TW201820437A - 晶圓的加工方法 - Google Patents

Abstract

[課題]本發明之課題是在於提供一種晶圓的加工方法，其可以將在正面藉由複數條分割預定線而被區劃成複數個元件的晶圓，在不使元件的品質降低的情形下有效率地分割成一個個的元件。 [解決手段]根據本發明可提供一種晶圓的加工方法，其至少是由下述步驟所構成：保護膠帶貼附步驟，在晶圓的正面配設會因照射紫外線而使黏著力降低之保護膠帶；背面磨削步驟，將該保護膠帶側保持於工作夾台上並磨削該晶圓的背面來進行薄化；切削溝形成步驟，從該晶圓的背面對應於分割預定線來定位切削刀並形成未到達正面的切削溝；切斷步驟，從該晶圓的背面沿著該切削溝照射雷射光線，以將該分割預定線完全地切斷；紫外線照射步驟，對貼附於該晶圓的正面的該保護膠帶照射紫外線來使其降低黏著力；框架支撐步驟，於該晶圓的該保護膠帶側貼附黏著膠帶，並且在具有收容該晶圓的開口部的框架上貼附該黏著膠帶的外周，而透過該黏著膠帶以該框架支撐該晶圓；及拾取步驟，從該晶圓中拾取一個個的元件。

Description

晶圓的加工方法

發明領域 本發明是有關於一種將藉由複數條分割預定線而被區劃成複數個元件的晶圓分割成一個個的元件之晶圓的加工方法。

發明背景 將IC、LSI等複數個元件以分割預定線區劃而形成於正面的晶圓，是藉由具備有切削刀的切割裝置而分割為一個個的元件，並利用於行動電話、個人電腦等電氣機器上。

已知的是，近年來為了謀求元件的高速化，會在矽晶圓等的半導體基板的正面上形成複數個低介電常數絕緣膜、即所謂Low-k膜，而形成成為IC、LSI的機能層。於此，由於Low-k膜是形成於晶圓的正面側整體，所以也會積層於分割預定線上，當以切削刀將其切斷時，會使Low-k膜如雲母般剝離，並有降低元件的品質之問題。

於是，從晶圓的正面側照射雷射光線並沿著分割預定線去除Low-k膜，而將切削刀定位於該已去除的區域上，並藉由切割的方式來分割成一個個的元件的方法已被提出且提供於實用(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2005-064231號公報

發明概要 發明欲解決之課題 根據上述之專利文獻1中記載的加工方法，雖然可將藉由直接切割來去除Low-k膜的情況下產生的問題解決，但是為了超過切削刀的寬度來將Low-k膜從切割道(street)上去除，以免切削刀接觸到Low-k膜，必須在分割預定線上形成至少2條雷射加工溝，而有導致生産性變差的問題。

此外，在實施上述專利文獻1中所記載的加工方法之中，已經很清楚的是會有例如以下的問題。 (1)即便實施將雷射光線照射於晶圓的正面側來去除Low-k膜的雷射開槽，若Low-k膜的去除不完全時，可能會有發生之後實施的切割時的切削刀的偏移或傾斜，而導致該切削刀偏摩耗的情形。 (2)由於從晶圓的正面側進行雷射開槽時，會因所謂碎屑飛散而導致元件的品質降低，所以必須另外塗佈用來防止其發生的保護膜，因而使生産性降低。 (3)由於照射複數次雷射光線，使熱應變殘留於晶圓上，而有導致元件的抗折強度的降低之虞。 (4)由於要將雷射加工溝形成得寬度較寬，以超過切削刀的寬度，因此變得必須有寬度較寬的切割道，而導致用於形成元件的區域受到壓迫，且元件的拾取個數減少。 (5)在Low-k膜的上表面有用於保護內部隔絕於外界的水分或金屬離子的鈍化(SiN，SiO₂ )膜，當從晶圓的正面側照射雷射光線時，會成為穿透該鈍化膜來加工Low-k膜之情形，使在Low-k膜中產生的熱之散逸空間失去，因而使Low-k膜剝離等，導致加工朝横向方向擴大(亦稱為「側蝕(under cut)」)，而成為降低元件的品質之要因。

本發明是有鑒於上述事實而作成的發明，其主要的技術課題在於提供一種晶圓的加工方法，其可以將在晶圓的正面積層複數層絶緣膜而形成機能層，並且藉由複數條分割預定線而區劃成複數個元件的晶圓，在不使元件的品質降低的情形下有效率地分割成一個個的元件。 用以解決課題之手段

為了解決上述主要的技術課題，根據本發明，可提供一種晶圓的加工方法，其是將複數個元件被分割預定線區劃且形成於正面的晶圓分割成一個個的元件，該晶圓的加工方法至少由下述步驟所構成： 保護膠帶貼附步驟，在晶圓的正面配設會因紫外線的照射而使黏著力降低之保護膠帶； 背面磨削步驟，將該保護膠帶側保持於工作夾台上並磨削該晶圓的背面來進行薄化； 切削溝形成步驟，從該晶圓的背面對應於分割預定線來定位切削刀並形成未到達正面的切削溝； 切斷步驟，從該晶圓的背面沿著該切削溝照射雷射光線，以將該分割預定線完全地切斷； 紫外線照射步驟，對貼附於該晶圓的正面的該保護膠帶照射紫外線以使其降低黏著力； 框架支撐步驟，於該晶圓的該保護膠帶側貼附黏著膠帶，並且在具有收容該晶圓的開口部的框架上貼附該黏著膠帶的外周，而透過該黏著膠帶以該框架支撐該晶圓；及 拾取步驟，從該晶圓中拾取一個個的元件。 發明效果

本發明之晶圓的加工方法，至少由下述步驟所構成：保護膠帶貼附步驟，在晶圓的正面配設會因照射紫外線而使黏著力降低之保護膠帶；背面磨削步驟，將該保護膠帶側保持於工作夾台上並磨削該晶圓的背面來進行薄化；切削溝形成步驟，從該晶圓的背面對應於分割預定線來定位切削刀並形成未到達正面的切削溝；切斷步驟，從該晶圓的背面沿著該切削溝照射雷射光線，以將該分割預定線完全地切斷；紫外線照射步驟，對貼附於該晶圓的正面的該保護膠帶照射紫外線以使其降低黏著力；框架支撐步驟，於該晶圓的該保護膠帶側貼附黏著膠帶，並且在具有收容該晶圓的開口部的框架上貼附該黏著膠帶的外周，而透過該黏著膠帶以該框架支撐該晶圓；及拾取步驟，從該晶圓中拾取一個個的元件，藉此，不需要在晶圓的正面形成複數個雷射加工溝，而可提升生產性並且解決如上述的問題點。此外，可於使拾取用的筒夾從元件的背面側作用以從黏著膠帶拾取分割後的一個個的元件之後，以該狀態原樣將元件的正面側黏結至配線基板，而能夠進一步提升生產性。

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實施形態，參照附加圖式以詳細地說明。 圖1中所示為以本發明的晶圓的加工方法所加工的晶圓10之立體圖。圖1所示之晶圓10是由例如厚度為700μm的矽基板所構成，且於正面10a將複數條分割預定線12形成為格子狀，並且在以該複數條分割預定線12所區劃出的複數個區域中形成有IC、LSI等的元件14。

首先，為了實施根據本發明的晶圓的加工方法，是如圖1所示地在晶圓10的正面10a貼附保護膠帶16，該保護膠帶16是用於保護元件14的保護構件，且可藉由照射紫外線使其降低黏著力 (保護膠帶貼附步驟)。藉此，成為於晶圓10的正面10a側以保護膠帶16覆蓋，而露出背面10b的狀態。再者，作為保護膠帶16，雖然在圖示的實施形態中是使用在由厚度為100μm的聚氯乙烯(PVC)所構成的片狀基材的貼附面上，塗佈有厚度為5μm左右之可藉由照射紫外線而硬化的黏著層之保護膠帶，但並不受限於此，只要是可在下一步驟中於所實施的背面磨削步驟中保護晶圓10的正面10a，且可藉由照射紫外線來降低黏著力的保護膠帶即可，也可以選擇任意的構件。

已實施該保護膠帶貼附步驟之後，接著實施背面磨削溝步驟。如圖2所示，在該背面磨削步驟中，是進行成將貼附有保護膠帶16之正面10a側朝向下方，並將成為被磨削面之背面10b側朝向上方，來載置在磨削裝置(省略整體圖)的磨削設備20所具備之第1工作夾台21上。第1工作夾台21是以可藉由圖未示的旋轉驅動機構而旋轉的方式構成，且該保持面是由多孔性材料所構成，並連接至圖未示之吸引設備上，而牢固地吸引保持晶圓10，以免在後述之磨削步驟時，晶圓10在第1工作夾台21上產生位置偏移等。

磨削設備20具備有用於對載置於第1工作夾台21上之晶圓10進行磨削並薄化之構成，並且具備藉由圖未示之旋轉驅動機構而使其旋轉之旋轉主軸22、裝設在該旋轉主軸22的下端的安裝座23、以及安裝在該安裝座23的下表面的磨削輪24，並且於磨削輪24的下表面環狀地配設有複數個磨削磨石25。

已將晶圓10吸引保持在第1工作夾台21上之後，即可使第1工作夾台21在圖2中朝箭頭21a所示之方向以例如300rpm的轉速旋轉，並且使磨削輪24在圖2中朝箭頭22a所示之方向以例如6000rpm的轉速旋轉。並且，使磨削磨石25接觸於晶圓10的背面10b，將磨削輪24以例如1μm/秒的磨削進給速度朝向下方磨削進給，亦即相對於第1工作夾台21垂直的方向磨削進給。此時，可以藉由圖未示的接觸式測量儀來一邊測量晶圓的厚度一邊進行磨削，且磨削晶圓10之背面10b而將矽晶圓10形成規定之厚度(例如200μm)，即完成該背面磨削步驟。

已完成該背面磨削步驟之後，接著實施切削溝形成步驟。將已結束背面磨削步驟的晶圓10搬送到圖3(a)所示的具備有切削設備30的切削裝置(省略整體圖)。

將從磨削設備20搬送出的晶圓10搬送到圖3(a)所示的切削設備30，並且將貼附有保護膠帶16的正面10a側朝向下方來載置於第2工作夾台31的保持面上。該切削設備30具備有保持已固定於旋轉主軸32的前端部的切削刀33的主軸殼體34。在實施形成切削溝的加工之時，可實施校準，該校準是使用可以藉由照射紅外線而從背面10b穿透晶圓10並對正面10a側拍攝之圖未示的撮像設備，來進行被吸引保持於第2工作夾台31的晶圓10的分割預定線12與切削刀33的對位。已實施該校準之後，讓依據該校準所得到的位置資訊而高速旋轉的切削刀33下降，且沿著吸引保持在切削設備30的第2工作夾台31上的晶圓10的分割預定線12切入，並使該第2工作夾台31與切削刀33在加工進給方向(箭頭X所示之方向)上相對移動。藉此，將作為切削部分的放大截面圖而顯示之如圖3(b)所示之沿著分割預定線12的切削溝100，以從該晶圓10的背面10b側至未到達正面10a的深度、及規定的溝寬(例如30μm)來形成。再者，於正面10a側如所示地形成有Low-k膜10c，且該切削溝100是切削至未到達正面10a、亦即未到達Low-k膜10c的深度。該第2工作夾台31是可旋轉自如地構成，且可以藉由使第2工作夾台31旋轉，而自如地變更晶圓10相對於切削刀33的方向。藉此，可以對應於晶圓10的所有的分割預定線12，從背面10b側形成上述切削溝100，而完成切削溝形成步驟。再者，圖3(b)是為了方便說明而強調並記載切削溝100之圖，並不是依照實際尺寸之構成。

已完成該切削溝形成步驟之後，實施將分割預定線12完全地切斷之切斷步驟。將已實施該切削溝形成步驟的晶圓10搬送到具備有圖4(a)所示之雷射加工設備40的雷射加工裝置(省略整體圖)，且在雷射加工設備40的第3工作夾台41的保持面上，將貼附有保護膠帶16的正面側10a設成下方來載置。在對載置於第3工作夾台41的晶圓10實施雷射加工之時，可實施校準，該校準是使用圖未示的撮像設備，來進行吸引保持於第3工作夾台41之晶圓10的分割預定線12與雷射光線照射設備42的對位。已實施該校準之後，依據該校準所得到的位置資訊，從被吸引保持於第3工作夾台41上的晶圓10的背面10b側沿著分割預定線12照射雷射光線，並且使該第3工作夾台41與該雷射光線照射設備42在加工進給方向(箭頭X所示之方向)上相對移動。藉此，如於圖4(b)作為放大截面圖而顯示地，在切削溝100的底部、亦即形成有Low-k膜10c的晶圓10的正面10a側，形成沿著分割預定線12將晶圓10和Low-k膜10c一起完全地切斷的切斷部102。第3工作夾台41是藉由圖未示的位置變更設備而以可自如地變更相對於雷射光線照射設備42的相對位置的方式構成，並藉由作動該位置變更設備以沿著晶圓10的所有的分割預定線12來形成切斷部102，而完成該切斷步驟。

再者，在本實施形態之切斷步驟中所實施的雷射加工條件，是設定成例如以下。

光源 ：YAG脈衝雷射 波長 ：355nm(YAG雷射的第三諧波) 輸出 ：3.0W 重複頻率 ：20kHz 進給速度 ：100mm/秒

已實施該切斷步驟之後，如圖5所示，將已實施切斷步驟的晶圓10的背面10b側，載置於用於對晶圓10照射紫外線之暫時保持台50上。該暫時保持台50具備有用於保持晶圓10之由具有通氣性的多孔質材料所構成之吸附夾頭52，且該吸附夾頭52是連接至圖未示的吸引設備。將晶圓10載置於暫時保持台50之後，作動該吸引設備以藉由吸附夾頭52進行吸引保持。此時，雖然晶圓10已完全地被切斷成一個個的元件，但由於保護膠帶16未被切斷，而可藉由保護膠帶16在不使一個個的元件脫離的情形下保持有整體。並且，已將晶圓10吸引保持於該暫時保持台50後，如圖6所示，讓暫時保持台50移動至紫外線照射設備56的正下方，並從紫外線照射設備56照射紫外線V到貼附於晶圓10之保護膠帶16的整個面上(紫外線照射步驟)。如上所述，在保護膠帶16的貼附面上形成有會因照射紫外線而硬化並使黏著力降低的黏著層，藉由實行該紫外線照射步驟，可使照射到保護膠帶16的紫外線到達該黏著層，而使該黏著層硬化並使黏著力降低，成為容易將保護膠帶16從晶圓10剝離的狀態。再者，作為暫時保持台50，亦可準備實施紫外線照射步驟用的獨立的保持台，亦可將上述各加工設備所具備的第1~第3工作夾台21、31、41的任一個作為該暫時保持台50來使用。又，由於只要是能夠為了照射紫外線而保持晶圓10的工作台即可，所以不必如暫時保持台50地具備有吸引設備，例如，也可以是使用如只是暫時地放置晶圓10的作業台之構成。進一步說，上述之紫外線照射設備56也可以是可讓作業者手持來朝向晶圓10進行直接照射的手持類型(handy type)。

已實施該紫外線照射步驟之後，在實施後述的拾取步驟之前，實施框架支撐步驟，該框架支撐步驟是為了將晶圓10形成為適合於拾取步驟的狀態，而使晶圓10保持於框架。該框架支撐步驟，如圖7所示，首先是在吸引保持於暫時保持台50的晶圓10的正面10a上仍原樣貼附有保護膠帶16的狀態下，將黏著膠帶T貼附於該保護膠帶16側，並且將黏著膠帶T的外周貼附於具有收容晶圓10之開口部的框架F上，而透過黏著膠帶T以框架F來支撐晶圓10。藉此，晶圓10會成為其背面10b側位於暫時保持台50側，而以黏著膠帶T包夾保護膠帶16來進行支撐的情形。如此進行，在成為已將晶圓10藉由暫時保持台50、黏著膠帶T來支撐的狀態之後，即停止暫時保持台50的圖未示的吸引設備並解除晶圓10的吸引狀態。已解除晶圓10與暫時保持台50的吸引狀態之後，藉由將被框架F所支撐的晶圓10朝上方拉起，使晶圓10從暫時保持台50遠離。再者，如上述，雖然藉由對保護膠帶16的貼附面照射紫外線，保護膠帶16與晶圓10的黏著力會降低，但並非是完全地消失，還是保留有在將晶圓10從暫時保持台50往上拉起的作業中，不從黏著膠帶T脫離之程度的黏著力。藉此，形成如圖8所示之使晶圓10的背面10b側露出，並且透過黏著膠帶T被框架F所支撐的狀態，而完成框架支撐步驟。

已完成該框架支撐步驟之後，實施拾取步驟。該拾取步驟是藉由圖9中表示其一部分的拾取設備60所實施的步驟，該拾取設備60具備框架保持構件61、於其上表面部載置框架F且保持上述框架F的夾具62、以及由至少上方開口的圓筒形狀所構成的擴張圓筒63，該擴張圓筒63是用於擴張已裝設於被該夾具62所保持的框架F上之晶圓10。框架保持構件61是藉由支撐設備64而可升降地被支撐，且該支撐設備64是由設置成圍繞擴張圓筒63的複數個的汽缸64a、及從汽缸64a延伸之活塞桿64b所構成。

該擴張圓筒63是設定為比框架F的内徑更小，且比貼附於已裝設於框架F的黏著膠帶T上之晶圓10的外徑更大。於此，如圖9所示，拾取裝置60能夠設成使框架保持構件61與擴張圓筒63的上表面部成為大致相同高度的位置(以虛線表示)、以及可藉由支撐設備64的作用而使框架保持構件61下降，使擴張圓筒63的上端部成為比框架保持構件61的上端部更高的位置(以實線表示)。

當使上述框架保持構件61下降，而將擴張圓筒63的上端從以虛線表示的位置開始，相對地變化成比以實線表示的框架保持構件61更高的位置時，會使已裝設於框架F的黏著膠帶T按壓於擴張圓筒63的上端緣而被擴張。其結果，由於有拉伸力放射狀地作用在貼附於黏著膠帶T的晶圓10、以及保留在晶圓10的正面10a側的保護膠帶16上，因此一個個的元件14彼此沿著在上述切斷步驟中沿分割預定線12形成的切斷部102而相遠離。並且，在已將一個個的元件14彼此的間隔擴大的狀態下，作動拾取筒夾65，並且將間隔已擴大之狀態下的元件14從背面側吸附以拾取。此時，在黏著膠帶T與晶圓10之間，雖然存在有保護膠帶16，但由於照射紫外線而使黏著力降低，所以保護膠帶16會保留於黏著膠帶T側，所以能夠良好地使元件14從保護膠帶16遠離而拾取。然後，搬送到黏結步驟，該黏結步驟是將已拾取的元件14的正面側黏結到配線基板。藉由以上，結束拾取步驟，而完成依據本發明之晶圓的加工方法。

本發明是如由上述實施形態中可理解地，能夠發揮各種的作用效果。例如，由於形成為從晶圓的背面側形成切削溝，並且從背面側照射雷射光線來將分割預定線完全地切斷，所以形成切削溝時並沒有藉由雷射加工形成的加工溝，因而可避免切削刀的偏移或傾斜，且可以防止切削刀偏摩耗之情形。

又，由於藉由從晶圓的背面側沿著在之前步驟所形成的切削溝照射雷射光線以進行成將分割預定線完全地切斷，所以不會有碎屑附著於元件的正面側之情形，而不需要形成保護膜等。又，由於不需要形成對應於切削刀的寬度之寬度較寬的雷射加工溝，所以能夠避免產生因照射複數次雷射光線而殘留熱應變且使元件的抗折強度降低等的問題。

此外，由於在從晶圓的背面側藉由切削刀形成切削溝之後，實施沿著該切削溝照射雷射光線來完全地切斷之切斷步驟，所以不需要將分割預定線的寬度做得較大，而不會有因為寬度較寬的分割預定線而導致可以取得的元件的個數減少等的問題。特別是，由於雷射光線的照射是從背面側實施，並且僅藉由雷射加工來對形成切削溝時的殘餘的部分進行切斷，所以也能夠避免如從正面側照射雷射光線來切斷晶圓的情況，因穿透鈍化膜來進行雷射加工而失去的熱的散逸空間，且發生側蝕等的問題。

並且，藉由實施上述之紫外線照射步驟及框架支撐步驟，變得可在和保護膠帶一起來將晶圓完全地切斷成一個個的元件且透過黏著膠帶進行框架保持的狀態下實施拾取步驟，在步驟的中途不需要剝離保護膠帶，而可效率良好地且容易地實現在從黏著膠帶中拾取元件後，原樣將元件的正面黏結於配線基板之作法。

再者，本發明並不限定於上述之實施形態，且可設想有各種的變形例。例如，雖然上述之實施形態中，是在實施背面磨削步驟、切削溝形成步驟、切斷步驟時，將晶圓10搬送到且保持於實施各步驟的磨削設備20、切削設備30、雷射加工設備40的各設備中的第1工作夾台21、第2工作夾台31、第3工作夾台41來實施各加工，但也可形成為匯總上述各設備來構成加工裝置，並且藉由將晶圓10保持於一個工作夾台上，且使該工作夾台移動到各設備來實施加工。

10‧‧‧晶圓

10a‧‧‧正面

10b‧‧‧背面

10c‧‧‧Low-k膜

12‧‧‧分割預定線

14‧‧‧元件

16‧‧‧保護膠帶

20‧‧‧磨削設備

21‧‧‧第1工作夾台

21a、22a、X‧‧‧箭頭

22、32‧‧‧旋轉主軸

23‧‧‧安裝座

24‧‧‧磨削輪

25‧‧‧磨削磨石

30‧‧‧切削設備

31‧‧‧第2工作夾台

33‧‧‧切削刀

34‧‧‧主軸殼體

40‧‧‧雷射加工設備

41‧‧‧第3工作夾台

42‧‧‧雷射光線照射設備

50‧‧‧暫時保持台

52‧‧‧吸附夾頭

56‧‧‧紫外線照射設備

60‧‧‧拾取設備

61‧‧‧框架保持構件

62‧‧‧夾具

63‧‧‧擴張圓筒

64‧‧‧支撐設備

64a‧‧‧汽缸

64b‧‧‧活塞桿

65‧‧‧拾取筒夾

100‧‧‧切削溝

102‧‧‧切斷部

F‧‧‧框架

T‧‧‧黏著膠帶

V‧‧‧紫外線

圖1是用於說明根據本發明所實施之保護膠帶貼附步驟的說明圖。 圖2是用於說明根據本發明所實施之背面磨削步驟的說明圖。 圖3(a)、(b)是用於說明根據本發明所實施之切削溝形成步驟的說明圖。 圖4(a)、(b)是用於說明根據本發明所實施之切斷步驟的說明圖。 圖5是用於說明在根據本發明所實施之紫外線照射步驟中，使晶圓的背面保持於暫時保持台的狀態的説明圖。 圖6是用於說明在根據本發明所實施之紫外線照射步驟中，從貼附於晶圓的正面的保護膠帶側照射紫外線的狀態的説明圖。 圖7是用於說明根據本發明所實施之框架支撐步驟的說明圖。 圖8是顯示藉由圖7所示之框架支撐步驟使晶圓翻轉的狀態之圖。 圖9是用於說明根據本發明所實施之拾取步驟的說明圖。

Claims (1)

1. 一種晶圓的加工方法，是將複數個元件被分割預定線區劃且形成於正面的晶圓分割成一個個的元件，該晶圓的加工方法至少由下述步驟所構成： 保護膠帶貼附步驟，在晶圓的正面配設會因紫外線的照射而使黏著力降低之保護膠帶； 背面磨削步驟，將該保護膠帶側保持於工作夾台並磨削該晶圓的背面來進行薄化； 切削溝形成步驟，從該晶圓的背面對應於分割預定線來定位切削刀並形成未到達正面的切削溝； 切斷步驟，從該晶圓的背面沿著該切削溝照射雷射光線，以將該分割預定線完全地切斷； 紫外線照射步驟，對貼附於該晶圓的正面的該保護膠帶照射紫外線以使其降低黏著力； 框架支撐步驟，於該晶圓的該保護膠帶側貼附黏著膠帶，並且在具有收容該晶圓的開口部的框架上貼附該黏著膠帶的外周，而透過該黏著膠帶以該框架支撐該晶圓；及 拾取步驟，從該晶圓中拾取一個個的元件。