TWI462163B - Wafer processing method - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種藉由將雷射光照射於晶圓使其內部形成變質層以將該晶圓分離成背面側晶圓與表面側晶圓之晶圓之處理方法。
利用於各種電子機器之IC、LSI等之裝置係將矽塊等之半導體塊加以刨製後形成作為基底之晶圓,且將該晶圓之兩面研磨,並且拋光後,進行鏡面加工,藉由在業經加工成鏡面之晶圓表面形成電路而形成(參照如專利文獻1、2)。
【專利文獻1】日本專利公開公報特開第2006-100786號
【專利文獻2】日本專利公開公報特開第2005-317846號
可是,由半導體塊到製造裝置之過程中,由於半導體之大半部分會被廢棄,因此有極為不經濟之問題。具體而言,若令半導體塊之體積為100%,則將半導體塊進行刨製後形成作為基底之晶圓時所廢棄的體積為20%,在進行鏡面加工時所廢棄之體積為20%,研磨業已形成裝置之晶圓之背
面而將晶圓薄化加工時所廢棄之體積為55%,將晶圓分割成各個裝置時所廢棄之體積為1%,已知的是矽塊之96%係廢棄的。
因此,本發明欲解決之課題為在製造由矽等高價之半導體裝置時,減少半導體之廢棄量。
本發明係有關於一種用以處理表面側形成有複數裝置之晶圓之晶圓處理方法,該方法由下述步驟所構成:形成變質層步驟,由晶圓之背面側照射對晶圓具有穿透性之波長的雷射光,並由該背面側使該雷射光之集光點聚焦於預定之深度,而於該晶圓之表面側與該背面側之間形成變質層者;分離步驟,將比該變質層靠近背面側之背面側晶圓與比該變質層靠近表面側之表面側晶圓分離;及精加工步驟,去除殘存於該表面側晶圓之變質層,將該表面側晶圓精加工到預定厚度者。背面側晶圓可再回收利用。
由於本發明係對晶圓照射具有透光性之雷射光,並且於晶圓之表面側與背面側之間形成變質層,且將背面側晶圓與表面側晶圓分離,因此可不研磨背面側晶圓而除去。因此,可不廢棄分離之背面側晶圓而可回收再利用。
第1圖所示之雷射加工裝置1係可於晶圓照射雷射光,於其內部形成變質層後進行加工處理之裝置,具有:用以
保持為被加工物之晶圓之夾頭台2、及將雷射光照射於被保持於夾頭台2之被加工物後進行加工之雷射光照射機構3。
夾頭台2係藉由加工運送機構4而朝X軸方向加工運送。加工運送機構4係使夾頭台2與雷射光照射機構3相對地朝X軸方向加工運送者,具有:配置於X軸方向之滾珠螺栓40;與滾珠螺栓40平行配設之一對導軌41;與滾珠螺栓40之一端連結之馬達42;內部之螺帽與滾珠螺栓40螺合並且下部滑接於導軌41之移動板43;設置於移動板43上之位置調整機構44;及由位置調整機構44所驅動且可朝Y軸方向移動之保持部旋動機構45,且構成為隨著被馬達42驅動而滾珠螺栓40旋動,移動板43、位置調整機構44及保持部旋動機構45由導軌41所導引而朝X軸方向移動。加工運送機構4係由控制部8所控制。
位置調整機構44具有:在移動板43上配設於Y軸方向之滾珠螺栓440;與滾珠螺栓440平行配設之一對導軌441;與滾珠螺栓440之一端連結之脈衝馬達442;及內部之螺帽與滾珠螺栓44螺合,並且下部滑接於導軌441之移動板443,且構成為隨著被脈衝馬達442驅動而滾珠螺栓441旋動,移動板443及保持部旋動機構45由導軌441所導引而朝Y軸方向移動。
夾頭台2具有可旋轉且可朝Y軸方向移動之保持部21。保持部21連結於保持部旋動機構,且藉由保持部旋動機構45所具有之未圖示脈衝馬達所驅動,而可旋動所期望之角度。又,配設有用以支持可朝X軸方向伸縮配設且未圖示之
伸縮管之罩體20。
雷射光照射機構3係由罩體30支持加工頭31而構成。加工頭31具有朝下方照射雷射光之機能,並且照射之雷射光的輸出、頻率等之加工條件由控制部8來調整。
罩體30之側部固定有具有用以拍攝晶圓之攝影部50之調準機構5。該調準機構5具有拍攝晶圓之露出面且檢測出應加工之位置之機能。
雷射光照射機構3及調準機構5可藉由Z軸方向傳送機構6而朝Z軸方向移動。Z軸方向傳送機構6具有:壁部60;在壁部60之其中一面且配設於Z軸方向之滾珠螺栓61;與滾珠螺栓61平行配設之一對導軌62;連結於滾珠螺栓61之一端之脈衝馬達63;及內部之螺帽與滾珠螺栓61螺合並且側部滑接於導軌之支持部64。支持部64支持雷射光照射機構3之罩體30,且構造成隨著滾珠螺栓61受脈衝馬達63驅動而旋動,支持部64被導軌62導引而昇降,且受支持於支持部64之雷射光照射機構3也進行昇降。Z軸方向運送機構6係由控制部8控制。
Z軸方向運送機構6及雷射光照射機構3可藉由切割運送機構7而朝Y軸方向移動。切割運送機構7係使夾頭台2與雷射光照射機構3相對地朝Y軸方向切割運送者,且具有:配設於Y軸方向之滾珠螺栓70;與滾珠螺栓70平行配設之導軌71;連結於滾珠螺栓70之一端之脈衝馬達72;及內部之螺帽螺合於滾珠螺栓70並且下部滑接於導軌71之移動基台73。移動基台73與構成Z軸方向運送機構6之壁部60形成為
一體,且構成為隨著滾珠螺栓70受脈衝馬達72驅動而旋動,移動基台73及壁部60被導軌71導引而朝Y軸方向移動,並且Z軸方向運送機構6及雷射光照射機構朝Y軸方向移動。切割運送機構7由控制部8所控制。
第2圖所示之晶圓W之表面W1形成有可藉由分割預定線S劃分之複數裝置D。該晶圓W之表面W1貼著有用以保護裝置D之保護膠帶T。而且,如第3圖所示,使保護膠帶T貼著於表面W1之晶圓W之外裡翻轉,保護膠帶T側保持於第1圖所示之雷射加工裝置1之夾頭台2,成為背面W2露出之狀態。
如此,當晶圓W保持於夾頭台2時,使夾頭台2朝X軸方向移動,將晶圓W定位於攝影部50之正下方時,調準機構5檢測晶圓W之Y軸方向的端部,然後進行該端部與加工頭31在Y軸方向之對位。接著,進一步使夾頭台2朝同方向移動,並且如第4圖所示,由加工頭31對晶圓W照射具有穿透性之波長的雷射光31a,使集光點聚焦於晶圓W之內部,即背面W2與表面W1之間,形成變質層。
此時,在第1圖所示之控制部8中,例如加工條件如下述設定,在該加工條件下進行實際之加工。
光源:LD激光Q開關Nd:YVO4
雷射
波長:1064[nm]
輸出:1[W]
集光點徑:Φ1[μm]
反覆頻率:100[kHz]
加工運送速度:100[mm/s]
切割運送量:20[μm]
入射面:背面
以上述運送速度使夾頭台2在X軸方向上往返移動,同時使集光點位於晶圓W之背面W2側與表面W1側之間,例如由背面W2距離數十μm內部側之位置,照射雷射光,並且切割運送機構7使雷射光照射機構3朝Y軸方向切割送出時,如第5圖所示,集光點會變質,變質層L會漸漸形成平面。而且,當由背面W2側照射雷射光於全體時,如第6圖所示,晶圓W之全體會形成變質層L。變質層L之厚度係如30μm左右。再者,使夾頭台2旋轉,同時使雷射光對晶圓W之背面W2照射雷射光,並且切割運送機構7使雷射光照射機構3慢慢朝Y軸方向移動,藉此,雷射光會描繪圓形,而全體形成變質層(形成變質層步驟)。
如此,當形成變質層L時,如第7圖及第8圖所示,可使比變質層L靠近背面W2側之構件之背面側晶圓Wb,由作為表面W1側之構件之表面側晶圓Wa剝離而分離(分離步驟)。由於變質層L之厚度為30μm左右,因此在表面側晶圓Wa及背面側晶圓Wb之剝離部分會同時殘存厚度為15μm左右之變質面La、Lb。如此業經分離之背面側晶圓Wb係維持晶圓之形狀且未嵌入有電路之構件。因此,背面側晶圓Wb可維持當初之形狀及純度,相較於將研磨後成為廢液之矽屑回收再使用,可更容易作為半導體材料而再使用。
另一方面,將背面側晶圓Wb剝離而殘留之表面側晶圓
Wa係使用如第9圖所示之研磨裝置9,將變質面La研磨後使之平坦化。
研磨裝置9具有:保持研磨對象之晶圓之夾頭台90;用以研磨保持於夾頭台90之晶圓之研磨機構91;及用以研磨運送研磨機構91之研磨運送機構92。
夾頭台90可旋轉地支持於基台900。又,構造成基台900隨著伸縮管901之伸縮而朝水平方向移動,藉此夾頭台90也水平移動。
研磨機構91具有:具有垂直方向之軸心之旋轉軸910;用以驅動旋轉軸旋轉910之馬達911;形成於旋轉軸910下端之輪座912;及安裝於輪座912之研磨輪913。研磨輪913係研磨磨石914在環狀基台之下面固定於圓弧上之構成,旋轉軸910被馬達911驅動而旋轉時,研磨磨石914也旋轉。
研磨運送機構92具有:配設於垂直方向之滾珠螺絲920;連結於滾珠螺絲920之脈衝馬達921;與滾珠螺絲920平行配設之一對導軌922;及未圖示之內部螺帽與滾珠螺栓920螺合並且側部滑接於導軌922並且支持研磨機構91之昇降部923,且構成為滾珠螺栓920受脈衝馬達921驅動而朝正反兩方向旋動,藉此昇降部923受導軌922導引而昇降,並且研磨機構91也昇降。
如第9圖所示,夾頭台90中,保持有貼附於表面側晶圓Wa之保護膠帶T側,且表面側晶圓Wa之變質面La露出之狀態。而且,夾頭台90朝水平方向移動,藉此表面側晶圓Wa定位於研磨機構91之下方。接著,夾頭台91以例如300[RPM]
之旋轉速度旋轉,並且研磨機構91之旋轉軸910以例如6000[RPM]之旋轉速度旋轉,並且藉由研磨運送機構92之控制,使研磨機構91以1[μm/s]之運送速度下降,如第10圖所示,使旋轉之研磨磨石914接觸於表面側晶圓Wa之變質面La,進行研磨。此時,研磨磨石914經常接觸於變質面La之旋轉中心,並且旋轉時,變質面La之全面會受到研磨,除去殘存之變質部分。又,藉由研磨運送機構92之控制而將研磨機構91朝垂直方向研磨運送預定量,藉此表面側晶圓Wa可加工到預定之厚度(加工步驟)。
1‧‧‧雷射加工裝置
2‧‧‧夾頭台
20‧‧‧支持板
21‧‧‧保持部
3‧‧‧雷射光照射機構
30‧‧‧殼體
31‧‧‧加工頭
31a‧‧‧雷射光
4‧‧‧加工運送機構
40‧‧‧滾珠螺栓
41‧‧‧導軌
42‧‧‧馬達
43‧‧‧移動板
44‧‧‧位置調整機構
440‧‧‧滾珠螺栓
441‧‧‧導軌
442‧‧‧脈衝馬達
443‧‧‧移動板
45‧‧‧保持部旋動機構
5‧‧‧調準機構
50‧‧‧攝影部
6‧‧‧Z軸方向運送機構
60‧‧‧壁部
61‧‧‧滾珠螺栓
62‧‧‧導軌
63‧‧‧脈衝馬達
64‧‧‧支持部
7‧‧‧切割運送機構
70‧‧‧滾珠螺栓
71‧‧‧導軌
72‧‧‧脈衝馬達
73‧‧‧移動基台
8‧‧‧控制部
9‧‧‧研磨機構
90‧‧‧夾頭台
900‧‧‧基台
901‧‧‧伸縮管
91‧‧‧研磨機構
910‧‧‧旋轉軸
911‧‧‧馬達
912‧‧‧輪座
913‧‧‧研磨輪
914‧‧‧研磨磨石
92‧‧‧研磨運送機構
920‧‧‧滾珠螺栓
921‧‧‧脈衝馬達
922‧‧‧導軌
923‧‧‧昇降部
D‧‧‧裝置
W‧‧‧晶圓
W1‧‧‧表面
W2‧‧‧背面
Wa‧‧‧表面側晶圓
Wb‧‧‧背面側晶圓
L‧‧‧變質層
La,Lb‧‧‧變質面
S‧‧‧分割預定線
T‧‧‧保護膠帶
第1圖係顯示雷射加工裝置之一例之立體圖。
第2圖係顯示晶圓及保護膠帶之分解立體圖。
第3圖係顯示保護膠帶貼附於表面之晶圓保持在雷射加工裝置之夾頭台之狀態之立體圖。
第4圖係顯示由晶圓之背面側照射雷射光之狀態之立體圖。
第5圖係顯示在變質層形成步驟中,形成有變質層之過程之正面圖。
第6圖係顯示形成有變質層之晶圓之正面圖。
第7圖係顯示表面側晶圓與背面側晶圓分離之狀態之正面圖。
第8圖係顯示分離程序之立體圖。
第9圖係顯示研磨裝置之一例之立體圖。
第10圖係顯示精加工步驟之立體圖。
3‧‧‧雷射光照射機構
31‧‧‧加工頭
31a‧‧‧雷射光
D‧‧‧裝置
L‧‧‧變質層
S‧‧‧分割預定線
T‧‧‧保護膠帶
W‧‧‧晶圓
W1‧‧‧表面
W2‧‧‧背面
Claims (1)
- 一種晶圓之處理方法,係用以處理於表面側形成有複數裝置之晶圓者,且該方法由下述步驟所構成:形成變質層步驟,由晶圓之背面側照射對晶圓具有穿透性之波長的雷射光,並由該背面側使該雷射光之集光點聚焦於預定之深度,而於該晶圓之表面側與該背面側之間形成變質層;分離步驟,將比該變質層靠近背面側之背面側晶圓與比該變質層靠近表面側之表面側晶圓分離;及精加工步驟,去除殘存於該表面側晶圓之變質層,將該表面側晶圓精加工到預定厚度,該晶圓之處理方法將前述背面側晶圓回收再利用。
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