TWI551658B

TWI551658B - 用以形成保護層的溶液與其製造方法與使用方法

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Publication number: TWI551658B
Application number: TW103146451A
Authority: TW
Inventors: 陳秋楓
Original assignee: 奇美實業股份有限公司
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2014-12-31
Publication date: 2016-10-01
Also published as: CN104744987B; CN104744987A; TW201525085A

Description

用以形成保護層的溶液與其製造方法與使用方法

本發明是有關於一種溶液，且特別是有關於一種用以形成作為晶圓雷射加工之保護層的溶液。

在半導體元件製造步驟中，係於半導體晶圓表面上，藉由呈格子狀配列的切割道(street)劃分成多數區域，並沿著這些劃分區域切割成多數個半導體晶片。當半導體晶圓被切割刀片切割成半導體晶片時，會產生瑕疵、刮痕或碎片，使形成在晶片表面的絕緣膜脫落。為避免上述問題，目前通常的做法是在利用切割刀片切割之前，沿著切割道施加雷射，從而形成與切割刀片同樣寬度相對應的溝槽，再利用切割刀片進行切割。

然而，當沿著切割道施加雷射時，雷射會被吸收到例如矽基板中，使基板熔化或熱分解並產生矽蒸氣，這些蒸氣冷凝後容易沈積在半導體晶片表面上，造成品質降低。

本發明係有關於一種溶液，可在要被雷射加工的晶圓上形成保護層，使雷射經由保護層照射晶圓表面，可以有效地避免冷凝後的矽蒸氣或其他經由雷射加工後產生的碎屑沈積於半導體晶片表面上，造成品質降低。

根據本發明，提出一種溶液，用以形成保護層。溶液包括一水溶性樹脂、一水溶性雷射吸收劑以及一溶劑。溶劑包括水與有機溶劑，且水與有機溶劑之重量比為3~17。

根據本發明，提出一種用以形成保護層之溶液的製造方法，包括混合一水溶性樹脂、一水溶性雷射吸收劑以及一溶劑。溶劑包括水與有機溶劑，水與有機溶劑之重量比為3~17。

根據本發明，提出一種用以形成保護層之溶液的使用方法，溶液包括一水溶性樹脂、一水溶性雷射吸收劑以及一溶劑，溶劑包括水與一有機溶劑，水與有機溶劑之重量比為3~17，且溶液係用於一雷射加工的製程中。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

100‧‧‧半導體晶圓

100a‧‧‧半導體晶圓表面

10‧‧‧基板

11‧‧‧半導體層

12‧‧‧半導體晶片

13‧‧‧切割道

14‧‧‧保護層

25‧‧‧雷射加工溝槽

26‧‧‧碎屑

27‧‧‧切割溝槽

725‧‧‧脈衝雷射

821‧‧‧切割刀片

P‧‧‧焦點

A、A’‧‧‧剖面線

X、Y、Z‧‧‧座標軸

第1圖繪示本發明實施例之半導體晶圓的俯視圖。

第2圖為第1圖之半導體晶圓沿A-A’線所繪製的剖面圖。

第3A~3C圖繪示本發明實施例之半導體晶圓進行一雷射加工的示意圖。

第4A、4B圖繪示本發明實施例之半導體晶圓進行一切割步驟的示意圖。

第1圖繪示本發明實施例之半導體晶圓100的俯視圖。第2圖為第1圖之半導體晶圓100沿A-A’線所繪製的剖面圖。在本實施例中，半導體晶圓包括一基板10以及一半導體層11。半導體層11設置於基板10上，且如第1圖所示，半導體晶圓100於第1圖中(標號12的位置處)，具有矩陣形式的多個由半導體層11所形成的半導體晶片12，半導體晶片12例如是積體電路(integrated circuit,IC)或大型積體電路(large-scale integration,LSI)。此外，如第1、2圖所示，多個半導體晶片12係被切割道13所分開，切割道13例如呈現格子狀。

在本實施例中，半導體層11包括位於半導體晶圓表面100a的絕緣膜(未繪示)和形成電路的功能膜(未繪示)，且半導體層11之絕緣膜例如是具有二氧化矽(SiO₂)的低介電常數(Low k)絕緣膜、無機材料或有機材料所組成。無機材料例如是SiOF或BSG(SiOB)，有機材料例如是聚醯亞胺或聚對二甲苯。

在一實施例中，為了避免半導體晶圓100被切割刀片切割成半導體晶片時，會產生瑕疵、刮痕或碎片，使形成在晶片表面絕緣膜脫落，係沿著切割道13施加雷射。此外，為了有效避免雷射加工後使基板10熔化或熱分解並產生矽蒸氣，這些蒸氣冷凝後沈積在半導體晶片表面100a上，或其他經由雷射加工後產生的碎屑沈積於半導體晶片表面100a上，係於半導體晶片表面100a形成一保護層14。如第1、2圖所示，保護層14可覆蓋基板10、半導體層11以及切割道13。

在本發明實施例中，保護層14係以一溶液所製成。此溶液包括一水溶性樹脂、一水溶性雷射吸收劑以及一溶劑。水溶性樹脂用以作為保護層14的基材。

在本發明其他實施例中，保護層14可以包括一第一成分與一第二成分之溶液所製成。第一成分包括上述水溶性樹脂、水溶性雷射吸收劑以及溶劑，第二成分係選自由一醇醚衍生物及一矽烷衍生物所組成的群組至少其中之一。第一成分與第二成分之重量比為100：0.1至100：0.005。此水溶性樹脂同樣可作為保護層14的基材。

在一實施例中，水溶性樹脂例如包括聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone,PVP)、具有五個或更多氧乙烯重複單元(oxyethylene recurring unit)的聚乙二醇、聚氧乙烯、甲基纖維素、乙基纖維素、羥丙纖維素、聚丙烯酸、聚乙烯醇-聚丙烯酸嵌段聚合物、聚乙烯醇-聚丙烯酸酯嵌段聚合物、聚甘油(polyglycerin)，水溶性樹脂可包括前述單一材料，或者包括兩個或兩個以上的結合。但本發明並未限定於此，只要材料可溶解於例如是水等溶劑中，塗覆並乾燥後可形成保護層即可。

在一實施例中，形成於半導體晶圓表面100a上的保護層14在雷射加工後可用水沖洗。考慮保護層14對水的沖洗能力，其水溶性樹脂可包括具有一個醚鍵或羥基做為極性基的樹脂，例如前述的聚乙烯醇或聚乙二醇水溶性樹脂。若具有一個極性基，例如是一個羧基或一個三級胺的水溶性樹脂，則會趨向於牢固地固定於半導體晶圓表面100a上，在用水沖洗後仍可能保持在半導體晶圓表面100a上。相對地，若具有一個醚鍵或羥基做為極性基的樹脂具有相對較弱的黏附性，可有效地避免在用水沖洗後，半導體晶圓表面100a仍保留其殘留物。在一實施例中，水溶性樹脂的聚合度或分子量最好較低。以聚乙烯醇為例，分子量最好在大約300。然而，雖然具有高聚合度或高分子量的水溶性樹脂較不易被水沖洗離開半導體晶圓表面100a，但可利用可塑劑來避免這樣的情況。可塑劑將於後方描述。

水溶性雷射吸收劑用以與水溶性樹脂結合，水溶性雷射吸收劑可例如是水溶性染料、水溶性色素或水溶性紫外線吸收劑。上述材料皆為水溶性，且可均勻地存在保護層14中。此外，水溶性雷射吸收劑與半導體晶圓表面100a具有很強的親和力，可使保護層14牢固地黏附於半導體晶圓表面100a。再者，具有上述材料的溶液在存放過程中應具有高度的存放能力，不會有不良的情況，例如是相分離或沉澱出現，同時又能兼顧具有良好的塗覆性能。若使用如顏料等水溶性雷射吸收劑，則保護層14的雷射吸收性將發生變化，或者存放性、塗覆性能很差，難以形成厚度均勻的保護層14。

在一實施例中，水溶性染料例如是選自偶氮染料(單偶氮和多偶氮染料)、金屬複合鹽偶氮染料、吡唑啉酮偶氮染料(pyrazolone azo dye)、芪偶氮染料(stilbene azo dye)、噻唑偶氮染料(thiazole azo dye)、蒽醌染料(蒽醌衍生物、蒽酮衍生物)、靛類染料(靛類衍生物、硫靛衍生物)、酞花青染料、碳離子染料(carbonium dye)(二苯甲烷染料、三苯甲烷染料、呫吨染料、吖啶染料)、醌亞胺染料(quinoneimine dye)(吖嗪染料、嗪染料、噻唑染料)、次甲基染料(花青染料、偶氮甲鹼染料)、喹啉染料(quinoline dye)、亞硝基染料(nitroso dye)、苯醌染料(benzoquinone dye)和萘醌染料(naphthoquinone dye)、萘酰亞胺染料(naphthalimide dye)、紫環染料(perinone dye)以及其他染料等。

在一實施例中，水溶性色素係以環境負荷考量，可使用作為食品添加劑的染料，例如是食品紅2號、食品紅40號、食品紅102號、食品紅104號、食品紅105號、食品紅106號、食品黃NY、食品黃4號酒石黃、食品黃5號、食品黃5號日落黃FCF、食品橙AM(Food Orange AM)、食品朱1號、食品朱4號、食品朱101號、食品藍1號、食品藍2號、食品綠3號、食品瓜顏色B、食品蛋顏色3號。

在一實施例中，水溶性紫外線吸收劑例如是4,4’-2羧基二苯甲酮、二苯甲酮-4-羧酸、2-羧基蒽醌、1,2-萘二羧酸、1,8-萘二羧酸、2,3-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸、2,7-萘二羧酸、鈉鹽、鉀鹽、銨鹽、以及其的四級銨鹽、2,6-蒽醌二磺酸鈉鹽、2,7-蒽醌二磺酸鈉鹽以及阿魏酸(ferulic acid)。

在本發明中，所使用的上述水溶性雷射吸收劑的量要能確保所希望的雷射吸收能力。如果使用波長為355nm的雷射進行加工，例如形成保護層14之溶液的固體成份的g吸收係數k(g absorption coefficient k)在3×10^-3到2.5×10^-1abs．L/g-cm的範圍內(abs：吸光度)。如果g吸收係數k比上述範圍低，則保護層14的雷射吸收能力低，使得由雷射照射產生的保護層14的熱分解明顯較基板10(例如是矽基板)慢，基板10熱分解產物的蒸氣壓力容易導致膜剝落，並在半導體晶圓100的外周邊部分處形成碎屑。如果g吸收係數k比上述範圍高，當施加雷射時，由於來自基板10的雷射反射，保護層14的熱分解更容易發生，雷射的加工寬度比雷射焦點直徑大，對於後續沿具有很小線寬度的切割道13進行切割並不合適。

如果選擇使用上述水溶性雷射吸收劑，其所用的雷射的波長在其最大吸收波長範圍內，小量的使用就能夠確保上述範圍內的g吸收係數k。如果選擇使用不滿足上述條件的水溶性雷射吸收劑，則必須大量使用才能確保上述範圍內的g吸收係數k。然而，若水溶性雷射吸收劑所使用的量太大，當包含水溶性雷射吸收劑的溶液被塗覆和乾燥以形成保護層14時，就會在水溶性雷射吸收劑和水溶性樹脂之間產生相分離。若水溶性雷射吸收劑所使用的量太小，水溶性雷射吸收劑可能不均勻地分布在保護層14上。因此，通常選擇水溶性雷射吸收劑時，係以100克的水溶性樹脂，使用0.01~10克的水溶性雷射吸收劑，以確保在上述範圍內的g吸收係數k。

製備保護層14之溶液中所用的溶劑可為水與有機溶劑之混合物形式。有機溶劑例如是乙醇、酯、烷撑二醇、烷撑二醇單烷基醚、烷撑二醇單烷基醚乙酸酯。更進一步說明，有機溶劑的例子包括異丙醇(isopropylalcohol)、乙醇、丙二醇單甲基醚醋酸酯(propylene glycolmonomethyl ether acetate,PGMEA)、丙二醇單甲基醚(propylene glycolmonomethyl ether,PGME)及碳酸烷基酯(alkyl carbonate)，例如碳酸丁烯酯、碳酸丙烯酯、丙三醇碳酸酯(glycerine carbonate)或碳酸乙烯酯。此些有機溶劑可單獨使用或為其二或多個之組合。在本實施例中，烷撑二醇單烷基醚例如是丙二醇單甲醚。

在一實施中，製備保護層14之溶液中所用的溶劑係為水與有機溶劑之重量比(水/有機溶劑)為3~17的溶劑。若水的含量過高(即水/有機溶劑>17)，則會有保存不易且塗覆不均的現象。若水的含量過低(即水/有機溶劑<3)，則易造成製程有機溶劑汙染問題。在另一實施例中，製備保護層14之溶液中所用的溶劑可為水與有機溶劑之重量比為3~10的溶劑。在又一實施例中，製備保護層14之溶液中所用的溶劑可為水與有機溶劑之重量比為3~7的溶劑。

在本發明實施例中，係以製備保護層14之溶液中所用的溶劑係為水與丙二醇單甲醚之重量比(H₂O/PGME)為3~17的溶劑說明。若水的含量過高(即H₂O/PGME>17)，則會有保存不易且塗覆不均的現象。若水的含量過低(即H₂O/PGME<3)，則易造成製程有機溶劑汙染問題。在本發明另一實施例中，製備保護層14之溶液中所用的溶劑為水與丙二醇單甲醚之重量比(H₂O/PGME)為3~10的溶劑。在本發明又一實施例中，製備保護層14之溶液中所用的溶劑為水與丙二醇單甲醚之重量比(H₂O/PGME)為3~7的溶劑。

在一實施例中，當製備保護層14之溶液包括第二成分，第一成分與第二成分之重量比為100：0.1至100：0.005。在另一實施例中，第一成分與第二成分之重量比為100：0.04至100：0.005。

本發明實施例之第二成分係選自由一醇醚衍生物及一矽烷衍生物所組成的群組至少其中之一。舉例來說，醇醚衍生物可包含下式的一般式H-O-(RO)_x-H，其中R可為線性或分歧的烷基，而x為大於2 的正整數，例如x可為4以上100以下的低分子量醇醚衍生物。在某些實施態樣中x為大於100的正整數，例如x可為100以上1000以下的中高分子量醇醚衍生物。

舉例來說，醇醚衍生物可包含下式的一般式R'-O-(RO)_x-H，其中R與R'可為線性或分歧的烷基，而x為大於2的正整數，例如x可為4以上100以下的低分子量醇醚衍生物。在某些實施態樣中，x為大於100的正整數。

舉例來說，醇醚衍生物可以是均聚物的形式，或它們的混合物或均聚物的組合，或可包括共聚物的這種共聚物的組合，例如嵌段或無規共聚物，或它們的混合物，或者可以包括它們的混合物或均聚物的組合，和共聚物。在一些實例中，醇醚衍生物的分子量範圍可從50到幾百萬，從50至100,000，從50到20,000。醇醚衍生物組分可以是液體、糊狀、固體、顆粒狀、凝膠、膠囊、粉末或顆粒形式。

舉例來說，醇醚衍生物包括聚乙二醇的均聚物、聚丙二醇或嵌段和乙氧基聚乙二醇和聚丙二醇的無規共聚物(random copolymers of ethylene oxide and propylene oxide)，以及它們的任何混合物的衍生物。在一些具體的實施方案中，乙氧基聚乙二醇和聚丙二醇的嵌段共聚物是那些在800到40,000的分子量範圍之間，其中所述乙氧基聚乙二醇佔10至80重量%的共聚物。這種嵌段共聚物的商品名的一個例子是PLURONICS，由BASF製造。一種特定類型，在一些實施例中使用的醇醚衍生物包括乙氧基聚乙二醇/聚丙二醇共聚物。

舉例來說，醇醚衍生物選自乙氧基聚乙二醇/聚丙二醇共聚物、甲氧基聚乙二醇/聚丙二醇共聚物、丙氧基聚乙二醇/聚丙二醇共聚物、丁氧基聚乙二醇/聚丙二醇共聚物、三甘油、六甘油、PPG-4、PPG-6、PEG-5、PEG-6、PEG-8、PEG-12、PEG-14、PEG-18和它們的混合物。

舉例來說，第二成分可包括由下列化學式(1)表示的醇醚衍生物：

其中m介於1至30，n介於1至30。在其他實施例中，m例如介於1至25，n例如介於1至25。或者，m可介於1至20，n可介於1至20。

或者，第二成分可包括由下列化學式(2)表示的醇醚衍生物：

其中t介於1至30，R包括C1-C16烷烴基。在某些實施例中，t可例如介於1至25，或者t可介於1至20。R可例如包括C1-C10烷烴基，或者R可包括C1-C5烷烴基。

在某些實施例中，第二成分可同時包括上述化學式(1)與化學式(2)表示的醇醚衍生物，且化學式(1)與化學式(2)的重量比為75：25至97：3。

通過研究發現醇醚衍生物對溶液的相容性、流平性與消泡性有顯著影響。一個有用的醇醚衍生物之具體實例為信越的H1030102，其包括重量5~20%的二丙二醇甲醚(Dipropylene glycol methyl ether,DPM)與重量80~90%的聚烯烴基二醇(Polyalkylene glycol,PAG)。

此外，第二成分也可包括由下列化學式(3)表示的矽烷衍生物：

其中x介於5至100，y介於0至15，z介於0至15，G1、G2、G3和R1包括-(CH₂)₃(OC₂H₄)_a(OC₃H₆)_bOR’、-(CH₂)₃OCH₂(CHCH₂O)、-CH₂CHCH₃C₆H₅、-CH₂CH₂C₆H₅或C1-C20烷烴基，a介於0至26，b介於0至26，R’為H、CH₃、CH₂CH₃、C₄H₉、C₁₂H₂₅或COCH₃。

上述結構分子中G1、G2、G3和R1可例如為的C1-C20烷烴基直鏈分子，在某些實施例中，G1、G2、G3和R1可為C1-C10烷烴基直鏈分子。在某些實施例中，x可介於5至80，y可介於0至12，z可介於0至12。或者，x可介於5至60，y可介於0至8，z可介於0至8。矽烷衍生物的重量平均分子量例如為200~40000，在其他實施例中例如為500~10000，或者為800~3000。

在某些實施例中，第二成分可同時包括醇醚衍生物與矽烷衍生物，且醇醚衍生物與矽烷衍生物的重量比為5：95至95：5。

除了上述水溶性樹脂和水溶性雷射吸收劑，其他混合劑也可溶解應用於形成保護層14的溶液中。舉例來說，溶液可包括可塑劑和表面活性劑。

可塑劑用於增强保護層14在雷射加工後，被水沖洗清除的能力，尤其，可塑劑可應用於使用高分子量的水溶性樹脂時。此外，可塑劑還可抑制由於雷射的照射而引起水溶性樹脂的碳化。在一實施例中，可以水溶性的低分子量化合物做為可塑劑，例如包括乙二醇、三甘醇、四甘醇、乙醇胺、丙三醇。可塑劑可包含一種、兩種或多種組合之上述化合物。可塑劑的用量，係以在溶液塗覆和乾燥之後不會在可塑劑和水溶性樹脂之間產生相分離為標準。舉例來說，100克的水溶性樹脂可與75克或少於75克的可塑劑混合，在一實施例中，例如是20~75克的可塑劑。

表面活性劑可用以增强塗覆性能，且增强溶液的存放穩定性。可以使用任何非離子型、陽離子型、陰離子型、或兩性型的表面活性剤，只要此表面活性劑係為水溶性。

非離子型表面活性劑例如是壬基酚基、低碳醇基(higher aicohoi-based)、多元醇基、聚氧化亞烷基二醇基、聚氧乙烯烷基酯基、聚氧乙烯烷基醚基、聚氧化亞乙基烷基酚醚基或聚氧乙烯脫水山梨糖醇烷基酯基。陽離子型表面活性劑例如是四級銨鹽和銨鹽。陰離子型表面活性劑例如是烷基苯磺酸與其鹽類、烷基硫酸酯鹽、甲基牛磺酸鹽以及醚磺酸鹽。兩性型表面活性劑例如是咪唑啉甜菜鹼基、醯胺基丙基甜菜鹼基以及氨基二丙酸鹽基表面活性劑。本發明實施例之表面活性劑可選擇上述表面活性劑中的一種、兩種或多種的組合。隨著製備溶液的不同，表面活性劑的量可以是10ppm或數百ppm。

在本發明實施例中，用以形成雷射割片的保護層14之溶液，其內部固體(即上述水溶性樹脂、水溶性雷射吸收劑等)含量應該根據所使用的水溶性樹脂的類型、聚合度或分子量來決定，使溶液具有適當的塗覆性能。如果固體含量過高，例如會使塗覆困難，導致形成的保護層14不均勻或殘存有氣泡。如果固體含量過低，則在將溶液塗覆在半導體晶圓表面100a上時溶液容易往下滴，並且不容易控制溶液乾燥後形成之保護層14的厚度。因此，儘管所使用的水溶性樹脂可能不同，但溶液中的固體含量(各種固體成份的總含量)約佔溶液總重量的3%~30%。在所有固體成分中，水溶性樹脂通常占其重量的5%或更多。這樣的比例可使形成的保護層14具有適當的强度且能防止在半導體晶圓表面100a上沉積碎屑。

在前述溶液被塗覆到將被加工的半導體晶圓表面100a上後，使被塗覆之溶液乾燥，從而形成保護層14。半導體晶圓100上包括多個被格子狀的切割道13劃分的半導體晶片12，利用雷射經過保護層14照射這些切割道13以形成溝槽。保護層14之厚度，在切割道13上例如是0.1~5μm。這些將被加工的半導體晶圓表面100a通常具有很多凹痕和突起，且切割道13係形成於這些凹痕中。因此，如果保護層14之厚度很小，則這些突起上的保護層14的厚度就非常小，使碎屑很可能進入保護層14並沈積在半導體晶片12的表面上。另一方面，保護層14之厚度過大不能帶來特別的優勢，且在雷射加工後，用水沖洗保護層14時更為費時。

當本發明實施例之溶液所形成之保護層14形成在半導體晶圓表面100a上時，在半導體晶圓100的背面可黏附一保護帶6(參照第3A圖)。接著，利用雷射通過保護層14照射半導體晶圓的表面100a(切割道13)。

第3A~3C圖繪示本發明實施例之半導體晶圓100進行一雷射加工的示意圖。如第3A圖所示，脈衝雷射725施加於半導體晶圓100之切割道13，脈衝雷射725的焦點P對齊切割道13的上表面附近之區域，焦點P之間的間隙比後續所用之切割刀片(將在後方進行描述)的寬度大。

本發明實施例之半導體晶圓100例如可在下列加工條件下執行雷射加工步驟：

光源：YV04雷射器或YAG雷射器

波長：355nm

脈衝重複頻率：50~100kHz

輸出：0.3~4.0W

焦點直徑：9.2μm

加工進給速度：1~800mm/秒

如圖3B所示，通過執行上述雷射加工步驟，在已經形成切割道13的半導體晶圓100的半導體層11中，沿著切割道23形成寬度比切割刀片(將在下面進行描述)寬的雷射加工溝槽25。雷射加工溝槽25到達基板10以除去半導體層11。然後，在雷射加工步驟中，脈衝雷射725經保護層14施加給形成有切割道23位於其上的半導體層21，由於保護層14具有高雷射吸收性能，因此保護層14的熱分解與半導體層11和基板10的熱分解基本上同時，或在基板10的熱分解之前發生。也就是說，保護層14成為加工起始點。在以這種方式在保護層14中形成加工起始點後，或在保護層14中形成加工起始點大致同時，通過施加脈衝雷射725加工半導體層11和基板10，可避免保護層14在半導體層11和基板10之熱分解產物的蒸氣壓力下剝落。此外，由於保護層14黏附到半導體晶圓表面100a(或半導體晶片12的表面)上的黏附力很强，在加工過程中保護層14很少發生剝落。因此，可以有效地避免由於保護層14的剝落而引起碎屑沈積在半導體晶片12的外周邊緣部。也就是說，如第3B圖所示，由於形成上述保護層14，碎屑26沉積在保護層14的表面而不沉積在半導體晶片12上。因此，可以有效地避免碎屑26的沉積而造成半導體晶片12的品質下降。

接著如第3C圖所示，將塗覆在半導體晶圓表面100a上的保護層14去除。保護層14可以用水(或熱水)沖洗，由於保護層14是由水溶性樹脂所形成(其它成份也是水溶性的)，因此，可以水對保護層14進行沖洗，以去除保護層14。此時，在上述雷射加工步驟過程中，在保護層14上產生的碎屑26也與保護層24一起被沖洗掉。如上所述，去除保護層14的步驟執行起來非常容易。在保護層14以上述方式被去除之後，沿著在半導體晶圓100的切割道13中形成之雷射加工溝槽25，執行切割半導體晶片12的切割步驟。

第4A、4B圖繪示本發明實施例之半導體晶圓100進行一切割步驟的示意圖。如第4A、4B圖所示，切割刀片821以預定旋轉速度旋轉，透過切割刀片821使半導體晶圓100沿著形成在切割道13中的雷射加工溝槽25，形成到達半導體晶圓100之背面的切割溝槽27，以切割半導體晶圓100。在切割步驟中，只有基板10被切割刀片821所切割，可防止切割刀片821切割到半導體層11時，可能使半導體層11剝落。

上述切割步驟在例如下面的條件下執行：

切割刀片：外徑52mm，厚度20μm

切割刀片的旋轉速度：30,000轉/分鐘

切割進給速度：50mm/秒

對形成在半導體晶圓100上的所有切割道13執行上述切割步驟，使半導體晶圓100沿著形成在切割道13中的雷射加工溝槽25被切割，因而被分成獨立的半導體晶片12。在切割步驟中，執行切割時係提供切割用水(純淨水)。如此，可利用提供的切割用水可以將保護層14去除，而不需要再另外提供上述的保護層14的去除步驟。也就是說，切割步驟可以同時與保護層14的去除步驟同時執行。

如上所述，由前述半導體晶圓100被分割的實施例描述本發明之晶片加工方法時，可明白本發明也能用於其它晶片之各種類型的雷射加工，舉例來說，本發明可用於光學器件晶片的分割。

以下係依據本發明提出用以形成保護層14的溶液。實驗例可以下列加工條件下執行雷射加工步驟：

光源：YV04雷射器

波長：355nm

脈衝重複頻率：50~100kHz

輸出：0.3~4.0W

焦點直徑：9.2μm

加工進給速度：1~800mm/秒

<實施例>

在實施例1中，水溶性樹脂係選用聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)，水溶性雷射吸收劑係選用反式阿魏酸(Trans Ferulic acid)，溶劑為水與丙二醇單甲醚(PGME)。

首先，依據下表一所示選取各成分所需的重量比。將上述各成分混合後，加入裝配有攪拌器之混合器內，於室溫且500rpm下攪拌1小時後，即製備出用於形成晶圓切割之保護層14的溶液。

在實施例1中，各成分的重量百分比如表一所示：

其餘實施例與上述相同，差異僅在水與丙二醇單甲醚之重量比，相關數據請參考下表二所示。

表二係為水與丙二醇單甲醚在不同重量比下製備出用於晶圓切割之保護層14的厚度。將表二中的每一樣本藉由旋轉塗佈塗佈於6英吋大小之氧化矽基板上，且調整轉速500(rpm)使所得之保護層於120℃乾燥1分鐘後具有2μm厚度，因而形成保護層14。之後，測量半導體晶圓100之中心及與半導體晶圓100之中心間隔1公分距離之任意方向之二點的保護層14之厚度。半導體晶圓100之中心的保護層14之厚度若與半導體晶圓100之中心間隔1公分距離之任意方向之二點的保護層14之厚度差異0.1μm以上，則視為保護層14之厚度不均勻；反之，導體晶圓100之中心的保護層14之厚度若與半導體晶圓100之中心間隔1公分距離之任意方向之二點的保護層14之厚度差異不到0.1μm，則視為保護層14之厚度均勻。保護層14之厚度若視為均勻，則任意取三點之保護層14的平均厚度值；保護層14之厚度若視為不均勻，則僅列出三點之保護層14的厚度值。

在表二中的各晶圓切割之保護層14係以聚乙烯基吡咯烷酮為水溶性樹脂，反式阿魏酸為水溶性雷射吸收劑。在表二中，保護層14之厚度的數值若為單一數值，則表示保護層之厚度分佈平均，此數值即為平均厚度值；保護層14之厚度的數值若非單一數值，則表示保護層14之厚度分佈不平均，也就是任意兩點的差異超過0.1μm，則不取平均厚度值，僅列出測量值。

此外，保護層厚度1係為溶液塗覆於半導體晶圓表面100a並乾燥後，即進行測量的結果。保護層厚度2係為溶液置放一個月後再塗覆於半導體晶圓表面100a並乾燥後，進行測量的結果。

參照保護層厚度1的結果，當水與丙二醇單甲醚之重量比過高(即H₂O/PGME>17)，形成之保護層14明顯具有厚度不均勻的問題。參照保護層厚度2的結果，當水與丙二醇單甲醚之重量比過高(即H₂O/PGME>17)，形成之保護層14，其厚度同樣也產生了明顯的變化。此外，水與丙二醇單甲醚之重量比為91(即H₂O/PGME=91)時，溶液置放後的第二天，便有固體析出，表示溶液中的各成分無法均勻混合。其中，水與丙二醇單甲醚之重量比為17.4(即H₂O/PGME=17.4)時，溶液配置完進行測量為均一值(2.041)，但放置一個月後，再次塗覆則目視下為不均勻。

相對地，在水與丙二醇單甲醚之重量比(H₂O/PGME)為3~17的溶劑(即本發明實施例所界定之範圍)所形成之保護層14，不僅厚度分佈平均，溶液在置放一個月後，塗覆所形成的保護層14之厚度與一個月前塗佈的保護層14之厚度也無明顯的差異。

在本發明實施例中，製備保護層14之溶液中所用的溶劑係為水與丙二醇單甲醚之重量比(H₂O/PGME)為3~17的溶劑。若水的含量過高(即H₂O/PGME>17)，則會有保存不易且塗覆不均的現象。若水的含量過低(即H₂O/PGME<3)，則易造成製程有機溶劑汙染問題。

然後，將具有表二中水與丙二醇單甲醚之重量比(H₂O/PGME)為3~17範圍內之溶液所形成之保護層14的半導體晶圓100安裝到滿足上述規格的雷射加工設備上進行雷射加工。接著，再用純淨水將保護層14清洗掉，並且觀察雷射掃描的周圍區域，發現周圍區域並沒有碎屑沉積。

在實施例2中，水溶性樹脂同樣選用聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)，水溶性雷射吸收劑係選用反式阿魏酸(Trans Ferulic acid)，溶劑為水與丙二醇單甲醚(PGME)。此外，以上表一所示之各成分為第一成分，並選擇下表三之不同成分為第二成分，分別與第一成分混合。其中視第一成份為100重量份，第二成份重量份如表三所示。

在實施例2中，表一所示之重量百分比即代表表一中各成分的重量(克)。將不同的第二成分依照表三所示之含量與第一成分混合後，藉由旋轉塗佈將此溶液塗佈於6英吋大小之氧化矽基板上，且調整轉速500(rpm)使所得之保護層於120℃乾燥1分鐘後具有2μm厚度，因而形成保護層14。後續目視是否平坦與氣泡產生，並將結果同樣紀錄於表三。

在表三中，添加劑A為信越化學公司所製造的醇醚衍生物H1030102，包括重量5~20%的二丙二醇甲醚(Dipropylene glycol methyl ether,DPM)與重量80~90%的聚烯烴基二醇(Polyalkylene glycol,PAG)；添加劑B、C分別為信越化學公司所製造的矽烷衍生物KF-351A、KF352A(化學式：)；添加劑D為畢克化學公司(BYK)所製造的醚矽烷衍生物BYK-333(聚醚改質聚二甲基矽氧烷(polyether modified polydimethylsiloxane))；添加劑E為台灣聚合化學品股份有限公司所製造的非離子界面活性劑CF-305，為一含石蠟油及脂肪酸醯鹽類之混合物；添加劑F為三福氣體股份有限公司(Air Products)所製造的醇醚衍生物DF-110D，包括丙醇醚與四甲基-6-十二炔-5,8-二醇(tetramethyl-6-dodecyne-5,8-diol)；添加劑G為三福氣體股份有限公司(Air Products)所製造的醇醚衍生物Dynol 604，包括2,5,8,11-四甲基-6-十二烷炔-5,8-二醇乙氧基化物(2,5,8,11-tetramethyl-6-dodecyn-5,8-diol ethoxylate)。

由表三之結果可知，可選擇添加劑A、B、C、D作為本發明實施例之溶液的第二成分。其結果明顯表明本發明的醇醚衍生物或矽烷衍生物具有良好的相容性、流平性與消泡性，表現出較為優越的泡沫控制能力。接著，將不同含量之上述添加劑A、B、C、D與表一之所有成分混合，並目視是否平坦與氣泡產生，結果紀錄於下表四。

由表四之結果，在本發明實施例中，可選擇第一成分與添加物A之重量比為100：0.04至100：0.005，第一成分與添加物B之重量比為100：0.1至100：0.005，第一成分與添加物C之重量比為100：0.1至100：0.005，或第一成分與添加物D之重量比為100：0.05至100：0.01製備溶液，以形成保護層14。此外，第二成分可同時選擇醇醚衍生物A與矽烷衍生物B或C的混合物，例如，第一成分與添加物A+B之重量比為100：0.8(其中A為0.5重量份，B為0.3重量份)或第一成分與添加物A+C之重量比為100：0.008(A 為0.006重量份，C為0.002重量份)。

以上實驗結果表示，第二成分可選擇醇醚衍生物或矽烷衍生物或同時選擇醇醚衍生物與矽烷衍生物。由於第二成分在第一成分中有很好的相容性且具有極強的降低表面張力的能力，賦予本發明較佳的流平性、潤濕分散的功能，另一方面提供良好的抑泡消泡性能。因此第二成分能提供溶液形成較佳平坦且氣泡少的保護層，能更高效的保護雷射加工的晶圓不受損害且減少不良品產生。

承上述說明，本發明實施例之溶液，可在要被雷射加工的晶圓上形成保護層，使雷射經由保護層照射晶圓表面，有效地避免冷凝後的矽蒸氣或其他經由雷射加工後產生的碎屑沈積於半導體晶片表面上，造成品質降低。同時，本發明實施例之溶液能保存更久的時間。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。