TWI662611B - 晶圓之加工方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種當在沿著分割預定線連續形成有改質層之晶圓的表面上貼附保護膠帶，並將保護膠帶側保持於工作夾台上來對晶圓的背面一邊供給磨削水一邊磨削以形成為預定的厚度並且將晶圓分割成一個個的器件時，可不使晶圓的外周產生缺損而實施的晶圓之加工方法。

該晶圓之加工方法是將晶圓沿著分割預定線分割成一個個的器件晶片，其包含：改質層形成步驟，將對晶圓具有穿透性之波長的雷射光線在晶圓的內部定位聚光點而沿著分割預定線進行照射，並沿著分割預定線在晶圓內部形成改質層；及背面磨削步驟，對晶圓的背面一邊供給磨削水一邊磨削以形成為預定厚度，並將晶圓以改質層為破斷起點而沿著分割預定線分割成一個個的器件晶片，且在實施背面磨削步驟之前，會實施保護膠帶貼附步驟與黏著層硬化步驟，該保護膠帶貼附步驟是將藉由照射紫外線而使黏著層硬化之保護膠帶貼附於晶圓的表面，該黏著層硬化步驟是對貼附於晶圓的表面之保護膠帶照射紫外線以使黏著層硬化。

Description

晶圓之加工方法 發明領域

本發明是有關於一種將在表面使複數條分割預定線形成為格子狀並且在藉由該複數條分割預定線所劃分出的複數個區域中形成有器件之晶圓，沿著分割預定線分割的晶圓之加工方法。

發明背景

在半導體器件製造過程中，是在大致呈圓板狀之半導體晶圓的表面上以排列成格子狀的分割預定線劃分成複數個區域，並在此劃分之區域中形成IC、LSI等的器件。藉由將如此所形成之半導體晶圓沿著分割預定線切斷，以將形成有器件之區域予以分割而製造出一個個的器件晶片。

上述之沿著半導體晶圓的分割預定線所進行之切斷，通常是以稱為切割鋸(dicing saw)的切削裝置來進行。此切削裝置具備有保持半導體晶圓及光器件晶圓等被加工物之工作夾台、用於切削被保持於該工作夾台上的被加工物之切削組件、以及使工作夾台和切削組件相對地移動之切削進給組件。切削組件包含有主軸單元，該主軸單元具 備有主軸與裝設在該主軸上的切削刀片、以及將主軸旋轉驅動之馬達。切削刀片是由圓盤狀的基台和裝設於該基台之側面外周部的環狀刀刃所構成，刀刃是藉由電鑄將例如粒徑3μm左右的鑽石磨粒固定到基台而形成厚度約20μm左右。

然而，因為切削刀片具有20μm左右的厚度，因此會有作為劃分器件之分割預定線變得寬度必須為50μm左右，而使相對於晶圓之面積的分割預定線所占之面積比例變大，進而使生產性變差的問題。

另一方面，近年來作為分割半導體晶圓等晶圓之方法，以下的方法也正被實用化：使用對晶圓具有穿透性之波長的脈衝雷射光線，將聚光點定位在用來分割之區域的內部而照射脈衝雷射光線之被稱為內部加工的雷射加工方法。使用了這種稱為內部加工的雷射加工方法之分割方法，是從晶圓其中一面側在內部聚光成聚光點來照射對晶圓具有穿透性之波長的脈衝雷射光線，並沿著分割預定線在晶圓的內部連續地形成改質層，再藉由沿著因為形成此改質層而強度已降低之分割預定線施加外力，以將晶圓破斷而分割的技術。(參照例如專利文獻1。)

作為沿著如上所述地已沿著分割預定線形成有改質層之晶圓的分割預定線賦予外力，而將晶圓分割成一個個器件晶片之方法，已在下述專利文獻2中揭示有以下技術：將沿著分割預定線而形成有改質層之晶圓貼附於被裝設在環狀框架上的切割膠帶上，並藉由擴張切割膠帶以賦 予晶圓拉伸力，而將晶圓沿著形成改質層而使其強度降低之分割預定線分割成一個個的器件晶片的技術。

又，在沿著分割預定線連續地形成有改質層之晶圓的表面上貼附保護膠帶，將保護膠帶側保持於工作夾台上，之後對晶圓的背面一邊供給磨削水一邊磨削以形成為預定之厚度並且將晶圓分割為一個個器件晶片的技術已揭示於下述專利文獻3中。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2004-160493號公報

專利文獻2：日本專利特開2005-223282號公報

專利文獻3：日本專利特開2013-165229號公報

發明概要

然而，當在沿著分割預定線連續地形成有改質層之晶圓的表面上貼附保護膠帶，並將保護膠帶側保持於工作夾台上而對晶圓的背面一邊供給磨削水一邊磨削以形成為預定之厚度並且將晶圓分割成一個個的器件晶片時，會有所分割之器件晶片彼此相接觸且在器件晶片的側面產生微細的缺損因而導致器件晶片的品質降低的問題。

本發明是有鑒於上述事實而作成的發明，其主要技術課題在於提供一種當在沿著分割預定線連續形成有改質層之晶圓的表面上貼附保護膠帶，並將保護膠帶側保持 於工作夾台上來對晶圓的背面一邊供給磨削水一邊磨削以形成為預定的厚度並且將晶圓分割成一個個的器件晶片時，可不使晶圓的外周產生缺損而實施的晶圓之加工方法。

為了解決上述主要之技術課題，根據本發明所提供的晶圓之加工方法，是將表面上具有：於表面使複數條分割預定線形成為格子狀並且在藉由該複數條分割預定線所劃分出的複數個區域中，分別形成有器件之器件區域、及圍繞該器件區域之外周剩餘區域的晶圓，沿著分割預定線分割成一個個器件晶片的晶圓之加工方法，其特徵在於具備有：保護膠帶貼附步驟，將藉由照射紫外線而使黏著層硬化之保護膠帶貼附於晶圓的表面；黏著層硬化步驟，對貼附於晶圓的表面之保護膠帶照射紫外線以使該黏著層硬化；改質層形成步驟，將對晶圓具有穿透性之波長的雷射光線在晶圓的內部定位聚光點，再沿著分割預定線進行照射，並沿著分割預定線在晶圓內部形成改質層；及背面磨削步驟，實施該黏著層硬化步驟及該改質層形成步驟之後，一邊對晶圓的背面供給磨削水，一邊磨削晶圓以將晶圓薄化為預定厚度，並以該改質層為破斷起點，沿著該分割預定線將晶圓分割成一個個器件晶片。

較理想的是，該黏著層硬化步驟是僅對與晶圓的器件區域相對應之區域的該保護膠帶照射紫外線，而使與 器件區域相對應之區域的該保護膠帶的黏著層硬化。

根據本發明的晶圓之加工方法，由於在實施背面磨削步驟之前，會實施將可藉由照射紫外線而使黏著層硬化之保護膠帶貼附到晶圓的表面的保護膠帶貼附步驟、及對貼附於晶圓的表面之保護膠帶照射紫外線以使黏著層硬化的黏著層硬化步驟，因此在背面磨削步驟中，即使晶圓被分割成一個個的器件晶片，也可藉由已硬化之黏著層而被保持且可以避免已分割之器件晶片彼此的接觸，使其不會在器件晶片的側面上產生缺損。

又，本發明的晶圓之加工方法，由於在上述黏著層硬化步驟中，僅對貼附於晶圓的表面之保護膠帶中的與晶圓的器件區域相對應之區域照射紫外線來使與器件區域相對應之區域的黏著層硬化，而與外周剩餘區域相對應之區域的黏著層並不會硬化，因此已貼附於晶圓的表面之保護膠帶中的與晶圓的外周剩餘區域相對應之區域的黏著層會維持黏著力而緊貼於晶圓的表面，所以使其不會在晶圓之外周產生缺損且不會有污染晶圓表面之情形。

2‧‧‧半導體晶圓

2a‧‧‧表面

2b‧‧‧背面

21‧‧‧分割預定線

22‧‧‧器件

23‧‧‧器件區域

24‧‧‧外周剩餘區域

25‧‧‧改質層

3‧‧‧保護膠帶

30、301、302‧‧‧黏著層

31‧‧‧與半導體晶圓之器件區域相對應的區域

32‧‧‧與半導體晶圓之外周剩 餘區域相對應的區域

4‧‧‧遮罩

41‧‧‧圓形開口

5‧‧‧紫外線照射器

6‧‧‧雷射加工裝置

61、71‧‧‧工作夾台

62‧‧‧雷射光線照射組件

621‧‧‧套殼

622‧‧‧聚光器

63‧‧‧攝像組件

7‧‧‧磨削裝置

72‧‧‧磨削組件

731‧‧‧主軸殼體

732‧‧‧主軸

733‧‧‧安裝座

734‧‧‧磨削輪

735‧‧‧基台

736‧‧‧磨削磨石

737‧‧‧連結螺栓

L‧‧‧寬度

P‧‧‧聚光點

A、B、C、X、X1、Y‧‧‧箭頭

圖1是半導體晶圓的立體圖。

圖2(a)、(b)是顯示保護膠帶貼附步驟的說明圖。

圖3(a)~(c)是顯示黏著層硬化步驟的說明圖。

圖4是用於實施改質層形成步驟之雷射加工裝置的主要部位立體圖。

圖5(a)、(b)是顯示改質層形成行程之說明圖。

圖6(a)、(b)是顯示背面磨削步驟之說明圖。

用以實施發明之形態

以下，針對本發明的晶圓之加工方法的較佳實施形態，參照附加之圖式以作更詳細之說明。

圖1中所示為依照本發明而被加工之半導體晶圓2的立體圖。半導體晶圓2是由厚度為例如500μm的矽晶圓所構成，並在表面2a上將複數條分割預定線21形成為格子狀，且在藉由該複數條分割預定線21所劃分出的複數個區域中形成有IC、LSI等的器件22。如此所構成之半導體晶圓2具備有形成有器件22之器件區域23、及圍繞該器件區域23的外周剩餘區域24。以下，針對將此半導體晶圓2沿著分割預定線21分割成一個個器件晶片的晶圓之加工方法進行說明。

首先，實施保護膠帶貼附步驟，該保護膠帶貼附步驟是在半導體晶圓2之表面2a貼附可藉由照射紫外線而使黏著層硬化的保護膠帶。亦即，如圖2(a)及(b)所示，半導體晶圓2之表面2a貼附可藉由照射紫外線而使黏著層30硬化的保護膠帶3。再者，在本實施形態中，保護膠帶3是在厚度為100μm的聚氯乙烯(PVC)所製成的片狀基材的表面上塗佈有厚度5μm左右之可藉由照射紫外線而硬化的黏著層30。

已實施上述之保護膠帶貼附步驟之後，就可以實 施對貼附在半導體晶圓2之表面2a的保護膠帶3照射紫外線來使黏著層硬化的黏著層硬化步驟。針對該黏著層硬化步驟，參照圖3(a)至(c)進行說明。在圖3(a)至(c)所示之黏著層硬化步驟的實施形態中，會使用圖3(a)所示之環狀的遮罩4。該遮罩4是將外徑形成為比半導體晶圓2之外徑大，並且在中央部形成有大小與半導體晶圓2之器件區域23(參照圖1)相對應的圓形開口41。將如此所形成之遮罩4如圖3(b)所示地載置在貼附於半導體晶圓2之表面2a上的保護膠帶3的表面。此時，將形成於遮罩4之圓形開口41定位到保護膠帶3中的與半導體晶圓2的器件區域23相對應的區域31上。從而，保護膠帶3中的與半導體晶圓2之外周剩餘區域24相對應的區域32，會成為被遮罩4的外周部覆蓋的狀態。再者，保護膠帶3中的與半導體晶圓2之外周剩餘區域24相對應的區域32的寬度L(參照圖3(c))，雖然依晶圓的種類而異但可設定在2~3mm。像這樣將形成於遮罩4之圓形開口41定位並載置於保護膠帶3中的與半導體晶圓2之器件區域23相對應的區域31上之後，就可以如圖3(b)所示地點亮紫外線照射器5以通過形成於遮罩4之圓形開口41來對保護膠帶3中的與半導體晶圓2之器件區域23相對應的區域31照射紫外線。其結果，如圖3(c)所示，可以使保護膠帶3中的與半導體晶圓2之器件區域23相對應的區域31的黏著層301硬化。另一方面，由於對保護膠帶3中的與半導體晶圓2之外周剩餘區域24相對應的區域32並沒有照射紫外線，因此不會使保護膠帶3中的與半導體晶圓2之外周剩餘區域24相對應的區域32之黏著層 302硬化而可以維持著黏著力。

再者，上述之保護膠帶貼附步驟雖然以在後述之改質層形成步驟之前實施較為理想，但也可以在實施後述之背面磨削步驟之前實施。又，上述之黏著層硬化步驟無論在實施後述之改質層形成步驟之前或後述之背面磨削步驟之前實施都可以。並且，黏著層硬化步驟也可以是對保護膠帶3的整個面照射紫外線來使黏著層302全部硬化。

接著，實施改質層形成步驟，其為以對半導體晶圓2具有穿透性之波長的雷射光線在晶圓內部定位聚光點而沿著分割預定線21進行照射，並沿著分割預定線21在半導體晶圓2的內部形成改質層。此改質層形成步驟是使用圖4所示之雷射加工裝置6來實施。圖4所示之雷射加工裝置6具備有保持被加工物之工作夾台61、對保持於該工作夾台61上之被加工物照射雷射光線的雷射光線照射組件62、及對保持於工作夾台61上之被加工物進行拍攝之攝像組件63。工作夾台61是構成為可吸引保持被加工物，並形成為可藉由圖未示之移動機構來使其在圖4中於以箭頭X表示之加工進給方向上及以箭頭Y表示之分度進給方向上移動。

上述雷射光線照射組件62是從裝設在實質上配置成水平之圓筒形狀的套殼621的前端之聚光器622照射出脈衝雷射光線。又，裝設在構成上述雷射光照射組件62之套殼621的前端部的攝像組件63，在本實施形態中除了透過可見光拍攝之CCD等的一般攝像元件之外，還可由對被加工物照射紅外線之紅外線照明組件、捕捉由該紅外線照明 組件所照射之紅外線的光學系統、及輸出與該光學系統所捕捉到的紅外線相對應的電氣信號的紅外線攝像元件等所構成，並將所拍攝到的圖像信號傳送到圖未示出的控制組件。

關於使用上述之雷射加工裝置6而實施之改質層形成步驟，將參照圖4及圖5來加以說明。此改質層形成步驟，首先是將已實施過上述保護膠帶貼附步驟之半導體晶圓2的保護膠帶3側載置於上述圖4所示之雷射加工裝置6的工作夾台61上。並且，藉由圖未示之吸引組件以隔著保護膠帶3將半導體晶圓2吸附保持於工作夾台61上(晶圓保持步驟)。因此，保持在工作夾台61上的半導體晶圓2會變成背面2b在上側。如此進行而吸引保持有半導體晶圓2之工作夾台61，可透過圖未示之加工進給組件定位到攝像組件63的正下方。

當將工作夾台61定位到攝像組件63的正下方時，即可實行校準作業，該校準作業是藉由攝像組件63及圖未示之控制組件來檢測半導體晶圓2之用來雷射加工的加工區域。亦即，攝像組件63及圖未示之控制組件會實行用於對半導體晶圓2之在第1方向上形成的分割預定線21，和沿著分割預定線21照射雷射光線之雷射光線照射組件62的聚光器622進行對位之型樣匹配(pattern matching)等圖像處理，而完成雷射光線照射位置的校準。又，對於半導體晶圓2上所形成之在相對於上述第1方向為直交的方向上延伸之分割預定線21，也是同樣地完成雷射光線照射位置的校準。 此時，雖然半導體晶圓2之形成有分割預定線21的表面2a是位於下側，但是因為攝像組件63如上述地具備由紅外線照明組件與捕捉紅外線之光學系統以及將對應於紅外線之電氣信號輸出的紅外線攝像元件等所構成的攝像組件，所以可從背面2b透過而拍攝分割預定線21。

當如上所述地進行而檢測出形成在被保持於工作夾台61上之半導體晶圓2上的分割預定線21，並進行雷射光線照射位置的校準後，就能如圖5(a)所示，將工作夾台61移動至照射雷射光線之雷射光線照射組件62的聚光器622所在之雷射光線照射區域，並將預定之分割預定線21的一端(圖5(a)中為左端)定位於雷射光線照射組件62的聚光器622的正下方。接著，可將從聚光器622照射出來的脈衝雷射光線的聚光點P定位到半導體晶圓2之厚度方向中間部。並且，一邊從聚光器622照射對矽晶圓具有穿透性之波長的脈衝雷射光線一邊使工作夾台61以預定的進給速度在圖5(a)中朝箭頭X1所示之方向移動。然後，如圖5(b)所示，當雷射光線照射組件62之聚光器622的照射位置到達分割預定線21的另一端之位置後，即停止脈衝雷射光線的照射並且停止工作夾台61的移動。其結果為，在半導體晶圓2的內部會沿著分割預定線21形成改質層25。

再者，上述改質層形成步驟之加工條件，是以例如以下的條件進行設定。

光源：YAG脈衝雷射

波長：1064nm

重複頻率：50kHz

平均輸出：0.5W

聚光點點徑：φ 5μm

加工進給速度：300mm/秒

如上所述地沿著預定之分割預定線21實施上述改質層形成步驟後，即可將工作夾台61在箭頭Y所示的方向上分度進給相當於形成在半導體晶圓2上的分割預定線21之間隔的距離(分度進給步驟)，並完成上述改質層形成步驟。如此進行而沿著形成於第1方向上之所有分割預定線21都實施過上述改質層形成步驟之後，可使工作夾台61旋轉90度，以沿著在相對於形成在上述第1方向上之分割預定線21為垂直的方向上延伸之分割預定線21實行上述改質層形成步驟。

實施過上述改質層形成步驟後，就可以實施對半導體晶圓2的背面一邊供給磨削水一邊磨削以形成為預定的厚度，並將半導體晶圓2以改質層25作為破斷起點而沿著分割預定線21分割成一個個的器件晶片的背面磨削步驟。此背面磨削步驟是利用圖6(a)所示之磨削裝置7來實施。圖6(a)所示的磨削裝置7具備有保持被加工物的工作夾台71、及磨削被該工作夾台71所保持之被加工物的磨削組件72。工作夾台71是構成為將被加工物吸引保持於上表面，並藉由圖未示之旋轉驅動機構而使其在圖6(a)中朝箭頭A所示的方向旋轉。磨削組件72具備有主軸殼體731、旋轉自如地被支撐在該主軸殼體731上並藉由圖未示的旋轉驅動機構 使其旋轉之主軸732、裝設於該主軸732的下端之安裝座733、及安裝在該安裝座733的下表面之磨削輪734。此磨削輪734是由圓環狀之基台735、和在該基台735之下表面裝設成環狀的複數個磨削磨石736所構成，且是藉由連結螺栓737而將基台735安裝到安裝座733的下表面。再者，在構成上述磨削裝置7之主軸732上設置有沿軸心形成之磨削水供給通路，並形成為通過該磨削水供給通路將磨削水供給至磨削磨石736的磨削區域。

要使用上述之磨削裝置7實施上述背面磨削步驟時，是如圖6(a)所示地將貼附於半導體晶圓2的表面的保護膠帶3側載置於工作夾台71的上表面(保持面)。並且，藉由圖未示之吸引組件以隔著保護膠帶3將半導體晶圓2吸附保持於工作夾台71上(晶圓保持步驟)。因此，保持於工作夾台71上的半導體晶圓2會變成背面2b在上側。當像這樣隔著保護膠帶3將半導體晶圓2吸引保持在工作夾台71上之後，就能在將工作夾台71在圖6(a)中朝箭頭A所示之方向以例如300rpm旋轉時，使磨削組件72的磨削輪734在6(a)中朝箭頭B所示的方向以例如6000rpm旋轉，以如圖6(b)所示地使磨削研磨石736接觸作為被加工面之半導體晶圓2的背面2b，並將磨削輪734如箭頭C所示地以例如1μm/秒的磨削進給速度朝下方(相對於工作夾台71的保持面垂直的方向)磨削進給預定量。在如此進行而實施背面磨削步驟時，會對磨削磨石736所形成之磨削區域供給磨削水。其結果為，半導體晶圓2的背面2b會被磨削而將半導體晶圓2形成為預定的 厚度(例如100μm)，並且沿著形成改質層25而使其強度降低之分割預定線21被分割成一個個的器件晶片。再者，已被分割為一個個的複數個器件晶片，因為其表面貼附有保護膠帶3，因此不會變得分散凌亂而可維持著半導體晶圓2的形態。

在上述之背面磨削步驟中，因為使貼附於半導體晶圓2之表面2a的保護膠帶3中的與半導體晶圓2之器件區域23相對應之區域31的黏著層301硬化，所以在磨削中半導體晶圓2即使被分割成一個個器件晶片，也會因為已硬化之黏著層301而被保持並避免已分割之器件晶片彼此的接觸，而使其不會在器件晶片的側面產生缺損。又，在上述之實施形態中，因為沒有使貼附於半導體晶圓2之表面2a的保護膠帶3中的與半導體晶圓2之外周剩餘區域24相對應的區域32的黏著層302硬化而可維持黏著力並緊貼於半導體晶圓2之表面2a，所以不會使半導體晶圓2之外周產生缺損且不會有污染半導體晶圓2之表面2a的情形。

Claims (2)

1. 一種晶圓之加工方法，是將表面上具有：於表面使複數條分割預定線形成為格子狀並且在藉由該複數條分割預定線所劃分出的複數個區域中，分別形成有器件之器件區域、及圍繞該器件區域之外周剩餘區域的晶圓，沿著分割預定線分割成一個個器件晶片，該晶圓之加工方法的特徵在於具備有：保護膠帶貼附步驟，將藉由照射紫外線而使黏著層硬化之保護膠帶貼附於晶圓的表面；黏著層硬化步驟，對貼附於晶圓的表面之保護膠帶照射紫外線以使該黏著層硬化；改質層形成步驟，將對晶圓具有穿透性之波長的雷射光線在晶圓的內部定位聚光點，再沿著分割預定線進行照射，並沿著分割預定線在晶圓內部形成改質層；及背面磨削步驟，實施該黏著層硬化步驟及該改質層形成步驟之後，一邊對晶圓的背面供給磨削水，一邊磨削晶圓以將晶圓薄化為預定厚度，並以該改質層為破斷起點，沿著該分割預定線將晶圓分割成一個個器件晶片。
2. 如請求項1的晶圓之加工方法，其中，該黏著層硬化步驟是僅對與晶圓的器件區域相對應之區域的該保護膠帶照射紫外線，而使與器件區域相對應之區域的該保護膠帶的黏著層硬化。