CN105374766A - 半导体晶圆的冷却方法以及半导体晶圆的冷却装置 - Google Patents

Abstract

半导体晶圆的冷却方法以及半导体晶圆的冷却装置。将处于加热状态的半导体晶圆载置于被加热了的保持台。一边以使半导体晶圆向保持台的上方远离的方式保持该半导体晶圆一边进行冷却。在该冷却过程中，一边利用来自保持台的辐射热对被冷却的半导体晶圆的温度、使半导体晶圆的温度降低的速度以及冷却时间进行调整，一边将半导体晶圆冷却。

Description

半导体晶圆的冷却方法以及半导体晶圆的冷却装置

技术领域

本发明涉及对处于加热状态的被由树脂组合物构成的密封层所形成的密封片或者粘合带覆盖的半导体晶圆进行冷却的半导体晶圆的冷却方法以及半导体晶圆的冷却装置。

背景技术

在切割处理后仅挑选合格的裸芯片，对利用树脂覆盖多个该裸芯片而再次形成的半导体晶圆(以下，适当地称为“晶圆”)进行了期望的加工。例如，对利用双面粘合带粘合承载用的支承板后的该半导体晶圆进行背面磨削以使该半导体晶圆变薄。之后通过对该半导体晶圆进行加热使双面粘合带的粘合力降低或者消除，从而使支承板从晶圆分离。

对将支承板分离后的处于加热状态的晶圆进行冷却。即，为了提高冷却处理的能力，在直到输送到冷却台为止的输送过程中，一边以使处于加热状态的晶圆非接触地浮起的方式向冷却台输送该晶圆一边吹送空气来进行预备冷却(参照日本特开2012-119439号公报)。

发明内容

发明要解决的问题

然而，在上述以往方法中产生了如下问题。

即，随着晶圆的大型化，以使晶圆非接触地浮起的方式输送该晶圆变得困难。即，在去除了支承板之后刚性降低，并且树脂由于加热而软化，因此由于晶圆的自重而易于使晶圆发生翘曲、挠曲。该翘曲等的发生产生了以下问题：导致晶圆的操作错误，进而由于操作错误而使晶圆破损。

另外，用于将大型的晶圆输送到冷却台的预备冷却用的输送装置还产生了设置面积变大之类的问题。

本发明是鉴于这种情况而完成的，其主要目的在于提供一种能够以简单的结构来高精度地冷却半导体晶圆的半导体晶圆的冷却方法以及半导体晶圆的冷却装置。

用于解决问题的方案

本发明为了实现这种目的而采用如下结构。

即，一种半导体晶圆的冷却方法，对被树脂片或者粘合带覆盖的半导体晶圆进行冷却，上述方法包括以下过程：

载置过程，将处于加热状态的上述半导体晶圆载置于被加热了的保持台；

远离过程，使半导体晶圆远离上述保持台；以及

冷却过程，在使半导体晶圆远离上述保持台的状态下一边调整温度和时间一边冷却半导体晶圆。

根据上述方法，通过使处于加热状态的晶圆远离被加热了的保持台，能够利用从保持台辐射的热使晶圆慢慢冷却。此时，通过利用从保持台到晶圆的距离和辐射热来对温度进行调整，能够抑制在被急剧冷却时产生的晶圆的翘曲。

此外，在上述方法中，例如对从保持台到半导体晶圆的距离和保持台的加热温度中的至少一方进行变更来进行温度的调整。

另外，在上述方法中，除了对距离和加热温度进行变更以外，还可以向半导体晶圆吹送冷却用的气体来进行温度的调整。或者，也可以使从保持台到半导体晶圆的距离固定并调整气体的风量、风速。

另外，在上述各方法中，也可以用检测器对半导体晶圆的表面的温度进行检测，根据该检测的结果来调整温度。

根据该方法，能够根据检测器的检测结果来高精度地控制晶圆的温度降低。

并且，在上述方法中，还具备利用检测器检测半导体晶圆的翘曲的检测过程，

在远离过程中，用多个支承构件对半导体晶圆的外周的多个位置进行支承，并且用吸附构件对半导体晶圆的中央进行吸附保持，

在冷却过程中，在冷却时根据由检测器检测出的半导体晶圆的翘曲量，一边使支承构件与吸附构件相对地进行远离移动或者接近移动一边使半导体晶圆变得平坦。

根据该方法，在冷却过程中晶圆发生了翘曲的情况下，通过使支承构件与吸附构件远离或者接近，能够将由翘曲产生的晶圆中央与外缘的差距矫正得较小。即，能够对晶圆在平坦的状态下进行冷却。

本发明为了实现这种目的而采用如下结构。

即，一种半导体晶圆的冷却装置，对被树脂片或者粘合带覆盖的半导体晶圆进行冷却，上述装置具备以下结构：

保持台，其对处于加热状态的上述半导体晶圆一边进行加热一边进行保持；

远离机构，其使半导体晶圆远离上述保持台；以及

控制部，其在使半导体晶圆远离上述保持台的状态下一边调整温度和时间一边使半导体晶圆冷却。

根据该结构，能够在利用远离机构使载置于保持台的晶圆远离该保持台的状态下保持该晶圆。因而，通过对从保持台到半导体晶圆的距离和远离的时间进行调整，能够利用从保持台辐射的热使晶圆慢慢冷却。即，能够恰当地实施上述方法。

此外，在该结构中，控制部例如对从保持台到半导体晶圆的距离和保持台的加热温度中的至少一方进行调整来控制温度。

另外，也可以是还具备气体供给部的结构，该气体供给部朝向半导体晶圆吹送冷却用的气体。

根据该结构，能够积极地冷却晶圆。例如，在晶圆上的温度分布的偏差大的情况下，能够向温度高的部位局部地吹送冷却用的气体。

另外，在上述结构中，也可以还具备检测器，该检测器对半导体晶圆的表面的温度进行检测，控制部根据检测器的检测结果来调整温度。

根据该结构，逐次地检测晶圆的温度变化，因此能够高精度地调整使晶圆的温度降低的速度。

并且，在上述结构中，还具备检测器，该检测器对上述半导体晶圆的翘曲进行检测，

远离机构具备：

多个支承构件，多个支承构件在多个位置处对半导体晶圆的外周进行支承；

吸附构件，其对半导体晶圆的中央部分进行吸附保持；以及

驱动机构，其使支承构件与吸附构件相对地进行远离移动和接近移动，

控制部根据半导体晶圆的翘曲量一边使支承构件与吸附构件相对地进行接近移动或者远离移动一边使半导体晶圆变得平坦。

根据该结构，在晶圆发生了翘曲的情况下，通过根据其翘曲量的变化使支承构件与吸附构件远离或者接近，能够矫正该翘曲而在平坦的状态下冷却晶圆。

发明的效果

根据本发明的半导体晶圆的冷却方法和半导体晶圆的冷却装置，能够使处于加热状态的用密封片或者粘合带覆盖的半导体晶圆不发生翘曲地高精度地进行冷却。

附图说明

图1是将支承板与半导体晶圆粘合而形成的工件的侧视图。

图2是半导体晶圆的局部截面图。

图3是冷却装置的主视图。

图4是说明冷却装置的动作的俯视图。

图5是冷却装置的主视图。

图6是变形例的冷却装置的俯视图。

图7是说明变形例的冷却装置的动作的主视图。

图8是说明变形例的冷却装置的动作的主视图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的保护带剥离装置的实施例。

关于本实施例中使用的半导体晶圆(以下，适当地称为“晶圆”)，检查在向晶圆表面形成电路之后进行切割处理而得到的裸芯片，仅挑选合格的裸芯片。如图2所示，使这些裸芯片1a的电极面向下，如图1所示那样在粘贴于承载用的支承板2的双面粘合带3上二维阵列状地排列并固定。并且，从裸芯片1a上方覆盖树脂1b来再生为晶圆1的形状。

另外，在本实施例中，是处理晶圆1的装置，该晶圆1是在对同心状地经由双面粘合带3与包括不锈钢、玻璃基板或者硅基板的支承板2粘合后的晶圆1进行背面磨削处理之后，通过加热处理来去除支承体而得到的。

即，双面粘合带3构成为具备：通过加热使带基材3a的两面发泡膨胀而失去粘合力的加热剥离性的粘合层3b、以及通过紫外线的照射发生固化而降低粘合力的紫外线固化型或者非紫外线固化型的压敏性的粘合层3c。也就是说，支承板2粘贴于该双面粘合带3的粘合层3b，并且晶圆1粘贴于粘合层3c。

图3是本发明所涉及的冷却装置的主视图，图4是冷却装置的俯视图。

该冷却装置由保持台5和晶圆支承机构等构成。

保持台5由保持台主体和吸盘板5a构成。在保持台主体中埋设有隔着吸盘板5a加热晶圆1的加热器6。

吸盘板5a由比晶圆1的外形小的金属制或者多孔质的陶瓷等构成。另外，吸盘板5a经由流路与外部的真空装置7连通连接。也就是说，吸盘板5a对所载置的晶圆1进行吸附保持。并且，吸盘板5a构成为通过气缸9进行升降。

晶圆支承机构具备比晶圆1的外形大的环状构件10。该环状构件10具备支承晶圆外周的多根支承销11。支承销11以使前端朝向保持台5的中心的状态水平配置。另外，环状构件10构成为通过气缸12进行升降。

并且，在环状构件10中具备温度传感器13。该温度传感器13检测晶圆1的上表面的温度，并将该检测信号发送到控制部14。此外，关于控制部14的功能，在后述的该装置中通过动作说明进行详细叙述。

接着，参照图3～图5对上述冷却装置的动作进行说明。

利用未图示的输送机器人将被去除了支承板2的晶圆1如图3所示那样收纳于保持台5并载置在作为一个面的吸盘板5a和支承销11之上。

晶圆1在被输送到保持台5之前，晶圆整面上的温度分布产生了偏差，因此为了使晶圆1的温度分布均匀而花费规定时间将晶圆1加热到规定温度。在该时间点，树脂1b处于未固化状态。

在该加热过程中，利用温度传感器13检测晶圆1的表面或者背面的温度，并将该检测信号发送到控制部14。控制部14将预先决定的基准温度与实际测量出的温度(实测值)进行比较。当实测值达到规定温度时，控制部14如图5所示那样使吸盘板5a和环状构件10上升至相同的规定高度。即，以使晶圆1远离埋设有加热器8的保持台主体规定的高度的方式对晶圆1进行水平保持。

在此，根据将晶圆1冷却时的树脂1b和裸芯片1a的收缩特性来适当地设定远离的高度。也就是说，通过实验或者仿真等，根据晶圆1不易翘曲的温度与时间的相关关系来决定远离的高度。该相关关系作为诀窍保持在控制部14中。

例如，使距离固定并将晶圆1冷却至规定的温度(例如室温)。在该冷却过程中，为了避免晶圆1被急剧冷却而发生翘曲，预先使保持台主体的加热器8进行动作，向晶圆1的背面辐射来自保持台主体的热来调整冷却速度。

在该冷却过程中也利用温度传感器13检测晶圆1的温度，并将该检测信号发送到控制部14。当晶圆1的温度达到规定温度时，控制部14在晶圆1远离保持台主体的状态下利用输送机器人接收晶圆1。

之后，吸盘板5a和环状构件10下降至保持台主体的晶圆接收位置。以上，一个周期的动作完成，之后反复执行规定的片数的晶圆1的冷却处理。

根据该结构，在对通过加热使树脂1b处于软化状态的晶圆1进行冷却的过程中，使晶圆1远离保持台主体，利用辐射热一边间接地加热晶圆1一边调整晶圆1的温度而使晶圆1的温度不断降低，因此能够抑制晶圆1发生翘曲。因而，能够防止由晶圆1的翘曲引起的操作错误的发生，进而能够避免由操作错误产生的晶圆1的破损。

此外，本发明还能够用如下方式来实施。

(1)在上述实施例中，对在冷却过程中没有发生翘曲的情况进行了说明，但在发生了翘曲的情况下，如下面那样实施即可。

如图6所示，构成为在环状构件10上将光传感器或者超声波传感器等两组检测器15隔着晶圆1分别相向配置，来对晶圆1的翘曲进行监视。

在该结构中，例如在以晶圆1的中心变高的方式翘曲为凸曲状的情况下，如图8所示那样切断来自其中一个投光器15a的光。此时，控制部14根据从受光器15b发送的切断信号，如图7的点划线所示那样吸盘板5a向下方进行下降调整。在该下降调整的过程中，在如图6所示那样控制部14再次从受光器15b接收到受光信号的时间点，控制部14判断为晶圆1的翘曲被消除而处于平坦的状态，从而使下降动作停止。之后，反复进行监视翘曲并适时地矫正翘曲的处理直到晶圆1的温度达到规定的温度为止。

此外，在根据树脂1b等的特性确定了晶圆1的翘曲的方向的情况下，吸盘板5a的移动方向可以是一个方向，检测器15也能够是一组。因而，检测器15的个数并不限定于两组。

根据该结构，能够可靠地消除冷却时的晶圆1的翘曲。

(2)在上述实施例中，也可以使晶圆1远离保持台主体的距离随着时间的经过而发生变化。

(3)在上述各实施例中，也可以在冷却晶圆1的过程中从喷嘴朝向晶圆1连续或者间歇性地吹送冷却风。例如，在利用温度传感器13对晶圆1的表面进行监视的过程中，也可以在一部分的温度比另外一部分的温度高的情况下局部地吹送冷却风。

根据该结构，在晶圆1的整面的温度均匀的状态下对晶圆1进行冷却，因此能够抑制翘曲的发生。

(4)在上述实施例中，如果预先决定了树脂的特性等与辐射热用的加热器的温度、冷却时间、距离以及翘曲的相关关系，则也可以不利用温度传感器而按照该参数对晶圆1进行冷却。

Claims (10)

1.一种半导体晶圆的冷却方法，对被树脂片或者粘合带覆盖的半导体晶圆进行冷却，上述方法包括以下过程：

载置过程，将处于加热状态的上述半导体晶圆载置于被加热了的保持台；

远离过程，使半导体晶圆远离上述保持台；以及

冷却过程，在使半导体晶圆远离上述保持台的状态下一边调整温度和时间一边冷却半导体晶圆。

2.根据权利要求1所述的半导体晶圆的冷却方法，其特征在于，

对从保持台到半导体晶圆的距离和保持台的加热温度中的至少一方进行变更来进行上述温度的调整。

3.根据权利要求1所述的半导体晶圆的冷却方法，其特征在于，

向半导体晶圆吹送冷却用的气体来进行上述温度的调整。

4.根据权利要求1所述的半导体晶圆的冷却方法，其特征在于，

用检测器对上述半导体晶圆的表面的温度进行检测，根据该检测的结果来调整温度。

5.根据权利要求1所述的半导体晶圆的冷却方法，其特征在于，

还具备利用检测器检测半导体晶圆的翘曲的检测过程，

用多个支承构件对上述半导体晶圆的外周的多个位置进行支承，并且用吸附构件对半导体晶圆的中央进行吸附保持，

在上述冷却过程中，在冷却时根据由检测器检测出的半导体晶圆的翘曲量，一边使支承构件与吸附构件相对地进行远离移动或者接近移动一边使半导体晶圆变得平坦。

6.一种半导体晶圆的冷却装置，对被树脂片或者粘合带覆盖的半导体晶圆进行冷却，上述装置具备以下结构：

保持台，其对处于加热状态的上述半导体晶圆一边进行加热一边进行保持；

远离机构，其使半导体晶圆远离上述保持台；以及

控制部，其在使半导体晶圆远离上述保持台的状态下一边调整温度和时间一边使半导体晶圆冷却。

7.根据权利要求6所述的半导体晶圆的冷却装置，其特征在于，

上述控制部对从保持台到半导体晶圆的距离和保持台的加热温度中的至少一方进行调整来控制温度。

8.根据权利要求6所述的半导体晶圆的冷却装置，其特征在于，

还具备气体供给部，该气体供给部朝向上述半导体晶圆吹送冷却用的气体。

9.根据权利要求6所述的半导体晶圆的冷却装置，其特征在于，

还具备检测器，该检测器对上述半导体晶圆的表面的温度进行检测，

上述控制部根据检测器的检测结果来调整温度。

10.根据权利要求6所述的半导体晶圆的冷却装置，其特征在于，

还具备检测器，该检测器对上述半导体晶圆的翘曲进行检测，

上述远离机构具备：

多个支承构件，多个支承构件在多个位置处对半导体晶圆的外周进行支承；

吸附构件，其对上述半导体晶圆的中央部分进行吸附保持；以及

驱动机构，其使上述支承构件与上述吸附构件相对地进行远离移动和接近移动，

上述控制部根据半导体晶圆的翘曲量一边使支承构件与吸附构件相对地进行接近移动或者远离移动一边使半导体晶圆变得平坦。