[发明专利]一种激光加工晶圆的方法及装置

说明书

本发明提供一种激光加工晶圆的方法及装置，所述方法是由至少两束具有不同能量分布的激光光束分别依次对晶圆上表面的预定切割道执行打毛进程和开槽进程，用以在所述晶圆上表面的预定切割道上形成凹槽。本发明能够通过能量较低的激光光束对晶圆上表面的预定切割道打毛并使预定切割道的表面粗糙化，以提高光吸收率，便于后续加工进程做准备，避免采用过高的激光光束对晶圆上表面Low‑K层加工并引起Low‑K材料的剥离从而导致晶圆损坏；同时，还能使后续加工进程中的激光光束能量的控制精度更高，进而提高在晶圆上表面的激光加工效果。

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种激光加工晶圆的方法及装置。

背景技术

近年来，随着半导体器件特征尺寸的不断减小以及芯片集成度的不断提高，金属互连线之间、多层布线之间的寄生电容以及金属导线的电阻急剧增大，导致了RC延迟、功耗增加等一系列问题，限制了高速电子元器件的发展。当器件特征尺寸小于90nm后，晶圆必须使用低介电常数材料来代替传统的SiO₂层(K＝3.9～4.2)，常用的Low-K材料有道康宁公司的FOx及多孔SiLK材料、应用材料公司的黑金刚石系列低K薄膜材料、Novellus System的CORAL、英特尔的CDO以及NEC公司的FCN+有机层等等。

Low-K材料的使用也带来了一些问题。不论是机械强度还是粘附性，Low-K材料都远远不如SiO₂，这对划片工艺提出了挑战。最为常见的问题是，在划片过程中由于较低的机械强度及粘附力，使得Low-K材料粘连在划片刀上，这不仅降低了划片的效率，同时也带来了绝缘层从金属层表面被剥离以及产生碎屑并扩散到其它功能区域等严重影响良率的后果。激光加工具有非接触、精度高、适用材料范围广、加工路径灵活可控等优点，是用来对晶圆划片以及解决上述问题的有力方案。据了解，苹果公司已经强制要求供应商提供的晶圆必须采用激光切割Low-K材料的工艺(即：Laser Grooving工艺)，这使得封测厂对此类工艺技术及设备的需求大为提升。严格地说，激光束不是“切割”Low-K材料，而是依靠激光能量产生的高温融化金属层及层间介质层，这样的激光切割产生械应力很小，因而不会发生分层或剥离等问题。另外，滨松光子学株式会社还发明了“隐形切割”的技术，这种技术是利用对晶圆具有透射性波长的激光聚焦在晶圆内部形成改质层，再借助外力使晶圆沿着改质层裂开为单独的芯片。利用隐形切割技术，可以避免在划片过程中产生碎屑对芯片功能区造成污染，但是当晶圆上面覆盖有隔离层或其它功能层时，这将会影响激光的透过，从而影响改质层的形成。因此，在使用隐形切割时，也应首先使用激光去除晶圆上表面Low-K层等材料。

但是，由于晶圆上表面Low-K层为透明材质导致激光加工时对激光光束造成大量的反射及透过导致大量的能量损失，因此使得需要加大激光能量进行开槽，进而导致Low-K层易发生剥离、热影响区大的问题。。

发明内容

本发明提供的激光加工晶圆的方法及装置，能够通过能量较低的激光光束对晶圆上表面的预定切割道打毛并使预定切割道的表面粗糙化，以提高光吸收率，便于后续加工进程做准备，避免采用过高的激光光束对晶圆上表面Low-K层加工并引起Low-K材料的剥离从而导致晶圆损坏；同时，还能使后续加工进程中的激光光束能量的控制精度更高，进而提高在晶圆上表面的激光加工效果。

第一方面，本发明提供一种激光加工晶圆的方法，所述方法是由至少两束具有不同能量分布的激光光束分别依次对晶圆上表面的预定切割道执行打毛进程和开槽进程，用以在所述晶圆上表面的预定切割道上形成凹槽。

可选地，所述方法包括：

由具有第一能量的第一激光光束对晶圆上表面的预定切割道执行打毛进程并形成陷光结构；

由具有第二能量的第二激光光束对晶圆上表面的预定切割道执行软化进程；

由具有第三能量的第三激光光束对晶圆上表面的预定切割道执行开槽进程并在所述晶圆上表面的预定切割道上形成凹槽。