CN101623685A - 保护膜覆盖装置和激光加工装置 - Google Patents

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CN101623685A CN200810213150A CN200810213150A CN101623685A CN 101623685 A CN101623685 A CN 101623685A CN 200810213150 A CN200810213150 A CN 200810213150A CN 200810213150 A CN200810213150 A CN 200810213150A CN 101623685 A CN101623685 A CN 101623685A
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北原信康
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Abstract

本发明提供一种保护膜覆盖装置和激光加工装置，即使在晶片的加工面存在阶梯差、或配设有电极等金属凸起，上述保护膜覆盖装置也能可靠且经济地覆盖保护膜。该保护膜覆盖装置用于在晶片的表面覆盖保护膜，其特征在于，上述保护膜覆盖装置包括：旋转工作台，其吸引保持晶片并进行旋转；和涂布构件，其在吸引保持于上述旋转工作台的晶片上涂布液态树脂，上述涂布构件包括：喷雾构件，其呈雾状地喷射液态树脂；臂，其支撑上述喷雾构件；和摆动构件，其使支撑在上述臂上的喷雾构件至少在从晶片的旋转中心部至外周部的区域内，在水平方向上摆动。

Description

保护膜覆盖装置和激光加工装置
技术领域
本发明涉及在晶片的加工面上覆盖保护膜的保护膜覆盖装置以及具有保护膜覆盖装置的激光加工装置。
背景技术
在表面上被分割预定线划分开来地形成有IC(Integrated Circuit：集成电路)、LSI(Large Scale Integration：大规模集成电路)、LED(LightEmitting Diode：发光二极管)等多个器件的硅晶片、蓝宝石晶片等晶片，利用激光加工装置被分割成一个一个器件，分割出来的器件广泛利用于手机、个人计算机等电气设备(参照日本特开2004-322168号公报)。
在上述公开的公报中，公开了这样的技术：当将激光光束照射向晶片的加工面时，热能集中在被照射的区域中，碎屑会飞散而附着在晶片的加工面上，使得器件的质量显著下降，所以在进行激光加工前，在晶片的加工面上涂布液态树脂来形成保护膜，然后再对晶片进行激光加工。
专利文献1：日本特开2004-322168号公报
但是，若在晶片的加工面上存在阶梯差、或配设有电极等金属凸起，则根据专利文献1所公开的液态树脂的旋涂法，存在以下问题：不能在晶片的加工面上均匀地涂布液态树脂，会局部产生保护膜没有覆盖的部分。
此外还存在以下问题：PVA(Poly vinyl Alcohol：聚乙烯醇)、PEG(Poly ethylene Glycol：聚乙二醇)等液态树脂价格较高，而在通过旋涂法涂布液态树脂时，实质上90％以上的液态树脂从晶片的加工面飞散而废弃，非常不经济。
发明内容
本发明就是鉴于这些问题而完成的，其目的在于提供一种即使在晶片的加工面上存在阶梯差、或配设有电极等金属凸起，也能可靠且经济地覆盖保护膜的保护膜覆盖装置。
本发明的另一目的在于提供一种具有保护膜覆盖装置的激光加工装置。
根据第一方面所述的发明，提供一种保护膜覆盖装置，其用于在晶片的表面覆盖保护膜，其特征在于，上述保护膜覆盖装置包括：旋转工作台，其吸引保持晶片并进行旋转；和涂布构件，其在吸引保持于上述旋转工作台的晶片上涂布液态树脂，上述涂布构件包括：喷雾构件，其呈雾状地喷射液态树脂；臂，其支撑上述喷雾构件；和第一摆动构件，其使支撑在上述臂上的喷雾构件至少在从晶片的旋转中心部至外周部的区域内，在水平方向上摆动。
优选的是，喷雾构件包括：液态树脂供给通道、空气供给通道、以及将液态树脂供给通道与空气供给通道合并而喷射出雾状的液态树脂的喷射口。
优选的是，保护膜覆盖装置还包括清洗激光加工后的晶片的清洗构件、和干燥清洗后的晶片的干燥构件。清洗构件和干燥构件都构成为：在臂的前端安装有喷射水或空气的喷射嘴，支撑在臂上的喷射嘴至少在从晶片的旋转中心部至外周部的区域中在水平方向上摆动。
根据第五方面所述的发明，提供一种激光加工装置，其包括：卡盘工作台，其保持晶片；和激光光束照射构件，其对保持于上述卡盘工作台的晶片的加工面照射激光光束以实施加工，其特征在于，上述激光加工装置还包括在激光加工前的晶片的加工面上覆盖保护膜的、第一至第四方面的发明中的任一项所述的保护膜覆盖装置。
根据本发明的保护膜覆盖装置，由于将液态树脂变成雾状涂布在晶片的加工面上，来将保护膜覆盖在该晶片的加工面上，所以即使在晶片的加工面上存在阶梯差、或配设有电极等金属凸起，也能可靠地在晶片的加工面上覆盖保护膜。
此外，当使液态树脂变成雾状进行涂布时，与通过现有的利用旋涂进行的涂布相比，液态树脂的使用量减少至10％～15％，显著地提高了经济性。即，以往在直径为30mm的晶片的加工面上覆盖保护膜所需要的液态树脂的量为40～50mL，而利用本发明的保护膜覆盖装置后则减少到了5～6mL。
附图说明
图1是激光加工装置的外观立体图。
图2是表示与框架一体化了的晶片的立体图。
图3是激光光束照射单元的方框图。
图4是保护膜覆盖装置的局部剖开立体图。
图5是旋转工作台上升后的状态下的保护膜覆盖装置的纵剖视图。
图6是旋转工作台下降后的状态下的保护膜覆盖装置的纵剖视图。
图7是喷雾喷嘴的纵剖视图。
图8是说明喷雾喷嘴的摆动范围的说明图。
图9是覆盖有保护膜的半导体晶片的放大剖视图。
图10是表示激光光束照射工序的说明图。
图11是通过清洗工序除去了保护膜的状态下的晶片的放大剖视图。
标号说明
2：激光加工装置；18：卡盘工作台；24：激光光束照射单元；28：聚光器；30：保护膜覆盖装置；48：旋转工作台；66：液态树脂涂布构件；68：喷嘴；70：臂；72：电动马达；74：清洗构件；78：清洗液喷嘴；76：干燥构件；84：空气喷嘴；88：液态树脂供给通道；92：空气供给通道；96：喷射口。
具体实施方式
以下参照附图详细说明本发明的实施方式。图1表示具备本发明的保护膜覆盖装置的、能够对晶片进行激光加工从而分割成一个一个芯片(器件)的激光加工装置2的外观。
在激光加工装置2的前表面侧，设置有用于由操作员输入加工条件等对装置的指示的操作构件4。在装置上部设置有CRT(Cathode-RayTube：阴极射线管)等的显示构件6，该显示构件6显示针对操作员的引导画面、和由下述的摄像构件拍摄到的图像。
如图2所示，在作为加工对象的半导体晶片W的表面上，正交地形成有第一间隔道S1和第二间隔道S2，在由第一间隔道S1和第二间隔道S2划分而成的区域中形成有多个器件D。
晶片W粘贴在粘贴带即切割带T上，切割带T的外周缘部粘贴在环状框架F上。由此，晶片W成为隔着切割带T支撑在环状框架F上的状态，在图1所示的晶片盒8中收纳有多块(例如25块)晶片。晶片盒8载置于可上下活动的盒升降机9上。
在晶片盒8的后方配设有搬出搬入构件10，该搬出搬入构件10将激光加工前的晶片W从晶片盒8搬出，并且将加工后的晶片搬入到晶片盒8中。
在晶片盒8和搬出搬入构件10之间，设置有临时放置区域12，临时放置区域12是临时载置作为搬出搬入对象的晶片的区域，在临时放置区域12中配设有使晶片W与固定的位置对准的对位构件14。
30是本发明实施方式涉及的保护膜覆盖装置，该保护膜覆盖装置30兼用作清洗加工后的晶片的清洗装置。在临时放置区域12的附近配设有具有回转臂的搬送构件16，该回转臂吸附与晶片W成为一体的框架F并进行搬送。
搬出到临时放置区域12的晶片W被搬送构件16吸附并搬送到保护膜覆盖装置30上。在保护膜覆盖装置30中，如下面详细说明的那样，将保护膜覆盖在晶片W的加工面上。
加工面上覆盖有保护膜的晶片W由搬送构件16吸附并搬送至卡盘工作台18上，所述晶片W被吸引到卡盘工作台18上，并且由多个固定构件(夹紧器)19固定框架F，由此，所述晶片W被保持在卡盘工作台18上。
卡盘工作台18构成为可旋转并可在X轴方向上往复运动，在卡盘工作台18的X轴方向的移动路径的上方，配设有检测晶片W的应进行激光加工的间隔道的校准构件20。
校准构件20具有对晶片W的表面进行摄像的摄像构件22，校准构件20根据通过摄像获取的图像，通过图案匹配等图像处理，能检测出应进行激光加工的间隔道。由摄像构件22获取的图像显示在显示构件6上。
在校准构件20的左侧，配设有激光光束照射单元24，该激光光束照射单元24向保持在卡盘工作台18上的晶片W照射激光光束。在激光光束照射单元24的壳体26中，收纳有下面要详细说明的激光光束振荡构件等，在壳体26的前端，安装有使激光光束会聚在应加工的晶片上的聚光器28。
如图3的方框图所示，在激光光束照射单元24的壳体26内，配设有激光光束振荡构件34和激光光束调制构件36。
作为激光光束振荡构件34，可以采用YAG激光振荡器或者YVO4激光振荡器。激光光束调制构件36包括重复频率设定构件38、激光光束脉冲宽度设定构件40和激光光束波长设定构件42。
构成激光光束调制构件36的重复频率设定构件38、激光光束脉冲宽度设定构件40和激光光束波长设定构件42都为公知的形态，本说明书中省略它们的详细说明。
关于通过激光光束照射单元24完成了激光加工的晶片W，在使卡盘工作台18在X轴方向上移动后，由可在Y轴方向上移动的搬送构件32把持、并搬送至兼用作清洗装置的保护膜覆盖装置30。在保护膜覆盖装置30中，通过一边从清洗喷嘴喷水一边使晶片W低速旋转(例如300rpm)来清洗晶片。
清洗后，一边使晶片W高速旋转(例如3000rpm)，一边从空气喷嘴喷射空气使晶片W干燥，然后用搬送构件16吸附晶片W返回到临时放置区域12，并且再通过搬出搬入构件10使晶片W返回到晶片盒8中原来的收纳场所。
接着，参照图4至图8，详细说明本发明实施方式涉及的保护膜覆盖装置30。首先参照图4，该图4表示保护膜覆盖装置30的局部剖开立体图。
保护膜覆盖装置30包括旋转工作台机构44、和以包围旋转工作台机构44的方式配设的清洗液接收机构46。旋转工作台机构44具有：旋转工作台48、驱动旋转工作台48旋转的电动马达50、以及将电动马达50支撑成可在上下方向上移动的支撑机构52。
旋转工作台48具有由多孔性材料形成的吸附卡盘48a，吸附卡盘48a与未图示的吸引构件连通。因此，关于旋转工作台48，其通过在吸附卡盘48a上载置晶片，并利用未图示的吸引构件产生负压，将晶片吸引保持在吸附卡盘48a上。
旋转工作台48与电动马达50的输出轴50a连接。支撑机构52具有：多个(本实施方式中为三个)支撑脚54；和分别与支撑脚54连接、且安装在电动马达50上的多个(本实施方式中为三个)空气缸56。
这样构成的支撑机构52，通过使空气缸56动作，能够将电动马达50以及旋转工作台48定位在晶片搬入搬出位置和作业位置，所述晶片搬入搬出位置为图5中示出的上升位置，所述作业位置为图6中示出的加工位置。
清洗液接收机构46具有：清洗液接收容器58；支撑清洗液接收容器58的三个(图4中仅示出两个)支撑脚60；以及安装在电动马达50的输出轴50a上的罩部件62。
如图5和图6所示，清洗液接收容器58由圆筒状的外侧壁58a、底壁58b和内侧壁58c构成。在底壁58b的中央部设置有孔51，电动马达50的输出轴50a插入在该孔51中，内侧壁58c以从该孔51的周边向上方凸出的方式形成。
此外，如图4所示，在底壁58b上设置有废液口59，该废液口59与排水管64连接。罩部件62形成为圆盘状，其具有从其外周边向下方凸出的罩部62a。
当电动马达50和旋转工作台48定位在图6示出的作业位置时，这样构成的罩部件62定位成：罩部62a在构成清洗液接收容器58的内侧壁58c的外侧带有间隙地与内侧壁58c重合。
保护膜覆盖装置30具备涂布构件66，该涂布构件66在保持于旋转工作台48上的加工前的半导体晶片上涂布液态树脂。涂布构件66包括：喷雾喷嘴，其向保持于旋转工作台48上的加工前的晶片的加工面，呈雾状地喷射液态树脂；大致L形状的臂70，其支撑喷雾喷嘴；以及可正转且可反转的电动马达72，其使支撑在臂70上的喷雾喷嘴68至少在从晶片的旋转中心部至外周部的区域内，在水平方向上摆动。喷雾喷嘴68经臂70与未图示的液态树脂供给源连接。
保护膜覆盖装置30兼用作清洗激光加工后的晶片的清洗装置。因此，保护膜覆盖装置30具备：用于对保持在旋转工作台48上的加工后的晶片进行清洗的清洗液供给构件74和空气供给构件76。
清洗液供给构件74包括：清洗液喷嘴78，其向保持在旋转工作台48上的加工后的晶片喷出清洗液；臂80，其支撑清洗液喷嘴78；以及可正转且可反转的电动马达82，其使支撑在臂80上的清洗液喷嘴78摆动。清洗液喷嘴78经臂80与未图示的清洗液供给源连接。
空气供给构件76包括：空气喷嘴84，其向保持在旋转工作台48上的清洗后的晶片喷出空气；臂86，其支撑空气喷嘴84；以及可正转且可反转的电动马达(未图示)，其使支撑在臂86上的空气喷嘴84摆动。空气喷嘴84经臂86与未图示的空气供给源连接。
如图7所示，喷雾喷嘴68和臂70一体地形成。喷雾喷嘴68包括：液态树脂供给通道88，其与例如0.2MPa液态树脂供给源90连接；空气供给通道92，其与例如0.4MPa空气供给源94连接；和喷射口96，其将液态树脂供给通道88和空气供给通道92合并而喷射出雾状的液态树脂。
下面，对这样构成的保护膜覆盖装置30的作用进行说明。通过晶片搬送构件16的回转动作，将加工前的半导体晶片搬送至保护膜覆盖装置30的旋转工作台48上，并通过吸附卡盘48a进行吸引保持。
此时，旋转工作台48定位于图5所示的晶片搬入搬出位置，喷雾喷嘴68、清洗液喷嘴78、以及空气喷嘴84如图4和图5所示，定位于从旋转工作台48的上方离开的待机位置。
当加工前的晶片保持在保护膜覆盖装置30的旋转工作台48上之后，执行向晶片W的加工面即表面呈雾状喷射液态树脂以覆盖保护膜的保护膜覆盖工序。
在实施保护膜覆盖工序时，首先，如图6和图8所示将旋转工作台48定位于作业位置，并使旋转工作台48以10～100rpm(优选为30～50rpm)的速度向箭头A方向旋转，同时使喷雾喷嘴68定位于晶片W的外周部，并喷射雾状的液态树脂，大约用40秒到达晶片W的中心部的近前(例如晶片半径的大约4/5处)，然后从晶片的中心部开始喷射雾状的液态树脂，大约用40秒回到晶片W的外周部，通过如箭头B所示那样使喷雾喷嘴68往返一次，就在晶片的加工面上覆盖了保护膜。此外，由于当使喷雾喷嘴68移动至中心部时，会使中心部的膜厚变厚，所以在中心部的近前就使喷雾喷嘴68返回。
根据本实施方式的液态树脂的喷雾涂布方法，在直径300mm的晶片的加工面上覆盖10μm厚的保护膜所需要的液态树脂的量约为5～6mL。相比之下，利用以往的旋涂涂布方法，需要液态树脂的量为40～50mL，利用本发明的液态树脂的喷雾涂布方法，液态树脂的使用量显著减少为以往的量的10％～15％，无疑显著地提高了经济性。
也可代替在喷射液态树脂的同时使喷雾喷嘴68如箭头B所示往返一次的方法，而采用从晶片W的外周部利用大约80秒到达晶片的中心部从而完成液态树脂的喷雾喷射的方法。或者，还可以利用大约80秒使喷雾喷嘴68从晶片的外周部通过中心摆动至另一外周部。此外，该情况下优选使喷雾喷嘴68以比较快的速度通过晶片的中心部。
利用喷雾喷嘴68在晶片的加工面上涂布的液态树脂随时间经过而硬化，从而如图9所示，在半导体晶片W的表面上形成了保护膜98。保护膜98的厚度优选为大约0.5～10μm。
作为形成保护膜98的液态树脂，优选为PVA(聚乙烯醇)、PEG(聚乙二醇)、PEO(聚氧化乙烯)等水溶性的保护层。
通过保护膜覆盖工序在半导体晶片W的表面上覆盖了保护膜98之后，将旋转工作台48定位于图5所示的晶片搬入搬出位置，并且解除保持在旋转工作台48上的晶片的吸引保持。
然后，旋转工作台48上的晶片W由晶片搬送构件16搬送至卡盘工作台18上，并由卡盘工作台18吸引保持。接着，卡盘工作台18在X轴方向上移动，晶片W被定位在摄像构件22的正下方。
用摄像构件22对晶片W的加工区域进行摄像，并进行图案匹配等图像处理，完成激光光束照射位置的校准，上述图案匹配等图像处理用于进行照射激光光束的激光光束照射单元24的聚光器28与间隔道S之间的位置对准。
这样，检测出保持在卡盘工作台18上的晶片W的间隔道S1或S2，进行了激光光束照射位置的校准之后，将卡盘工作台18移动至照射激光光束的聚光器28所在的激光光束照射区域，沿着晶片W的间隔道S1或S2从聚光器28透过保护膜98照射激光光束。
在激光光束照射工序中，如图10所示，从照射激光光束的激光光束照射单元24的聚光器28，自晶片W的加工面即表面侧透过保护膜98向预定的间隔道S照射脉冲激光光束，同时使卡盘工作台18在X轴方向上以预定的进给速度(例如100mm/秒)移动。
此外，激光加工条件例如如下。
光源：YAG激光
波长：355nm(YAG激光的第三谐波)
输出：3.0W
重复频率：20kHz
聚光点直径：1.0μm
进给速度：100mm/秒
通过实施激光光束照射工序，晶片W沿间隔道S被分割。此时，如图10所示，即使由于激光光束的照射而产生碎屑100，该碎屑100也被保护膜98隔断而不会附着在器件D的电子电路和焊接区等上。
这样，在使半导体晶片W分割成一个一个的器件D之后，卡盘工作台18回到最初吸引保持晶片W的位置上，在这里解除对晶片W的吸引保持。然后，晶片W由搬送构件32搬送至保护膜形成装置30的旋转工作台48上，由吸附卡盘48a吸引保持。
此时，如图4和图5所示，喷雾喷嘴68、清洗液喷嘴78以及空气喷嘴84定位在从旋转工作台48的上方离开的待机位置上。
另外，从实质上和喷雾喷嘴68结构相同的、与纯水源和空气源连接的清洗液喷嘴78喷射由纯水和空气构成的清洗液，同时使晶片W低速旋转(例如300rpm)，由此来清洗晶片W。
此时，清洗液喷嘴78与图8所示的喷雾喷嘴68一样，在从晶片的外周部至旋转中心部的区域内在水平方向上摆动，并同时喷射清洗液。此外，清洗液喷嘴78到晶片的中心部为止对整个表面进行清洗。
其结果为，由于覆盖在晶片W的表面上的保护膜98是由水溶性的树脂形成的，所以如图11所示能够将保护膜98容易地冲洗掉，并且也可以将激光加工时产生的碎屑100除去。
完成清洗工序后，进行干燥工序。即，将清洗液喷嘴78定位于待机位置，并且使空气喷嘴84的喷射口定位于保持在旋转工作台48上的晶片W的外周部上方。
然后，使旋转工作台48以例如3000rpm的速度旋转，同时从空气喷嘴84向保持在旋转工作台48上的晶片W喷出空气。此时，从空气喷嘴84喷出的空气在摆动范围内摆动，所述摆动范围是从与保持在旋转工作台48上的晶片W的外周部相当的位置到与中心部相当的位置为止的范围。
干燥晶片W之后，由搬送构件16吸附晶片W并返回临时放置区域12，然后通过搬出搬入构件10使晶片W回到晶片盒8的原来的收纳场所中。

Claims (5)

1.一种保护膜覆盖装置，其用于在晶片的表面覆盖保护膜，其特征在于，上述保护膜覆盖装置包括：
旋转工作台，其吸引保持晶片并进行旋转；和
涂布构件，其在吸引保持于上述旋转工作台的晶片上涂布液态树脂，
上述涂布构件包括：喷雾构件，其呈雾状地喷射液态树脂；臂，其支撑上述喷雾构件；和第一摆动构件，其使支撑在上述臂上的喷雾构件至少在从晶片的旋转中心部至外周部的区域内，在水平方向上摆动。
2.根据权利要求1所述的保护膜覆盖装置，其特征在于，
上述喷雾构件包括：液态树脂供给通道、空气供给通道、以及将上述液态树脂供给通道与上述空气供给通道合并的喷射口，该喷射口喷射出雾状的液态树脂。
3.根据权利要求1或2所述的保护膜覆盖装置，其特征在于，
上述保护膜覆盖装置还包括清洗构件，上述清洗构件具有：清洗液喷嘴，其喷射清洗液；第二臂，其支撑上述清洗液喷嘴；以及第二摆动构件，其使支撑在上述第二臂上的上述清洗液喷嘴至少在从晶片的旋转中心部至外周部的区域内，在水平方向上摆动。
4.根据权利要求3所述的保护膜覆盖装置，其特征在于，
上述保护膜覆盖装置还包括干燥构件，上述干燥构件具有：空气喷嘴，其喷射空气；第三臂，其支撑上述空气喷嘴；以及第三摆动构件，其使支撑在上述第三臂上的上述空气喷嘴至少在从晶片的旋转中心部至外周部的区域内，在水平方向上摆动。
5.一种激光加工装置，其包括：卡盘工作台，其保持晶片；和激光光束照射构件，其对保持于上述卡盘工作台的晶片的加工面照射激光光束以实施加工，其特征在于，
上述激光加工装置还包括在激光加工前的晶片的加工面上覆盖保护膜的、权利要求1至4中的任一项所述的保护膜覆盖装置。
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