雷射切割用保护膜的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种雷射切割用保护膜，其包括：一基片；以及一保护层，涂覆设置于该基片表面；该保护层膜厚度为0.5μm至5μm；其中该雷射切割用保护膜组成物包含：第一水溶性聚合物，该第一水溶性聚合物的重量平均分子量(Mw)为30万～40万；以及第二水溶性聚合物，该第二水溶性聚合物的重量平均分子量(Mw)为2万～16万，具有高耐热稳定性，且容易清洗干净的保护膜，防止切割制程产生硅蒸气凝结并沉积在晶片表面上，所产生的细屑造成晶圆对象的污染。
【专利说明】
雷射切割用保护膜
技术领域
[0001] 本实用新型关于一种雷射切割用保护膜，是指一种具有高耐热稳定性，且容易清 洗干净的雷射切割用保护膜。
【背景技术】
[0002] 半导体装置制法中形成的晶圆具层合结构，其包含绝缘膜和功能性膜堆栈于半导 体基板(如，硅）的面上，其藉表列式的分割线（所谓的界道(streets))分隔。以界道分隔的 各区域界定出半导体晶片，如，1C或LSI，亦即，沿着界道切割晶圆，得到多个半导体晶片。但 随着半导体装置整合度增加且界道宽度变窄，使切割的精准度要求随的提高，但伴随而来 的过热效应问题会导致切割道因热而崩裂、破片等，成为雷射切割制程中的问题。
[0003] 晶圆切割制程从旧式的刀片切割晶圆，演变为目前新式的雷射切割制程;为先沿 着界道施以雷射光，藉此形成与切割刀（切割边缘）宽度相称的沟槽，之后以刀切割。但是， 雷射光沿着晶圆的界道施用时，有着雷射光被吸收的新问题形成，例如雷射光被硅基板所 吸收，其热能导致硅熔解或热分解，因此而产生硅蒸气等，其凝结并沉积在晶片表面上。因 此，针对切割晶圆时，晶圆的保护膜必须具备相当好的耐热性，否则易导致保护膜破裂，而 使晶圆切割所产生的喷溅物和蒸气烟雾渗入破裂膜的空隙，由于这些残留物为非水溶性， 所得硅蒸气等的凝结沉积物(碎物)严重损及半导体晶片质量。
[0004] 已知用于解决此问题的技术，例如中国台湾TW200631086A号专利揭示一种雷射切 割用保护膜剂，其有水溶性树脂及至少一种选自水溶性染料、水溶性着色剂及水溶性紫外 线吸收剂的雷射光吸收剂溶解于其中。将保护膜剂涂覆至欲加工的晶圆表面上，继而干燥 以形成保护膜。透过保护膜进行雷射切割，而自晶圆制得晶片。因此，得以有效地防止碎肩 淀积于晶片整个表面(包括其周围边缘部分)上，因为保护膜为水溶性，可藉水洗而轻易移 除，亦即，以水清洗保护膜的同时，可清除保护膜上的残留物。上述的方法使用水溶性树脂， 通常具有较差的热稳定性，于晶圆的雷射切割制程中照射雷射后将产生内热，水溶性树脂 若使用的分子量不够高，可能会受热而热解，对于基材保护效果则会有限。
[0005] 另有中国台湾TW M496842U专利揭露一种雷射切割用保护片，其包括:一基片；以 及涂覆于该基片上的雷射切割用保护膜组成物所形成的保护层，该保护层厚度为100至 5000nm;其中该雷射切割用保护膜组成物，其特征在于包含：（A)水溶性聚合物；以及(B)交 联剂;其中该(A)水溶性聚合物的重量平均分子量(Mw)为10000~150000。藉由添加交联剂 使高分子间交联度提升，应用于雷射切割制程中，具有高热稳定性，并可使用较低分子量水 溶性树脂涂布，能保护基材较不易沾附细肩，可减少基材污染问题。但此保护片经过交联剂 的交联反应之后，因为雷射切割制程会因交联剂造成保护膜硬化，在最后的清洗阶段因保 护膜无法与水溶解造成清洗的困难，因此制程不良率提高。
[0006] 因此，开发出具有高耐热稳定性，且容易清洗干净的保护膜，防止切割制程产生硅 蒸气凝结并沉积在晶片表面上，所产生的细肩造成晶圆对象的污染，乃是现阶段晶圆制造 产业亟欲解决的问题。 【实用新型内容】
[0007] 有鉴于此，本实用新型解决的技术问题即在提供一种具有高耐热稳定性，且容易 清洗干净的雷射切割用保护膜。
[0008] 本实用新型所采用的技术手段如下。
[0009] 本实用新型提供一种雷射切割用保护膜，其包括:一基片；以及涂覆于该基片上雷 射切割用保护膜组成物所形成的保护层，该保护层膜厚度为〇.5μπι至5μπι;其中该保护层包 含:第一水溶性聚合物，该第一水溶性聚合物的重量平均分子量(Mw)为30万~40万；以及第 二水溶性聚合物，该第二水溶性聚合物的重量平均分子量(Mw)为2万~16万。
[0010]为达上述目的，所述的第一水溶性聚合物为聚乙烯基吡咯烷酮。
[0011]为达上述目的，所述的第二水溶性聚合物为聚乙烯基吡咯烷酮及其共聚合物。
[0012]为达上述目的，所述的第二水溶性聚合物的重量百分比为5~50%。
[0013]为达上述目的，所述的基片与保护层之间进一步设有一黏着剂层。
[0014] 本实用新型所产生的有益效果如下。
[0015] 本实用新型藉由添加低分子量聚合物于保护膜中，可以让保护膜的厚度更均匀， 更容易分解保护膜，而其他非切割区有足够的热稳定性，也能增加保护膜对晶圆的密着性， 防止因为膜材浮起而沾附细肩在晶圆上，亦可以保护晶圆不被凝结沉积物污染，在最后清 洗流程也可以加快清洗的速率，避免保护膜残留在晶圆上面。
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型的雷射切割用保护膜的第一结构示意图。
[0017] 图2为本实用新型的雷射切割用保护膜的第二结构示意图。
[0018] 图3为本实用新型雷射开槽后，尚未清洗前晶圆的示意图。
[0019] 图4为本实用新型雷射开槽后，清洗后晶圆片的示意图。
[0020] 图号说明：
[0021] 1硅晶圆
[0022] 10 基片
[0023] 20保护膜
[0024] 30黏着剂层
[0025] 40切割道
[0026] 50硅蒸气喷发沉积所造成的污染区
[0027] 60覆盖保护膜区。
【具体实施方式】
[0028]图1是由硅晶圆覆上实施例所制备雷射切割用保护膜，本实用新型的保护膜包括 有;一基片10以及一保护层20,保护层20涂覆设置于基片10表面，并经干燥于硅晶圆上形成 膜厚度为〇.5μπι至5μπι，其较佳实施例的厚度为0.1至3μπι。其中，保护层20包含：（A)第一水溶 性聚合物；以及(Β)第二水溶性聚合物，第一水溶性聚合物的重量平均分子量(Mw)为30万~ 40万，第二水溶性聚合物的重量平均分子量(Mw)为2万~16万，保护膜经由高分子量的第一 水溶性聚合物和低分子量的第二水溶性聚合物混和溶解所形成。另外，基片10与保护层20 之间亦可进一步设有一黏着剂层30，如图2所示。
[0029]而上述第一水溶性聚合物为聚乙烯基吡咯烷酮，第二水溶性聚合物由聚乙烯基吡 咯烷酮及其共聚合物所组成，且第二水溶性聚合物的重量百分比较佳者为5~50%。
[0030] 下文将提供根据本实用新型的雷射切割用保护膜的实施说明于下表：
[0031]
~(A)第一水溶性聚合物为高分子量聚乙烯基吡咯烷酮，其重量平均分子量(Mw)为' 360000〇
[0033] (Β)第二水溶性聚合物为低分子量聚乙烯基吡咯烷酮及其共聚合物，其重量平均 分子量(Mw)为56700。
[0034] 实施例一
[0035]制得下列组成的水溶液：取高分子量聚乙烯基吡咯烷酮8.5g，再取低分子量聚乙 烯基吡咯烷酮及其共聚合物1.5g，溶解于100ml纯水中并经2μπι滤膜过滤。
[0036]前述水溶液以旋转涂布的方式涂覆于玻璃板上（10 X 10cm2)，并经干燥于玻璃板 上形成厚度为0.5至5μπι的保护膜，再将涂布完成的玻璃板置于超音波清洗机中，在水温25 °C下震荡清洗10秒，取出后在120°C烘干1小时，冷却后称重量，计算保护膜的去除重量。 [0037]前述水溶液以旋转涂布的方式涂覆于硅晶圆上，并经干燥于硅晶圆上形成厚度为 0.5至5μπι的保护膜，再将涂布完成的硅晶圆置于雷射加工设备上进行雷射加工，再使用纯 水洗去保护膜，观察硅晶圆上雷射切割加工的周遭情况，无异物沉积，且加工后的界面宽度 与雷射设定参数直径相仿。
[0038] 实施例二
[0039]取高分子量聚乙烯基吡咯烷酮6.5g，再取低分子量聚乙烯基吡咯烷酮及其共聚合 物3.5g，溶解于100ml纯水中并经2μπι滤膜过滤。
[0040] 前述水溶液以旋转涂布的方式涂覆于玻璃板上（10 X 10cm2)，并经干燥于玻璃板 上形成厚度为0.5至5μπι的保护膜，再将涂布完成的玻璃板置于超音波清洗机中，在水温25 °C下震荡清洗10秒，取出后在120°C烘干1小时，冷却后称重量，计算保护膜的去除重量。
[0041] 前述水溶液以旋转涂布的方式涂覆于硅晶圆上，并经干燥于硅晶圆上形成厚度为 0.5至5μπι的保护膜，再将涂布完成的硅晶圆置于雷射加工设备上进行雷射加工，再使用纯 水洗去保护膜，观察硅晶圆上雷射切割加工的周遭情况，无异物沉积，且加工后的界面宽度 与雷射设定参数直径相仿。
[0042] 实施例三
[0043]取高分子量聚乙烯基吡咯烷酮9.0g，再取低分子量聚乙烯基吡咯烷酮及其共聚合 物1. 〇g，溶解于1 〇〇ml纯水中并经2μπι滤膜过滤。
[0044] 前述水溶液以旋转涂布的方式涂覆于玻璃板上（10 X 10cm2)，并经干燥于玻璃板 上形成厚度为0.5至5μπι的保护膜，再将涂布完成的玻璃板置于超音波清洗机中，在水温25 °C下震荡清洗10秒，取出后在120°C烘干1小时，冷却后称重量，计算保护膜的去除重量。
[0045] 前述水溶液以旋转涂布的方式涂覆于硅晶圆上，并经干燥于硅晶圆上形成厚度为 0.5至5μπι的保护膜，再将涂布完成的硅晶圆置于雷射加工设备上进行雷射加工，再使用纯 水洗去保护膜，观察硅晶圆上雷射切割加工的周遭情况，无异物沉积，且加工后的界面宽度 与雷射设定参数直径相仿。
[0046] 实施例四
[0047]取高分子量聚乙烯基吡咯烷酮8.0g，再取低分子量聚乙烯基吡咯烷酮及其共聚合 物2.0g，溶解于100ml纯水中并经2μπι滤膜过滤。
[0048]前述水溶液以旋转涂布的方式涂覆于玻璃板上（10 X 10cm2)，并经干燥于玻璃板 上形成厚度为0.5至5μπι的保护膜，再将涂布完成的玻璃板置于超音波清洗机中，在水温25 °C下震荡清洗10秒，取出后在120°C烘干1小时，冷却后称重量，计算保护膜的去除重量。
[0049] 前述水溶液以旋转涂布的方式涂覆于硅晶圆上，并经干燥于硅晶圆上形成厚度为 0.5至5μπι的保护膜，再将涂布完成的硅晶圆置于雷射加工设备上进行雷射加工，再使用纯 水洗去保护膜，观察硅晶圆上雷射切割加工的周遭情况，无异物沉积，且加工后的界面宽度 与雷射设定参数直径相仿。
[0050] 比较例一
[00511 取高分子量聚乙烯基吡咯烷酮10.0g，溶解于100ml水中并经2μπι滤膜过滤。
[0052]前述水溶液以旋转涂布的方式涂覆于玻璃板上（10 X 10cm2)，并经干燥于玻璃板 上形成厚度为0.5至5μπι的保护膜，再将涂布完成的玻璃板置于超音波清洗机中，在水温25 °C下震荡清洗10秒，取出后在120°C烘干1小时，冷却后称重量，计算保护膜的去除重量。 [0053]前述水溶液以旋转涂布的方式涂覆于硅晶圆上，并经干燥于硅晶圆上形成厚度为 0.5至5μπι的保护膜，再将涂布完成的硅晶圆置于雷射加工设备上进行雷射加工，再使用纯 水洗去保护膜，观察硅晶圆上雷射切割加工的周遭情况，无异物沉积，且加工后的界面宽度 与雷射设定参数直径相仿。
[0054] 洗速率测试 [0055]实验条件：
[0056] 1.取一 10Χ 10cm2见方透明玻璃板；
[0057] 2.取约4ml溶液，置于玻璃板上，放入旋转式涂布机以500~lOOOrpm下旋转3分钟 进行涂布成为均匀薄膜；
[0058] 3.取出烘干后再以超音波震荡水洗10秒，清洗后干燥再秤重。
[0059] 测试结果：
[0060]
[0061] 由此得知，实施例1至4的膜去除量及去除速率比均高于比较例1，尤其以实施例2 的膜去除量及去除速率比为最高，故由上述实验可得到高分子量聚乙烯基吡咯烷酮加入低 分子量聚乙烯基吡咯烷酮及其共聚合物可以有效提高保护胶膜的清洗效率，避免残胶问 题。
[0062] 图3是覆盖保护膜区（60)的硅晶圆片进行雷射开槽加工，除切割道(40)外颜色较 深区域则是由切割时所产生硅蒸气喷发沉积所造成的污染区（50)(清洗前）。
[0063] 图4则是将切割后的硅晶圆片以纯水进行净，由图可见除切割道(40)外，其余晶圆 片并未受硅蒸气喷溅沉积污染。
【主权项】
1. 一种雷射切割用保护膜，其特征在于，该保护膜厚度为Ο . 5μπι至5μπι，其包括： 一基片；以及 一保护层，涂覆设置于该基片表面;其中该保护层包含:第一水溶性聚合物以及第二水 溶性聚合物，该第一水溶性聚合物的重量平均分子量为30万~40万，该第二水溶性聚合物 的重量平均分子量为2万~16万。2. 如权利要求1所述的雷射切割用保护膜，其特征在于，该第一水溶性聚合物为聚乙烯 基吡咯烷酮。3. 如权利要求1所述的雷射切割用保护膜，其特征在于，该第二水溶性聚合物为聚乙烯 基吡咯烷酮及其共聚合物。4. 如权利要求1所述的雷射切割用保护膜，其特征在于，该第二水溶性聚合物的重量百 分比为5~50 %。5. 如权利要求1至4任一所述的雷射切割用保护膜，其特征在于，该基片与该保护层之 间设有一黏着剂层。6. 如权利要求1至4任一所述的雷射切割用保护膜，其特征在于，该保护膜涂覆设置于 一娃晶圆表面。
【文档编号】H01L21/78GK205621713SQ201620448029
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】叶土生, 曾智鸿
【申请人】昱镭光电科技股份有限公司