TWI795402B - 在處理晶圓中使用的保護片、用於晶圓之處置系統、及晶圓與保護片之組合 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種在處理一半導體大小之晶圓中使用之保護片。該保護片包含：一保護薄膜；及一緩衝層，其附接至該保護薄膜之一背表面。至少在該保護片之一中央區域中，無附著劑施加在該保護片之一前表面及一背表面，該中央區域具有等於或大於該半導體大小之晶圓之一外徑的一外徑。此外，本發明係關於一種在處理一晶圓中使用之保護片，該保護片包含：一保護薄膜；及一緩衝層，其附接至該保護薄膜之一背表面，其中，在該保護片之一整個前表面及一整個背表面上，並未施加附著劑。此外，本發明係關於一種用於一半導體大小之晶圓的處置系統及一種組合，該組合包含一晶圓及該保護片。

Description

在處理晶圓中使用的保護片、用於晶圓之處置系統、及晶圓與保護片之組合
本發明係關於：一種在處理一晶圓，特別是一半導體大小之晶圓中使用的保護片；一種用於一半導體大小之晶圓的處置系統，其包含一半導體大小之環形框架及該保護片；及一種組合，其包含一晶圓，特別是一半導體大小之晶圓及該保護片，該晶圓在一側上具有具多個裝置之一裝置區域。
在半導體裝置製造過程中，通常藉由多個分割線劃分具有含多個裝置之裝置區域的晶圓，被分割為個別晶粒。此製造過程大體包含用於調整晶圓厚度之研磨步驟，及沿著分割線切割晶圓以獲得個別晶粒的切割步驟。研磨步驟係自晶圓的與形成有裝置區域之晶圓前側相對立的一背側執行。此外，諸如拋光及/或蝕刻之其他處理步驟亦可在晶圓之背側上實行。
為了在晶圓之處理期間保護形成於晶圓上 之裝置例如免受破裂、變形及/或藉由碎屑、研磨晶圓或切割晶圓之污染影響，保護薄膜或片體可在處理之前施加在晶圓的前側。
若裝置區域具有不平的表面結構，則裝置之此保護為尤其重要的。舉例而言，在諸如晶圓級晶片尺寸封裝(WLCSP)之已知的半導體裝置製造過程中，晶圓之裝置區域形成有自晶圓之平面表面突出的多個凸起，諸如凸塊。此等凸起係例如用於在例如將晶粒併入於諸如行動電話及個人電腦之電子裝備中時，建立與個別晶粒中之裝置的電氣接觸。
為了達成此電子裝備之大小縮減，半導體裝置必須在尺寸上減小。因此，形成有裝置之晶圓在上文提及之研磨步驟中研磨至處於μm範圍內的厚度，例如，在20至100μm之範圍內。
在已知的半導體裝置製造過程中，若諸如凸塊之凸起存在於裝置區域中，則問題可能在處理期間，例如在研磨步驟中出現。詳言之，歸因於此等凸起之存在，晶圓在處理期間破裂之風險顯著增大。此外，若晶圓研磨至小厚度，例如，在μm範圍內之厚度，則在晶圓之前側上的裝置區域之凸起可能引起晶圓背側的變形，因此危害所得晶粒之品質。
因此，當處理具有具此等不平表面結構之裝置區域的晶圓時，保護薄膜或片體之使用具有特定重要性。
然而，特別是，針對諸如MEMS之敏感裝置 的狀況，存在問題在於，當保護薄膜或片體自晶圓剝離時，晶圓上之裝置結構可能受形成於該薄膜或片體上之附著劑層的附著力損壞、或可能受裝置上之附著劑殘餘物污染。
因此，需要一種保護片，其使晶圓之可靠且有效之處理成為可能且允許最小化對晶圓之污染及損壞的任何風險。
因此，本發明之目標為提供一種保護片，其使晶圓之可靠且有效之處理成為可能，且允許最小化對晶圓之污染及損壞的任何風險。此外，本發明旨在提供一種包含半導體大小之環形框架及保護片的處置系統，及提供一種包含晶圓，特別是半導體大小之晶圓，及保護片的組合。
此等目標係藉由具有請求項1之技術特徵的保護片、藉由具有請求項6之技術特徵的保護片、藉由具有請求項11之技術特徵的處置系統、藉由具有請求項12之技術特徵的組合、及藉由具有請求項13之技術特徵的組合來達成。本發明之較佳實施例自附屬請求項產生。
根據第一態樣，本發明提供一種在處理一半導體大小之晶圓中使用之保護片。該保護片包含：一保護薄膜；及一緩衝層，其附接至該保護薄膜之一背表面。至少在該保護片之一中央區域中，無附著劑施加在該保護片之一前表面及一背表面。該中央區域具有等於或大於該半導體大小之晶圓之一外徑的一直徑，亦即，一外徑。
本文中，「半導體大小之晶圓」用語指代具有半導體晶圓之尺寸(標準化尺寸)的晶圓，該等尺寸詳言之為直徑(標準化直徑)，即外徑。半導體晶圓之尺寸，特別是直徑，即外徑，係定義於SEMI標準中。舉例而言，半導體大小之晶圓可為Si晶圓。經拋光單晶Si晶圓之尺寸係定義於SEMI標準M1及M76中。半導體大小之晶圓可為1吋、2吋、3吋、4吋、5吋、6吋、8吋、12吋或18吋晶圓。
保護片之前表面藉由保護薄膜的與其背表面相對立之前表面構成。
保護片之背表面可藉由緩衝層之背表面構成。
保護片經組配來在處理半導體大小之晶圓中使用，諸如半導體晶圓，該晶圓在一側(即前側)上具有含多個裝置的裝置區域。
當保護片係在處理半導體大小之晶圓中使用時，該片體係施加在晶圓之一側，亦即晶圓前側，使得該片體之前表面，即保護薄膜之前表面，與晶圓前側接觸，且該片體，特別是其保護薄膜，覆蓋形成於裝置區域中的裝置。具體言之，晶圓與保護片之中央區域接觸，其中無附著劑施加在該片體之前表面及背表面。
由於該片體之中央區域具有與半導體大小之晶圓之外徑相等或較其為大的外徑，因此晶圓可完全配置於此中央區域內。因此，該片體之保護薄膜的前表面與晶圓之前側直接接觸。因此，無材料，詳言之無附著劑， 存在於保護薄膜之前表面與晶圓前側之間。
因此，對於形成在裝置區域中之裝置的任何可能污染或損壞可得以消除，此污染或損壞例如歸因於附著劑層之附著力或裝置上之附著劑殘餘物。
本發明之保護片因此使晶圓之可靠且有效的處理成為可能，且允許對晶圓，特別是對形成於裝置區域中之裝置的污染及損壞之任何風險最小化。
保護片可為預先準備的、儲存以供稍後使用、及在需要時用於晶圓處理。保護片可因此大量地製造，在時間及成本兩者方面尤其有效地呈現其生產。
保護片之中央區域的直徑，即外徑，可為3cm或3cm以上、6cm或6cm以上、8cm或8cm以上、11cm或11cm以上、13cm或13cm以上、16cm或16cm以上、21cm或21cm以上、31cm或31cm以上、或46cm或46cm以上。保護片之中央區域的直徑可為100cm或100cm以下、90cm或90cm以下、80cm或80cm以下、70cm或70cm以下、60cm或60cm以下、50cm或50cm以下、40cm或40cm以下、30cm或30cm以下、20cm或20cm以下、或10cm或10cm以下。
尤其較佳地，保護片之中央區域的直徑在3至50cm之範圍內，甚至更佳地在8至50cm之範圍內。
保護片之保護薄膜可經組配成其可藉由加熱保護薄膜而附接至晶圓之前側。以此方式，保護片可藉由加熱保護薄膜或整個保護片而附接至晶圓。
詳言之，在將保護片施加在晶圓之前側期間及/或之後，保護薄膜或片體可被加熱，使得保護薄膜及因此整個保護片附接至晶圓的前側。保護薄膜與晶圓之間將保護片固持於晶圓上之其位置的附接力，因而經由加熱製程而產生。因此，針對將保護片可靠地附接至晶圓之前側而言，無額外附著劑材料係必要的。
詳言之，藉由加熱保護薄膜或片體，諸如正向配合之形式配合及/或諸如附著劑結合之材料結合可形成於保護薄膜與晶圓之間。「材料結合」及「附著劑結合」用語界定由於作用在保護薄膜與晶圓之間的原子及/或分子力而在此等兩個組件之間的附接或連接。
「附著劑結合」用語指代此種原子及/或分子力之存在，該等力起作用以便將保護片附接或黏附至晶圓，且並不暗示有額外附著劑存在於保護片與晶圓之間。實情為，保護片之前表面與晶圓之前側直接接觸，如上文已詳述。
保護薄膜或片體可被允許在加熱製程之後冷卻。詳言之，保護薄膜或片體可被允許冷卻至其初始溫度，亦即，冷卻至其在加熱製程之前的溫度。保護薄膜或片體可被允許在處理晶圓之前，特別是在處理晶圓的與該一側相對立的側(亦即，晶圓背側)之前，冷卻例如至其初始溫度。
如上文已詳述，保護薄膜與晶圓之間的附接力可經由加熱製程而產生。保護薄膜對晶圓之附接可在加 熱製程自身中及/或在允許保護薄膜或片體冷卻之後續製程中引起。
保護薄膜可經組配成其藉由加熱，例如藉由上文所述之加熱製程，而軟化及/或呈現為更柔韌、可撓及/或可伸展的。以此方式，藉由加熱保護薄膜，可使其順應晶圓之前側上的晶圓表面，例如從而緩和晶圓地形。在冷卻例如至其初始溫度後，保護薄膜即可再硬化，例如以便產生對晶圓之形式配合及/或材料結合。
保護薄膜可經組配成其藉由加熱至在60℃至150℃、較佳地70℃至140℃、更佳地80℃至130℃、及甚至更佳地90℃至120℃之範圍內的溫度而軟化及/或呈現為更柔韌、可撓及/或可伸展的。尤其較佳地，保護薄膜經組配成其藉由加熱至大約100℃之溫度而軟化及/或呈現為更柔韌、可撓及/或可伸展的。
保護薄膜可耐熱上達至180℃或180℃以上之溫度、較佳地上達至220℃或220℃以上之溫度、且更佳地上達至250℃或250℃以上的溫度。
緩衝層可耐熱上達至180℃或180℃以上之溫度、較佳地上達至220℃或220℃以上之溫度、且更佳地上達至250℃或250℃以上的溫度。
保護片可耐熱上達至180℃或180℃以上之溫度、較佳地上達至220℃或220℃以上之溫度、且更佳地上達至250℃或250℃以上的溫度。
當保護片在處理半導體大小之晶圓中使用 時，在將保護片施加在晶圓之前側期間及/或之後，保護薄膜或整個保護片可在1min至10min、較佳地1min至8min、更佳地1min至6min、甚至更佳地1min至4min、及又更佳地1min至3min之範圍內的持續時間內加熱，以便將保護片附接至晶圓的前側。
保護薄膜或片體可直接地及/或間接地加熱。
保護薄膜或片體可藉由例如使用熱施加構件或熱輻射構件將熱量直接施加至其而加熱，該熱施加構件諸如經加熱滾筒、經加熱壓印件或類似者。保護片及晶圓可置放於諸如真空腔室之容器或腔室中，且容器或腔室之內體積可被加熱，以便加熱保護片。容器或腔室可具備熱輻射構件。
保護薄膜或片體可例如藉由在將保護片施加在晶圓之前側之前及/或期間及/或之後加熱晶圓而間接地加熱。舉例而言，晶圓可藉由將晶圓置放於諸如卡盤臺之支撐件或載體上及加熱該支撐件或載體而加熱。
舉例而言，諸如卡盤臺之支撐件或載體可加熱至60℃至150℃、較佳地70℃至140℃、更佳地80℃至130℃、及甚至更佳地90℃至120℃之範圍內的溫度。尤其較佳地，支撐件或載體可加熱至大約100℃之溫度。
此等方法亦可例如藉由以下操作來組合：使用諸如經加熱滾筒或其類似者之熱施加構件、或用於直接地加熱保護薄膜或片體且亦經由晶圓間接地加熱保護薄膜或片體的熱輻射構件。
保護薄膜在處於其經加熱狀態時為柔韌、彈性、可撓、可伸展、軟及/或可壓縮的係較佳的。以此方式，可尤其可靠地確保保護薄膜順應晶圓之一側上的晶圓表面，例如從而緩和晶圓地形。此情形在裝置區域形成有自晶圓之平面表面突出之凸起的情況下特別有利，如下文將進一步詳述。
較佳地，保護薄膜經組配成其在冷卻之際即硬化或變硬至少至某程度，以便在冷卻狀態下變得更剛性及/或穩固。以此方式，可得以確保裝置在晶圓之後續處理(諸如，研磨及/或拋光)期間尤其可靠之保護。
保護片可經組配以便在處理其背側之後可自晶圓移除。在保護片自晶圓之移除之前及/或期間，保護薄膜或片體可被加熱。以此方式，移除製程可得以促進。
將要使用本發明之保護片處理的半導體大小之晶圓的裝置區域可進一步具有多條分割線，從而劃分多個裝置。
晶圓可在其前側上進一步具有周邊邊緣區域，該周邊邊緣區域不具有裝置且圍繞裝置區域而形成。
半導體大小之晶圓可為例如半導體晶圓、玻璃晶圓、藍寶石晶圓、諸如氧化鋁(Al2O3)陶瓷晶圓之陶瓷晶圓、石英晶圓、氧化鋯晶圓、鋯鈦酸鉛(PZT)晶圓、聚碳酸酯晶圓、金屬(例如，銅、鐵、不銹鋼、鋁或其類似者)或金屬化材料晶圓、鐵氧體晶圓、光學晶體材料晶圓、樹脂(例如，環氧樹脂)塗佈或模製之晶圓或其類似者。
詳言之，半導體大小之晶圓可為例如Si晶圓、GaAs晶圓、GaN晶圓、GaP晶圓、InAs晶圓、InP晶圓、SiC晶圓、SiN晶圓、鉭酸鋰(LT)晶圓、鈮酸鋰(LN)晶圓或其類似者。
半導體大小之晶圓可由單一材料或不同材料之組合製成，例如，上文所識別材料中的兩者或兩者以上。舉例而言，晶圓可為Si及玻璃結合之晶圓，其中由Si製成之晶圓元件結合至由玻璃製成的晶圓元件。
半導體大小之晶圓具有實質上圓形或圓形形狀。本文中，「實質上圓形」用語定義周邊或圓周形式可例如歸因於一或多個平坦或筆直部分、凹口及/或凹槽之提供而自正圓偏離的形狀。
半導體大小之晶圓的外圓周可具有一或多個平坦或筆直部分。晶圓之外圓周可具有例如用於指示晶圓之晶體定向的凹口或凹槽。
保護片可具有任何類型之形狀。在其上之俯視圖中，保護片可具有例如圓形形狀、卵形形狀、橢圓形形狀或多邊形形狀，諸如矩形形狀或正方形形狀。
保護片可具有與晶圓實質上相同的形狀或相同的形狀。保護片可具有與晶圓之裝置區域實質上相同的形狀或相同的形狀。
在一些實施例中，保護片可具有實質上圓形或圓形形狀。保護薄膜及/或緩衝層可具有實質上圓形或圓形形狀。保護片之中央區域可具有實質上圓形或圓形形狀。
半導體大小之晶圓的裝置區域可形成有自晶圓之平面表面突出的多個凸起或突出部。保護片可經組配來將自晶圓之平面表面突出的凸起或突出部嵌入於其中。
諸如凸塊之凸起或突出部可自晶圓之平面表面突出、延伸或突起，該平面表面為實質上平坦表面。凸起或突出部可界定晶圓之一側(亦即，其前側)的表面結構或地形，從而使此一側呈現為不平的。
此等凸起或突出部可用於例如：例如在將晶片或晶粒併入於諸如行動電話及個人電腦之電子裝備中時，於晶圓已被分割之後建立與個別晶片或晶粒中之裝置的電氣接觸。
凸起可不規則地配置或以規則圖案配置。凸起中之僅一些可以規則圖案配置。
凸起可具有任何類型之形狀。舉例而言，凸起中之一些或全部可呈球體、半球體、柱或柱形物、圓錐體、截頭圓錐體或臺階之形狀，該等柱或柱形物例如具有圓形、橢圓形或多邊形(諸如，三角形、正方形等)橫截面或基面的柱或柱形物。
凸起中之至少一些可自形成於晶圓之平面表面上的元件出現。凸起中之至少一些可例如針對矽通孔(TSV)之狀況自在厚度方向上部分地或整個地穿透晶圓的元件出現。此等後者元件可沿著晶圓厚度之部分或沿著整個晶圓厚度延伸。
凸起可在晶圓之厚度方向上具有在20至500μm、較佳地30至400μm、更佳地40至250μm、甚至更佳地50至200μm、及又甚至更佳地70至150μm之範圍內的高度。尤其較佳地，凸起在晶圓之厚度方向上具有在100至250μm之範圍內的高度。
所有凸起可具有實質上相同的形狀及/或大小。或者，凸起中之至少一些可在形狀及/或大小上彼此不同。
本發明之保護片可經組配以用於將自晶圓之平面表面突出的凸起或突出部嵌入於其中。因此，在後續晶圓處理步驟上自凸起在裝置區域中之存在出現的表面不平性之任何不利影響可減小或甚至消除。
詳言之，藉由將凸起嵌入於保護片中，凸起可受保護以免受在晶圓處理期間(例如，在後續研磨及/或切割步驟中)之任何損壞影響。
此外，若晶圓研磨至小厚度，例如在μm範圍內之厚度，則由於在研磨製程中晶圓之減小的厚度及施加至其之壓力，在晶圓之前側上的裝置區域之凸起可能引起晶圓背側的變形。此後者效應被稱為「圖案轉移」，此係由於晶圓前側上之凸起的圖案轉移至晶圓背側，且導致晶圓之背側表面的不合需要之不平性，因此危害所得晶片或晶粒的品質。
保護片充當晶圓前側與例如晶圓前側在處理(例如，研磨及/或拋光)晶圓背側期間所擱置於之支撐件 或載體之間的墊子或緩衝，因此有助於在處理期間達成壓力之均勻且同質的分佈。因此，晶圓在處理其背側期間之圖案轉移或破裂可得以防止。
當保護片在將保護片施加在晶圓之前側期間及/或之後在處理半導體大小之晶圓中使用時，壓力可施加在保護片的與其前表面相對立的背表面。以此方式，保護片之前表面，亦即，保護薄膜之前表面，壓抵晶圓之前側。因此，可尤其有效地確保保護片可靠地附接至晶圓。
壓力可在加熱保護薄膜或片體之前及/或期間及/或之後施加在保護片之背表面。壓力可在處理晶圓之背側之前施加在保護片之背表面。
壓力可藉由諸如滾筒、壓印件、膜或其類似者之壓力施加構件施加在保護片的背表面。
尤其較佳地，諸如經加熱滾筒或經加熱壓印件之組合式熱及壓力施加構件可得以使用。在此狀況下，壓力可施加在保護片之背表面，而同時加熱保護片，藉此加熱保護薄膜。
壓力可在真空腔室中施加在保護片之背表面，如下文將進一步詳述。
保護片可在降低之壓力氣氛下，特別是在真空下，施加及/或附接至晶圓之前側。以此方式，可以可靠地確保無空隙及/或氣泡存在於保護薄膜與晶圓之間。因此，晶圓上在處理其背側期間例如歸因於在加熱製程中擴張之此等氣泡的任何應力或應變得以避免。
舉例而言，將保護片施加及/或附接至晶圓之前側的步驟可在真空腔室中實行。詳言之，保護片可藉由使用真空層壓機被施加及/或附接至晶圓之前側。在此真空層壓機中，晶圓在晶圓背側與卡盤臺之上部表面接觸，且晶圓前側向上定向的狀態下在真空腔室中置放於卡盤臺上。卡盤臺可為例如經加熱卡盤臺。
將要施加在晶圓前側之保護片藉由環形框架固持於其周邊部分處，且在真空腔室中置放於晶圓前側上方。位於卡盤臺及環形框架上方之真空腔室的上部部分具備藉由可擴張橡膠膜封閉之空氣入口埠。
在晶圓及保護片已裝載至真空腔室中之後，腔室被抽空且空氣經由空氣入口埠供應至橡膠膜，從而使橡膠膜擴張到經抽空腔室中。以此方式，橡膠膜在真空腔室中向下移動，以便將保護片推抵晶圓前側，從而藉由保護片密封周邊晶圓部分且將該片體壓抵晶圓前側上之裝置區域。因此，保護片可緊密地施加在晶圓前側，使得保護薄膜遵循裝置區域之輪廓，例如，存在於其中之凸起或突出部的輪廓。
保護薄膜或片體可在其施加在晶圓之前側期間及/或之後例如藉由加熱卡盤臺來加熱。
隨後，真空腔室中之真空被釋放，且保護片藉由經由加熱製程所產生之附接力及真空腔室中的正壓力而固持於其在晶圓前側上之位置。
或者，橡膠膜可藉由軟壓印件或軟滾筒(例 如，經加熱軟壓印件或經加熱軟滾筒)取代。
處理晶圓的與該一側相對立之側(亦即，晶圓背側)可包含研磨及/或拋光及/或蝕刻晶圓的與該一側相對立之側的步驟或由以上步驟組成。
詳言之，處理晶圓的與該一側相對立之側可包含研磨晶圓的與該一側相對立之側以用於調整晶圓厚度之步驟或由該步驟組成。在此狀況下，本發明之保護片可以尤其有利之方式採用。
具體言之，在研磨製程中，相當大的壓力施加在晶圓之背側。此壓力特別是在晶圓研磨至小厚度，例如在μm範圍內之厚度的情況下可能引起對晶圓之損壞，諸如其破裂及/或變形。舉例而言，形成於晶圓前側上之凸起或突出部的圖案可轉移至晶圓背側，如上文已詳述。
本發明之保護片充當晶圓前側與例如晶圓前側在研磨晶圓背側期間所擱置於之諸如卡盤臺的支撐件或載體之間的墊子或緩衝。因此，可達成壓力在研磨期間之更均勻且同質的分佈，從而減小或甚至消除晶圓在研磨期間圖案轉移或破裂之風險。
處理半導體大小之晶圓可進一步包含例如沿著劃分多個裝置之分割線切割晶圓。
晶圓可自其前側或背側切割。晶圓之切割可形成晶圓的與該一側相對立之側之處理的部分或構成該處理。
切割可藉由機械切割來執行，例如藉由刀片 切塊或鋸切，及/或藉由雷射切割及/或藉由電漿切割。晶圓可在單一機械切割步驟、單一雷射切割步驟或單一電漿切割步驟中切割。或者，晶圓可藉由機械切割及/或雷射切割及/或電漿切割步驟之序列來切割。
雷射切割可例如藉由剝離雷射切割及/或藉由隱形雷射切割來執行，亦即，藉由雷射束之施加在晶圓內形成經修改區域，及/或藉由雷射束之施加在晶圓中形成多個孔洞區。此等孔洞區中之每一者可由經修改區及經修改區中對晶圓之表面開放的空間構成。
晶圓之切割可在保護片附接至晶圓之狀態下執行。以此方式，可確保在切割步驟期間所施加之壓力在切割期間更均勻且同質地分佈遍及晶圓，因此減小或甚至最小化在切割步驟中對晶圓之損壞的任何風險，例如，所得晶片或晶粒之側壁的開裂。在此狀況下，晶圓自其背側切割為尤其較佳的。
保護片可具有大於半導體大小之晶圓之外徑的外徑。以此方式，晶圓之處理、處置及/或輸送可得到促進。詳言之，保護片之外周邊部分可附接至環形框架，如下文將詳述。
保護片可具有與半導體大小之晶圓之外徑實質上相同的外徑。
保護薄膜及/或緩衝層可具有較半導體大小之晶圓之外徑為大的外徑。
保護薄膜及/或緩衝層可具有與半導體大小 之晶圓之外徑實質上相同的外徑。
當保護片在處理半導體大小之晶圓中使用時，保護片可被切割。保護片可被切割成具有大於晶圓之外徑或與晶圓之外徑實質上相同的外徑。
切割保護片之步驟可在將保護片施加在晶圓之前或之後執行。
切割保護片之步驟可在將保護片附接至晶圓之前或之後執行。
保護片可經組配成在保護片之整個前表面及/或整個背表面上，無附著劑被施加。保護片之整個前表面及/或整個背表面可全無附著劑。
以此方式，晶圓，特別是形成於裝置區域中之裝置，在處理期間因附著劑殘餘物所造成的污染可尤其可靠地避免。
實質上環形或環形附著劑層可施加在保護薄膜的與其背表面相對立之前表面的外周邊部分。保護薄膜之前表面構成保護片之前表面，如上文已詳述。
本文中，「實質上環形」用語定義附著劑層之形狀可例如歸因於一或多個平坦或筆直部分、凹口及/或凹槽之存在而自正環偏離。
實質上環形或環形附著劑層可為連續附著劑層。或者，實質上環形或環形附著劑層可為不連續附著劑層。詳言之，在實質上環形或環形附著劑層中，附著劑可以諸如點形式、條帶形式之不連續形式來提供，例如， 具有筆直及/或彎曲條帶，或類似者。
實質上環形或環形附著劑層可耐熱達至180℃或180℃以上之溫度、較佳地達至220℃或220℃以上之溫度、且更佳地達至250℃或250℃以上的溫度。
實質上環形或環形附著劑層之內徑可實質上等於或大於半導體大小之環形框架的內徑，以用於保持半導體大小之晶圓。
本文中，「半導體大小之環形框架」用語指代具有用於固持半導體晶圓之環形框架之尺寸(標準化尺寸)的環形框架，該等尺寸特別是內徑(標準化內徑)。
用於固持半導體晶圓之環形框架的尺寸，特別是內徑，定義於SEMI標準中。舉例而言，用於300mm晶圓之帶框架的尺寸定義於SEMI標準SEMI G74中，而用於300mm晶圓之塑膠帶框架的尺寸定義於SEMI標準SEMI G87中。環形框架可具有用於固持半導體大小之晶圓的框架大小，該等晶圓之大小例如為1吋、2寸、3吋、4吋、5吋、6吋、8吋、12吋或18吋。
實質上環形或環形附著劑層之內徑大於半導體大小之晶圓的外徑。
實質上環形或環形附著劑層之外徑大於半導體大小之環形框架的內徑。
藉由實質上環形或環形附著劑層，保護薄膜之外周邊部分可附接至環形框架，使得保護片封閉環形框架的中央開口，亦即，環形框架之內徑內部的區域。以此 方式，附接至保護片，特別是附接至其中央區域之晶圓，藉由環形框架經由保護片來固持。因此，包含晶圓、保護片及環形框架之晶圓單元得以形成，從而促進晶圓之處理、處置及/或輸送。
實質上環形或環形附著劑層可配置於保護片與環形框架之間。
將保護薄膜之外周邊部分附接至環形框架的步驟可在將保護片施加在晶圓之前或之後執行。
將保護薄膜之外周邊部分附接至環形框架的步驟可在將保護片附接至晶圓之前或之後執行。
將保護薄膜之外周邊部分附接至環形框架的步驟可在處理晶圓之背側之前或之後執行。
晶圓之裝置區域可形成有自晶圓之平面表面突出的諸如凸塊之多個凸起或突出部，如上文已詳述。
本發明之保護片可經組配成自晶圓之平面表面突出的凸起或突出部嵌入於該片體中，亦即，嵌入於保護薄膜中或保護薄膜及緩衝層中。
藉由將凸起或突出部嵌入於保護片中，凸起或突出部尤其可靠地受保護以免受在晶圓處理期間(例如，在後續研磨及/或切割步驟中)之任何損壞影響。
該片體之保護薄膜經組配來覆蓋形成於晶圓之裝置區域中的裝置，因此保護裝置免受損壞及污染影響。此外，保護薄膜促進保護片在處理之後自晶圓的移除。詳言之，由於保護片之前表面與晶圓之前側直接接觸，亦 即，無附著劑存在於保護片的前表面與晶圓前側之間，因此保護片可以特別簡單且有效之方式自晶圓移除。
緩衝層可由允許自晶圓之平面表面突出的凸起或突出部嵌入於其中的任何類型之材料形成。舉例而言，緩衝層可由樹脂、附著劑、凝膠或其類似者形成。然而，若保護片之背表面藉由緩衝層的背表面構成，則至少在保護片之中央區域中，無額外附著劑，亦即無除了緩衝層之材料之外的附著劑，施加在緩衝層之背表面。
緩衝層可具有在20至300μm、較佳地50至250μm、及更佳地80至200μm之範圍內的厚度。
包含保護薄膜及附接至其背表面之緩衝層的本發明之保護片的組態例如歸因於諸如凸塊之凸起或突出部的存在，針對在前側上具有相對高程度之表面粗糙度或不平性的晶圓而言係尤其有利的。在此狀況下，凸起或突出部可能並未完全嵌入於保護片之保護薄膜中，使得至少某一程度之表面不平性存在於保護薄膜的背表面上。此表面不平性藉由緩衝層緩和，從而進一步嵌入凸起或突出部。因此，凸起或突出部可以尤其可靠之方式受保護。此外，應力或應變在處理晶圓期間在晶圓之上的分佈可得以進一步改良，如下文將詳述。
緩衝層之前表面與保護薄膜的背表面接觸。
當保護片在處理半導體大小之晶圓中使用時，可使緩衝層的與其前表面相對立之背表面實質上平行於晶圓的與該一側相對立之側，即晶圓背側。
在此狀況下，當處理(例如，研磨、拋光及/或切割)晶圓之背側時，合適的反壓力可施加在緩衝層之背表面，此操作係例如藉由將此背表面置放於諸如卡盤臺之支撐件或載體上而達成。
在此狀況下，由於緩衝層之平面背表面實質上平行於晶圓之背側，因此在例如藉由研磨設備之研磨輪所進行的處理(諸如，研磨)期間施加在晶圓之壓力均勻地且同質地分佈於晶圓之上，因而最小化圖案轉移及晶圓之破裂的任何風險，圖案轉移亦即由將要處理之裝置區域(例如，經研磨晶圓背側)中之凸起或突出部所界定的圖案之轉移。此外，緩衝層之平坦、平的背表面與晶圓之背側的實質上平行對準允許處理步驟以高程度之精確度來實行，因此例如在研磨之後達成尤其均勻且同質的晶圓厚度。
又，保護薄膜充當晶圓前側與緩衝層之間的另一墊子或緩衝，因此進一步有助於在處理(諸如，研磨)期間壓力之均勻且同質的分佈。因此，晶圓在處理期間之圖案轉移或破裂可得以尤其可靠地防止。
可藉由將壓力施加在緩衝層之背表面而使緩衝層之背表面實質上平行於晶圓的背側。壓力可直接地施加在緩衝層之背表面，亦即，使得無額外元件或組件存在於用以施加壓力之按壓構件與緩衝層的背表面之間。
舉例而言，晶圓及緩衝層可藉由例如在諸如真空腔室之安裝腔室中將平行按壓力施加在晶圓背側及緩衝層之背表面而按壓在一起，伴隨保護薄膜或片體配置於 其中間。壓力可例如藉由兩個平行的按壓板來施加。按壓板可為經加熱按壓板，從而允許保護薄膜在按壓製程期間被加熱。
緩衝層可為可藉由外部刺激固化的，該外部刺激諸如UV輻射、熱量、電場及/或化學試劑。在此狀況下，緩衝層在外部刺激施加至其後即硬化至少至某一程度。舉例而言，緩衝層可由可固化樹脂、可固化附著劑、可固化凝膠或其類似者形成。
緩衝層可經組配以便在其固化之後展現一定程度之可壓縮性、彈性及/或可撓性，亦即，在固化之後可壓縮、有彈性及/或可撓。舉例而言，緩衝層可使得其藉由固化而被帶入類橡膠狀態。或者，緩衝層可經組配以便在固化之後達到剛性、硬狀態。
供用作本發明之保護片中之緩衝層的UV可固化樹脂之較佳實例為藉由DISCO Corporation之ResiFlat及藉由DENKA的TEMPLOC。
當保護片在處理半導體大小之晶圓中使用時，在將保護片施加在晶圓之前側之後，外部刺激可施加在緩衝層以便固化緩衝層。在將保護片附接至晶圓之前側之後，外部刺激可施加在緩衝層。
在處理，例如研磨)晶圓背側之前，外部刺激可施加在緩衝層。以此方式，晶圓在處理期間之保護及處理準確度可得以進一步改良。
保護片之保護薄膜促進附接至其之可固化 或經固化緩衝層自晶圓的移除。詳言之，歸因於保護薄膜在片體中之存在，緩衝層可以可靠且簡單的方式自晶圓移除，從而避免裝置區域中之諸如樹脂、附著劑或凝膠殘餘物的任何殘餘物，因此防止裝置之污染且最小化在移除過程中損壞凸起或突出部的風險。
若可固化緩衝層在固化之後展現一定程度之可壓縮性、彈性及/或可撓性，亦即，可壓縮、有彈性及/或可撓，例如為類橡膠的，則經固化緩衝層可以尤其可靠且有效之方式在固化之後移除。
若緩衝層經組配以便在固化後即達到剛性、硬狀態，則緩衝層自晶圓之移除可藉由將外部刺激施加在經固化緩衝層來促進，從而將緩衝層軟化或移除至少到某一程度。舉例而言，例如由藉由DENKA之UV可固化樹脂TEMPLOC形成的一些緩衝層可藉由在固化之後將熱水施加至其來處理，以便軟化經固化緩衝層且允許緩衝層自晶圓尤其容易地移除。
包含保護薄膜及緩衝層之保護片可在處理(諸如，研磨)之後自晶圓移除。舉例而言，保護片可在研磨之後但在切割之前或在研磨及切割之後自晶圓移除。以此方式，在切割製程中所獲得之個別晶片或晶粒可以簡單且可靠的方式分開且拾取。
保護片之緩衝層及保護薄膜可個別地移除，亦即，一者在另一者之後移除。舉例而言，緩衝層可首先移除，繼之以保護薄膜之移除。
晶圓之切割可在自晶圓移除保護片之前執行。在此狀況下，晶圓在切割製程中藉由保護片安全地保護。因此，在切割期間對晶圓之任何損壞可尤其可靠地避免。
或者，晶圓之切割可在自晶圓移除保護片之後執行。此方法允許個別晶片或晶粒緊接在切割步驟之後分開及拾取。在此狀況下，自晶圓之前側執行切割步驟為尤其較佳的。
保護片之保護薄膜可由諸如聚合物之塑膠材料製成。尤其較佳地，保護薄膜由聚烯烴製成。舉例而言，保護薄膜可由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)製成。
聚烯烴薄膜具有尤其有利於用作本發明之保護片之保護薄膜的材料性質。詳言之，此等薄膜在處於經加熱狀態時，例如，在加熱至60℃至150℃之範圍內的溫度時，為柔韌、可伸展及軟的。因此，可尤其可靠地確保保護薄膜順應晶圓之前側上的晶圓表面，例如從而緩和晶圓地形。此情形在如下情況下尤其有益：裝置區域形成有自晶圓之平面表面突出的凸起或突出部。
此外，聚烯烴薄膜在冷卻後即硬化及變硬，以便在經冷卻狀態下變得更剛性及穩固。因此，裝置在晶圓之後續處理(諸如，研磨及/或拋光)期間的尤其可靠之保護可得以確保。
保護片之保護薄膜可具有在5至200μm、較佳地8至100μm、更佳地10至80μm、及甚至更佳地12至 50μm之範圍內的厚度。尤其較佳地，保護片之保護薄膜具有在80至150μm之範圍內的厚度。以此方式，可確保保護薄膜係足夠可撓且柔韌的以充分地符合裝置區域之輪廓，且同時展現足夠的厚度以便可靠地且有效地保護形成於裝置區域中的裝置。
本發明之保護片可進一步包含附接至緩衝層之背表面的基片。在此狀況下，保護片之背表面可藉由基片的背表面構成。
基片的與其背表面相對立之前表面可與緩衝層的背表面直接接觸。
基片之材料並未特定地受限。
基片可由諸如聚合物材料之軟的或柔韌的材料製成，例如，聚氯乙烯(PVC)或乙烯醋酸乙烯酯(EVA)。
或者，基片可由剛性或硬的材料製成，諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)及/或矽及/或玻璃及/或不銹鋼(SUS)。
舉例而言，若基片由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或玻璃製成且緩衝層可藉由外部刺激來固化，則緩衝層可藉由可透射通過聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或玻璃之輻射(例如，UV輻射)來固化。若基片由矽或不銹鋼(SUS)製成，則成本有效之基片得以提供。
又，基片可由上文所列出之材料的組合形成。
基片可耐熱達至180℃或180℃以上之溫度、較佳地達至220℃或220℃以上之溫度，且更佳地達至250℃或250℃以上的溫度。
基片可具有在30至1500μm、較佳地40至1200μm、及更佳地50至1000μm之範圍內的厚度。尤其較佳地，基片具有在30至250μm之範圍內的厚度。基片的50μm之厚度為特別較佳的。舉例而言，基片可為具有50μm之厚度的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。
保護片可具有在30至800μm、較佳地50至700μm、更佳地80至600μm、及甚至更佳地100至500μm之範圍內的厚度，排除了基片(若存在)之厚度。
根據第二態樣，本發明進一步提供一種在處理一晶圓中使用之保護片。該保護片包含：一保護薄膜；及一緩衝層，其附接至該保護薄膜之一背表面。該保護片經組配成該保護片之整個前表面及/或整個背表面上，無附著劑被施加。
該保護片之整個前表面及整個背表面因此全無附著劑。
保護片經組配來在處理晶圓中使用，該晶圓在一側(亦即，前側)上具有含多個裝置的裝置區域。保護片可用於實質上以與上文詳述相同的方式來處理晶圓。
第二態樣之保護片提供與上文針對第一態樣詳述實質上相同的技術效應及優點。詳言之，對於形成在裝置區域中之裝置的任何可能污染或損壞可得以消除， 此污染或損壞例如歸因於附著劑層之附著力或裝置上之附著劑殘餘物。
保護片因此使晶圓之可靠且有效的處理成為可能，且允許最小化對晶圓，特別是對形成於裝置區域中之裝置，的污染及損壞之任何風險。
晶圓可具有上文詳細描述之性質、特性及特徵。
晶圓之大小及形狀並未特定地受限。晶圓可為半導體大小之晶圓或具有不同大小及/或形狀之晶圓。
在其上之俯視圖中，晶圓可具有例如圓形形狀、卵形形狀、橢圓形形狀或多邊形形狀，諸如矩形形狀或正方形形狀。
保護片可具有任何類型之形狀。在其上之俯視圖中，保護片可具有例如圓形形狀、卵形形狀、橢圓形形狀或多邊形形狀，諸如矩形形狀或正方形形狀。
保護片可具有與晶圓實質上相同的形狀或相同的形狀。
保護片可具有與晶圓之裝置區域實質上相同的形狀或相同的形狀。舉例而言，保護片可具有與裝置區域之外徑實質上相同的外徑，且保護片可具有與晶圓之裝置區域實質上相同的形狀或相同的形狀。
晶圓可在其前側上具有周邊邊緣區域，該周邊邊緣區域不具有裝置且圍繞裝置區域而形成。
晶圓可為例如半導體晶圓、玻璃晶圓、藍寶 石晶圓、諸如氧化鋁(Al2O3)陶瓷晶圓之陶瓷晶圓、石英晶圓、氧化鋯晶圓、鋯鈦酸鉛(PZT)晶圓、聚碳酸酯晶圓、金屬(例如，銅、鐵、不銹鋼、鋁或其類似者)或金屬化材料晶圓、鐵氧體晶圓、光學晶體材料晶圓、樹脂(例如，環氧樹脂)塗佈或模製之晶圓或其類似者。
詳言之，晶圓可為例如Si晶圓、GaAs晶圓、GaN晶圓、GaP晶圓、InAs晶圓、InP晶圓、SiC晶圓、SiN晶圓、鉭酸鋰(LT)晶圓、鈮酸鋰(LN)晶圓或其類似者。
晶圓可由單一材料或不同材料之組合製成，例如，上文所識別材料中的兩者或兩者以上。舉例而言，晶圓可為Si及玻璃結合之晶圓，其中由Si製成之晶圓元件結合至由玻璃製成的晶圓元件。
保護薄膜可具有上文詳細描述之性質、特性及特徵。
緩衝層可具有上文詳細描述之性質、特性及特徵。
保護片可進一步包含基片，如上文詳細描述。
保護片可具有大於晶圓之外徑的外徑。
保護片可具有小於晶圓之外徑的外徑。
保護片可具有與晶圓之外徑實質上相同的外徑。
保護片可具有與裝置區域之外徑實質上相同的外徑。
保護薄膜及/或緩衝層可具有大於晶圓之外徑的外徑。
保護薄膜及/或緩衝層可具有小於晶圓之外徑的外徑。
保護薄膜及/或緩衝層可具有與晶圓之外徑實質上相同的外徑。
保護薄膜及/或緩衝層可具有與裝置區域之外徑實質上相同的外徑。
根據第三態樣，本發明進一步提供一種用於一半導體大小之晶圓的處置系統，其包含一半導體大小之環形框架及第一態樣之保護片。該保護片經由該實質上環形附著劑層附接至該環形框架，使得該環形框架之一中央開口藉由該保護片封閉。
半導體大小之晶圓、半導體大小之環形框架及第一態樣之保護片已在上文詳細地描述。
詳言之，如上文已詳述，實質上環形附著劑層可為連續附著劑層。或者，實質上環形附著劑層可為不連續附著劑層。詳言之，在實質上環形附著劑層中，附著劑可以諸如有點形式、條帶形式之不連續形式來提供，例如，具有筆直及/或彎曲條帶，或類似者。
根據第四態樣，本發明進一步提供一種組合，其包含：一半導體大小之晶圓，其在一側上具有具多個裝置之一裝置區域；及第一態樣之保護片。該保護片附接至該半導體大小之晶圓的該一側，使得該半導體大小之 晶圓配置於該保護片之該中央區域中，且該保護薄膜的與其該背表面相對立之一前表面與該半導體大小之晶圓的該一側直接接觸。
半導體大小之晶圓及第一態樣之保護片已在上文詳細地描述。
根據第五態樣，本發明進一步提供一種組合，其包含：一晶圓，其在一側上具有具多個裝置之一裝置區域；及第二態樣之保護片。該保護片附接至該晶圓之該一側，使得該保護薄膜的與其該背表面相對立之一前表面與該晶圓的該一側直接接觸。
晶圓及第二態樣之保護片已在上文詳細地描述。
1:前側
2:裝置區域
3:(環形)周邊邊緣區域
4:保護薄膜
4a、8a:前表面
4b、8b、9b:背表面
6:(晶圓)背側
7:裝置
8:緩衝層
9:基片
10、110、210、310、410:保護片
11:(交叉)分割線
14:凸起
20:卡盤臺
30:滾筒
40:環形框架
42:(環形)附著劑層
W:晶圓
下文中，參看圖式解釋本發明之非限制性實例，其中：圖1 為展示將要使用本發明之保護片處理之晶圓的橫截面圖；圖2 為展示根據本發明之第一實施例之保護片的橫截面圖；圖3 為說明將圖2中所示之根據第一實施例的保護片施加在圖1中所示之晶圓的步驟之橫截面圖；圖4 為說明將根據第一實施例之保護片施加在晶圓之步驟的透視圖；圖5 為說明將根據第一實施例之保護片附接至晶圓 之步驟的橫截面圖；圖6 為展示根據本發明之第二實施例之保護片及環形框架的橫截面圖；圖7 為說明將圖6中所示之根據第二實施例的保護片附接至圖1中所示之晶圓的步驟之橫截面圖；圖8 為展示處於附接至圖1中所示之晶圓的狀態下之根據本發明之第三實施例的保護片之橫截面圖；圖9 為說明切掉根據第三實施例之保護片之一部分的步驟之橫截面圖；圖10為展示切掉圖9中所說明之保護片之一部分的步驟之結果的橫截面圖；圖11為展示在切掉根據第三實施例之保護片之一部分之後研磨晶圓背側的步驟之結果的橫截面圖；圖12為展示在切掉根據第三實施例之保護片之一部分之前研磨晶圓背側的步驟之結果的橫截面圖；圖13為說明在研磨晶圓背側之後切掉根據第三實施例之保護片之一部分的步驟之橫截面圖；圖14為展示切掉圖13中所說明之保護片之一部分的步驟之結果的橫截面圖；圖15為展示處於附接至圖1中所示之晶圓的狀態下之根據本發明之第四實施例的保護片之橫截面圖；圖16為展示處於附接至圖1中所示之晶圓的狀態下之根據本發明之第五實施例的保護片之橫截面圖；及圖17為展示研磨根據第五實施例之保護片附接至其 前側的晶圓之背側的步驟之結果的橫截面圖。
現將參看隨附圖式描述本發明之較佳實施例。較佳實施例係關於在處理晶圓W中使用之保護片、用於晶圓W之處置系統及晶圓W與保護片的組合。
晶圓W可為例如MEMS晶圓，其具有形成於其前側1之表面上的MEMS裝置(參見圖1)。然而，晶圓W不限於MEMS晶圓，而是亦可為具有形成於其前側1上之CMOS裝置較佳地作為固態成像裝置的CMOS晶圓或在前側1上具有其他類型之裝置的晶圓。
晶圓W可由例如矽之半導體製成。此矽晶圓W可在矽基板上包括裝置，諸如積體電路(IC)及大規模整合(LSI)。或者，晶圓可為藉由在例如陶瓷、玻璃或藍寶石之無機材料基板上形成諸如發光二極體(LED)之光學裝置所組配的光學裝置晶圓。晶圓W不限於此且可以任何其他方式形成。此外，上文所述之示範性晶圓設計的組合亦為可能的。
晶圓W在以μm範圍研磨之前可具有較佳在625至925μm之範圍內的厚度。
晶圓W較佳地展現圓形形狀。然而，晶圓W之形狀並未特定地受限。在其他實施例中，晶圓W可具有例如卵形形狀、橢圓形形狀或多邊形形狀，諸如矩形形狀或正方形形狀。
晶圓W具備形成於其前側1上之多個交叉的 分割線11(參見圖4)，稱為街，藉此將晶圓W劃分為多個矩形區，在該等矩形區處分別形成有諸如先前所述之裝置的裝置7。此等裝置7形成於晶圓W之裝置區域2中。在圓形晶圓W之狀況下，此裝置區域2較佳為圓形的且與晶圓W之外圓周同心地配置。
在本實施例中，裝置區域2由環形周邊邊緣區域3環繞，如圖1、圖3及圖4中示意性展示。在此周邊邊緣區域3中，無裝置形成。周邊邊緣區域3較佳地與裝置區域2及/或晶圓W之外圓周同心地配置。周邊邊緣區域3之徑向延伸可處於mm範圍內且較佳地範圍為自1至3mm。
裝置區域2形成有自晶圓W之平面表面突出的多個凸起14，如例如圖1及圖3中示意性展示。凸起14可為例如用於與分開之晶片或晶粒中之裝置區域2的裝置7建立電接觸之凸塊。凸起14在晶圓W之厚度方向上的高度可在20至500μm之範圍內。
在下文中，將參看圖1至圖5描述根據本發明之第一實施例的保護片10。
圖1展示將要使用根據本發明之第一實施例的保護片10處理之晶圓W的橫截面圖。圖2展示根據第一實施例之保護片10的橫截面圖。圖3及圖4說明將保護片10施加在晶圓W之步驟。圖5說明將保護片10附接至晶圓W之步驟。
保護片10包含保護薄膜4及附接至保護薄膜4之背表面4b的緩衝層8(參見圖2)。緩衝層8之前表面8a 與保護薄膜4的背表面4b直接接觸。保護片10經組配成在保護薄膜4的構成保護片10之前表面的整個前表面4a上及在緩衝層8的構成保護片10之背表面的整個背表面8b上，並未施加附著劑。保護薄膜4之前表面4a及緩衝層8之背表面8b因此全無附著劑。
保護片10實質上具有與晶圓W相同之形狀，亦即，本實施例中之圓形形狀，且同心地附接至晶圓(參見圖3至圖5)。保護片10之直徑與晶圓W的直徑近似相同，如圖4及圖5中示意性展示。
保護薄膜4係由聚烯烴製成。舉例而言，保護薄膜4可由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)製成。保護薄膜4可具有在5至200μm、較佳地80至150μm之範圍內的厚度。舉例而言，保護薄膜4可具有80μm之厚度。
緩衝層8可由樹脂、附著劑、凝膠或其類似者形成。緩衝層8可具有在20至500μm之範圍內的厚度。
緩衝層8可為可藉由外部刺激固化的，該外部刺激諸如UV輻射、熱量、電場及/或化學試劑。在此狀況下，緩衝層8在外部刺激施加在其後即硬化至少至某一程度。舉例而言，緩衝層8可由可固化樹脂、可固化附著劑、可固化凝膠或其類似者形成。
供用作本實施例中之緩衝層8的UV可固化樹脂之較佳實例為藉由DISCO Corporation之ResiFlat及藉由DENKA的TEMPLOC。
保護片10經組配來覆蓋形成於裝置區域2中 之裝置7，包括凸起14，因此保護裝置7免受損壞或污染(參見圖4及圖5)。此外，保護片10充當晶圓W例如在後續研磨步驟中之後續處理中的墊子，如下文將詳述。
用於覆蓋晶圓W上之裝置7的保護片10施加在晶圓W之前側1，如藉由圖3中之箭頭所指示。具體而言，保護片10施加在晶圓W之前側1，使得保護薄膜4的前表面4a與晶圓前側1直接接觸。因此，無材料，詳言之無附著劑，存在於保護薄膜4之前表面4a與晶圓W之前側1之間(參見圖3至圖5)。
在將保護片10施加在晶圓W之前側1之後，保護薄膜4經加熱，使得保護薄膜4及因此整個保護片10附接至晶圓前側1。
詳言之，具有施加在其之保護片10的晶圓W可置放於卡盤臺20上(參見圖5)，且卡盤臺20可加熱例如至在60℃至150℃之範圍內的溫度。尤其較佳地，卡盤臺20加熱至大約100℃之溫度。卡盤臺20可例如在1min至10min之範圍內的持續時間內被加熱。
此外，壓力藉由滾筒30施加在保護片10之背表面，亦即，緩衝層8之背表面8b，如圖5中所示。滾筒30沿著緩衝層8之背表面8b移動，如藉由圖5中之箭頭所指示，從而將保護片10壓抵晶圓W的前側1。
滾筒30可為經加熱滾筒。除了經由經加熱卡盤臺20加熱保護薄膜4之外或作為其替代，熱量可藉由經加熱滾筒30經由緩衝層8施加在保護薄膜4。
或者或另外，壓力可藉由使用兩個平行的按壓板而施加在緩衝層8之背表面8b，如下文將參看圖8針對第三實施例詳述。
藉由使用經加熱卡盤臺20及/或經加熱滾筒30而加熱保護薄膜4，保護片10附接至晶圓W之前側1。
具體而言，保護薄膜4與晶圓W之間的將保護片10固持於晶圓W上之其位置的附接力係經由加熱製程而產生。詳言之，藉由加熱保護薄膜4，形式配合及/或材料結合形成於保護薄膜4與晶圓W之間。
藉由將壓力施加在緩衝層8之背表面8b，保護薄膜4之前表面4a壓抵晶圓W的前側1。因此，可尤其有效地確保保護片10可靠地附接至晶圓W。
在保護片10之經附接狀態下，自晶圓W之平面表面突出的凸起14完全嵌入於保護片10中，如圖5中示意性展示。
晶圓W及附接至其之保護片10形成根據本發明之實施例的組合。
若緩衝層8可藉由外部刺激固化，則在將保護片10施加在晶圓W之前側1之後，外部刺激可施加在緩衝層8以便固化緩衝層8。在將保護片10附接至晶圓前側1之後，外部刺激可施加在緩衝層8。
在處理，例如研磨晶圓背側6之前，外部刺激可施加在緩衝層8。以此方式，晶圓W在處理期間之保護及處理準確度可得以進一步改良。
在將保護片10附接至晶圓W之前側1之後，晶圓W的與其前側1相對立之背側6(參見圖1、圖3及圖4)經處理。晶圓W之背側6可藉由研磨及/或拋光及/或蝕刻及/或切割來處理。尤其較佳地，晶圓W之背側6藉由研磨來處理。
詳言之，具有附接至其之保護片10的晶圓W可自卡盤臺20移除且轉向，使得晶圓背側6面向上。隨後，晶圓背側6例如藉由研磨之處理可得以執行。下文參看圖11針對本發明之保護片的第三實施例詳述此研磨步驟。
在處理，諸如研磨晶圓W之背側6期間，晶圓W可置放於諸如卡盤臺之支撐件(未圖示)上，使得緩衝層8的背表面8b與支撐件之上部表面接觸。保護片10可靠地保護晶圓W，特別是裝置7及凸起14，在晶圓處理期間免受任何損壞。
在晶圓W之背側6已被研磨之後，晶圓W可沿著分割線11切割以便獲得個別晶片或晶粒(未圖示)。
舉例而言，保護片10可在研磨晶圓W之背側6之後自晶圓W移除，例如剝離。此移除過程可例如藉由在將保護薄膜4自晶圓W移除之前及/或期間加熱保護薄膜4來促進。
隨後，晶圓W可沿著分割線11自其前側1切割。以此方式，彼此完全分開之晶片或晶粒得以獲得。切割晶圓W可藉由機械切割來執行，例如，使用刀片或鋸子，及/或藉由雷射切割及/或藉由電漿切割。
詳言之，藉由雷射切割可例如藉由剝離雷射切割及/或藉由隱形雷射切割來執行，亦即，藉由雷射束之施加在晶圓W內形成經修改區域，及/或藉由雷射束之施加在晶圓W中形成多個孔洞區。此等孔洞區中之每一者可由經修改區及經修改區中對晶圓W之表面開放的空間構成。
在晶片或晶粒在切割步驟中已彼此完全分開之後，其可例如藉由使用拾取裝置(未圖示)來拾取。個別晶片或晶粒之間的間距可在拾取製程之前增大，以便促進拾取製程。
在下文中，將參看圖6及圖7描述根據本發明之第二實施例的保護片110。
根據第二實施例之保護片110不同於根據第一實施例之保護片10之處在於保護片110的直徑大於晶圓W之外徑，且在於實質上環形附著劑層42施加在保護薄膜4之前表面4a的外周邊部分。在第二實施例之描述中，實質上等同於第一實施例之元件的元件係藉由相同的參考標誌來表示，且其重複的詳細描述被省略。
實質上環形附著劑層42可為連續附著劑層。或者，實質上環形附著劑層42可為不連續附著劑層。詳言之，在實質上環形附著劑層42中，附著劑可以諸如有點形式、條帶形式之不連續形式來提供，例如，具有筆直及/或彎曲條帶，或類似者。
圖6展示在保護片110附接至環形框架40之前的保護片110及環形框架40。在本實施例中，晶圓W為 半導體大小之晶圓，且環形框架40為半導體大小之環形框架。
當在處理晶圓W中使用根據第二實施例之保護片110時，保護片110的外周邊部分經由實質上環形附著劑層42附接至環形框架40(參見圖7)。附著劑層42配置於保護薄膜4與環形框架40之間。保護片110及環形框架40之附接狀態說明於圖7中。
詳言之，保護片110之外周邊部分附接至環形框架40，使得保護片110封閉環形框架40的中央開口。環形框架40及附接至其之保護片110形成根據本發明之實施例的處置系統。
實質上環形附著劑層42經組配成其內徑實質上等於半導體大小之環形框架40的內徑(參見圖7)。在保護片110之中央區域中，無附著劑施加在保護片110之前表面，亦即，保護薄膜4的前表面4a。保護片110之中央區域具有大於半導體大小之晶圓W之外徑的外徑，如圖7中所示。此外，無附著劑施加在保護片110之背表面，亦即，緩衝層8的背表面8b。因此，保護片110之整個背表面全無附著劑。
保護片110施加在晶圓W之前側1，使得晶圓W配置於保護片110之中央區域中且保護薄膜4的前表面4a與晶圓前側1直接接觸(參見圖7)。因此，無材料，詳言之無附著劑，存在於保護薄膜4之前表面4a與晶圓W之前側1之間。
在本實施例中，將保護薄膜4之外周邊部分附接至環形框架40的步驟較佳地在將保護片110施加在晶圓W之前執行。以此方式，將保護片110施加在晶圓W之步驟可例如使用用於處置及輸送晶圓W的環形框架40來進一步促進。
在將保護片110施加在晶圓W之後，熱量及壓力以與上文參看圖5針對第一實施例詳述相同的方式施加在保護片110，藉此將保護片110附接至晶圓W(參見圖7)。
晶圓W及附接至其之保護片110構成根據本發明之實施例的組合。
如上文已詳述，附接至保護片110，特別是附接至其中央區域的晶圓W藉由環形框架40經由保護片110來保持。因此，包含晶圓W、保護片110及環形框架40之晶圓單元得以形成，從而促進晶圓W之處理、處置及/或輸送(參見圖7)。
在將保護片110附接至晶圓W之後，晶圓W可實質上以與上文針對第一實施例詳述相同的方式來處理。
在下文中，將參看圖8至圖14描述根據本發明之第三實施例的保護片210。
根據第三實施例之保護片210不同於根據第二實施例之保護片110之處在於緩衝層8具有小於保護薄膜4的直徑，且在於基片9提供於緩衝層8之背表面8b上(參 見例如，圖8)。在第三實施例之描述中，實質上等同於先前實施例之元件的元件係藉由相同的參考標誌來表示，且其重複的詳細描述被省略。
圖8展示處於附接至半導體大小之晶圓W之狀態下的根據第三實施例之保護片210。如圖8中所指示，起源於凸起14之晶圓地形並未完全藉由保護薄膜4緩和。因此，表面不平性產生於保護薄膜4之背表面4b上。此表面不平性可針對具有相對大高度之凸起14的狀況而發生。然而，保護薄膜4之此表面不平性藉由緩衝層8緩和，使得凸起14完全嵌入於保護薄膜4及緩衝層8中。
基片9附接至緩衝層8之背表面8b，使得基片9之前表面與緩衝層8的背表面8b直接接觸。在本實施例中，基片9之背表面9b形成保護片210的背表面。
基片9之材料並未特定地受限。
基片9可由諸如聚合物材料之軟的或柔韌的材料製成，例如，聚氯乙烯(PVC)或乙烯醋酸乙烯酯(EVA)。
或者，基片9可由剛性或硬的材料製成，諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)及/或矽及/或玻璃及/或不銹鋼(SUS)。
舉例而言，若基片9由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或玻璃製成且緩衝層8可藉由外部刺激來固化，則緩衝層8可藉由可透射通過聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或玻璃之輻射(例如，UV輻射)來固化。若基片9由矽或不 銹鋼(SUS)製成，則成本有效之基片9得以提供。
又，基片9可由上文所列出之材料的組合形成。
基片9可具有在30至1500μm、較佳地40至1200μm、及更佳地50至1000μm之範圍內的厚度。尤其較佳地，基片9具有在30至250μm之範圍內的厚度。基片9的50μm之厚度為特別較佳的。舉例而言，基片9可為具有50μm之厚度的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。
基片9及緩衝層8各自具有實質上圓形形狀。基片9及緩衝層8之直徑實質上等同於彼此且大於半導體大小之晶圓W的直徑。基片9及緩衝層8之直徑小於保護薄膜4的直徑。
保護片210因此包含基片9、緩衝層8及保護薄膜4。在保護片210之中央區域中，以與上文針對第二實施例詳述實質上相同的方式，無附著劑施加在保護片210之前表面，亦即，保護薄膜4的前表面4a。保護片210之中央區域具有大於半導體大小之晶圓W之外徑的外徑，如圖8中所示。此外，無附著劑施加在保護片110之背表面，亦即，基片9的背表面9b。因此，保護片110之整個背表面全無附著劑。
環形框架40及附接至其之保護片210形成根據本發明之實施例的處置系統(參見圖8)。
保護片210施加在晶圓W之前側1，使得晶圓W配置於保護片210之中央區域中，且保護薄膜4的前表面 4a與晶圓前側1直接接觸(參見圖8)。因此，無材料，詳言之無附著劑，存在於保護薄膜4之前表面4a與晶圓W之前側1之間。
隨後，保護薄膜4經加熱，以便將保護片210附接至晶圓W之前側1。保護薄膜4可實質上以與上文針對第一實施例詳述相同的方式來加熱，亦即，藉由經加熱卡盤臺20(參見圖8)。
此外，在本實施例中，壓力藉由使用兩個平行的按壓板而施加在基片9之背表面9b。在壓力施加過程中，一板壓抵基片9之背表面9b，且另一板壓抵晶圓W的背側6。以此方式，可確保基片9之背表面9b實質上平行於晶圓背側6，如藉由圖8中之虛線箭頭所指示。
按壓板可為經加熱按壓板，從而允許保護薄膜4在經由晶圓W及/或經由基片9及緩衝層8之按壓製程期間被加熱。除了藉由經加熱卡盤臺20加熱保護薄膜4之外或作為其替代，可執行此加熱製程。
晶圓W及附接至其之保護片210形成根據本發明之實施例的組合。
若緩衝層8可藉由外部刺激固化，則外部刺激可實質上以與上文針對第一實施例詳述相同的方式施加在緩衝層8。
圖9說明切掉保護薄膜4、緩衝層8及基片9的橫向延伸超過晶圓W之圓周的部分之後續步驟，如藉由圖9中之虛線及箭頭所指示。此等部分可例如藉由機械切割 來切掉，例如，使用刀片或鋸子、雷射切割或電漿切割。切掉此等部分促進晶圓單元在後續處理步驟中之處置。
圖10展示圖9中所說明之切割步驟的結果。
在此切割步驟之後，晶圓W之背側6經處理，亦即，經受研磨製程，如在下文中將詳述。
基片9的為平面、平坦表面之背表面9b置放於可等同於圖8中之卡盤臺20的卡盤臺(未圖示)之頂部表面上。隨後，晶圓W之背側6經研磨以用於將晶圓厚度調整例如至在大約20至100μm之範圍內的值。厚度可為晶片或晶粒之最終厚度。圖11展示此研磨步驟之結果。
晶圓W之背側6的研磨可使用研磨設備(未圖示)來執行。研磨設備可包含心軸外殼、可旋轉地容納於心軸外殼中之心軸，及安裝至心軸之下部末端的研磨輪。多個打磨部件可固定至研磨輪之下部表面，其中每一打磨部件可自藉由用結合固定金剛石打磨粒所組配的金剛石打磨部件形成，該結合諸如金屬結合或樹脂結合。具有打磨部件之研磨輪係藉由例如使用馬達驅動心軸而以高速旋轉。
在研磨步驟中，保持晶圓單元之卡盤臺及研磨設備之研磨輪旋轉且研磨輪降低，以便使研磨輪之打磨部件與晶圓W的背側6接觸，藉此研磨背側6。
由於基片9的置放於研磨設備之卡盤臺之頂部表面上的平面背表面9b實質上平行於晶圓W之背側6(參見圖8)，因此在研磨製程期間藉由研磨輪施加在晶圓W的壓力均勻地且同質地分佈於晶圓W之上。因此，晶圓W 之圖案轉移或破裂的任何風險可得以最小化。此外，基片9之平坦、平的背表面9b與晶圓W之背側6的實質上平行對準允許研磨步驟以高程度之精確度來實行，因此在研磨之後達成尤其均勻且同質的晶圓厚度。
晶圓W之進一步處理，亦即，其切割及分開之晶片或晶粒的拾取，可實質上以與上文針對第一實施例詳述相同的方式來執行。
在下文中，將參看圖12至圖14描述圖9至圖11中所說明之製程的修改。
圖12至圖14中所說明之方法在切割保護片210及研磨晶圓背側6之步驟的次序方面不同於圖9至圖11中所說明之方法。
詳言之，在圖12至圖14中所說明之方法中，首先研磨晶圓W之背側6，而保護片210仍附接至環形框架40。此研磨步驟之結果展示於圖12中。晶圓背側6係實質上以與上文參看圖11詳述相同的方式來研磨。
隨後，保護薄膜4、緩衝層8及基片9的橫向延伸超過晶圓W之圓周的部分被切掉，如藉由圖13中之虛線及箭頭所指示。此切割步驟係實質上以與上文參看圖9詳述相同的方式來實行。圖14展示圖13中所說明之切割步驟的結果。
晶圓W之進一步處理，亦即，其切割及分開之晶片或晶粒的拾取，可實質上以與上文針對第一實施例詳述相同的方式來執行。
在下文中，將參看圖15描述根據本發明之第四實施例的保護片310。
根據第四實施例之保護片310不同於根據第一實施例之保護片10之處在於，基片9附接至緩衝層8的背表面8b(參見例如圖6)。在第四實施例之描述中，實質上等同於先前實施例之元件的元件係藉由相同的參考標誌來表示，且其重複的詳細描述被省略。
基片9附接至緩衝層8之背表面8b，使得基片9之前表面與緩衝層8的背表面8b直接接觸(參見圖15)。基片9可具有與上文針對第三實施例詳述相同的性質及特性。
保護薄膜4、緩衝層8及基片9之直徑實質上等同於彼此且等同於晶圓W之直徑(參見圖15)。
保護薄膜4、緩衝層8及基片9可實質上以與上文針對第三實施例詳述相同的方式來附接至晶圓前側1。
此附接製程之結果展示於圖15中。基片9之背表面9b實質上平行於晶圓W的背側6，如藉由圖15中之虛線箭頭所指示。
隨後，晶圓W之背側6實質上以與上文針對第三實施例詳述相同的方式來研磨。
晶圓W之進一步處理，亦即，其切割及分開之晶片或晶粒的拾取，可實質上以與上文針對第一實施例詳述相同的方式來執行。
在下文中，將參看圖16及圖17描述根據本發明之第五實施例的保護片410。
根據第五實施例之保護片410不同於根據第四實施例之保護片310之處在於，保護薄膜4具有小於緩衝層8之直徑且緩衝層8超過保護薄膜4。在第五實施例之描述中，實質上等同於先前實施例之元件的元件係藉由相同的參考標誌來表示，且其重複的詳細描述被省略。
具體而言，保護薄膜4具有與晶圓W之裝置區域2之直徑實質上相同的直徑(參見圖16及圖17)。
保護片410可實質上以與上文針對第三實施例詳述相同的方式來附接至晶圓前側1。此附接製程之結果展示於圖16中。
如此圖中所說明，緩衝層8環繞保護薄膜4之外圓周且與晶圓前側1直接接觸。此配置提供保護片410，詳言之保護薄膜4，至晶圓前側1之特別穩定且穩固的附接。此附接之強度可藉由固化緩衝層8而進一步增強。
隨後，晶圓W之背側6實質上以與上文針對第三實施例詳述相同的方式來研磨。此研磨製程之結果展示於圖17中。
晶圓W之進一步處理，亦即，其切割及分開之晶片或晶粒的拾取，可實質上以與上文針對第一實施例詳述相同的方式來執行。
1‧‧‧前側
3‧‧‧(環形)周邊邊緣區域
4‧‧‧保護薄膜
4a、8a‧‧‧前表面
4b、8b‧‧‧背表面
6‧‧‧(晶圓)背側
8‧‧‧緩衝層
10‧‧‧保護片
W‧‧‧晶圓

Claims (14)

  1. 一種在處理半導體大小之晶圓中使用之保護片，該保護片包含：一保護薄膜；及一緩衝層，其附接至該保護薄膜之一背表面，其中，至少在該保護片之一中央區域中，無附著劑施加在該保護片之一前表面及一背表面，該中央區域具有等於或大於該半導體大小之晶圓之一外徑的一外徑，及其中該保護片係組配成可附接至該晶圓且該保護片係組配成藉由自該晶圓剝離該保護片而可自該晶圓移除。
  2. 如請求項1之保護片，其中該中央區域之該外徑係在3至50cm之範圍內。
  3. 如請求項1或2之保護片，其中，在該保護片之整個該前表面及/或整個該背表面上，並未施加附著劑。
  4. 如請求項1或2之保護片，其中一實質上環形附著劑層施加在該保護薄膜的與其該背表面相對立之一前表面的一外周邊部分。
  5. 如請求項4之保護片，其中該實質上環形附著劑層之一內徑實質上等於或大於一半導體大小之環形框架的一內徑以用於固持該半導體大小之晶圓。
  6. 一種在處理晶圓中使用之保護片，該保護片包含：一保護薄膜；及 一緩衝層，其附接至該保護薄膜之一背表面，其中，在該保護片之一整個前表面及一整個背表面上，並未施加附著劑，及其中該保護片係組配成可附接至該晶圓且該保護片係組配成藉由自該晶圓剝離該保護片而可自該晶圓移除。
  7. 如請求項1或6之保護片，其中該緩衝層可藉由一外部刺激來固化，該外部刺激諸如UV輻射、熱量、電場及/或化學試劑。
  8. 如請求項1或6之保護片，其中該緩衝層具有在20至500μm之範圍內的一厚度。
  9. 如請求項1或6之保護片，其中該保護薄膜具有在5至200μm之範圍內的一厚度。
  10. 如請求項1或6之保護片，其中該保護薄膜係由一聚合物製成，特別是由一聚烯烴製成。
  11. 一種用於半導體大小之晶圓的處置系統，其包含：一半導體大小之環形框架；及如請求項4或5或者附屬於請求項1之請求項7至10中任一項之保護片，其中該保護片經由該實質上環形附著劑層附接至該環形框架，使得該環形框架之一中央開口藉由該保護片封閉。
  12. 一種晶圓與保護片之組合，其包含：一半導體大小之晶圓，其在一側上具有具多個裝置 之一裝置區域；及如請求項1至5中任一項及附屬於請求項1之請求項7至10中任一項的保護片，其中該保護片附接至該半導體大小之晶圓的該一側，使得該半導體大小之晶圓係配置於該保護片之該中央區域中，且該保護薄膜的與其該背表面相對立之一前表面與該半導體大小之晶圓的該一側直接接觸。
  13. 一種晶圓與保護片之組合，其包含：一晶圓，其在一側上具有具多個裝置之一裝置區域；及如請求項6或者如附屬於請求項6之請求項7至10中任一項之保護片，其中該保護片附接至該晶圓之該一側，使得該保護薄膜的與其該背表面相對立之一前表面與該晶圓的該一側直接接觸。
  14. 一種用於半導體大小之晶圓的處置系統，其包含：一半導體大小之環形框架；及在處理該半導體大小之晶圓中使用之一保護片，該保護片包含：一保護薄膜；及一緩衝層，其附接至該保護薄膜之一背表面，其中，至少在該保護片之一中央區域中，無附著劑施加在該保護片之一前表面及一背表面，該中央區域具有 等於或大於該半導體大小之晶圓之一外徑的一外徑，其中一實質上環形附著劑層施加在該保護薄膜的與其該背表面相對立之該前表面的一外周邊部分，及其中該保護片經由該實質上環形附著劑層附接至該環形框架，使得該環形框架之一中央開口藉由該保護片封閉。
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