TWI546860B - And a method of ablating a substrate having a passivation film laminated thereon - Google Patents
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Description
本發明係有關對層積有由氮化物所形成之鈍化膜的基板照射雷射光束而施行燒蝕加工之層積有鈍化(passivation)膜之基板的燒蝕加工方法。
藉由切削裝置或雷射加工裝置等加工裝置，將在表面形成有由分割預定線所劃分之IC、LSI、LED等複數元件的矽晶圓、藍寶石晶圓等晶圓分割為個別之元件，分割後之元件被廣泛地利用於手機、電腦等各種電子機器。
使用稱作切割機(dicing saw)之切割裝置的切割方法被廣泛地採用於晶圓之分割。切割方法係將以金屬、樹脂固化鑽石等砥粒之厚度30μm左右之切削刀，以30000rpm左右之高速回轉並往晶圓切入，藉此切削晶圓，將晶圓分割為個別之元件。
另一方面，近年來提案有一種方法，是將對晶圓具有吸收性之波長之脈衝雷射光束照射於晶圓而藉由燒蝕加工形成雷射加工溝，沿著該雷射加工溝以破斷裝置將晶圓割斷而分割為個別之元件(日本特開平10-305420號公報)。
利用燒蝕加工形成雷射加工溝，加工速度可以比利用切割機之切割方法還快，且即便是藍寶石或SiC等高硬
度素材所構成之晶圓亦可較容易加工。
又，由於可以使加工溝為例如10μm以下等之狹窄寬度，故與以切割方法來加工時相比，具有於1枚晶圓之元件獲取量可增加之特徵。
[專利文獻1]日本特開平10-305420號公報
[專利文獻2]日本特開2007-118011號公報
照射對晶圓等半導體基板具有吸收性之波長(例如355nm)的雷射光束，被吸收之雷射光束的能量達到帶隙能量(bandgap energy)而原子之結合力被破壞，施行燒蝕加工，然而，當於半導體基板之上面層積有由Si3N4等氮化物所形成之鈍化膜時，會發生雷射光束之能量之擴散及雷射光束之反射，有雷射光束之能量未充分使用於燒蝕加工、能量損失大之問題。
又，會有穿過鈍化膜之雷射光束於半導體基板實施燒蝕加工，從內部破壞鈍化膜之問題。
本發明是鑑於如此之事情而構成者，其目的在於提供一種可抑制能量之擴散及雷射光束之反射的層積有鈍化膜之基板的燒蝕加工方法。
根據本發明，提供一種層積有鈍化膜之基板的燒
蝕加工方法，係於層積有由氮化物形成之鈍化膜之基板照射雷射光束而施行燒蝕加工者，該層積有鈍化膜之基板的燒蝕加工方法包含以下步驟：保護膜形成步驟，係至少於應進行燒蝕加工之基板之區域塗佈液狀樹脂，且前述液狀樹脂混有對雷射光束之波長具有吸收性之氧化物之微粉末，而形成含有該微粉末之保護膜；及雷射加工步驟，係於實施了該保護膜形成步驟後，於形成有該保護膜之基板之區域照射雷射光束而施行燒蝕加工。
較佳者是氧化物之微粉末之平均粒徑比雷射光束之點徑小。較佳者是雷射光束之波長為355nm以下，氧化物之微粉末包含從由Fe2O3、ZnO、TiO2、CeO2、CuO、Cu2O及MgO所構成之群中選擇出之金屬氧化物，液狀樹脂包含聚乙烯醇。
本發明之層積有氮化物鈍化膜之基板的燒蝕加工方法，係至少於應進行燒蝕加工之基板之區域塗佈液狀樹脂而形成保護膜，且前述液狀樹脂混有對雷射光束之波長具有吸收性之氧化物之微粉末，因此，藉由雷射光束被氧化物之微粉末吸收達到帶隙能量、原子之結合力被破壞而連鎖地於鈍化膜施行燒蝕加工，能量之擴散及雷射光束之反射被抑制而可有效率且圓滑地執行層積有鈍化膜之基板的燒蝕加工。
圖1係適於實施本發明之燒蝕加工方法之雷射加
工裝置的立體圖。
圖2係雷射光束照射單元之方塊圖。
圖3係透過黏著膠帶而藉由環狀框支持之半導體晶圓的立體圖。
圖4係層積有由氮化物所形成之鈍化膜的半導體晶圓的立體圖。
圖5係顯示液狀樹脂塗佈步驟的立體圖。
圖6係顯示各種金屬氧化物之分光穿透率的圖表。
圖7係顯示燒蝕加工步驟的立體圖。
圖8係顯示燒蝕加工已結束之狀態之透過黏著膠帶而藉由環狀框支持之半導體晶圓的立體圖。
以下，參照圖面來詳細說明本發明之實施型態。圖1係顯示著適於實施本發明之層積有鈍化膜之基板的燒蝕加工方法之雷射加工裝置的概略構成圖。
雷射加工裝置2包含有可朝X軸方向移動地搭載於靜止基台4上之第1滑動塊6。第1滑動塊6係藉由加工進给手段12而沿著一對導軌14朝加工進给方向(亦即X軸方向)移動，加工進给手段12係由滾珠螺桿8與脈衝馬達10構成。
第2滑動塊16係可朝Y軸方向移動地搭載於第1滑動塊6上。亦即，第2滑動塊16係藉由分度進给手段22而沿著一對導軌24朝分度進给方向(亦即Y軸方向)移動，分度進给手段22係由滾珠螺桿18與脈衝馬達20構成。
於第2滑動塊16上透過圓筒支持構件26而搭載有夾頭工作台28，夾頭工作台28可藉由加工進给手段12與分度進给手段22朝X軸方向及Y軸方向移動。於夾頭工作台28設有夾具30，該夾具30係夾持被夾頭工作台28吸引保持之半導體晶圓。
於靜止基台4站立設置有柱32，於該柱32安裝有用於收納雷射光束照射單元34之殼體35。如圖2所示，雷射光束照射單元34包含有用於振盪發射YAG雷射或YVO4雷射之雷射振盪器62、反覆頻率設定手段64、脈衝寬調整手段66、功率調整手段68。
藉由雷射光束照射單元34之功率調整手段68而調整至預定功率之脈衝雷射光束，係在安裝於殼體35前端之聚光器36的鏡子70被反射，且更藉由聚光用物鏡72而聚光以照射於被保持在夾頭工作台28之半導體晶圓W。
在殼體35的前端部，與聚光器36於X軸方向排列而配設有檢測應進行雷射加工之加工區域之攝像單元38。攝像單元38包含有利用可視光而對半導體晶圓之加工區域進行攝像之通常CCD等攝像元件。
攝像單元38更包含有紅外線攝像單元，且該紅外線攝像單元係由：於半導體晶圓照射紅外線的紅外線照射器、可捕捉由紅外線照射器所照射之紅外線的光學系統、輸出與由該光學系統所捕捉之紅外線對應之電訊號的紅外線CCD等紅外線攝像元件構成，而將所攝像之圖像訊號朝控制器(控制手段)40發送。
控制器40係由電腦構成，具有依據控制程式而進行演算處理之中央處理裝置(CPU)42、收納控制程式等之唯讀記憶體(ROM)44、收納演算結果等之可讀寫之隨機存取記憶體(RAM)46、計數器48、輸入介面50、輸出介面52。
加工進给量檢測手段56係由延著導軌14配設之線性標度54、及配設於第1滑動塊6之未圖示的讀取頭構成，加工進给量檢測手段56之檢測訊號係朝控制器40之輸入介面50輸入。
分度進给量檢測手段60係由延著導軌24配設之線性標度58、及配設於第2滑動塊16之未圖示的讀取頭構成，分度進给量檢測手段60之檢測訊號係朝控制器40之輸入介面50輸入。
以攝像單元38所攝像之圖像訊號亦朝控制器40之輸入介面50輸入。另一方面，由控制器40之輸出介面52朝脈衝馬達10、脈衝馬達20、雷射光束照射單元34等輸出控制訊號。
如圖3所示，在作為雷射加工裝置2之加工對象之半導體晶圓(半導體基板)W的表面中，正交形成有第1切割道S1與第2切割道S2，在由第1切割道S1與第2切割道S2所劃分之區域形成有多數之元件D。
再者，如圖4所較佳地顯示，於半導體晶圓W之元件面層積有由氮化物形成之鈍化膜11。該鈍化膜11係由Si3N4、SiN(SixNy)等矽氮化物所形成。
晶圓W係貼著於作為黏著膠帶之切割膠帶T，切
割膠帶T之外周部係貼著於環狀框F。藉此，晶圓W成為透過切割膠帶T而受環狀框所支持之狀態，藉由圖1所示之夾具30將環狀框F夾持而支持固定於夾頭工作台28上。
本發明之層積有鈍化膜之基板的燒蝕加工方法首先是實施液狀樹脂塗佈步驟，於半導體晶圓(半導體基板)W之應進行燒蝕加工之區域塗佈液狀樹脂，且前述液狀樹脂混有對雷射光束之波長具有吸收性之氧化物之微粉末。
例如，如圖5所示，於液狀樹脂供給源76貯藏著混有對雷射光束之波長(例如355nm)具有吸收性之氧化物之微粉末(例如TiO2)之PVA(聚乙烯醇)等液狀樹脂80。
藉由驅動幫浦78，貯藏於液狀樹脂供給源76之液狀樹脂80從供給噴嘴74朝晶圓W的表面供給，於晶圓W的表面塗佈液狀樹脂80。然後，使該液狀樹脂80硬化而形成混有對雷射光束之波長具有吸收性之氧化物之微粉末的保護膜82。
往晶圓W的表面上的液狀樹脂80的塗佈方法可採用例如一面使晶圓W旋轉一面塗佈之旋塗法。於本實施型態是採用TiO2來作為混入PVA(聚乙烯醇)、PEG(聚乙二醇)等液狀樹脂中的氧化物之微粉末。
於圖5所顯示之實施形態雖然是將含有氧化物之微粉末之液狀樹脂80朝晶圓W的全面塗佈而形成保護膜82，但亦可將液狀樹脂80僅塗佈於應進行燒蝕加工之區域(亦即，第1切割道S1與第2切割道S2)而形成保護膜。
在本實施型態中，半導體晶圓W係由矽晶圓形成。由於矽晶圓之吸收端波長為1100nm，故使用波長為355nm以下之雷射光束可圓滑地執行燒蝕加工。混入液狀樹脂之氧化物之微粉末之平均粒徑宜比雷射光束之點徑小，例如宜比10μm小。
參照圖6，顯示有ZnO、TiO2、CeO2、Fe2O3之分光穿透率。由該圖表可理解到，若將使用於燒蝕加工之雷射光束的波長設定於355nm以下，則雷射光束幾乎都被該等金屬氧化物的微粉末吸收。
除了圖6所顯示之金屬氧化物，由於CuO、Cu2O及MgO亦具有相同傾向之分光穿透率，故可採用作為混入液狀樹脂之微粉末。因此，作為混入液狀樹脂之氧化物之微粉末，可採用TiO2、Fe2O3、ZnO、CeO2、CuO、Cu2O之任一者。
於表1顯示該等金屬氧化物之消光係數(消衰係數)k及熔點。附帶一提，消光係數k與吸收係數α之間具有α=4πk/λ的關係。在此，λ為使用之光的波長。
在實施液狀樹脂塗佈步驟而於晶圓W的表面形成保護膜82後，實施利用燒蝕加工之雷射加工步驟。在該
雷射加工步驟中，如圖7所示，將對半導體晶圓W及保護膜82中之氧化物之微粉末具有吸收性之波長(例如355nm)之脈衝雷射光束37以聚光器36聚光而照射於半導體晶圓W的表面，並將夾頭工作台28朝圖7之箭頭X1方向以預定之加工進給速度移動，沿著第1切割道S1藉由燒蝕加工形成雷射加工溝84。
將保持著晶圓W之夾頭工作台28朝Y軸方向分度進給，並沿著全部之第1切割道S1藉由燒蝕加工形成同樣之雷射加工溝84。
接著，在將夾頭工作台28轉動90度後，沿著朝與第1切割道S1正交之方向伸長之全部之第2切割道S2藉由燒蝕加工形成同樣之雷射加工溝84。於圖8顯示有沿著全部之切割道S1、S2形成了雷射加工溝84之狀態的立體圖。
本實施型態之雷射加工條件之設定為例如下述者。
光源：YAG脈衝雷射
波長：355nm(YAG雷射之第3諧波)
平均輸出：0.5~1.0W
反覆頻率：10~200kHz
點徑：ψ 1~10μm
進给速度：10~100mm/秒
另外，基板係包含例如Si、SiGe、Ge、AlN、InAlN、InN、GaN、InGaN、SiC、GaAs基板。
根據本發明之層積有鈍化膜之基板的燒蝕加工
方法，係於晶圓W的表面塗佈液狀樹脂80而形成保護膜82後，實施燒蝕加工，且前述液狀樹脂80混有對雷射光束之波長具有吸收性之氧化物之微粉末，因此，藉由雷射光束之能量被氧化物之微粉末吸收達到帶隙能量、原子之結合力被破壞而連鎖地於鈍化膜11施行燒蝕加工。
於是，能量之擴散及雷射光束之反射被抑制而可有效率且圓滑地執行燒蝕加工。混入液狀樹脂中之粉末是作為加工促進劑發揮作用。
在沿著全部之切割道S1、S2形成雷射加工溝84
後，使用已為熟知之破斷裝置，將切割膠帶T朝半徑方向擴張而於晶圓W賦予外力，藉由該外力將晶圓W沿著雷射加工溝84分割為個別之元件D。
2‧‧‧雷射加工裝置
4‧‧‧靜止基台
6‧‧‧第1滑動塊
8‧‧‧滾珠螺桿
10‧‧‧脈衝馬達
12‧‧‧加工進给手段
14‧‧‧導軌
16‧‧‧第2滑動塊
18‧‧‧滾珠螺桿
20‧‧‧脈衝馬達
22‧‧‧分度進给手段
24‧‧‧導軌
26‧‧‧圓筒支持構件
28‧‧‧夾頭工作台
30‧‧‧夾具
32‧‧‧柱
34‧‧‧雷射光束照射單元
35‧‧‧殼體
36‧‧‧聚光器
37‧‧‧脈衝雷射光束
38‧‧‧攝像單元
40‧‧‧控制器
42‧‧‧中央處理裝置
44‧‧‧唯讀記憶體
46‧‧‧隨機存取記憶體
48‧‧‧計數器
50‧‧‧輸入介面
52‧‧‧輸出介面
54‧‧‧線性標度
56‧‧‧加工進给量檢測手段
58‧‧‧線性標度
60‧‧‧分度進给量檢測手段
62‧‧‧雷射振盪器
64‧‧‧反覆頻率設定手段
66‧‧‧脈衝寬調整手段
68‧‧‧功率調整手段
70‧‧‧鏡子
72‧‧‧聚光用物鏡
74‧‧‧供給噴嘴
76‧‧‧液狀樹脂供給源
78‧‧‧幫浦
80‧‧‧液狀樹脂
82‧‧‧保護膜
84‧‧‧雷射加工溝
D‧‧‧元件
F‧‧‧環狀框
S1‧‧‧第1切割道
S2‧‧‧第2切割道
T‧‧‧切割膠帶
W‧‧‧晶圓
圖1係適於實施本發明之燒蝕加工方法之雷射加工裝置的立體圖。
圖2係雷射光束照射單元之方塊圖。
圖3係透過黏著膠帶而藉由環狀框支持之半導體晶圓的立體圖。
圖4係層積有由氮化物所形成之鈍化膜的半導體晶圓的立體圖。
圖5係顯示液狀樹脂塗佈步驟的立體圖。
圖6係顯示各種金屬氧化物之分光穿透率的圖表。
圖7係顯示燒蝕加工步驟的立體圖。
圖8係顯示燒蝕加工已結束之狀態之透過黏著膠帶而藉由環狀框支持之半導體晶圓的立體圖。
74‧‧‧供給噴嘴
76‧‧‧液狀樹脂供給源
78‧‧‧幫浦
80‧‧‧液狀樹脂
82‧‧‧保護膜
F‧‧‧環狀框
T‧‧‧切割膠帶
W‧‧‧晶圓
Claims (1)
- 一種層積有鈍化膜之基板的燒蝕加工方法，係於層積有由氮化物形成之鈍化膜之基板照射雷射光束而施行燒蝕加工者，該層積有鈍化膜之基板的燒蝕加工方法包含以下步驟：保護膜形成步驟，係至少於應進行燒蝕加工之基板之區域塗佈液狀樹脂，且前述液狀樹脂混有對雷射光束之波長具有吸收性之氧化物之微粉末，而形成含有該微粉末之保護膜；及雷射加工步驟，係於實施了該保護膜形成步驟後，於形成有該保護膜之基板之區域照射雷射光束而施行燒蝕加工，其中前述氧化物之微粉末之平均粒徑比雷射光束之點徑小，且雷射光束之點徑為10μm以下，且前述雷射光束之波長為355nm以下，前述氧化物之微粉末包含從由Fe2O3、ZnO、TiO2、CeO2、CuO、Cu2O及MgO所構成之群中選擇出之金屬氧化物，前述液狀樹脂包含聚乙烯醇。
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