TW200819235A - Laser processing method for gallium arsenide wafer - Google Patents

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200819235 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 發明領域 • 本發明係有關於一種砷化鎵晶圓之雷射加工方法，其 5係沿著形成於砷化鎵(GaAs)晶圓之分割預定線照射雷射 光，並丨口著預疋線切斷珅化録(GaAs)晶圓者。 I[先前技j Φ 發明背景 如熟習此技藝者所皆知者，半導体裝置之製造步驟 10中，係於二氧化矽基板之表面形成將複數之IC、LSI等元件 形成矩陣狀之半導體晶圓。如此形成之半導体晶圓之上述 元件係由稱為溝道之分割預定線所區劃，藉由沿著該溝道 • 予以切斷製造出各個半導体晶片。又，於砷化鎵(GaAs)基 板表面上形成拼合1C或高速lc等之高機能裝置之砷化鎵 15 (GaAs)晶圓漸趨實用化。 φ 此種沿著溝道切斷由二氧化矽晶圓形成之半導体晶圓

或砷化鎵(GaAs)晶圓之方法中，已提案之技術係藉由沿著 形成於晶圓之溝道照射脈衝雷射光，施行消熔加工，形成 雷射加工溝。（參照如專利文獻U 20 【專利文獻丨】日本專利公開公報特開平10-305420 然而，當沿著晶圓之溝道照射雷射光線進行消熔加工 時’熱能會集中於照射雷射光線之領域而產生碎屑，發生 如該碎屑附著於元件表面，使晶片品質降低之新問題。 為了解決此種碎屑所造成之問題，提出一種雷射加工 5 200819235 h系、於阳狀加工面破覆由聚乙稀料餘樹脂構成 ’肖遮蔽Μ Ilf過碎屑遮蔽料雷射光照射於晶圓 上。（參照如專利文獻2) 【專利文獻2】日本專利公開公報特開2刪_1綱乃 ^藉由上述之雷射加卫方法切斷珅化鎵(GaAs)晶 圓時，則有被分割之各個晶片的抗折強度降低的問題。 …根據本發明人之實驗，使用上述雷射加工方法切斷二 減石夕_目時，若分割之晶叙切斷面附著有碎屑的話， 則抗折強度會降低。義如此，當制上述之雷射加工方 法切㈣化鎵(GaAs则時，相較於經分割之晶片之切斷 面未附著有碎狀纽，附著有碎屑相抗折強度增大。 【發^明内容】 發明概要 本發明係有鐘於上述事實而作成者，其主要技術課題 係提供-種雷射加卫方法沿著料鎵(GaAs)晶圓之溝道照 射雷射光i%行消⑫加王，藉此以沿著溝道切㈣化鎵(仏如） 晶圓時’可藉照射雷射光使產生之碎屑附著於切斷面之珅 化鎵晶圓之雷射加工方法。 為解决上述之技術課題，本發明之砷化鎵晶圓之雷射 加工方法係沿著砷化鎵晶圓之溝道照射雷射光線，並沿著 溝道切斷坤化鎵晶圓者，且前述石申化鎵晶圓係於藉由在碎 化鎵基板之表面形成格子狀之溝道區劃而成之複數領域上 形成有骑者，前述雷射加工方法包含有：㉟目支持步驟， 6 200819235 係將砷化鎵基板之裏面貼著於侔 、保&構件者；碎屑遮蔽膜被 覆步驟，係於貼著於保護構件之 化紅基板之表面上被覆 碎屑遮蔽膜者；雷射加謂形成步驟，係在表面被覆有該 ^屑遮蔽狀料絲板上，㈣㈣賴蘭沿著溝道 Γ化鎵基板騎具有吸收性之波長之雷射級，並沿著 溝道形衫及料蚊雷射加項者；及靖步驟，係於 =有該雷射加工溝之_化鎵基板上，沿著該雷射加工溝 10 15 20 >化蘇基板照射具有吸收性之波長之雷射光線，並沿著 違雷射加工溝形成及於裏面之切斷溝者。 則述w射加工溝形成步驟係形成相對_化鎵基板之厚 2故之uu之深度之#射加H㈣靖步驟係 9…射^之雷射光線，形成及於裏面之切斷溝。 據本餐明之砰化鎵晶圓之雷射加卫方法 施雷秦六丁、、装/ ^ ^ 不及' :/形成步驟後，於砷化鎵基板上沿著溝道形成 雷射光t之雷射加工溝，然後實施沿著雷射加工溝照射 斷弗驟中，T成及於裏面之切斷溝之切斷步驟，因此在切 上4己㊆ 口镑射光線的照射而產生飛散之碎屑會附著於 形 、 /冓之壁面（切斷面）上部。因此，由於係在沿著 於辞化錄基板之溝道分割之晶片之各切斷面之表面附 ’附著有例^ 本發明 微、、、田之碎屑，因此晶片之抗折強度會增大。又， 牛輙、，，由於係在實施上述雷射加工溝形成步驟及切斷 少爾，每於办 貝⑪碎屑遮蔽膜被覆步驟，藉此以於砷化鎵基板 、表面被覆磁 及切斷年 ^遮蔽膜，因此在實施雷射加工溝形成步驟 少驟時’因雷射光線之照射而發生飛散之碎屑會被 7 200819235 碎屑遮蔽膜阻隔，不會附著於裝置。

t實施方式J 較佳實施例之詳細說明 以下’參照添付圖式詳細說明本發明之砷化鎵晶圓之 之雷射加工方法之較佳實施形態。 第1圖係顯示砷化鎵晶圓之立體圖。第1圖所示之砷化 鎵3曰圓2係於如厚度為αομηι之砷化鎵(GaAs)基板20之表面 咖场成格讀之複數溝道21。然後在4化鎵(GaAs)基板 1〇 2〇之表面2加上，於由形成格子狀之複數溝道21所區劃之複 數領域形成併合1(:或高速轉之裝置22。 上述之砷化鎵晶圓2係如第2圖之(a)及(b)所示，裏面貼 著於衣著有外周部且作為保護構件之保護膠帶T之表面 鳥(晶圓支持步驟），以覆蓋環狀之框架F之内側開口部。 15又上5己保護膠帶T在圖示之實施形態中，係於厚度為80μπι 之聚氣乙烯(pVC)構成之薄片基材之表面上，塗布厚度為 5μηι左右之丙烯樹脂系之黏著層。 若貫施上述晶圓支持步驟後，則實施將碎屑遮蔽膜被 覆於在貼著於作為保護構件之保護膠帶τ之砷化鎵((^心) 2〇基板2〇之表面20a上之碎屑遮蔽膜被覆步驟。參照第3圖說 月°亥碎屑遮蔽膜被覆步驟。碎屑遮蔽膜被覆步驟首先係如 第3圖之(a)所不，將經由保護膠帶τ支持於環狀框架^之砷 •化鎵晶圓2载置於遮蔽被膜形成裝置3之旋轉工作台31。然 後，使未圖示之吸引機構作動，將砷化鎵晶圓2保持於旋轉 8 200819235 工作台31上，此時，環狀框架F也藉由裝著於旋轉工作台31 之未圖示框架夾件固定之。如此，若將砷化鎵晶圓2保持於 旋轉工作台31上，旋轉工作台31則朝箭頭所示之方向以預 定之旋轉速度（例如300〜lOOOrpm)旋轉，並由配置於旋轉 5工作台31上方之樹脂液供給喷嘴32將預定量之液狀樹脂3〇 滴下於坤化嫁(GaAs)基板20之表面20a之中央領域。接著， 藉由令旋轉工作台31旋轉60秒左右，則如第3圖之(b)所示 φ 般’碎屑遮蔽膜300被覆於砷化鎵（GaAs)基板20之表面 20a。該碎屑遮蔽膜3〇〇的厚度可由上述液狀樹脂3〇之滴下 10量來決定，但可形成薄如1〜ΙΟμηι左右。又，液狀樹脂3〇 宜為如 PVA(Poly Vinyl Alcohol)、PEG(P01y Ethylene Glycol)、PEO(P〇ly Ethylene Oxide)等水溶性光阻劑。 若實施上述之碎屑遮蔽膜被覆步驟後，則實施雷射加 工溝形成步驟及切斷溝之切斷步驟，該雷射加工溝形成步 15驟係於表面20a被覆有碎屑遮蔽膜300之砷化鎵(GaAs)基板 • 20，由碎屑遮蔽膜30〇侧沿著溝道21對砷化鎵(GaAs)基板20 照射具有吸收性之波長之雷射光線，並沿著溝道21形成不 及於裏面20b之雷射加工溝，切斷溝之切斷步驟係於形成有 雷射加工溝之砷化鎵(GaAs)基板2〇上沿著雷射加工溝對砷 20化鎵(GaAs)基板20照射具有吸收性之波長之雷射光線，並 沿著雷射加工溝形成及於裏面2〇b之切斷溝。該雷射加工溝 形成步驟及切斷步驟係使用第4圖所示之雷射加工裝置4實 施。第4圖所示之雷射加工裝置4具有：用以保持被加工物 之卡盤台41、於保持於該卡盤台41上之被加工物照射雷射 9 200819235 光線之雷射光線照射機構42、及用以拍攝保持於卡盤a 4ι 上之被加工物之攝影機構43。卡盤台41係構成為用以吸引 並保持被加工物，可藉由未圖示之移動機構朝第4圖中箭頭 X所示之加工傳送方向及以箭頭γ所示之切割傳送方向移 5 動。 上記雷射光線照射機構42實質上含有配置成水平之圓 筒形狀之殼體421。殼體421内配設有由未圖示之YAG雷射 • 振動器或YV04雷射振動器構成且具有脈衝雷射光線振動 裔或重複頻率設定機構之脈衝雷射光線振動機構。前述殼 10體421之前端部安裝有用以集中由脈衝雷射光線振動機構 發出之脈衝雷射光線之集光器422。 安裝於構成上述雷射光線照射機構42之殼體421之前 端部之攝影機構43在圖示之實施形態中，除了具有利用可 視光攝影之一般攝影元件(CCD)之外，還具有於被加工物射 15照紅外線之紅外線照明機構、用以捕捉由該紅外線照明機 • 構照射之紅外線之光學系統、及輸出對應於由該光學系統 捕捉之紅外線之電氣信號之攝影元件（紅外線C C D)等，並將 攝影之影像信號傳送到未圖示之控制機構。 參照第5圖及第6圖說明使用上述之雷射加工裝置4實 20施之上述雷射加工溝形成步驟。 首先’將先將貼著於安裝在環狀框架F之保護膠帶T之 石申化鎵晶圓2載置於上述第4圖所示之雷射加工裝置4之卡 盤台41上’並將砷化鎵晶圓2吸著保持於該卡盤台41上。此 時’珅化鎵晶圓2坤化鎵(GaAs)係被覆於基板2〇之表面20a 200819235 一：:遮蔽膜300朝上側保持。又，第*圖中，係省略顯示 =有保護膠帶T之·_F，但·框_係由配設於卡 曰' K® TF之框架夹固^之。如此’吸著保持坤化録 曰曰圓2之卡盤台41係藉由未圖示之移動機構置放於攝影機 構43之正下方。 10 15 ^卡盤台41被置放於攝影機構43之正下方時，則藉由 攝&機構43及未®不之控制機構執拥以檢測應進行坤化 叙曰曰圓2之雷射加I之加工領域之調整作業。即，攝影機構 未囷示之&制機構執行圖案钱刻等畫像處理，該處理 係用以使在坤化鎵(GaAs)基板2〇之表面勤朝預定方向形 成之溝道2:1、m該溝道21照射雷射級之雷射光線照 射機構42之集光斋422之間的對位，完成雷射光線照射位置 之调整(調整步驟）。又，對於形成於碎化錄(GaAs)基板2〇 之表面20a且對上述預定方向朝直角延伸之溝道。也同樣 完成雷射光線照射位置之調整。此時，形成有溝道21之砷 化鎵(GaAs)基板20之表面2〇a形成有碎屑遮蔽膜3〇〇 ，但碎 屑遮蔽膜300非透明時則可以紅外線攝影並由表面進行調 整。 若如上所述’檢測出保持於卡盤台41上之砷化鎵晶圓2 20中形成於砷化鎵(GaAs)基板20之表面20a之溝道21，並進行 雷射光線照射位置之調整，則如第5(a)圖所示，將卡盤台41 移動到雷射光線照射機構42之集光器422所位於之雷射光 線照射領域，並將預定之溝道21置放於集光器422之正下 方。此時，如第5(a)圖所示，砷化鎵晶圓2係置放成形成於 11 200819235 石申化鎵(GaAs)基板20之溝道21之一端（第5圖之⑻中左端） 位於集光裔、422之正下方。接著，由雷射光線照射機構4之 • 集光為422對珅化鎵(GaAs)基板20照射具有吸收性之波長 . 之脈衝雷射光線，並使卡盤台41以預定之加工傳送速度朝 5第5(幻圖中以箭頭幻所示之方向移動。接著，如第5(b)圖所 不，溝道21之另一端（第5(b)圖中右端）到達集光器422之正 下方位置後，則停止脈衝雷射光線之照射，並同時停止卡 # 盤台41之移動。在該雷射加工溝形成步驟中，使脈衝雷射 光線之集光點P與溝道210表面付近對齊。 1〇 藉由實施上述之雷射加工溝形成步驟，砷化鎵(GaAs) 基板20沿著溝逼21施行消熔加工，並且在砷化鎵(GaAs)基 板2〇如第5(b)圖及第6圖所示般，沿著溝道形成雷射加工 溝23。重要的是，在該雷射加工溝形成步驟中形成之雷射 加工溝23未及於砷化鎵(GaAs)基板2〇之裏面2〇b，其適當之 15深度係在砷化鎵(GaAs)基板20之厚度之2分之丨以上。又， _ 在雷射加工溝形成步驟中，如第6圖所示，藉由雷射光線之 照射產生碎屑24並飛散，但由於在坤化鎵(GaAs)基板加之 表面20a被覆有碎屑遮蔽膜3〇〇，因此碎屑％可被碎屑遮蔽 膜300隔絕’不會附著於裝置22。. 2〇 又，上述雷射加工溝形成步驟係以如下之加工條件進 行之。 雷射光線之光源：YV041雷射或YAG雷射 波長 :355nm 重複頻率 ：1〇kHz 12 200819235 輸出 •物 集光點徑 ：ιομιη 加工傳送速度 ：400mm/秒 • 藉由以上述加工條件實施雷射加工溝形成步驟，可於 5砷化鎵(GaAs)基板20上沿著溝道21形成深度為50μπι之雷射 加工溝23。 其次，於形成有雷射加工溝23之砷化鎵(GaAs)基板20 _ 上’沿著雷射加工溝23對砷化鎵(GaAs)基板20照射具有吸 收性之波長之雷射光線，實施沿著雷射加工溝23形成及於 10裏面20b切斷溝之切斷步驟。 即，由實施上述雷射加工溝形成步驟之第5(b)圖所示之 狀態，如第7(a)圖所示，由雷射光線照射機構4之集光器422 對坤化鎵(GaAs)基板2〇照射具有吸收性之波長之脈衝雷射 光線，並使卡盤台41以預定之加工傳送速度朝第八幼圖中箭 15頭X2所示之方向移動。此時，脈衝雷射光線之集光點P會集 # 中於雷射加工溝23之底面付近。而且，如第7(b)圖所示，溝 道21之另一端（第7圖之(b)中左端）到達集光器422之正下方 位置後，會停止脈衝雷射光線之照射並且停止卡盤台41的 移動。 2〇 又，切斷步驟之加工條件與上述之雷射加工溝形成步 _ 驟相同即可，因此，在切斷步驟中也可於坤化鎵(GaAs)基 板上/σ著上述雷射加工溝23形成深度為5〇叫^之雷射加 工溝25。因此，可於厚度為1〇〇μιη之砷化鎵❸基板如 上/口著田射加工溝23形成及於裏面2〇b之切斷溝25。又，在 13 200819235 切斷步驟中也與上述雷射加工溝形成步驟同樣係如第8圖 所示般，藉由雷射光線之照射產生碎屑24並飛散。該碎屑 24係附著於雷射加工溝23之壁面（切斷面）23a上部。又，碎 屑24之粒徑為1〜2μπι，且於雷射加工溝23之壁面（切斷 5面）23a上部附著約2叫之範圍。又，碎屑24之一部分也會飛 散到被覆於珅化鎵(GaAs)基板20之表面20a之碎屑遮蔽膜 300上，但碎屑24會被碎屑遮蔽膜300阻隔，不會附著於元 ⑩ 件22。 若沿著朝形成於砷化鎵(GaAs)基板20之預定方向延伸 10之溝道21，實施上述之雷射加工溝形成步驟及切斷步驟， 則使卡盤台41旋動90度，並沿著對預定方向朝直角延伸之 溝道21實施上述之雷射加工溝形成步驟及切斷步驟。結 果，砷化鎵晶圓2會依每一元件22分割成各個晶片。又，因 為依元件22分割之各個膠帶貼著於安裝於環狀框架F之保 15護膠帶T表面，因此不會散亂而可維持砷化鎵晶圓2之形態。 • 如上所述，若沿著形成於砷化鎵(GaAs)基板20之全部 溝道21實施雷射加工溝形成步驟及切斷步驟，將砷化鎵晶 圓2依每一元件22分割成個個晶片的話，則砷化鎵晶圓2可 在貼著於安裝於環狀框架F之保護膠帶T之表面之狀態下， 20搬運到下一步驟之洗淨裝置。搬運到洗淨裝置之砷化鎵晶 圓2可由洗淨水洗淨，而被覆於砷化鎵(GaAs)基板2〇之表面 20a之碎屑遮蔽膜300會如上所述般，由水溶性樹脂形成， ' 因此可容易沖洗碎屑遮蔽膜300。 【實施例】 14 200819235 以下，說明本發明之實驗例。 實施上述之雷射加工溝形成步驟及切斷步驟且分割直 徑為200mm且厚度為ΙΟΟμηι之砷化鎵晶圓，則如第9圖所示 般，製作出扣l〇mm、縱l〇mm、厚1〇〇μιη之晶片2〇〇。如此 5製作出之晶片200上，於各切斷面23a之形成有元件22之表 面附近，粒徑為1〜2μιη之碎屑4會附著在如上所述般幅度 約2μηι之範圍。就如此製作出之1〇個晶片2〇〇以3點彎曲試 驗法測定抗折強度。該抗折強度之測定結果顯示於第1〇圖 所示。如第10圖所示，抗折強度之最大值為13〇]^1^，最小 10 值為lOOMPa，平均值為114.0MPa。 々上述之雷射加工溝形成步驟中之加工條件的加工傳 送速度為200mm/秒，並藉由實施一次之雷射加工溝形成步 驟分割直徑為200mm且厚度為ΐοομπχ之砷化鎵晶圓，製作 出橫10mm、縱10mm、厚ΙΟΟμηι之晶片。如此製作出之晶片 15 之截面僅有些許碎屑的附著。就如此製作出之10個晶片以3 點彎曲試驗法測定抗折強度，結果，如第10圖所示，抗折 強度之最大值為87MPa，最小值為55MPa，平均值為 70.2MPa 〇 如上所述，可知藉由本發明之雷射加工方法分割石申化 20 鎵晶圓之晶片200的抗折強度相較於比較例增加了 62°/〇以 上。 以上係根據圖示之實施形態說明本發明，但本發明並 非僅受限於實施形態者，可在本發明之主旨範圍内進行各 種變形。例如，上述之實施形態中，係例示分別實施一次 15 200819235 之雷射加工溝形成步驟及切斷步驟，但亦可根據砷化鎵 (GaAs)基板之厚度實施2次以上之雷射加工溝形成步驟。 • 又，上述之實施形態中，係例示沿著同一溝道連續實施雷 . 射加工溝形成步驟與切斷步驟之例，但亦可沿著全部之溝 5道貫靶雷射加工溝形成步驟，然後沿著全部之溝道實施切 斷步驟。 • 【國式簡單說明】 第1圖係藉由本發明之石申化鎵晶圓之雷射加工方法分 10隔成各個晶片之砷化鎵晶圓之立體圖。 第2⑷⑻圖係本發明之坤化蘇晶圓之雷射加工方法中 之晶圓支持步驟之說明圖。 第3(a)(b)®係本發明之坤化鎵晶圓之雷射加工方法中 之碎屑遮敝膜被覆步驟之說明圖。 • 第4圖係用以實施本發明之砷化鎵晶圓之雷射加工方 去中之雷射加工溝形成步驟及切斷步驟之雷射加工裝置之 要部立體圖。 第5 (a)(b)圖係本發明之砷化鎵晶圓之雷射加工方法中 之田射加工溝形成步驟之說明圖。 2〇 ^ ^ 、 弟6圖係藉由第5圖所示之雷射加工溝形成步驟進行雷 射加I之砷化鎵晶圓之要部放大圖。 第7(a)(b)圖係本發明之砷化鎵晶圓之雷射加工方法中 之切斷步驟之說明圖。 第8圖係藉由第7圖所示之切斷步驟進行雷射加工之石申 16 200819235 化蘇晶圓之要部放大圖。 第9圖係本發明之砷化鎵晶圓之雷射加工方法分割而 成之晶片之立體圖。 第10圖係顯示測定本發明之砷化鎵晶圓之雷射加工方 法分割而成之晶片之抗折強度之結國之圖表。

【主要元件符號說明】 2...珅化鎵晶圓 31···旋轉台 20…基板 32…樹脂供給喷嘴 20a···表面 300···遮蔽膜 20b...裏面 4.··雷射加工裝置 21…溝道 41...卡盤台 22…裝置 42...雷射光線照射機構 23…雷射加工溝 421…殼體 23a...壁面 422...集光器 24...碎屑 43…攝影機構 25...切斷溝 F...框架 200...晶片 T…保護膠帶 3...遮蔽膜形成裝置 30···液狀樹脂 17

Claims (1)

1. 200819235 、申請專利範圍： 蓄:化鎵a日圓之雷射加工方法，係沿著砰化鎵晶圓之 ^域fr射域，並沿㈣道靖_化鎵晶圓者，且 I述砰化鎵晶《I係於藉由在抑鎵基板之表面形成格 狀之溝這區劃而成之複數領域上形成有元件者，前述 雷射加工方法包含有··

   晶圓支持步驟，係將石申化鎵基板之裏面貼著於保 構件者； 護 10 15

   —碎屑遮蔽膜被覆步驟，係賴著於保護構件之砰化 鎵基板之表面上被覆碎屑遮蔽膜者； ★雷射加工溝形成步驟，係在表面被覆有該碎屑遮蔽 膜之中化叙基板上’由該碎屑遮蔽膜側沿著溝道對坤化 鎵基板照射具有吸祕之波長之㈣光線，並沿著溝道 形成不及於晨面之雷射加工溝者，·及 切断步私，係於形成有該雷射加工溝之砷化鎵基板 上，沿著該雷射加工溝對砷化鎵基板照射具有吸收性之 波長之雷射光線，並沿著該雷射加工溝形成及於裏面之 切斷溝者。 2·如申請專利範圍第i項之砷化鎵晶圓之雷射加工方法， 其中前述雷射加工溝形成步驟係形成相對砷化鎵基板 之厚度為2分之1以上之深度之雷射加工溝，前述切斷 步驟係藉由照射1次之雷射光線，形成及於裏面之切斷 溝0 18