晶圆的切割设备及方法技术

一种晶圆的切割设备及方法，其中切割方法包括：将所述晶圆装载于工作台上；在所述工作台上，采用激光切割工艺对所述晶圆进行第一切割，在所述晶圆内形成若干条预切口；在所述激光切割工艺之后，在所述工作台上，采用机械切割工艺对所述预切口进行第二切割，直至贯穿所述晶圆为止。通过在所述工作台上完成激光切割和机械切割，有效减小了晶圆切割过程中的重复步骤，提高了切割效率。另外，在晶圆切割的过程中，无需进行晶圆的转移，减少了晶圆的金属层暴露在空气中的时间，进而降低了因金属层氧化所形成的副产物对机械切割工艺所带来的影响。同时也能够避免晶圆因在真空固定环境下的突然释放而产生的形变，进而提升了机械切割工艺的精准度。的精准度。的精准度。

【技术实现步骤摘要】
晶圆的切割设备及方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种晶圆的切割设备及方法。

技术介绍

[0002]芯片(Die)的切割一直是半导体业界非常重要的工艺。半导体晶圆(wafer)在历经了复杂的制造工艺后，需要将其分割成若干个电路小片，也就是芯片。如果在芯片分离的阶段无法维持高良品率或因芯片分离方法影响芯片原有的特性，亦或切割的速度过慢造成成本过高，都会对整个芯片的生产会造成相当严重的影响。
[0003]现有一般采用刀片对晶圆进行机械切割以分离芯片，但是在切割过程中，会对晶圆施加较大的机械应力，并且，由于芯片通常具有多层结构，各个材料层之间存在应力，在受到机械切割之后，各个材料层之间的应力释放，导致芯片之间的材料层之间发生分层甚至破裂等问题。并且，现有的半导体芯片制作过程中，芯片的层间介质层通常采用低K介质材料，以降低芯片工作时的RC延迟，但是低K介质材料本身是一种致密度较低，容易发生断裂的材料，在进行刀片切割过程中，切割应力容易造成低K介质材料层发生破碎等问题。上述问题均会导致切割后的芯片合格率降低。
[0004]现有也可以在进行刀片切割之前，先采用激光切割工艺在晶圆的切割道进行预切割，将晶圆上各个芯片之间材料层断开，然后再通过刀片切割，直至将各芯片分离。相较于直接采用刀片切割，采用激光进行预切割能够一定程度改善芯片产生分层、断裂等问题。
[0005]然而，现有技术中的激光切割配合机械切割仍存在诸多问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术解决的技术问题是提供一种晶圆的切割设备及方法，能够有效提升切割效率与切割质量。
[0007]为解决上述问题，本专利技术提供一种晶圆的切割设备，包括：工作台，用于装载所述晶圆；位于所述工作台上的激光切割机构，用于在所述工作台上对所述晶圆进行第一切割，在所述晶圆内形成若干条预切口；位于所述工作台上的机械切割机构，用于在所述工作台上对所述预切口进行第二切割，直至贯穿所述晶圆为止。
[0008]可选的，还包括：路径获取模块，用于获取所述晶圆的切割路径。
[0009]可选的，还包括：控制模块，与所述路径获取模块电连接，用于控制所述激光切割机构沿着所述晶圆的切割路径对所述晶圆进行第一切割。
[0010]可选的，还包括：位于所述工作台上的传动机构，所述传动机构包括：传动丝杠，所述激光切割机构和所述机械切割机构连接于所述传动丝杠上；驱动装置，与所述传动丝杠连接，用于驱动所述传动丝杠轴向旋转，通过所述传动丝杠轴向旋转转换所述激光切割机构或机械切割机构对所述晶圆进行切割。
[0011]可选的，还包括：位于所述工作台上的涂膜机构，用于在所述晶圆上涂覆保护膜。
[0012]可选的，还包括：位于所述工作台上的晶圆固定机构，所述晶圆固定机构包括：吸
附膜，与所述晶圆的表面贴合，且与所述晶圆的面积相等；固定环，用于将所述晶圆与所述吸附膜固定；真空吸附设备，用于吸附所述吸附膜的表面。
[0013]可选的，还包括：位于所述工作台上的清洗机构，所述清洗机构包括：旋转机构，用于将所述晶圆进行旋转处理；喷水机构，用于在所述旋转处理的过程中，对所述晶圆的表面喷射水溶液。
[0014]可选的，还包括：位于所述工作台上的晶圆干燥结构。
[0015]可选的，所述晶圆包括基底以及位于所述基底上的器件层。
[0016]可选的，所述预切口的底部表面低于所述器件层的底部表面。
[0017]相应的，本专利技术的技术方案中还提供了一种晶圆的切割方法，包括：将所述晶圆装载于工作台上；在所述工作台上，采用激光切割工艺对所述晶圆进行第一切割，在所述晶圆内形成若干条预切口；在所述激光切割工艺之后，在所述工作台上，采用机械切割工艺对所述预切口进行第二切割，直至贯穿所述晶圆为止。
[0018]可选的，在进行所述激光切割工艺之前，还包括：获取所述晶圆的切割路径。
[0019]可选的，所述激光切割工艺的方法包括：沿着所述晶圆的切割路径对所述晶圆进行第一切割。
[0020]可选的，采用激光切割工艺对所述晶圆进行第一切割，在所述晶圆上形成若干条预切口的方法包括：采用第一能量的激光束对所述晶圆进行切割，在所述晶圆内形成平行排布的第一防护切口和第二防护切口；采用第二能量的激光束对所述晶圆进行切割，在所述第一防护切口和所述第二防护切口之间形成主切口，所述第二能量大于所述第一能量，所述主切口暴露出所述第一防护切口和所述第二防护切口的侧壁，所述预切口包括所述第一防护切口、第二防护切口和主切口。
[0021]可选的，所述第一能量为2瓦～3瓦；所述第二能量为4瓦～6瓦。
[0022]可选的，在进行所述激光切割工艺之前，还包括：在所述晶圆表面形成保护膜。
[0023]可选的，所述保护膜的材料包括：所述保护膜的材料包括水溶性材料。
[0024]可选的，在进行所述激光切割工艺之前，还包括：将所述晶圆进行固定处理。
[0025]可选的，将所述晶圆进行固定处理的方法包括：将所述晶圆的表面与吸附膜贴合，所述吸附膜与所述晶圆的面积相等；通过固定环将所述晶圆与所述吸附膜固定；将所述吸附膜吸附于真空吸附设备上。
[0026]可选的，在所述机械切割工艺之后，还包括：对所述晶圆进行清洗处理。
[0027]可选的，对所述晶圆进行清洗处理的方法包括：对所述晶圆进行旋转处理；在所述旋转处理的过程中，对所述晶圆的表面喷射水溶液。
[0028]可选的，在对所述晶圆进行清洗处理之后，还包括：对所述晶圆进行干燥处理。
[0029]可选的，干燥气体为氮气；干燥温度为17℃～23℃；干燥时间为4分钟～6分钟。
[0030]可选的，所述晶圆包括基底以及位于所述基底上的器件层。
[0031]可选的，所述预切口的底部表面低于所述器件层的底部表面。
[0032]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：
[0033]本专利技术的技术方案的设备中，包括工作台，用于装载所述晶圆；位于所述工作台上的激光切割机构，用于在所述工作台上对所述晶圆进行第一切割，在所述晶圆内形成若干条预切口；位于所述工作台上的机械切割机构，用于在所述工作台上对所述预切口进行第
二切割，直至贯穿所述晶圆为止。通过在所述工作台上完成激光切割和机械切割，有效减小了晶圆切割过程中的重复步骤，提高了切割效率。另外，在晶圆切割的过程中，无需进行晶圆的转移，减少了晶圆的金属层暴露在空气中的时间，进而降低了因金属层氧化所形成的副产物对机械切割工艺所带来的影响。同时也能够避免晶圆因在真空固定环境下的突然释放而产生的形变，进而提升了机械切割工艺的精准度。
[0034]进一步，还包括：位于所述工作台上的涂膜机构，用于在所述晶圆上涂覆保护膜。通过所述保护膜能够有效降低在激光切割和机械切割时，对晶圆未切割区域中的器件所造成的损伤。
[0035]本专利技术的技术方案的方法中，将所述晶圆装载于工作台上，在所述工作台上，采用激本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆的切割设备，其特征在于，包括：工作台，用于装载所述晶圆；位于所述工作台上的激光切割机构，用于在所述工作台上对所述晶圆进行第一切割，在所述晶圆内形成若干条预切口；位于所述工作台上的机械切割机构，用于在所述工作台上对所述预切口进行第二切割，直至贯穿所述晶圆为止。2.如权利要求1所述晶圆的切割设备，其特征在于，还包括：路径获取模块，用于获取所述晶圆的切割路径。3.如权利要求2所述晶圆的切割设备，其特征在于，还包括：控制模块，与所述路径获取模块电连接，用于控制所述激光切割机构沿着所述晶圆的切割路径对所述晶圆进行第一切割。4.如权利要求1所述晶圆的切割设备，其特征在于，还包括：位于所述工作台上的传动机构，所述传动机构包括：传动丝杠，所述激光切割机构和所述机械切割机构连接于所述传动丝杠上；驱动装置，与所述传动丝杠连接，用于驱动所述传动丝杠轴向旋转，通过所述传动丝杠轴向旋转转换所述激光切割机构或机械切割机构对所述晶圆进行切割。5.如权利要求1所述晶圆的切割设备，其特征在于，还包括：位于所述工作台上的涂膜机构，用于在所述晶圆上涂覆保护膜。6.如权利要求1所述晶圆的切割设备，其特征在于，还包括：位于所述工作台上的晶圆固定机构，所述晶圆固定机构包括：吸附膜，与所述晶圆的表面贴合，且与所述晶圆的面积相等；固定环，用于将所述晶圆与所述吸附膜固定；真空吸附设备，用于吸附所述吸附膜的表面。7.如权利要求1所述晶圆的切割设备，其特征在于，还包括：位于所述工作台上的清洗机构，所述清洗机构包括：旋转机构，用于将所述晶圆进行旋转处理；喷水机构，用于在所述旋转处理的过程中，对所述晶圆的表面喷射水溶液。8.如权利要求1所述晶圆的切割设备，其特征在于，还包括：位于所述工作台上的晶圆干燥结构。9.如权利要求1所述晶圆的切割设备，其特征在于，所述晶圆包括基底以及位于所述基底上的器件层。10.如权利要求9所述晶圆的切割设备，其特征在于，所述预切口的底部表面低于所述器件层的底部表面。11.一种晶圆的切割方法，其特征在于，包括：将所述晶圆装载于工作台上；在所述工作台上，采用激光切割工艺对所述晶圆进行第一切割，在所述晶圆内形成若干条预切口；在所述激光切割工艺之后，在所述工作台上，采用机械切割工艺对所述预切口进行第二切割，直至贯穿所述晶圆为止。12.如权利要求11所述晶圆的切割方法，其特征在于，在进行所述激光切割工艺之前，还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏新星，王亚平，朱雅莉，费春潮，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：