CN111627845A - 拆键合装置及其拆键合的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种拆键合装置及其拆键合的方法，能够利用滚轴的变形促使胶带与半导体基底的边缘接触并粘附，以此增强胶带与半导体基底的粘附力，使胶带能有效地去除半导体基底上的键合胶，提高生产效率，降低生产成本。

Description

拆键合装置及其拆键合的方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种拆键合装置及其拆键合的方法。

背景技术

IGBT（绝缘栅双极晶体管）是在VDMOS的基础上，在其承受高压的N型衬底背面增加一层P型薄层，引入了电导调制效应，从而大大提高了器件的电流处理能力。

为了实现耐高压的需求，一般需要执行背面工艺，即在完成IGBT的正面工艺后，对晶圆的背面进行减薄，然后，对晶圆的背面做相关处理。现有技术中，考虑到减薄后的晶圆的稳定性不好，故在此基础上引入了临时键合和拆键合工艺。在拆键合工艺时，需要将玻璃（glass）和键合胶（glue）去除。通常的，通过激光去除玻璃较为容易，而键合胶需要利用专用胶带（tape）粘附在键合胶表面后，通过撕专用胶带将键合胶去除。但因键合胶也会存在于晶圆的边缘，而机台上的滚轴在向专用胶带施加压力时，专用胶带并没有与晶圆的边缘接触而粘附键合胶，导致撕膜失败，机台频繁报警，降低生产效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种拆键合装置及其拆键合的方法，能够增强胶带与半导体基底边缘的粘附力，保证键合胶能够自起始位置开始被成功的撕离半导体基底，从而减少机台的报警频率，提高生产效率，降低生产成本。

为实现上述目的，本发明提供一种拆键合装置，用于对去除第二片体后的临时键合体上的键合胶执行拆键合处理，所述临时键合体包括第一片体和第二片体，以及设置于所述第一片体和所述第二片体之间的键合胶，所述拆键合装置包括：

加压机构，包括能够绕旋转轴转动的滚轴，所述滚轴被配置为能够受压变形；

第一运动机构，用于驱使所述加压机构做水平运动；以及，

第二运动机构，用于驱使所述加压机构做竖直运动；

所述加压机构用于在所述第二运动机构驱动下通过所述滚轴对所述键合胶上的胶带施加压力至压力预设值，并通过所述滚轴的变形促使所述胶带与边缘的键合胶接触，然后在所述第一运动机构驱动下在所述胶带上沿水平方向运动。

可选地，所述滚轴的布氏硬度为35N/mm²~45 N/mm²。

可选地，所述滚轴的布氏硬度为40 N/mm²。

可选地，所述滚轴的材料为特氟龙。

可选地，所述滚轴的轴向长度为250mm~300mm，所述滚轴的直径为50mm~80mm。

可选地，所述拆键合装置还包括通信连接的控制器和压力传感器；所述压力传感器用于感测所述临时键合体受到的压力并产生压力信息；

所述控制器用于根据所述压力信息判断所述临时键合体所受到的当前压力是否达到压力预设值；若是，所述控制器控制所述第二运动机构停止继续向下运动，以保持所述临时键合体的当前压力。

可选地，所述压力预设值的范围为10N~15N。

可选地，所述拆键合装置还包括支撑机构，所述加压机构设置在所述支撑机构上，所述支撑机构设置于所述第二运动机构上。

可选地，所述拆键合装置还包括控制器，分别与所述第一运动机构、第二运动机构和加压机构通信连接；所述控制器分别用于控制所述第一运动机构、第二运动机构和加压机构的运动状态。

为实现上述目的，本发明还提供一种拆键合的方法，使用任一项所述的拆键合装置，包括：

将胶带放置在临时键合体的键合胶上；

利用第二运动机构驱动加压机构做竖直运动，使滚轴接触所述键合胶上的所述胶带并对所述胶带施加压力至压力预设值，并通过所述滚轴的变形促使所述胶带与边缘的键合胶接触；

利用第一运动机构驱动所述加压机构做水平运动，使所述滚轴在所述胶带上沿水平方向运动，直至所述胶带与所述键合胶粘合；以及，

剥离相粘合的所述胶带和所述键合胶。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的拆键合装置通过能够变形的滚轴，使胶带能够与半导体基底的边缘接触并粘附，如此配置，增强了胶带与半导体基底边缘的粘附力，尤其是起始位置处的粘附力，保证键合胶能够被成功的撕离半导体基底，减少机台的报警频率，提高生产效率，降低生产成本。

本发明的滚轴的布氏硬度优选为35N/mm²~45 N/mm²，在该范围内，滚轴的使用效果好，而且还可减小半导体基底表面的压力，降低半导体基底产生裂纹的风险，进一步降低生产成本。本发明的滚轴的材料优选为特氟龙，可减小对半导体基底的损伤，同时可提高滚轴的使用寿命，降低使用成本。

本发明的拆键合装置通过控制器和压力传感器监控半导体基底所受到的压力，压力优选控制在10N~15N的范围内，这样做，可有效减小半导体基底表面受到的压力，减少半导体基体产生裂纹的风险。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。附图中：

图1是现有技术中执行拆键合工艺的原理图；

图2是本发明实施例中拆键合装置的结构示意图；

图3是本发明实施例中执行拆键合工艺的原理图。

附图标记说明如下：

滚轴1；专用胶带2；键合胶3；晶圆4；

拆键合装置10；第一运动机构11；第二运动机构12；加压机构13；滚轴131；旋转轴132；支撑机构14；控制器-15；

键合胶20；半导体基底30；胶带40。

附图中用不同的附图标记表示相同或相似的部件。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，术语“边缘”指半导体基底的周边部分，即指沿边的部分。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如背景技术，因键合胶也会存在于晶圆的边缘，而机台上的滚轴在向专用胶带施加压力时，由于专用胶带与晶圆的边缘无法接触，影响了专用胶带与键合胶的粘附力，容易导致撕膜失败，机台报警。如图1所示，在现有技术中，由相关的机台执行拆键合工艺，这样的机台通常配置有滚轴1，通过滚轴1在专用胶带2上的滚动，使专用胶带2与键合胶3相粘附，如果粘附效果好，则可较方便地通过撕专用胶带2将键合胶3从晶圆4上去除。但是，经常在撕膜开始的时候，由于膜未能被成功撕起而引发机台报警。

发明人发现，导致膜（即键合胶3）未能被成功撕起的根本原因是在晶圆4的边缘（包括侧面），专用胶带2根本接触不到晶圆边缘处的键合胶3，使专用胶带2与键合胶3在起始位置的粘附力不足。发明人进一步发现，如果在起始位置（即晶圆边缘），专用胶带2与键合胶3间具有较好的粘附力，则容易使膜被成功撕离晶圆4，机台也就不会出现频繁报警问题。

基于上述研究，本发明提供了一种拆键合装置，通过滚轴在滚动过程中易变形而促使胶带与半导体基底边缘处的键合胶粘附，由此增强胶带与键合胶间的粘附力，尤其是起始位置处的粘附力，保证键合胶能够被成功的撕离半导体基底，减少机台的报警频率，提高生产效率，降低生产成本。

图2示出了本发明实施例中拆键合装置的结构示意图，图3示出了本发明实施例中拆键合的工艺原理图。

如图2和图3所示，本发明实施例提供一种拆键合装置10，用于对临时键合体执行拆键合工艺。所述临时键合体包括第一片体和第二片体，以及设置于所述第一片体和所述第二片体之间的键合胶20。本实施例中，所述第一片体为半导体基底30，所述第二片体一般为玻璃（glass）。所述键合胶20为常用的材料，对其不作详细描述。所述半导体基底30例如为晶圆，晶圆主要是减薄后的晶圆。本实施例中，在去除临时键合体中的第二片体之后，通过所述拆键合装置10去除键合胶20，在去除键合胶20时，需要利用胶带40粘附键合胶20实现键合胶20的去除。这里的胶带40为现有的结构，对其也不作详细描述。

更具体地，所述拆键合装置10包括第一运动机构11、第二运动机构12和加压机构13，优选的，还包括支撑机构14。所述加压机构13包括滚轴131和旋转轴132，所述滚轴131设置在旋转轴132上，所述旋转轴132可转动地设置于支撑机构14上。所述第二运动机构12用于驱使加压机构13做竖直运动，例如驱使支撑机构14做竖直运动而带动加压机构13做竖直运动。所述第一运动机构11用于驱使加压机构13做水平运动，例如驱使支撑机构14做水平运动而带动加压机构13做水平运动。

执行拆键合工艺时，先将胶带40放置在临时键合体的键合胶20上，然后，所述加压机构13在所述第二运动机构12驱动下通过滚轴131对胶带40施加压力至压力预设值，然后在第一运动机构11驱动下滚轴131在胶带40上沿水平方向运动，优选的，所述滚轴131相对于胶带40滚动，由此使胶带40与键合胶20牢固粘附。此处，应理解，现有的拆键合装置通常自动将胶带40放置在临时键合体的键合胶20上，而本发明不涉及对该部分的改进，因此不作详细描述。

所述滚轴131作为拆键合的关键部件，一方面用于挤压胶带40而使胶带40与键合胶20牢固粘附，另一方面还用于通过自身的变形促使胶带40与半导体基底30边缘处的键合胶20接触并牢固粘附，也即，当滚轴131与键合胶20上的胶带40接触时，在边缘的起始位置，通过滚轴131的变形促使胶带40与键合胶20接触并粘附。

更详细地，参阅图3，在半导体基底30的边缘处，所述滚轴131受压而变形，促使边缘处的胶带40被挤压至半导体基底30的边缘与键合胶20粘附（即图3中虚线圈出的部位C受力与键合胶20接触并粘附），这样做，增强了胶带40与键合胶20间的粘附力，尤其是起始位置处的粘附力，保证键合胶20能够自起始位置开始被成功的撕离半导体基底30，从而减少机台的报警频率，提高生产效率，降低生产成本。

应知晓，所述滚轴131的变形量不易过大和过小，变形量过大会降低对胶带40的作用力，影响键合胶20和胶带40间的粘附，而变形量过小无法促使胶带40在边缘处与键合胶20粘附。优选的，所述滚轴131的布氏硬度被配置为35N/mm²~45 N/mm²。在该布氏硬度范围内，拆键合的效果好，而且还可减小半导体基底30表面的压力，降低半导体基底30产生裂纹的风险，进一步降低生产成本。更优选的，所述滚轴131的布氏硬度为35N/mm²、40 N/mm²或45N/mm²。本发明对滚轴131的材料不作限定，只要能够在一定压力下形变并具有一定硬度的材料即可。可选的，所述滚轴131的材料为特氟龙，特氟龙材料的布氏硬度优选为35N/mm²~45 N/mm²，更优选，特氟龙材料的布氏硬度为35N/mm²、40 N/mm²或45 N/mm²。特氟龙具有抗高温和抗磨损的特点，使用效果好，可有效提高滚轴131的使用寿命，降低使用成本，而且还能减小对半导体基底30的损伤。

根据本发明的实施例，所述滚轴131的轴向长度为250mm~300mm，所述滚轴131的直径为50mm~80mm。这种尺寸的滚轴131适用于各种临时键合体的拆键合，使用灵活。

根据本发明的实施例，所述第二运动机构12驱动支撑机构14向下运动至滚轴131与键合胶20接触并施加一定的压力，优选的，所述半导体基底30受到的压力被控制在预设范围内，以避免半导体基底30产生裂纹。本发明实施例中，所述半导体基底30所受到的压力被控制在10N~15N。在该压力范围内，半导体基底30几乎不产生裂纹，避免半导体基底30在拆键合过程中遭受损伤，确保其加工质量。

根据本发明的实施例，所述拆键合装置10还包括压力传感器（未图示），用于感测所述半导体基底30受到的压力并产生压力信息。优选的，所述拆键合装置10还包括控制器15，与压力传感器通信连接。实际应用时，所述压力传感器获取半导体基底30受到的压力值并将压力信息反馈给控制器15。所述控制器15根据压力信息，判断半导体基底30受到的当前压力是否达到压力预设值，若是，则所述控制器15控制第二运动机构12停止继续向下运动使当前压力保持，若否，则所述控制器15继续控制第二运动机构12继续向下运动直至压力达到压力预设值。在此，通过控制半导体基底30受到的压力，可以确保滚轴131产生足够的变形而保证粘附效果，并同时避免半导体基底30产生裂纹。

所述控制器15还用于控制其他设备的运动状态。具体而言，所述控制器15，分别与第二运动机构12、第一运动机构11和加压机构13通信连接，主要与这些设备中的电气部件通信连接，从而控制这些设备中的动作部件的自动化运行，实现拆键合的自动化操作，提高生产效率。本实施例对控制器15的种类没有特别的限制，可以是执行逻辑运算的硬件，例如，单片机、微处理器、可编程逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller）或者现场可编程逻辑门阵列（FPGA，Field-Programmable Gate Array），或者是在硬件基础上的实现上述功能的软件程序、功能模块、函数、目标库（Object Libraries）或动态链接库（Dynamic-Link Libraries）。或者，是以上两者的结合。本领域技术人在本申请公开的内容基础上，应当知晓如何具体实现控制器15与其他设备间的通信。此外，采用控制器15为本实施例的优选方式，本领域技术人员可以采用其他技术手段，例如手动控制，机械控制，可以实现同样的技术效果。

进一步的，所述加压机构13还包括滚轴驱动组件，用于驱动滚轴131绕旋转轴132转动，以防止滚轴131与键合胶20之间形成干摩擦。优选的，所述滚轴驱动组件与所述控制器15通信连接。所述加压机构13安装在支撑机构14上，所述支撑机构14安装在第二运动机构12上。所述第二运动机构12安装在第一运动机构11上。在其他实施例中，所述第二运动机构12也可不安装在第一运动机构11上。优选的，所述控制器15控制所述第一运动机构11带动第二运动机构12和支撑机构14沿水平方向的第一方向移动。第一方向定义为与所述滚轴131的旋转轴线、竖直方向均垂直的方向。所述控制器15还控制第二运动机构12带动支撑机构14沿竖直方向移动。更优选的，所述控制器15还控制第一运动机构11带动第二运动机构12和支撑机构14沿水平方向的第二方向移动。第二方向即为与所述滚轴131的旋转轴线平行的方向。

本发明对滚轴驱动组件也没有限制，本领域技术人员可以根据安装要求进行选择。例如，所述滚轴驱动组件包括步进电机和减速器，所述步进电机通过所述减速器与旋转轴132连接。且所述滚轴驱动组件与控制器15通信连接，所述控制器15控制滚轴驱动组件的停止和运行，以此控制滚轴131的运动状态。

所述支撑机构14包括支撑架（未标注），所述旋转轴132可转动地设置于所述支撑架上。进一步，所述第一运动机构11包括第一支架、水平运动组件和水平运动驱动器。所述第一支架设置在水平运动组件上。所述水平运动组件在所述水平运动驱动器驱动下带动第一支架沿水平方向运动。所述第一支架例如通过第二运动机构12带动支撑机构14沿水平方向运动。本发明对水平运动组件没有特别的限定，例如是滑块导轨组件、滚珠丝杠组件等。所述水平运动驱动器例如是电机、液压或气压装置。

所述第二运动机构12包括竖直运动组件、第二支架以及竖直运动驱动器（未图示）。所述第二支架设置在竖直运动组件上。所述竖直运动组件在所述竖直运动驱动器驱动下带动所述第二支架沿竖直方向运动，所述第二支架用于连接支撑机构14，由第二支架带动支撑机构14沿竖直方向运动。进一步的，所述竖直运动组件设置于第一运动机构11上，例如设置于所述第一运动机构11的第一支架上。本实施例对所述竖直运动组件没有特别的限制，例如是滑块导轨组件、滚珠丝杠组件等。所述竖直运动驱动器例如可以是电机、液压或气压装置。优选，所述水平运动驱动器、竖直运动驱动器均与控制器15通信连接，以通过控制器15分别控制水平运动驱动器和竖直运动驱动器的运动状态（如开启、关闭、改变转速或改变转动方向等），更具体的，通过接收到控制器15的指令，所述水平运动驱动器或竖直运动驱动器开启、关闭、改变转速或改变转动方向等。

应理解，拆键合装置的运动机构（包括第一运动机构、第二运动机构、支撑机构等）均可采用已有的设备，因此，对这些设备的结构不再详细描述。此外，所述拆键合装置10还可包括报警器，优选与控制器15通信连接。例如当半导体基底30受到的压力超过预设范围时，所述报警器可发出报警。例如在起始位置撕膜失败时，所述报警器也可发出报警，表明键合胶20与胶带40在半导体基底30的边缘处的粘附力不足，以便操作人员及时进行处理。

进一步的，本发明实施例还提供一种使用上述拆键合装置10执行拆键合的方法，包括：

首先，将胶带40放置在临时键合体的键合胶20上；

之后，利用第二运动机构12驱动加压机构13做竖直运动，使滚轴131接触所述键合胶20上的所述胶带40并对所述胶带40施加压力至压力预设值，并通过所述滚轴131的变形促使所述胶带40与边缘的键合胶20接触；

然后，利用第一运动机构11驱动加压机构13做水平运动，使滚轴131在所述胶带40上沿水平方向运动，直至所述胶带40与所述键合胶20粘合；

最后，剥离相粘合的所述胶带40和所述键合胶20。

应知晓，本发明对第一运动机构11和第二运动机构12的先后运动顺序没有限定，例如可以是先利用第一运动机构11驱动加压机构13做水平运动，而使加压机构13位于键合胶20的上方合适的位置，然后再利用第二运动机构12驱动加压机构13做竖直运动使滚轴131靠近胶带40，又例如可以是先利用第二运动机构12驱动加压机构13做竖直运动，然后再利用第一运动机构11驱动加压机构13做水平运动，而使加压机构13位于键合胶20的上方合适的位置后，再利用第二运动机构12驱动加压机构13做竖直运动使滚轴131靠近胶带40。还应理解，现有的拆键合装置通常自动剥离相粘合的胶带40和键合胶20，而本发明不涉及对该部分的改进，因此也不作详细描述。此外，需说明的是，图2所示的拆键合装置10的结构仅作为示意，而不对本发明的范围构成任何限定，对本发明不涉及改进的部分的结构可参考现有技术。

综上，根据本发明实施例提供的技术方案，通过能够变形的滚轴，使胶带能够与半导体基底的边缘接触并粘附，如此配置，增强了胶带与半导体基底边缘的粘附力，尤其是起始位置处的粘附力，保证键合胶能够被成功的撕离半导体基底，减少机台的报警频率，提高生产效率，降低生产成本。

应理解，上述实施例具体公开了本发明优选实施例的特征，使得本领域技术人员可以更好地理解本发明。本领域技术人员应当理解，在本申请文件公开内容的基础上，容易将本发明做适当修改，以实现与本发明所公开的实施例相同的目的和/或实现相同的优点。本领域技术人员还应该认识到，这样的相似构造不脱离本发明公开的范围，并且在不脱离本发明公开范围的情况下，它们可以进行各种改变、替换和变更。

Claims (10)

1.一种拆键合装置，用于对去除第二片体后的临时键合体上的键合胶执行拆键合处理，所述临时键合体包括第一片体和第二片体，以及设置于所述第一片体和所述第二片体之间的键合胶，其特征在于，所述拆键合装置包括：

加压机构，包括能够绕旋转轴转动的滚轴，所述滚轴被配置为能够受压变形；

第一运动机构，用于驱使所述加压机构做水平运动；以及，

第二运动机构，用于驱使所述加压机构做竖直运动；

所述加压机构用于在所述第二运动机构驱动下通过所述滚轴对所述键合胶上的胶带施加压力至压力预设值，并通过所述滚轴的变形促使所述胶带与边缘的键合胶接触，然后在所述第一运动机构驱动下在所述胶带上沿水平方向运动。

2.根据权利要求1所述的拆键合装置，其特征在于，所述滚轴的布氏硬度为35N/mm²~45N/mm²。

3.根据权利要求2所述的拆键合装置，其特征在于，所述滚轴的布氏硬度为40 N/mm²。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的拆键合装置，其特征在于，所述滚轴的材料为特氟龙。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的拆键合装置，其特征在于，所述滚轴的轴向长度为250mm~300mm，所述滚轴的直径为50mm~80mm。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的拆键合装置，其特征在于，还包括通信连接的控制器和压力传感器；所述压力传感器用于感测所述临时键合体受到的压力并产生压力信息；

所述控制器用于根据所述压力信息判断所述临时键合体所受到的当前压力是否达到压力预设值；若是，所述控制器控制所述第二运动机构停止继续向下运动，以保持所述临时键合体的当前压力。

7.根据权利要求6所述的拆键合装置，其特征在于，所述压力预设值的范围为10N~15N。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的拆键合装置，其特征在于，还包括支撑机构，所述加压机构设置在所述支撑机构上，所述支撑机构设置于所述第二运动机构上。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的拆键合装置，其特征在于，还包括控制器，分别与所述第一运动机构、第二运动机构和加压机构通信连接；所述控制器分别用于控制所述第一运动机构、第二运动机构和加压机构的运动状态。

10.一种拆键合的方法，使用如权利要求1-9中任一项所述的拆键合装置，其特征在于，包括：

将胶带放置在临时键合体的键合胶上；

利用第二运动机构驱动加压机构做竖直运动，使滚轴接触所述键合胶上的所述胶带并对所述胶带施加压力至压力预设值，并通过所述滚轴的变形促使所述胶带与边缘的键合胶接触；

利用第一运动机构驱动所述加压机构做水平运动，使所述滚轴在所述胶带上沿水平方向运动，直至所述胶带与所述键合胶粘合；以及，

剥离相粘合的所述胶带和所述键合胶。

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