TWI590317B - Method of dividing plate-like workpieces - Google Patents

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Description

板狀被加工物之分割方法 發明領域
本發明是有關於朝半導體晶圓或光裝置晶圓等板狀被加工物照射雷射光束以將板狀被加工物分割為晶片之板狀被加工物之分割方法。
發明背景
藉由加工裝置將在表面形成有由分割預定線所劃分之IC、LSI、LED等複數裝置的矽晶圓、藍寶石晶圓等晶圓分割為個別之裝置晶片，分割後之裝置晶片被廣泛地利用於手機、電腦等各種電子機器。
使用到稱作切塊機(dicer)之切削裝置的切割方法被廣泛地採用於晶圓之分割。切割方法是將以金屬、樹脂來固化鑽石等砥粒之厚度30μm左右之切削刀，以30000rpm左右之高速旋轉並往晶圓切入，藉此切削晶圓，將晶圓分割為個別之裝置晶片。
另一方面，近年來提案有一種方法，是藉由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形成雷射加工溝，以分斷裝置(分割裝置)將晶圓沿著該雷射加工溝割斷而分割為個別之裝置晶片。
利用雷射加工裝置來形成雷射加工溝，加工速度可以比利用切塊機之切割方法還快，且即便是由藍寶石或SiC等高硬度素材所構成之晶圓亦可較容易加工。
另外，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枚晶圓之裝置獲取量可增加之特徵。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1 日本特開2005-86160號公報
發明概要
然而，在使用按壓構件從雷射加工溝之反面側來隔著擴展膠帶按壓晶圓而以雷射加工溝作為起點予以分割、藉此將晶圓予以晶片化之際，有時會因為板狀被加工物之材質而難以晶片化。
舉例來說，當材料是藍寶石或陶瓷等較不易斷裂之材料時，因為即便以按壓刀來強力地推擠亦不會斷裂，故需要形成深的雷射加工溝，必然地雷射照射之流程數會變多、工時會增大。
另外，當板狀被加工物之背面被覆有Au、Ag、Cc等金屬膜時，為了將金屬膜扯斷，即便板狀被加工物已分割仍需使按壓刀更往下方下降。
此時，為了避免擴展膠帶破掉或拉伸，板狀被 加工物並非平坦地載置於支持機構上，有著在分割裝置之調正變困難、在下個步驟以後之處置(handling)亦變困難之課題。
本發明是鑑於此點之發明，其目的在於提供一種板狀被加工物之分割方法，即便是不易斷裂之板狀被加工物，亦可藉由沿著雷射加工溝賦予外力而確實地分割為晶片。
根據本發明，可提供一種板狀被加工物之分割方法，是將具有第1面及該第1面之相反側之第2面的板狀被加工物分割成複數晶片之分割方法，其特徵在於包含有：框單元形成步驟，於板狀被加工物之第1面貼附已裝在環狀框之擴展膠帶，形成框單元；雷射加工溝形成步驟，於實施了該框單元形成步驟後，於該板狀被加工物之該第2面照射對該板狀被加工物具有吸收性之波長之雷射光束，於該第2面形成雷射加工溝；及分割步驟，於實施了該雷射加工溝形成步驟後，以令形成於該板狀被加工物之該第2面之該雷射加工溝在具有直線狀之間隙之支持機構之界定出該間隙之一對支點之中央成列的方式將該板狀被加工物載置於支持機構上，沿著該雷射加工溝隔著該擴展膠帶以按壓刀由該第1面垂直地按壓該板狀被加工物，將該板狀被加工物分割；該分割步驟是以該按壓刀按壓已插入該按壓刀與該擴展膠帶之間之緩衝材來實施，該緩衝材具有可撓性且彈性比該擴展膠帶還高；藉由隔著該緩衝 材以該按壓刀按壓該板狀被加工物，除了該按壓刀及於該板狀被加工物之垂直方向之按壓力之外，還有以該按壓刀為界將該板狀被加工物往兩旁推開之擴張作用附加到該板狀被加工物。
較佳的是：緩衝材是由片狀構件構成，該片狀構件是由聚對酞酸乙二酯構成。較佳的是：板狀被加工物是由光裝置晶圓構成，該光裝置晶圓是在藉由複數之分割預定線於第2面劃分之各區域形成有光裝置，且於第1面被覆有金屬膜。
根據本發明之板狀被加工物之分割方法，由於在按壓刀與板狀被加工物之間插入緩衝材而實施分割步驟，故除了按壓刀及於板狀被加工物之垂直方向之按壓力之外，還可對板狀被加工物追加地賦予以按壓刀為界將板狀被加工物往兩旁推開之擴張力，因此，可將只是以垂直方向之按壓力而無法分割之板狀被加工物予以分割。
另外，因為按壓刀之往垂直方向的移動量不用多，亦不會發生擴展膠帶之破斷或拉伸等，故可發揮在之後之處置亦不會發生問題的效果。
8‧‧‧框單元
10‧‧‧雷射光束照射單元
11‧‧‧光裝置晶圓
11a‧‧‧表面
11b‧‧‧背面
12‧‧‧雷射光束發生單元
13‧‧‧藍寶石基板
14‧‧‧聚光器
15‧‧‧磊晶層
16‧‧‧雷射振盪器
17‧‧‧分割預定線
18‧‧‧反覆頻率設定機構
19‧‧‧光裝置
20‧‧‧脈衝寬調整機構
21‧‧‧反射膜
21a‧‧‧毛邊
22‧‧‧功率調整機構
23‧‧‧雷射加工溝
24‧‧‧鏡子
25‧‧‧緩衝材片
26‧‧‧聚光用物鏡
27‧‧‧脫模薄膜
28‧‧‧夾頭工作台
29‧‧‧破斷
30‧‧‧分割裝置
32‧‧‧支持單元(支持機構)
34‧‧‧按壓刀
36‧‧‧支持構件
36a‧‧‧上部稜
38‧‧‧間隙
40‧‧‧拍攝單元
A‧‧‧箭頭
B‧‧‧箭頭
F‧‧‧環狀框
T‧‧‧擴展膠帶
X1‧‧‧箭頭
Y‧‧‧箭頭
圖1是光裝置晶圓的表面側立體圖。
圖2是顯示框單元形成步驟的分解立體圖。
圖3是框單元的立體圖。
圖4是雷射光束照射單元的方塊圖。
圖5是顯示雷射加工溝形成步驟的立體圖。
圖6是顯示本發明實施形態之分割步驟的截面圖。
圖7是顯示實施形態之分割步驟的擴大截面圖。
圖8是說明習知之分割步驟的截面圖。
用以實施發明之形態
以下，參考圖面來詳細地說明本發明之實施形態。參考圖1，顯示有作為本發明之分割方法之加工對象之光裝置晶圓11的表面側立體圖。光裝置晶圓11是於藍寶石基板13上積層氮化鎵(GaN)等之磊晶層(發光層)15而構成。
光裝置晶圓11於背面11b被覆有由金屬所形成之反射膜21。光裝置晶圓11具有積層有磊晶層15之表面(第2面)11a與被覆有反射膜21之背面(第1面)11b。
藍寶石基板13具有例如100μm之厚度，磊晶層15具有例如5μm之厚度。於磊晶層15形成有藉由形成格子狀之分割預定線(切割道)17而劃分之LED等之複數光裝置19。
在實施本發明實施形態之分割方法時，宜如圖2及圖3所示地將光裝置晶圓11貼附於擴展膠帶T而形成框單元8，其中擴展膠帶T是外周部分貼附於環狀框F之黏著膠帶。擴展膠帶T是以聚烯、氯乙烯等為基材之黏著膠帶。
在實施了框單元形成步驟後，實施雷射加工溝形成步驟，雷射加工溝形成步驟是朝光裝置晶圓11之表面 (第2面)照射對晶圓11具有吸收性之波長之脈衝雷射光束而於表面11a形成沿著分割預定線17之雷射加工溝。
參考圖4，顯示有雷射加工裝置之雷射光束照射單元10的方塊圖。雷射光束照射單元10包含有雷射光束發生單元12與聚光器(雷射頭)14。
雷射光束發生單元12包含有用於振盪出YAG雷射或YVO4雷射之雷射振盪器16、反覆機構設定機構18、脈衝寬調整機構20、功率調整機構22。
藉由雷射光束發生單元12之功率調整機構22而調整至預定功率之脈衝雷射光束是在聚光器14之鏡子24被反射，且更藉由聚光用物鏡26而聚光以照射於被保持在雷射加工裝置之夾頭工作台28之光裝置晶圓11。
在實施雷射加工溝形成步驟前，宜於光裝置晶圓11之表面(第2面)11a塗佈PVA(聚乙烯醇)、PEG(聚乙二醇)等之水溶性樹脂而於表面11a上被覆保護膜，通過該保護膜於晶圓11照射脈衝雷射光束。
如此地於晶圓11之表面11a被覆保護膜是因為於晶圓11照射脈衝雷射光束時於脈衝雷射光束所照射之區域會熱能量集中而產生殘渣，為了防止該殘渣附著於裝置表面。
雷射加工溝形成步驟是將夾頭工作台28移動而令朝第1方向伸長之分割預定線17之加工開始位置位於聚光器14的正下，將藉由雷射光束發生單元12之功率調整機構22而調整至預定功率之脈衝雷射光束以圖4所示之聚光 器14之鏡子24予以反射，再以聚光用物鏡26照射於晶圓11之表面。
一面如此地以聚光器14將脈衝雷射光束朝光裝置晶圓11之表面11a照射，一面以預定之進給速度(例如100mm/秒)將夾頭工作台28朝箭頭X1方向加工進給，沿著朝第1方向伸長之分割預定線17藉由燒蝕加工形成雷射加工溝23。
一面將雷射光束照射單元10朝Y軸方向分度進給，一面沿著全部之朝第1方向伸長之分割預定線17形成同樣之雷射加工溝23。接著，將夾頭工作台28旋轉90度，針對朝第2方向伸長之分割預定線17亦藉由燒蝕加工形成相同之雷射加工溝23。
附帶一提，在本實施型態之雷射加工溝形成步驟之雷射加工條件舉例來說是如以下地設定。
光源：YAG脈衝雷射
波長：355nm(YAG雷射之第3諧波)
輸出：3.0W
反覆頻率：20kHz
進给速度：100mm/秒
在實施了雷射加工溝形成步驟後，實施沿著光裝置晶圓11之形成有雷射加工溝23之分割預定線17賦予外力、以雷射加工溝23為分割起點將光裝置晶圓11分割為複數之裝置晶片的分割步驟。
該分割步驟是如圖6所示，於擴展膠帶T之背面 貼附緩衝材片25。緩衝材片25具有可撓性，由彈性比擴展膠帶T還高之材料形成。緩衝材片25宜由PET(聚對酞酸乙二酯)形成，具有約200μm左右之厚度。緩衝材片25於擴展膠帶T之背面並非一定要貼附，只要令緩衝材片25安裝成位於擴展膠帶T上即可。
分割裝置30包含有支持單元(支持機構)32、與支持單元32一體地形成之按壓刀34。支持單元32包含有以在其間形成細長之間隙38的方式安裝之一對截面L形狀之支持構件36，於支持構件36之內側安裝有具有顯微鏡及相機之拍攝單元40。
在實施分割步驟時，隔著作為裝置保護薄膜而發揮作用之脫模薄膜27將光裝置晶圓11載置於支持單元32上。然後，隔著脫模薄膜27以拍攝單元40拍攝光裝置晶圓11之表面(第2面)11a，以令應分割之分割預定線17來到藉由一對之支持構件36而規定出之間隙38之中央的方式定位。
在如此地將晶圓11定位後，令按壓刀34朝箭頭A方向移動，隔著緩衝材片25而從背面(第1面)11b側垂直地按壓晶圓11。亦可將緩衝材片25安裝成位於按壓刀34側。
隔著緩衝材片25以按壓刀34按壓晶圓11時，除了按壓刀34及於晶圓11之垂直方向之按壓力之外，還有以按壓刀34為界而如箭頭B所示地往兩旁將晶圓11推開之擴張作用附加到晶圓11，因此，晶圓11以雷射加工溝23為分 割起點沿著分割預定線17被分割(割斷)。
由於如此地藉由隔著緩衝材片25以按壓刀34按壓晶圓11，令將晶圓11往兩旁推開之擴張作用附加到晶圓11，故同時亦可割斷由被覆於晶圓11之背面11b的金屬所構成之反射膜21。
一面將晶圓11朝箭頭Y方向以分割預定線17之間距逐步地移動一面令雷射加工溝23位於開口38之中央，以按壓刀34隔著緩衝材片25按壓晶圓11，沿著朝第1方向伸長之分割預定線17將晶圓11一個接一個地割斷。
接著，可藉由在將晶圓11旋轉90度後沿著朝第2方向伸長之分割預定線17實施相同之分割步驟，將光裝置晶圓11分割為個別的光裝置晶片19。
附帶一提，在分割步驟中，界定出間隙38之一對之支持構件36的上部稜36a是成為將按壓刀34按壓時之支持支點。在本實施型態，按壓刀34在分割步驟所下降之距離大約是100μm。
本實施型態之分割步驟雖然是將分割裝置30固定而將光裝置晶圓11以分割預定線17之間距逐步地移動，但亦可是將晶圓11固定而將分割裝置30移動。
在本實施型態之分割步驟中，因為按壓刀34之往垂直方向的移動量不用高，亦不會發生擴展膠帶T之破斷或拉伸等，故在之後之處置亦不會發生問題。
為了進行比較，參考圖8來說明不使用緩衝材片8之習知之分割步驟。在習知之分割步驟中，因為於擴展 膠帶T沒有貼附緩衝材片，故將按壓刀34按壓於擴展膠帶T時，只有垂直方向之按壓力施加於晶圓11，因此，按壓刀34之下降距離變長、如符號29所示地擴展膠帶T破斷、於反射膜21產生毛邊21a，不易於分割背面被覆有由金屬形成之反射膜21之光裝置晶圓11。
在上述之實施形態雖然是以適用於具有藍寶石基板之光裝置晶圓11之例來說明本發明，但本發明之分割方法於具有金屬膜之GaN晶圓、銅鎢晶圓、矽晶圓等亦同樣可能適用。再者，於不具有金屬膜之氧化鋁陶瓷、氮化鋁等陶瓷亦同樣可能適用。
11‧‧‧光裝置晶圓
19‧‧‧光裝置
21‧‧‧反射膜
23‧‧‧雷射加工溝
25‧‧‧緩衝材片
27‧‧‧脫模薄膜
30‧‧‧分割裝置
32‧‧‧支持單元
36‧‧‧支持構件
36a‧‧‧上部稜
38‧‧‧間隙
40‧‧‧拍攝單元
A‧‧‧箭頭
B‧‧‧箭頭
T‧‧‧擴展膠帶

Claims (3)

  1. 一種板狀被加工物之分割方法，是將具有第1面及該第1面之相反側之第2面的板狀被加工物分割成複數個晶片之分割方法，其特徵在於包含有：框單元形成步驟，於板狀被加工物之第1面貼附已裝在環狀框之擴展膠帶，形成框單元；雷射加工溝形成步驟，於實施了該框單元形成步驟後，於該板狀被加工物之該第2面照射對該板狀被加工物具有吸收性之波長之雷射光束，於該第2面形成雷射加工溝；及分割步驟，於實施了該雷射加工溝形成步驟後，以令形成於該板狀被加工物之該第2面之該雷射加工溝在具有直線狀之間隙之支持機構之界定出該間隙之一對支點之中央成列的方式將該板狀被加工物載置於支持機構上，沿著該雷射加工溝隔著該擴展膠帶以按壓刀由該第1面垂直地按壓該板狀被加工物，將該板狀被加工物分割；該分割步驟是以該按壓刀按壓已插入該按壓刀與該擴展膠帶之間之緩衝材來實施，該緩衝材具有可撓性且彈性比該擴展膠帶還高；藉由隔著該緩衝材以該按壓刀按壓該板狀被加工物，除了該按壓刀及於該板狀被加工物之垂直方向之按壓力之外，還有以該按壓刀為界將該板狀被加工物往兩 旁推開之擴張作用附加到該板狀被加工物。
  2. 如請求項1之板狀被加工物之分割方法，其中前述緩衝材是由片狀構件構成，該片狀構件是由聚對酞酸乙二酯構成。
  3. 如請求項1或2之板狀被加工物之分割方法，其中前述板狀被加工物是由光裝置晶圓構成，該光裝置晶圓是在藉由複數條分割預定線於前述第2面劃分之各區域形成有光裝置，且於前述第1面被覆有金屬膜。
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