TWI780318B - 晶圓的加工方法 - Google Patents

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Abstract

[課題]提供一種晶圓的加工方法，其可抑制對晶圓施行電漿加工時的放電的產生，而防止元件的破損。 [解決手段]一種晶圓的加工方法，前述晶圓在切割道中形成有包含金屬層的圖案，前述晶圓的加工方法具備下述步驟：將雷射光束沿著形成有圖案的切割道來照射，以去除圖案並且形成雷射加工溝之步驟；將超過晶圓的成品厚度的深度之切割溝，形成於雷射加工溝的內側之步驟；磨削晶圓的背面側來將晶圓薄化至成品厚度，而使切割溝顯露於晶圓的背面並將晶圓分割成複數個元件晶片之步驟；藉由晶圓的磨削來去除已形成於晶圓的背面側的破碎層之步驟；及在已去除破碎層的晶圓的背面側，藉由使用了非活性氣體的電漿加工來形成應變層之步驟。

Description

晶圓的加工方法
發明領域 本發明是有關於一種於切割道形成有包含金屬層的圖案之晶圓的加工方法。
發明背景 藉由將在正面形成有IC(積體電路，Integrated Circuit)等元件的晶圓沿著切割道(分割預定線)來分割，可得到各自包含元件的複數個元件晶片。此晶圓的分割是使用例如切割裝置來進行，前述切割裝置裝設有切割晶圓之圓環狀的切割刀片。可藉由使切割刀片旋轉，並且沿著切割道來切入晶圓，而切割、分割晶圓。
藉由晶圓的分割所得到的元件晶片是內建於各種的電子機器中，近年來，伴隨著電子機器的小型化、薄型化，對元件晶片也越來越要求小型化、薄型化。於是，已使用有以磨削磨石來磨削晶圓的背面，藉此將元件晶片薄化的手法。
當以磨削磨石來磨削晶圓的背面後，在已磨削的區域會形成細微的凹凸或裂隙。若存在有此形成有凹凸或裂隙的區域(破碎層)時，因為會使晶圓的抗折強度降低，所以破碎層會在磨削加工後藉由以研磨墊所進行的研磨或乾蝕刻等來去除。
另一方面，已知有下述情形：當於晶圓中殘存有破碎層時，可得到可將晶圓的內部所含有的銅等金屬元素捕獲到破碎層之去疵效果。因此，當於晶圓的背面側形成有破碎層時，可將金屬元素捕獲到晶圓的背面側，而可以防止金屬元素移動至形成於晶圓的正面側的元件的附近之情形。藉此，可抑制起因於晶圓內部的金屬元素之元件的不良(電流的洩漏等)。
然而，若為了提升晶圓的抗折強度而去除破碎層，會導致也失去去疵效果。於是，已有下述方法被提出：將破碎層去除後，進一步在晶圓的背面形成比破碎層更細微的凹凸或裂隙(應變)，而以形成有此應變之區域(應變層)來捕獲金屬元素。藉此，可以在不使晶圓的抗折強度大幅地降低的情形下，得到金屬元素的去疵效果。
在專利文獻1中，揭示有一種藉由電漿蝕刻處理來去除因磨削晶圓的背面所形成的破碎層後，將已電漿化的非活性氣體照射於晶圓的背面以形成應變層(去疵層)的手法。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2010-177430號公報
發明概要 發明欲解決之課題 於對形成於晶圓的元件進行區劃之切割道中，往往會形成有元件評價用的TEG(測試元件群，Test Element Group)、或用於在切割道上支撐元件製作時所形成的絕緣膜等之柱狀的金屬圖案(支柱，pillar)等並非元件的構成要素之包含金屬層的圖案(虛設圖案)。因為此虛設圖案並不會參與分割晶圓而得到的元件晶片的動作，所以可在以切割刀片切割晶圓時和晶圓一起被切割、去除。
然而，當藉由切割刀片來切割包含金屬層的虛設圖案時，會因切割刀片與金屬層相接觸而產生金屬的突起(毛邊)。並且，當對已形成有此毛邊的晶圓施行以上述之應變層的形成等作為目的之電漿加工時，恐有在形成有毛邊的區域中產生放電，而導致元件破損的疑慮。
本發明是有鑒於所述的問題而作成的發明，其目的在於提供一種晶圓的加工方法，其可抑制對晶圓施行電漿加工時的放電的產生，並且防止元件的破損。 用以解決課題之手段
根據本發明的一態樣，可提供一種晶圓的加工方法，前述晶圓是在藉由複數條切割道所區劃出的正面側的區域中分別形成有元件，並且在該切割道形成有包含金屬層的圖案，前述晶圓的加工方法具備下述步驟： 雷射加工步驟，將對該晶圓具有吸收性之波長的雷射光束沿著形成有該圖案的該切割道來照射，以去除該圖案並且形成雷射加工溝； 切割溝形成步驟，以比該雷射加工溝的寬度更薄的切割刀片，於該雷射加工溝的內側形成超過該晶圓的成品厚度之深度的切割溝； 保護構件貼附步驟，在已形成該切割溝的該晶圓的正面側貼附保護構件； 磨削步驟，隔著該保護構件以工作夾台保持該晶圓，且磨削該晶圓的背面側以將該晶圓薄化至該成品厚度，而使該切割溝顯露於該晶圓的背面並將該晶圓分割成複數個元件晶片； 破碎層去除步驟，藉由該晶圓的磨削來去除已形成於該晶圓的背面側的破碎層；及 應變層形成步驟，在已去除該破碎層的該晶圓的背面側，藉由使用了非活性氣體的電漿加工來形成應變層。
又，在本發明的一態樣中，亦可在該破碎層去除步驟中，藉由以研磨墊所進行的研磨加工來去除該破碎層。
又，在本發明的一態樣中，亦可在該破碎層去除步驟中，藉由使用了包含鹵素的氣體之電漿蝕刻加工來去除該破碎層。
又，本發明的一態樣亦可更具備有下述步驟：保護膜形成步驟，在該雷射加工步驟之前在該晶圓的正面側形成水溶性的保護膜；及保護膜去除步驟，在該雷射加工步驟之後從該晶圓的正面側去除該保護膜。 發明效果
在本發明的一態樣之晶圓的加工方法中，是在藉由雷射光束的照射以去除形成於晶圓的切割道之包含金屬層的虛設圖案後，沿著該切割道來切割晶圓。藉此，即可避免由切割刀片所進行的虛設圖案的切割，而可抑制晶圓的切割時的金屬毛邊的產生。因此，在對晶圓施行電漿加工以在晶圓的背面形成應變層時，可抑制放電的產生，且可防止元件的損傷。
用以實施發明之形態 以下，參照附加圖式來說明本發明的實施形態。首先，說明本實施形態之藉由晶圓的加工方法所加工之晶圓的例子。圖1是顯示晶圓11的構成例之平面圖。
晶圓11是藉由矽等材料而形成為圓盤狀，並且藉由配置排列成格子狀的複數條切割道(分割預定線)13而區劃為複數個區域。又，在晶圓11的正面側之藉由切割道13所區劃出的區域中，分別形成有以IC(積體電路，Integrated Circuit)等所構成的元件15。
再者，在本實施形態中，雖然是使用以矽等材料所構成之圓盤狀的晶圓11，但對晶圓11的材質、形狀、構造、大小等並沒有限制。也可以使用例如以矽以外的半導體、陶瓷、樹脂、金屬等材料所構成之晶圓11。同樣地，對元件15的種類、數量、形狀、構造、大小、配置等亦無限制。
又，在至少一部分的切割道13中，形成有包含金屬層的圖案17。圖案17是不會成為元件15的構成要素之包含金屬層的圖案(虛設圖案)，並且是藉由例如元件評價用的TEG(測試元件群)、或用於在切割道13上支撐元件製作時所形成的絕緣膜等之柱狀的金屬圖案(支柱，pillar)等所構成。再者，雖然在圖1中是顯示將圖案17配置於一部分的切割道13的例子，但是亦可將圖案17配置於全部的切割道13。
可藉由沿著切割道13來分割晶圓11，而得到各自包含元件15的複數個元件晶片。在本實施形態中，是針對下述的例子來說明：首先在晶圓11的正面側沿著切割道13來形成小於晶圓11的厚度之深度的溝(半切，half cut)，之後，藉由以磨削磨石來磨削晶圓11的背面側，而將元件晶圓11分割成複數個元件晶片。
在晶圓11的正面側形成溝時，可以使用例如裝設有圓環狀的切割刀片之切割裝置。在使用切割裝置的情況下，可以藉由使切割刀片旋轉並切入至晶圓11而在晶圓11上形成溝。但是，因為在至少一部分的切割道13中形成有包含金屬層的圖案17，所以若以此方法沿著切割道13來形成溝時，會成為圖案17被切割刀片所切割的情形。
在圖案17中包含有金屬層，若藉由切割刀片來切割此金屬層時，金屬層會被切割刀片所延展而產生金屬的突起(毛邊)。當此毛邊殘存於晶圓11時，在之後的步驟(後述之應變層形成步驟等)中進行電漿加工時，會有在形成有毛邊的區域中產生放電，而導致元件15破損的疑慮。
於是，在本實施形態之晶圓的加工方法中，是在藉由切割刀片所進行的晶圓11的切割之前，藉由對晶圓11照射雷射光束以去除圖案17。藉此，可以避免由切割刀片所進行的圖案17的切割而防止毛邊的產生，並且可以抑制電漿加工時的放電的產生。以下，說明本實施形態之晶圓的加工方法之具體例。
首先，為了將晶圓11保持於切割裝置或雷射加工裝置等之各種加工裝置中，而以環狀框架來支撐晶圓11。圖2是顯示已藉由環狀框架21支撐的狀態的晶圓11之立體圖。再者，在圖2中是省略了圖案17的圖示。
沿著以樹脂等形成之圓盤狀的黏著膠帶19的外周來貼附環狀框架21，並且將晶圓11的背面11b側貼附於黏著膠帶19。藉此，晶圓11是以正面11a為上方之已露出的狀態被環狀框架21所支撐。
接著，在晶圓11的正面11a側形成水溶性的保護膜(保護膜形成步驟)。圖3是顯示在晶圓11的正面11a側形成水溶性的保護膜23的情形之局部截面側面圖。保護膜23可以使用例如旋轉塗布機2來形成。旋轉塗布機2具備：旋轉工作台4，支撐晶圓11；複數個夾具6，將支撐晶圓11的環狀框架21固定；及噴嘴8a，朝向晶圓11噴射以水溶性的樹脂等所形成的保護膜23的材料。
首先，將晶圓11配置於旋轉工作台4，並且藉由夾具6來固定環狀框架21。旋轉工作台4的上表面的一部分是形成為隔著黏著膠帶19來吸引保持晶圓11的保持面4a。此保持面4a是透過形成於旋轉工作台4的內部之吸引路(圖未示)等而連接到吸引源(圖未示)。藉由讓吸引源的負壓作用於保持面4a，即可藉由旋轉工作台4來吸引保持晶圓11。
再者，亦可取代旋轉工作台4，而使用藉由機械上的方法或電氣上的方法等來保持晶圓11的工作夾台。
並且，一面使在保持面4a上已吸引保持晶圓11的旋轉工作台4繞著與鉛直方向大致平行的旋轉軸旋轉，一面從配置於旋轉工作台4的上方的噴嘴8a噴射PVA(聚乙烯醇，Polyvinyl alcohol)、PEG(聚乙二醇，Polyethylene glycol)等水溶性的樹脂。藉此，讓附著於晶圓11之水溶性的樹脂藉由離心力而流動至晶圓11的外周部，並在晶圓11的正面11a側形成水溶性的保護膜23。
保護膜23是為了防止下述情形而形成：於之後的步驟中對晶圓11的正面11a照射雷射光束時，從加工區域飛散的微粒子(碎屑)附著於晶圓11的正面11a。但是，並不一定需要實施保護膜形成步驟，在例如難以產生碎屑的加工條件下進行雷射光束的照射之情況、或碎屑的附著難以成為問題的情況等，也可以省略保護膜形成步驟。
接著，將對晶圓11具有吸收性之波長的雷射光束沿著形成有圖案17的切割道13來照射，以去除圖案17並且形成雷射加工溝(雷射加工步驟)。雷射光束對晶圓11的照射是使用雷射加工裝置來進行。圖4(A)是顯示對晶圓11照射雷射光束的情形之局部截面側面圖。
雷射加工裝置10具備：工作夾台12，吸引保持晶圓11；雷射照射單元14，照射對晶圓11具有吸收性之波長的雷射光束；及複數個夾具16，將支撐晶圓11的環狀框架21固定。
首先，將晶圓11配置於工作夾台12上，並且藉由夾具16來固定環狀框架21。工作夾台12的上表面的一部分是形成為隔著黏著膠帶19來吸引保持晶圓11的保持面12a。此保持面12a是透過形成在工作夾台12的內部之吸引路(圖未示)等而連接到吸引源(圖未示)。
再者，亦可取代工作夾台12，而使用藉由機械上的方法或電氣上的方法等來保持晶圓11的工作夾台。
在工作夾台12的保持面12a上隔著黏著膠帶19而配置有晶圓11的狀態下，藉由讓吸引源的負壓作用於保持面12a，即可藉由工作夾台12來吸引保持晶圓11。並且，使已保持晶圓11的狀態之工作夾台12移動至雷射照射單元14的下方。
接著，從雷射照射單元14對晶圓11照射雷射光束。雷射照射單元14具有照射對晶圓11具有吸收性之波長的脈衝雷射光束的功能。再者，在晶圓11的正面11a側形成有保護膜23的情況下，是隔著保護膜23來對晶圓11照射雷射光束。
一邊從雷射照射單元14朝晶圓11照射雷射光束，一邊使工作夾台12沿著切割道13的長度方向移動，以將雷射光束沿著切割道13來照射。藉此，可以將晶圓11燒蝕加工，而在晶圓11的正面11a側沿著切割道13形成直線狀的雷射加工溝11c。
又，當對形成有圖案17的切割道13照射雷射光束時，即可藉由雷射光束的照射來去除圖案17。圖4(B)是形成有圖案17的切割道13的放大平面圖。在圖4(B)中，是顯示下述例子：作為圖案17而形成有元件評價用的TEG25、以及用於在切割道上支撐於元件15的製作時所形成的絕緣膜等之柱狀的金屬圖案即支柱27。再者，在圖4(B)中，是在形成有TEG25及支柱27的區域中各自附上陰影線。
沿著切割道13照射雷射光束時，也將雷射光束照射到TEG25及支柱27而可將TEG25及支柱27去除。圖4(C)是去除TEG25及支柱27並且形成有雷射加工溝11c的切割道13之放大平面圖。在圖4(C)中，是在形成有雷射加工溝11c的區域中附上陰影線。再者，由於圖案17主要是在元件15的製造過程中所使用的圖案，對分割晶圓11而得到的元件晶片的動作並未參與，所以即使去除也不會影響元件晶片的功能。
雷射光束的照射條件(雷射光束的功率、光斑直徑、重複頻率等)是設定成可在晶圓11形成雷射加工溝11c，並且可進行圖案17的去除。
再者，在雷射加工步驟中，亦可沿著相同的切割道13來照射複數次雷射光束。在此情況下，可以藉由分階段地改變切割道13的寬度方向中的雷射光束的照射位置，而控制沿著切割道13所形成的雷射加工溝11c的寬度。
又，並不需要藉由雷射光束的照射來完全地去除圖案17，只要可將雷射光束照射成至少使雷射加工溝11c的寬度變得比在之後的步驟中切割晶圓11的切割刀片的寬度更寬即可。於圖4(C)中是顯示在切割道13中殘留支柱27的一部分的例子。
又，雷射加工步驟中的雷射光束的照射，可以是對全部的切割道13來進行，亦可只對形成有圖案17的切割道13來進行。只對形成有圖案17的切割道13來照射雷射光束的情況下，要事先掌握形成有圖案17的切割道13。
接著，從晶圓11的正面11a側去除保護膜23(保護膜去除步驟)。圖5是顯示將形成於晶圓11的正面11a側之水溶性的保護膜23去除的情形之局部截面側面圖。
首先，和保護膜形成步驟同樣地藉由旋轉工作台4來吸引保持晶圓11。並且，使在保持面4a上已吸引保持晶圓11的旋轉工作台4繞著與鉛直方向大致平行的旋轉軸旋轉，並且從位於旋轉工作台4的上方的噴嘴8b噴射純水。藉此，可將形成於晶圓11的正面11a側之水溶性的保護膜23和堆積於晶圓11上的碎屑一起去除。
如此，因為保護膜23是由水溶性的樹脂所形成(保護膜形成步驟)，所以可以藉由純水來沖洗。因此，可以極為容易地去除保護膜23。再者，保護膜23的去除亦可藉由將純水與氣體(空氣等)的混合流體噴射於晶圓11來進行。
再者，在未實施保護膜形成步驟，而不在晶圓11的正面11a形成保護膜的情況下，即不需要保護膜去除步驟的實施。
接著，以比在雷射加工步驟中所形成的雷射加工溝11c的寬度更薄的切割刀片，於雷射加工溝11c的內側形成超過晶圓11的成品厚度的深度之切割溝(切割溝形成步驟)。圖6(A)是顯示在晶圓11形成切割溝11d的情形之局部截面側面圖。
在切割溝形成步驟中，是使用切割裝置18來形成切割溝。如圖6(A)所示，切割裝置18具備：工作夾台20，吸引保持晶圓11；切割單元22，切割被工作夾台20所保持的被加工物；及複數個夾具24，將支撐晶圓11的環狀框架21固定。
首先，將晶圓11配置於工作夾台20上，並且藉由夾具24來固定環狀框架21。工作夾台20的上表面的一部分是形成為隔著黏著膠帶19來吸引保持晶圓11的保持面20a。此保持面20a是透過形成在工作夾台20的內部之吸引路(圖未示)等而連接到吸引源(圖未示)。藉由讓吸引源的負壓作用於保持面20a，可將晶圓11吸引保持於工作夾台20。
再者，亦可取代工作夾台20，而使用藉由機械上的方法或電氣上的方法等來保持晶圓11的工作夾台。
在工作夾台20的上方配置有用於切割晶圓11用的切割單元22。切割單元22具備有在相對於保持面20a大致平行的方向上作出軸心的主軸26，且於主軸26的前端部裝設有環狀的切割刀片28。切割刀片28是由例如以鍍鎳方式固定鑽石磨粒的電鑄磨石所構成。又，主軸26是與馬達等之旋轉驅動源(圖未示)相連結，且裝設於主軸26的切割刀片28是藉由從旋轉驅動源所傳來的力而旋轉。
在切割溝形成步驟中，首先是隔著黏著膠帶19將晶圓11配置於工作夾台20的保持面20a上，並且使吸引源的負壓作用。藉此，晶圓11是以正面11a側朝上方露出的狀態被工作夾台20所保持。
接著，使主軸26旋轉，並使切割刀片28從晶圓11的正面11a側沿著切割道13切入至雷射加工溝11c的底部，並且使工作夾台20朝加工進給方向，亦即與保持面20a大致平行且與主軸26的軸心大致垂直的方向移動。藉此，即可在雷射加工溝11c的底部沿著切割道13來形成直線狀的切割溝11d。
使切割刀片28切入晶圓11時，從晶圓11的正面11a到切割刀片28的下端之距離，是設定成小於晶圓11的厚度，並且超過晶圓11的成品厚度之值。晶圓11的成品厚度是對應於最後將晶圓11加工成元件晶片時之該元件晶片的厚度。
再者，切割刀片28的寬度是比在雷射加工溝形成步驟中所形成的雷射加工溝11c的寬度更小。並且，在切割溝形成步驟中是使切割刀片28切入至雷射加工溝11c的底部的一部分。因此，切割溝11d是形成於雷射加工溝11c的內側。
圖6(B)是形成有切割溝11d的切割道13之放大平面圖。切割溝11d是其寬度比雷射加工溝13c的寬度更狹窄，且在平面視角下是形成於雷射加工溝13c的內側之區域。再者，在圖6(B)中，是在形成有切割溝11d的區域中附上陰影線。
在雷射加工步驟中所形成的雷射加工溝11c的底部，是已去除圖案17且沒有金屬層殘存的區域。並且，在切割溝形成步驟中是以切割刀片28切割此雷射加工溝11c的底部。因此，不會有圖案17被切割刀片28所切割之情形，而可防止由金屬層的切割所形成的毛邊的產生。
接著，在晶圓11的正面11a側貼附保護構件(保護構件貼附步驟)。圖7(A)是顯示在晶圓11貼附保護構件29的情形之立體圖。如圖7(A)所示，將圓盤狀的保護構件29貼附成在晶圓11的正面11a側覆蓋元件15。作為保護構件29，可以使用例如由具有柔軟性的樹脂等所形成的膠帶。
圖7(B)是顯示已貼附有保護構件29的晶圓11之立體圖。藉由保護構件29，可在之後的步驟(磨削步驟、破碎層去除步驟、及應變層形成步驟)中保護形成於晶圓11的正面11a側的元件15。再者，在圖7(B)中所顯示的是將晶圓11從黏著膠帶19剝離而從環狀框架21脫離的狀態。
接著，磨削晶圓11的背面11b側以將晶圓11薄化到成品厚度，使切割溝11d顯露於背面11b而將晶圓11分割成複數個元件晶片(磨削步驟)。圖8是顯示磨削晶圓11的背面11b側的情形之側面圖。
晶圓11的磨削是使用例如圖8所示的磨削裝置30來進行。磨削裝置30具備有用於吸引保持晶圓11的工作夾台32。工作夾台32是連結於馬達等之旋轉驅動源(圖未示)，並繞著與鉛直方向大致平行的旋轉軸旋轉。又，於工作夾台32的下方設有移動機構(圖未示)，此移動機構具有使工作夾台32在水平方向上移動的功能。
可藉由工作夾台32的上表面構成吸引保持晶圓11的保持面32a。保持面32a是透過形成在工作夾台32的內部之吸氣路(圖未示)等而連接到吸引源(圖未示)。藉由在隔著保護構件29將晶圓11配置於保持面32a上的狀態下讓吸引源的負壓作用於保持面32a，即可藉由工作夾台32來吸引保持晶圓11。
再者，亦可取代此工作夾台32，而使用藉由機械上的方法或電氣上的方法等來保持晶圓11的工作夾台。
在工作夾台32的上方配置有磨削單元34。磨削單元34具備有被升降機構(圖未示)所支撐的主軸殼體(圖未示)。在主軸殼體中收容有主軸36，且在主軸36的下端部固定有圓盤狀的安裝座38。
於安裝座38的下表面裝設有與安裝座38大致相同直徑的磨削輪40。磨削輪40具備有以不銹鋼、鋁等金屬材料所形成的輪基台42。在輪基台42的下表面配置排列有複數個磨削磨石44。
在主軸36的上端側(基端側)連結有馬達等之旋轉驅動源(圖未示)，且磨削輪40是藉由從此旋轉驅動源所產生之力，而繞著與鉛直方向大致平行的旋轉軸旋轉。在磨削單元34的內部或附近設置有用於對晶圓11等供給純水等磨削液的噴嘴(圖未示)。
在磨削晶圓11時，首先是在隔著保護構件29將晶圓11配置於保持面32a上的狀態下，使吸引源的負壓作用於保持面32a。藉此，晶圓11是以背面11b側朝上方露出的狀態被工作夾台32所吸引保持。
接著，使工作夾台32移動至磨削單元34的下方。並且，使工作夾台32與磨削輪40各自旋轉，並一邊將磨削液供給至晶圓11的背面11b側一邊使主軸36下降。再者，主軸36的位置及下降速度是調整成將磨削磨石44的下表面以適當的力壓抵於晶圓11的背面11b側。藉此，即可磨削背面11b側而將晶圓11薄化。
當將晶圓11薄化，並且使切割溝11d顯露於晶圓11的背面11b時，晶圓11即被分割成各自包含元件15的複數個元件晶片。並且，當將晶圓11薄化至成品厚度時，磨削加工即完成。
再者，雖然在本實施形態中是使用1組磨削單元來磨削晶圓11，但亦可使用2組以上的磨削單元來磨削晶圓11。在此情況下，可藉由例如使用包含粒徑較大的磨粒之磨削磨石來進行粗磨削，並且使用包含粒徑較小的磨粒之磨削磨石來進行精磨削，而在不使磨削所需要的時間大幅地變長的情形下提高背面11b的平坦性。
當以磨削磨石來磨削晶圓11的背面11b側時，在晶圓11的背面11b側可形成細微的凹凸或裂隙。當存在此形成有凹凸或裂隙的區域(破碎層)時，會使分割晶圓11而得的元件晶片的抗折強度降低。因此，會將形成於晶圓11的背面11b側的破碎層去除(破碎層去除步驟)。破碎層可以藉由例如使用了研磨墊的研磨加工來去除。圖9是顯示藉由研磨墊來研磨晶圓11的背面11b側的情形之側面圖。
晶圓11的研磨是使用例如圖9所示的研磨裝置46來進行。研磨裝置46具備有用於吸引保持晶圓11的工作夾台48。工作夾台48是連結於馬達等之旋轉驅動源(圖未示)，並繞著與鉛直方向大致平行的旋轉軸旋轉。又，於工作夾台48的下方設有移動機構(圖未示)，此移動機構具有使工作夾台48在水平方向上移動的功能。
可藉由工作夾台48的上表面構成吸引保持晶圓11的保持面48a。保持面48a是透過形成在工作夾台48的內部之吸氣路(圖未示)等而連接到吸引源(圖未示)。藉由在隔著保護構件29將晶圓11配置於保持面48a上的狀態下讓吸引源的負壓作用於保持面48a，即可藉由工作夾台48來吸引保持晶圓11。
再者，亦可取代此工作夾台48，而使用藉由機械上的方法或電氣上的方法等來保持晶圓11的工作夾台。
在工作夾台48的上方配置有研磨單元50。研磨單元50具備有支撐於升降機構(圖未示)之主軸殼體(圖未示)。在主軸殼體中收容有主軸52，且在主軸52的下端部固定有圓盤狀的安裝座54。
在安裝座54的下表面裝設有研磨墊56。此研磨墊56包含有例如以不織布或發泡胺甲酸乙酯等所形成的研磨布。在主軸52的上端側(基端側)連結有包含馬達等之旋轉驅動源(圖未示)，且研磨墊56是藉由在此旋轉驅動源所產生的力，而繞著與鉛直方向大致平行的旋轉軸旋轉。
再者，在研磨單元50的內部亦可形成有用於對被工作夾台48所保持的晶圓11供給研磨液的供給路(圖未示)。可以通過此供給路，將於對晶圓11具有反應性的液體中分散有磨粒之漿料等作為研磨液來供給至晶圓11。
在破碎層去除步驟中，首先是使保護構件29接觸於工作夾台48的保持面48a，並使吸引源的負壓作用。藉此，晶圓11是以其背面11b側朝上方的狀態被工作夾台48所吸引保持。再者，晶圓11是藉由磨削步驟而分割成複數個元件晶片31。
接著，使工作夾台48移動至研磨單元50的下方。並且，一邊將研磨液供給至晶圓11的背面11b側，一邊使工作夾台48與研磨墊56各自旋轉，並且使主軸52下降。再者，主軸52的下降量是調整成可將研磨墊56的下表面(研磨面)壓抵於晶圓11的背面11b側之程度。
如此進行，藉由研磨晶圓11的背面11b，可去除藉由磨削步驟中的磨削加工而在晶圓11的背面11b側所形成的破碎層。藉由去除破碎層，可以提升元件晶片31的抗折強度。
再者，雖然在上述中是說明對晶圓11供給研磨液的濕式研磨，但是在晶圓11的研磨中亦可使用未使用研磨液的乾式研磨。又，破碎層的去除方法並不受限於由研磨墊56所進行的研磨加工。例如，亦可藉由使用了鹵素氣體的電漿蝕刻加工來去除破碎層。針對電漿蝕刻加工的詳細內容將於後文描述。
接著，藉由使用了非活性氣體的電漿加工，以在晶圓11的背面11b側形成由細微的凹凸或裂隙所構成的應變(應變層形成步驟)。於此應變的形成中可以使用電漿處理裝置。圖10是顯示可以用於應變的形成之電漿處理裝置60的構成例之截面示意圖。
電漿處理裝置60具備有形成處理空間62的真空腔室64。真空腔室64是形成為長方體狀，前述長方體狀包含底壁64a、上壁64b、第1側壁64c、第2側壁64d、第3側壁64e、及第4側壁(圖未示)，且在第2側壁64d設置有用於將晶圓11搬入搬出的開口66。
於開口66的外側設置有將開口66開啟關閉的閘門68。此閘門68是藉由開閉機構70而朝上下移動。開閉機構70包含有汽缸72及活塞桿74。汽缸72是透過托架76而固定於真空腔室64的底壁64a，活塞桿74的前端是連結於閘門68的下部。
藉由以開閉機構70打開閘門68，可以通過開口66將晶圓11搬入至真空腔室64的處理空間62中、或者將晶圓11從真空腔室64的處理空間62中搬出。於真空腔室64的底壁64a形成有排氣口78。此排氣口78是與真空幫浦等排氣機構80相連接。
在真空腔室64的處理空間62中，是將下部電極82與上部電極84配置成相向。下部電極82是藉由導電性的材料所形成，並包含圓盤狀的保持部86、及從保持部86的下表面中央朝下方突出之圓柱狀的支撐部88。
支撐部88是被插通於形成於真空腔室64的底壁64a之開口90。在開口90內，且在底壁64a與支撐部88之間配置有環狀的絕緣構件92，真空腔室64與下部電極82是絕緣的。下部電極82是在真空腔室64的外部與高頻電源94相連接。
在保持部86的上表面形成有凹部，於此凹部中設置有可載置晶圓11的工作台96。在工作台96中形成有吸引路(圖未示)，此吸引路是通過於下部電極82的內部所形成的流路98而與吸引源100相連接。
又，於保持部86的內部形成有冷卻流路102。冷卻流路102的一端是通過形成於支撐部88的冷媒導入路104而與冷媒循環機構106相連接，冷卻流路102的另一端是通過形成於支撐部88的冷媒排出路108而與冷媒循環機構106相連接。當使此冷媒循環機構106作動時，冷媒會依冷媒導入路104、冷卻流路102、冷媒排出路108的順序流動，而冷卻下部電極82。
上部電極84是以導電性的材料所形成，並包含圓盤狀的氣體噴出部110、以及從氣體噴出部110的上表面中央朝上方突出之圓柱狀的支撐部112。支撐部112是插通於形成在真空腔室64的上壁64b之開口114。在開口114內，且在上壁64b與支撐部112之間配置有環狀的絕緣構件116，真空腔室64與上部電極84是絕緣的。
上部電極84是在真空腔室64的外部與高頻電源118相連接。又，在支撐部112的上端部安裝有與升降機構120相連結的支撐臂122，且藉由此升降機構120及支撐臂122，上部電極84會朝上下移動。
在氣體噴出部110的下表面設置有複數噴出口124。此噴出口124是通過形成於氣體噴出部110的流路126及形成於支撐部112的流路128，而連接於第1氣體供給源130及第2氣體供給源132。藉由第1氣體供給源130、第2氣體供給源132、流路126、128、及噴出口124，可構成對真空腔室64內導入氣體的氣體導入部。
開閉機構70、排氣機構80、高頻電源94、吸引源100、冷媒循環機構106、高頻電源118、升降機構120、第1氣體供給源130、及第2氣體供給源132等是連接於控制裝置134。
從排氣機構80可對控制裝置134輸入有關於處理空間62的壓力之資訊。又，從冷媒循環機構106可對控制裝置134輸入有關於冷媒的溫度之資訊(亦即，有關於下部電極82的溫度之資訊)。
再者，從第1氣體供給源130、第2氣體供給源132可對控制裝置134輸入有關於各氣體的流量之資訊。控制裝置134是依據這些資訊、或由使用者所輸入的其他資訊，而輸出控制上述之電漿處理裝置60的各構成要素之控制訊號。
在應變層形成步驟中，首先是藉由開閉機構70使電漿處理裝置60的閘門68下降。接著，通過開口66將晶圓11搬入真空腔室64的處理空間62，並以背面11b側朝上方露出的方式載置於下部電極82的工作台96。再者，在晶圓11的搬入時，宜事先以升降機構120使上部電極84上升，以先將下部電極82與上部電極84的間隔擴大。
之後，使吸引源100的負壓作用，以將晶圓11固定在工作台96上。又，藉由開閉機構70使閘門68上升，以將處理空間62密閉。此外，以升降機構120將上部電極84的高度位置調節成使上部電極84與下部電極82成為適合於電漿加工之規定的位置關係。又，使排氣機構80作動，而將處理空間62設為真空(低壓)。
再者，在處理空間62的減壓後，要藉由吸引源100的負壓來保持晶圓11較困難的情況下，是藉由電氣上的力(代表性的為靜電引力)等來將晶圓11保持於工作台96上。例如，可以藉由將電極埋入工作台96的內部，並對此電極供給電力，而使電氣上的力作用於工作台96與晶圓11之間。
在此狀態下，一邊以規定的流量供給電漿加工用的氣體，一邊對下部電極82及上部電極84供給規定的高頻電力。在本實施形態之應變層形成步驟中，是將處理空間62內維持為規定的壓力(例如5Pa以上且50Pa以下)，一邊從第1氣體供給源130以規定的流量來供給稀有氣體等非活性氣體，一邊對下部電極82及上部電極84賦與規定的高頻電力(例如，1000W以上且3000W以下)。
藉此，可在下部電極82與上部電極84之間產生電漿，並可將從已電漿化的非活性氣體產生的離子吸引至下部電極82側，且照射於晶圓11的背面11b。並且，晶圓11的背面11b受到濺射，而在背面11b形成細微的凹凸或裂隙(應變)。形成有此應變的區域(應變層)是作為捕獲於晶圓11的內部所含有的金屬元素的去疵層而發揮功能。
圖11是形成有應變層33的狀態的晶圓11之放大截面圖。在工作台96上，經過磨削步驟而分割成複數個元件晶片31的晶圓11是隔著保護構件29而配置，且晶圓11的背面11b側是朝向上部電極84(參照圖10)而露出。當對此晶圓11施行使用了非活性氣體的電漿加工時，即可在晶圓11的背面11b側形成應變層33。
在此應變層形成步驟中，是對晶圓11施行電漿加工，其中前述晶圓11是已藉由雷射光束的照射來去除圖案17(參照圖1等)後以切割刀片來切割(雷射加工步驟、切割溝形成步驟)，而抑制毛邊的產生之晶圓。因此，可抑制電漿加工時的放電的產生，而可防止元件15的破損。
藉由應變層33的形成，即可得到將晶圓11的內部所含有的金屬元素捕獲到晶圓11的背面11b側之去疵效果。再者，藉由電漿加工所形成的應變層33，和磨削步驟中所形成的破碎層相比較其厚度是顯著地較小(例如1/10以下)。因此，不會有因應變層33的形成，而使晶圓11的抗折強度大幅地降低之情形。
如以上所述，在本實施形態之晶圓的加工方法中，是藉由雷射光束的照射而去除形成於晶圓11的切割道13之圖案17後，沿著該切割道13來切割晶圓11。藉此，可避免由切割刀片28所進行的圖案17的切割，而可抑制晶圓11的切割時的毛邊的產生。因此，在對晶圓11施行電漿加工以在晶圓11的背面11b形成應變層33時，可防止起因於往毛邊的放電之元件的損傷。
再者，在本實施形態中，雖然是針對藉由研磨墊56所進行的研磨加工來去除破碎層的破碎層去除步驟來說明(參照圖9)，但是，在破碎層去除步驟中亦可藉由使用了圖10所示的電漿處理裝置60之電漿蝕刻加工來去除破碎層。
藉由電漿蝕刻加工來去除破碎層的情況下，和圖11同樣，是隔著保護構件29將已分割成複數個元件晶片31的晶圓11配置於電漿處理裝置60的工作台96上。在此狀態下，一邊供給蝕刻用的氣體，一邊對下部電極82及上部電極84供給高頻電力。
具體而言，是將處理空間62內維持為規定的壓力(例如50Pa以上且300Pa以下)，並且一邊從第2氣體供給源132以規定的流量來供給SF6 等之包含鹵素的氣體，一邊對下部電極82及上部電極84賦與規定的高頻電力(例如1000W以上且3000W以下)。再者，下部電極82與上部電極84之間的距離，是變得比應變層形成步驟的實施時更寬。藉此，施加於晶圓11的電壓會變得比應變層形成步驟的實施時更低。
藉由上述之步驟，可在下部電極82與上部電極84之間產生電漿，並讓藉由電漿產生的活性物質作用於晶圓11的背面11b，而對晶圓11的背面11b進行蝕刻。如此進行，以將形成於晶圓11的背面11b之破碎層去除。
此電漿蝕刻加工也是對已經過雷射加工步驟及切割溝形成步驟而抑制了毛邊的產生之晶圓來進行。因此，在破碎層去除步驟中也可以抑制放電而防止元件15的損傷。
另外，上述實施形態之構造、方法等，只要在不脫離本發明的目的之範圍內，均可適當變更而實施。
11‧‧‧晶圓 11a‧‧‧正面 11b‧‧‧背面 11c‧‧‧雷射加工溝 11d‧‧‧切割溝 13‧‧‧切割道 15‧‧‧元件 17‧‧‧圖案 19‧‧‧黏著膠帶 21‧‧‧環狀框架 23‧‧‧保護膜 25‧‧‧TEG 27‧‧‧支柱 29‧‧‧保護構件 31‧‧‧元件晶片 33‧‧‧應變層 2‧‧‧旋轉塗布機 4‧‧‧旋轉工作台 4a、12a、20a、32a、48a‧‧‧保持面 6、16、24‧‧‧夾具 8a、8b‧‧‧噴嘴 10‧‧‧雷射加工裝置 12、20、32、48‧‧‧工作夾台 14‧‧‧雷射照射單元 18‧‧‧切割裝置 22‧‧‧切割單元 26、36、52‧‧‧主軸 28‧‧‧切割刀片 30‧‧‧磨削裝置 34‧‧‧磨削單元 38、54‧‧‧安裝座 40‧‧‧磨削輪 42‧‧‧輪基台 44‧‧‧磨削磨石 46‧‧‧研磨裝置 50‧‧‧研磨單元 56‧‧‧研磨墊 60‧‧‧電漿處理裝置 62‧‧‧處理空間 64‧‧‧真空腔室 64a‧‧‧底壁 64b‧‧‧上壁 64c‧‧‧第1側壁 64d‧‧‧第2側壁 64e‧‧‧第3側壁 66、90、114‧‧‧開口 68‧‧‧閘門 70‧‧‧開閉機構 72‧‧‧汽缸 74‧‧‧活塞桿 76‧‧‧托架 78‧‧‧排氣口 80‧‧‧排氣機構 82‧‧‧下部電極 84‧‧‧上部電極 86‧‧‧保持部 88、112‧‧‧支撐部 92、116‧‧‧絕緣構件 94、118‧‧‧高頻電源 96‧‧‧工作台 98、126、128‧‧‧流路 100‧‧‧吸引源 102‧‧‧冷卻流路 104‧‧‧冷媒導入路 106‧‧‧冷媒循環機構 108‧‧‧冷媒排出路 110‧‧‧氣體噴出部 120‧‧‧升降機構 122‧‧‧支撐臂 124‧‧‧噴出口 130‧‧‧第1氣體供給源 132‧‧‧第2氣體供給源 134‧‧‧控制裝置
圖1是顯示晶圓的構成例之平面圖。 圖2是顯示藉由環狀框架支撐的狀態的晶圓之立體圖。 圖3是顯示在晶圓形成保護膜的情形之局部截面側面圖。 圖4(A)是顯示對晶圓照射雷射光束的情形之局部截面側面圖，圖4(B)是形成有包含金屬層的圖案的切割道之放大平面圖，圖4(C)是去除包含金屬層的圖案且形成有雷射加工溝的切割道之放大平面圖。 圖5是顯示去除形成於晶圓的保護膜的情形之局部截面側面圖。 圖6(A)是顯示在晶圓形成切割溝的情形之局部截面側面圖，圖6(B)是形成有切割溝的切割道之放大平面圖。 圖7(A)是顯示在晶圓貼附保護構件的情形之立體圖，圖7(B)是顯示已貼附有保護構件的晶圓之立體圖。 圖8是顯示磨削晶圓的背面側的情形之側面圖。 圖9是顯示研磨晶圓的背面側的情形之側面圖。 圖10是顯示電漿處理裝置的構成例之截面示意圖。 圖11是形成有應變層的狀態的晶圓之放大截面圖。
11‧‧‧晶圓
13‧‧‧切割道
15‧‧‧元件
17‧‧‧圖案

Claims (4)

  1. 一種晶圓的加工方法，前述晶圓是在藉由複數條切割道所區劃出的正面側的區域中分別形成有元件，並且在該切割道形成有包含金屬層的圖案，前述晶圓的加工方法的特徵在於具備下述步驟： 雷射加工步驟，將對該晶圓具有吸收性之波長之雷射光束沿著形成有該圖案的該切割道來照射，以去除該圖案並且形成雷射加工溝； 切割溝形成步驟，以比該雷射加工溝的寬度更薄的切割刀片，於該雷射加工溝的內側形成超過該晶圓的成品厚度之深度的切割溝； 保護構件貼附步驟，在已形成該切割溝的該晶圓的正面側貼附保護構件； 磨削步驟，隔著該保護構件以工作夾台保持該晶圓，且磨削該晶圓的背面側以將該晶圓薄化至該成品厚度，而使該切割溝顯露於該晶圓的背面並將該晶圓分割成複數個元件晶片； 破碎層去除步驟，藉由該晶圓的磨削來去除已形成於該晶圓的背面側的破碎層；及 應變層形成步驟，在已去除該破碎層的該晶圓的背面側，藉由使用了非活性氣體的電漿加工來形成應變層。
  2. 如請求項1之晶圓的加工方法，其中在該破碎層去除步驟中，是藉由以研磨墊所進行的研磨加工來去除該破碎層。
  3. 如請求項1之晶圓的加工方法，其中在該破碎層去除步驟中，是藉由使用了包含鹵素的氣體之電漿蝕刻加工來去除該破碎層。
  4. 如請求項1至3中任一項之晶圓的加工方法，其更具備下述步驟： 保護膜形成步驟，在該雷射加工步驟之前在該晶圓的正面側形成水溶性的保護膜；及保護膜去除步驟，在該雷射加工步驟之後從該晶圓的正面側去除該保護膜。
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