TW201543560A

TW201543560A - 晶圓之加工方法

Info

Publication number: TW201543560A
Application number: TW104107251A
Authority: TW
Inventors: Kazuhiro Kubota
Original assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2015-03-06
Publication date: 2015-11-16
Also published as: KR20150117607A; JP2015201585A; CN104979286A

Abstract

本發明之課題是提供一種可防止晶片的邊角產生缺口的晶圓之加工方法。解決手段是做成以下的構成：包含在晶圓的正面配設保護構件之保護構件配設步驟；照射對晶圓具有穿透性之波長的雷射光束以在晶圓的內部形成改質層之改質層形成步驟；透過保護構件以保持手段保持晶圓之保持步驟；以及藉具有磨削砥石的磨削手段磨削晶圓以將晶圓薄化成預定的厚度，並形成沿著改質層被分割的複數個晶片的磨削步驟。在改質層形成步驟中，是形成沿著切割道的改質層，並且在切割道之交差區域中形成以平面來看為矩形的改質層，藉此在複數個晶片上形成已切除邊角之切除部。

Description

晶圓之加工方法

發明領域

本發明是關於一種分割晶圓以形成複數個晶片的晶圓之加工方法。

發明背景

近年，為了實現小型輕量化之元件，會要求對由矽(silicon)等材料所構成之晶圓進行磨削以加工變薄。在該磨削中所使用的是包括有例如用以吸引保持晶圓之工作夾台，及配置於工作夾台之上方且下表面固定有砥石(磨削砥石)之磨削輪(wheel)的磨削裝置。

藉由使工作夾台與磨削輪相互地進行旋轉，並使磨削輪下降，以將磨削砥石壓在晶圓的被加工面上，可以將晶圓磨削而薄化。然而，當為了將此隨著薄化而剛性已降低的晶圓分割成複數個晶片，而用切削刀等進行切削時，會容易發生破裂(缺口)、裂開(裂紋)等的問題。

於是，近年來，使晶圓難以吸收(具有穿透性)之波長的雷射光束聚光於晶圓的內部，以形成作為分割起點的改質區域(改質層)之後，再磨削晶圓之加工方法已被實用化(參照例如，專利文獻1)。在該加工方法中，由於是利用磨削時所施加的外力將晶圓薄化以分割成複數個晶片，因此不需要切削剛性已降低之晶圓。

先前技術文獻專利文獻

專利文獻1：國際公開第03/077295號

發明概要

然而，在上述的加工方法中，經由分割所形成的複數個晶片會互相靠近，因此所形成的晶片彼此在磨削中相接觸，導致尤其在晶片的邊角發生缺口的可能性就會變高。當晶片的邊角發生缺口時，會以該缺口為起點產生裂縫，而造成元件損壞。

本發明是有鑒於所述問題而作成的發明，其目的是提供一種可防止晶片之邊角發生缺口的晶圓之加工方法。

根據本發明所提供的晶圓之加工方法，是在以複數條切割道(street)所劃分之正面的各區域中分別形成有元件的晶圓之加工方法，特徵在於該晶圓之加工方法包含：保護構件配設步驟、改質層形成步驟、保持步驟，及磨削步驟。該保護構件配設步驟是在晶圓的正面配設保護構件；該改質層形成步驟是在實施該保護構件配設步驟之前或之後，照射對晶圓具有穿透性之波長的雷射光束以在晶圓內部形成改質層；該保持步驟是在實施該保護構件配設步驟與該改質層形成步驟之後，透過該保護構件以保持手段保持晶圓；該磨削步驟是在實施該保持步驟之後，以具有磨削砥石的磨削手段磨削晶圓以將晶圓薄化為預定的厚度，並且形成沿著該改質層被分割的複數個晶片。其中，在該改質層形成步驟中，是形成沿著該切割道的改質層，並將各個頂點已定位在該切割道上且以平面來看為矩形的改質層、或以平面來看為圓形的改質層形成在該切割道的交差區域中，藉此在該磨削步驟中所形成之複數個晶片上，形成將邊角切除之切除部。

在本發明的晶圓之加工方法中，由於是沿著晶圓的切割道形成改質層，並在切割道的交差區域中形成將各個頂點定位在切割道上之以平面來看為矩形的改質層、或以平面來看為圓形的改質層，因此，之後藉由沿著改質層分割晶圓，就可以形成複數個具備切除了邊角之切除部的晶片。

也就是說，只要事先設置用以形成切除部之矩形或圓形的改質層，在晶圓的磨削中邊角就會被切除，因此即使相鄰的晶片彼此接觸，也不會有晶片的邊角產生缺口的情形。像這樣，根據本發明，可以提供一種可防止晶片的邊角產生缺口的晶圓之加工方法。

11‧‧‧晶圓

11a、21a‧‧‧正面

11b、21b‧‧‧背面

11c‧‧‧外周

12‧‧‧磨削裝置

13‧‧‧元件區域

14‧‧‧工作夾台(保持手段)

15‧‧‧外周剩餘領域

16‧‧‧轉軸

17‧‧‧切割道(切削預定線)

18‧‧‧輪座

19‧‧‧元件

2‧‧‧雷射加工裝置

20‧‧‧磨削輪

21‧‧‧保護構件

22‧‧‧輪盤基台

23、23a、23b、23c、23d、23e、23f‧‧‧改質層

23f‧‧‧改質層

24‧‧‧磨削砥石

25‧‧‧裂痕層

27‧‧‧晶片

27a、27b‧‧‧切除部

4‧‧‧雷射加工頭

L‧‧‧雷射光束

圖1(A)為晶圓的構成例之示意立體圖，圖1(B)為保護構件配設步驟之示意立體圖。

圖2(A)為將改質層形成步驟示意地表示的局部斷面側面圖，圖2(B)為將形成於晶圓之改質層示意地表示的平面圖。

圖3為保持步驟及磨削步驟之示意立體圖。

圖4為所形成的晶片之形狀的示意平面圖。

圖5(A)為在第1變形例中，形成於晶圓之改質層的示意平面圖，圖5(B)為在第2變形例中，形成於晶圓之改質層的示意平面圖。

圖6為在第1變形例中所形成的晶片之形狀的示意平面圖。

用以實施發明之形態

參照附圖以說明關於本發明之實施形態。本實施形態所述的晶圓之加工方法包含保護構件配設步驟(圖1(B))、改質層形成步驟(圖2(A)、圖2(B))、保持步驟(圖3)，及磨削步驟(圖3、圖4)。

在保護構件配設步驟中，是在晶圓之正面側配設保護構件。在改質層形成步驟中，是照射難以被晶圓吸收之波長(具有穿透性之波長)的雷射光束，以在晶圓內部形成改質層。在該改質層形成步驟中，是沿著切割道形成以平面來看為直線狀的改質層，並且在切割道的交差區域中(交差點的附近)形成以平面來看為矩形之改質層。

在保持步驟中，是使晶圓的正面側吸引保持在工作夾台(保持手段)上。在磨削步驟中，是對背面側進行磨削以將晶圓加工變薄，並且沿著改質層分割晶圓而形成複數個晶片。以下，詳細說明關於本實施形態的晶圓之加工方法。

圖1(A)為被以本實施形態的晶圓之加工方法加工的晶圓的構成例之示意立體圖。如圖1(A)所示，晶圓11是以例如矽(silicon)等材料所製成之圓盤狀的半導體晶圓，並將正面11a區分成中央之元件區域13，及圍繞元件區域13之外周剩餘區域15。

將元件區域13以排列成格子狀之切割道(切削預定線)17進一步地劃分成複數個區域，且在各區域中形成有IC等的元件19。晶圓11的外周11c受到倒角加工，且斷面形狀為圓弧狀。

在本實施形態的晶圓之加工方法中，首先，實施保護構件配設步驟，在上述晶圓11的正面11a側配設保護構件。圖1(B)為示意地表示保護構件配設步驟之立體圖。如圖1(B)所示，保護構件21是形成為與晶圓11為大致相同形狀的圓盤狀。作為該保護構件21，可使用的有例如，樹脂基板、黏著膠帶、半導體晶圓等。

在保護構件配設步驟中，是使晶圓11的正面11a 側面對於保護構件21的正面21a側，而將晶圓11與保護構件21重疊。此時，是使接著劑等介於晶圓11的正面11a與保護構件21的正面21a之間。藉此，保護構件21可透過接著劑等固定於晶圓11的正面11a側。

在保護構件配設步驟之後，實施在晶圓11內部形成改質層的改質層形成步驟。圖2(A)為示意地表示改質層形成步驟之局部斷面側面圖，圖2(B)為示意地表示形成於晶圓11之改質層的平面圖。改質層形成步驟可以利用例如圖2(A)所示的雷射加工裝置2來實施。

雷射加工裝置2具備用以吸引保持晶圓11的工作夾台(未圖示)。該工作夾台是與馬達等旋轉機構(未圖示)連結，且圍繞在垂直方向上延伸之旋轉軸旋轉。又，在工作夾台的下方，設置有移動機構(未圖示)，工作夾台是藉由該移動機構而在水平方向上移動。

工作夾台的上表面成為用以吸引保持晶圓11之正面11a側(保護構件21的背面21b側)的保持面。在保持面上，是通過形成於工作夾台內部之通道使吸引源的負壓起作用，而產生吸引晶圓11的吸引力。在工作夾台的上方配置有雷射加工頭4。

雷射加工頭4可使雷射振盪器(未圖示)所振盪發出的雷射光束L，聚光於工作夾台所吸引保持之晶圓11的內部。雷射振盪器是構成為可振盪發出難以被晶圓11吸收之波長(具有穿透性之波長)的雷射光束L。例如，在以矽所構成之晶圓11形成改質層的情況中，作為雷射振盪器，以使用可振盪發出波長為1064nm的雷射光束L的YAG或YVO4脈衝雷射振盪器等為較佳。

在改質層形成步驟中，首先，是使晶圓11的正面 11a側(保護構件21的背面21b側)接觸於工作夾台的保持面，且使吸引源的負壓起作用。藉此，晶圓11是以背面11b側露出於上方的狀態被吸引保持在工作夾台上。

接著，使工作夾台移動、旋轉，且將雷射加工頭4對準加工對象之切割道17。位置對準後，從雷射加工頭4朝向晶圓11的背面11b照射雷射光束L，並且使工作夾台在與加工對象之切割道17平行的第1方向上移動(加工進給)。也就是說，使晶圓11及雷射加工頭4相對於加工對象的切割道17平行地相對移動。

在此，是將雷射光束L的聚光點於晶圓11的內部中，定位在可使距離正面11a的距離變得比晶圓11的最後加工厚度還大的位置上。又，事先將雷射光束L的功率(power)稍高地設定在可從聚光點的附近朝晶圓11的正面11a發生裂痕(龜裂)的程度。如上所述，雷射光束L的波長是難以被晶圓11吸收的波長(具有穿透性之波長)。但是，雷射光束L的照射條件不一定因此而受限。

當使這種雷射光束L聚光在晶圓11的內部時，即可利用在聚光點附近產生的多光子吸收將晶圓11改質。因此，藉著使雷射光束L如上所述地相對移動並進行照射，就可以如圖2(B)所示，沿著加工對象的切割道17形成以平面來看為直線狀的改質層23a。再者，由於雷射光束L的功率被設定地稍高，因此如圖2(A)所示，在改質層23a與正面11a之間會形成裂痕層25。

形成沿著加工對象之切割道17的改質層23a之後，停止雷射光束L的照射，並使工作夾台在與加工對象的切割道17垂直的第2方向上移動(分度進給)。也就是說，使晶圓11及雷射加工頭4，相對於加工對象的切割道17垂直地進行相對移動。藉此，可將雷射加工頭4對準相鄰的切割道17。

進行位置對準之後，沿著相鄰的切割道17形成相同的改質層23a。重覆此動作，沿著在第1方向上延伸之所有切割道17都形成改質層23a後，使工作夾台圍繞在鉛直方向上延伸之旋轉軸旋轉90°，以形成沿著切割道17的改質層23a，其中該切割道17是在與第1方向垂直相交之第2方向上延伸。

形成了沿著所有的切割道17的改質層23a後，即停止雷射光束L的照射，以將雷射加工頭4定位在使切割道17交差的交差區域(交差點附近)之上方。也就是說，使工作夾台與雷射加工頭4相對移動，以將雷射加工頭4定位於在第1方向上延伸之改質層23a與在第2方向上延伸之改質層23a之相交區域的上方。

接著，使晶圓11及雷射加工頭4相對移動並照射雷射光束L，以形成可切除由切割道17(改質層23a)所劃分之矩形區域的邊角之改質層23b。具體來說，是如圖2(B)所示，形成將各個頂點定位於切割道17(改質層23a)上之，以平面來看為矩形之改質層23b。

在加工對象的交差區域中形成改質層23b後，將雷射加工頭4定位在相鄰之其他交差區域中，以形成相同的改質層23b。重覆進行此動作，當在所有的交差區域中都形成改質層23b後，即結束改質層形成步驟。再者，在本實施形態中，是在形成所有直線狀改質層23a之後，再形成矩形的改質層23b，但改質層23(改質層23a、23b)的形成順序並未特別限定。

在改質層形成步驟之後，實施使晶圓11的正面 11a側(保護構件21的背面21b側)吸引保持於磨削裝置之工作夾台(保持手段)上的保持步驟。圖3為將保持步驟及於保持步驟之後實施之磨削步驟示意地表示的立體圖。

如圖3所示，在本實施形態中所使用之磨削裝置 12具備用以吸引保持晶圓11的工作夾台(保持手段)14。該工作夾台14連結於馬達等的旋轉機構(未圖示)，且圍繞在垂直方向上延伸之旋轉軸旋轉。

工作夾台14的上表面，成為用以吸引保持晶圓11 的正面11a側(保護構件21之背面21b側)之保持面。在保持面上，是通過形成於工作夾台14內部之通道使吸引源的負壓作用，以產生用以吸引晶圓11的吸引力。

在工作夾台14的上方配置有磨削機構(磨削手段)。磨削機構具備可圍繞在垂直方向上延伸之旋轉軸旋轉的轉軸16。該轉軸16是藉由昇降機構(未圖示)而被昇降。在該轉軸16的下端側固定有圓盤狀的輪座(wheel mount)18。

在輪座18的下表面裝設有與輪座18大致相同直徑之磨削輪20。磨削輪20具備由不鏽鋼等金屬材料所形成之輪盤基台22。在輪盤基台22之圓環狀的下表面沿著全周固定有複數個磨削砥石24上。

在保持步驟中，首先，是使配置於晶圓11之保護構件21的背面21b側接觸於工作夾台14的保持面，並使吸引源的負壓起作用。藉此，將晶圓11隔著保護構件21吸引保持在工作夾台14上。也就是說，在此狀態下，晶圓11的背面11b側露出於上方。

在保持步驟之後實施磨削步驟，即磨削背面11b 側而將晶圓11薄化，並且沿著改質層23(改質層23a，23b)分割晶圓11。在磨削步驟中，是使工作夾台14與轉軸16各自在預定的方向上進行旋轉，並使轉軸16下降，如圖3所示，使磨削砥石24接觸於晶圓11的背面11b側。

轉軸16是以適合於晶圓11的磨削之任意的磨削進給速度使其下降。如上所述，在晶圓11的內部中，形成有作為分割起點之改質層23。因此，藉由使轉軸16下降而對晶圓11施加外力，可以將晶圓11沿著改質層23分割，並形成對應各個元件19之複數個晶片。

圖4是將在磨削步驟所形成之晶片形狀示意地表示之平面圖。將晶圓11沿著以平面來看為直線狀的改質層23a，及以平面來看為矩形之改質層23b進行分割，如圖4所示，可形成具備已切除邊角之切除部27a的複數個晶片27。

當將晶圓11(晶片27)磨削至最後加工厚度時，即結束磨削步驟。再者，在本實施形態中，由於是將雷射光束L的聚光點定位在可使距離正面11a的距離變得比晶圓11的最後加工厚度還大的位置上，而形成改質層23，因此當將晶圓11磨削至最後加工厚度時，即可將改質層23完全地去除。藉此，可提高晶片27的抗折強度。

如上所述，在本實施形態的晶圓之加工方法中，是沿著晶圓11的切割道17形成改質層23a，並且在切割道17(改質層23a)的交差區域中形成將各個頂點定位在切割道17(改質層23a)上之以平面來看為矩形的改質層23b，所以藉由磨削晶圓11而沿著改質層23(改質層23a、23b)進行分割，可以形成具備已切除邊角之切除部27a的複數個晶片27。

也就是說，只要事先設置用以形成切除部27a的矩形之改質層23b，即可在晶圓11的磨削中切除晶片27之邊角，因此即使相鄰的晶片27彼此互相接觸，也不會有造成晶片27的邊角產生缺口的情形。像這樣，根據本實施形態，可提供一種防止晶片27的邊角產生缺口的晶圓之加工方法。

再者，本發明不受限於上述實施形態之記載，可進行各種變更而實施。例如，在上述實施形態中，雖然在切割道17的交差區域中形成有以平面來看為矩形之改質層23b，但是形成在交差區域之改質層的形狀並不受限於此。圖5(A)為將在第1變形例中形成於晶圓11之改質層示意地表示的平面圖。

如圖5(A)所示，在該第1變形例中，是沿著切割道17形成以平面來看為直線狀之改質層23c，並且在切割道17(改質層23c)的交差區域中形成以平面來看為圓形的改質層23d。圖6是將在該第1變形例中所形成的晶片27之形狀示意地表示的平面圖。如圖6所示，在第1變形例中也可以形成具備已將邊角切除之切除部27b的複數個晶片27。

又，在上述實施形態及第1變形例中，雖然以平面來看為直線狀的改質層23a、23c也形成於切割道17的交差區域內，但本發明不一定要以此為限。圖5(B)是將在第2變形例中形成於晶圓11之改質層示意地表示的平面圖。如圖5(B)所示，也可以在除了交差區域之切割道17上，形成以平面來看為直線狀的改質層23e，並將以平面來看為矩形(或圓形)的改質層23f形成在切割道17的交差區域中。

又，在上述實施形態中，雖然改質層形成步驟實施於保護構件配設步驟之後，但也可在保護構件配設步驟之前實施改質層形成步驟。又，在上述實施形態中，雖然是在將裂痕層25形成於改質層23與正面11a之間的條件下實施改質層形成步驟，但也可以在不形成裂痕層25的條件下實施改質層形成步驟。

又，在上述實施形態中，雖然是將雷射光束L照射於形成有元件19之晶圓11的背面11b側，但也可以將雷射光束L照射在晶圓11的正面11a側。

此外，上述實施形態之構成、方法等，可在不脫離本發明之目的範圍內進行各種適當的變更而實施。