CN100466189C - 分离半导体晶片的方法及使用该方法的分离装置 - Google Patents
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Abstract
关于通过经由具有加热可分离性的双面粘和片将半导体晶片和支持构件互相接合而得到的工件，该支持构件的表面被吸附保持在吸附台上并且被加热，从而使粘合层的粘和强度几乎消失。移动柏努利卡盘接近该半导体晶片的背面以用非接触的方式分离该半导体晶片，并以该半导体晶片悬浮在空气中的状态悬浮保持该半导体晶片。
Description
技术领域
本发明涉及把经由通过双面粘合片接合到例如玻璃板的支持构件而保持的半导体晶片从该支持构件分离的方法，及使用该方法的分离装置。
背景技术
通常地，半导体晶片经受在半导体晶片表面上形成大量器件的处理。在此之后，在背面研磨处理中，将该半导体晶片的背面研磨或抛光至期望的厚度。在切割处理中把所得到的半导体晶片切割成器件。
近年来，随着应用的快速发展，要求半导体晶片的厚度降低到100μm到50μm，在一些场合中，甚至到25μm。如此薄的半导体晶片是易碎的，并且容易变形，同时对它的处理也非常困难。因此，经由通过双面粘合片接合到具有强度的、例如玻璃板之类的支持构件的表面来保持半导体晶片。当通过用上述的支持构件支持来加强该半导体晶片后，在该半导体晶片的背面执行背面研磨处理，并把该半导体晶片从该支持构件分离。
到目前为止，用于分离经由通过双面粘合片接合到支持构件而保持的半导体晶片的手段如下进行。使用通过紫外线照射削弱粘合强度的紫外线固化型双面粘合片。首先，通过紫外线照射，粘合强度初步降低。在随后的过程中，该半导体晶片被夹在上下两层平盘(table)之间，并在真空状态下被加热以收缩变形，从而减少双面粘合片和半导体晶片之间的接触面积，使该半导体晶片浮动。
当完成该双面粘合片的收缩及分离后，消除上层平盘的吸附，并将上层平盘向上侧提取。在此之后，在将该半导体晶片吸附固定于下层平盘上的状态下，吸附并通过输送臂移动保持构件，从而把该半导体晶片从该双面粘合片分离。已提出并执行了这种手段(例如，见JP-A2001-7179)。
作为使用的双面粘合片，不仅使用紫外线固化型双面粘合片，而且使用当被加热时起泡且粘合强度降低的具有加热可分离性的双面粘合片。
传统的方法具有以下问题。
首先，当夹层并吸附保持半导体晶片时，在其间隔中获得了几乎真空的状态。因此，在确定分离该双面粘合片时，当消除上层平盘的吸附并将上层平盘向上侧提取时，该支持构件和该上层平盘的接触面处于几乎真空的状态，从而在这两个构件的接触面上产生负压。这引起在半导体晶片中产生翘曲的问题。
其次，根据例如双面粘合片的收缩变形程度、紫外线固化的程度等条件，粘合强度的分布将发生巨大的变化。当通过强有力地吸附保持该支持构件来提升并移动吸附固定在下层平盘上的半导体晶片时，局部的分离应力作用于该半导体晶片上，这便存在发生翘曲或破裂的可能性。
发明内容
考虑到以上情况作出了本发明，并且本发明的主要目的是提供一种半导体晶片分离的方法与装置，从而能够平稳地在无应力的情况下分离经由通过双面粘合片接合到支持构件而保持的半导体晶片。
为了实现以上目的，本发明采用以下配置：
一种用于把通过双面粘合片接合到支持构件的半导体晶片从该双面粘合片分离的方法，该方法包括：
第一步骤，用于削弱将该半导体晶片和该支持构件互相接合的双面粘合片的粘合强度；及
第二步骤，用于在削弱该双面粘合片的粘合强度的同时，通过分离装置以非接触方式把该半导体晶片从该双面粘合片分离。
根据本发明的半导体晶片的分离方法，以非接触的方式从双面粘合片上分离半导体晶片，使得在分离时作用在该半导体晶片上的分离应力很小。在分离粘合强度削弱的双面粘合片时，作为分散到该半导体晶片周围的小的分离应力向该半导体晶片的中心作用，使得该半导体晶片从该双面粘合片的外部端边向中心分离。从而，在防止半导体晶片翘曲和破裂的同时，可降低由在该半导体晶片上分离引起的应力，并可在无应力的情况下平稳地分离该半导体晶片。
在根据本发明的半导体晶片的分离方法中，在第一步骤中，将所述支持构件保持在其表面朝下的姿态，并且在第二步骤中，在通过从分离装置向半导体晶片的背面喷射气体在分离装置与该半导体晶片背面之间的间隙中产生的压差，以非接触的方式悬浮保持该半导体晶片的同时，把该半导体晶片从该双面粘合片分离。
根据该方法，通过向半导体晶片的背面注入的气体在该分离装置和半导体晶片的背面之间的间隙中产生与大气压的压差，并且在维持预定距离的同时使该半导体晶片悬浮保持在该间隔中。因此，在背面研磨处理中产生的半导体晶片上的翘曲应力被扩散且消失的状态下，可分离该半导体晶片，并使其照原样被输送。
在根据本发明的半导体晶片的分离方法中，在第一步骤中，将所述支持构件保持在其表面朝上的姿态，并且在第二步骤中，保持通过固定负载从削弱了粘合强度的双面粘合片分离并落下的半导体晶片。
根据该方法，通过固定负载，半导体晶片从削弱了粘合强度的双面粘合片分离并自然落下，并且可通过输送装置正确地接收并保持落下的半导体晶片。在该情况下，半导体晶片的固定负载造成的分离应力从该双面粘合片的一端边起作用，并且可在无应力的情况下平稳地分离该半导体晶片。
由于该半导体晶片从处于由双面粘合片保护的器件形成面朝上的状态下的双面粘合片分离，所以可把该半导体晶片照原样安装在输送装置上并输送到随后的处理中。因此，翻转该分离的半导体晶片以便器件形成面朝上的过程变得多余，并且从提高运送效率的角度来看也是有利的。
在根据本发明的半导体晶片的分离方法中，在第一步骤中，将所述支持构件保持在其表面朝上的状态，并且在第二步骤中，在吸附该半导体晶片的背面的同时，把该半导体晶片从削弱了粘合强度的双面粘合片分离。
根据该方法，通过固定负载和吸附，半导体晶片从削弱了粘合强度的双面粘合片分离并落下，且输送装置可正确地接收并保持落下的半导体晶片。在该情况中，半导体晶片的固定负载和吸附造成的分离应力从该双面粘合片的一端边起作用，并且可在无应力的情况下平稳地分离该半导体晶片。
由于该半导体晶片从处于由双面粘合片保护的器件形成面朝上的状态下的双面粘合片分离，所以可照原样把该半导体晶片安装在输送装置上并输送到随后的处理中。因此，翻转该分离的半导体晶片以便器件形成面朝上的过程变得多余，并且从提高运送效率的角度来看也是有利的。
较佳地，作为双面粘合片，使用以下的任一种。例如，可以使用通过加热或冷却削弱粘合强度的双面粘合片。在第一步骤中，加热或冷却该双面粘合片。另一双面粘合片可通过在片基材的至少一个表面上形成具有加热可分离性的粘合层而得到，所述粘合层被加热时发泡、膨胀，并且失去其粘合强度。在第一步骤中，加热该双面粘合片。还有一双面粘合片是通过把片基材夹在紫外线固化型粘合层之间的方法形成的，以便使这些粘合层在不同的波长上失去它们的粘合强度。在第一步骤中，用紫外线照射该双面粘合片。
为了达到以上目的，本发明也采用以下配置：
一种把经由通过加热削弱粘合强度的双面粘合片接合到支持构件的半导体晶片从该双面粘合片分离的装置，该装置包括：
用于保持支持构件的保持装置；
用于加热接合到保持的支持构件的双面粘合片的加热装置；及
用于以非接触方式把该半导体晶片从通过加热削弱粘合强度的双面粘合片分离的分离装置。
在根据本发明的半导体晶片的分离装置中，在由保持装置保持该支持构件侧的状态下，通过加热装置加热该双面粘合片。在该加热的双面粘合片的粘合强度削弱的状态下，以非接触的方式通过分离装置分离该半导体晶片。由此，可适宜地实现本发明第一方面的该半导体晶片的分离方法。
较佳地，在通过向该半导体晶片的背面喷射气体在分离装置与该半导体晶片的背面之间的间隙中产生的压差，以非接触方式悬浮保持该半导体晶片的同时，该分离装置把该半导体晶片从该双面粘合片分离。较佳地，该保持装置保持该支持构件的表面侧，并且该分离装置是用于吸附保持半导体晶片的背面的机械手。移动该机械手接近该半导体晶片的背面以吸附该半导体晶片，从而把该半导体晶片从该双面粘合片分离，并吸附保持该半导体晶片。
为了达到以上目的，本发明也采用以下配置：
一种把经由通过冷却削弱粘合强度的双面粘合片接合到支持构件的半导体晶片从该双面粘合片分离的装置，该装置包括：
用于保持支持构件的保持装置；
用于冷却接合到保持的支持构件的双面粘合片的冷却装置；及
用于以非接触方式把该半导体晶片从通过冷却削弱粘合强度的双面粘合片分离的分离装置。
在根据本发明的半导体晶片的分离装置中，在由保持装置保持该支持构件侧的状态下，通过冷却装置冷却该双面粘合片。在该冷却的双面粘合片的粘合强度削弱的状态下，以非接触的方式通过分离装置分离该半导体晶片。由此，可适宜地实现本发明第一方面的分离方法。
较佳地，在通过向该半导体晶片的背面喷射气体在分离装置与该半导体晶片的背面之间的间隙中产生的压差，以非接触方式悬浮保持该半导体晶片的同时，该分离装置把该半导体晶片从该双面粘合片分离。较佳地，该保持装置将所述支持构件保持在该支持构件的表面朝上的状态，该分离装置是用于吸附保持该半导体晶片的背面的机械手，并且移动该机械手接近该半导体晶片的背面以吸附该半导体晶片，从而把该半导体晶片从该双面粘合片分离，并吸附保持该半导体晶片。
附图说明
出于说明本发明的目的，附图中示出了当前较佳的若干形式，然而，应理解的是，本发明并不限于所示的精确配置和手段。
图1是通过把支持构件接合到半导体晶片而获得的工件的侧视图；
图2A和2B是分别图解由第一实施例的分离装置执行的分离过程的侧视图；及
图3A和3B是分别图解由第二实施例的分离装置执行的分离过程的侧视图。
具体实施方式
下面将参考图描述本发明的实施例。
第一实施例
图1示出了通过双面粘合片3把采用玻璃板形式的支持构件2接合到半导体晶片1的器件形成面(表面)而获得的工件W。在通过支持构件2支持加强该半导体晶片1的背面的状态下，在背面研磨处理中把该半导体晶片1的背面研磨成期望的厚度。在此之后，被磨薄的半导体晶片1从该双面粘合片3分离，并且接受随后的处理。
该双面粘合片3是通过在片基材3a的两边提供具有加热可分离性的粘合层3b和3c来构成的，所述粘合层在加热时起泡且膨胀，并失去粘合强度。该粘合层3b和3c具有不同的热分离特性，其中，用于粘合保持半导体晶片1的粘合层3b的粘合强度在大约70℃消失，而用于粘合保持该支持构件的粘合层3c的粘合强度在大约120℃消失。
现在将参考图2A和2B描述把半导体晶片1从经受背面研磨处理的工件W分离的过程。
如图2A所示，首先，工件W以半导体晶片1的背面朝上的状态被装到吸附卡盘台4上，并从支持构件2的表面侧通过吸附卡盘部分4a被吸附保持在吸附卡盘台4的顶面。柏努利(Bernoulli)卡盘5设置在吸附卡盘台4之上，以便可通过驱动装置(未示出)在垂直和水平方向上移动。
柏努利卡盘5向工件W喷射气体，以便通过由喷射作用与柏努利效应产生的负压和由气垫作用产生的正压，在柏努利卡盘5和半导体晶片1的表面之间的间隙内产生与大气压的压差，从而使得位于该柏努利卡盘5底面下的对象保持在该对象漂浮在空气中的状态。由此，柏努利卡盘5用于以非接触方式悬浮保持或运送对象。
吸附卡盘台4中具有加热器6，并且将工件W加热至粘合层3b在低温侧失去其粘合强度的温度。将柏努利卡盘5降低到与工件W的顶面有预定小间距的高度，即，通过气体喷射操作，展现出该半导体晶片1的朝上的背面与非接触悬浮的作用。根据研磨半导体晶片1后的形状与重量以及该柏努利卡盘5的悬浮保持能力，适当地改变和确定该小间距。例如，在本实施例的例子中，把该小间距设置在0.1到1.0mm的范围内。
当由于加热使粘合层3b的粘合强度消失时，半导体晶片1接收柏努利卡盘5的吸附力，从双面粘合片3分离，并且如图2B所示地，以非接触方式与柏努利卡盘5的底面相隔所述的小间距被悬浮保持。此时，柏努利卡盘5使正压和负压作用以悬浮保持该半导体晶片1，从而纠正在研磨时作用在该半导体晶片1上的翘曲应力。即，半导体晶片1上的翘曲应力可被扩散以使之消失。通过在维持该状态的同时移动柏努利卡盘5，把该半导体晶片1输送到期望的位置。
用该配置，在接合支持构件2和半导体晶片1的双面粘合片3的粘合强度几乎消失的状态下，以非接触方式分离半导体晶片1。因为分散到该半导体晶片1的周围而作用的小分离应力倾向于向该半导体晶片1的中心起作用，所以该半导体晶片1从该双面粘合片的外部端侧向中心分离。结果，可减少由该半导体晶片1的分离而引起的应力，并且在防止半导体晶片1翘曲和破裂的同时，可在无应力的情况下平稳地分离该半导体晶片1。
通过使用柏努利卡盘5向工件W喷射气体，通过由于喷射作用与柏努利效应产生的负压和由于气垫作用产生的正压，在柏努利卡盘5和该半导体晶片1的表面之间的间隙内，产生与大气压的压差。由此，当位于该柏努利卡盘5底面下的对象悬浮保持在该对象漂浮在空气中的状态时，可以在当研磨该半导体晶片1时产生的翘曲应力被纠正以使之消失的状态下输送该对象。结果，当该半导体晶片1被装入盒子等时，该半导体晶片1的端部同盒子接触并且由于翘曲等原因而损坏的问题也可得到避免。
第二实施例
在第一实施例中，由于分离了的半导体晶片1的器件形成面朝下，所以在被装入随后过程的处理器前，该半导体晶片1必须倒置。在以下要描述的分离装置中，该翻转过程是多余的。
如图3A所示，在分离装置中，首先，以该半导体晶片1的背面朝下的状态，工件W被装在吸附卡盘台4的下方，并经吸附卡盘台4下表面的吸附卡盘部分4a从该支持构件2的表面侧被吸附保持。作为在顶面具有吸附孔的输送臂的机械手7被配置在由吸附卡盘台4吸附保持的工件W的下表面之下，即，相隔预定小间距的该半导体晶片1朝下的背面。
此后，由在吸附卡盘台4中提供的加热器6加热工件W。当由于加热使粘合层3b的粘合强度几乎消失时，如图3B所示，半导体晶片1通过固定负载与机械手7的吸附力从双面粘合片3分离并落下，并且由机械手7接收并保持。
因为由机械手7接收并吸附保持的半导体晶片1的器件形成面朝上，所以通过移动机械手7，可以该状态把该半导体晶片1装入下一处理器、外壳构件等。
通过该配置，可以非接触方式，在接合支持构件3和半导体晶片1的双面粘合片3的粘合强度几乎消失的状态下分离半导体晶片1。此时，因为分散到半导体晶片1的周围而作用的小分离应力倾向于向该半导体晶片1的中心起作用，所以该半导体晶片1从该双面粘合片的外部端侧向中心分离。结果，可减少由半导体晶片1上的分离而引起的应力，并且在防止半导体晶片翘曲和破裂的同时，可在无应力的情况下平稳地分离半导体晶片1。
本发明不限于前述的实施例，而可作如下修改。
(1)在每个前述的实施例中，半导体晶片1具有加热可分离性，并在双面粘合片3的粘合层3a和3b加热时起泡并膨胀，从而失去它们的粘合强度。然而，本发明并不限于这种形式。粘合层3b和3c失去各自粘合强度的时间彼此不同就足够了。
例如，在支持构件侧上使用通过紫外线照射使粘合层3c固化而减少粘和强度的粘合层3c，以及把该粘合层3c与具有不同的失去粘和强度条件的粘合层结合就足够了。可选地，也可使用紫外线固化型粘合层3b和3c。在这种情况下，结合紫外线固化型粘合层以便在不同的波长上失去它们的粘和强度就足够了。此外，通过冷却可使粘合层3b和3c失去它们的粘和强度。在这种情况下，使粘合层3b和3c失去粘和强度的温度彼此不同就足够了。
在使用通过冷却失去粘和强度的双面粘和片的情况下，构造如下的装置就足够了。
例如，在使用第一或第二实施例的装置的情况下，作为第一形式，作为吸附卡盘台4中提供的加热器6的替代，冷却媒质在该吸附卡盘台内循环。作为第二形式，向保持在吸附卡盘台4上的工件W吹冷风就足够了。
(2)虽然在第二实施例中，在通过机械手7吸附该半导体晶片1的背面的同时分离该半导体晶片1，但也可以停止吸附并可以接收经由固定负载而落下的半导体晶片1。
(3)虽然在前述的每一个实施例中，半导体晶片1是从双面粘和片3完全分离的，但也可以使用下列形式。在双面粘合片的粘合层3b和片基材3a被留在半导体晶片1的表面侧上，以及支持构件2的粘合层3c被留下的状态下，可以分离半导体晶片1。在这种情况下，保留在半导体晶片1侧上的粘和片可起到表面保护片的作用。
在如上所述地把粘和片作为表面保护片留下的情况下，通过使用表面保护片分离机制分离该表面保护片。
在这种情况下，通过分离杆、分离辊等把分离片接和到粘和片的表面上，并且在此之后，可从半导体晶片1的表面分离与分离片结合的粘和片。从而，可以在几乎消除多余剩余物的状态下，有效地从半导体晶片1的表面分离粘和片。
本发明可以在不背离其精神或实质特性的情况下以其它的具体形式来实施，因此，当表示本发明的范围时，应当参考所附的权利要求书，而不应当参考上述的说明书。
Claims (6)
1、一种用于把通过双面粘合片接合到支持构件的半导体晶片从所述双面粘合片分离的方法，其特征在于，所述方法包括：
所述双面粘合片通过将不同粘合层分别形成在片基材的两侧的方式得到，
第一步骤，削弱所述双面粘合片的所述粘合层中接合到所述支持构件的粘合层的粘合强度，所述双面粘合片用于将所述半导体晶片和所述支持构件互相结合；及
第二步骤，通过在削弱所述粘合层的粘合强度的同时向半导体晶片的面喷射气体，在通过半导体晶片的面上的间隙中产生的压差以非接触的方式悬浮保持所述半导体晶片的同时，分离所述半导体晶片，将粘合层留在支持体上，将片基材和留下的粘合层留在所述半导体晶片上，并将所述片基材用作面保护片。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
通过加热或冷却削弱所述双面粘合片的粘合强度，并且
在所述第一步骤中，加热或冷却所述双面粘合片。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述的双面粘合片通过在片基材的至少一个表面上形成具有加热可分离性的粘合层而得到，所述粘合层被加热时起泡、膨胀并失去其粘合强度，并且
在所述第一步骤中，加热所述双面粘合片。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述的双面粘合片是通过把片基材夹在紫外线固化型粘合层之间的方法形成的，以便使这些粘合层在不同的波长上失去它们的粘合强度，并且
在所述第一步骤中，用紫外线照射所述双面粘合片。
5、一种把经由通过加热削弱粘合强度的双面粘合片接合到支持构件的半导体晶片从所述双面粘合片分离的装置，所述双面粘合片通过将不同粘合层分别形成在片基材的两侧的方式得到，所述装置包括：
保持装置，用于保持支持构件；
加热装置，用于加热接合到保持的支持构件的双面粘合片；及
分离装置，用于通过在所述加热装置削弱粘合层的粘合强度的同时向半导体晶片的面喷射气体，在通过在半导体晶片的面上的间隙中产生的压差以非接触的方式悬浮保持所述半导体晶片的同时，以非接触方式把所述半导体晶片从双面粘合片分离，，将粘合层留在支持体上，将片基材和留下的粘合层留在所述半导体晶片上，并将所述片基材用作面保护片。
6、一种把经由通过冷却削弱粘合强度的双面粘合片接合到支持构件的半导体晶片从所述双面粘合片分离的装置，所述双面粘合片通过将不同粘合层分别形成在片基材的两侧的方式得到，所述装置包括：
保持装置，用于保持支持构件；
冷却装置，用于冷却接合到保持的支持构件的双面粘合片；及
分离装置，用于通过在所述冷却装置削弱粘合层的粘合强度的同时向半导体晶片的面喷射气体，在通过在半导体晶片的面上的间隙中产生的压差以非接触的方式悬浮保持所述半导体晶片的同时，以非接触方式把所述半导体晶片从双面粘合片分离，将粘合层留在支持体上，将片基材和留下的粘合层留在所述半导体晶片上，并将所述片基材用作面保护片。
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