本發(fā)明屬于玻璃鈍化晶圓器件的制備技術(shù)、具體涉及一種玻璃鈍化硅晶圓的背面切割對(duì)位線的制作方法及設(shè)備。

背景技術(shù)：

如圖1、圖2所示，玻璃鈍化硅晶圓背面具有金屬層1，該金屬層緊貼有一層硅材料2，硅材料2中有一個(gè)或多個(gè)PN結(jié)3，在玻璃鈍化硅晶圓的正面均勻分布有多數(shù)個(gè)溝槽4，溝槽4內(nèi)覆蓋有玻璃鈍化層5，以對(duì)玻璃鈍化硅晶圓的核心若干PN結(jié)3進(jìn)行表面鈍化保護(hù)。

目前，對(duì)玻璃鈍化晶圓器件的切割方式都是采用背面切割，以避開質(zhì)地硬而脆的玻璃鈍化層5。切割分離部分為溝槽4的中心線，由于硅材料為非透明材料，在背面切割時(shí)，需要依據(jù)背面的定位線進(jìn)行準(zhǔn)確定位后進(jìn)行背面切割，切割完成后，芯片分離時(shí)，分離線處于溝槽4的中心位置。

現(xiàn)有的背面切割對(duì)位線的制作方法是采用雙面光刻步驟，具體流程為：將正面溝槽光刻板與背面定位線光刻板進(jìn)行重合定位、晶圓正面涂覆光刻膠、晶圓正面光刻膠烘干、晶圓背面涂覆光刻膠、晶圓背面光刻膠烘干、雙面曝光、顯影、背面定位線化學(xué)腐蝕、清洗、烘干、背面光刻涂膠保護(hù)、烘干、正面溝槽繼續(xù)腐蝕到預(yù)定深度、玻璃鈍化、表面金屬化、背面切割、芯片分離。由于采用雙面光刻的方法制作背面定位線工藝繁瑣，復(fù)雜，工序流轉(zhuǎn)程序多，需消耗人工、占用工時(shí)、消耗化學(xué)試劑、產(chǎn)能低下，并且雙面光刻板套準(zhǔn)精度在±20um以上，并且經(jīng)常偏移，造成雙面光刻偏移，直接導(dǎo)致后續(xù)背面切割工藝無法準(zhǔn)確的切割在指定位置，造成芯片分離后，芯片存在芯片不居中等品質(zhì)問題。因此，有必要對(duì)現(xiàn)有的玻璃鈍化硅晶圓的背面切割對(duì)位線的制作方法進(jìn)行改進(jìn)，以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種玻璃鈍化硅晶圓的背面切割對(duì)位線的制作方法及設(shè)備,能夠簡化工藝流程，提高定位線的精確度。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一方面，一種玻璃鈍化硅晶圓的背面切割對(duì)位線的制作方法，包括以下步驟：

a.采用機(jī)械手抓取一片硅晶圓并將硅晶圓正面送到成像裝置鏡頭視野范圍內(nèi)；

b.由成像裝置進(jìn)行成像拍照并通過圖像分析處理系統(tǒng)計(jì)算出該硅晶圓的切割道溝角度和硅晶圓的位置信息；

c.在硅晶圓正面選擇目標(biāo)點(diǎn)位置；

d.使用激光在目標(biāo)點(diǎn)位置進(jìn)行目標(biāo)圖形的垂直標(biāo)刻，并穿透整個(gè)硅晶圓，且在硅晶圓背面形成與正面目標(biāo)圖形相對(duì)應(yīng)的激光穿透圖形，而激光穿透圖形之間的對(duì)應(yīng)連線即為背面切割對(duì)位線。

在步驟b中，所述成像裝置包括相機(jī)和光源，該光源為由同軸點(diǎn)光源和環(huán)形光源構(gòu)成，或?yàn)閱为?dú)環(huán)形光源，或?yàn)閱为?dú)點(diǎn)光源。

在步驟c中，所述目標(biāo)點(diǎn)位置位于硅晶圓正面的最外圈無有效芯片的空白區(qū)域，且位于切割道的末端中心區(qū)域。

所述目標(biāo)點(diǎn)位置為硅晶圓正面中心附近的橫豎各1條或多條切割道的延長至沒有芯片的空白區(qū)域的末端，或者為捕捉到的硅晶圓正面切割道末端在一次光刻時(shí)已經(jīng)標(biāo)記好的定位圖形點(diǎn)。

在步驟d中，所述目標(biāo)圖形為有中心位置的幾何圖形，由相間隔的通孔、或通孔與通孔重疊成線、或間隔的通孔和線組合而成。

所述目標(biāo)圖形為“十”字形、“一”字形、“□”字形、“＝”形，“⊙”形，“×”形、“⊕”形或“※”形。

所述通孔的直徑及線寬范圍均在20微米到1毫米之間。

在步驟c與d之間，還具有調(diào)整硅晶圓角度與成像裝置角度吻合的步驟。

在步驟d中，所述激光標(biāo)刻采用硅晶圓靜止不動(dòng)，激光掃描的振鏡方 式，且標(biāo)刻精度控制在±10um；或者采用激光固定不動(dòng)，硅晶圓運(yùn)動(dòng)的聚焦切割穿孔方式，且標(biāo)刻精度控制±1um。

另一方面，一種玻璃鈍化硅晶圓的背面切割對(duì)位線的制作設(shè)備，包括：

機(jī)械手，用以抓取硅晶圓；

成像裝置，用以對(duì)硅晶圓正面進(jìn)行成像拍照，包括相機(jī)和光源，該光源為由同軸點(diǎn)光源和環(huán)形光源構(gòu)成，或?yàn)閱为?dú)環(huán)形光源，或?yàn)閱为?dú)點(diǎn)光源；

圖像分析處理系統(tǒng)，接收成像信號(hào)，并計(jì)算出硅晶圓的切割道溝角度和位置信息；

激光標(biāo)刻裝置，根據(jù)切割道溝角度和位置信息，在硅晶圓正面選擇目標(biāo)點(diǎn)位置，并通過激光在目標(biāo)點(diǎn)位置進(jìn)行目標(biāo)圖形的垂直標(biāo)刻，并穿透整個(gè)硅晶圓，且在硅晶圓背面形成與正面目標(biāo)圖形相對(duì)應(yīng)的激光穿透圖形，而激光穿透圖形之間的對(duì)應(yīng)連線即為背面切割對(duì)位線。

采用本發(fā)明的玻璃鈍化硅晶圓的背面切割對(duì)位線的制作方法及裝置，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、由于采用激光垂直穿透的方式在玻璃鈍化硅晶圓背面制作了與正面溝槽對(duì)應(yīng)的切割標(biāo)記，硅晶圓背面切割可利用此標(biāo)記進(jìn)行背面定位切割，因此，不需要使用過去繁瑣的二次光刻工藝制作背面定位切割標(biāo)記。

2、提高了標(biāo)記制作精度，降低了生產(chǎn)成本和操作時(shí)間。

3、還減少了芯片不居中等品質(zhì)問題。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：

圖1是玻璃鈍化硅晶圓的正面俯視圖。

圖2為玻璃鈍化硅晶圓的局部側(cè)視圖。

圖3為本發(fā)明的硅晶圓正面標(biāo)刻圖形的示意圖。

圖4為本發(fā)明的硅晶圓正面標(biāo)刻圖形的局部放大圖。

圖5為本發(fā)明的硅晶圓背面穿透圖形的示意圖。

圖6為利用本發(fā)明的硅晶圓背面穿透圖形做定位切割的示意圖。

圖7為本發(fā)明的激光標(biāo)刻裝置的立體示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的玻璃鈍化硅晶圓的背面切割對(duì)位線的制作方法，主要包括以下步驟：

a.采用機(jī)械手抓取一片硅晶圓并將硅晶圓正面送到成像裝置鏡頭視野范圍內(nèi)，

b.由成像裝置進(jìn)行成像拍照并通過圖像分析處理系統(tǒng)計(jì)算出該硅晶圓的切割道溝角度和硅晶圓的位置信息；

c.在硅晶圓正面選擇目標(biāo)點(diǎn)位置；

d.使用激光在目標(biāo)點(diǎn)位置進(jìn)行目標(biāo)圖形的垂直標(biāo)刻，并穿透整個(gè)硅晶圓，且在硅晶圓背面形成與正面目標(biāo)圖形相對(duì)應(yīng)的激光穿透圖形，而激光穿透圖形之間的對(duì)位線即為背面切割對(duì)位線，在后續(xù)的切割工序中，就可以依據(jù)激光穿透硅晶圓后在背面形成的圖形作為基準(zhǔn)線進(jìn)行定位切割。

在步驟b中，所述成像裝置包括相機(jī)和光源，該光源為由同軸點(diǎn)光源和環(huán)形光源構(gòu)成，或?yàn)閱为?dú)環(huán)形光源，或?yàn)閱为?dú)點(diǎn)光源。

在步驟c中，所述目標(biāo)點(diǎn)位置位于硅晶圓正面的最外圈無有效芯片的空白區(qū)域，且位于切割道的末端中心區(qū)域，或者特定的有矢量尺寸的特定區(qū)域，以不損壞芯片的切割道中心線末端延長至空白區(qū)域?yàn)閮?yōu)選。更具體的是，所述目標(biāo)點(diǎn)位置可以為硅晶圓正面中心附近的橫豎各1條或多條切割道的延長至沒有芯片的空白區(qū)域的末端，或者為捕捉到的硅晶圓正面切割道末端在一次光刻時(shí)已經(jīng)標(biāo)記好的定位圖形點(diǎn)。

在步驟d中，所述目標(biāo)圖形為有中心位置的幾何圖形，可由相間隔的通孔、或通孔與通孔重疊成線、或間隔的通孔和線組合而成。

所述目標(biāo)圖形具體可以采用“十”字形、“一”字形、“□”字形、“＝”形，“⊙”形，“×”形、“⊕”形或“※”形等圖形為較優(yōu)。

所述通孔的直徑及線寬范圍均在20微米到1毫米之間，且整體圖案大小不大于成像裝置采集放大后在電腦顯示器屏幕所顯示一個(gè)完整圖形的尺寸，有利于后道工序的背面定位切割。

在步驟c與d之間，還具有調(diào)整硅晶圓角度與成像裝置角度吻合的步 驟。

在步驟d中，所述激光標(biāo)刻采用硅晶圓靜止不動(dòng)，激光掃描的振鏡方式，且標(biāo)刻精度控制在±10um；或者采用激光固定不動(dòng)，硅晶圓運(yùn)動(dòng)的聚焦切割穿孔方式，且標(biāo)刻精度控制±1um。另外，激光標(biāo)刻優(yōu)選波長為紅外的光纖脈沖激光。

下面進(jìn)行具體舉例說明：

實(shí)施例一

首先，通過機(jī)械手從晶圓料盒中使用真空吸附的方式抓取一片硅晶圓，通過機(jī)械運(yùn)動(dòng)將硅晶圓送到成像裝置鏡頭下方，由成像裝置進(jìn)行拍照并識(shí)別切割道角度信息，通過旋轉(zhuǎn)使硅晶圓的溝道與成像裝置大致平行。對(duì)溝道進(jìn)行左一點(diǎn)，右一點(diǎn)的精確識(shí)別，并且逐漸拉大左右兩點(diǎn)間的距離，直到識(shí)別到同一溝槽的兩端，將溝槽的兩末端且沒有效芯片的空白區(qū)域分別作為一目標(biāo)點(diǎn)，使用激光在相應(yīng)的目標(biāo)點(diǎn)位置上進(jìn)行“十”字圖形的標(biāo)刻，并穿透整個(gè)硅晶圓(橫向)，旋轉(zhuǎn)硅晶圓90度，繼續(xù)對(duì)溝道進(jìn)行左一點(diǎn)，右一點(diǎn)的精確識(shí)別，并且逐漸拉大左右兩點(diǎn)間的距離，直到識(shí)別到同一溝槽的兩端，同樣將溝槽的末端沒有效芯片的空白區(qū)域作為目標(biāo)點(diǎn)，使用激光在目標(biāo)點(diǎn)位置進(jìn)行“十”字圖形的標(biāo)刻并穿透整個(gè)硅晶圓(縱向)，上述通孔的孔徑或線寬范圍控制在20微米到1毫米之間，如圖3、4所示，硅晶圓10正面具有橫豎各3條切割道6(溝槽)，每條切割道的兩末端分別具有一“十”字激光刻標(biāo)圖形7，如圖5所示，硅晶圓10背面通過刻透后也具有與正面相對(duì)應(yīng)的12個(gè)“十”字激光刻標(biāo)圖形7，如圖6中的“十”字激光刻標(biāo)圖形7之間的橫豎對(duì)位線即為玻璃鈍化硅晶圓10的背面切割對(duì)位線8，在后續(xù)的切割工序中，可依據(jù)該對(duì)位線作進(jìn)行定位切割。

實(shí)施例二

事先在硅晶圓周圍空白區(qū)域一次光刻好十字線，該十字線在制作硅晶圓時(shí)與切割道6一并光刻好，該十字線位于硅晶圓正面的最外圈無有效芯片的空白區(qū)域，且位于切割道的末端中心區(qū)域。

機(jī)械手從晶圓料盒中使用真空吸附的方式抓取一片光刻好十字線的硅 晶圓，通過機(jī)械運(yùn)動(dòng)將硅晶圓送到成像裝置鏡頭下方，通過成像裝置直接對(duì)左邊的十字進(jìn)行拍照，然后對(duì)右邊的十字進(jìn)行拍照，兩個(gè)點(diǎn)成一線，可計(jì)算出角度信息，通過機(jī)械部件的旋轉(zhuǎn)使硅晶圓溝道與成像裝置精確平行。通過激光在橫向方向上的溝道頭尾兩端“十”字的位置進(jìn)行重疊標(biāo)刻并穿透整個(gè)硅晶圓，無需90度旋轉(zhuǎn)硅晶圓，繼續(xù)對(duì)縱向溝道兩端的“十”字的位置進(jìn)行重疊標(biāo)刻并穿透整個(gè)硅晶圓，上述通孔的孔徑或線寬范圍在20微米到1毫米之間，如此，同樣可獲得如圖5、圖6所示的背面切割對(duì)位線。

本發(fā)明的玻璃鈍化硅晶圓的背面切割對(duì)位線的制作設(shè)備主要包括：

機(jī)械手，用以抓取硅晶圓；

成像裝置，用以對(duì)硅晶圓正面進(jìn)行成像拍照，包括相機(jī)和光源，該光源為由同軸點(diǎn)光源和環(huán)形光源構(gòu)成，或?yàn)閱为?dú)環(huán)形光源，或?yàn)閱为?dú)點(diǎn)光源；

圖像分析處理系統(tǒng)，接收成像信號(hào)，并計(jì)算出硅晶圓的切割道溝角度和位置信息；

激光標(biāo)刻裝置，采用波長為紅外的光纖脈沖激光標(biāo)刻裝置，可根據(jù)切割道溝角度和位置信息，在硅晶圓正面選擇目標(biāo)點(diǎn)位置，并通過激光在目標(biāo)點(diǎn)位置進(jìn)行目標(biāo)圖形的垂直標(biāo)刻，并穿透整個(gè)硅晶圓，且在硅晶圓背面形成與正面目標(biāo)圖形相對(duì)應(yīng)的激光穿透圖形，而激光穿透圖形之間的對(duì)應(yīng)連接線即為背面切割對(duì)位線。

具體地，再如圖7所示，本發(fā)明的制作設(shè)備包括底座512、大理石臺(tái)面511、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)裝置100、工控機(jī)514，送料裝置200、圖像分析處理系統(tǒng)500、激光標(biāo)刻裝置300、成像裝置400和機(jī)械手(圖中未顯示)。

其中，激光標(biāo)刻裝置300由反射鏡304、設(shè)于反射鏡304旁的激光器301以及設(shè)于反射鏡304下方的聚焦鏡302構(gòu)成。激光器301為一臺(tái)紅外激光器，優(yōu)選為光纖脈沖激光器。

運(yùn)動(dòng)平臺(tái)裝置100由X/Y軸疊加運(yùn)動(dòng)平臺(tái)101、θ軸旋轉(zhuǎn)平臺(tái)102以及Z軸升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)103構(gòu)成。

大理石臺(tái)面511固定在底座512上，工控機(jī)514位于底座512內(nèi)部。X/Y軸疊加運(yùn)動(dòng)平臺(tái)101則固定在大理石臺(tái)面511上，θ軸旋轉(zhuǎn)平臺(tái)102位于X/Y軸疊加運(yùn)動(dòng)平臺(tái)101上。

在大理石臺(tái)面511上還固定有懸臂架111，激光器301則固定在該懸臂架的頂部。聚焦鏡302位于θ軸旋轉(zhuǎn)平臺(tái)102上方、固定在可上下調(diào)節(jié)的Z軸升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)103上，實(shí)現(xiàn)調(diào)焦功能。加工材料被固定在θ軸旋轉(zhuǎn)平臺(tái)102上表面。激光器301射出脈沖激光光束，激光光束進(jìn)入反射鏡304進(jìn)行45度折反后進(jìn)入聚焦鏡302。根據(jù)加工材料的厚度不同，將激光焦點(diǎn)調(diào)整到加工材料的表面上，聚焦鏡302將激光匯聚成直徑為40至100um的光斑焦點(diǎn)，焦點(diǎn)能量密度高度集中，可最大限度提高加工效率。

X/Y軸疊加運(yùn)動(dòng)平臺(tái)101采用直線電機(jī)或者伺服電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。θ軸旋轉(zhuǎn)平臺(tái)102采用渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)或者同步輪帶機(jī)構(gòu)或者DD馬達(dá)直驅(qū)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。Z軸升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)103采用電動(dòng)調(diào)節(jié)或螺旋測(cè)微頭手動(dòng)調(diào)節(jié)。

在本實(shí)施例中，X/Y軸疊加運(yùn)動(dòng)平臺(tái)101采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)；θ軸旋轉(zhuǎn)平臺(tái)102采用DD馬達(dá)直驅(qū)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)；Z軸升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)103采用螺旋測(cè)微頭手動(dòng)調(diào)節(jié)。

在本實(shí)施例中，成像裝置400包括相機(jī)401和光源402。相機(jī)401位于反射鏡304的正上方，相機(jī)401通過成像鏡筒403連接反射鏡304。

反射鏡304鍍有不同膜層，既能反射激光也能進(jìn)行成像光源透光。光源402采用LED燈，為點(diǎn)光源，設(shè)置在聚焦鏡302旁。在本實(shí)施例中，激光標(biāo)刻裝置300和成像裝置200共用反射鏡304、聚焦鏡302。

在θ軸旋轉(zhuǎn)平臺(tái)102上方設(shè)有與聚焦鏡302同軸的吹氣裝置，在聚焦鏡302的鏡頭旁設(shè)有朝向θ軸旋轉(zhuǎn)平臺(tái)102上表面的抽塵裝置506。該抽塵裝置506是一根抽灰管，該抽灰管與負(fù)壓吸塵設(shè)備相連。在打孔過程中輔以吹氣，可將打孔過程中的剝離物吹出，抽塵裝置506及時(shí)把打孔時(shí)產(chǎn)生的剝離物吸走。

送料裝置200位于大理石臺(tái)面511上，位于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)裝置100的前方，包括自動(dòng)放料盒201、自動(dòng)收料盒202以及設(shè)于自動(dòng)放料盒201和自動(dòng)收料盒202之間的晶圓傳送帶203，自動(dòng)放料盒201、自動(dòng)收料盒202均位于料盒升降電機(jī)204上。

圖像分析處理系統(tǒng)200由顯示器201和工控機(jī)514構(gòu)成。

機(jī)械手、X/Y軸疊加運(yùn)動(dòng)平臺(tái)101、θ軸旋轉(zhuǎn)平臺(tái)102、激光器301、 相機(jī)401以及料盒升降電機(jī)204均與工控機(jī)514電連接，工控機(jī)514還電連接顯示器201。

θ軸旋轉(zhuǎn)平臺(tái)102上設(shè)有真空吸附平臺(tái)，工控機(jī)還與該真空吸附平臺(tái)的真空控制開關(guān)電連接，可以通過軟件來控制真空的開關(guān)。將要加工的半導(dǎo)體材料吸附于θ軸旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的上表面上，加工運(yùn)動(dòng)時(shí)確保被加工材料不產(chǎn)生位移，確保加工的精度。

X/Y軸疊加運(yùn)動(dòng)平臺(tái)101和θ軸旋轉(zhuǎn)平臺(tái)102均具有光柵尺，光柵尺與所述工控機(jī)514電連接。具體地，X/Y軸疊加運(yùn)動(dòng)平臺(tái)101上的光柵尺為直線光柵尺，θ軸旋轉(zhuǎn)平臺(tái)102上的光柵尺為圓光柵尺。

以上就是本發(fā)明的本發(fā)明的玻璃鈍化硅晶圓的背面切割對(duì)位線的制作設(shè)備，由于該制作設(shè)備工作方式與上述制作方法原理相同，在此不在贅述。

綜上所述，本發(fā)明中的玻璃鈍化硅晶圓的背面切割對(duì)位線的制作方法及設(shè)備，用于單臺(tái)面二極管的背面切割定位標(biāo)記的制作，可替代現(xiàn)有的玻璃鈍化硅晶圓制作工藝中的雙面光刻制作背面定位線工藝，并且提高定位線的精確度、縮短工藝流程時(shí)間，通過實(shí)際生產(chǎn)對(duì)比：與原有雙面光刻工藝相比，定位精度由原來的±20um提高到±1um，生產(chǎn)時(shí)間大幅縮短、節(jié)省多道雙面光刻耗材和人力，具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

但是，本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。