CN101000864A - 晶片的分割方法和晶片的分割装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的晶片分割方法，将在衬底表面上形成有格子状的分割预定线且形成有高分子膜、在该衬底上实施了允许沿分割预定线进行分割的加工的晶片，沿着分割预定线进行分割，其特征在于，包括：框架保持工序，在安装于环状的框架上的粘接带表面，粘贴晶片；晶片冷却工序，对在安装于环状的框架上的粘贴带表面粘贴的晶片进行冷却；分割工序，将粘贴有被冷却的晶片的粘接带进行扩张，沿着分割预定线分割晶片。
Description
技术领域
本发明涉及将半导体晶片等晶片沿着规定的分割预定线分割的晶片分割方法及晶片的分割装置。
背景技术
在半导体器件制造工序中，在大致圆板形的半导体晶片的表面上，按照形成为格子状的分割预定线划分了多个区域，在该被划分的区域形成IC、LSI等器件。此外，通过沿着分割预定线分割半导体晶片，制造各个器件。
近年来，作为分割半导体晶片等板状被加工物的方法，在日本专利文献特许第3408805号公报中记载有激光加工方法，该激光加工方法采用对于该被加工物具有透射性的脉冲激光光线，对要分割区域的内部对准聚光点来照射脉冲激光光线。采用该激光加工方法的分割方法，是从被加工物的一方的面侧向内部对准聚光点，来照射对被加工物具有透射性的红外线区域的脉冲激光光线，在被加工物的内部沿着分割预定线连续形成变质层，并且沿着因形成该变质层而强度降低的分割预定线施加外力，由此分割被加工物。
在日本专利文献特开2005-19769号公报中公开了如下的分割装置，该分割装置沿着因形成上述的变质层而强度降低的分割预定线施加外力，由此分割被加工物。该分割装置具备：框架保持机构，保持环状的框架，在该环状框架上安装了粘贴有被加工物的保护带；带扩张机构，对被该框架保持机构保持的环状的框架上所安装的保护带进行扩张。通过利用带扩张机构扩张保护带，将粘贴在该保护带上且强度沿着分割预定线降低的被加工物，沿着分割预定线进行分割。
近年来，为了提高器件的机械强度、抗化学药品性、抗湿性，在形成有器件的硅衬底表面上覆盖聚酰亚胺树脂、聚苯恶唑(polybenzoxazole)树脂、硅系树脂等高分子构成的保护膜的晶片已经实用化。此外，作为器件的层间绝缘膜使用了由高分子构成的绝缘膜的晶片也已经实用化。
但是，若用上述的分割装置对使用了由高分子构成的保护膜或绝缘膜的晶片进行分割，则存在有虽然强度沿着分割预定线降低的硅衬底被切断，但是由高分子构成的保护膜或绝缘膜延伸而不会沿着预定线切断的问题。此外，还存在即使由高分子构成的保护膜或绝缘膜被切断，切断面也成锯齿状而降低器件品质的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶片的分割方法及晶片的分割装置，即使是在基板的表面形成有由高分子构成的膜的晶片，也能够将由高分子构成的膜沿着分割预定线可靠地进行分割。
为了实现上述目的，根据本发明的晶片分割方法，将在衬底表面上形成有格子状的分割预定线且形成有高分子膜、在该衬底上实施了允许沿分割预定线进行分割的加工的晶片，沿着分割预定线进行分割，其包括：框架保持工序，在安装于环状的框架上的粘接带表面，粘贴晶片；晶片冷却工序，对在安装于环状的框架上的粘贴带表面粘贴的晶片进行冷却；分割工序，将粘贴有被冷却的晶片的粘接带进行扩张，沿着分割预定线分割晶片。
在上述冷却工序中，该冷却工序将晶片冷却到+5～-20℃。
此外，根据本发明的晶片分割装置，将安装在粘接带上的晶片沿着规定的分割预定线分割，所述的粘接带被安装成覆盖环状的框架的内侧开口部，其包括：框架保持机构，具有保持该环状的框架的保持面；晶片按压构件，具有按压面，该按压面作用于被该框架保持机构保持的该环状的框架上安装的该粘接带中的、粘贴有晶片的晶片粘贴区域；进退机构，使该晶片按压构件从该框架保持机构的保持面下方的退避位置移动到该框架保持机构的保持面上方的按压位置；冷却室，设在该框架保持机构的保持面的上侧；冷却机构，对该冷却室内进行冷却。
上述进退机构将该晶片按压构件以10～1000mm/秒的速度、最好50～150mm/秒的速度从该退避位置移动到该按压位置。
上述冷却机构将该冷却室内冷却到+5～-20℃。
根据本发明，对在安装于环状框架上的粘接带表面粘贴的晶片进行冷却，将粘贴有被冷却的晶片的粘接带扩张，并沿着分割预定线分割晶片，因此，衬底表面上形成的高分子膜也被冷却，从而不会伸长而沿着分割预定线可靠地断开。
附图说明
图1是作为利用本发明的晶片分割方法分割的晶片的半导体晶片的立体图。
图2是表示图1所示的半导体晶片的剖面放大图。
图3是用于在图1所示的半导体晶片中形成变质层的激光加工装置的主要部分立体图。
图4(a)及图4(b)是利用图3所示的激光加工装置实施的变质层形成工序的说明图。
图5是表示在图4所示的变质层形成工序中在半导体晶片的内部层叠形成了变质层的状态的说明图。
图6是表示在安装于环状框架上的粘接带的表面粘贴了经实施变质层形成工序的半导体晶片的状态的立体图。
图7是用于实施本发明晶片的分割方法中的晶片冷却工序及分割工序的晶片分割装置的立体图。
图8是图7所示的晶片的分割装置的剖面图。
图9是本发明的晶片分割方法中的晶片冷却工序的说明图。
图10是本发明的晶片分割方法中的分割工序的说明图。
图11是表示实施图10所示的分割工序，晶片被分割为各个器件的状态的局部放大剖面图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的晶片分割方法及晶片分割装置的优选实施方式。
图1示出了通过本发明的晶片分割方法被分割为各个器件的半导体晶片的立体图，图2示出了图1所示的半导体晶片的主要部分放大剖面图。图1及图2所示的半导体晶片2在硅等半导体衬底20的表面格子状地形成有多个分离分割预定线21。此外，在半导体衬底20的表面20a，在由格子状地形成的多个分离分割预定线21划分的多个区域，形成有IC、LSI等器件22，并且如图2所示覆盖有由聚酰亚胺树脂、聚苯恶唑树脂、硅系树脂等高分子构成的保护膜23(高分子膜)。
下面，说明沿着分离分割预定线21分割上述半导体晶片而分割为各个器件的方法的一例。
在图示的实施方式中，首先通过沿着分割预定线21照射对半导体晶片2的半导体衬底20具有透射性的波长的脉冲激光光线，在半导体衬底20的内部沿着分割预定线21形成变质层，由此实施使强度沿着分割预定线21降低的变质层形成工序。该变质层形成工序是利用图3所示的激光加工装置3实施。图3所示的激光加工装置3具备：保持被加工物的夹持台31；对保持在该夹持台31上的被加工物照射激光光线的激光光线照射机构32；对保持在夹持台31上的被加工物进行摄像的摄像机构33。夹持台31构成为吸引保持被加工物，利用未图示的移动机构，在图3中的箭头X所示的加工移动方向及箭头Y所示的分度移动方向移动夹持台31。
上述激光光线照射机构32包括实际上水平配置的圆筒形状的外套321。外套321内配设有脉冲激光光线振荡机构，该脉冲激光光线振荡机构具备由YAG激光振荡器或YV04激光振荡器构成的脉冲激光光线振荡器或重复频率设定机构。在上述外套321的前端部安装有聚光器322，该聚光器322用于对从脉冲激光光线振荡机构振荡发出的脉冲激光光线进行聚光。
在构成上述激光光线照射机构32的外套321的前端部安装的摄像机构33，在图示的实施方式中，除了用可视光线摄像的普通摄像元件(CCD)之外，还包括捕捉用该红外线照明机构照射的红外线的光学系统、输出与用该光学系统捕捉的红外线对应的电信号的摄像器件(红外线CCD)等，将所摄像的图像信号发送到未图示的控制机构。
参照图3～图5，说明用上述的激光加工装置3实施的变质层形成工序。
该变质层形成工序，首先，在上述的图3所示的激光加工装置3的夹持台31上，将半导体沉底20的背面20b朝上地载置半导体晶片2，在该夹持台31上吸附保持半导体晶片2。吸附保持了半导体晶片2的夹持台31通过未图示的移动机构被定位在摄像机构33的正下方。
夹持台31被定位于摄像机构33的正下方之后，通过摄像机构33和未图示的控制机构，执行用于检测应进行半导体晶片2的激光加工的加工区域的对准作业。即，摄像机构33及未图示的控制机构执行图案匹配等图像处理，用于进行在半导体晶片2的规定方向上形成的分割预定线21、和沿着该分割预定线21照射激光光线的激光光线照射机构32的聚光器322的位置对准，并进行激光光线照射位置的对准。此外，对于与形成在半导体晶片2上的规定方向正交的方向上形成的分割预定线21，也同样进行激光光线照射位置的对准。此时，形成有半导体衬底20的分割预定线21的表面20a位于下侧，但由于摄像机构33如上所述具有由红外线照明机构、捕捉红外线的光学系统以及输出对应于红外线的电信号的摄像元件(红外线CCD)等构成的摄像机构，所以能够透过半导体衬底20的背面20b拍摄分割预定线21。
通过上述构造，若对保持在夹持台31上的半导体晶片2上所形成的分割预定线21进行检测、并进行激光光线照射位置的校准，则如图4(a)所示，将夹持台31移动到照射激光光线的激光光线照射机构32的聚光器322所在的激光光线照射区域，将规定的分离分割预定线21的一端(图4(a)中的左端)定位在激光光线照射机构32的聚光器322的正下方。此外，从聚光器322照射对硅等半导体衬底20具有透射性的波长的脉冲激光光线，同时使夹持台31在图4(a)中箭头X1所表示的方向上以规定的加工进给速度移动。然后，如图4(b)所示，如果激光光线照射机构32的聚光器322的照射位置到达分割预定线21的另一端(图4(b)中的右端)位置，则停止脉冲激光光线的照射，同时停止夹持台31的移动。在该变质层形成工序中，使脉冲激光光线的聚光点P对准到半导体衬底20的表面20a(下表面)附近。其结果，从半导体衬底20的表面20a(下表面)朝向内部形成变质层210。该变质层210形成为熔融再固化层。
上述变质层形成工序中的加工条件例如设定如下。
光源：LD激励Q开关Nd：YV04激光器
波长：1064nm的脉冲激光
重复频率：50kHz
平均输出功率：3W
聚光点直径：Φ1μm
加工进给速度：100mm/秒
此外，在半导体衬底20的厚度较厚的情况下，如图5所示，通过阶段性地改变聚光点P来多次执行变质层形成工序，由此形成多个变质层210。例如，在上述的加工条件中，一次形成的变质层厚度是约50μm，因此，例如实施三次上述变质层形成工序就形成150μm的变质层210。此外，也可以对厚度为300μm的半导体衬底20形成6层的变质层，在半导体衬底20的内部沿着分割预定线21从半导体衬底20的表面20a到背面20b形成变质层。
若通过上述的变质层形成工序，在半导体晶片2的内部沿着所有的分割预定线21形成变质层210，则在环状的框架上安装的粘接带的表面上粘贴晶片的一个面(晶片支持工序)。即，如图6所示，在覆盖环状框架4的开口41部分来安装外周部的粘接带5的表面上，粘贴半导体晶片2的半导体衬底20的背面20b。此外，在图示的实施方式中，上述粘贴带5是在由厚度为70μm的聚氯乙稀(PVC)构成的薄片基材的表面上，涂敷有5μm左右厚度的丙稀树脂类粘接层。
此外，也可以在实施上述变质层形成工序之前，实施上述的晶片支持工序。在该情况下，在安装于环状框架4上的上述粘接带5的表面，粘贴半导体晶片2的半导体衬底20的表面20a(因此，半导体晶片2的半导体衬底20的背面20b成为上侧)。并且，在安装于环状框架4上的上述粘接带5上粘贴了半导体晶片2的状态下，实施上述变质层形成工序。
如果已实施了上述的变质层形成工序及晶片支持工序，则实施晶片冷却工序及分割工序，所述的晶片冷却工序中对环状框架4上安装的粘接带5的表面上所粘贴的半导体晶片2进行冷却，所述的分割工序中将粘贴有半导体晶片2的粘接带5扩张，来沿着半导体衬底20及保护膜23沿着分割预定线21分割。
接着，参照图7及图8，说明用于实施晶片冷却工序及分割工序的晶片的分割装置。
图7示出了按照本发明构成的晶片分割装置的立体图，图8示出了图7所示的晶片分割装置的剖面图。
图7及图8所示的晶片分割装置6具备上面开放的长方体状的壳体60。在该壳体60的上表面配设有框架保持机构7，该框架保持机构7保持上述环状的框架4。框架保持机构7包括盘状的保持构件71和在该保持构件71的4个角部分分别配设的夹具72。保持构件71在中央部设置了具有与上述环状框架4的开口41的内径大致相同的内径的开口711，并且具有冷却器体导入口712和冷却气体排出口713。这样形成的保持构件71的上表面具有作为保持环状框架4的保持面714的功能。如上构成的框架保持机构7通过用夹具72固定保持构件71的保持面714上安装的环状的框架4，保持环状的框架4。
在上述壳体60内配设有晶片按压构件8和进退机构9，所述晶片按压构件8作用于粘接带5中的晶片粘贴区域，该粘接带5安装在被上述框架保持机构7保持的环状框架4上；所述进退机构9使该晶片保持构件8从保持构件71的保持面714下方的图8所示的退避位置移动到保持面714上方的按压位置。晶片按压构件8形成为具有比形成在上述保持构件71上的开口711的直径小的外径的圆形，其上表面作为按压面81。在晶片按压构件8的上表面外周部形成有环形槽82，沿着该环形槽82配设有多个扩张辅助辊83。扩张辅助辊83减轻将晶片按压构件8移动到按压位置来扩张粘接带5时所产生的摩擦阻力。此外，在晶片按压构件8的中央部，最好设置用于通气的通孔84，该通孔84开口在按压面81上。在图示的实施方式中，如图8所示，上述进退机构9由气缸机构构成，在其活塞杆91的上端连结有上述晶片按压构件8。此外，在晶片按压构件8被定位于退避位置的状态下，在图示的实施方式中，按压面81位于保持构件71的保持面714下方5mm的位置。此外，在晶片按压构件8被定位于按压位置的状态下，在图示的实施方式中，按压面81位于保持构件71的保持面714的上方20mm的位置。
图示的实施方式中的晶片的分割装置6具备盖体10，用于在构成上述框架保持机构7的保持构件71的保持面714的上侧形成冷却室。该盖体10形成为下面开放的长方体状，其一边如图7所示，通过铰链11与上述框架保持机构9的保持构件71铰链结合。这样构成的盖体10如图8所示，通过闭塞保持构件71上部，在保持构件71的保持面714的上侧形成冷却室100。此外，盖体10最好为隔热结构。
图示的实施方式中的晶片分割装置6具备用于冷却上述冷却室100内的冷却机构12。图示的实施方式中的冷却机构12包括：冷却气体供给机构121；冷却气体供给管122和213，用于连接该冷却气体供给机构121和设在上述框架保持机构7的保持构件71上的冷却气体导入口712；冷却气体排出管124和125，连接设在保持构件71上的冷却气体排出口713和冷却器体供给机构121。冷却气体供给机构121供给+5～-20℃的冷却气体。通过壳体60的侧壁上安装的连接管126连接上述冷却气体供给管122和123。此外，通过安装在壳体60的侧壁上的连接管127连接上述冷却气体排出管124和125。
图示的实施方式中的晶片的分割装置6如上所述地构成，下面说明利用该晶片分割装置6来实施的晶片冷却工序和分割工序。
首先，如图7所示，以铰链11为中心，将分割装置6的盖体10向上方转动而打开。这时，晶片按压构件8定位于如图8所示的退避位置。若打开盖体10，则在构成框架保持机构7的保持构件71的保持面714上载置(参照图9)环状的框架4，如图6所示，该环状框架4隔着粘接带5支持半导体晶片2。此外，利用夹具72将环状框架4固定在保持构件71上(框架保持工序)。
若实施上述的框架保持工序，则如图9所示关闭盖体10。
接着，使冷却机构12动作，将冷却气体通过冷却气体供给管122及123、冷却气体导入口712导入到冷却室100。其结果，露出于冷却室100中的半导体晶片2被冷却(晶片冷却工序)。此外，被导入冷却室100中的冷却气体，从冷却气体排出口713通过冷却气体排出管124和125返回冷却机构21。在该冷却工序中，冷却室100被冷却到+5～-20℃。
接着，使由气缸机构构成的进退机构9动作，如图10所示，实施使晶片按压构件8上升到按压位置的分割工序。其结果，晶片按压构件8的按压面81与安装载环状的框架4上的粘接带5的晶片粘贴区域51抵接来按压粘接带5，所以粘接带5被扩张。因此，当对粘贴在粘接带5上的半导体晶片2放射状地作用张引力时，半导体晶片2的半导体衬底20的强度顺着沿分割预定线21形成的变质层210降低，所以沿着变质层210而断开。这样，半导体晶片2的半导体衬底20沿着变质层210断开的同时，如图11所示，半导体衬底20的表面上形成的保护膜23(高分子膜)也沿着形成有变质层210的分割预定线21而断开，被分割为各个器件200。这时，如上所述，由于半导体晶片2(半导体衬底20和保护膜23)被冷却到+5～-20℃，所以保护膜23不会被拉伸，而沿着分割预定线21可靠地断开。在上述的分割工序中，将晶片按压构件8从退避位置移动到按压位置的速度为10～1000mm/秒较好，更好为50～150mm/秒。此外，在图示的实施方式中，在晶片按压构件8的中央部设有通孔84，所以在上述分割工序中，在使晶片按压构件8上升时，在按压面81和粘接带5之间不留有空气，顺利进行粘接带5的扩张。
此外，在图示的实施方式中，示出了利用分割装置6沿着形成为格子状的分割预定线21同时断开形成有变质层210的半导体晶片10的半导体衬底20和保护膜23的例子，但是分割装置6也可以只用于断开形成在半导体衬底20表面上的保护膜23的分割工序。即，在实施上述的变质工序之后，对半导体晶片10施加外力，沿着形成有变质层210的分割预定线21断开半导体衬底20，之后利用分割装置6实施上述的分割工序，由此沿着分割预定线断开在半导体衬底20的表面上形成的保护膜23，分割为各器件200。
Claims (6)
1、一种晶片分割方法，将在衬底表面上形成有格子状的分割预定线且形成有高分子膜、在该衬底上实施了允许沿分割预定线进行分割的加工的晶片，沿着分割预定线进行分割，其特征在于，包括：
框架保持工序，在安装于环状的框架上的粘接带表面，粘贴晶片；
晶片冷却工序，对在安装于环状的框架上的粘贴带表面粘贴的晶片进行冷却；
分割工序，将粘贴有被冷却的晶片的粘接带进行扩张，沿着分割预定线分割晶片。
2、如权利要求1所述的晶片分割方法，其特征在于，该冷却工序将晶片冷却到+5～-20℃。
3、一种晶片分割装置，将安装在粘接带上的晶片沿着规定的分割预定线分割，所述的粘接带被安装成覆盖环状的框架的内侧开口部，其特征在于，包括：
框架保持机构，具有保持该环状的框架的保持面；
晶片按压构件，具有按压面，该按压面作用于被该框架保持机构保持的该环状的框架上安装的该粘接带中的、粘贴有晶片的晶片粘贴区域；
进退机构，使该晶片按压构件从该框架保持机构的保持面下方的退避位置移动到该框架保持机构的保持面上方的按压位置；
冷却室，设在该框架保持机构的保持面的上侧；
冷却机构，对该冷却室内进行冷却。
4、如权利要求3所述的晶片分割装置，其特征在于，该进退机构将该晶片按压构件以10～1000mm/秒的速度从该退避位置移动到该按压位置。
5、如权利要求4所述的晶片分割装置，其特征在于，该进退机构将该晶片按压构件以50～150mm/秒的速度从该退避位置移动到该按压位置。
6、如权利要求3所述的晶片分割装置，其特征在于，该冷却机构将该冷却室内冷却到+5～-20℃。
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