DE60305856T2

DE60305856T2 - Verfahren zum Schneiden von Halbleiterwafern

Info

Publication number: DE60305856T2
Application number: DE60305856T
Authority: DE
Inventors: c/o Tokyo Seimitsu Co. Ltd. Kazuo Kobayashi
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2023-11-12
Also published as: US20040126996A1; DE60305856D1; EP1433582B1; JP2004214359A; KR20040060731A; US7098118B2; SG115583A1; TW200419717A; EP1433582A1; TWI252561B; KR100567040B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung eines Halbleiterwafers.
Auf dem Gebiet der Herstellung von Halbleitern ist das Dicing-Verfahren zum Zerschneiden eines Substrates, beispielsweise eines Siliciumwafers, auf welchem eine Vielzahl von Halbleiterelementen gebildet wird, zu würfelförmigen Teilen, d.h. das Dicen eines Substrates, erforderlich. Eine Vorrichtung zur maschinellen Bearbeitung eines Substrates, um es zu dicen, enthält ein scheibenartiges Schneidblatt. Vor dem Dicen wird ein haftfähiges Dice-Band auf den Wafer geklebt. Danach wird das Schneidblatt in Umdrehung versetzt, um den Wafer ab der Fläche zu zerschneiden, auf welcher kein Dice-Band befestigt ist, wobei der Wafer mit Schneidwasser versorgt wird. Das Schneidblatt wird vorwärts bewegt, um einen Schnitt zu bilden. Üblicherweise wird ausschließlich der Wafer zerschnitten, ohne das Dice-Band vollständig zu zerschneiden. Auf dem Wafer werden Schnitte in Längs- und Querrichtung derart angebracht, dass auf dem Dice-Band eine Vielzahl würfelförmiger Chips entsteht. Dies ist beispielsweise in 6 der ungeprüften japanischen Patenveröffentlichung (Kokai) Nr. 2002-75919 offenbart.
Jedoch besteht bei dem spanenden Substratbearbeitungsverfahren, das in der ungeprüften japanischen Patenveröffentlichung (Kokai) Nr. 2002-75919 offenbart ist, die Möglichkeit, dass auf der Schnittfläche des Wafers Probleme auftreten. 4 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt eines zerschnittenen Substrats des Standes der Technik. 5 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines zerschnittenen Substrates des Standes der Technik. Wie in 4 gezeigt, bilden sich Abplatzungen 910, 920 auf den Schnittflächen 210 bzw. 220 des Wafers 200 nach dem Dicen in der Nähe der Unterkanten der Schnittflächen 210, 220, d.h. in der Nähe des Dice-Bandes 300. wie in 4 gezeigt, bilden sich Abplatzungen 910, 920 auch in dem Teil des Wafers 200, der an das Dice-Band 300 angrenzt, d.h. auf der Unterseite des Wafers 200. Wie in 5 gezeigt, sind solche Abplatzungen 900 ebenfalls auf den Seitenflächen der zu bildenden Chips oder Würfel vorhanden. Dementsprechend wachsen manchmal Risse von der Unterseite der Chips oder Würfel, sodass diese, wenn beim Aufnehmen und Zusammenbauen Spannungen auf sie ausgeübt werden, zerbrechen oder es schwierig wird, sie zusammenzubauen. Zusammengepresste Schichten, d.h. spröde Bruchschichten 810, 820, bilden sich in den Schnittflächen 210, 220 in Dickenrichtung des Wafers 200. Auf ähnliche Weise ist es dort möglich, dass Risse in den spröden Bruchschichten 810, 820 der Schnittflächen 210, 220 wachsen können, wobei die Chips oder Würfel zerbrechen, wenn beim Aufnehmen oder Zusammenbauen Spannungen auf sie ausgeübt werden.
In JP 63 293 939 ist ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung eines Halbleiterwafers beschrieben, in welchem der Dicing-Bereich bis in eine festgelegte Tiefe mit einer Dicing-Säge zerschnitten wird. In diesem Fall wird der Dicing-Bereich nicht vollständig zerschnitten, sondern es bleibt ein Schneidrest, dessen Dicke beispielsweise etwa 20 μm beträgt. Der Punktdurchmesser eines Lasers wird ausreichend verkleinert, um die Unterseite des von der Dicing-Säge gebildeten Schnittes zu bestrahlen. Dabei ist der Punktdurchmesser kleiner als die Dicke der Dicing-Säge. Der Schnittrest wird durch die Bestrahlung mit dem Laserstrahl geschmolzen und zerschnitten.
Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung eines Halbleiterwafers bereitzustellen, in welchem Chips oder Würfel, wenn sie aufgenommen und zusammengebaut werden, nicht zerbrochen werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung eines Halbleiterwafers bereitgestellt, das die Stufen Anbringen eines kompletten Schnitts durch den Halbleiterwafer ab einer ersten Fläche von diesem mit einem rotierenden scheibenartigen Schneidblatt und Bestrahlen der Seitenflächen des Schnitts mit Laserlicht, um durch Aufschmelzen eine modifizierte Schicht zu bilden, umfasst.
Dabei wird die Festigkeit der Schnittflächen erhöht, da Abplatzungen, die sich in den Schnittflächen gebildet haben können, aufgeschmolzen werden, wobei sich eine modifizierte Schicht, beispielsweise eine oxidierte Schicht, bildet. Deshalb zerbrechen die Chips oder Würfel beim Aufnehmen und Zusammenbauen nicht mehr.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1a zeigt einen schematischen Teilschnitt, der den Schneidvorgang des erfindungsgemäßen Verfahrens zur spanenden Bearbeitung eines Substrates darstellt,
1b zeigt einen schematischen Teilschnitt, der den Schneidvorgang des erfindungsgemäßen Verfahrens zur spanenden Bearbeitung eines Substrates darstellt,
2a zeigt einen schematischen Teilschnitt, der den Vorgang des Bestrahlens mit Laserlicht des erfindungsgemäßen Verfahrens zur spanenden Bearbeitung eines Substrates darstellt,
2b zeigt einen schematischen Teilschnitt, der den Vorgang des Bestrahlens mit Laserlicht des erfindungsgemäßen Verfahrens zur spanenden Bearbeitung eines Substrates darstellt,
3 zeigt eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Verfahrens zur spanenden Bearbeitung eines Substrates,
4 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt eines zerschnittenen Substrates des Standes der Technik und
5 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines zerschnittenen Substrates des Standes der Technik.
Anschließend werden unter Bezugnahme auf die im Anhang befindlichen Zeichnungen erfindungsgemäße Ausführungsformen erläutert. Dabei sind in den Zeichnungen dieselben Teile mit denselben Bezugszahlen nummeriert. Zur Erleichterung des Verständnisses ist der Maßstab der Zeichnungen auf geeignete Weise verändert.
Die 1a und 1b zeigen schematische Teilschnitte, die den Schneidvorgang des erfindungsgemäßen Verfahrens zur spanenden Bearbeitung eines Substrates darstellen. Wie in 1a gezeigt, werden Halbleiterelemente 10 auf einem Halbleitersubstrat, beispielsweise auf einem Siliciumwafer 20, gebildet. Üblicherweise werden die Halbleiterelemente 10 in Form von Chips auf dem Wafer 20 gebildet. Jedoch sind zur Erleichterung des Verständnisses nur zwei Halbleiterelemente in den 1 und 2 gezeigt. Wie den 1a und 1b zu entnehmen, wird die gemusterte Oberfläche 29 des Wafers 20, auf welcher Halbleiterelemente 10 gebildet werden, mit einem Dice-Band 30 oder einem Schutzfilm 30 bedeckt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung eines Substrates enthält ein scheibenartiges Schneidblatt 40. Auf dem Umfang des scheibenartigen Schneidblatts 40 sind Schleifkörner eingebettet. Das scheibenartige Schneidblatt 40 wird regelbar von einem (nicht gezeigten) geeigneten Motor, an welchem das Schneidblatt angeschlossen ist, angetrieben. Wie in 1a gezeigt, wird der Wafer 20 von dem scheibenartigen Schneidblatt 40 von der Rückseite 28 des Wafers 20 aus zerschnitten. Bei diesem Schneidvorgang wird nur ein Teil des Dice-Bandes 30 entfernt. Deshalb entsteht, wie in 1b gezeigt, ein Schnitt 50 zwischen den Schnittflächen 21, 22, die von dem scheibenartigen Schneidblatt 40 gebildet worden sind.
Der Schnitt 50 wird senkrecht zu dem Papier gebildet, auf welches 1 gezeichnet ist, da sich das rotierende scheibenartige Schneidblatt 40 quer durch den Wafer 20 bewegt.
Wie weiter oben beschrieben, bilden sich an den Unterkanten der Schnittflächen 21, 22, d.h. an den an die gemusterte Fläche 29 angrenzenden Kanten, Abplatzungen 91, 92. Auf ähnliche Weise bilden sich zusammengepresste Schichten, d.h. spröde Bruchschichten 81, 82, unter den Schnittflächen 21 bzw. 22. Die spröden Bruchschichten 81, 82 und die Abplatzungen 91, 92 bilden sich diskontinuierlich entlang des Schnittes 50 (senkrecht zu dem Papier, auf welches 1 gezeichnet ist).
Die 2a und 2b zeigen schematische Teilschnitte, die den Vorgang des Bestrahlens mit einem Laserstrahl des erfindungsgemäßen Verfahrens zur spanenden Bearbeitung eines Substrates darstellen. Wie in 2a gezeigt, wird eine Laserstrahlungsquelle 60 über der Rückseite 28 und zwischen den Schnittflächen 21, 22 angeordnet. Danach wird von der Laserstrahlungsquelle 60 Laserlicht 61 abgestrahlt. Dadurch werden die Schnittflächen 21, 22 des Wafers 20 und insbesondere die Abplatzungen 91, 92 erhitzt und aufgeschmolzen. Danach wird die Bestrahlung mit dem Laserlicht 61 von der Laserstrahlungsquelle 60 unterbrochen. Somit werden die aufgeschmolzenen Bereiche der Abplatzungen 91, 92 abgekühlt und gehärtet, sodass sich modifizierte Schichten 73, 74 auf der Oberfläche der Abplatzungen 91 bzw. 92 bilden. Die Festigkeit der modifizierten Schichten ist größer als diejenige des Wafers 20, da die modifizierten Schichten 73, 74 oxidierte Schichten sind, die durch die zuvor beschriebene Bestrahlung mit Laserlicht oxidiert worden sind. Danach werden im Wafer 20 derart Schnitte in Längs- und Querrichtung gebildet, dass eine Vielzahl (nicht gezeigter) würfelförmiger Chips oder Substrate auf dem Dice-Band 30 angeordnet wird. Somit werden die Schnittflächen des Wafers 20 zu Seitenflächen der Chips oder Würfel. Danach wird jeweils einer der ein Halbleiterelement 10 umfassenden Würfel aufgenommen und zusammengebaut. Er findungsgemäß werden die Chips beim Aufnehmen und Zusammenbauen nicht zerbrochen, da die Festigkeit ihrer Seitenflächen erhöht ist.
Auf ähnliche Weise werden die spröden Bruchschichten 81, 82, die sich unter den Schnittflächen 21, 22 bilden, wenn das Dicen durchgeführt wird, durch die Bestrahlung mit Laserlicht zu modifizierten Schichten 71, 72. D.h. die Festigkeit der Schnittflächen 21, 22 wird erhöht, da die spröden Bruchschichten 81, 82 aufgeschmolzen und anschließend gehärtet werden. Deshalb werden die Chips beim Aufnehmen und Zusammenbauen nicht zerbrochen.
Üblicherweise wird Schneidwasser auf den Schnitt gegeben, wenn das Dicen durchgeführt wird. Deshalb ist es bevorzugt, dass das Laserlicht 61, das von der Laserstrahlungsquelle 60 abgestrahlt wird, ein CO₂- oder YAG-Laserlicht ist. Dementsprechend kann die Bestrahlung mit dem Laserlicht geeigneterweise ohne den Einfluss des Schneidwassers durchgeführt werden. D.h., selbst wenn Schneidwasser im Schnitt 50 verbleibt, werden die spröden Bruchschichten 81, 82 und die Abplatzungen 91, 92 auf geeignete Weise mit dem Laserlicht bestrahlt. Selbstverständlich kann mit dem Laserlicht 61 nach Entfernung des Schneidwassers aus dem Schnitt 50 durch einen Luftstrom oder durch Trocknen des Schneidwassers bestrahlt werden. In diesem Fall kann ein Laserlicht, dessen Leistung kleiner als diejenige des CO₂- oder YAG-Laserlichts ist, beispielsweise ein Excimer-Laserlicht, angewendet werden. Der Brennpunkt des Laserlichts 61 wird derart bewegt, dass ein bestimmter Teil der Schnittflächen 21, 22, beispielsweise die ausgeplatzte oder spröde Bruchschicht, selektiv mit dem Laserlicht bestrahlt werden kann. Selbstverständlich kann die Gesamtheit der einander gegenüberliegenden Schnittflächen oder nur ein Teil einer Schnittfläche mit dem Laserlicht bestrahlt werden.
Es ist möglich, das Dice-Band 30 zu dehnen, beispielsweise nach links und rechts in der Zeichnung, nach Schneiden des Wafers 20 mit dem scheibenartigen Schneidblatt 40 und anschließend mit dem Laserlicht zu bestrahlen. In diesem Fall kann der Wafer 20 leicht durch ein Laserlicht mit einem größeren Durchmesser bearbeitet werden, da der Abstand zwischen den Schnittflächen 21, 22 durch diese Dehnung vergrößert worden ist.
3 zeigt eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Verfahrens zur spanenden Bearbeitung eines Substrates. In 3 sind die Schnitte 52, 53 und 54 von dem scheibenartigen Schneidblatt 40 gebildet worden und bildet das scheibenartige Schneidblatt 40 einen Schnitt 51. Die Schnitte 53, 54 sind mit dem Laserlicht bestrahlt worden, wobei sich modifizierte Schichten 75, 76 bzw. modifizierte Schichten 77, 78 gebildet haben. Wie in 3 gezeigt, kann erfindungsgemäß, während der Schnitt 51 von dem scheibenartigen Schneidblatt 40 gebildet wird, ein anderer Schnitt, beispielsweise der Schnitt 52, mit dem Laserlicht von der Laserstrahlungsquelle 60 bestrahlt werden. Somit werden modifizierte Schichten unter den Schnittflächen 25, 26 im Schnitt 52 gebildet. In diesem Fall kann der Wafer ohne Beeinträchtigung der Taktzeit spanend bearbeitet werden, da das Bestrahlen mit dem Laserlicht durchgeführt werden kann, während in der Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung eines Substrates das übliche Dicen durchgeführt wird.
Die Laserstrahlungsquelle 60 kann bewegt werden, um dem scheibenartigen Schneidblatt 40 zu folgen, wenn dieses einen Schnitt bildet. In diesem Fall wird die Laserstrahlungsquelle 60 entlang des Schnittes bewegt, der von dem scheibenartigen Schneidblatt 40 gebildet wird. Somit kann der Wafer ohne Beeinträchtigung der Taktzeit spanend bearbeitet werden.
Es ist selbstverständlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren auf ein anderes Substrat als einen Siliciumwafer, beispielsweise ein Glassubstrat, angewendet werden kann.
Erfindungsgemäß kann ein günstiger Effekt erhalten werden, indem die Chips beim Aufnehmen und Zusammenbauen vor dem Zerbrechen geschützt werden, da die Festigkeit der Schnittflächen durch das Aufschmelzen der gegebenenfalls in ihnen gebildeten Abplatzungen, wobei sich modifizierte Schichten bilden, erhöht wird.

Claims

Verfahren zur spanenden Bearbeitung eines Halbleiterwafers, das die Stufen: – Anbringen eines kompletten Schnitts durch den Halbleiterwafer (20) ab einer ersten Fläche (28) von diesem mit einem rotierenden scheibenartigen Schneidblatt und – Bestrahlen der Seitenflächen (21, 22) des Schnitts mit Laserlicht, um durch Aufschmelzen eine modifizierte Schicht zu bilden, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Gesamtheit der Schnittflächen (21, 22) des Halbleiterwafers mit dem Laserlicht bestrahlt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin der Laser (60) ein YAG- oder ein CO₂-Laser ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin auf eine der ersten Fläche (28) gegenüberliegenden zweite Fläche (29) des Halbleiterwafers (20) ein Dice-Band (30) geklebt, mit dem Laserlicht nach dem Schneidvorgang ausschließlich der Halbleiterwafer (20) bestrahlt und das Dice-Band (30) ausdehnt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin mit dem Laserlicht ein Schnitt bestrahlt wird, der bereits gebildet worden ist und sich von einem Schnitt unterscheidet, der durch Schneiden des Halbleiterwafers (20) mit dem scheibenartigen Blatt (40) gebildet worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin mit dem Laserlicht ein Schnitt bestrahlt wird, der durch Schneiden des Halbleiterwafers (20) mit dem scheibenartigen Blatt (40) gebildet worden ist, wobei es der Bewegung des scheibenartigen Blatts folgt.