TW201720566A - 晶圓的加工方法 - Google Patents

Abstract

本發明的課題是希望能夠防止器件因脈衝雷射光束的透射光而受損。 本發明解決課題的方法包含：在晶圓W內部形成改質層之改質層形成步驟，和，以改質層為分割起點對晶圓W進行分割之分割步驟，其中，改質層形成步驟至少包含照射脈衝雷射光束LB1以形成第1改質層之第1步驟和照射脈衝雷射光束LB2以形成第2改質層之第2步驟；由於脈衝雷射光束的輸出設定成，從第1改質層及第2改質層生成的龜裂11, 13是不會碰到接下來所照射之脈衝雷射光束LB1, LB的長度，且預定間隔係設定成龜裂11, 13彼此不相連的間隔，因此可以抑制脈衝雷射光束照射到之前才剛剛形成的龜裂11, 13而發生反射．散射的情形，能夠防止器件發生損傷。

Description

晶圓的加工方法

發明領域 本發明涉及一種照射對晶圓具有透射性的波長之脈衝雷射光束使改質層形成於晶圓內部之後，對晶圓施加外力將晶圓以改質層作為起點分割成複數個器件晶片之晶圓的加工方法。

發明背景 在以分割預定線區進行區劃的表面上形成有IC、LSI等之器件的晶圓，係沿分割預定線進行分割，藉而分割成具有器件之一個個的器件晶片。將晶圓分割成一個個的晶片的方法有，例如，將對晶圓具有透射性的波長之脈衝雷射光束的聚光點定位到對應分割預定線之晶圓內部的位置，再沿分割預定線照射脈衝雷射光束以於晶圓內部形成改質層，並沿著形成有改質層之分割預定線施加外力，以改質層為起點將晶圓分割成一個個的器件晶片的方法(例如，參照以下之專利文獻1)。

先前技術文獻 [專利文獻] [專利文獻1]特開第4402708号公報

發明概要 [發明欲解決的課題] 然而，已經明確得知，如果將脈衝雷射光束的聚光點定位到和剛剛形成於晶圓內部的改質層相鄰的位置，並從晶圓的背面側沿著分割預定線照射脈衝雷射光束以於晶圓內部形成改質層，那麼就會出現雷射光束在照射脈衝雷射光束的面(背面)和相反側的表面上發生散射，衝擊形成於表面的器件使其受損的新問題。

這個問題，推測是起因於微細的龜裂(裂痕)從剛剛形成於晶圓內部的改質層往晶圓的厚度方向擴展，且接下來所照射的脈衝雷射光束照到該龜裂而發生折射或反射並照到器件。

本發明即是有鑑於上述情事而完成的，目的是希望在照射對晶圓具有透射性的波長之脈衝雷射光束以於晶圓內部形成改質層時，能夠利用透射光來防止器件受損的情形。

用於解決課題的手段 本發明是利用，具備保持被加工物之保持機構、照射對被該保持機構保持著的被加工物具有透射性之波長的脈衝雷射光束以於被加工物的內部形成改質層之雷射光束照射機構、和使該保持機構和該雷射光束照射機構相對地進行加工進給之加工進給機構的雷射加工裝置，對表面上有由複數條分割預定線區劃而形成之複數個器件的晶圓進行加工之晶圓的加工方法，其特徵在於包含：將對晶圓具有透射性的波長之脈衝雷射光束的聚光點定位於晶圓的內部，從晶圓背面將脈衝雷射光束照射到對應於該分割預定線的區域，並使該保持機構和該雷射光束照射機構相對地進行加工進給，在晶圓內部形成改質層之改質層形成步驟，和，實施該改質層形成步驟後，對晶圓施加外力而以該改質層為分割起點將晶圓沿該分割預定線進行分割之分割步驟；該改質層形成步驟至少包含，將該脈衝雷射光束的聚光點定位於晶圓表面側之第1深度的位置並照射該脈衝雷射光束以形成第1改質層之第1步驟，和，將該脈衝雷射光束的聚光點定位於從該第1改質層隔開預定間隔之背面側的第2深度的位置並照射該脈衝雷射光束以形成第2改質層之第2步驟；在該改質層形成步驟中，脈衝雷射光束的輸出被設定成，從該第1改質層及該第2改質層產生的龜裂是不會碰到接下來所照射之脈衝雷射光束的長度，且該預定間隔被設定成從該第1改質層及該第2改質層產生的龜裂彼此不相連的間隔。

發明的效果 本發明之晶圓的加工方法包含：於晶圓內部形成改質層之改質層形成步驟，和，對晶圓施加外力而以改質層為分割起點將晶圓沿分割預定線進行分割之分割步驟；改質層形成步驟至少包含，將脈衝雷射光束的聚光點定位於晶圓表面側之第1深度的位置並照射脈衝雷射光束以形成第1改質層之第1步驟，和，將脈衝雷射光束的聚光點定位於從第1改質層隔開預定間隔之背面側的第2深度的位置並照射脈衝雷射光束以形成第2改質層之第2步驟；由於在改質層形成步驟中，脈衝雷射光束的輸出被設定成，從第1改質層及第2改質層產生的龜裂是不會碰到接下來所照射之脈衝雷射光束的長度，且預定間隔設定成從第1改質層及第2改質層產生的龜裂彼此不相連的間隔，因此從第1改質層及第2改質層產生的龜裂不會有在晶圓的厚度方向上延長擴展的情事。而且，由於從第1改質層及第2改質層產生的龜裂彼此不會相連而長長地連接，因此接下來所照射的脈衝雷射光束不會照到剛剛形成的龜裂，從而能夠抑制反射．散射的情形，可以防止器件受損傷的情事。

較佳實施例之詳細說明 圖1所示之雷射加工裝置1具有基台2，基台2的Y軸方向後部直立設置著在Z軸方向延伸的支柱3。基台2的上面2a安裝著保持被加工物之保持機構4。使保持機構4旋轉預定角度的旋轉機構5則連接到保持機構4。

在支柱3的前方安裝著照射對保持機構4所保持的被加工物具有透射性的波長之脈衝雷射光束以於被加工物的內部形成改質層之雷射光束照射機構6。雷射光束照射機構6至少具備發射脈衝雷射光束的振盪器7，和用於將振盪器7所發射之脈衝雷射光束聚光於被加工物內部的所要求的位置之聚光器8。振盪器7中具備調整脈衝雷射光束的輸出之輸出調整部，和重複頻率設定部。雷射光束照射機構6能夠在上下方向(Z軸方向)移動，可以使聚光器8上下移動，藉以將對於被加工物的脈衝雷射光束的聚光位置調整到所要求的位置。

保持機構4的下方安裝著使保持機構4與雷射光束照射機構6相對地進行加工進給之加工進給機構20。加工進給機構20具備在X軸方向延伸的滾珠螺桿21、連接於滾珠螺桿21之一端的馬達22、和滾珠螺桿21平行地延伸之一對導軌23，和從下方支承保持機構4之移動基座24。移動基座24的一個面在一對導軌23上形成滑動接觸，滾珠螺桿21則螺合於形成在移動基座24的中央部之螺帽。馬達22使滾珠螺桿21旋轉時，移動基座24就能夠沿著導軌23在X軸方向上移動，使得保持機構4在X軸方向上移動。

基台2的上面2a配設著在與加工進給機構20之加工進給方向(X軸方向)直交的方向(Y軸方向)上，使保持機構4及加工進給機構20進行分度進給之分度進給機構30。分度進給機構30具備在Y軸方向延伸的滾珠螺桿31、連接於滾珠螺桿31之一端的馬達32、與滾珠螺桿31平行地延伸之一對導軌33，和從下方支承保持機構4及加工進給機構20的移動基座34。移動基座34的一個面在一對導軌33上形成滑動接觸，滾珠螺桿31則螺合於形成在移動基座34的中央部之螺帽。馬達32使滾珠螺桿31旋轉時，移動基座34就能夠沿著導軌33在Y軸方向上移動，使保持機構4及加工進給機構20在Y軸方向上進行分度進給。

接著將用雷射加工裝置1，就圖2所示的加工晶圓W之晶圓的加工方法做說明。晶圓W是要被施行雷射加工之圓形板狀的加工物之一例，具有例如，由矽(Si)形成的基板。在這種基板的表面Wa上由複數條分割預定線S區劃成的區域中形成有複數個器件D。表面Wa與相反側的背面Wb都是後述的脈衝雷射光束會入射的被照射面。

雖然未圖示出，不過，在晶圓W的表面Wa上黏貼著例如，保護膠帶。晶圓W之黏貼在表面Wa上的保護膠帶側被保持於圖1所示之保持機構4，背面Wb則朝上露出。接著，通過加工進給機構20使保持著晶圓W的保持機構4在X軸方向上移動，使晶圓W移動到雷射光束照射機構6的下方。

(1)改質層形成步驟 利用雷射光束照射機構6，將對晶圓W具有透射性的波長之脈衝雷射光束的聚光點定位於晶圓W內部之所希望的位置，從晶圓W的背面Wb將脈衝雷射光束照射到對應於分割預定線S的區域，並且使保持機構4與雷射光束照射機構6相對地進行加工進給，在晶圓W內部形成改質層。改質層形成步驟是例如設定成下述加工條件而實施。另外，改質層形成步驟在實施上至少包含以下所說明之第1步驟和第2步驟。

[加工條件] 光源                          ：YAG脈衝雷射 波長                          ：1342nm 平均輸出                    ：0.8W 重複頻率                    ：60kHz 點徑                          ：1.5 μm 脈衝寬                       ：10 ns 加工進給速度              ：700mm／s

(1-1)第1步驟 從雷射光束照射機構6向晶圓W照射脈衝雷射光束，如圖3所示地，在晶圓W的內部形成第1改質層10。具體而言，雷射光束照射機構6使聚光器8往接近晶圓W的方向下降，將對晶圓W具有透射性的波長(1342nm)之脈衝雷射光束LB1的聚光點9a調整成定位在靠近晶圓W的表面Wa側之第1深度H1的位置。晶圓W的表面Wa與第1深度H1之間的距離101被設定為，例如，60～70μm。而且，脈衝雷射光束LB1的輸出被設定於低輸出，使得從形成於晶圓W的內部之第1改質層10產生的龜裂(裂痕)不會在晶圓W的厚度方向上加長擴展 。

接著， 一邊使晶圓W以預定的加工進給速度(700mm／s)，在例如，X1方向上進行加工進給，同時圖1所示之雷射光束照射機構6沿分割預定線S，從晶圓W的背面Wb側照射脈衝雷射光束LB1，在晶圓W內部形成強度降低之第1改質層10。此外，第1改質層10的長度L1在，例如，30μm左右。

在圖3之例中，因為從形成於晶圓W內部之第1改質層10的端部在晶圓W之厚度方向上產生的龜裂11短，所以接下來所照射之脈衝雷射光束LB1不會有照到從剛剛形成之第1改質層10產生的龜裂11，致其透射光在龜裂11進行折射或反射的情形。如此地處理，沿圖2所示之一列分割預定線S照射脈衝雷射光束LB1，在晶圓W的內部形成第1改質層10。

(1-2)第2步驟 實施完第1步驟後，沿著在第1步驟中形成了第1改質層10之分割預定線S，從雷射光束照射機構6向晶圓W照射脈衝雷射光束，如圖4所示地，在晶圓W的內部形成第2改質層12。在第2步驟中也是將脈衝雷射光束LB2的輸出設定成低輸出，使得從形成於晶圓W內部之第2改質層12所產生的龜裂不會在晶圓W的厚度方向上加長擴展。

圖1所示之雷射光束照射機構6使聚光器8往背離晶圓W的方向上昇，如圖4所示地，將對晶圓W具有透射性的波長(1342nm)之脈衝雷射光束LB2的聚光點9b調整成，定位在從聚光點9a向上方隔開預定間隔100之靠近晶圓W的背面Wb側之第2深度H2的位置。預定間隔100是第1改質層10與第2改質層12之間的間隔，亦即，第1深度H1與第2深度H2之間的間隔。

為了使，特別是從第2改質層12產生的龜裂13，不會因為第1改質層10及第2改質層12的龜裂彼此相連，而往晶圓W的背面Wb側加長擴展，預定間隔100被設定成使得從第1改質層10及第2改質層12產生的龜裂彼此不會相連的間隔。預定間隔100宜設定在，例如，45～120 μm之間。

接著，一邊以預定的加工進給速度(700mm／s)使晶圓W往例如X2方向進行加工進給，同時，圖1所示之雷射光束照射機構6沿形成第1改質層10之分割預定線S，從晶圓W的背面Wb側照射脈衝雷射光束LB2，在晶圓W的內部使強度降低之第2改質層12形成於第1改質層10之上。此外，第2改質層12的長度L2為，例如，30μm左右。

和第1改質層10同樣地，因為從第2改質層12的端部往晶圓W的厚度方向生出之龜裂13很短，所以不會有接下來所照射之脈衝雷射光束LB2照在從剛剛形成的第2改質層12產生的龜裂13上，以致其透射光在龜裂13發生折射或反射的情形。而且，因為在第1改質層10與第2改質層12之間設了預定間隔100，所以在第2步驟中不會有，從第1改質層10產生的龜裂11和從第2改質層產生的龜裂13相連而在晶圓W的厚度方向上加長擴展的情事。此外，即使脈衝雷射光束LB2的漏光LB2’在，例如從第1改質層10產生的龜裂11上，發生反射、散射等而照到器件，也因為能量已經衰減，所以不會有特別地對器件造成不良影響的情事。

如此地處理，將第1步驟與第2步驟當成1組，對一列分割預定線S進行雷射加工。脈衝雷射光束LB1及脈衝雷射光束LB2所照射之分割預定線S的轉換係，以圖1所示之分度進給機構30，通過使保持機構4在Y軸方向上進行分度進給的方式實施。並且，沿著所有的分割預定線S，重複實施第1步驟及第2步驟，在晶圓W內部形成成為分割起點的第1改質層10及第2改質層12。

(2)分割步驟 實施過改質層形成步驟後，對晶圓W施加外力，以第1改質層10及第2改質層12為分割起點，沿分割預定線S分割晶圓W。晶圓W的分割也可以利用，例如，以研磨石進行的背面研磨來實施。這種情況是利用旋轉的研磨石一邊按壓晶圓W的背面Wb，一邊使晶圓W薄化直至達到所要求的厚度為止，並且藉由研磨動作使第1改質層10及第2改質層12成為分割起點，將晶圓W分割成一個個具有器件D的器件晶片。

分割步驟也可以採用例如，擴張法來實施。這種情況是，在彈性膠帶黏貼於晶圓W的背面Wb的狀態下，使該彈性膠帶放射狀地擴展，藉以對晶圓W的內部施加外力，不耐外力的第1改質層10及第2改質層12就成為分割起點，晶圓W因而被分割成一個個具有器件D的器件晶片。這種情況要在上述改質層形成步驟之前，先使晶圓W薄化到所要求的厚度。這麼做而分割成的器件晶片則由未圖示出的搬出機構等拾取並搬送到下一個步驟。

像這樣，晶圓的加工方法中所包含的改質層形成步驟，在實施上至少包含將脈衝雷射光束LB1的聚光點9a定位於靠近晶圓W的表面Wa側之第1深度H1的位置，並照射脈衝雷射光束LB1以形成第1改質層10之第1步驟，和，將脈衝雷射光束LB2的聚光點9b定位於從第1改質層10隔開預定間隔100之靠近背面Wb側的第2深度H2的位置，並照射脈衝雷射光束LB2以形成第2改質層12之第2步驟；在改質層形成步驟中，由於脈衝雷射光束的輸出被設定成，從第1改質層10及第2改質層12產生的龜裂11, 13是不會碰到接下來所照射之脈衝雷射光束的長度，而且，預定間隔100係設定成，從第1改質層10及第2改質層12產生的龜裂彼此不相連的間隔，因此，從第1改質層10及第2改質層12產生的龜裂11, 13不會有在晶圓W的厚度方向上加長擴展的現象，也不會有從第1改質層10及第2改質層12產生的龜裂彼此相連而加長的情事。 因此，之前被脈衝雷射光束LB1、LB2照射到而剛剛形成的龜裂11, 13，碰到接下來所照射之脈衝雷射光束LB1、LB2而發生反射．散射的情形得到抑制，能夠防止形成於晶圓W的表面Wa之器件D受到損傷。

在本實施形態所示之改質層形成步驟中，雖然說明了在晶圓W的內部形成2個改質層(第1改質層10及第2改質層12)的情形，但是形成於晶圓W內部之改質層的數目並不限於。例如，可以在2個改質層之外再加上第3改質層而於晶圓W的內部形成3個改質層，也可以在3個改質層之外再加上第4改質層而於晶圓W的內部形成4個改質層。在這種情況中，各改質層之間的間隔還是要設定成，從各改質層產生的龜裂彼此不會相連的間隔。

實施例1 接著，一邊參照圖5，一邊說明從晶圓W內部的改質層所生出之龜裂延伸而在晶圓W的表面Wa發生之損傷的發生數及器件D的分割率之評估實驗。在本實施例中所實驗的是，形成於晶圓W內部之第1改質層10與第2改質層12之間的預定間隔如果設定成什麼程度的間隔就可以得到良好的結果。晶圓W採用的是形成直徑300mm且厚度775μm，表面上並被覆著鋁膜100nm之矽晶圓。從晶圓W的表面Wa到第1改質層10為止的距離設定為60μm。在20～140μm之間每隔10μm間隔地設定第1改質層10與第2改質層12的預定間隔，對各個晶圓W實施和上述改質層形成步驟及上述分割步驟相同的加工，測定發生於晶圓W的表面Wa之損傷(鋁膜上的損傷)的個數及器件D的分割率。以發生在晶圓W的中央部之分割預定線S的1行上之損傷個數的計數結果作為損傷的發生數。而，器件D的分割率則是將實際完成分割之器件D的個數，除以能夠從1片晶圓W取得之總器件數算出來的。

如圖5的圖表所示，第1改質層10與第2改質層12的預定間隔在20～40μm之間時，器件D的分割率雖然有100%，但是晶圓W的表面Wa上出現10個以上的損傷。預定間隔在45μm～120μm之間時，晶圓W的表面Wa上並無損傷的發生，而且器件D的分割率也有100%。而，預定間隔如果在120μm以上，晶圓W的表面Wa上雖無損傷的發生，器件D的分割率卻會降低到60～70%左右。

像這樣，確認了預定間隔狹窄(20～40μm)時，雖然可以從1片晶圓W取得所有的器件D，但是在晶圓W的表面Wa卻出現了許多的損傷。另一方面，確認了預定間隔寬(120μm以上)時，晶圓W的表面Wa上雖然未出現損傷，但是器件D的分割率卻變差。從而，確認將預定間隔設定為45～120μm時，可以獲得最好的結果。

1‧‧‧雷射加工裝置
2‧‧‧基台
2a‧‧‧上面
3‧‧‧支柱
4‧‧‧保持機構
5‧‧‧旋轉機構
6‧‧‧雷射光束照射機構
7‧‧‧振盪器
8‧‧‧聚光器
9a,9b‧‧‧聚光點
10‧‧‧第1改質層
100‧‧‧預定間隔
101‧‧‧距離
11‧‧‧龜裂
12‧‧‧第2改質層
13‧‧‧龜裂
20‧‧‧加工進給機構
21‧‧‧滾珠螺桿
22‧‧‧馬達
23‧‧‧導軌
24‧‧‧移動基座
30‧‧‧分度進給機構
31‧‧‧滾珠螺桿
32‧‧‧馬達
33‧‧‧導軌
34‧‧‧移動基座
D‧‧‧器件
S‧‧‧分割預定線
W‧‧‧晶圓
H1‧‧‧第1深度
H2‧‧‧第2深度
L1‧‧‧長度
L2‧‧‧長度
LB‧‧‧脈衝雷射光束
LB1‧‧‧脈衝雷射光束
LB2‧‧‧脈衝雷射光束
LB2’‧‧‧露光
Wa‧‧‧晶圓的表面
Wb‧‧‧晶圓的背面

【圖1】雷射加工裝置的構成之示意斜視圖。 【圖2】晶圓之一例的示意斜視圖。 【圖3】表示改質層形成步驟(第1步驟)之部分放大斷面圖。 【圖4】表示改質層形成步驟(第2步驟)之部分放大斷面圖。 【圖5】損傷發生數及器件之分割率的實驗結果示意圖。

9a,9b‧‧‧聚光點

10‧‧‧第1改質層

11‧‧‧預定間隔

12‧‧‧第2改質層

13‧‧‧龜裂

100‧‧‧預定間隔

H1‧‧‧第1深度

H2‧‧‧第2深度

LB2‧‧‧脈衝雷射光束

LB2’‧‧‧露光

W‧‧‧晶圓

Wa‧‧‧晶圓的表面

Wb‧‧‧晶圓的背面

Claims (1)

1. 一種晶圓的加工方法，是以具備保持被加工物之保持機構、照射對被該保持機構保持著的被加工物具有透射性之波長的脈衝雷射光束以於被加工物的內部形成改質層之雷射光束照射機構、和使該保持機構和該雷射光束照射機構相對地進行加工進給之加工進給機構的雷射加工裝置，對表面上有由複數條分割預定線區劃而形成之複數個器件的晶圓進行加工之晶圓的加工方法，其特徵在於包含： 改質層形成步驟，係將對晶圓具有透射性的波長之脈衝雷射光束的聚光點定位於晶圓的內部，從晶圓背面將脈衝雷射光束照射到對應於該分割預定線的區域，並使該保持機構和該雷射光束照射機構相對地進行加工進給，在晶圓內部形成改質層，和 分割步驟，係於實施該改質層形成步驟後，對晶圓施加外力而以該改質層為分割起點將晶圓沿該分割預定線進行分割；其中， 該改質層形成步驟至少包含：將該脈衝雷射光束的聚光點定位於晶圓表面側之第1深度的位置並照射該脈衝雷射光束以形成第1改質層之第1步驟，和 將該脈衝雷射光束的聚光點定位於從該第1改質層隔開預定間隔之背面側的第2深度的位置，並照射該脈衝雷射光束以形成第2改質層之第2步驟； 在該改質層形成步驟中，脈衝雷射光束的輸出被設定成，從該第1改質層及該第2改質層產生的龜裂是不會碰到接下來所照射之脈衝雷射光束的長度，且該預定間隔被設定成從該第1改質層及該第2改質層產生的龜裂彼此不相連的間隔。