TWI815819B - 晶圓的加工方法 - Google Patents

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飯塚健太呂
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日商迪思科股份有限公司
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Abstract

將可容易地確保切出後之晶圓的可追溯性。

六方晶體單晶晶錠形成有第1面、與第1面為相反側的第2 面、在與第1面及第2面交叉之方向上延伸的外周側面。晶錠的外周側面形成有條紋狀標記作為晶錠的ID，條紋狀標記是在與第1面及第2面垂直之方向上，且從第1面跨至第2面延伸。在這種晶錠中，切出之晶圓各自形成有條紋狀標記，依據條紋狀標記，將可檢測晶圓是從哪個晶錠切出之晶圓。

Description

晶圓的加工方法 發明領域
本發明是有關於一種以切片方式進行切出，藉此形成複數個晶圓的六方晶體單晶晶錠、及從六方晶體單晶晶錠切出晶圓的晶圓的加工方法。
發明背景
形成IC或LSI、LED等元件的晶圓是藉由以線鋸從圓柱狀之半導體晶錠切出所形成這點已為人所知(例如，參照專利文獻1)。由於切出之晶圓的正背面會產生線鋸之加工歪斜，因此為了將其除去而會研磨晶圓的正背面。透過該研磨所造成之除去量會達到半導體晶錠之7~8成，這是不經濟的。因此，已有人想出一種照射雷射光線以在半導體晶錠之內部形成成為分離起點之改質層及裂隙的加工方法(例如，參照專利文獻2)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2009-090387號公報
專利文獻2：日本專利特開2016-127186號公報
發明概要
然而，在專利文獻2中，由於每切出1枚晶圓就會進行磨削加工及研磨加工，因此在這些加工中，會有不清楚晶圓是從哪個半導體晶錠切出的情況。像這樣不清楚的話，就會有變得無法特定出成為晶圓之切出來源的半導體晶錠，而變得無法確保晶圓的可追溯性的問題。
本發明是有鑑於這點而作成之發明，其目的之一在於提供一種可容易地確保切出後之晶圓的可追溯性的六方晶體單晶晶錠及晶圓的加工方法。
根據本發明之一面，會提供一種六方晶體單晶晶錠，該六方晶體單晶晶錠具有：第1面、與該第1面為相反側的第2面、連接該第1面與該第2面的外周側面，又，在該外周側面形成有條紋狀標記作為晶錠的ID，該條紋狀標記是在與該第1面及該第2面垂直之方向上，且從該第1面跨至該第2面延伸。
根據此構成，可達成如下狀態，即，在切出之複數個晶圓各自同樣地形成有六方晶體單晶晶錠之條紋狀標記的一部份。因此，切出後之全部的晶圓變得都可顯示由條紋狀標記所作成之晶錠ID，可檢測出晶圓是從哪個六方晶體單晶晶錠切出之晶圓，而可容易地確保可追溯性。
較理想的是，六方晶體單晶晶錠的外周側 面包含顯示晶體方位之定向平面，且在定向平面形成條紋狀標記。
根據本發明之另一面，會提供一種晶圓的加工方法，是從六方晶體單晶晶錠切出晶圓的加工方法，該六方晶體單晶晶錠具有：第1面、與該第1面為相反側的第2面、連接該第1面與該第2面的外周側面，該晶圓的加工方法之特徵在於：具備：標記形成步驟，在該外周側面形成條紋狀標記作為六方晶體單晶晶錠的ID，該條紋狀標記是在與切出晶圓的方向垂直之方向上，從該第1面跨至該第2面延伸；分離起點形成步驟，將對實施了該標記形成步驟之該六方晶體單晶晶錠具有透射性之波長的雷射光束的聚光點定位在從該第1面起算相當於要生成之晶圓的厚度的深度，並且相對地移動該聚光點與該六方晶體單晶晶錠並對該第1面照射該雷射光束，來形成與該第1面平行之改質層及從該改質層伸長的裂隙而形成分離起點；及晶圓剝離步驟，實施該分離起點形成步驟後，從該分離起點將相當於晶圓厚度的板狀物從該六方晶體單晶晶錠剝離來生成晶圓，又，藉由在該剝離後之晶圓的該外周側面所形成的該條紋狀標記，可檢測是從哪個六方晶體單晶晶錠切出之晶圓。
較理想的是，外周側面包含顯示晶體方位之定向平面，且在標記形成步驟中，在定向平面形成條紋狀標記。
較理想的是，在標記形成步驟中，在定向平面形成斜線狀標記，該斜線狀標記與條紋狀標記並列，且從第1面跨至第2面傾斜，依據在剝離後之晶圓的定向平面所形成的條紋狀標記及斜線狀標記，可檢測是哪個晶錠的第幾個切出之晶圓。
根據本發明，由於將條紋狀標記作為六方晶體單晶晶錠的ID形成於外周側面，因此切出後之晶圓各自變得可簡單地檢測晶錠的ID，而可容易地確保切出後之晶圓的可追溯性。
1:雷射加工裝置
10:基台
11:工作台移動設備
12、13:導軌
14:X軸工作台
15:Y軸工作台
16、17:滾珠螺桿
18、19:驅動馬達
21:保持台
22:保持面
25:立壁部
30:雷射光束照射機構
32:罩殼
34:雷射光束產生單元
36:聚光器
38:拍攝單元
40:雷射振盪器
42:重複頻率設定設備
44:脈衝寬度調整設備
46:功率調整設備
48:鏡子
50:聚光透鏡
52:支柱部
53:開口
54:按壓機構
56:頭部
58:按壓構件
60:六方晶體單晶晶錠
61a:第1面
61b:第2面
61c:外周側面
63:第1定向平面
65:第2定向平面
67:垂直線
68:c軸
69:c面
71:條紋狀標記
72:斜線狀標記
75:改質層
76:裂隙
α:偏角
a1、a2:距離
D1:深度
LB:雷射光束
W:晶圓
W1:寬度
W2:分度量
X1:去程
X2:回程
X、Y、Z:軸
A、R、Y1、Y2:箭頭
圖1是本實施形態之雷射加工裝置的立體圖。
圖2是雷射光束產生單元的方塊圖。
圖3是六方晶體單晶晶錠的概略構成圖。
圖4是標記形成步驟的說明圖。
圖5是分離起點形成步驟的說明圖。
圖6是分離起點形成步驟的說明圖。
圖7是分離起點形成步驟的說明圖。
圖8是分離起點形成步驟的說明圖。
圖9是分離起點形成步驟的說明圖。
圖10是晶圓剝離步驟的說明圖。
圖11是晶圓剝離步驟的說明圖。
用以實施發明之形態
以下，參照附加圖式，針對用於本實施形態之晶圓的加工方法的雷射加工裝置來進行說明。圖1是本實施形態之雷射加工裝置的立體圖。圖2是雷射光束產生單元的方塊圖。再者，雷射加工裝置只要是可從本實施形態之六方晶體單晶晶錠來加工晶圓的構成即可，並不限定於圖1所示之構成。
如圖1所示，雷射加工裝置1是構成為：使照射雷射光線之雷射加工設備與保持晶錠60(參照圖3)之保持台21相對地移動，來對晶錠60進行雷射加工。
於雷射加工裝置1的基台10上，設置有將保持台21相對於雷射加工設備在X軸方向及Y軸方向上移動之工作台移動設備11。工作台移動設備11具有：配置於基台10上之與X軸方向平行的一對導軌12、及可滑動地設置在一對導軌12上之馬達驅動的X軸工作台14。又，工作台移動設備11具有：配置於X軸工作台14的上表面且與Y軸方向平行的一對導軌13、及可滑動地設置在一對導軌13上之馬達驅動的Y軸工作台15。
於X軸工作台14及Y軸工作台15的背面側，各自形成有未圖示之螺帽部，且於這些螺帽部中螺合有滾珠螺桿16、17。並且，藉由將連結到滾珠螺桿16、17的一端部之驅動馬達18、19旋轉驅動，保持台21就會沿著導軌12、13在X軸方向及Y軸方向上移動。又，在Y軸工作台15上設置有保持晶錠60之保持台21。保持台21之上 表面形成有保持面22。
在基台10上，於保持台21之後方豎立設置有立壁部25，在該立壁部25上安裝有雷射光束照射機構(雷射光束照射設備)30。雷射光束照射機構30是由收容於罩殼32中之圖2所示的雷射光束產生單元34、及安裝於罩殼32之前端的聚光器(雷射頭)36所構成。於罩殼32之前端安裝有拍攝單元38，拍攝單元38與聚光器36在X軸方向上對齊，且具有顯微鏡及相機。
如圖2所示，雷射光束產生單元34包含有：振盪YAG雷射或YVO4雷射之雷射振盪器40、重複頻率設定設備42、脈衝寬度調整設備44、及功率調整設備46。雖然並未特別圖示，但雷射振盪器40具有布如士特窗(Brewster's window)，且從雷射振盪器40射出之雷射光束為直線偏光的雷射光束。
藉由雷射光束產生單元34之功率調整設備46而調整至規定功率的脈衝雷射光束會藉由聚光器36之鏡子48而被反射，進而藉由聚光透鏡50將聚光點定位在已固定於保持台21之被加工物即晶錠60的內部來進行照射。
回到圖1，基台10之圖1中左側設有支柱部52，且透過形成於該支柱部52的開口53而可升降地搭載有按壓機構54。
接著，針對成為加工對象物之六方晶體單晶晶錠60，參照圖3來進行說明。圖3A是六方晶體單晶晶 錠的立體圖，圖3B是圖3A的六方晶體單晶晶錠的正面圖。六方晶體單晶晶錠(以下僅略稱為晶錠)60是藉由SiC、GaN、鉭酸鋰、鈮酸鋰、藍寶石等所構成。
晶錠60具有第1面(上表面)61a、與第1面61a為相反側的第2面(背面)61b。又，晶錠60具有外周側面61c，外周側面61c連接於第1面61a及第2面61b之外緣，且在與這些面正交之方向上延伸。晶錠60的正面61a是為了成為雷射光束之照射面而被研磨成鏡面。
晶錠60的外周側面61c具有第1定向平面(orientation flat)63、與第1定向平面63正交之第2定向平面65。第1定向平面63的長度是形成得比第2定向平面65的長度更長。第1定向平面63及第2定向平面65是顯示晶錠60之晶體方位的構成。
晶錠60具有：相對於正面61a之垂直線67，朝第2定向平面65方向傾斜偏角α的c軸68、及與c軸68正交的c面69。c面69相對於晶錠60之正面61a傾斜偏角α。一般來說，在六方晶體單晶的晶錠60中，與較短的第2定向平面65之伸長方向正交的方向是c軸的傾斜方向。
c面69在晶錠60中，是以晶錠60之分子層級被設定無數個。在本實施形態中，偏角α被設定為4°。然而，偏角α並不限定於4°，可以在例如1°~6°的範圍內自由地設定來製造晶錠60。
接著，針對本實施形態之晶圓的生成方法，參照圖4至圖11來進行說明。圖4至圖11各自顯示有 步驟的說明圖，圖4是標記形成步驟，圖5至圖9是分離起點形成步驟，圖10及圖11是晶圓剝離步驟。再者，上述各圖所示的步驟不過只是一例，並不限定於此構成。
如圖4所示，首先，對晶錠60實施標記形成步驟。標記形成步驟是在晶錠60之第1定向平面63上形成條紋狀標記71及斜線狀標記72。條紋狀標記71及斜線狀標記72之形成雖然是不特別限定，但可以例示雷射標記或噴墨印刷等方式。條紋狀標記71是從第1面61a跨至第2面61b延伸，且在與切出晶圓W(參照圖11)的方向垂直之方向上，亦即，在與正交於各面61a、61b的方向平行之方向上延伸。條紋狀標記71是作成為與條碼相同，可藉由線的粗度或間隔來獲得各種資訊，且是作為晶錠60的ID而含有可從複數個晶錠作出區別的識別資訊。
斜線狀標記72是形成為在第1定向平面63上與條紋狀標記71並列。斜線狀標記72是從第1面61a跨至第2面61b傾斜，在本實施形態中，是形成為朝隨著接近第2面61b而對鄰接之條紋狀標記71逐漸遠離的方向傾斜。再者，斜線狀標記72之傾斜方向亦可設為在圖4中顛倒翻轉的方向。
實施標記形成步驟後，實施分離起點形成步驟。分離起點形成步驟首先是如圖5所示，以例如蠟或接著劑將晶錠60固定於保持台21上，以使晶錠60之第2定向平面65對齊於X軸方向。在此固定中，如圖6所示，是使與形成偏角α(參照圖3)之Y1方向正交的方向，亦即箭 頭A的方向對準X軸。藉此，雷射光束可沿著與形成偏角α之方向正交的A方向掃描。換言之，與形成偏角α之方向Y1正交的A方向會成為保持台21的加工進給方向。
在晶錠60的固定之後，緊接著將雷射光束之波長設定為對晶錠60具有透射性之波長(例如1064nm的波長)。並且，如圖7所示，將雷射光束LB之聚光點定位在從晶錠60之第1面(正面)61a起算相當於應生成之晶圓W(參照圖11)的厚度的深度D1。之後，將雷射光束LB之聚光點與晶錠60相對地在X軸方向(A方向)上移動並從第1面61a側照射雷射光束LB。如此一來，會在晶錠60形成與第1面61a平行之改質層75，並且形成從改質層75沿著c面69(參照圖3)傳播的裂隙76，這些改質層75及裂隙76是作為分離起點而形成(參照圖8)。改質層75是指一種晶錠60之內部密度、折射率、機械強度或其他物理特性因為雷射光束LB之照射而成為與周圍相異的狀態，使得強度比周圍低的區域。改質層75例如是熔融處理區域、裂隙(crack)區域、絕緣破壞區域、折射率變化區域，也可以是混合了這些區域的區域。
分離起點形成步驟包含有：改質層形成步驟，如上述地照射雷射光束LB來形成改質層75及裂隙76；及分度步驟，將聚光點在形成偏角之Y軸方向上相對地移動而分度移動規定的量。
在分度步驟中，是藉由將晶錠60往箭頭Y1方向移動，來使雷射光束LB之聚光點在形成偏角之方向 且c面69(參照圖3)成為下坡的箭頭Y2方向上分度移動規定的量。將分度方向如此設定的話，即使成為直線狀之改質層75形成於c面69上，並且在改質層75的兩側沿著c面69傳播而形成裂隙76，裂隙76也將不會妨礙接下來要照射之雷射光束LB的照射。
又，分離起點形成步驟包含有：分度量設定步驟，測量從直線狀之改質層75往c面方向傳播而形成的裂隙76的寬度，來設定聚光點之分度量。
在分度量設定步驟中，如圖7所示，在將從直線狀之改質層75往c面69(參照圖3)方向傳播而形成在改質層75一側之裂隙76的寬度設為W1的情況下，應分度移動之規定量W2被設定為寬度W1以上且為寬度W1之2倍值以下(W1≦W2≦2＊W1)。
在此，較理想的實施形態下之雷射加工條件是設定如下。
光源：Nd：YAG脈衝雷射
波長：1064nm
重複頻率：80kHz
平均輸出：3.2W
脈衝寬度：4ns
光斑直徑：10μm
聚光透鏡之數值孔徑(NA)：0.45
分度量：400μm
在上述雷射加工條件中，圖7中，從改質層 75沿著c面69(參照圖3)傳播之裂隙76的寬度W1設定為約略250μm，分度量W2設定為400μm。
雷射光束LB之平均輸出並不限定於3.2W，在本實施形態之加工方法中，將平均輸出設定為2W~4.5W而得到了良好的結果。在平均輸出2W的情況下，裂隙76之寬度W1成為約略100μm，在平均輸出4.5W的情況下，裂隙76之寬度W1成為約略350μm。
在平均輸出未達2W的情況下以及大於4.5W的情況下，由於無法在晶錠60之內部形成良好的改質層75，因此照射之雷射光束LB之平均輸出較理想的是在2W~4.5W的範圍內，在本實施形態中，是對晶錠60照射平均輸出3.2W的雷射光束LB。在圖7中，形成改質層75之聚光點從第1面61a起算的深度D1是設定為500μm。
圖9A及圖9B是用於說明分離起點形成步驟中的雷射光束的掃描方向的示意圖。如圖9A所示，分離起點形成步驟是在去程X1及回程X2實施，在去程X1於晶錠60中形成了改質層75的雷射光束之聚光點在分度移動規定的量後，會在回程X2於晶錠60中形成改質層75。
又，在分離起點形成步驟中，在雷射光束之聚光點的應分度移動之規定量W2被設定為裂隙76的寬度W1以上且為寬度W1之2倍值以下的情況下，直至雷射光束之聚光點定位在晶錠60且形成最初之改質層75為止的聚光點之分度量W2被設定為寬度W1以下是較理想的。
例如，如圖9B所示，在雷射光束之聚光點的應分度移動之規定量為400μm的情況下，直至在晶錠60形成最初之改質層75為止，是以分度量200μm來執行複數次雷射光束的掃瞄。
最初之雷射光束的掃瞄為空掃，只要確定在晶錠60的內部已首次形成改質層75，就可以設定為分度量400μm而在晶錠60的內部形成改質層75。
實施分離起點形成步驟後，實施晶圓剝離步驟，該晶圓剝離步驟是賦予外力以從改質層75及裂隙76所構成之分離起點將相當於應形成之晶圓W厚度的板狀物從晶錠60剝離來生成晶圓W的步驟。晶圓剝離步驟是藉由例如圖10A所示之按壓機構54來實施。按壓機構54包含有：藉由內置於支柱部52(參照圖1)內之移動機構而朝上下方向移動的頭部56、及相對於頭部56，如圖10B所示地朝箭頭R方向旋轉的按壓構件58。
如圖10A所示，將按壓機構54定位在已固定於保持台21之晶錠60的上方，再如圖10B所示，使頭部56下降直到按壓構件58壓接到晶錠60之第1面(正面)61a為止。
在已將按壓構件58壓接到晶錠60之第1面61a的狀態下，將按壓構件58朝箭頭R方向旋轉的話，晶錠60就會產生扭轉應力，而使晶錠60從改質層75及裂隙76(參照圖7)所形成之分離起點斷裂。藉此，圖11所示之晶圓W會從晶錠60剝離，使得晶圓W從晶錠60被切出。 再者，將晶圓W從晶錠60剝離後，將晶圓W之分離面及晶錠60之分離面進行研磨來加工成鏡面是較理想的。
如圖11所示，在從晶錠60被剝離後之複數個晶圓W中，於各自的第1定向平面63形成有條紋狀標記71。即使從單一的晶錠60切出複數個晶圓W並加以剝離，各晶圓W上也會形成同樣的條紋狀標記71。藉此，藉由以條碼掃描器等檢測裝置讀取晶圓W之條紋狀標記71，就可取得成為切出來源之晶錠60的ID，變得可就晶圓W檢測是從哪個晶錠60切出之晶圓。
又，在從單一之晶錠60所切出之複數個晶圓W上也會形成斜線狀標記72。由於在晶錠60中已將斜線狀標記72形成在如上述般傾斜之方向上，因此各晶圓W上之斜線狀標記72的形成位置在第1定向平面63之延伸方向(圖11中左右方向)上將會各自相異。例如，在圖11中，第1枚切出之晶圓W從條紋狀標記71到斜線狀標記72的距離a1與第2枚切出之晶圓W從條紋狀標記71到斜線狀標記72的距離a2不同。從而，藉由在剝離後之晶圓W的第1定向平面63所形成的條紋狀標記71與斜線狀標記72的相對位置，將可檢測晶圓W是哪個晶錠60的第幾個切出之晶圓。
如以上，根據本實施形態之晶錠60，可在切出之複數個晶圓W各自同樣地形成晶錠60之條紋狀標記71的一部份。藉此，從晶錠60切出之全部的晶圓W都可顯示由條紋狀標記71所作成之晶錠60的ID。藉此，即 使對切出後之晶圓W實施磨削或研磨等各種加工，導致從複數個晶錠60切出之晶圓W混在一起，也可檢測晶圓W是從哪個晶錠切出之晶圓，而可容易地確保可追溯性。
又，在本實施形態中，可在切出之複數個晶圓W形成位置各自不同的斜線狀標記72。藉此，藉由檢測晶圓W之斜線狀標記72的位置，可檢測在晶錠60切出晶圓W的順序。
又，如圖7所示，將分度方向作為箭頭Y2方向，即使在改質層75之兩側沿著c面69(參照圖3)形成裂隙76，裂隙76也將不會妨礙用來形成下一個改質層75的雷射光束LB的照射。藉此，可容易地從改質層75及裂隙76所構成的分離起點將相當於晶圓W厚度的板狀物從晶錠60剝離來生成晶圓W。
再者，條紋狀標記71及斜線狀標記72的形成位置可以是設在第2定向平面65，或是形成於定向平面63、65以外的外周側面61c，或是形成於不具有定向平面63、65之晶錠60的外周側面61c。但是，從作業性的觀點來看，在定向平面63及65形成各標記71、72會變得較有利。
又，在本實施形態中，雖是作成為以雷射加工裝置來實施分離起點形成步驟、晶圓剝離步驟的構成，但並不限定於此構成。這些步驟亦可用各自專用的裝置來實施。
又，雖然說明了本實施形態及變形例，但 是作為本發明的其他實施形態，也可以是將上述實施形態及變形例整體或部分地組合而成的形態。
又，本發明之實施形態及變形例並不限定於上述實施形態，可在不脫離本發明之技術思想的主旨的範圍內進行各種變更、置換、變形。此外，若能經由技術之進步或衍生之其他技術而以其他的方式來實現本發明之技術思想的話，亦可使用該方法來實施。從而，申請專利範圍涵蓋了可包含在本發明之技術思想的範圍內的所有的實施形態。
又，在本實施形態中，雖是針對將本發明適用於晶錠之構成來進行了說明，但可適用於可藉由改質層而良好分割的被加工物。
如以上所說明，本發明具有可容易地確保切出後之晶圓的可追溯性的效果，對於以雷射加工來切出晶圓等複數個板狀物的晶錠特別有用。
60:六方晶體單晶晶錠
61a:第1面
61b:第2面
63:第1定向平面
65:第2定向平面
71:條紋狀標記
72:斜線狀標記
W:晶圓
a1、a2:距離

Claims (3)

  1. 一種晶圓的加工方法，是從六方晶體單晶晶錠切出晶圓的加工方法，該六方晶體單晶晶錠形成有：第1面、與該第1面為相反側的第2面、在與該第1面及該第2面交叉的方向上延伸的外周側面，該晶圓的加工方法之特徵在於：該外周側面包含顯示晶體方位之定向平面，該晶圓的加工方法具備：標記形成步驟，在該定向平面形成條紋狀標記作為六方晶體單晶晶錠的ID，該條紋狀標記是在與切出晶圓的方向垂直之方向上，從該第1面跨至該第2面延伸，且在該定向平面形成斜線狀標記，該斜線狀標記與該條紋狀標記並列，且從該第1面跨至該第2面傾斜；分離起點形成步驟，將對實施了該標記形成步驟之該六方晶體單晶晶錠具有透射性之波長的雷射光束的聚光點定位在從該第1面起算相當於要生成之晶圓的厚度的深度，並且相對地移動該聚光點與該六方晶體單晶晶錠並對該第1面照射該雷射光束，來形成與該第1面平行之改質層及從該改質層伸長的裂隙而形成分離起點；及晶圓剝離步驟，實施該分離起點形成步驟後，從該分離起點將相當於晶圓厚度的板狀物從該六方晶體單晶晶錠剝離來生成晶圓，又，藉由在該剝離後之晶圓的該定向平面所形成的該條紋狀標記，可檢測是從哪個六方晶體單晶晶錠切出之 晶圓，藉由在該剝離後之晶圓的該定向平面所形成的該條紋狀標記及該斜線狀標記的相對位置，可檢測在該哪個六方晶體單晶晶錠之切出晶圓的順序。
  2. 如請求項1之晶圓的加工方法，其中在該標記形成步驟中，藉由雷射標記來形成該條紋狀標記及該斜線狀標記。
  3. 如請求項1之晶圓的加工方法，其中在該標記形成步驟中，藉由噴墨印刷來形成該條紋狀標記及該斜線狀標記。
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