TWI734840B - 晶圓的加工方法 - Google Patents
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Abstract
[課題]提供一種能夠容易地且有效率地將於背面形成有金屬膜的晶圓分割成晶片之晶圓的加工方法。 [解決手段]一種晶圓的加工方法，該晶圓是具有在以交叉的複數條分割預定線所區劃出的各個區域中分別形成有元件的正面，且在背面形成有金屬膜，該晶圓的加工方法的特徵在於具備有：切削步驟，從晶圓的正面以切削刀沿著該分割預定線切削晶圓，以形成未到達該金屬膜的切削溝；保護膜形成步驟，在實施該切削步驟後，對晶圓的正面側供給水溶性的樹脂，並且以該水溶性的樹脂所構成的保護膜被覆晶圓的正面與該切削溝；雷射加工步驟，在實施該保護膜形成步驟後，將對該金屬膜具有吸收性之波長的雷射光束從晶圓的正面側朝該切削溝照射，以將該金屬膜和晶圓一起切斷；及保護膜去除步驟，在實施該雷射加工步驟後，洗淨晶圓以去除該保護膜。
Description
發明領域 本發明是有關於一種將背面形成有金屬膜的晶圓分割成一個個的晶片之晶圓的加工方法。
發明背景 半導體晶圓等的晶圓具有於交叉的複數條分割預定線所區劃而成的各區域中分別形成有元件之正面，並可藉由沿著分割預定線切削而分割成一個個的元件晶片。
在這種晶圓中存在有下述問題：為了良好地形成元件的電氣特性而有在背面形成有金屬膜之構成，當以切削刀切削金屬膜時會在切削刀上產生堵塞，且當以產生堵塞的切削刀切削晶圓時，會有在晶圓上產生裂隙、或導致刀破損之問題。
另一方面，當以對晶圓具有吸收性的波長的雷射光束對晶圓進行全切(full cut)時，會導致雷射光束照射於金屬膜而產生的金屬碎屑附著於晶片側面。
於是，於日本專利特開2015-138857號公報中記載有一種附金屬膜之晶圓的加工方法，其為從晶圓的背面側照射對晶圓具有吸收性之波長的雷射光束，以將金屬膜切斷並且在晶圓上形成切斷溝，接著以切削刀從晶圓的正面側切削晶圓直到切斷溝為止，以將晶圓分割成一個個的元件晶片。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2015-138857號公報
發明概要 發明欲解決之課題 然而，從晶圓的背面側對金屬膜進行雷射加工的情況下，會因為在晶圓的背面形成有金屬膜，而有無法檢測形成於正面的分割預定線之問題。在專利文獻1中，針對從晶圓的背面側檢測分割預定線的方法並沒有任何記載，但是還是必須花費例如將晶圓的外周部分的金屬膜事先去除，並用紅外線照相機從晶圓的背面側檢測分割預定線等的工夫，在分割預定線的檢測上變得相當耗工費時。
本發明是有鑒於此問題點而作成的發明，其目的在於提供一種能夠容易地且有效率地將於背面形成有金屬膜的晶圓分割成晶片之晶圓的加工方法。 用以解決課題之手段
根據本發明，可提供一種晶圓的加工方法，該晶圓具有在以交叉的複數條分割預定線所區劃出的各個區域中分別形成有元件的正面，且在背面形成有金屬膜，該晶圓的加工方法之特徵在於具備有： 切削步驟，從晶圓的正面以切削刀沿著該分割預定線切削晶圓，並形成未到達該金屬膜的切削溝； 保護膜形成步驟，在實施該切削步驟之後，對晶圓的正面側供給水溶性的樹脂，並且以由該水溶性的樹脂所構成的保護膜來被覆晶圓的正面與該切削溝； 雷射加工步驟，在實施該保護膜形成步驟之後，將對該金屬膜具有吸收性之波長的雷射光束從晶圓的正面側朝該切削溝照射，以將該金屬膜與晶圓一起切斷；及 保護膜去除步驟，在實施該雷射加工步驟之後，洗淨晶圓並去除該保護膜。 發明效果
在本發明之晶圓的加工方法中，是從晶圓的正面側形成未到達金屬膜的切削溝，接著照射雷射光束來將金屬膜與晶圓一起切斷。由於從晶圓的正面側實施切削步驟與雷射加工步驟，所以能夠容易且有效地進行分割預定線的檢測且將晶圓分割成晶片。
由於在形成切削溝後，以保護膜被覆晶圓的正面與切削溝，所以即使在雷射加工步驟中產生碎屑且已產生的碎屑附著於保護膜上，在之後的保護膜去除步驟中仍可將碎屑去除。據此，不會使金屬碎屑附著於晶片側面，而能夠容易地且有效率地將背面形成有金屬膜的晶圓分割成晶片。
用以實施發明之形態 以下，參照圖式詳細地說明本發明的實施形態。參照圖1(A)，所示為半導體晶圓(以下有時簡稱為晶圓)11的正面側立體圖。圖1(B)為半導體晶圓11的截面圖。
於晶圓11的正面11a上形成有形成為格子狀的複數條分割預定線13，且在以交叉的分割預定線所區劃出的各區域中形成有LSI等的元件15。如圖1(B)所示，於晶圓11的背面11b形成有由銅(Cu)或鋁(Al)等所形成的金屬膜21。
在實施本發明實施形態之晶圓的加工方法之前，是以將晶圓11貼附到外周部已貼附於環狀框架F的切割膠帶T上而形成的晶圓單元17之形態來實施加工。
在本發明實施形態之晶圓的加工方法中，首先是實施切削步驟，該切削步驟是從晶圓的正面以切削刀沿著分割預定線切削，而形成未到達金屬膜之切削溝。
在此切削步驟中，如圖3(A)所示，是在切削裝置的工作夾台1上隔著切割膠帶T對晶圓11的背面側進行吸引保持，並以夾具7將環狀框架F夾持固定。
在實施切削步驟前，可實施以往習知的校準，該校準是以設置於切削裝置的攝像單元拍攝保持於工作夾台1的晶圓11的正面11a側，並將裝設於主軸3的前端部的切削刀5與應切削的分割預定線13對齊。
校準實施後，實施切削步驟，該切削步驟是以高速旋轉的切削刀5從晶圓11的正面11a沿著分割預定線13切削晶圓，以形成未到達形成於晶圓11的背面11b的金屬膜21之切削溝23。
將此切削步驟在分割預定線13於晶圓11上按每個間距進行的分度進給時，沿著於第1方向上伸長的分割預定線13逐一地實施。接著，將工作夾台1旋轉90°之後，沿著於正交於第1方向的第2方向上伸長的分割預定線13也實施同樣的切削步驟。切削步驟實施後的晶圓11的放大截面圖顯示於圖3(B)。
切削步驟實施後的切削溝23底部的切剩部的厚度雖然沒有特別限定，但考量在之後的步驟中的操作處理(handling)性，宜使其殘留30~50μm左右的切剩部。
在實施切削步驟後，實施保護膜形成步驟，該保護膜形成步驟是朝晶圓的正面側供給水溶性樹脂，而以由水溶性樹脂所構成的保護膜被覆晶圓的正面與切削溝。作為保護膜形成步驟之一例，較理想的是使用已設置於圖4所示的雷射加工裝置2的保護膜形成裝置。當然也可使用獨立的保護膜形成裝置。
參照圖4，所示為具備保護膜形成裝置，且適於實施本發明實施形態之雷射加工步驟的雷射加工裝置2的立體圖。在雷射加工裝置2的前面側設置有用於供操作人員輸入加工條件等對裝置所作之指示的操作面板4。在裝置上部設有CRT等之顯示螢幕6，其可顯示對操作人員之引導畫面與由後述之攝像單元所拍攝到的圖像。
於片匣8中收容有複數片圖2所示之晶圓單元17，且片匣8是載置於可上下移動的片匣升降機9上。在載置於片匣升降機9上的片匣8之後方，設置有用於將雷射加工前的晶圓單元17從片匣8搬出，並且將加工後的晶圓單元17搬入片匣8的搬出入設備10。
在片匣8與搬出入設備10之間，設置有供搬出入對象的晶圓單元17暫時地載置的區域即暫置區域12，且在暫置區域12上配設有使晶圓單元17對齊於一定的位置的對位設備14。
30是保護膜形成裝置，此保護膜形成裝置30還兼用作將加工後的晶圓洗淨之洗淨裝置。在暫置區域12的附近，配設有具有旋繞臂的搬送設備16，該旋繞臂是吸附晶圓單元17的框架F來進行搬送。
被搬出至暫置區域12的晶圓單元17會被搬送設備16吸附並搬送至保護膜形成裝置30。保護膜形成裝置30，如稍後詳細説明地，會在晶圓11的加工面塗佈水溶性的液狀樹脂來被覆保護膜。
已於加工面上被覆有保護膜的晶圓11是藉由被搬送設備16吸附來搬送至工作夾台18上，且被吸引於工作夾台18，並且以複數個固定設備(夾具)19將框架F固定，而被保持在工作夾台18上。
工作夾台18是以可旋轉並且可在X軸方向上來回移動的方式構成，且在工作夾台18的X軸方向的移動路徑的上方，配設有檢測晶圓11的用來雷射加工的切割道的校準單元20。
校準單元20具備有拍攝晶圓11之正面的攝像單元22，並可根據由拍攝所取得的圖像，藉由型樣匹配等圖像處理來檢測用來雷射加工之切割道。藉由攝像單元22所取得的圖像是顯示在顯示單元6上。
在校準單元20的左側，配設有可對保持在工作夾台18上的晶圓11照射雷射光束的雷射光束照射單元24。雷射光束照射單元24可在Y軸方向上移動。
參照圖5，所示為保護膜形成裝置30之局部截面側視圖。保護膜形成裝置30具備有旋轉台機構34、及包圍旋轉台機構34而配設的液體承接機構36。
旋轉台機構34是由旋轉台(保持台)38、支撐旋轉台38之支撐構件40、及透過支撐構件40來旋轉驅動旋轉台38之電動馬達42所構成。當將電動馬達42旋轉驅動時，旋轉台38會朝箭頭A方向旋轉。
旋轉台38具有由多孔性材料形成的吸引保持部，且吸引保持部是連通於圖未示的負壓吸引設備。從而，旋轉台38是藉由於吸引保持部上載置晶圓並且以圖未示的負壓吸引設備使負壓作用，而將晶圓吸引保持於吸引保持部上。
旋轉台38上配設有鐘擺型式的4個夾具44。當旋轉台38旋轉時，會使這些夾具44因離心力而擺動並夾持圖2所示的環狀框架F。
液體承接機構36是由液體承接容器46與裝設於支撐構件40的罩蓋構件48所構成。液體承接容器46是由圓筒狀的外側壁46a、底壁46b及内側壁46c所構成。
於底壁46b的中央部設置有可插入支撐構件40的孔47，且内側壁46c是形成為從此孔47的周邊朝上方突出。罩蓋構件48是形成為圓板狀，並具備有由其外周緣朝下方突出的罩蓋部48a。
如此所構成的罩蓋構件48，是定位成當將旋轉台38定位於圖5所示的作業位置時，使罩蓋部48a隔著間隙與構成液體承接容器46的内側壁46c的外側重合。
保護膜形成裝置30具備有保護膜劑吐出設備50，該保護膜劑吐出設備50是將由水溶性樹脂所構成的液狀保護膜劑吐出到保持於旋轉台38之加工前的晶圓11上。保護膜劑吐出設備50是由大致L形的支臂52、形成於支臂52的前端並且朝向保持於旋轉台38的加工前的晶圓11的加工面吐出液狀保護膜劑之液狀保護膜劑供給噴嘴54、以及將支臂52擺動之可正轉、逆轉的電動馬達56所構成。保護膜劑供給噴嘴54是透過支臂52連接到保護膜劑供給源58。
保護膜形成裝置30是兼用作將雷射加工後的晶圓11洗淨之洗淨裝置。因此，保護膜形成裝置30具備有用於洗淨保持於旋轉台38之加工後的晶圓11的洗淨水供給設備60。
洗淨水供給設備60如圖9中最佳地顯示的，是由大致L形的支臂62、形成於支臂62的前端且朝向保持於旋轉台38的加工後的晶圓11的加工面供給洗淨水之洗淨水噴嘴64、以及將支臂62擺動之可正轉、逆轉的電動馬達66所構成。洗淨水噴嘴64是透過支臂62連接到保護膜劑供給源68。
以下針對在實施切削步驟後，在圖5所示之保護膜形成裝置30中對晶圓11的正面11a及切削溝23中供給水溶性樹脂，而以保護膜25被覆晶圓的正面11a及切削溝23之保護膜形成步驟詳細地說明。
藉由晶圓搬送設備16的旋繞動作來將已以切削刀5形成切削溝23之晶圓單元17搬送到保護膜形成裝置30的旋轉台38，並使晶圓11吸引保持於旋轉台38。此時，洗淨水噴嘴64是如圖5所示地定位於從旋轉台38的上方隔離的待機位置上。
使旋轉台38朝箭頭A方向以低速、例如30~50rpm的轉速旋轉，並且一邊擺動液狀保護膜劑供給噴嘴54，一邊於晶圓11上滴下由水溶性樹脂所構成的液狀保護膜劑。
由於旋轉台38是正在旋轉中，所以滴下的液狀保護膜劑會在晶圓11的加工面上擴散，且利用液狀保護膜劑的表面張力可於晶圓11的加工面上形成保護膜25。
當實施保護膜形成步驟時，如圖6所示，會在晶圓11的正面11a及切削溝23中形成由水溶性樹脂所構成的保護膜25。已實施保護膜形成步驟後，解除旋轉台38的吸引保持，並且藉由晶圓搬送設備16將晶圓單元17搬送到工作夾台18，以如圖7所示，藉由工作夾台18吸引保持已形成切削溝23的晶圓11，並實施雷射加工步驟。
在實施雷射加工步驟之前，先將吸引保持於工作夾台18的晶圓11的加工區域移動到攝像單元22的正下方，再以攝像單元22拍攝晶圓11的加工區域。
並且，實行用於進行照射雷射光束之雷射光束照射單元24的聚光器28與朝第1方向伸長之分割預定線11的對位之型樣匹配等的圖像處理，而實施雷射光束照射位置的校準。
當於第1方向上伸長之分割預定線11的校準結束時，於將工作夾台18旋轉90°之後，針對與於第1方向上伸長之分割預定線13正交的方向上伸長之分割預定線13也實施同樣的校準。
在校準實施後，移動工作夾台18並將於第1方向上伸長的規定的分割預定線13的加工開始位置定位到聚光器28的正下方，並以雷射光束照射單元24的聚光器28隔著保護膜25對形成於晶圓11的正面11a的切削溝23的底部進行聚光。
如此實施雷射加工步驟，該雷射加工步驟是以聚光器28將脈衝雷射光束LB隔著保護膜25聚光於切削溝23的底部，並且將工作夾台18以規定的進給速度(例如100mm/s)加工進給，且沿著於第1方向上伸長的分割預定線13以燒蝕加工來切斷晶圓11並且切斷金屬膜21。
將工作夾台18按分割預定線13的每個間距來分度進給，並且實施雷射加工步驟來切斷晶圓11的切剩部及金屬膜21。結束沿著於第1方向上伸長之分割預定線的雷射加工步驟後，於將工作夾台18旋轉90°之後，對於第2方向上伸長的分割預定線13也是藉由同樣的燒蝕加工，來將晶圓11的切剩部及金屬膜21切斷，並將晶圓11分割成一個個的元件晶片。
再者，本實施形態的雷射加工步驟的雷射加工條件是例如設定成如以下所示。
光源 ：YAG脈衝雷射 波長 ：355nm(YAG雷射的第三諧波) 平均輸出 ：3.0W 重複頻率 ：20kHz 進給速度 ：100mm/秒
雷射加工步驟結束後的晶圓11的放大截面圖顯示於圖8。藉由實施雷射加工步驟，以接續於以切削刀沿著分割預定線13形成的切削溝23，形成由雷射加工形成的切斷溝23，且將晶圓11沿著分割預定線13而切斷。
已實施雷射加工步驟後，實施洗淨晶圓11並去除保護膜23之保護膜去除步驟。已結束雷射加工步驟的晶圓單元17，是藉由搬送設備32被搬送到保護膜形成裝置30的旋轉台38上，且在旋轉台38上被吸引保持。此時，液狀保護膜劑供給噴嘴54是如圖9所示，被定位於從旋轉台38的上方隔離的待機位置上。
在保護膜去除步驟中，是一邊從連接到洗淨水供給源68的洗淨水噴嘴64朝向保持於旋轉台38的晶圓11的保護膜25供給洗淨水，一邊藉由使晶圓11朝箭頭A方向低速旋轉(例如800rpm)，以將晶圓11上及切削溝23内的保護膜25溶於水中而去除。作為洗淨水可使用例如純水。
作為替代實施形態，而設成在保護膜去除步驟中，以保護膜形成裝置30的旋轉台38吸引保持形成有保護膜25的晶圓11，並且將洗淨水噴嘴64連接到洗淨水供給源60與圖未示出的空氣源，以一邊從洗淨水噴嘴64噴射由純水與空氣所構成的雙流體洗淨水一邊對晶圓11進行旋轉洗淨，並將保護膜25去除亦可。保護膜去除步驟實施後的晶圓11的放大截面圖顯示於圖10。
根據上述之實施形態的晶圓的加工方法，首先是從晶圓11的正面11a沿著分割預定線13形成未到達金屬膜21的切削溝23，接著，朝切削溝23的底部照射對晶圓11具有吸收性之波長的雷射光束，以將金屬膜21和晶圓11一起切斷。由於是從晶圓11的正面11a側實施切削步驟與雷射加工步驟，所以能夠容易且有效率地進行分割預定線13的檢測且將晶圓分割成一個個的晶片。
由於在形成切削溝23後，在晶圓11的正面與切削溝23的底部及側部形成保護膜25，因此即使在雷射加工步驟中產生碎屑，所產生的碎屑也是附著於保護膜25，而可在之後的保護膜去除步驟中去除碎屑。因此，不會使金屬附著於晶片側面，而能夠容易地且有效率地分割於背面形成有金屬膜21的晶圓11。
1、18‧‧‧工作夾台2‧‧‧雷射加工裝置3‧‧‧主軸4‧‧‧操作面板5‧‧‧切削刀6‧‧‧顯示螢幕7、44‧‧‧夾具8‧‧‧片匣9‧‧‧片匣升降機10‧‧‧搬出入設備11‧‧‧晶圓11a‧‧‧正面11b‧‧‧背面12‧‧‧暫置區域13‧‧‧分割預定線14‧‧‧對位設備15‧‧‧器件16‧‧‧搬送設備17‧‧‧晶圓單元19‧‧‧固定設備20‧‧‧校準單元21‧‧‧金屬膜22‧‧‧攝像單元23‧‧‧切削溝24‧‧‧雷射光束照射單元25‧‧‧保護膜27‧‧‧切斷溝28‧‧‧聚光器30‧‧‧保護膜形成裝置32‧‧‧搬送設備34‧‧‧旋轉台機構36‧‧‧液體承接機構38‧‧‧旋轉台40‧‧‧支撐構件42、56、66‧‧‧電動馬達46‧‧‧液體承接容器46a‧‧‧外側壁46b‧‧‧底壁46c‧‧‧内側壁47‧‧‧孔48‧‧‧罩蓋構件48a‧‧‧罩蓋部50‧‧‧保護膜劑吐出設備52、62‧‧‧支臂54‧‧‧保護膜劑供給噴嘴58、68‧‧‧保護膜劑供給源60‧‧‧洗淨水供給設備64‧‧‧洗淨水噴嘴A‧‧‧箭頭F‧‧‧環狀框架LB‧‧‧脈衝雷射光束T‧‧‧切割膠帶
圖1(A)是半導體晶圓的正面側立體圖，圖1(B)是其截面圖。 圖2是將晶圓透過切割膠帶支撐於環狀框架上而成之晶圓單元的立體圖。 圖3(A)是顯示切削步驟之局部截面側視圖，圖3(B)是顯示切削步驟實施後之晶圓的放大截面圖。 圖4是雷射加工裝置的立體圖。 圖5是顯示保護膜形成步驟的截面圖。 圖6是保護膜形成步驟實施後之晶圓的放大截面圖。 圖7是顯示雷射加工步驟的局部截面側視圖。 圖8是雷射加工步驟實施後之晶圓的放大截面圖。 圖9是顯示保護膜去除步驟的截面圖。 圖10是保護膜去除步驟實施後之晶圓的放大截面圖。
11‧‧‧半導體晶圓
18‧‧‧工作夾台
19‧‧‧固定設備
23‧‧‧切削溝
28‧‧‧聚光器
F‧‧‧環狀框架
LB‧‧‧脈衝雷射光束
T‧‧‧切割膠帶
Claims (1)
- 一種晶圓的加工方法，該晶圓具有在以交叉的複數條分割預定線所區劃出的各個區域中分別形成有元件的正面，且在背面形成有金屬膜，該晶圓的加工方法的特徵在於具備有： 切削步驟，從晶圓的正面以切削刀沿著該分割預定線切削晶圓，以形成未到達該金屬膜的切削溝； 保護膜形成步驟，在實施該切削步驟後，對晶圓的正面側供給水溶性的樹脂，並且以該水溶性的樹脂所構成的保護膜被覆晶圓的正面與該切削溝； 雷射加工步驟，在實施該保護膜形成步驟後，將對該金屬膜具有吸收性之波長的雷射光束從晶圓的正面側朝該切削溝照射，以將該金屬膜與晶圓一起切斷；及 保護膜去除步驟，在實施該雷射加工步驟後，洗淨晶圓以去除該保護膜。
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