[發(fā)明專利]一種激光加工晶圓的方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710574565.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-14
• 公開（公告）號(hào): CN107214418B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯煜;劉嵩;張紫辰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): B23K26/364
• 分類號(hào): B23K26/364;B23K26/06;B23K26/067;B23K26/04
• 代理公司: 北京匯澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11228
• 代理人: 關(guān)宇辰

本發(fā)明提供一種激光加工晶圓的方法及裝置。所述方法包括：沿著晶圓上表面的預(yù)定切割道方向改變激光光束與預(yù)定切割道之間的相對(duì)位置以在所述預(yù)定切割道上形成凹槽；根據(jù)激光器的發(fā)射頻率控制光程調(diào)制器實(shí)現(xiàn)周期性改變?cè)诰A上表面中激光光束的聚焦點(diǎn)位置，并沿所述預(yù)定切割道方向形成定制化焦點(diǎn)分布組合。本發(fā)明能夠通過光程調(diào)制器周期性改變?cè)诰A上表面中激光光束的聚焦點(diǎn)位置實(shí)現(xiàn)激光加工的熱效應(yīng)平均化，減少劇烈能量對(duì)Low?K材料的沖擊，防止Low?K層破裂以致剝落，提高激光加工工藝的均一性及其裝置的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種激光加工晶圓的方法及裝置。

背景技術(shù)

近年來，隨著半導(dǎo)體器件特征尺寸的不斷減小以及芯片集成度的不斷提高，金屬互連線之間、多層布線之間的寄生電容以及金屬導(dǎo)線的電阻急劇增大，導(dǎo)致了RC延遲、功耗增加等一系列問題，限制了高速電子元器件的發(fā)展。當(dāng)器件特征尺寸小于90nm后，晶圓必須使用低介電常數(shù)材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的SiO₂層(K＝3.9～4.2)，常用的Low-K材料有道康寧公司的FOx及多孔SiLK材料、應(yīng)用材料公司的黑金剛石系列低K薄膜材料、Novellus System的CORAL、英特爾的CDO以及NEC公司的FCN+有機(jī)層等等。

Low-K材料的使用也帶來了一些問題。不論是機(jī)械強(qiáng)度還是粘附性，Low-K 材料都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如SiO₂，這對(duì)劃片工藝提出了挑戰(zhàn)。最為常見的問題是，在劃片過程中由于較低的機(jī)械強(qiáng)度及粘附力，使得Low-K材料粘連在劃片刀上，這不僅降低了劃片的效率，同時(shí)也帶來了絕緣層從金屬層表面被剝離以及產(chǎn)生碎屑并擴(kuò)散到其它功能區(qū)域等嚴(yán)重影響良率的后果。激光加工具有非接觸、精度高、適用材料范圍廣、加工路徑靈活可控等優(yōu)點(diǎn)，是用來對(duì)晶圓劃片以及解決上述問題的有力方案。據(jù)了解，蘋果公司已經(jīng)強(qiáng)制要求供應(yīng)商提供的晶圓必須采用激光切割Low-K材料的工藝(即：Laser Grooving工藝)，這使得封測(cè)廠對(duì)此類工藝技術(shù)及設(shè)備的需求大為提升。嚴(yán)格地說，激光束不是“切割”Low-K材料，而是依靠激光能量產(chǎn)生的高溫融化金屬層及層間介質(zhì)層，這樣的激光切割產(chǎn)生械應(yīng)力很小，因而不會(huì)發(fā)生分層或剝離等問題。另外，濱松光子學(xué)株式會(huì)社還發(fā)明了“隱形切割”的技術(shù)，這種技術(shù)是利用對(duì)晶圓具有透射性波長(zhǎng)的激光聚焦在晶圓內(nèi)部形成改質(zhì)層，再借助外力使晶圓沿著改質(zhì)層裂開為單獨(dú)的芯片。利用隱形切割技術(shù)，可以避免在劃片過程中產(chǎn)生碎屑對(duì)芯片功能區(qū)造成污染，但是當(dāng)晶圓上面覆蓋有隔離層或其它功能層時(shí)，這將會(huì)影響激光的透過，從而影響改質(zhì)層的形成。因此，在使用隱形切割時(shí)，也應(yīng)首先使用激光去除晶圓上表面Low-K層等材料。

但是，由于激光光束在預(yù)定切割道上刻蝕形成凹槽時(shí)，由于Low-K層厚度均一性等問題可能導(dǎo)致切割效果不佳，且劇烈能量對(duì)Low-K材料的沖擊將導(dǎo)致 Low-K層破裂以致剝落等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的激光加工晶圓的方法及裝置，能夠通過光程調(diào)制器周期性改變?cè)诰A上表面中激光光束的聚焦點(diǎn)位置實(shí)現(xiàn)激光加工的熱效應(yīng)平均化，減少劇烈能量對(duì)Low-K材料的沖擊，防止Low-K層破裂以致剝落，提高激光加工工藝的均一性及其裝置的可靠性。

第一方面，本發(fā)明提供一種激光加工晶圓的方法，沿著晶圓上表面的預(yù)定切割道方向改變激光光束與預(yù)定切割道之間的相對(duì)位置以在所述預(yù)定切割道上形成凹槽；所述方法還包括：

根據(jù)激光器的發(fā)射頻率控制光程調(diào)制器周期性改變?cè)诰A上表面中激光光束的聚焦點(diǎn)位置，并沿所述預(yù)定切割道方向形成定制化焦點(diǎn)分布組合。

可選地，所述根據(jù)激光器的發(fā)射頻率控制光程調(diào)制器周期性改變?cè)诰A上表面中激光光束的聚焦點(diǎn)位置，并沿所述預(yù)定切割道方向形成定制化焦點(diǎn)分布組合包括：

獲取晶圓上表面的Low-K層信息、或凹槽的槽形信息；

根據(jù)所述Low-K層信息、或凹槽的槽形信息確定定制化焦點(diǎn)分布組合；