CN1645591A - 基板的支承板以及支承板的剥离方法 - Google Patents

基板的支承板以及支承板的剥离方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供在半导体晶片等基板被薄板化之后，能够在短时间内向粘合支承板与基板的粘合层中供给溶剂的支承板，以及使用了该支承板的剥离方法。解决上述问题的方法为，使支承板2的直径比半导体晶片W的更大，形成有贯通孔3，并且外缘部分为未形成贯通孔的平坦部4。当从该支承板2上方注入作为溶剂的醇时，醇穿过支承板2的贯通孔3到达粘合剂层1将粘合剂层1溶解除去。

Description

基板的支承板以及支承板的剥离方法
技术领域
本发明涉及在使半导体晶片等基板薄板化时用于支撑而粘合在基板上的支承板，以及该支承板的剥离方法。
背景技术
IC卡以及移动电话正要求薄型化、小型化、轻量化，为满足此要求，就必须对其中所使用的半导体芯片使用厚度薄的半导体芯片。为此，作为半导体芯片的基础的晶片的厚度在现在为125μm～150μm，而一般认为下一代芯片中所使用的晶片厚度必须是25μ～50μm。
迄今为止，半导体晶片的薄板化需要经过图7所示的步骤。即，在半导体晶片的回路(元件)形成面(A面)粘附一个保护带，将其反转并使用研磨机磨削半导体晶片的内面(B面)使其薄板化，将该薄板化的半导体晶片的内面固定在保持在切割框架内的切割带上，在这种状态下将覆盖半导体晶片的回路(元件)形成面(A面)的保护带剥离，然后能够使用切割装置将各个芯片逐个切开。
专利文献1中公开了上述方法。并且，在专利文献1中使用耐热性保护带作为保护带，从而能在剥离时在该保护带的一端粘附强粘附性片，并从薄板化的半导体晶片上将保护保护带剥离下来。
此外，在专利文献2中，记载了使用在氮化铝和氮化硼气孔烧结体中浸渍梯型硅酮低聚物的保护基板代替保护带，使用热塑性的薄膜将该保护基板与半导体晶片粘合的同时，加入80℃的纯水用于剥离，保存3小时后进行剥离。
此外，在专利文献3中，记载了使用热膨胀系数实质上与半导体晶片相同的氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅等材料作为保护基板。此外在专利文献3中，还建议使用聚酰亚胺等热塑性树脂粘合保护基板与半导体晶片，在使用研磨机薄板化之后，在剥离时，将其浸渍在水、胺或者水与胺的混合溶液中的方法，或者使用水蒸汽的方法。
此外，在不同技术领域的专利文献4中，公开了在彩色阴极射线管用的荫罩的一部分(电子束照射侧)中使用英瓦合金材料(36％Ni-Fe合金)。
【专利文献1】特开2002-270676号公报，段落(0035)
【专利文献2】特开2002-203821号公报，段落(0020)
【专利文献3】特开2001-77304号公报，段落(0010)、(0017)、(0020)
【专利文献4】特许第3440333号公报，段落(0007)
发明内容
如果如专利文献1所公开的那样使用保护带，在剥离时容易在半导体晶片中产生裂痕和破损。此外，由于仅有保护带并不能支承半导体晶片，必须通过手工输送，因此无法自动化。
如专利文献2和专利文献3所示，如果使用氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅等作为支撑板代替保护带，则处理以及输送可能实现自动化。但是，在剥离时溶剂难以浸入支承板与半导体晶片之间的间隔部分，剥离比较费时。
此外，由于粘合支承板与半导体晶片的热塑性薄膜没有完全溶化，因而常常以粘附的状态残留在支承板或半导体晶片上。
此外，在最近，还已知使用玻璃基板作为支承板，通过紫外线硬化型蜡以及双面粘合片粘合该玻璃基板与半导体晶片，在剥离时照射与硬化时使用的紫外线波长不同的紫外线将玻璃基板与半导体晶片剥离的方法，但是，如果使用紫外线照射半导体晶片的回路形成面，就可能破坏元件(CCD以及CMOS)。
此外，在使用氧化铝、氮化铝、碳化硅等作为保护基板的情形中，由于剥离时不能使用磁石，因此装置变得很复杂。
为了解决该课题，在本发明中所涉及的支承板形成了和粘合对象的基板相同的直径或者比基板更大的直径的、且在厚度方向上的多个可以透过溶剂的贯通孔。
此外，在基板直径比支承板更大的情形中，结构也可以是在外缘区域中，比与基板的边缘部分相接触的部分更外侧的部分作为不形成贯通孔的平坦部。
作为支承板的材料，必须防止在基板被粘合的状态下的由热(磨削后的金属喷镀)所产生的弯曲。为此，尽可能选用热膨胀系数与基板接近的材料(5.0×10-6以下)，例如热膨胀系数为1.5×10-6以下的低热膨胀材料，例如Ni-Fe合金、陶瓷、玻璃。
在通过研磨基板而薄板化之后，从基板上剥离上述支承板的方法为：从支承板的外侧供给一种溶剂，该溶剂用于溶解粘合支承板与基板的粘合剂，上述溶剂通过支承板的贯通孔到达粘合剂，将硬化的粘合剂溶解之后，将支承板从基板上剥离。在供给上述溶剂之前，优选将支承板上所附的薄化晶片转印到切割带中。
作为供给前述溶剂的夹具，一般认为是具有溶剂供给板和O形环的夹具。在这种情形中，在支承板上通过O形环叠加溶剂供给板，通过溶剂供给板供给支承板、O形环以及溶剂供给板所包围形成的空间溶剂。此外，其他的溶剂供给方法可以通过喷雾器、超声波喷嘴或者双流体喷嘴(气液混合喷嘴)进行，或者浸渍在装满溶剂的槽中。
作为将支承板从基板上剥离的方法，可以是通过将支承板周边的一部分吸到磁体上以进行剥离。此外，在由玻璃形成支承板的情形中，无法通过磁体吸附以进行剥离，将夹具钩在玻璃的端面以机械地剥离。
此外，作为溶剂，可以是醇、碱、酮、醇与酮的混合溶液、或者它们的用水稀释后的水溶液。此外，为了使溶剂在短时间内在粘合剂内展开，优选将溶剂供给到旋转或者振荡状态下的支承板中，或者在将溶剂供给到支承板中之后旋转或振动支承板。并且，优选将溶剂的温度加热至25～50℃之间。
根据本发明，由于使用具有多个贯通孔的多孔板作为半导体晶片等基板的支承板，如果从支承板的外侧供给醇等溶剂，由于溶剂穿过贯通孔直接达到粘合层，因此能够在短时间内将半导体晶片从支承板上剥离下来。此外，在剥离时，半导体晶片也不会产生裂痕或破损。
此外，如果使用与硅晶片的热膨胀率(4.0×10-6)接近的低热膨胀率的材料(1.5×10-6以下)以及Ni-Fe合金、陶瓷、玻璃等作为支承板的材料，在热处理过程中就难以产生由于与晶片的热膨胀率的差异所导致的弯曲，并且通过溶剂溶解粘合层之后，可以通过使用磁体将支承板卸下来。
附图简述
图1为在一部分中引入本发明的基板粘合方法的半导体晶片的薄板化步骤的说明图
图2为支承板的透视图
图3为将支承板叠加在半导体晶片上的状态的剖面图。
图4为粘合机的概要图
图5为从支承板上方供给醇的状态的示意图
图6(a)为溶剂供给装置的上升状态的示意图、(b)为溶剂供给装置下降状态的示意图
图7为现有技术中半导体晶片薄板化步骤的说明图
附图标记说明
1粘合剂层
2支承板
3贯通孔
4平坦部
5粘合机
10研磨机
11切割带
12框架
13切割装置
14支架
15磁体
51底板
52顶板
53马达
54烧结板
55排气管
W半导体晶片
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的实施方式。图1为结合了本发明所涉及的支承板及其剥离方法的半导体晶片的薄板化步骤的说明图。
在本发明中，首先，在半导体晶片W的回路(元件)形成面中涂布粘合剂液体。在涂布时使用例如旋涂器。使用线型酚醛树脂类材料作为粘合剂液体。
其次，对上述粘合剂液体进行预干燥以降低流动性，可能保持作为粘合剂层1的形状。预干燥是使用烘箱例如在80℃下加热5分钟进行的。粘合层1的厚度是由在半导体晶片W的表面形成的回路的凹凸所决定的。另外，在一次涂布不能得到必要的厚度的情形中，重复涂布与预干燥多次。在这种情形中，为了使粘合剂不残留有流动性，最上层以外的粘合剂层的预干燥需要加强干燥的程度。
通过上述步骤，在形成有规定厚度的粘合剂层1的半导体晶片W中粘附支承板2。如图2及图3所示，支承板2使用比半导体晶片W更大直径(半径2mm)的，厚度为0.5mm的铁-镍合金(含镍36％的合金：英瓦合金)，以0.7mm的中心孔距形成Φ0.5mm的贯通孔，并且外边缘部分为没有贯通孔的平坦部4。
如图3所示，在将支承板2叠加在半导体晶片W上的状态下，上述平坦部4是比与半导体晶片W的边缘部分相接触的部分更外侧的部分。半导体晶片W由于被薄板化因此极容易发生裂痕和破损。特别是如果边缘部位上有贯通孔，由于该部分变为没有受到任何支撑的状态，因此通过研磨液的液压或者研磨机的压力容易产生裂痕和破损。因此，在实施例中，半导体晶片的边缘部位于平坦部4。
如果使用前面所示的磁性材料作为支承板2，和现有技术中使用氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅等作为保护基板的情形相比，可以使用磁体进行剥离，使装置结构简单化。
此外，作为支承板并不限于如上所示的那些。例如可以使用与基板相同直径的支承板、不存在平坦部4的直至外边缘部都形成有贯通孔的支承板、使用陶瓷或者玻璃作为材料的支承板。此外，贯通孔的直径为0.3mm～0.5mm、贯通孔的中心孔距为0.5mm～1.0mm是合适的。
此外，为了将支承板2粘合到半导体晶片W中，使用如图4所示的粘合机5。粘合机5在底板51的上方安装有顶板52，该顶板52通过马达53驱动以进行升降运动，此外在顶板52的下面粘附有陶瓷烧结板54，排气管55连接在烧结板54上。
为了使用该粘合机5进行粘合，在底板51的上方，按照半导体晶片W在下支承板2在上进行设置，通过马达53驱动使顶片52下降，将烧结板54推压至支承板2上。这时，也可以同时进行加热(200℃以下)以将粘合剂层1中的溶剂通过烧结板54和排气管55除去。
然后，将一体化的半导体晶片W以及支承板2从粘合机5中除去，使用研磨机10研磨半导体晶片的内面(B面)，使半导体晶片薄片化。此外，为了抑制研磨机10与半导体晶片W之间的所产生的摩擦热，在研磨时一边向半导体晶片的内面加入水(研磨液)一边进行研磨。这里，由于所选择的上述粘合剂不溶于水(可溶于醇)，在研磨时不会从半导体晶片W上剥离支承板2。
在该薄板化的半导体晶片W的内面(B面)中，根据需要在形成回路等之后，将该内面固定在切割带11上。该切割带11具有粘合性的同时保持在框架12之中。
然后，如图5所示，从支承板2的上方注入作为溶剂的醇。醇通过支承板2的贯通孔3到达粘合剂层1将粘合剂层1溶解除去。在该情形中，通过使用图中未示出的旋涂器旋转框架12，可以使醇在短时间内散布到粘合剂层1的整个表面中。在这里，通过旋转涂布进行溶剂处理时，优选通过向切割带中加入纯水来降低与带接触的溶剂的浓度。所使用的醇，优选甲醇和乙醇等分子量越小而溶解性越高的醇。此外，也可以使用多种醇的混合溶液。下面(表)中给出了在使用乙醇以及甲醇与水的混合溶液情形中所需要的剥离时间的比较。从该表可知，如果醇∶水为1∶1以上时，可以短时间内剥离。此外，也可以使用酮或者酮与醇的混合溶液代替醇。并且，通过将溶剂的温度加热至25～50℃的温度，可以有助于进一步缩短剥离时间。
【表1】
    仅含醇     醇1∶水1     醇1∶水2
    乙醇     3分30秒     6分     15分
    甲醇     3分     6分     17～19分
图6为供给装置的具体例子，在该实例中溶剂供给装置在该溶剂供给板60的底面设置有O形环61。在溶剂供给板60中连接有溶剂(剥离液)供给管62与溶剂排出管63。并且，从图6(a)的状态使溶剂供给板60下降，如图6(b)所示，通过O形环61将溶剂供给板60叠加置在支承板2的上面，接着，从溶剂供给管62向由支承板2、O形环61以及溶剂供给板60所围成的空间供给溶剂，通过形成于支承板2中的贯通孔3将粘合剂层1溶解除去。
这样，通过O形环限定供给溶剂的空间，能够防止溶剂下降到切割带11中，并可以防止在切割带11中带有极性溶剂。此外，还可以防止切割带中的粘胶附到晶片的表面上。
作为从支承板2的外侧向粘合剂层1中供给醇等溶剂的方法，可以是将粘合有支承板2的半导体晶片浸渍在装满溶剂的槽中。在这种情形中，如果再使用超声波的效果更好。
如上所示，如果使溶剂层1溶解，则可以除去支承板2。在实施例中，通过旋转框架12除去支承板2上剩余的溶剂之后，使安装在支架14前端的磁体15接近支承板2的周围并通过磁力粘合，接着，通过将支架14向斜上方拉将支承板2从周围的部分缓缓地剥离。
然后，在将支承板2拆卸之后，使用切割装置13将半导体晶片切割成芯片大小。切割后，使用紫外线照射切割带11，降低切割带11的粘合力，将切割后的芯片逐个取出。

Claims (14)

1.一种基板的支承板，该支承板是在半导体晶片等的基板薄板化时粘合到基板上的，其特征在于该支承板有与基板相同的直径或者比基板更大的直径，且在厚度方向形成多个溶剂穿过的贯通孔。
2.如权利要求1所述的基板的支承板，其特征在于该支承板的直径比基板的更大，在外缘区域，比与上述基板的边缘部分相接触部分更外侧的部分是未形成贯通孔的平坦部。
3.如权利要求1所述的基板的支承板，其中，该支承板是由热膨胀系数为1.5×10-6以下的低热膨胀材料所形成的。
4.如权利要求1所述的基板的支承板，其中，该支承板是由Ni-Fe合金所形成的。
5.如权利要求1所述的基板的支承板，其中，该支承板是由玻璃所形成的。
6.如权利要求1所述的基板的支承板，其中，该支承板是由陶瓷所形成的。
7.如权利要求1所述的基板的支承板，其特征在于上述贯通孔的直径为0.3mm～0.5mm，上述贯通孔的中心孔距为0.5mm～1.0mm。
8.一种支承板的剥离方法，该方法是将权利要求1至权利要求7所述的支承板从基板上剥离的方法，其特征在于从支承板的外侧供给使粘合支承板与基板的粘合剂溶解的溶剂，上述溶剂穿过支承板的贯通孔到达粘合剂，在硬化的粘合剂被溶解后，将支承板从基板上剥离。
9.一种支承板的剥离方法，该方法是将权利要求1至权利要求7所述的支承板从基板上剥离的方法，其特征在于在将支承板粘合到粘合有切割带的框架中之后，从支承板的外侧供给使粘合支承板与基板的粘合剂溶解的溶剂，上述溶剂穿过支承板的贯通孔到达粘合剂，在硬化的粘合剂被溶解后，将支承板从基板上剥离。
10.如权利要求8或9所述的支承板的剥离方法，其特征在于在上述支承板的上面通过O形环叠加溶剂供给板，通过溶剂供给板向由支承板、O形环以及溶剂供给板所围成的空间供给溶剂。
11.如权利要求8或9所述的支承板的剥离方法，其特征在于上述溶剂供给是通过喷雾器、超声波喷嘴或者双流体喷嘴进行的，或者将其浸渍在装满溶剂的槽中。
12.如权利要求8或9所述的支承板的剥离方法，其特征在于上述溶剂为醇、酮、醇与酮的混合溶液，或者它们的经水稀释后的溶液中的任何一种。
13.如权利要求12所述的支承板的剥离方法，其特征在于上述溶剂是温度被调节至25～50℃中的任一个温度后供给的。
14.如权利要求8或9所述的支承板的剥离方法，其特征在于将上述溶剂供给到旋转或者振荡状态的支承板中，或者在供给溶剂后旋转或振荡支承板。
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