TWI778184B

TWI778184B - 晶圓的加工方法

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Publication number: TWI778184B
Application number: TW107143480A
Authority: TW
Inventors: 深谷幸太; 蔡龍; 陳之文
Original assignee: 日商迪思科股份有限公司
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2022-09-21
Also published as: JP2019102688A; JP7105058B2; CN109865938B; US10573560B2; US20190172749A1; KR102611268B1; TW201926455A; KR20190066571A; CN109865938A

Abstract

[課題]即便是非結晶體等的晶圓仍可不蛇行地進行分割。 [解決手段]一種晶圓的加工方法，是沿著複數條分割預定線分割晶圓，該晶圓的加工方法包含：照射對晶圓具有穿透性之波長的雷射光束並沿著分割預定線形成分割起點用改質層的步驟、及對晶圓賦與外力而以分割起點用改質層為起點來沿著分割預定線分割晶圓的步驟。並設成下述構成：於晶圓之背面側形成分割起點用改質層時，率先於分割起點用改質層的形成，以第1輸出以下的輸出來照射雷射光束，而在背面附近形成誘導裂隙伸長方向之裂隙誘導層來作為改質層後，將分割起點用改質層形成在與裂隙誘導層同等位置。

Description

晶圓的加工方法

發明領域本發明是有關於一種將晶圓分割成一個個的晶片之晶圓的加工方法。

發明背景作為晶圓之加工方法，已有下述方法被提出：在照射對晶圓具有穿透性之波長的雷射光束而在晶圓的內部形成改質層後，對晶圓賦與外力而以改質層為起點來將晶圓分割為一個個晶片(例如，參照專利文獻1)。在專利文獻1所記載之加工方法中，是沿著晶圓之分割預定線形成改質層並使裂隙在厚度方向上伸長，而使裂隙於晶圓之正面或背面露出。並且，藉由將晶圓朝裂隙側之伸長側按壓，以順利地分割晶圓。先前技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本專利特許第4402708號公報

發明概要發明欲解決之課題然而，特別是在玻璃等非結晶體之晶圓的情況下，會有下述情況：裂隙從改質層朝向晶圓之正面或背面並未直線狀地伸長，而使露出於晶圓之正面或背面側的裂隙蛇行。因此，已有無法精度良好地分割晶圓的問題。

據此，本發明的目的為提供一種即便為非結晶體等晶圓也可以不蛇行地分割為晶片之晶圓的加工方法。用以解決課題之手段

根據本發明，可提供一種晶圓的加工方法，是對設定有交叉之複數條分割預定線的晶圓進行加工之晶圓的加工方法，並具備：改質層形成步驟，將對晶圓具有穿透性之波長的雷射光束的聚光點定位於晶圓的內部，並以第1輸出將雷射光束從晶圓的其中一面朝對應於該分割預定線之區域照射，而在晶圓的內部形成分割起點用改質層；及分割步驟，實施該改質層形成步驟後，對晶圓賦與外力並以該分割起點用改質層為起點來沿著該分割預定線分割晶圓，該改質層形成步驟包含：第1子步驟，率先於該分割起點用改質層的形成，以該第1輸出以下的輸出來照射雷射光束，而形成將裂隙伸長方向誘導至晶圓的該其中一面附近內部的裂隙誘導層；及第2子步驟，實施該第1子步驟後，將聚光點定位於與該裂隙誘導層同等位置、或比該裂隙誘導層更朝向與該其中一面相反的另一面側的位置，並以該第1輸出照射雷射光束來形成該分割起點用改質層，並且形成從該分割起點用改質層連通到該其中一面之裂隙。

根據該構成，於晶圓的其中一面的附近形成有裂隙誘導層之後，可在與裂隙誘導層同等位置或比裂隙誘導層更朝向另一面側的位置形成分割起點用改質層。當裂隙從分割起點用改質層伸長至晶圓之其中一面側時，可藉由裂隙誘導層所進行的誘導而抑制裂隙的蛇行。據此，可以沿著分割預定線形成裂隙，且即便是如非結晶體等結晶方位為隨機的晶圓，也可以良好地進行分割。發明效果

根據本發明，藉由在分割起點用改質層形成前於晶圓之其中一面之附近內部形成裂隙誘導層，即便在非結晶體等之晶圓也可以不蛇行地進行分割。

用以實施發明之形態以下，參照附加圖式，說明本實施形態的雷射加工裝置。圖1是本實施形態之雷射加工裝置的立體圖。圖2是比較例的雷射加工的說明圖。再者，雷射加工裝置只要是可實施本實施形態的晶圓的加工方法之構成即可，並非限定於圖1所示之構成。

如圖1所示，雷射加工裝置1是構成為使照射雷射光束的加工頭40和已保持有晶圓W的保持台30相對移動，來對晶圓W的內部進行雷射加工。在晶圓W之正面(另一面)是將複數條分割預定線(未圖示)配置排列成格子狀，並在藉由複數條分割預定線所區劃出的各區域中形成有器件。晶圓W是透過切割膠帶T而支撐於環形框架F。又，晶圓W並無特別限定，只要是可藉由雷射光束之照射來形成改質層之晶圓即可。

於雷射加工裝置1的基台10上設置有使保持台30相對於加工頭40在X軸方向及Y軸方向上移動的工作台移動機構20。工作台移動機構20具有配置於基台10上之與X軸方向平行的一對導軌21、及設置成可在一對導軌21上滑動之馬達驅動的X軸工作台22。又，工作台移動機構20具有配置於X軸工作台22的上表面且平行於Y軸方向的一對導軌23、及可滑動地設置在一對導軌23上之馬達驅動的Y軸工作台24。

於X軸工作台22及Y軸工作台24的背面側，各自形成有圖未示之螺帽部，於這些螺帽部中螺合有滾珠螺桿25、26。並且，可藉由將連結到滾珠螺桿25、26的一端部之驅動馬達27、28旋轉驅動，而將保持台30沿著導軌21、23朝X軸方向及Y軸方向移動。又，於Y軸工作台24上設置有保持晶圓W的保持台30。在保持台30之上表面形成有保持面31，且在保持台30之周圍設置有夾持固定晶圓W周圍之環形框架F的夾具部32。

於保持台30的後方的立壁部11突出設置有支臂部12，且支臂部12之前端設置有對保持台30上之晶圓W進行雷射加工的加工頭40。加工頭40是從晶圓W的背面(其中一面)側照射對晶圓W具有穿透性之波長的雷射光而形成沿著分割預定線之改質層63(參照圖2)。改質層63是指藉由雷射光的照射而使得晶圓W內部的密度、折射率、機械性強度和其他物理特性變得與周圍不同的狀態，且導致強度比周圍更低的區域。又，改質層63可為例如，熔融處理區域、裂隙(crack)區域、絕緣破壞區域、折射率變化區域，亦可為混合了這些區域的區域。

又，在雷射加工裝置1中設有用以整合控制裝置各部之控制單元45。控制單元45是由執行各種處理的處理器或記憶體等所構成。記憶體是因應用途而以ROM(唯讀記憶體，Read Only Memory)、RAM(隨機存取記憶體，Random Access Memory)等的一個或複數個儲存媒體來構成。於記憶體中，除了儲存有用以控制裝置各部之控制程式之外，還儲存有雷射加工的加工條件等。藉由相對於加工頭40來將保持台30朝加工進給方向移動，可沿著分割預定線在晶圓W的內部形成改質層63。

如圖2A所示，一般而言，當藉由雷射加工而於晶圓Wa形成改質層63來作為分割起點時，是利用使裂隙68沿著晶圓Wa之結晶方位伸長來抑制蛇行。因此，通常必須配合晶圓Wa的結晶方位來制定做法。只要晶圓W是結晶方位一致之矽晶圓，就可以藉由配合結晶方位來照射雷射光束而使裂隙68在晶圓Wa的內部直線地伸長。然而，若晶圓W為玻璃晶圓等的非結晶體，因為結晶方位為隨機，所以無法配合結晶方位來進行雷射加工。

如圖2B所示，若在非結晶體的晶圓Wb以通常的輸出的雷射光束來形成改質層63時，會使從改質層63至到達晶圓Wb的背面61b的裂隙68蛇行，而無法良好地分割晶圓Wb。如圖2C所示，若為了抑制裂隙68的蛇行而抑制雷射光束的輸出時，將不會使裂隙68從改質層63伸長至晶圓Wb的背面61b為止，而無法使改質層63作為晶圓Wb之分割起點來發揮功能。如此，所要求的是一種適合於非結晶體之晶圓Wb的雷射加工方法。

於是，在本實施形態中，除了分割起點用改質層65(65a、65b)來作為成為分割起點之改質層之外，還形成有裂隙誘導層66來作為成為裂隙68之導引的改質層(參照圖3)。藉由在分割起點用改質層65的形成之前，將裂隙誘導層66形成得比分割起點用改質層65之形成預定位置更朝向背面61側，以藉由裂隙誘導層66誘導從分割起點用改質層65朝晶圓W的背面61側伸長的裂隙68。藉由裂隙68沿著裂隙誘導層66而伸長，變得可抑制到達晶圓W之背面61的裂隙68的蛇行並良好地分割晶圓W。

以下，說明晶圓的加工方法。圖3是本實施形態之晶圓的加工方法的說明圖。分別為圖3A到圖3C是顯示改質層形成步驟之一例的圖，圖3D是顯示分割步驟之一例的圖。

如圖3A所示，首先實施改質層形成步驟。在改質層形成步驟中，是在晶圓W的內部形成成為分割起點的分割起點用改質層65。此時，在保持台30上隔著切割膠帶T而保持晶圓W(參照圖1)，且將加工頭40之射出口定位於晶圓W的分割預定線。又，將對晶圓W具有穿透性之波長的雷射光束的聚光點定位於晶圓W的正面62附近，並以第1輸出將雷射光束從晶圓W的背面61側朝對應於分割預定線的區域照射。

然後，藉由將加工頭40對晶圓W相對移動，而在晶圓W之內部形成沿分割預定線之分割起點用改質層65a，並且從分割起點用改質層65a朝向背面61側形成裂隙68。當將第1層之分割起點用改質層65a形成於晶圓W的正面62附近時，會在將聚光點的高度朝上方移動後沿著分割預定線進行雷射加工，而在晶圓W的內部形成第2層的分割起點用改質層65b。如此，每次使聚光點之高度朝上方移動而沿著分割預定線重複進行雷射光束的照射，藉此可在晶圓W的內部形成複數層的分割起點用改質層65a、65b。

再者，改質層形成步驟中的分割起點用改質層65的加工條件是設定為如例如以下所示。晶圓：玻璃基板　φ8英吋×0.5mm 雷射種類：固體雷射波長：對玻璃基板具有穿透性之波長[μm] 重複頻率：50[kHz] 輸出：0.8[W] 加工進給速度：700[mm/秒] 加工深度：距上表面37[μm]

接著，率先於晶圓W之最上層的分割起點用改質層65c(參照圖3C)的形成，而如圖3B所示，在晶圓W的背面61附近的內部形成誘導裂隙68之伸長方向的裂隙誘導層66。此時，將加工頭40之射出口定位於晶圓W的分割預定線，且將對晶圓W具有穿透性之波長的雷射光束的聚光點定位於晶圓W的背面61附近的內部。又，將雷射加工的輸出條件形成為可變，並以比第1輸出更小的第2輸出來將雷射光束從晶圓W的背面61側朝對應於分割預定線的區域來對晶圓W照射。

然後，藉由將加工頭40對晶圓W相對移動，而在晶圓W的背面61附近形成沿分割預定線之裂隙誘導層66。裂隙誘導層66，可利用不產生裂隙68的程度之低輸出的雷射光束來形成，亦可利用不使裂隙68到達晶圓W的背面61的程度之低輸出的雷射光束來形成。又，裂隙誘導層66只要形成為可誘導裂隙68之伸長方向即可，亦可利用例如與分割起點用改質層65的形成時的雷射光束的第1輸出相同的輸出來形成。

再者，改質層形成步驟中的裂隙誘導層66的加工條件是設定為如例如以下所示。雷射種類：固體雷射波長：對玻璃基板具有穿透性之波長[μm] 重複頻率：50[kHz] 輸出：0.5[W] 加工進給速度：700[mm/秒] 加工深度：距上表面32[μm]

其次，如圖3C所示，於晶圓W的背面61附近的內部形成裂隙誘導層66後，可在比裂隙誘導層66稍微深的位置形成分割起點用改質層65c。此時，將加工頭40之射出口定位於晶圓W的分割預定線，且將對晶圓W具有穿透性之波長的雷射光束的聚光點定位於與裂隙誘導層66同等位置、亦即重疊於裂隙誘導層66的位置。又，將雷射加工的輸出條件復原為原來條件，並以第1輸出將雷射光束從與晶圓W的正面62相反的背面61側朝對應於分割預定線的區域來對晶圓W照射。

然後，藉由將加工頭40對晶圓W相對移動，而以重疊於裂隙誘導層66的方式形成分割起點用改質層65c，並且從分割起點用改質層65c形成連通到晶圓W的背面61的裂隙68。裂隙68會由分割起點用改質層65c沿著裂隙誘導層66伸長而被誘導至晶圓W的背面61為止。藉此，可在晶圓W之背面61抑制裂隙68的蛇行，而形成沿著分割預定線的裂隙68。可藉由從分割起點用改質層65c至到達晶圓W的背面61的裂隙68，將晶圓W的背面61側半切。

如此，在改質層形成步驟中率先於分割起點用改質層65c的形成，而將裂隙誘導層66形成在比分割起點用改質層65c的形成預定位置更朝向背面61側，藉此使裂隙誘導層66作為裂隙68之導引而發揮功能。再者，分割起點用改質層65c並不限定於將雷射光束的聚光點定位於與裂隙誘導層66同等位置而形成之構成。分割起點用改質層65c亦可將雷射光束的聚光點定位於比裂隙誘導層66更朝向正面62側來形成。但是，雷射光束的聚光點雖然沒有必要重疊於裂隙誘導層66，但會調整為不重疊於第2層的分割起點用改質層65b的高度。

其次，如圖3D所示，在改質層形成步驟實施後實施分割步驟。在分割步驟中，是對晶圓W賦與外力並以分割起點用改質層65a-65c為起點，而沿著分割預定線分割晶圓W。此時，是將晶圓W的背面61設成朝下來載置於破斷裝置(未圖示)之一對支撐台51。一對支撐台51是在一個方向(與紙面垂直的方向)上延伸，且在一對支撐台51之間配置有拍攝單元52。藉由拍攝單元52來從一對支撐台51之間拍攝晶圓W的分割預定線(分割起點用改質層65)。

於一對支撐台51的上方沿著支撐台51的延伸方向設置有按壓刀刃53，可依據拍攝單元52的拍攝結果來將按壓刀刃53定位於晶圓W的分割預定線。接著，可藉由隔著切割膠帶T將按壓刀刃53壓抵於晶圓W，而對分割起點用改質層65賦與外力並將晶圓W斷裂。當沿著一條分割預定線將晶圓W斷裂後，即可將按壓刀刃53定位在相鄰的分割預定線來進行斷裂。藉由重複該斷裂動作，可將晶圓W分割為一個個的晶片。

(實驗例) 以下，針對實驗例進行說明。在實驗例中，測定了下述情況之裂隙的蛇行量：僅在玻璃晶圓GW形成分割起點用改質層的情況、及於玻璃晶圓GW上在分割起點用改質層之前先形成裂隙誘導層的情況。如圖4A所示，當在玻璃晶圓GW上未形成裂隙誘導層時，產生於玻璃晶圓GW背面之裂隙68的蛇行量為10μm。另一方面，如圖4B所示，當在玻璃晶圓GW上形成裂隙誘導層時，產生於玻璃晶圓GW背面之裂隙68的蛇行量為3μm。如此，已確認到下述情形：藉由使裂隙68沿著裂隙誘導層伸長，可充分抑制裂隙68的蛇行。

如以上，根據本實施形態之晶圓W的加工方法，可在晶圓W的背面61附近形成有裂隙誘導層66之後，在與裂隙誘導層66同等位置或比裂隙誘導層66更朝向正面62側的位置形成分割起點用改質層65c。當裂隙從分割起點用改質層65c朝晶圓W的背面61側伸長時，可藉由裂隙誘導層66所進行的誘導來抑制裂隙68的蛇行。據此，可以沿著分割預定線形成裂隙68，且即便是如非結晶體等結晶方位為隨機的晶圓也可以良好地分割。

再者，在本實施形態中，雖然是設成在改質層形成步驟中形成裂隙誘導層時，以比第1輸出更小的第2輸出來將雷射光束照射於晶圓之構成，但並不限定於此構成。只要是以第1輸出以下的輸出來將雷射光束照射於晶圓而形成裂隙誘導層之構成即可，以第1輸出來將雷射光束照射於晶圓以形成裂隙誘導層亦可。

又，在本實施形態中，雖然是設成為在改質層形成步驟中形成3層分割起點用改質層之構成，但並不限定於此構成。在改質層形成步驟中，只要可在裂隙誘導層形成後於晶圓的背面側形成分割起點用改質層即可，亦可為例如僅形成1層分割起點用改質層，亦可形成4層以上的分割起點用改質層。

又，在本實施形態中，雖然是設成從晶圓的背面照射雷射光束，以於晶圓的背面側形成裂隙誘導層及分割起點用改質層之構成，但並不限定於此構成。亦可從晶圓的正面照射雷射光束，以在晶圓的正面側形成裂隙誘導層及分割起點用改質層。

又，在本實施形態中，雖然是設成在分割步驟中藉由破斷加工來分割晶圓的構成，但並不限定於此構成。在分割步驟中，只要是對晶圓賦與外力並以分割起點用改質層為起點來分割晶圓之構成即可。亦可設成例如藉由膠帶擴展來擴張切割膠帶，而對晶圓賦與拉伸力來進行分割之構成。又，亦可設成藉由DBG(切割後研磨，Dicing Before Grinding)製程來磨削晶圓的背面，藉此對晶圓賦與磨削壓來進行分割之構成。

又，在本實施形態中，雖然是限定於加工非結晶體之晶圓的方法，但晶圓並非限定為非結晶體之晶圓。從而，作為晶圓，亦可使用半導體基板、無機材料基板、封裝基板等的各種工件。作為半導體基板，亦可使用矽、砷化鎵、氮化鎵、碳化矽等的各種基板。作為無機材料基板，亦可使用藍寶石、陶瓷、玻璃等各種基板。半導體基板及無機材料基板可形成有器件，且未形成有器件亦可。作為封裝基板亦可使用CSP(晶片尺寸封裝，Chip Size Package)、WLCSP(晶圓級晶片尺寸封裝，Wafer Level Chip Size Package)、EMI(電磁干擾，Electro Magnetic Interference)、SIP(系統級封裝，System In Package)、FOWLP(扇出型晶圓級封裝，Fan Out Wafer Level Package)用之各種基板。並且，作為晶圓亦可使用器件形成後或器件形成前之鉭酸鋰、鈮酸鋰、甚至是未燒結陶瓷、壓電元件。

又，雖然說明了本發明的實施形態及變形例，但是作為本發明的其他實施形態，亦可為將上述實施形態及變形例整體或部分地組合而成的形態。

又，本發明之實施形態及變形例並不限定於上述之實施形態，且亦可在不脫離本發明之技術思想的主旨的範圍內進行各種變更、置換、變形。此外，若能經由技術之進步或衍生之其他技術而以其他的方式來實現本發明之技術思想的話，亦可使用該方法來實施。從而，申請專利範圍涵蓋了可包含在本發明之技術思想的範圍內的所有的實施形態。

又，在本實施形態中，雖然針對將本發明適用於沿著分割預定線之晶圓的分割的構成進行了說明，但是亦可適用於藉由改質層的形成來進行分割之其他的工件的分割上。

如以上所說明，本發明具有即便在非結晶體等晶圓上仍然可以不蛇行地進行分割的效果，且在將玻璃晶圓分割為一個個晶片之晶圓的加工方法上特別有效。

1‧‧‧雷射加工裝置10‧‧‧基台11‧‧‧立壁部12‧‧‧支臂部20‧‧‧工作台移動機構21、23‧‧‧導軌22‧‧‧X軸工作台24‧‧‧Y軸工作台25、26‧‧‧滾珠螺桿27、28‧‧‧驅動馬達30‧‧‧保持台31‧‧‧保持面32‧‧‧夾具部40‧‧‧加工頭45‧‧‧控制單元51‧‧‧支撐台52‧‧‧拍攝單元53‧‧‧按壓刀刃61、61b‧‧‧晶圓的背面(其中一面)62‧‧‧晶圓的正面(另一面)63‧‧‧改質層65、65a、65b、65c‧‧‧分割起點用改質層66‧‧‧裂隙誘導層68‧‧‧裂隙F‧‧‧環形框架GW‧‧‧玻璃晶圓T‧‧‧切割膠帶W、Wa、Wb‧‧‧晶圓X、Y、Z‧‧‧方向

圖1是本實施形態之雷射加工裝置的立體圖。圖2是比較例的雷射加工的說明圖。圖3是本實施形態之晶圓的加工方法的說明圖。圖4是顯示實驗例之晶圓的背面的裂隙的圖。

40‧‧‧加工頭

51‧‧‧支撐台

52‧‧‧拍攝單元

53‧‧‧按壓刀刃

61‧‧‧晶圓的背面(其中一面)

62‧‧‧晶圓的正面(另一面)

65a、65b、65c‧‧‧分割起點用改質層

66‧‧‧裂隙誘導層

68‧‧‧裂隙

T‧‧‧切割膠帶

W‧‧‧晶圓

Claims

一種晶圓的加工方法，是對設定有交叉之複數條分割預定線的非結晶體之晶圓進行加工之晶圓的加工方法，並具備：改質層形成步驟，將對晶圓具有穿透性之波長的雷射光束的聚光點定位於晶圓的內部，並以第1輸出將雷射光束從晶圓之其中一面朝對應於該分割預定線之區域照射，而在晶圓的內部形成分割起點用改質層；及分割步驟，實施該改質層形成步驟後，對晶圓賦與外力並以該分割起點用改質層為起點來沿著該分割預定線分割晶圓，該改質層形成步驟包含：第1子步驟，率先於該分割起點用改質層的形成，以該第1輸出以下的輸出來照射雷射光束，而形成將裂隙伸長方向誘導至晶圓的該其中一面附近內部的裂隙誘導層；及第2子步驟，實施該第1子步驟後，將聚光點定位於與該裂隙誘導層重疊且比該裂隙誘導層深的位置，並以該第1輸出照射雷射光束來形成該分割起點用改質層，並且形成從該分割起點用改質層連通到該其中一面之裂隙。
如請求項1之晶圓的加工方法，其中在該改質層形成步驟中，在晶圓的內部形成複數層的分割起點用改質層，前述裂隙誘導層是形成在前述複數層的分割起點用改質層當中最靠近晶圓的該其中一面的該分割起點用改質層的形成位置。