞。此外，在本發明中，不形成任何環形間隙，且因此，晶圓20之邊緣在背面研磨製程期間不破裂且吸附區段52不會阻塞有因背面研磨產生的切削屑。
此等可藉由形成環形樹脂層29實現。如此，樹脂層29可由任何可藉由熱固化之樹脂形成。此外，暫置構件40可由典型之晶圓20製成。因此，在本發明中，不必為製造暫置構件40製備任何特定目的之產品，且因此，可減少半導體晶片之製造成本。
此外，當待處理之晶圓20中之凸塊B的大小改變時，足可視凸塊B之大小改變樹脂層29及暫置構件40的研磨量。因此，在本發明中，即使當凸塊B之大小因設計變化而改變時，亦可容易地調適該改變。
雖然本發明已參考典型實施例描述，熟悉此項技術者可瞭解，在不脫離本發明之範疇下，可做出上文描述之變化及其他各種變化、省略或添加。
11．．．表面保護薄膜
20．．．晶圓
21．．．晶圓20之正面
22．．．晶圓20之背面
25．．．中央區域/凸塊區域
26．．．週邊區域
29．．．樹脂層
30．．．晶圓處理裝置
31．．．薄膜施加區段
32．．．背面研磨區段
32a．．．研磨石
33．．．暫置構件安置單元
34．．．樹脂施加單元
35．．．暫置構件研磨單元
35a．．．研磨石
36．．．暫置構件移除單元
37．．．背面研磨單元
39．．．機器手
40．．．暫置構件
45．．．凹部
51．．．平台
52．．．吸附區段
53．．．平台週邊區段
53a．．．平台週邊區段53之週邊表面
110．．．表面保護薄膜
B．．．凸塊
C．．．晶片
圖1係一用於執行根據本發明之一晶圓處理方法的晶圓處理裝置之一示意圖；
圖2a係一晶圓之一俯視圖；
圖2b係一晶圓之一截面圖；
圖3a係一平台之一第一俯視圖；
圖3b係一平台之一第一截面圖；
圖4a係一平台之一第二俯視圖；
圖4b係一平台之一第二截面圖；
圖5a係一平台之一第三俯視圖；
圖5b係一平台之一第三截面圖；
圖6a係一平台之一第四俯視圖；
圖6b係一平台之一第四截面圖；
圖7係安置於一平台上之一晶圓的一截面圖；
圖8係以習知技術之一晶圓的一截面圖；及
圖9係以習知技術之安置於一平台上之一晶圓的一截面圖。
30．．．晶圓處理裝置
31．．．薄膜施加區段
32．．．背面研磨區段
33．．．暫置構件安置單元
34．．．樹脂施加單元
35．．．暫置構件研磨單元
36．．．暫置構件移除單元
37．．．背面研磨單元
39．．．機器手

Claims (5)

  1. 一種用於處理一具有形成於其正面上之凸塊之晶圓的晶圓處理方法，該方法包含下列步驟：將一凸塊區域相符構件固持在一平台上，該構件具有一僅符合該晶圓之形成該等凸塊的一凸塊區域之外形；藉由在該凸塊區域相符構件周圍施加樹脂而形成一樹脂層，其厚度至多等於或大於該凸塊區域相符構件之厚度；將該凸塊區域相符構件連同該樹脂層一起研磨至一預定厚度；將該凸塊區域相符構件自該平台移除，以在該樹脂層中形成一凹部；將一薄膜施加於該晶圓之正面上；及將該晶圓安置在該樹脂層之該凹部中及固持該晶圓於該平台上使得該晶圓之一背面朝上。
  2. 如請求項1之晶圓處理方法，其中該預定厚度等於該晶圓之該正面與該等凸塊之頂端之間的距離。
  3. 如請求項1或2之晶圓處理方法，其進一步包含研磨該晶圓之背面之步驟。
  4. 如請求項1或2之晶圓處理方法，其中該凸塊區域相符構件係由一大小完全與該晶圓相同的另一晶圓製成。
  5. 如請求項3之晶圓處理方法，其中該凸塊區域相符構件係由一大小完全與該晶圓相同的另一晶圓製成。
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