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TW201819088A - 晶圓的加工方法 - Google Patents

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TW201819088A
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裵泰羽
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日商迪思科股份有限公司
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Abstract

本發明的課題是提供一種加工成可適當地分割具有相對於劈開方向傾斜45°的複數的切割道的晶圓之晶圓的加工方法。 　　其解決手段為： 　　一種晶圓的加工方法，係具有相對於劈開方向傾斜45°的複數的切割道之晶圓的加工方法，其特徵為： 　　包含雷射加工步驟，其係將對於晶圓具有透過性的波長的雷射束的聚光點定位於晶圓的內部，且沿著該切割道來照射該雷射束，沿著該切割道來將重疊於晶圓的厚度方向的複數的改質層形成於晶圓的內部， 　　在該雷射加工步驟中，分割具有相對於劈開方向平行的複數的切割道之晶圓時，將重疊於晶圓的厚度方向而形成之有必要的改質層的數量設為n層(n為自然數)，使m層(m為n･

Description

晶圓的加工方法
[0001] 本發明是有關以雷射束來將晶圓的內部改質之晶圓的加工方法。
[0002] 在以行動電話或個人電腦為代表的電子機器中，具備電路等的裝置的裝置晶片成為必須的構成要素。裝置晶片是例如以複數的切割道(分割預定線)來區劃以矽等的半導體材料所成的晶圓的表面，在各領域形成裝置之後，藉由沿著此切割道來分割晶圓而被製造。 　　[0003] 分割晶圓的方法之一，使透過性的雷射束聚光於晶圓的內部，而形成藉由多光子吸收來改質的領域(以下稱為改質層)之被稱為SD(Stealth Dicing)的方法為人所知(例如參照專利文獻1)。在沿著切割道來形成改質層之後，藉由對於晶圓施加力，能以改質層作為起點分割晶圓。 　　[0004] 可是，在此SD中，改質層容易殘留於裝置晶片，大多未能充分提高其抗折強度。於是，在形成改質層之後研削晶圓的背面，藉此一面除去改質層，一面將晶圓分割成複數的裝置晶片之被稱為SDBG(Stealth Dicing Before Grinding)的方法也被實用化(例如參照專利文獻2)。 [先前技術文獻] [專利文獻] 　　[0005] 　　[專利文獻1]日本特開2002-192370號公報 　　[專利文獻2]日本特開2004-111428號公報
(發明所欲解決的課題) 　　[0006] 在上述的SDBG中，一般以對於裝置晶片的分割能被促進的方式，沿著對應於相對於晶圓的主面垂直的複數的劈開面之劈開方向來設定切割道。另外，構成裝置的電晶體的配置也是配合此切割道的方向而定。 　　[0007] 相對於此，近年來，由以往的一般性的配置來使晶圓旋轉45°而形成裝置，藉此使pMOS電晶體的驅動電流增大的方法被檢討。然而，就此方法而言，由於切割道的方向也從劈開方向傾斜45°，因此即使在以往的一般性的條件下形成改質層，也有無法適當地分割晶圓的情形。 　　[0008] 本發明是有鑑於如此的問題點而研發者，其目的是在於提供一種加工成可適當地分割具有相對於劈開方向傾斜45°的複數的切割道的晶圓之晶圓的加工方法。 (用以解決課題的手段) 　　[0009] 若根據本發明的一形態，則可提供一種晶圓的加工方法，係具有相對於劈開方向傾斜45°的複數的切割道之晶圓的加工方法，其特徵為： 　　包含雷射加工步驟，其係將對於晶圓具有透過性的波長的雷射束的聚光點定位於晶圓的內部，且沿著該切割道來照射該雷射束，沿著該切割道來將重疊於晶圓的厚度方向的複數的改質層形成於晶圓的內部， 　　在該雷射加工步驟中，分割具有相對於劈開方向平行的複數的切割道之晶圓時，將重疊於晶圓的厚度方向而形成之有必要的改質層的數量設為n層(n為自然數)，使m層(m為n･以上的整數)的改質層重疊於晶圓的厚度方向而形成。 　　[0010] 在本發明的一形態中，晶圓是以(100)面作為主面的矽晶圓為理想。並且，在本發明的一形態中，在該雷射加工步驟之後，更包含：沿著該改質層來將晶圓分割成複數的晶片之分割步驟為理想。 [發明的效果] 　　[0011] 在本發明之一形態的晶圓的加工方法中，由於將在分割具有相對於劈開方向平行的複數的切割道之晶圓時所必要的改質層的數量設為n層(n為自然數)，形成m層(m為n･以上的自然數)的改質層，因此可適當地分割具有相對於劈開方向傾斜45°的複數的切割道之晶圓。
[0013] 參照附圖說明有關本發明的一形態的實施形態。本實施形態的晶圓的加工方法是包含雷射加工步驟(參照圖2(A)、圖2(B)及圖3(A))及分割步驟(參照圖3(B))。在雷射加工步驟中，對於具有相對於劈開方向傾斜45°的複數的切割道(分割預定線)之晶圓照射具有透過性的波長的雷射束，在晶圓的內部形成重疊於厚度方向的複數的改質層。 　　[0014] 另外，在此雷射加工步驟中，將分割具有相對於劈開方向平行的切割道之晶圓時所必要的改質層的數量設為n層(n為自然數)，形成m層(m為n･以上的自然數)的改質層。在分割步驟中，將晶圓的背面側研削，削薄晶圓，且以改質層作為起點分割成複數的晶片。以下，詳述有關本實施形態的晶圓的加工方法。 　　[0015] 圖1(A)是模式性地表示以本實施形態的晶圓的加工方法所加工的晶圓的構成例的立體圖。在本實施形態被加工的晶圓11是例如使用結晶性的矽來形成圓盤狀的矽晶圓，具有藉由(100)面來構成的表面(主面)11a及背面(主面)11b。 　　[0016] 此晶圓11是例如沿著對應於相對於晶圓11的表面11a(或背面11b)垂直的複數的劈開面之劈開方向D1，D2(劈開方向D1，D2是相對於表面11a(或背面11b)平行且互相垂直)來劈開。另外，上述的劈開面是例如相對於表面11a(或背面11b)垂直的{110}面，劈開方向D1，D2是對於此劈開面形成平行。 　　[0017] 晶圓11的表面11a側是以被配列成格子狀的切割道(分割預定線)13來區劃成複數的領域，在各領域是形成有IC、LSI等的裝置15。此切割道13是被設定於相對於晶圓11的劈開方向D1，D2傾斜45°的方向。 　　[0018] 另外，在本實施形態中，使用以結晶性的矽所成的圓盤狀的矽晶圓作為晶圓11，但晶圓11的材質、形狀、構造、大小等無限制。例如，亦可使用以其他的結晶性的材料所成的晶圓11。同樣，裝置15的種類、數量、大小、配置等也無限制。 　　[0019] 在實施本實施形態的晶圓的加工方法之前，可先在上述的晶圓11的表面11a側貼附保護構件。圖1(B)是模式性地表示保護構件被貼附於晶圓11的情況的立體圖。保護構件21是例如持有與晶圓11同等的直徑的圓形的薄膜(膠帶)，在其表面21a側是設有具有黏著力的糊層。 　　[0020] 因此，如圖1(B)所示般，只要使保護構件21的表面21a側密著於被加工物11的表面11a側，便可在被加工物11的表面11a側貼附保護構件21。藉由在被加工物11的表面11a側貼附保護構件21，可緩和在之後的各步驟加諸的衝撃，來防止裝置15的破損等。 　　[0021] 在晶圓11的表面11a側貼附保護構件21之後，進行在此晶圓11的內部形成改質層的雷射加工步驟。圖2(A)及圖2(B)是模式性地表示雷射加工步驟的一部分剖面側面圖。如圖2(A)及圖2(B)所示般，在本實施形態所被使用的雷射加工裝置2是具備用以吸引、保持晶圓11的吸盤4。 　　[0022] 吸盤4是被連結至馬達等的旋轉驅動源(未圖示)，繞著與鉛直方向大概平行的旋轉軸旋轉。並且，在吸盤4的下方是設有移動機構(未圖示)，吸盤4是藉由此移動機構來移動於水平方向。 　　[0023] 吸盤4的上面的一部分是形成吸引、保持晶圓11的表面11a側(保護構件21的背面21b側)的保持面4a。保持面4a是經由被形成於吸盤4的內部的吸引路(未圖示)等來連接至吸引源(未圖示)。藉由使吸引源的負壓作用於保持面4a，晶圓11是被吸引、保持於吸盤4。 　　[0024] 在吸盤4的上方是配置有雷射照射單元6。雷射照射單元6是將在雷射振盪器(未圖示)所被脈衝振盪的雷射束L照射、聚光於任意的位置。雷射振盪器是被構成為可脈衝振盪對於晶圓11具有透過性的波長(難被吸收的波長)的雷射束L。 　　[0025] 在雷射加工步驟中，首先，使被貼附於晶圓11的保護構件21的背面21b接觸於吸盤4的保持面4a，使吸引源的負壓作用。藉此，晶圓11是在背面11b側露出於上方的狀態下被吸盤4吸引、保持。 　　[0026] 其次，使吸盤4移動、旋轉，在成為對象的分割預定線13的延長線上對準雷射照射單元6。然後，如圖2(A)所示般，一邊從雷射照射單元6朝晶圓11的背面11b照射雷射束L，一邊使吸盤4移動於相對於對象的分割預定線13平行的方向。 　　[0027] 另外，在此是使雷射束L聚光於晶圓11的內部的第1深度的位置P1。亦即，將雷射束L的聚光點對準至晶圓11的內部的第1深度的位置P1。藉此，將晶圓11的內部的第1深度的位置P1改質，可形成成為分割的起點之第1改質層17a。此第1改質層17a是最好被形成於藉由之後的研削來除去的深度的位置。 　　[0028] 亦即，可將第1深度的位置P1設定成藉由之後的研削來除去的深度的位置。例如，之後將晶圓11從背面11b側研削而薄至30μm程度的厚度時，是將離表面11a，70μm程度的深度(距離)的位置設定成第1深度的位置P1，形成第1改質層17a。 　　[0029] 重複上述般的動作，沿著全部的分割預定線13來形成第1改質層17a之後，在不同的深度的位置以同樣的方法來形成別的改質層。在此，如圖2(B)所示般，使雷射束L聚光於晶圓11的內部的第2深度的位置P2。亦即，將雷射束L的聚光點對準至晶圓11的內部的第2深度的位置P2。藉此，將晶圓11的內部的第2深度的位置P2改質，而可形成成為分割的起點之第2改質層17b。 　　[0030] 此第2改質層17b也沿著全部的分割預定線13來形成。以上，可形成重疊於晶圓11的厚度方向之2層的改質層(第1改質層17a及第2改質層17b)。一旦晶圓11的分割所必要的數量的改質層重疊形成，則雷射加工步驟終了。另外，在形成3層以上的改質層時，是只要再變更使雷射束L聚光的深度來重複上述的動作即可。 　　[0031] 圖3(A)是模式性地表示雷射加工步驟之後的晶圓11的狀態的剖面圖。另外，在圖3(A)中，顯示形成有重疊於第1改質層17a及第2改質層17b的第3改質層17c的狀態。上述的晶圓11的分割所必要的改質層的數量是根據在分割具有相對於劈開方向平行的複數的切割道之一般性的晶圓時所必要的改質層的數量來算出。 　　[0032] 具體而言，若將分割上述一般性的晶圓時應重疊形成於厚度方向的改質層的數量設為n層(n為自然數)，則本實施形態的晶圓11的分割所必要的改質層是m層(m為n･以上的自然數)。亦即，在本實施形態的雷射加工步驟中，m層的改質層為被重疊形成於晶圓11的厚度方向。 　　[0033] 例如，為了分割除了具有相對於劈開方向平行的切割道的點以外被構成與本實施形態的晶圓11同等的晶圓，需要1層的改質層。此情況，1･(≒1.4)以上的自然數，最小的值為2，因此可知為了適當地分割本實施形態的晶圓11，只要形成2層以上的改質層即可。 　　[0034] 同樣，例如，為了分割除了具有相對於劈開方向平行的切割道的點以外構成與本實施形態的晶圓11同等的晶圓，需要2層的改質層。此情況，2･(≒2.8)以上的自然數，最小的為3，因此可知為了適當地分割本實施形態的晶圓11，只要形成3層以上的改質層即可。 　　[0035] 更具體而言，例如，在具有相對於劈開方向平行的切割道的晶圓形成改質層時的條件如其次般的情況，為了適當地分割此晶圓所必要的改質層的數量成為2層(n=2)。 　　晶圓的材質：矽(結晶) 　　晶圓的厚度：100μm~700μm 　　雷射束的波長：1064nm或1342nm 　　雷射束的輸出：1W~1.5W 　　雷射束的重複頻率：90kHz~100kHz 　　雷射束的點直徑：1μm~2.5μm 　　吸盤的移動速度(進給速度)：100mm/s~800mm/s 　　[0036] 因此，對於切割道13的方向為從劈開方向D1，D2傾斜45°的本實施形態的晶圓11，只要以同等的條件來形成改質層，必要的改質層的數量則成為3層或以上。但，此條件只不過是其一例，並非限制本發明。 　　[0037] 另外，若第1改質層17a的位置過接近晶圓11的表面11a，則因雷射束L的折射、反射、散射等，裝置15損傷之被稱為噴濺(splash)的現象容易發生。為了抑制此噴濺的發生，例如，只要在離表面11a，60μm以上的深度(距離)的位置形成第1改質層17a即可。 　　[0038] 另一方面，若第1改質層17a的位置遠離表面11a，則從第1改質層17a到達表面11a的龜裂11c不會發生，無法適當地分割晶圓11。如本實施形態般，藉由形成重疊於第1改質層17a的第2改質層17b(或第3改質層17c)，此第2改質層17b(或第3改質層17c)的發生成為契機，從第1改質層17a到達表面11a的龜裂11c也變容易發生。 　　[0039] 第2改質層17b(或第3改質層17c)的位置接近第1改質層17a的情況也容易發生噴濺。因此，只要在離開第1改質層17a的位置形成第2改質層17b(或第3改質層17c)即可。例如，只要在離表面11a，70μm程度的深度的位置形成第1改質層17a，在更離第1改質層17a，70μm程度的深度的位置形成第2改質層17b，在更離第2改質層17b，70μm程度的深度的位置形成第3改質層17c即可。 　　[0040] 在雷射加工步驟之後，進行一邊研削背面11b削薄晶圓11，一邊以改質層17a，17b，17c作為起點分割成複數的晶片之分割步驟。圖3(B)是模式性地表示分割步驟的一部分剖面側面圖。分割步驟是例如使用圖3(B)所示的研削裝置12來進行。 　　[0041] 研削裝置12是具備用以吸引、保持晶圓11的吸盤14。吸盤14是被連結至馬達等的旋轉驅動源(未圖示)，繞著與鉛直方向大概平行的旋轉軸旋轉。並且，在吸盤14的下方是設有移動機構(未圖示)，吸盤14是藉由此移動機構來移動於水平方向。 　　[0042] 吸盤14的上面的一部分是形成吸引、保持被貼附於晶圓11的保護構件21之保持面14a。保持面14a是經由被形成於吸盤14的內部的吸引路(未圖示)等來連接至吸引源(未圖示)。藉由吸引源的負壓作用於保持面14a，晶圓11是隔著保護構件21來保持於吸盤14。 　　[0043] 在吸盤14的上方是配置有研削單元16。研削單元16是具備被昇降機構(未圖示)支撐的主軸機殼(未圖示)。在主軸機殼是收容有主軸18，在從主軸機殼的下面露出的主軸18的下端部是固定有圓盤狀的固定件20。 　　[0044] 在固定件20的下面是安裝有與固定件20大概同徑的研削輪22。研削輪22是具備以不鏽鋼、鋁等的金屬材料所形成的輪基台24。在輪基台24的下面是環狀地配列有複數的研削磨石26。 　　[0045] 在主軸18的上端側(基端側)是連結馬達等的旋轉驅動源(未圖示)，研削輪22是藉由在此旋轉驅動源產生的力來繞著與鉛直方向大概平行的旋轉軸旋轉。在研削單元16的內部或近旁是設有用以對於晶圓11等供給純水等的研削液的噴嘴(未圖示)。 　　[0046] 在分割步驟中，首先，使從雷射加工裝置2的吸盤4搬出的晶圓11吸引、保持於研削裝置12的吸盤14。具體而言，使被貼附於晶圓11的保護構件21的背面21b接觸於吸盤14的保持面14a，使吸引源的負壓作用。藉此，晶圓11是在背面11b側露出於上方的狀態下被保持於吸盤14。 　　[0047] 其次，使吸盤14移動至研削單元16的下方。然後，如圖3(B)所示般，分別使吸盤14及研削輪22旋轉，一邊將研削液供給至晶圓11的背面11b等，一邊使主軸機殼(主軸18、研削輪22)下降。 　　[0048] 主軸機殼的下降速度(下降量)是被調整成為研削磨石26的下面會被推到晶圓11的背面11b側的程度。藉此，可研削背面11b側來削薄晶圓11。晶圓11會薄至預定的厚度(完工厚度)，例如，一旦以第1改質層17a、第2改質層17b及第3改質層17c作為起點而被分割成複數的晶片，則分割步驟終了。 　　[0049] 另外，在本實施形態中，使用1組的研削單元16(研削磨石26)來研削晶圓11的背面11b側，但亦可使用2組以上的研削單元(研削磨石)來研削晶圓11。例如，使用以大徑的磨粒所構成的研削磨石來進行粗的研削，且使用以小徑的磨粒所構成的研削磨石來進行完工的研削，藉此不會有大幅度拉長研削所要的時間的情形，可提高背面11b的平坦性。 　　[0050] 如以上般，在本實施形態的晶圓的加工方法中，由於將分割具有相對於劈開方向平行的複數的切割道之晶圓時所必要的改質層的數量設為n層(n為自然數)，形成m層(m為n･以上的自然數)的改質層，因此可適當地分割具有相對於劈開方向D1，D2傾斜45°的複數的切割道13之晶圓11。 　　[0051] 另外，本發明是不限於上述實施形態的記載，可實施各種變更。例如，在上述實施形態的分割步驟是研削晶圓11的背面11b，但亦可藉由貼附於晶圓11的擴張膠帶的擴張，或者使用棒狀的構件或滾輪的加壓等的方法來分割晶圓11。 　　[0052] 其他，上述實施形態的構造、方法等是可在不脫離本發明的目的的範圍適當變更實施。
[0053]
11‧‧‧晶圓
11a‧‧‧表面(主面)
11b‧‧‧背面(主面)
11c‧‧‧龜裂
13‧‧‧切割道(分割預定線)
15‧‧‧裝置
17a‧‧‧第1改質層
17b‧‧‧第2改質層
17c‧‧‧第3改質層
21‧‧‧保護構件
21a‧‧‧表面
21b‧‧‧背面
2‧‧‧雷射加工裝置
4‧‧‧吸盤
4a‧‧‧保持面
6‧‧‧雷射照射單元
12‧‧‧研削裝置
14‧‧‧吸盤
14a‧‧‧保持面
16‧‧‧研削單元
18‧‧‧主軸
20‧‧‧固定件
22‧‧‧研削輪
24‧‧‧輪基台
26‧‧‧研削磨石
D1、D2‧‧‧劈開方向
L‧‧‧雷射束
P1‧‧‧第1深度的位置
P2‧‧‧第2深度的位置
[0012] 　　圖1(A)是模式性地表示晶圓的構成例的立體圖，圖1(B)是模式性地表示在晶圓貼附有保護構件的情況的立體圖。 　　圖2(A)及圖2(B)是模式性地表示雷射加工步驟的一部分剖面側面圖。 　　圖3(A)是模式性地表示雷射加工步驟之後的晶圓的狀態的剖面圖，圖3(B)是模式性地表示分割步驟的一部分剖面側面圖。

Claims (3)

  1. 一種晶圓的加工方法，係具有相對於劈開方向傾斜45°的複數的切割道之晶圓的加工方法，其特徵為： 　　包含雷射加工步驟，其係將對於晶圓具有透過性的波長的雷射束的聚光點定位於晶圓的內部，且沿著該切割道來照射該雷射束，沿著該切割道來將重疊於晶圓的厚度方向的複數的改質層形成於晶圓的內部， 　　在該雷射加工步驟中，分割具有相對於劈開方向平行的複數的切割道之晶圓時，將重疊於晶圓的厚度方向而形成之有必要的改質層的數量設為n層(n為自然數)，使m層(m為n･以上的整數)的改質層重疊於晶圓的厚度方向而形成。
  2. 如申請專利範圍第1項之晶圓的加工方法，其中，晶圓係以(100)面作為主面的矽晶圓。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之晶圓的加工方法，其中，在該雷射加工步驟之後，更包含：沿著該改質層來將晶圓分割成複數的晶片之分割步驟。
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