TWI836080B - 晶片之製造方法 - Google Patents
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Abstract
[課題]提供一種晶片之製造方法，以相同加工條件加工厚度相異的晶圓，並能製造晶片而不會產生加工不良。[解決手段]一種晶片之製造方法，包含下列步驟：加工槽形成步驟，從被加工物（晶圓10）的正面16側沿著分割預定線，照射波長為對功能層24具有吸收性的雷射光束而形成加工槽26；以及改質層形成步驟，在加工槽形成步驟後，從被加工物的背面18側沿著分割預定線，照射波長為對被加工物具有穿透性的雷射光束而形成作為分割起點的改質層28；其中，改質層形成步驟包含：多焦點形成步驟，以能吸收每個被加工物的厚度偏差32的方式，使用多焦點形成手段聚光雷射光束，並以在被加工物的厚度方向（Z軸方向）形成多個聚光點的方式加工。
Description
本發明係關於一種晶片之製造方法。
作為將半導體晶圓等的被加工物分割成晶片尺寸的方法，現已知一種雷射加工裝置，其係沿著分割預定線照射雷射光束而形成作為分割起點的改質層，並在形成改質層後，施加外力以進行分割（例如專利文獻1）。
[習知技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2002-192370號公報
[發明所欲解決的課題]
在上述分割方法中，在每個晶圓具有厚度偏差的情況，當以相同加工條件加工，則會有產生斜向破裂等加工不良或無法分割的晶圓的疑慮。對此雖然提出了一種方法，其係在加工前測量晶圓的厚度，並基於測量到的厚度而每次變更加工條件，惟在相同批量內使用相異的加工條件，會導致有產生品質不均的疑慮。
本發明為有鑒於上述而完成者，目的在於提供一種晶片之製造方法，以相同加工條件加工厚度相異的晶圓，並能製造晶片而不會產生加工不良。
[解決課題的技術手段]
為了解決上述課題而達成目的，本發明的晶片之製造方法係以相同加工條件加工具有相異厚度的被加工物而製造晶片，其特徵在於，該被加工物係由設定成格子狀的多條分割預定線所劃分，並在正面側中由該分割預定線所劃分的區域具有包含功能層的元件，該晶片之製造方法包含下列步驟：加工槽形成步驟，從該被加工物的正面側沿著該分割預定線，照射波長為對該功能層具有吸收性的雷射光束而形成加工槽；以及改質層形成步驟，在該加工槽形成步驟後，從該被加工物的背面側沿著該分割預定線，照射波長為對該被加工物具有穿透性的雷射光束而形成作為分割起點的改質層；其中，該改質層形成步驟包含：多焦點形成步驟，以能吸收每個被加工物的厚度偏差的方式，使用多焦點形成手段聚光該雷射光束，並以在該被加工物的厚度方向形成多個聚光點的方式加工。
在該晶片之製造方法，每個該被加工物的厚度偏差可以是由研削該被加工物的背面而產生。
在該晶片之製造方法，該多焦點形成手段可為LCOS（Liquid Crystal On Silicon，液晶覆矽）。
[發明功效]
本案發明發揮以相同加工條件加工厚度相異的晶圓，並能製造晶片而不會產生加工不良的功效。
現針對用以實施本發明的方式（實施方式），一邊參閱圖式一邊詳細地說明。本發明並非由記載於以下實施方式的內容所限定者。又，在以下所記載的構成要素，係包含所屬技術領域中具有通常知識者所能輕易想到者、實質上為相同者。更進一步，在以下所記載的構成是能適當組合。又，在不脫離本發明精神的範圍能進行構成的各種省略、替換或變更。
〔實施方式〕
圖1係實施方式中晶片之製造方法的加工對象的晶圓的立體圖。圖2係表示實施方式中晶片之製造方法的流程的流程圖。
實施方式中晶片之製造方法係分割圖1所示的晶圓10而製造多個晶片12的方法。晶片之製造方法的被加工物即晶圓10是具有矽、藍寶石、砷化鎵等的基板14的圓板狀的半導體晶圓或光元件晶圓。
晶圓10如圖1所示，具有在基板14的正面16設定成格子狀的多條分割預定線20以及由分割預定線20所劃分的元件22。元件22是在正面16側中由分割預定線20所劃分的區域包含功能層24。元件22例如是IC（Integrated Circuit，積體電路）或LSI（Large Scale Integration，大型積體電路）等的積體電路、CCD（Charge Coupled Device，電荷耦合元件）或CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補式金屬氧化物半導體）等的影像感測器等。
在實施方式中，晶圓10是沿著分割預定線20被分割成一個個元件22，從而製造成晶片12。晶片12包含基板14的一部分以及基板14上的元件22。
實施方式中晶片之製造方法係以相同加工條件加工具有相異厚度的被加工物即晶圓10而製造晶片12。晶片之製造方法如圖2所示，包含背面研削步驟ST1、加工槽形成步驟ST2以及改質層形成步驟ST3。附帶一提的是，在以下係記載為操作者操作各加工裝置而實施的製造方法，但亦可令為使用自動加工裝置或搬送裝置而自動進行作業。在以下說明中，X軸方向是在水平面中的一方向。Y軸方向是在水平面中與X軸方向交叉的方向。Z軸方向則是與X軸方向與Y軸方向交叉的方向。
（背面研削步驟）
圖3係表示圖2所示的晶片之製造方法的背面研削步驟的立體圖。背面研削步驟ST1是藉由研削單元50從背面18研削晶圓10而薄化至所要的厚度的步驟。
在背面研削步驟ST1，操作者使晶圓10的正面16吸引保持在卡盤台60的保持面62。此時，操作者為了保護基板14的功能層24不受異物侵入，較佳為事先將背面研磨膠膜貼附在晶圓10的正面16。
操作者使卡盤台60繞著軸心64旋轉，且使研削單元50的研削輪52繞著軸心54旋轉。操作者一邊供給研削水，一邊使研削輪52的研削用磨石56以預定的進給速度靠近卡盤台60。當研削用磨石56接觸晶圓10的背面18，則研削用磨石56會研削晶圓10的背面18側。操作者在背面研削步驟ST1中，當藉由研削單元50將晶圓10薄化至預定的厚度，則解除由卡盤台60進行的吸引保持，而移行至加工槽形成步驟ST2。附帶一提的是，在實施方式中，在背面研削步驟ST1中研削多個晶圓10的情況，係設想每個晶圓10會產生厚度偏差32（參閱後述的圖7）。
（加工槽形成步驟）
圖4係表示圖2所示的晶片之製造方法的加工槽形成步驟的立體圖。加工槽形成步驟ST2是從晶圓10的正面16側沿著分割預定線20，照射波長為對功能層24具有吸收性的雷射光束70而形成加工槽26的步驟。
在加工槽形成步驟ST2，操作者為了保護基板14的功能層24不受異物侵入，較佳為將貼附有環形的框架40的切割膠膜42貼附在晶圓10的背面18。切割膠膜42包含：基材層，由具有伸縮性的合成樹脂所構成；以及黏著層，層積在基材層且由具有伸縮性與黏著性的合成樹脂所構成。
操作者將晶圓10的背面18載置在卡盤台80的保持面。操作者並使晶圓10的背面18隔著切割膠膜42而吸引保持在卡盤台80的保持面。
操作者藉由攝像單元72拍攝晶圓10的正面16。操作者從由攝像單元72所拍攝的拍攝影像檢測分割預定線20。操作者以分割預定線20的長度方向成為與預定方向平行的方式進行對位。預定方向在實施方式中是X軸方向與Y軸方向。操作者以雷射光束70的聚光點74一致於分割預定線20的方式，進行雷射光線照射單元76與晶圓10的對位。
操作者一邊使雷射光線照射單元76相對於卡盤台80移動，一邊照射波長為對功能層24具有吸收性的雷射光束70。藉此，操作者係在晶圓10的正面16側形成沿著分割預定線20的加工槽26。加工槽26的深度是比功能層24的厚度還大。操作者當在加工槽形成步驟ST2中在全部的分割預定線20形成加工槽26，則解除由卡盤台80進行的吸引保持，而移行至改質層形成步驟ST3。
（改質層形成步驟）
圖5係表示圖2所示的晶片之製造方法的改質層形成步驟的立體圖。圖6係表示圖2所示的晶片之製造方法的改質層形成步驟的剖面圖。改質層形成步驟ST3是在加工槽形成步驟ST2後，從晶圓10的背面18側沿著分割預定線20，照射波長為對晶圓10具有穿透性的雷射光束90而形成作為分割起點的改質層28之步驟。
改質層28是意指成為密度、折射率、機械強度或其他物理特性成為與周圍區域相異狀態之區域。改質層28例如是熔融處理區域、裂痕區域、絕緣破壞區域、折射率變化區域以及此些區域所混合的區域等。改質層28在實施方式中，係形成在距離晶圓10的背面18成為預定的深度30的位置。預定深度30係涵蓋分割預定線20的全長並為定值。改質層28係機械強度等相較於晶圓10的其他部分為低。
在改質層形成步驟ST3中，操作者將由框架40與切割膠膜42所支撐的晶圓10翻面，而將晶圓10的正面16載置於卡盤台100的保持面102。操作者使晶圓10的正面16吸引保持在卡盤台100的保持面102。亦可無切割膠膜42。此時，操作者為了保護基板14的功能層24不受異物侵入，較佳為事先將背面研磨膠膜貼附在晶圓10的正面16。
操作者藉由攝像單元92拍攝晶圓10。操作者從由攝像單元92所拍攝的拍攝影像檢測分割預定線20。操作者以雷射光束90的聚光點94在分割預定線20中一致於預定深度30的方式，進行雷射光線照射單元96與晶圓10的對位。
操作者一邊使雷射光線照射單元96相對於卡盤台100移動，一邊照射波長為對分割預定線20具有穿透性的雷射光束90。雷射光束90因為是波長對晶圓10具有穿透性的雷射光束90，所以在距離晶圓10的背面18預定深度30的位置會形成改質層28。
（多焦點形成步驟）
改質層形成步驟ST3包含多焦點形成步驟ST4。圖7係在實施方式的晶片之製造方法中經實施多焦點加工的被加工物的剖面圖。多焦點形成步驟ST4是以能吸收每個晶圓10的厚度偏差32的方式，使用多焦點形成手段聚光雷射光束90，並以在晶圓10的厚度方向形成多個聚光點94的方式加工的步驟。
雷射光線照射單元96包含多焦點形成手段。包含多焦點形成手段的雷射光線照射單元96例如是具備雷射光源、準直鏡、偏光控制元件、三稜鏡以及空間光相位調變器。
雷射光源係發出具有直線偏光的發散光。準直鏡係將由雷射光源所發出的發散光轉換成平行光。偏光控制元件係將由準直鏡射入的平行光的直線偏光方向相對於光軸旋轉變更。由偏光控制元件輸出的雷射光係透過三稜鏡而射入至空間光相位調變器。
空間光相位調變器係進行射入的雷射光的相位調變。空間光相位調變器在實施方式中係為濱松光電股份有限公司製造的LCOS（Liquid Crystal On Silicon，液晶覆矽）。空間光相位調變器係進行射入的雷射光的空間相位調變。空間光相位調變器係利用繞射使射入的雷射光分歧成多條雷射光。空間光相位調變器並使分歧的雷射光分別聚光在任意的位置。
在從由攝像單元92所拍攝的拍攝影像檢測出分割預定線20後，操作者在多焦點形成步驟ST4中，以多個聚光點94形成於分割預定線20在晶圓10的厚度方向上之方式設定多焦點形成手段。晶圓10的厚度方向在實施方式中係Z軸方向。如上述，多個晶圓10係設想為因背面研削步驟ST1進行的研削加工而在每個晶圓10產生厚度偏差32。操作者係以多個晶圓10中厚度最厚的晶圓10為基準，設定焦點間距離與焦點數。操作者將在晶圓10的厚度方向中位在最靠近背面18側的聚光點94的位置以背面18為基準進行對位。
操作者一邊使雷射光線照射單元96相對於卡盤台100移動，一邊照射波長為對分割預定線20具有穿透性的雷射光束90。此時，雷射光束90是幾乎在同時對排列在晶圓10的厚度方向的多個聚光點94聚光。雷射光束90因為是波長對晶圓10具有穿透性的雷射光束90，所以在晶圓10的內部的聚光點94會形成改質層28。
操作者在包含多焦點形成步驟ST4的改質層形成步驟ST3中，當在全部的分割預定線20形成改質層28，則解除由卡盤台100進行的吸引保持。操作者在改質層形成步驟ST3後，係沿著分割預定線20將晶圓10分割成一個個元件22而製造晶片12。操作者例如是藉由擴張切割膠膜42而對晶圓10賦予外力。晶圓10係以改質層28作為起點而沿著分割預定線20分割。
如以上所說明，實施方式中晶片之製造方法係在沿著分割預定線20照射波長對晶圓10具有穿透性的雷射光束90而形成改質層28時，使用多焦點形成手段以在晶圓10的厚度方向形成多個聚光點94的方式加工。
藉此，在加工具有厚度偏差32的晶圓10時，能配合所設想的厚度最厚的晶圓10而形成多個雷射光束90的聚光點94。藉由配合所設想的厚度最厚的晶圓10而形成多個雷射光束90的聚光點94，即使以相同加工條件加工厚度相異的晶圓10，亦可製造晶片12而不會產生加工不良。又，藉由使用幾乎同時聚光在相異厚度的多焦點加工，而能縮短加工時間。在晶圓10的厚度為薄的情況，聚光點94雖會從晶圓10露出，惟因為在加工槽形成步驟ST2中去除了正面16側的功能層24，所以能抑制對元件22的影響。更進一步，在加工槽形成步驟ST2中，由雷射光束70所形成的加工槽26因為在槽底具有凹凸，所以雷射光束90會被加工槽26的槽底吸收或反射。藉此，能抑制卡盤台100的損傷。
〔變化例〕
圖8係表示在變化例的晶片之製造方法中改質層形成步驟的流程的流程圖。圖9係在變化例的晶片之製造方法中經實施多焦點加工與單焦點加工的被加工物的剖面圖。改質層形成步驟ST3如圖8所示，包含多焦點形成步驟ST4與單焦點形成步驟ST5。
變化例相較於實施方式，在藉由多焦點形成步驟ST4與單焦點形成步驟ST5而形成改質層28的點相異。在變化例中，改質層28包含由多焦點加工所形成的改質層34與由單焦點加工所形成的改質層36。多焦點形成步驟ST4是在晶圓10的厚度方向中靠正面16側的約一半部分，形成由多焦點加工所形成的改質層34的步驟。單焦點形成步驟ST5是在晶圓10的厚度方向中靠背面18側的約一半部分，藉由單焦點加工形成多個改質層36的步驟。
在變化例的多焦點形成步驟ST4中，操作者係以於分割預定線20在晶圓10的厚度方向中靠正面16側的約一半部分形成多個聚光點94之方式設定多焦點形成手段。操作者係以多個晶圓10中厚度最厚的晶圓10為基準，設定焦點間距離與焦點數。操作者在晶圓10的厚度方向中，將位在最靠近背面18側的聚光點94的位置以背面18為基準進行對位。
操作者一邊使雷射光線照射單元96相對於卡盤台100移動，一邊照射波長為對分割預定線20具有穿透性的雷射光束90。此時，雷射光束90是幾乎在同時對排列在晶圓10的厚度方向的多個聚光點94聚光。雷射光束90因為是波長對晶圓10具有穿透性的雷射光束90，所以在晶圓10的內部的聚光點94會形成由多焦點加工所形成的改質層34。操作者在多焦點形成步驟ST4中，當在全部的分割預定線20形成由多焦點加工所形成的改質層34，則移行至單焦點形成步驟ST5。
在單焦點形成步驟ST5中，操作者以雷射光線照射單元96照射單焦點的雷射光束90的方式進行設定。操作者於分割預定線20在晶圓10的厚度方向上，以聚光點94形成在比最靠近背面18側的由多焦點加工所形成之改質層34還靠近背面18側的方式將雷射光線照射單元96進行對位。
操作者一邊使雷射光線照射單元96相對於卡盤台100移動，一邊照射波長為對分割預定線20具有穿透性的脈衝狀的雷射光束90。操作者藉由對晶圓10的厚度方向多次照射雷射光束90，從而在內部的聚光點94形成由單焦點加工所形成的改質層36。操作者在單焦點形成步驟ST5中，當在全部的分割預定線20形成由單焦點加工所形成的改質層36，則解除由卡盤台100進行的吸引保持。
像這樣，能藉由多焦點加工與單焦點加工而形成改質層28。並藉由使改質層28的一部分利用單焦點加工來形成，能投入足夠的能量，並能提高分割性。
附帶一提的是，本發明並非限定為上述實施方式者。亦即，在不脫離本發明精神的範圍能做各種變化並實施。
10:晶圓（被加工物）
12:晶片
14:基板
16:晶圓的正面
18:晶圓的背面
20:分割預定線
22:元件
24:功能層
26:加工槽
28:改質層
30:深度
32:厚度偏差
34:由多焦點加工所形成的改質層
36:由單焦點加工所形成的改質層
40:框架
42:切割膠膜
50:研削單元
52:研削輪
54,64:軸心
56:研削用磨石
60:卡盤台
62:保持面
70,90:雷射光束
72,92:攝像單元
74,94:聚光點
76,96:雷射光線照射單元
80,100:卡盤台
102:保持面
ST1:背面研削步驟
ST2:加工槽形成步驟
ST3:改質層形成步驟
ST4:多焦點形成步驟
ST5:單焦點形成步驟
圖1係實施方式中晶片之製造方法的被加工物的立體圖。
圖2係表示實施方式中晶片之製造方法的流程的流程圖。
圖3係表示圖2所示的晶片之製造方法的背面研削步驟的立體圖。
圖4係表示圖2所示的晶片之製造方法的加工槽形成步驟的立體圖。
圖5係表示圖2所示的晶片之製造方法的改質層形成步驟的立體圖。
圖6係表示圖2所示的晶片之製造方法的改質層形成步驟的剖面圖。
圖7係在實施方式的晶片之製造方法中經實施多焦點加工的被加工物的剖面圖。
圖8係表示在變化例的晶片之製造方法中改質層形成步驟的流程的流程圖。
圖9係在變化例的晶片之製造方法中經實施多焦點加工與單焦點加工的被加工物的剖面圖。
10:晶圓(被加工物)
16:晶圓的正面
18:晶圓的背面
24:功能層
26:加工槽
28:改質層
32:厚度偏差
Claims (3)
- 一種晶片之製造方法，以相同加工條件加工具有相異厚度的被加工物而製造晶片，其特徵在於：該被加工物係由設定成格子狀的多條分割預定線所劃分，並在正面側中由該分割預定線所劃分的區域具有包含功能層的元件，該晶片之製造方法包含下列步驟：加工槽形成步驟，從該被加工物的正面側沿著該分割預定線，照射波長為對該功能層具有吸收性的雷射光束而形成加工槽；以及改質層形成步驟，在該加工槽形成步驟後，從該被加工物的背面側沿著該分割預定線，照射波長為對該被加工物具有穿透性的雷射光束而形成作為分割起點的改質層；其中，該改質層形成步驟包含：多焦點形成步驟，使用在該被加工物的厚度方向形成多個聚光點的多焦點形成手段聚光該雷射光束，並以在該被加工物的厚度方向形成多個聚光點的方式加工，該多焦點形成步驟，以厚度最厚的該被加工物為基準，設定焦點間距離與焦點數，並且將在該被加工物的厚度方向中位在最靠近該背面側的聚光點的位置以該背面為基準進行對位。
- 如請求項1所述之晶片之製造方法，其中，在該改質層形成步驟之前，因該被加工物背面被研削，而產生該被加工物的厚度偏差。
- 如請求項1或2所述之晶片之製造方法，其中，該多焦點形成手段是LCOS。
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