CN101770980A - 工件分割方法以及带扩张装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工件分割方法以及带扩张装置，其即使通过带扩张将包含翘曲成分的工件分割为芯片，也能在将芯片的整个面贴附在带上的状态下解除翘曲芯片(3A)。对贴附于晶片(1)背面的带进行扩张，将晶片(1)分割为多个芯片之后，从带上剥离端部，通过按压板(53)从表面侧开始将作为翘曲芯片(3A)的芯片按压平整，通过DAF使带紧密贴合在芯片的整个背面上。

Description

工件分割方法以及带扩张装置

技术领域

本发明涉及例如将半导体晶片等工件分割为多个半导体芯片的方法以及能适当实施该方法的带扩张装置。

背景技术

在半导体器件制造工序中，通过格子状的分割预定线在圆板状的半导体晶片表面上划分出多个矩形区域，在这些矩形区域表面上形成IC或LSI等电路，接下来对背面进行磨削，此后进行研磨等所需的处理，最后沿着所有的分割预定线切断，即进行切割，获得多个半导体芯片。如上获得的半导体芯片的背面贴附着由环氧树脂等构成且厚度例如为几μm～100μm左右的被称作DAF(Die Attach Film：粘片膜)的管芯焊接用的膜状粘结剂，经由该DAF对支撑半导体芯片的管芯焊接框架加热来实施焊接。

另一方面，作为分割半导体晶片等板状的被加工物的方法，近些年来尝试了将聚光点对准被加工物内部照射激光光线的激光加工方法。使用该激光加工方法的分割方法中，从被加工物的一个面侧将聚光点对准内部来照射具有透射性的红外光区域的脉冲激光光线，在被加工物内部连续地形成沿着分割预定线的变质层，通过对由于该变质层致使强度降低的分割预定线施加外力，由此分割被加工物(参见专利文献1)。作为施加外力的方式，一直以来采用通过扩张贴附于被加工物背面的保护带等带，使半导体晶片也同时扩张的方式(参见专利文献2)。

【专利文献1】日本特许3408805号公报

【专利文献2】日本特开2007-27250号公报

然而，通过磨削而变薄的晶片有时会在内部包含翘曲成分。包含翘曲成分的晶片在分割前整个面贴附地保持于带的粘结层上，但是一旦被分割为芯片，则翘曲成分的应力会强于粘结层的保持力，在芯片上产生翘曲，出现芯片端部离开带的粘结层的问题。在这种产生了翘曲的芯片(以下称作翘曲芯片)贴附于带上的状态下，有可能会在之后的洗净工序中招致芯片从带脱离的芯片脱落等不合格现象。

另外，还采取如下的方法：对形成带的粘结层的粘结材料使用紫外线固化型树脂，在从带上拾取芯片时，向带照射紫外线使粘结层固化，以易于从带上剥离芯片。然而，在照射紫外线时芯片会翘起，其端部会从带上离开，于是照射紫外线时粘结层无法充分固化，有时会导致拾取时难以从带上剥离芯片等不良情况。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种工件分割方法以及带扩张装置，即便通过带扩张将包含翘曲成分的工件分割为芯片，也能在将芯片整个面贴附在带上的状态下，在原本的翘曲芯片中会产生某些不良情况的分割工序之后的工序中，不会产生该不良情况地顺利完成该工序。

本发明的工件分割方法中，通过带扩张装置沿着分割预定线分割该工件，其中该带扩张装置具有：保持单元，其保持具有开口部的框架；以及带扩张单元，其使通过分割预定线而形成有多个芯片的板状工件相对于框架在与该工件的表面正交的方向上移动相对，其中，上述工件隔着所贴附的带支撑在上述框架的上述开口部，该工件分割方法的特征在于，工件包含由内部应力导致的翘曲成分，该工件分割方法具有：工件分割工序，通过带扩张单元一并扩张带与工件，从而沿着分割预定线将该工件分割为多个翘曲芯片；以及芯片贴附工序，朝向带按压该翘曲芯片，使该翘曲芯片的带贴附面的整个面紧密地贴附于该带上。

根据本发明的工件分割方法，在芯片贴附工序中，通过按压翘曲芯片，芯片的翘曲被校正而使芯片变得平坦，芯片的带贴附面的整个面处于与芯片紧密贴附的状态。因此可消除翘曲芯片，在此后进行的工序(例如洗净和芯片的拾取等)中，不会由于是翘曲芯片而引起不良情况。

本发明中，通过对分割预定线进行降低强度的加工，从而凭借带扩张将工件分割为多个芯片。作为产生强度降低的加工，可举出在工件内部沿着分割预定线形成降低强度的变质层的加工。

另外，本发明在上述芯片贴附工序之后，包含进行对芯片旋转洗净的旋转洗净工序的情况。本发明中由于消除了翘曲芯片，因而可防止在该旋转洗净工序中引起芯片脱落。

另外，在本发明中，带通过紫外线固化型粘结材料贴附在芯片上，在上述芯片贴附工序之后，包含进行向该带照射紫外线的紫外线照射工序的情况。本发明中由于消除了翘曲芯片，因而可通过该紫外线照射工序使带的粘结材料可靠地固化而易于剥离芯片，能够可靠地从带上进行拾取。

接着，本发明的带扩张装置具有：保持单元，其保持具有开口部的框架；以及带扩张单元，其使通过分割预定线而形成有多个芯片的板状工件相对于框架在与该工件的表面正交的方向上相对移动，从而将该工件分割为多个芯片，其中，上述工件隔着所贴附的带支撑在上述框架的上述开口部，该带扩张装置的特征在于，工件包含由内部应力导致的翘曲成分，该带扩张装置具有：工件载置单元，其具有工件载置面，在该工件载置面上隔着带载置有由带扩张单元分割为多个芯片的分割完毕工件；以及按压单元，其朝向工件载置面按压载置于该工件载置面上的分割完毕工件。

并且，本发明所述工件没有特别限定，例如可以举出在硅晶片等半导体晶片上，在划分为多个芯片的分割预定线上形成有槽或内部变质层的结构，或者在这种晶片上贴附有上述.DAF的结构，再或者在这种晶片中全切了分割预定线而半切了(切割到厚度的中途的状态)DAF的结构。

根据本发明，可以获得如下的效果：即便在通过带扩张将包含翘曲成分的工件分割为芯片的情况下，也能在将芯片整个面贴附在带上的状态下，在原本的翘曲芯片中会产生某些不良情况的分割工序之后的工序中，不会产生该不良情况地顺利地完成该工序。

附图说明

图1表示本发明一个实施方式中的作为工件的半导体晶片通过带被支撑在框架上的状态，(a)是俯视图，(b)是剖视图。

图2是一个实施方式涉及的带扩张装置的整体立体图。

图3(a)～(c)是表示采用带扩张的晶片分割的过程的侧视图，图3(d)是表示收缩带的松弛区域的过程的侧视图。

图4是一个实施方式涉及的按压单元的局部剖视侧视图。

图5是表示按压单元按压翘曲芯片的状态的侧视图。

图6是表示UV照射单元的剖视图(在上方配设有按压单元)。

符号说明

1晶片(工件)2分割预定线3芯片3A翘曲芯片5框架5a框架开口部；6带；10带扩张装置；20带扩张单元；22框架保持台(保持单元)；41旋转台(工件载置单元)；41a旋转台上表面(工件载置面)；50按压单元

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的一个实施方式。

(1)晶片1

图1的符号1表示一个实施方式中的作为工件的圆板状半导体晶片(以下简称为晶片)。该晶片1是硅晶片等，厚度例如为100μm～700左右，在外周部的一部分上作为表示结晶方位的标记而形成有定位标记1a。在晶片1的表面(正面)通过形成为格子状的分割预定线2划分出多个矩形形状的半导体芯片(以下简称为芯片)3。在各芯片3的表面上形成有未图示的IC和LSI等电路。如图1(b)所示，晶片1的背面贴附有管芯焊接用的上述DAF 4。

背面贴附有DAF 4的晶片1配设为与环状的框架5内侧的开口部5a同心的形状，该晶片1经由贴附于DAF 4侧的粘结带(以下简称为带)6一体地支撑在框架5上。带6中的、晶片1的外缘与框架5的内缘之间的环状区域为松弛区域6a。晶片1还包含翘曲成分，但通过贴附于带6上而变得平坦。并且，在下面的说明中，如图1所示将通过带6支撑晶片1的框架5称作带晶片的框架7。在晶片1这样地支撑于框架5上的状态下，对分割预定线2实施切割加工。切割加工是为了将晶片1分割为一个个芯片3而进行的，可采用激光加工。

上述带6采用在常温下具有伸缩性，并且在具有被加热到既定温度(例如70度)以上则收缩的性质的基材的单面上形成有粘结层的结构。作为基材可列举出聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃等合成树脂膜。另外，形成粘结层的粘结材料可使用通过接受紫外线的照射而固化的紫外线固化型树脂。

基于上述激光加工的切割加工是通过将聚光点对准晶片1内部照射具有透射性的脉冲激光光线而沿着分割预定线2形成变质层，降低分割预定线2的强度的加工。

通过后面说明的带扩张(或称为带扩展)装置来扩宽带6，从而切断了分割预定线2，实施了切割加工的晶片1被分割为一个个芯片3，并且DAF 4也按照每个芯片3断裂。由此，可获得背面贴附有DAF 4的多个芯片3(带DAF的芯片)。

(2)带扩张装置的构成和动作

下面，参照图2～图6说明带扩张装置的构成和动作。

图2表示带扩张装置10的整体，符号15所表示的装置台上在既定部位配设有盒台(盒座)16、带扩张单元20、热施加单元30、洗净单元40、按压单元50、UV(紫外线)照射单元60。另外，装置台11上还配设有用于搬运带有晶片的框架7的第1～第3搬运单元71～73。

上述带有晶片的框架7以晶片1为上侧且露出芯片3表面的状态收纳于图2所示的盒子17内。在盒子17内，在水平和上下方向上层叠地收纳多个带有晶片的框架7。收纳了多个带有晶片的框架7的盒子17被设置在盒台16上。盒台16是可升降的电梯式结构，通过升降使得盒子17内的1个带有晶片的框架7定位在既定的搬出位置上。

被定位在该搬出位置上的带有晶片的框架7的框架5由第1搬运单元71拉出到Y方向的进深侧，以横跨的状态载置在一对沿着Y方向延伸的剖面L字形状的第1导轨11上。第1搬运单元71用钳子把持框架5，通过在Y方向上移动而将带有晶片的框架7搬运到第1导轨11上。第1导轨11在X方向上同步地彼此接近或离开地动作，在载置了带有晶片的框架7后彼此接近，由此第1导轨11与框架5的端缘卡合，将带有晶片的框架7定位在既定的搬运开始位置上。

由第1导轨11定位于搬运开始位置上的带有晶片的框架7接下来通过第2搬运单元72载置到另外的一对第2导轨12上，其中第2搬运单元72在其水平回旋的臂72a的前端安装有负压吸附式吸附衬垫。第2搬运单元72中，在吸附衬垫的下表面吸附、保持着框架5，通过臂72a回旋而将带有晶片的框架7转移到第2导轨12上。在第2导轨12上使带有晶片的框架7在X方向上进行定位，然后带有晶片的框架7通过与第1搬运单元71同样构成的第3搬运单元73搬运到带扩张单元20上。

(2-1)基于带扩张的晶片分割

带扩张单元20配设在图2的外壳20A内，如图3(a)～(c)所示，带扩张单元20具有框架按压板21、框架保持台22、推出台23。框架按压板21和框架保持台22是彼此呈同心状的水平环状结构，各自的圆形形状的开口部21a、22a的直径设定为框架5的内径程度。框架按压板21被固定，框架保持台22通过气缸等未图示的升降单元进行升降。

框架保持台22在被定位于获取位置上的状态下，从第3搬运单元73载置带有晶片的框架7的框架5，获取带有晶片的框架7，其中框架保持台22的获取位置是图3(a)所示的从框架按压板21向下方离开的位置。此后，框架保持台22上升，如图3(b)所示，框架5被夹持于框架保持台22与框架按压板21之间并固定。接着，如图3(c)所示，推出台23上升，使晶片1与带6一起向上方推出。

推出台23是轴心沿着上下方向的圆筒状结构，在框架保持台22上保持着框架5的带有晶片的框架7下方，呈同心状配设着框架按压板21和框架保持台22的开口部21a、22a。突起部23的上表面的直径设定为大于等于扩张后的晶片1的直径。另外，在推出台23的上表面的周缘以旋转自由的方式安装着在推出时缓和推出台23与带6的摩擦的多个滚子部件24。

推出台23通过未图示的升降单元而升降，一旦推出台23上升，则贴附在晶片1背面的带6会受到在放射方向上被拉伸的力而扩张。而且伴随带6向放射方向的扩张，晶片1会沿着被实施了切割加工的分割预定线2断开，分割为一个个芯片3。另外，贴附在晶片1背面的DAF 4也在贴附于一个个芯片3的状态下断裂到每个芯片3上。因此，在带6上贴附着多个带有DAF 4的芯片3，在相邻的芯片3之间以及相邻的DAF4之间成为由于带6的扩张而空出间隙的状态。

然而，由于晶片1包含翘曲成分，因而一旦被分割就会在各芯片3上产生如图3(c)所示的翘曲，该翘曲芯片3A的端部与DAF 4一起从带6上剥离。各芯片3的翘曲是由于翘曲成分的应力强于带6的粘结层的保持力而引起的。另外，扩张后的带6的上述松弛区域6a会产生松弛，接下来通过热施加单元30使松弛区域6a的松弛得以收缩。

(2-2)带的松弛区域的收缩

在晶片1被分割为多个芯片3(翘曲芯片3A)后，使推出台23下降，框架保持台22下降到上述获取位置。而后，带有晶片的框架7通过第3搬运单元73从框架保持台22拉出到上述第2导轨12上，然后通过第2搬运单元72搬运到热施加单元30。

如图3(d)所示，在热施加单元30中，在负压吸附式吸附台31上隔着带6吸附、保持着分割完毕的晶片1，框架5被支撑在吸附台31外侧的框架保持台32上。而且，通过环状的加热器33对松弛区域6a加热，由此使得松弛区域6a收缩，抑制了框架5内的晶片1的松弛，可防止芯片3彼此的接触。加热器33通过圆板状的凸缘35设置在沿上下方向延伸的杆34的下端，如果杆34下降则接近松弛区域6a，通过进行加热运转而对松弛区域6a加热。加热器33例如优选使用向下方照射红外线来加热的形式的结构。

(2-3)芯片贴附工序

收缩了带6的松弛区域6a后，接下来通过第2搬运单元72将带有晶片的框架7搬运到洗净单元40。在洗净单元40中，通过带6将晶片1吸附、保持于负压吸附式的旋转台41的上表面41a上，旋转台41以既定的洗净速度旋转，向旋转的晶片1喷出洗净水来洗净晶片1。另外，洗净单元40还具有向晶片1吹出干燥空气的功能。

带有晶片的框架7被吸附并保持于洗净单元40的旋转台41上，但此时尚未洗净晶片1，而是进行这样的芯片贴附工序：通过按压单元50从上方按压各翘曲芯片3，将芯片3贴附在带6上。按压单元50配设在旋转台41上方，如图4所示，按压单元50设置成：通过气缸驱动部51和电动机驱动部52使圆板状的按压板53能上下移动的结构。

在气缸驱动部51中，从气缸51a向下方延伸的活塞杆51b伸缩，气缸51a固定在未图示的固定部上。在活塞杆51b的下端固定有电动机驱动部52的电动机52a。轴向沿上下方向延伸的驱动螺纹部52b从电动机52a的下端突出，一旦电动机52a运转，则驱动螺纹部52b正向或反向旋转，对按压板53的高度位置进行微调。电动机52a贯穿圆板状的第1托架54的中心，并固定在该第1托架54上。

驱动螺纹部52b旋合在第2托架55上。第2托架55通过上下移动导向件56以不能旋转但能上下移动的方式支撑在圆筒部54a的内表面，该圆筒部54a形成于第1托架54的下表面。而且，在第2托架55的下表面，以同心状且水平地固定有按压板53。按压板53具有比晶片1大的直径，按压板53下表面的按压面53a由SUS或硬质树脂等适当硬度的材质构成。按压单元50以按压板53与旋转台41为同心状的方式配设在旋转台41上方。

在按压单元50中，首先气缸驱动部51启动，活塞杆51b向下方伸出，按压板53下降到按压面53a接近分割完毕晶片1为止。然后电动机52a运转，驱动螺纹部52b在第2托架55下降的方向上旋转。由此，使得按压板53向下方略微移动，按压面53a与翘曲芯片3A的表面接触，按压板53进一步下降，从而如图5所示，翘起的芯片3变平坦，DAF 4的整个表面贴附于带6上。此后，使电动机52a反转，提升按压板53直到按压面53a离开芯片3，然后缩短活塞杆51b，将按压板53提升到上方的待机位置。

(2-4)晶片的旋转洗净工序

将翘曲芯片3A向带6侧按压使其平整，将带6贴附在DAF 4的整个面上之后，使吸附、保持芯片3的旋转台41以既定的洗净速度旋转，向旋转的晶片1喷出洗净水洗净晶片1。此时，框架5由设置在旋转台41上的凭借离心力而动作的夹钳42保持住(参见图2)。用洗净水洗净之后，停止提供洗净水，但仍进行旋转台41的旋转，从芯片3上吹干水分，并且吹出干燥空气使芯片3干燥。

(2-5)UV照射工序

如果结束了晶片1(芯片3)的洗净、干燥，则带有晶片的框架7通过第2搬运单元72载置到第1导轨11上，通过第1搬运单元71搬运到UV照射单元60上。UV照射单元60配设在图2的外壳60A内，如图6所示，在内置有UV灯61的壳体62的上部设有玻璃制的工作台63，带有晶片的框架7被第1搬运单元71按压地载置于工作台63上。将带有晶片的框架7载置在工作台63上时，从UV灯61向带6的下表面照射紫外线(紫外光)，带6的由紫外线固化型树脂构成的粘结层会固化。

当通过紫外线照射使得带6的粘结层固化后，带有晶片的框架7被第1搬运单元71把持着拉到第1导轨11上，暂时载置在第1导轨11上。接着，第1搬运单元71略微上升，再返回UV照射单元60侧，带有晶片的框架7被该第1搬运单元71按压，收纳于盒子17内。

对盒子17内的全部带有晶片的框架7逐一进行上述一系列动作。然后，当盒子17内的晶片1全都被分割完毕后，盒子17被搬运到接下来的芯片拾取工序，从带6上拾取各芯片3，获得一个个芯片3。

(3)实施方式的作用效果

在上述实施方式之中，在芯片贴附工序中，将翘曲芯片3A从其表面侧朝带6按压，校正翘曲使得翘曲芯片3变得平坦，芯片3背面的整个面成为隔着DAF 4紧贴于带6的状态。通过这样消除翘曲芯片3，从而不会在旋转洗净工序中引起芯片脱落，能可靠地洗净所有芯片3。

另外，在UV照射工序中，不会产生由于带与DAF 4分离而导致的固化不合格，可充分使带6的粘结层固化。因此，在从带6上拾取芯片3的工序中易于从带6剥离芯片3，能够顺畅地实行拾取作业。

(4)其他实施方式

在上述实施方式中，按压单元50附加在洗净单元40上，但只要具有用于承受按压板53的负荷的板状部件(洗净单元40中为旋转台41)，就能够将按压单元50附设在具有这种部件的装置上。例如图6中示出了在UV照射单元60的上方配设按压单元50，用按压板53按压工作台63上的翘曲芯片3A的构成。这种情况下采用这样的工序：在翘曲芯片3A的基于按压的带贴附工序之后进行旋转洗净，使用UV照射单元60进行UV照射，使带6固化。

当如上将按压单元50附设在UV照射单元60上的情况下，可以在按压芯片3的状态下向带6照射紫外线，由此能够更为可靠地固化带6的粘结层。另外，关于按压单元50，不限于附设在洗净单元40和UV照射单元60中的某一方上，还可以将按压单元50附设在洗净单元40和UV照射单元60两者上。

Claims (5)

1.一种工件分割方法，该方法利用带扩张装置沿着工件的分割预定线分割该工件，该带扩张装置具有：保持单元，其保持具有开口部的框架；以及带扩张单元，其使通过上述分割预定线而形成有多个芯片的板状的上述工件相对于上述框架在与该工件的表面正交的方向上相对移动，其中，上述工件隔着所贴附的带支撑在上述框架的上述开口部，

上述工件包含由内部应力导致的翘曲成分，该工件分割方法的特征在于，该工件分割方法具有：

工件分割工序，利用上述带扩张单元将上述带与上述工件一并扩张，由此沿着上述分割预定线将该工件分割为多个翘曲芯片；以及

芯片贴附工序，朝向上述带按压该翘曲芯片，使该翘曲芯片的带贴附面的整个面紧密地贴附于该带上。

2.根据权利要求1所述的工件分割方法，其特征在于，在上述工件的内部沿着上述分割预定线形成有降低了强度的变质层。

3.根据权利要求1或2所述的工件分割方法，其特征在于，在上述芯片贴附工序之后，进行将上述芯片旋转洗净的旋转洗净工序。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的工件分割方法，其特征在于，上述带利用紫外线固化型粘结材料贴附于上述芯片上，

在上述芯片贴附工序之后，进行向该带照射紫外线的紫外线照射工序。

5.一种带扩张装置，其具有：

保持单元，其保持具有开口部的框架；以及

带扩张单元，其使通过分割预定线而形成有多个芯片的板状的工件相对于上述框架在与该工件的表面正交的方向上相对移动，由此将该工件分割为上述多个芯片，其中，上述工件隔着所贴附的带支撑在上述框架的上述开口部，该带扩张装置的特征在于，

上述工件包含由内部应力导致的翘曲成分，

该带扩张装置具有：

工件载置单元，其具有工件载置面，在该工件载置面上隔着上述带载置有由上述带扩张单元分割为上述多个芯片的分割完毕工件；以及

按压单元，其朝向上述工件载置面按压载置于上述工件载置面上的上述分割完毕工件。

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