TW201812880A

TW201812880A - 晶圓的加工方法

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Publication number: TW201812880A
Application number: TW106118067A
Authority: TW
Inventors: 田淵智隆; 溝本康隆; 吉永晃
Original assignee: 迪思科股份有限公司
Priority date: 2016-07-04
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2018-04-01
Also published as: KR20180004660A; CN107579042A; JP2018006587A

Abstract

[課題]本發明的課題在於提供一可以在不使器件的品質降低的情形下實行電漿蝕刻之晶圓的加工方法。 [解決手段]根據本發明可提供一種晶圓的加工方法，其為將晶圓分割成一個個器件，該晶圓是將在正面積層有鈍化膜的器件以分割預定線區劃而在半導體基板的正面形成有複數個，該晶圓的加工方法至少由下述步驟所構成：保護膜形成步驟，在該晶圓的正面被覆液狀樹脂以形成保護膜；半導體基板露出步驟，對分割預定線照射雷射光線，以去除積層於分割預定線的鈍化膜或金屬膜，使半導體基板沿著分割預定線露出；保護膜去除步驟，從該晶圓的正面去除該保護膜；及分割步驟，以覆蓋該器件的鈍化膜作為遮蔽膜，且將已於分割預定線露出的半導體基板藉由電漿蝕刻進行分割。

Description

晶圓的加工方法

發明領域本發明是有關於一種藉由所謂的電漿蝕刻來將晶圓分割成一個個的器件之晶圓的加工方法。

發明背景被分割預定線所區劃而在半導體基板的正面形成有IC、LSI等複數個器件之晶圓，是藉由切割裝置、雷射加工裝置等而被分割成一個個的器件，且利用於行動電話、個人電腦等電氣機器上。

又，作為使器件的抗折強度提升，並且能一次將晶圓分割成一個個的器件之生產性良好的分割方法，已提出的有一種電漿蝕刻的技術之方案(參照例如專利文獻1)。先前技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2002-093752號公報

發明概要發明欲解決之課題根據記載於上述專利文獻1之電漿蝕刻的技術，雖然所期待的是生產效率變好，且被分割的器件之抗折強度變得良好，但在晶圓的正面將用於保護器件的抗蝕膜(resist film)形成為均勻的厚度的作法比較困難，且由於在實行電漿蝕刻時，該抗蝕膜也會稍微被蝕刻，因此當在抗蝕膜較薄的部分進行電漿蝕刻時，會有局部地露出器件，而使器件的品質降低的問題。又，在分割預定線上積層有包含TEG(test element group，測試元件群組)的金屬膜的情形下，也有電漿蝕刻被遮蔽而無法以電漿蝕刻進行分割的問題。

本發明是有鑒於上述事實而作成之發明，其主要的技術課題在於提供一種可以在不使器件的品質降低的情形下實行電漿蝕刻之晶圓的加工方法。用以解決課題之手段

為了解決上述之主要的技術課題，根據本發明可提供一種晶圓的加工方法，其為將晶圓分割成一個個的器件，該晶圓是將在正面積層有鈍化膜(passivation film)的器件以分割預定線區劃而在半導體基板的正面形成有複數個，該晶圓的加工方法至少是由下述步驟所構成：保護膜形成步驟，在該晶圓的正面被覆液狀樹脂以形成保護膜；半導體基板露出步驟，對分割預定線照射雷射光線，以去除積層於分割預定線的鈍化膜或金屬膜，使半導體基板沿著分割預定線露出；保護膜去除步驟，從該晶圓的正面去除該保護膜；及分割步驟，以覆蓋該器件的鈍化膜作為遮蔽膜，且將已於分割預定線露出的半導體基板藉由電漿蝕刻進行分割。

較理想的是，在該保護膜形成步驟中將使用的液狀樹脂設為水溶性樹脂，且在該保護膜去除步驟中，以水去除保護膜。又，可以將該鈍化膜藉由SiO₂ 膜、Si₃ N₄ 膜、聚醯亞胺(polyimide)膜中之任一種來形成，且半導體基板是矽基板，並將在電漿蝕刻中使用的氣體設為氟系氣體，來實施上述晶圓的加工方法。發明效果

本發明之晶圓的加工方法，是將晶圓分割成一個個器件，該晶圓是將在正面積層有鈍化膜的器件以分割預定線區劃而在半導體基板的正面形成有複數個，該晶圓的加工方法至少由下述步驟所構成：保護膜形成步驟，在該晶圓的正面被覆液狀樹脂以形成保護膜；半導體基板露出步驟，對分割預定線照射雷射光線，以去除積層於分割預定線的鈍化膜或金屬膜，使半導體基板沿著分割預定線露出；保護膜去除步驟，從該晶圓的正面去除該保護膜；及分割步驟，以覆蓋該器件的鈍化膜作為遮蔽膜，且藉由電漿蝕刻對已於分割預定線露出的半導體基板進行分割，藉此，在變得必須對正面積層有鈍化膜的晶圓實行電漿蝕刻的情形下之使半導體基板沿著分割預定線露出的步驟中，即使由於雷射光線的照射而發生的加工屑、所謂的碎屑，朝外部飛散，也能藉由具有該保護膜而不會有附著於器件的正面之情形，且可防止使器件的品質降低之情形。

又，實行電漿蝕刻時，由於是將已積層於器件的正面的鈍化膜作為電漿蝕刻時的遮蔽膜來利用，因此毋需形成要均勻地塗佈會比較困難之抗蝕膜(1~5μm)，也可抑制以該抗蝕膜作為遮蔽膜來實施電漿蝕刻時的品質的降低。

用以實施發明之形態以下，針對本發明的晶圓的加工方法的較佳實施形態，參照附加圖式以詳細地說明。

如圖1所示，在本實施形態中被加工之晶圓10，是由半導體基板(矽基板)10a、與器件14所形成，該器件14是形成在該半導體基板10a的正面側之藉由複數條分割預定線12所區劃出的區域中，此外，如圖1(a)中以局部放大截面圖所示，是在形成有該器件14之正面側的全域中形成有鈍化膜16(例如，二氧化矽膜(SiO₂ ))，該鈍化膜16具有可從來自外部的污染與不純物等的進入中保護器件14的作用。該鈍化膜16是以電漿CVD法來積層之情形是已知的，在此省略其詳細內容。再者，作為藉由依據本發明之晶圓的加工方法而被加工的晶圓，並不一定限定於圖1(a)所示的晶圓，也可以將例如在分割預定線12上並未形成鈍化膜，而是形成有包含TEG(test element group，測試元件群組)的金屬膜18之晶圓作為對象(參照圖1(b))。

於圖1、2中顯示有保護膜形成裝置20的一部分(省略全體圖)，且顯示有構成該保護膜形成裝置20的一部分之保持機構22。該保持機構22的吸附夾頭24是由具有通氣性的多孔陶瓷所形成，且連接於圖未示的吸引機構，並藉由使該吸引機構作動而構成為可吸引保持被載置的被加工物。

準備了上述的晶圓10後，實施保護膜形成步驟。更具體而言，首先，是在該保持機構22上載置且吸引保持晶圓10。然後，將噴射液體樹脂(例如聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA))的噴射噴嘴26定位到已被載置於保持機構22上之晶圓10的上方，且以100rpm的旋轉速度使保持機構22旋轉，並且從在概要截面圖所示的噴射噴嘴26中噴射液體樹脂。作為噴射噴嘴26，如圖所示，是一邊在前端部將流通於噴射噴嘴26之本體中央的流通路之液狀樹脂混入到從外周側供給的壓縮空氣中，一邊從噴嘴前端部以霧狀形式進行噴射。再者，在圖2中，雖然是極為簡化而顯示噴射噴嘴26，但可以採用一般所知的氣刷(air brush)等之構成。

對晶圓10噴射了預定量的液狀樹脂後，停止來自噴射噴嘴26的噴射，且使保持了晶圓10的保持機構22移動到紫外線照射器28的正下方。使保持機構22移動到紫外線照射器28的正下方後，從紫外線照射器28照射紫外線，以使該液狀樹脂硬化，且形成具有約5μm的厚度之保護膜21。再者，在本實施形態中，雖然作為水溶性的紫外線硬化型樹脂而採用了聚乙烯醇(PVA)，但本發明並不受限於此，作為藉由照射紫外線而硬化的液狀樹脂，可以使用水溶性酚醛樹脂、丙烯酸系水溶性樹脂等之水溶性樹脂。

實施該保護膜形成步驟後，藉由圖3所示的雷射加工裝置30(僅顯示局部而省略全體圖)實施半導體基板露出步驟，其為使半導體基板10a沿著分割預定線12露出。將上述晶圓10之形成有保護膜21之正面側設成朝向上方來載置並吸引保持在該雷射加工裝置30的圖未示之保持台上。並且，藉由雷射光線照射機構32以至少去除形成於分割預定線之鈍化膜16、或構成TEG之金屬膜18的可能的加工條件，更具體而言是照射對於構成鈍化膜16、或金屬膜18的材料具有吸收性之波長的雷射光線LB，並且使晶圓10在箭頭X所示的方向上相對地移動，來沿著分割預定線12施行所謂的燒蝕加工，以去除該保護膜21、鈍化膜16或金屬膜18，使半導體基板10a露出。保持晶圓10之圖未示的保持台是構成為也可適當在Y方向、旋轉方向上移動，且藉由使其對雷射光線照射機構32相對移動，以對所有的分割預定線12都施行該雷射加工，而成為沿著全部的分割預定線12露出半導體基板10a的狀態。在本實施形態中，由於是藉由上述之保護膜形成步驟來塗佈液狀樹脂並形成保護膜21，因此藉由該燒蝕加工而飛散的碎屑會由於保護膜21而不會有附著在器件的正面之情形，器件的品質即受到保護。

再者，例如本實施形態之雷射加工條件可設定成以下的形式。波長：355nm 重複頻率：50kHz 平均輸出：2W 聚光光斑：φ30μm 進給速度：100mm/秒

如上述地實施半導體基板露出步驟後，實施保護膜去除步驟，其為去除形成於晶圓10的正面之保護膜22。由於在本實施形態中所形成的保護膜22是水溶性樹脂，因此可以在配設於雷射加工裝置30的圖未示之洗淨區域中，對晶圓10的正面供給洗淨水，而容易地去除(參照圖4(a))。如此進行而去除保護膜22之晶圓10的概要截面圖顯示於圖4(b)。如圖所示，可將全部的保護膜21從晶圓10的正面去除，而形成沿著分割預定線12露出有半導體基板10a的半導體基板區域10b。再者，根據本發明，藉由在施行該雷射加工前於晶圓10的正面全體形成有保護膜21之作法，使照射雷射光線時飛散的碎屑不直接附著在器件13上，而是附著在保護膜21上。因此，藉由實行保護膜去除步驟，將飛散到晶圓10上的碎屑也與保護膜21一起去除，使晶圓10的正面成為乾淨的狀態，並藉由下一步驟的分割步驟(電漿蝕刻)成為合適的狀態。

實施上述之保護膜去除步驟後，實施分割步驟，其為進行用於將晶圓10分割成一個個的器件的電漿蝕刻。於所述的電漿蝕刻中，可以使用例如於圖5簡化而顯示之電漿蝕刻裝置40。此電漿蝕刻裝置40具備供給氟系氣體的氣體供給部41，且具備有在內部進行蝕刻處理的腔室42。可從氣體供給部41在該腔室42內供給例如SF₆ 、C₄ F₈ ，作為氟系氣體。

如圖所示，在進行電漿蝕刻的腔室42的上部側，配設有連接於氣體供給部41的蝕刻氣體供給機構43，且於下部側配設有保持會被蝕刻之作為被加工物的晶圓10的工作夾台44。

蝕刻氣體供給機構43在內部具備有氣體流通路徑43a，且具有透過以多孔構件所形成的下表面43b來向保持於工作夾台44的晶圓10的露出面側(形成有器件14之側)供給蝕刻氣體的功能。再者，蝕刻氣體供給機構43是在腔室42內部藉由圖未示的移動機構而被驅動並朝上下升降自如地被構成。

另一方面，工作夾台44是藉由腔室42可旋動地支撐其軸部，並將圖未示的吸引源透過吸引路徑44a連接到構成為具有通氣性之上表面44b。腔室42的底部具備有連接於圖未示的氣體排出部之排氣口45，排氣口45會發揮對腔室內進行減壓、或將使用過的蝕刻氣體排出的功能。又，於蝕刻氣體供給機構43、工作夾台44連接有高頻電源46，而可以供給高頻電壓，並將腔室42內的蝕刻氣體電漿化。本實施形態中的電漿蝕刻裝置40是如以上概要構成，以下說明關於藉由電漿蝕刻裝置40實行的分割步驟。

首先，透過具有黏著性及可撓性的保護膠帶T，將已實施保護膜去除步驟的晶圓10保持在框架F上。該晶圓10是從圖未示的腔室42的搬入搬出口搬入到腔室42內。將已搬入腔室42內的晶圓10以形成有蝕刻加工中作為遮蔽膜而發揮功能之鈍化膜16的正面側朝上方來載置且吸引固定在工作夾台44上。將晶圓10載置在工作夾台44上後，並將腔室42設成密閉空間後，將內部空氣排氣以進行減壓。

已將腔室42內減壓後，藉由圖未示的移動機構一邊使蝕刻氣體供給機構43下降來調整與晶圓10的距離，一邊從氣體供給部41透過蝕刻氣體供給機構43使蝕刻氣體(SF₆ )朝腔室42內噴出，並且使高頻電源46作動以將高頻電壓施加在蝕刻氣體供給機構43與工作夾台44之間，以使已供給到腔室42內的蝕刻氣體(SF₆ )電漿化。然後，藉由電漿的蝕刻效果將晶圓10的正面之中，已去除鈍化膜16(或金屬膜18)之半導體基板露出區域10b的底部進行預定時間蝕刻。如此進行而將半導體露出區域10b的底部削除預定量後，接著將從氣體供給部41供給的蝕刻氣體切換成作為另一個蝕刻氣體的C₄ F₈ ，且使高頻電源作動以使所供給的氣體電漿化。藉此，可在半導體基板露出區域10b的側壁形成保護膜。其後，同樣進行，並一邊反覆進行SF₆ 、C₄ F₈ 的供給，一邊使其進行蝕刻。藉由如此進行而實行蝕刻10~15分鐘，可實行如在圖5(b)以概要截面圖所示的異方性蝕刻，且可形成向下方垂直地延伸之良好的分割溝10c。然後，藉由僅蝕刻相當於半導體基板10a的厚度量，可將晶圓10分割成一個個的器件14，而完成分割步驟。再者，一般而言該電漿蝕刻方法是作為波希法(Bosch Process)而廣為周知，圖所示的蝕刻裝置是概要圖，其他的構成已被省略。

藉由該分割步驟沿著全部的分割預定線12形成分割溝10c後，將保持該晶圓10的框架F移送到圖未示的拾取步驟。然後，利用將保護膠帶T朝半徑方向擴張的擴張機構，變得可將該保護膠帶擴張，而可容易地對已分割成一個個的器件14進行拾取。

根據本發明之晶圓的加工方法，雖然可如上述實施形態地實施，但本發明並非受限於此之發明。在本實施形態中，雖然作為半導體基板的材料而採用了矽，但並不受限於此，可以採用砷化鎵(GaAs)等其他的半導體基板。又，雖然作為朝晶圓10的正面側噴射而成為保護膜的液狀樹脂，採用了可藉由水容易地去除的水溶性樹脂，但並不受限於此，也可採用其他的液狀樹脂，亦可為例如可藉由特定的藥劑去除的液狀樹脂。

又，關於本實施形態方面，雖然作為鈍化膜16而採用了二氧化矽(SiO₂ )膜，但並不受限於此，可以選擇聚醯亞胺膜、氮化矽膜(Si₃ N₄ )。此外，在本實施形態的電漿蝕刻中，雖然藉由作為交互地供給SF₆ 、C₄ F₈ 之所謂的波希法而已知的蝕刻方法來實行分割步驟，但並不受限於此，也可以採用一般所熟知的其他的電漿蝕刻法。實行電漿蝕刻時，宜選擇會成為異方性蝕刻的蝕刻條件，且可以考慮：半導體基板10a的厚度(例如，200~300μm)、與作為遮蔽膜來發揮功能之作為鈍化膜16的構件而被選擇的膜材之蝕刻速率的比(例如，Si：SiO₂ 膜＝700：1、Si：聚醯亞胺(polyimide)膜、Si：氮化矽膜(Si₃ N₄ )＝100：1等)，來選擇到分割半導體基板10a之前作為遮蔽膜而發揮功能之鈍化膜厚度(例如1~5μm)，而適當調整蝕刻條件。再者，關於電漿蝕刻由於已是眾所周知的技術，因此在此省略更多的詳細說明。

10‧‧‧晶圓

10a‧‧‧半導體基板

10b‧‧‧半導體基板區域

10c‧‧‧分割溝

12‧‧‧分割預定線

14‧‧‧器件

16‧‧‧鈍化膜

18‧‧‧金屬膜

20‧‧‧保護膜形成裝置

21‧‧‧保護膜

22‧‧‧保持機構

26‧‧‧噴射噴嘴

28‧‧‧紫外線照射器

30‧‧‧雷射加工裝置

32‧‧‧雷射光線照射機構

40‧‧‧電漿蝕刻裝置

41‧‧‧氣體供給部

42‧‧‧腔室

43‧‧‧蝕刻氣體供給機構

43a‧‧‧氣體流通路徑

43b‧‧‧下表面

44‧‧‧工作夾台

44a‧‧‧吸引路徑

44b‧‧‧上表面

45‧‧‧排氣口

46‧‧‧高頻電源

F‧‧‧框架

LB‧‧‧雷射光線

T‧‧‧保護膠帶

X、Y‧‧‧方向

圖1(a)、(b)是說明在本發明的晶圓的加工方法中被加工之晶圓的說明圖。圖2(a)、(b)是用於說明在本發明的晶圓的加工方法中所實施之保護膜形成步驟的說明圖。圖3是用於說明在本發明的晶圓的加工方法中的半導體基板露出步驟的說明圖。圖4(a)、(b)是用於說明在本發明中的保護膜去除步驟的說明圖。圖5(a)、(b)是用於說明實施本發明中的分割步驟用的電漿蝕刻裝置的概要之說明圖。

Claims

一種晶圓的加工方法，是將晶圓分割成一個個器件，該晶圓是將在正面積層有鈍化膜的器件以分割預定線區劃而在半導體基板的正面形成有複數個，該晶圓的加工方法至少是由下述步驟所構成：保護膜形成步驟，在該晶圓的正面被覆液狀樹脂以形成保護膜；半導體基板露出步驟，對分割預定線照射雷射光線，以去除積層於分割預定線的鈍化膜或金屬膜，使半導體基板沿著分割預定線露出；保護膜去除步驟，從該晶圓的正面去除該保護膜；及分割步驟，以覆蓋該器件的鈍化膜作為遮蔽膜，且將已於分割預定線露出的半導體基板藉由電漿蝕刻進行分割。
如請求項1之晶圓的加工方法，其中在該保護膜形成步驟中使用的液狀樹脂是水溶性樹脂，且在該保護膜去除步驟中，以水去除保護膜。
如請求項1或2之晶圓的加工方法，其中該鈍化膜是SiO₂ 膜、Si₃ N₄ 膜、聚醯亞胺膜中之任一種，半導體基板是矽基板，在電漿蝕刻中使用的氣體是氟系氣體。