[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，所述方法通过改变所述激光光束与晶圆上表面之间的相对位置以在所述晶圆上表面形成凹槽，所述方法还包括：所述激光光束包括激光子光束，所述激光子光束的激光焦点为三维分布。本发明能够通过处理将所述激光焦点在晶圆中形成三维分布的光斑组合，实现对晶圆上表面具有三维层次的加工并高效地将晶圆上表面的Low‑K层去除，进而提高所述加工方法的工作效率、精确度以及分离晶圆的均匀性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，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(以下简称“Low-K”)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，当采用激光对晶圆进行切割时，由于激光光源的强度分布符合高斯分布，即光强在光斑的中心位置能量最强，光斑边缘能量则按照高斯分布的特点逐渐减少，因此采用未经过光学处理的高斯光斑单光束进行切割时，光斑中心容易产生很强的热烧灼现象，进而热影响区域较大并损坏晶圆。

发明内容

本发明提供的一种激光加工晶圆的方法及装置，能够通过处理将所述激光焦点在晶圆中形成三维分布的光斑组合，实现对晶圆上表面具有三维层次的切割并高效地将晶圆上表面的Low-K层去除，进而提高所述加工方法的工作效率、精确度以及分离晶圆的均匀性。

第一方面，本发明提供一种激光加工晶圆的方法，所述方法通过改变所述激光光束与晶圆上表面之间的相对位置以在所述晶圆上表面形成凹槽，包括：所述激光光束包括激光子光束，所述激光子光束的激光焦点为三维分布。

可选地，所述激光光束包括至少两个激光子光束，并且多束激光子光束的激光焦点为三维分布。

可选地，当改变所述激光光束与晶圆上表面之间的相对位置以使激光光束在所述晶圆上表面形成凹槽时，沿着凹槽延伸方向且在垂直于所述晶圆上表面的晶圆深度方向上，所述多束激光子光束的激光焦点由浅至深分布。

可选地，所述三维分布的激光焦点为调整激光子光束的聚焦点，使所述激光焦点在垂直于所述晶圆上表面的晶圆深度方向上逐渐加深并形成三维分布。