TW201415547A - 晶圓加工方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種晶圓加工方法，其是對於在背面形成有絕緣膜之晶圓，用短時間在適切位置形成適切之改質層者。本發明之晶圓加工方法是一種在背面形成有絕緣膜之晶圓的加工方法，並具有：利用切割刀從晶圓背面沿著分割預定線除去絕緣膜來形成切割溝的絕緣膜除去步驟、將對於晶圓具有透過性之波長的雷射光線沿著切割溝照射來在晶圓內部形成改質層的改質層形成步驟、及利用研磨動作對改質層賦予外力並以改質層為分割起點分割成各個元件晶片的分割步驟；又，切割溝構造成溝底為平坦且表面粗度Ra為0.1μm以下，並具有雷射點徑以上之寬度。

Description

晶圓加工方法 發明領域

本發明是有關於一種將半導體晶圓或光學元件晶圓分割成各個晶片的晶圓加工方法。

發明背景

習知，作為將晶圓分割成各個晶片之加工方法，眾所矚目的有利用雷射加工來分割晶圓之技術。作為該雷射加工，提案有照射對於晶圓具有透過性之雷射光線來在晶圓內部形成脆弱之層(改質層)，以該強度降低之改質層為分割起點的加工方法(例如，參照專利文獻1)。專利文獻1之加工方法中，沿著晶圓表面之格子狀街道來照射雷射光線，在晶圓內部形成直線狀改質層。且，藉由對脆弱之改質層施加外力，沿著改質層將晶圓分割成各個晶片。

然而，當晶圓厚度薄到數十μm以下時，雷射光線會透過晶圓，要在晶圓內部之適切位置形成適切之改質層便變得相當困難。因此，提案有在薄化前之晶圓內部形成改質層，在改質層形成後研磨到精修厚度之加工方法(例如，參照專利文獻2)。專利文獻2之加工方法中，在比精修 厚度更高之位置的被研磨面側來形成改質層。藉此，可在晶圓內部之適切位置形成適切之改質層，亦可除去改質層，故，在光學元件晶圓加工時可提升輝度，並在半導體晶圓加工時可提升橫向強度。

先行技術文獻 專利文獻

[專利文獻1]日本專利第3408805號公報

[專利文獻2]日本特開2012-49164號公報

發明概要

然而，常有在晶圓背面側為了防止金屬污染形成氮化膜或氧化膜等之絶緣膜的情形，研磨前之雷射加工中，因絶緣膜之影響會無法在晶圓內部形成適切之改質層。此時，亦會考慮在改質層形成前利用研磨加工從晶圓背面除去絶緣膜之方法。除去該絶緣膜時，為了防止砥石阻塞，需要依照粗研磨、精修研磨、研磨之順序來進行加工，由於改質層形成後之晶圓薄化時亦需要同樣的加工，因此會有加工時間增加之問題。

本發明為有鑑於此點而成者，目的在於提供一種對於在背面形成有絶緣膜之晶圓，可用短時間在適切位置形成適切之改質層的晶圓加工方法。

本發明之晶圓加工方法其是在表面由分割預定 線所區劃之複數區域形成元件並在背面形成有絶緣膜之晶圓的加工方法，其特徵在於具有以下步驟：絶緣膜除去步驟，從晶圓背面側沿著該分割預定線，利用切割刀來形成具有平坦之溝底的切割溝，並沿著該分割預定線來除去絶緣膜；改質層形成步驟，在實施該絶緣膜除去步驟之後，從晶圓背面以該切割溝為基準來執行校正，並將對於晶圓具有透過性之波長的雷射光線聚光點從該切割溝朝晶圓表面附近之內部來定位且沿著該切割溝照射，在晶圓表面附近之內部形成改質層；及分割步驟，在實施該改質層形成步驟之後，從晶圓背面利用研磨機構來研磨，朝精修厚度來薄化，並利用研磨動作，以該改質層為起點沿著該分割預定線分割晶圓；又，該切割溝之該平坦溝底的表面粗度為0.1μm以下，該平坦溝底之寬度具有形成於該溝底之雷射點徑以上的寬度。

根據該構成，藉由利用切割刀從晶圓背面將絶緣膜沿著分割預定線除去，來在晶圓背面形成具有平坦溝底的切割溝。又，藉由通過切割溝來照射雷射光線，便不會受到絶緣膜之影響，便可在晶圓內部形成改質層。此時，切割溝之表面粗度為0.1μm以下，溝底寬度則具有雷射點徑以上之寬度，故，可抑制溝底之雷射光線之漫射。藉此，可在晶圓內部之適切位置形成適切之改質層，將晶圓沿著分割預定線良好地分割。又，由於利用切割刀從晶圓背面將絶緣膜部分地除去，因此與利用研磨加工從晶圓背面全體除去絶緣膜的構成相比，可縮短加工時間。

根據本發明，可在晶圓背面利用切割刀來形成平坦且表面粗度較小之切割溝，並透過切割溝對晶圓內部照射雷射光線，藉此對於在背面形成有絶緣膜之晶圓，用短時間在適切位置形成適切之改質層。

11‧‧‧元件

12‧‧‧晶圓表面

13‧‧‧晶圓背面

14‧‧‧分割預定線

15‧‧‧絶緣膜

16‧‧‧刻痕

17‧‧‧保護膠帶

21、31、41‧‧‧卡盤

22‧‧‧切割刀

25‧‧‧切割溝

26‧‧‧溝底

32‧‧‧加工頭

35‧‧‧改質層

42‧‧‧研磨機構

43‧‧‧研磨輪

C‧‧‧元件晶片

L‧‧‧精修厚度

Ra‧‧‧表面粗度

W‧‧‧晶圓

圖1A、B是顯示實施形態之絶緣膜除去步驟之一例的圖。

圖2是顯示實施形態之改質層形成步驟之一例的圖。

圖3A、B是顯示實施形態之分割步驟之一例的圖。

用以實施發明之形態

以下，針對本實施形態之晶圓加工方法來說明。本實施形態之晶圓加工方法是對於在背面形成有絶緣膜之晶圓，實施根據切割裝置之絶緣膜除去步驟、根據雷射加工裝置之改質層形成步驟、及根據研磨裝置之分割步驟。絶緣膜除去步驟中，將在晶圓背面所形成之絶緣膜利用切割刀沿著分割預定線除去。利用根據該切割刀之切割加工，在晶圓背面沿著分割預定線形成具有平坦且表面粗度較小之溝底的切割溝。

改質層形成步驟中，利用雷射加工在晶圓內部沿著分割預定線來形成改質層。該雷射加工中，將對於晶圓具有透過性之波長的雷射光線聚光點從切割溝朝晶圓表面附近之內部來定位，並沿著切割溝照射雷射光線。藉此， 在絶緣膜不會阻礙雷射光線之照射，在晶圓內部可形成沿著分割預定線之改質層。分割步驟中，利用研磨機構將晶圓薄化到精修厚度的同時，並利用研磨動作，改質層會成為起點，並將晶圓沿著分割預定線來分割。

以下，針對本實施形態之晶圓加工方法的細節來說明。參照圖1，針對絶緣膜除去步驟來說明。圖1是顯示本實施形態之絶緣膜除去步驟之一例的圖。而，本實施形態中，構造成利用一次之切割加工來形成切割溝，但不限定於該構成。例如，根據晶圓材質等，可使用粒徑不同之切刀，分成數階段來形成切割溝。又，圖1A是顯示使晶圓背面朝上之狀態。

如圖1A所示，晶圓W是在矽、砷化鎵等之半導體基板上配置多個元件11來構成。晶圓W形成為大致圓板狀，利用配列於表面12之格子狀分割預定線14來區劃成複數區域。在各區域，形成IC、LSI等之元件11。在晶圓W之背面13，為了防止因銅等侵入的金屬污染，形成有氮化膜或氧化膜等之絶緣膜15。又，在晶圓W外緣，形成有顯示結晶方位之刻痕16。

而，晶圓W不限於半導體晶圓，絶緣膜15不限於防止金屬污染用之氮化膜或氧化膜等。晶圓W可為在陶瓷、玻璃、藍寶石系的無機材料基板形成有LED等之光學元件的光學元件晶圓。又，絶緣膜15可為在晶圓W背面13所形成者，例如用樹脂膜來構成。

圖1B所示，絶緣膜除去步驟中，在晶圓W之表面 12黏貼保護膠帶17，用使背面13朝向上方之狀態朝切割裝置(不圖示)搬入。朝切割裝置搬入之晶圓W透過保護膠帶17，保持於卡盤21。又，切割刀22定位於晶圓W之分割預定線14，利用高速旋轉之切割刀22，將晶圓W從背面13側切入。且，對於晶圓W，使切割刀22相對移動，藉此沿著分割預定線14從晶圓W之背面13除去絶緣膜15。

藉此，在晶圓W之背面13形成具有平坦溝底26之切割溝25，並利用切割溝25使晶圓W之背面13從絶緣膜15朝外部露出。切割溝25會成為後段改質層形成步驟之雷射光線的照射區域。即，透過切割溝25，朝晶圓W內部照射雷射光線，藉此不會受到絶緣膜15之影響，沿著分割預定線14來形成改質層35(參照圖2)。此時，切割溝25之溝底26會形成為平坦且表面粗度Ra0.1μm以下而可防止雷射光線之漫射。

在此，作為切割刀22，使用在前端具有平坦面，並具有在溝底26形成之雷射點徑以上之厚度的刀刃。又，切割溝25以表面粗度Ra為0.1μm以下之切割條件來加工。例如，作為切割刀22，使用厚度0.6mm，且將砥粒徑2.0μm~4.0μm之鑽石砥粒用樹脂固定之樹脂切刀，轉軸旋轉數為30000rpm，切割輸送速度(卡盤21之輸送速度)為1mm/s，切入量設定成距背面13為0.01mm。

絶緣膜除去步驟中，使用切割刀22將雷射光線之照射區域即分割預定線14上的絶緣膜15除去。故，利用研磨加工，與從晶圓W背面13全體將絶緣膜15除去的構成比 較，可用短時間且有效率地除去絶緣膜15。而，切割溝25之溝底26並非完全的平坦，亦可包含有不會對改質層35之形成有所影響之程度的翹曲或凹凸形狀。即，切割溝25之溝底26只要形成為實質上看起來平坦之程度即可。

參照圖2，針對改質層形成步驟來說明。圖2是顯示本實施形態之改質層形成步驟之一例的圖。

如圖2所示，絶緣膜除去步驟之後，實施改質層形成步驟。改質層形成步驟中，在雷射加工裝置(不圖示)之卡盤31上透過保護膠帶17來保持晶圓W。又，利用攝影裝置(不圖示)來拍攝晶圓W之背面13，並以晶圓W之背面13的切割溝25為基準來校正。接著，加工頭32之射出口定位於晶圓W之切割溝25，並利用加工頭32從晶圓W之背面13側照射雷射光線。雷射光線為對於晶圓W具有透過性之波長，並調整成朝晶圓W表面12附近之內部來聚光。

雷射光線透過切割溝25之溝底26，朝晶圓W內部照射，藉此不會妨礙絶緣膜15。又，由於切割溝25之溝底26形成為平坦且表面粗度Ra為0.1μm以下，因此可抑制溝底26之雷射光線之漫射，將晶圓W內部之適切位置適切地改質。且，一面調整雷射光線之聚光點，一面沿著切割溝25照射雷射光線，藉此在晶圓W內部沿著分割預定線14來形成優良之改質層35。

此時，首先，在晶圓W表面附近調整聚光點，沿著所有切割溝25進行雷射加工而使改質層35下端部形成。且，使聚光點之高度上移時沿著切割溝25來重覆雷射加 工，藉此在晶圓W內部形成預定厚度之改質層35。如此一來，可在晶圓W內部形成沿著分割預定線14之分割起點。

然而，當晶圓W薄到數十μm以下時，雷射光線會過度透過晶圓W，會有無法在晶圓W內部形成優良改質層35的情形。故，本實施形態中，在分割步驟之晶圓W的薄化前，實施改質層形成步驟，藉此使在晶圓W內部形成優良之改質層35者為可能。

而，改質層35是指因雷射光線之照射，晶圓W內部之密度、折射率、機械強度或其他物理特性變成與周圍不同之狀態，比起周圍強度降低的區域。改質層35是例如，溶融處理區域、裂痕區域、絶緣破壞區域、折射率變化區域，亦可為這些混合存在之區域。

參照圖3，針對分割步驟來說明。圖3是顯示本實施形態之分割步驟之一例的圖。而，本實施形態中，構造成利用一次之研磨加工來形成切割溝，但不限於該構成。例如，根據晶圓材質等，亦可藉由進行粗研磨加工、精修研磨加工、研磨加工，來將晶圓沿著分割預定線分割。

如圖3所示，改質層形成步驟之後，實施分割步驟。如圖3A所示，分割步驟中，在研磨裝置(不圖示)之卡盤41上透過保護膠帶17來保持晶圓W。又，在保持於卡盤41之晶圓W的上方將研磨機構42定位。且，研磨機構42之研磨輪43繞著z軸旋轉並靠近卡盤41，在研磨輪43與晶圓W之背面13為平行狀態下旋轉接觸，藉此研磨晶圓W。利用該晶圓W之研磨，不只從晶圓W之背面13除去絶緣膜15， 亦可除去切割溝25之凹凸形狀。

研磨加工中，利用工具規(不圖示)來即時測定晶圓W之厚度。且，工具規之測定結果可抑制研磨機構42之輸送量而使其與精修厚度L接近。又，在晶圓W內部，形成改質層35直到超過精修厚度L之高度位置為止。

如圖3B所示，根據研磨動作，研磨負荷從研磨輪43對於各改質層35會強烈作用。藉此，在晶圓W以改質層35為起點，沿著分割預定線14之破損會產生，將晶圓W分割成各個元件晶片C。且，當晶圓W薄化到精修厚度L時，就停止研磨動作。如上所述，晶圓W薄化到期望之精修厚度L，並沿著分割預定線14分割成各個元件晶片C。

然而，本案申請者在切割溝25之表面粗度為0.1μm以上時，用相同雷射加工條件來形成改質層35並進行研磨之後，分割步驟中在分割預定線14之各處會有未分割區域產生。這可考量為是因切割溝25之表面較粗，因此根據改質層形成步驟之雷射光線漫射等之影響，在晶圓W內部無法適切地形成改質層35之故。

如上所述，根據本實施形態之晶圓加工方法，利用切割刀22從晶圓W之背面13將絶緣膜15沿著分割預定線14除去，藉此在晶圓W之背面13形成具有平坦溝底26之切割溝25。又，透過切割溝25照射雷射光線，藉此不會受到絶緣膜15之影響，在晶圓W內部可形成改質層35。此時，由於切割溝25之表面粗度為0.1μm以下，溝底26之寬度具有雷射點徑以上之寬度，因此可抑制溝底26之雷射光線之漫 射。藉此，在晶圓W內部之適切位置可形成適切之改質層35，將晶圓W沿著分割預定線14良好地分割。又，由於利用切割刀22從晶圓W之背面13將絶緣膜15部分地除去，因此與利用研磨加工從晶圓W背面13全體除去絶緣膜15的構成相比，便可縮短加工時間。

而，本發明不限於上述實施形態，可進行各種變更來實施。上述實施形態中，針對附加圖式所圖示之大小或形狀等，不限定於此，在可發揮本發明效果之範圍內可適宜變更。此外，只要不脫離本發明目的之範圍，可適宜變更來實施。

例如，本實施形態中，絶緣膜除去步驟中，構造成利用單一切割刀22在晶圓W形成切割溝25，但不限於該構成。例如，亦可使用砥粒徑不同之一對切割刀22，用其中一方之切割刀22來形成切割溝25，用另一方之切割刀22來調整切割溝25之表面粗度。

又，本實施形態中，改質層形成步驟中構造成將改質層35沿著分割預定線14連續地形成，但不限於該構成。只要可沿著分割預定線14分割晶圓W，亦可將改質層35沿著分割預定線14斷續地形成。

又，本實施形態中使雷射光線之聚光點上移來形成預定厚度的改質層35，但不限於該構成。改質層35藉由調整雷射加工之加工條件，亦可利用一次之雷射光線的照射來形成。又，在晶圓W內部可不只是1層之改質層35，亦可在厚度方向形成複數層之改質層35。

又，本實施形態中，改質層35之一部分形成為跨越精修厚度L，但不限於該構成。改質層35只要在晶圓W表面附近，亦可在比精修厚度L更靠近晶圓W之背面13側(上側)來形成。此時，晶圓W藉由研磨到精修厚度L為止來除去改質層35，便可謀求提升橫向強度。又，在光學元件晶圓之情況下，晶圓W可謀求輝度之提升。

又，利用粗研磨加工、精修研磨加工、研磨加工來薄化晶圓W時，可在粗研磨加工、精修研磨加工、研磨加工任一階段來分割晶圓W。

又，本實施形態中，絶緣膜除去步驟在切割裝置來實施、改質層形成步驟在雷射加工裝置來實施、研磨步驟在研磨裝置來實施，但亦可一部分之步驟或是所有步驟都在1個裝置來進行。

產業上之可利用性

如以上說明，本發明具有可對於在背面形成有絶緣膜之晶圓，用短時間在適切位置形成適切之改質層的效果，特別是對將半導體晶圓或光學元件晶圓分割成各個晶片之晶圓加工方法相當有用。

11‧‧‧元件

12‧‧‧晶圓表面

13‧‧‧晶圓背面

14‧‧‧分割預定線

15‧‧‧絶緣膜

17‧‧‧保護膠帶

31‧‧‧卡盤

25‧‧‧切割溝

26‧‧‧溝底

32‧‧‧加工頭

35‧‧‧改質層

W‧‧‧晶圓

Claims (1)

1. 一種晶圓加工方法，其是在表面由分割預定線所區劃之複數區域形成元件，並在背面形成有絶緣膜之晶圓的加工方法，其特徵在於具有以下步驟：絶緣膜除去步驟，從晶圓背面側沿著該分割預定線，利用切割刀來形成具有平坦溝底的切割溝，並沿著該分割預定線來除去絶緣膜；改質層形成步驟，在實施該絶緣膜除去步驟之後，從晶圓背面以該切割溝為基準來執行校正，並將對於晶圓具有透過性之波長的雷射光線聚光點從該切割溝朝晶圓表面附近之內部來定位且沿著該切割溝照射，在晶圓表面附近之內部形成改質層；及分割步驟，在實施該改質層形成步驟之後，從晶圓背面利用研磨機構來研磨，朝精修厚度來薄化，並利用研磨動作，以該改質層為起點沿著該分割預定線分割晶圓；又，該切割溝之該平坦溝底的表面粗度為0.1μm以下，該平坦溝底之寬度具有形成於該溝底之雷射點徑以上的寬度。