TWI786127B - 晶圓的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題是在於提供一種以能夠使鄰接的裝置與裝置緊貼而配設的方式加工晶圓之晶圓的加工方法。 　　其解決手段，晶圓的加工方法，係至少由下列工程所構成： 　　改質層形成工程，其係從晶圓(2)的背面(2b)射入對於晶圓(2)具有透過性的波長的雷射光線(LB)的集光點，定位於表面(2a)側附近的內部，將雷射光線(LB)照射至晶圓(2)，沿著分割預定線(4)來形成改質層(16)； 　　切削溝形成工程，其係從晶圓(2)的背面(2b)定位切削刀刃(26)，沿著分割預定線(4)來形成不到達表面(2a)的深度的切削溝(30)；及 　　分割工程，其係對晶圓(2)賦予外力，以沿著分割預定線(4)來形成的改質層(16)作為起點，分割成各個的裝置(6)。

Description

晶圓的加工方法
本發明是有關將複數的裝置藉由分割預定線而被區劃形成於基板的表面的晶圓予以分割成各個的裝置之晶圓的加工方法。
IC、LSI、LED等的複數的裝置(device)藉由分割預定線而被區劃形成於表面的晶圓是藉由切割裝置、雷射加工裝置來分割成各個的裝置，被分割的各裝置是被利用於行動電話、個人電腦等的電器。
裝置(device)是被黏晶於配線基板，作為電器的零件，但LED等的發光元件、受光元件、電波發送元件、電波接收元件等被使用於人工衛星的裝置是有使鄰接的裝置與裝置的表面緊貼而配設的情況。
但，若藉由切割裝置來切割晶圓產生裝置，則會有在裝置的表面外周產生細微的缺口而無法使鄰接的裝置與裝置緊貼來配設的問題。
並且，若將對於晶圓具有透過性的波長的雷射光線的集光點定位於分割預定線的內部，而將雷射光線照射至晶圓，沿著分割預定線來形成改質層之後，對晶圓賦予外力而分割成各個的裝置，則雖沒有在裝置的表面外周產生細微的缺口的情形，產生品質良好的裝置，但從表面到背面的劈開面會因為構成裝置的基板的結晶方位而傾斜地劈開，有無法使鄰接的裝置與裝置緊貼而配設的問題(例如參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3408805號公報
(發明所欲解決的課題)
有鑑於上述事實而研發之本發明的課題是在於提供一種以能夠使鄰接的裝置與裝置緊貼而配設的方式加工晶圓之晶圓的加工方法。 (用以解決課題的手段)
若根據本發明之一形態，則提供一種晶圓的加工方法，係將複數的裝置藉由分割預定線而被區劃形成於基板的表面的晶圓予以分割成各個的裝置之晶圓的加工方法，其特徵為包含： 　　改質層形成工程，其係從晶圓的背面射入對於晶圓具有透過性的波長的雷射光線的集光點，定位於表面側附近的內部，將雷射光線照射至晶圓，沿著分割預定線來形成改質層； 　　切削溝形成工程，其係從晶圓的背面定位切削刀刃，沿著分割預定線來形成不到達表面的深度的切削溝；及 　　分割工程，其係對晶圓賦予外力，以沿著分割預定線來形成的改質層作為起點，分割成各個的裝置。
在該改質層形成工程中，在晶圓的表面側附近形成改質層之後，從晶圓的背面射入對於晶圓具有透過性的波長的雷射光線的集光點，定位於背面側附近的內部來將雷射光線照射至晶圓，沿著分割預定線在背面側附近形成改質層，且使從形成於背面側附近的改質層延伸的龜裂露出於背面，在該切削溝形成工程中，將切削刀刃定位於露出於背面的龜裂而形成切削溝為理想。並且，在該切削溝形成工程中，從晶圓的背面藉由紅外線來檢測出被形成於表面附近的改質層，將切削刀刃定位於所被檢測出的改質層而形成切削溝為理想。並且，在該改質層形成工程之前，包含框支撐工程，其係將晶圓的表面貼著於切割膠帶，且將晶圓定位於具有收容晶圓的開口的框的該開口，貼著切割膠帶的外周來隔著切割膠帶而以框支撐晶圓，在該分割工程中，擴張切割膠帶而對於晶圓賦予外力為理想。並且，含有裝置配設工程為理想，其係將藉由該分割工程而被分割的裝置彼此間予以緊密地配設。 [發明的效果]
由於本發明之一形態的晶圓的加工方法，係包含： 　　改質層形成工程，其係從晶圓的背面射入對於晶圓具有透過性的波長的雷射光線的集光點，定位於表面側附近的內部，將雷射光線照射至晶圓，沿著分割預定線來形成改質層； 　　切削溝形成工程，其係從晶圓的背面定位切削刀刃，沿著分割預定線來形成不到達表面的深度的切削溝；及 　　分割工程，其係對晶圓賦予外力，以沿著分割預定線來形成的改質層作為起點，分割成各個的裝置， 　　因此，裝置的表面側的側面成為從基板的側面些微突出的形態，可使鄰接的裝置與裝置緊貼而配設。
以下，一面參照圖面，一面說明有關本發明的晶圓的加工方法的實施形態。
在圖1(a)是表示可藉由本發明的晶圓的加工方法來實施加工的晶圓2。可從圓盤狀的矽基板形成的晶圓2的表面2a是依照格子狀的分割預定線4來區劃成複數的矩形領域，在複數的矩形領域的各者是形成有LED等的裝置6。並且，晶圓2的基板的厚度是300μm程度，裝置6的厚度是10μm程度，晶圓2的全體的厚度是可形成310μm程度。
在圖示的實施形態中，如圖1(b)及圖1(c)所示般，首先，實施框支撐工程，其係將晶圓2的表面2a貼著於切割膠帶8，且將晶圓2定位於具有收容晶圓2的開口10a的環狀框10的開口10a，貼著切割膠帶8的外周而隔著切割膠帶8來以環狀框10支撐晶圓2。如圖1(c)所示般，在框支撐工程被實施的狀態中，晶圓2的背面2b為朝上。
實施框支撐工程之後，實施改質層形成工程，其係從晶圓2的背面2b射入對於晶圓2具有透過性的波長的雷射光線的集光點，定位於表面2a側附近的內部來將雷射光線照射至晶圓2，沿著分割預定線4來形成改質層。改質層形成工程是可使用例如在圖2顯示其一部分的雷射加工裝置12來實施。雷射加工裝置12是具備：保持被加工物的吸盤台(未圖示)，及將脈衝雷射光線LB照射至被保持於吸盤台的被加工物的集光器14，及攝取被保持於吸盤台的被加工物的攝像手段(未圖示)。被構成為在上面吸附被加工物的吸盤台是以延伸於上下方向的軸線作為中心，藉由旋轉手段(未圖示)來旋轉，對於集光器14相對性地，藉由X軸方向移動手段(未圖示)來進退於X軸方向，藉由Y軸方向移動手段(未圖示)來進退於Y軸方向。集光器14是包含用以將雷射加工裝置12的脈衝雷射光線振盪器(未圖示)所振盪的脈衝雷射光線LB集光而照射至被加工物的集光透鏡(未圖示)。攝像手段是包含：藉由可視光線來攝取被加工物的通常的攝像元件(CCD)，及照射紅外線至被加工物的紅外線照射手段，及捕捉藉由紅外線照射手段來照射的紅外線的光學系，及輸出對應於光學系所捕捉的紅外線的電氣訊號的攝像元件(紅外線CCD)(皆未圖示)。另外，X軸方向是在圖2以箭號X所示的方向，Y軸方向是在圖2以箭號Y所示的方向，為與X軸方向正交的方向。X軸方向及Y軸方向所規定的平面是實質上水平。
參照圖2~圖5進行說明。在改質層形成工程中，首先，將晶圓2的背面2b朝上，使晶圓2吸附於雷射加工裝置12的吸盤台的上面。其次，以攝像手段(未圖示)來從上方攝取晶圓2。其次，根據以攝像手段所攝取的晶圓2的畫像，以雷射加工裝置12的X軸方向移動手段、Y軸方向移動手段及旋轉手段來使吸盤台移動及旋轉，藉此使格子狀的分割預定線4整合於X軸方向及Y軸方向，且將集光器14定位於使整合於X軸方向的分割預定線4的一端部的上方。此時，晶圓2的背面2b為朝上，形成有分割預定線4的表面2a是朝下，但如上述般，由於攝像手段是包含：紅外線照射手段，及捕捉紅外線的光學系，及輸出對應於紅外線的電氣訊號的攝像元件(紅外線CCD)，因此可從晶圓2的背面2b透過而攝取表面2a的分割預定線4。其次，以雷射加工裝置12的集光點位置調整手段(未圖示)來使集光器14移動於光軸方向，從晶圓2的背面2b射入脈衝雷射光線LB的集光點，定位於表面2a附近的晶圓2的內部。其次，如圖2所示般，進行第一改質層形成加工，其係一邊對於定位於表面2a附近的晶圓2的內部的集光點，將吸盤台以預定的加工進給速度，藉由X軸方向移動手段來加工進給於X軸方向，一邊從集光器14照射對於晶圓2具有透過性的脈衝雷射光線LB。若進行第一改質層形成加工，則如圖3所示般，可沿著分割預定線4在晶圓2的表面2a附近形成多數的改質層16，並可形成從改質層16朝向表面2a及背面2b來延伸於上下方向的龜裂18，且可使從改質層16朝向表面2a延伸的龜裂18到達至晶圓2的表面2a。又，圖示的實施形態是在改質層形成工程中，藉由實施第一改質層形成加工，在晶圓2的表面2a側附近形成改質層16之後，進行第二改質層形成加工，其係從晶圓2的背面2b射入對於晶圓2具有透過性的波長的脈衝雷射光線LB的集光點，定位於背面2b側附近的內部，將脈衝雷射光線LB照射至晶圓2，沿著分割預定線4在背面2b側附近形成改質層16，且使從形成於背面2b側附近的改質層16延伸的龜裂18露出於背面。在第二改質層形成加工中，一邊對於從背面2b射入而定位於背面2b附近的晶圓2的內部的集光點，將吸盤台以預定的加工進給速度，藉由X軸方向移動手段來加工進給於X軸方向，一邊從集光器14照射對於晶圓2具有透過性的脈衝雷射光線LB。若進行第二改質層形成加工，則如圖4所示般，可沿著分割預定線4在晶圓2的背面2b附近形成多數的改質層16，並可形成從改質層16朝向表面2a及背面2b延伸於上下方向的龜裂18，且可使從改質層16朝向背面2b延伸的龜裂18露出於晶圓2的背面2b。以第二改質層形成加工所形成的改質層16及龜裂18是由上下方向看，與以第一改質層形成加工所形成的改質層16及龜裂18重複。而且，僅分割預定線4的間隔的部分，一面對於集光點，將吸盤台以Y軸方向移動手段來索引進給於Y軸方向，一面重複進行第一改質層形成加工及第二改質層形成加工，藉此在使整合於X軸方向的分割預定線4的全部實施第一改質層形成加工及第二改質層形成加工。並且，藉由旋轉手段來使吸盤台旋轉90度之後，一面索引進給，一面重複進行第一改質層形成加工及第二改質層形成加工，藉此如圖5所示般，在與先實施第一改質層形成加工及第二改質層形成加工的分割預定線4正交的分割預定線4的全部也實施第一改質層形成加工及第二改質層形成加工。如此的改質層形成工程是例如可用以下的加工條件來實施。另外，下述散焦是在將脈衝雷射光線LB的集光點定位於射入面的晶圓2的背面2b的狀態下使集光器14朝向表面2a移動的移動量。 　　脈衝雷射光線的波長 ：1030nm 　　脈衝寬 ：10ps 　　重複頻率 ：100kHz 　　集光透鏡的數值孔徑(NA)：0.8 　　平均輸出 ：0.5W 　　散焦 ：-290μm(第一改質層形成加工) -20μm(第二改質層形成加工) 　　點徑 ：φ5μm 　　加工進給速度 ：1000mm/s 　　另外，在圖2是以一點畫線來表示在第一改質層形成加工中形成於晶圓2的表面2a側附近的改質層16及龜裂18，在圖5是以點線來表示在第二改質層形成加工中露出於晶圓2的背面2b的龜裂18。
實施改質層形成工程之後，實施切削溝形成工程，其係從晶圓2的背面2b定位切削刀刃，沿著分割預定線4來形成不到達表面2a的深度的切削溝。切削溝形成工程是可使用例如在圖6(a)顯示其一部分的切割裝置20來實施。切割裝置20是具備：保持被加工物的吸盤台(未圖示)，及切削被保持於吸盤台的被加工物的切削手段22，及攝取被保持於吸盤台的被加工物的攝像手段(未圖示)。被構成為在上面吸附被加工物的吸盤台是藉由旋轉手段(未圖示)以延伸於上下方向的軸線作為中心旋轉，且對於切削手段22相對性地，藉由X軸方向移動手段(未圖示)來進退於X軸方向。並且，對於吸盤台相對性地，藉由Y軸方向移動手段(未圖示)來進退於Y軸方向的切削手段22是包含：實質上延伸於水平的圓筒狀的主軸外殼(housing)24，及以實質上延伸於水平的軸線作為中心，旋轉自如地被內藏於主軸外殼24的圓柱狀的主軸(未圖示)。在主軸的基端部是連結馬達(未圖示)，在主軸的前端部是固定有環狀的切削刀刃26。切削刀刃26的上部是以刀刃罩28所覆蓋。另外，X軸方向是在圖6(a)以箭號X所示的方向，Y軸方向是在圖6(a)以箭號Y所示的方向，為與X軸方向正交的方向。X軸方向及Y軸方向所規定的平面是實質上水平。
參照圖6(a)及圖6(b)進行說明。在切削溝形成工程中，首先，將晶圓2的背面2b朝上，使晶圓2吸附於切割裝置20的吸盤台的上面。其次，以切割裝置20的攝像手段來從上方攝取晶圓2。其次，根據以攝像手段來攝取的晶圓2的畫像，以切割裝置20的X軸方向移動手段、Y軸方向移動手段及旋轉手段來使吸盤台移動及旋轉，藉此使沿著格子狀的分割預定線4而露出於晶圓2的背面2b的格子狀的龜裂18整合於X軸方向及Y軸方向，且將使整合於X軸方向的龜裂18的一端部定位於切削刀刃26的下方。其次，在於圖6(a)及圖6(b)以箭號A所示的方向，與主軸一起使切削刀刃26藉由馬達而旋轉。其次，以切割裝置20的昇降手段(未圖示)來使主軸外殼24下降，沿著露出於晶圓2的背面2b的龜裂18，從晶圓2的背面2b至不到達表面2a的深度為止，使切削刀刃26的刀尖切入，且將吸盤台以預定的加工進給速度藉由X軸方向移動手段來加工進給於X軸方向。藉此，如圖6(b)及圖7所示般，可沿著分割預定線4來形成從晶圓2的背面2b不到達表面2a的深度的切削溝30(在圖6(b)中是以剖面線所示的部分)。圖示的實施形態是在改質層形成工程中，在晶圓2的背面2b側附近形成改質層16，且沿著分割預定線4來形成從改質層16朝向表面2a及背面2b延伸於上下方向的龜裂18，在切削溝形成工程中，可藉由可視光線來攝取露出於背面2b的龜裂18，因此切割裝置20的攝像手段是只要至少包含藉由可視光線來攝取被加工物的通常的攝像元件(CCD)即可。因此，如圖示的實施形態般，藉由可視光線來攝取露出於背面2b的龜裂18，檢測出應形成切削溝30的領域，進行切削刀刃26的對位(對準)的情況，是比藉由紅外線從背面2b透過來攝取表面2a側的改質層16而進行對準的情況，更可用簡素的構成來正確地進行對準。切削溝30的深度是從晶圓2的背面2b到表面2a側附近的改質層16~龜裂18的程度的深度即可，從切削溝30的底面到晶圓2的表面2a的厚度是例如5μm程度。並且，以第二改質層形成加工所形成的改質層16及龜裂18是由上下方向看，與以第一改質層形成加工所形成的改質層16及龜裂18重複，因此藉由實施沿著露出於晶圓2的背面2b的龜裂18來實施切削溝形成工程，如圖7所示般，可沿著以第一改質層形成加工所形成的改質層16及龜裂18來形成切削溝30。然後，僅露出於晶圓2的背面2b的龜裂18的Y軸方向的間隔的部分，一面以Y軸方向移動手段來將切削刀刃26索引進給於Y軸方向，一面重複實施切削溝形成工程，藉此沿著使整合於X軸方向的龜裂18(亦即分割預定線4)的全部來形成切削溝30。並且，藉由旋轉手段來使吸盤台旋轉90度之後，一面索引進給，一面重複實施切削溝形成工程，藉此如圖8所示般，沿著與先形成切削溝30的龜裂18正交的龜裂18的全部來形成切削溝30。
實施切削溝形成工程之後，實施分割工程，其係對晶圓2賦予外力，以沿著分割預定線4來形成的改質層16作為起點，分割成各個的裝置6。分割工程是可例如使用圖9所示的分割裝置32來實施。分割裝置32是包含：延伸於上下方向的圓筒狀的擴張鼓34，及在擴張鼓34的徑方向外方昇降自如地配置的環狀的保持構件36，及對於擴張鼓34相對性地使保持構件36昇降的複數的汽缸38，及在保持構件36的外周緣在周方向取間隔而附設的複數的夾緊裝置(clamp)40。擴張鼓34的內徑是比晶圓2的外徑更大，擴張鼓34的外徑是比環狀框10的內徑更小。保持構件36的外徑及內徑是對應於環狀框10的外徑及內徑，環狀框10會被載於保持構件36的上面。並且，在擴張鼓34的外周面與保持構件36的內周面之間存在間隙。如圖9所示般，延伸於上下方向的複數的汽缸38的活塞桿38a是在保持構件36的周方向取間隔而被連結於保持構件36的下面。然後，複數的汽缸38是在保持構件36的上面和擴張鼓34的上端幾乎同高度的基準位置(在圖9中以實線所示的位置)與保持構件36的上面位於比擴張鼓34的上端更下方的擴張位置(在圖9中以二點畫線所示的位置)之間，對於擴張鼓34相對性地使保持構件36昇降。
若參照圖9來繼續說明，則在分割工程中，首先，使各汽缸38作動，將保持構件36定位於基準位置。其次，將形成有改質層16、龜裂18及切削溝30的晶圓2予以朝上，將隔著切割膠帶8來保持晶圓2的環狀框10載於保持構件36的上面。其次，以複數的夾緊裝置40來固定環狀框10的外周緣部。其次，使各汽缸38作動，使保持構件36從基準位置下降至擴張位置。如此一來，與保持構件36一起，環狀框10也下降，因此如在圖9以二點畫線所示般，周緣被固定於環狀框10的切割膠帶8是藉由相對性地上昇的擴張鼓34所擴張。藉此，可對被貼附於切割膠帶8的晶圓2賦予放射狀張力(外力)，以沿著分割預定線4而被形成的改質層16及龜裂18作為起點，將晶圓2分割成各個的裝置6。
圖示的實施形態是實施分割工程之後，如圖10(a)所示般，實施裝置配設工程，其係將藉由分割工程而被分割的裝置6彼此間予以緊密地配設。在至少實施上述般的改質層形成工程、切削溝形成工程及分割工程而被分割的裝置6中，由於從基板的側面些微地突出的表面側的側面的厚度薄，且以改質層16及龜裂18作為起點被分割，因此可使裝置6彼此間緊貼而配設的程度地，表面側的側面平坦且側面對於表面垂直。因此，在裝置配設工程中，可使鄰接的裝置6與裝置6緊貼而配設。另外，基板側的側面藉由切削刀刃26切削，有產生細微的缺口的情況，但由於基板側的側面是比表面側的側面更沒入，因此在使鄰接的裝置6與裝置6緊貼而配設時不會有細微的缺口成為問題的情形。
另外，圖示的實施形態是說明在改質層形成工程中實施第一改質層形成加工及第二改質層形成加工的例子，但當切割裝置20的攝像手段為包含：藉由可視光線來攝取被加工物的通常的攝像元件(CCD)，及照射紅外線至被加工物的紅外線照射手段，及捕捉藉由紅外線照射手段所照射的紅外線的光學系，及輸出對應於光學系所捕捉的紅外線的電氣訊號的攝像元件(紅外線CCD)時，藉由紅外線，可從晶圓2的背面2b透過攝取在第一改質層形成加工中形成於表面2a側附近的改質層16及龜裂18，因此在切削溝形成工程中可沿著表面2a側附近的改質層16及龜裂18來定位切削刀刃26，所以在改質層形成工程中亦可不實施第二改質層形成工程。
2‧‧‧晶圓2a‧‧‧晶圓的表面2b‧‧‧晶圓的背面4‧‧‧分割預定線6‧‧‧裝置8‧‧‧切割膠帶10‧‧‧環狀框10a‧‧‧開口16‧‧‧改質層LB‧‧‧脈衝雷射光線18‧‧‧龜裂26‧‧‧切削刀刃30‧‧‧切削溝
圖1(a)是晶圓的表面側的立體圖，(b)是表示實施框支撐工程的狀態的晶圓的背面側及框的立體圖，(c)是表示實施框支撐工程的狀態的晶圓的背面側及框的立體圖。 　　圖2是表示被實施改質層形成工程的狀態的立體圖。 　　圖3是在表面附近形成有改質層的晶圓的剖面圖。 　　圖4是在表面附近及背面附近形成有改質層，在背面露出龜裂的晶圓的剖面圖。 　　圖5是沿著格子狀的分割預定線來實施改質層形成工程的晶圓的立體圖。 　　圖6(a)是表示實施切削溝形成工程的狀態的立體圖，(b)是實施切削溝形成工程的狀態的模式圖。 　　圖7是形成有切削溝的晶圓的剖面圖。 　　圖8是沿著格子狀的分割預定線來實施切削溝形成工程的晶圓的立體圖。 　　圖9是表示實施分割工程的狀態的立體圖。 　　圖10(a)是表示實施裝置配設工程的狀態的平面圖，(b)是表示實施裝置配設工程的狀態的剖面圖。
2‧‧‧晶圓
2a‧‧‧晶圓的表面
2b‧‧‧晶圓的背面
6‧‧‧裝置
8‧‧‧切割膠帶
10‧‧‧環狀框
10a‧‧‧開口
16‧‧‧改質層
18‧‧‧龜裂
20‧‧‧切割裝置
22‧‧‧切削手段
24‧‧‧主軸外殼
26‧‧‧切削刀刃
28‧‧‧刀刃罩
30‧‧‧切削溝

Claims (3)

  1. 一種晶圓的加工方法，係將複數的裝置藉由分割預定線而被區劃形成於基板的表面的晶圓予以分割成各個的裝置之晶圓的加工方法，其特徵為包含：改質層形成工程，其係從晶圓的背面射入對於晶圓具有透過性的波長的雷射光線的集光點，定位於表面側附近的內部，將雷射光線照射至晶圓，沿著分割預定線來形成改質層；切削溝形成工程，其係從晶圓的背面定位切削刀刃，沿著分割預定線來形成不到達表面的深度的切削溝；及分割工程，其係對晶圓賦予外力，以沿著分割預定線來形成的改質層作為起點，分割成各個的裝置，在該改質層形成工程中，在晶圓的表面側附近形成改質層之後，從晶圓的背面射入對於晶圓具有透過性的波長的雷射光線的集光點，定位於背面側附近的內部來將雷射光線照射至晶圓，沿著分割預定線在背面側附近形成改質層，且使從形成於背面側附近的改質層延伸的龜裂露出於背面，在該切削溝形成工程中，將切削刀刃定位於露出於背面的龜裂而形成切削溝。
  2. 如申請專利範圍第1項之晶圓的加工方法，其中，在該改質層形成工程之前，包含框支撐工程，其係將晶圓的 表面貼著於切割膠帶，且將晶圓定位於具有收容晶圓的開口的框的該開口，貼著切割膠帶的外周來隔著切割膠帶而以框支撐晶圓，在該分割工程中，擴張切割膠帶而對於晶圓賦予外力。
  3. 如申請專利範圍第1項之晶圓的加工方法，其中，含有裝置配設工程，其係將藉由該分割工程而被分割的裝置彼此間予以緊密地配設。
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