CN1652298A - 切割半导体晶片保护膜的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明一种切割半导体晶片保护膜的方法，其中将具有周边部分的半导体晶片置于一平台上，以将一保护膜贴敷在所述半导体晶片的一个表面上，然后，用一个切割刃切割该保护膜使其与所述半导体晶片的周边部分形状相吻合，该方法包括如下步骤：将所述切割刃与所述半导体晶体的侧面成倾斜；以及使所述平台和所述切割刃之一旋转，以沿着所述周边部分切割所述保护膜，使得所述保护膜不会突出所述半导体晶片的边缘。本发明还提供一种切割半导体晶片保护膜的装置。

Description

切割半导体晶片保护膜的方法和装置
                      技术领域
本发明涉及一种用于将一保护膜贴敷在一半导体晶片上的方法和装置，其中在将保护膜贴敷到半导体晶片的表面上后，切割该保护膜使其与晶片的形状相吻合。
                      背景技术
在制造一半导体时，要对半导体晶片(以下简称晶片)的底面进行一磨削步骤(通称为背部磨削)使其变薄从以实现半导体芯片的小型化，在此步骤中上表面(也即形成有电路的表面)通过贴敷一保护膜而受到保护，此保护膜由一种柔性薄膜制成，该柔性薄膜包括一种基材，如一种粘性薄膜或类似物。
至于公知的贴敷该保护膜的方法，一种方法是先将保护膜预先切割成与晶片相同的形状之后再贴敷该保护膜，而另一种方法是先将该保护膜贴敷于晶片上然后再将其切割使其与晶片的形状相吻合。
相应地，在下面将要描述的本发明方法中，沿保护膜的进给方向及其相反方向施加一张紧力(背部张力)以将保护膜保持在一拉紧状态，以此来防止形成皱褶，并且以这种状态将保护膜贴敷到晶片上。
但是，在上述现有技术方法中，不能调节此背部张力的大小。结果，当此背部张力太大时就会有一收缩力作用在所贴敷的保护膜上，这样就会产生诸如翘曲或断裂的可能性。
再有，如果此背部张力太小，保护膜上就可能形成皱褶，空气泡就可能进入保护膜与晶片之间，从而导致此晶片不能被用于磨削步骤的风险。
另一方面，针对于先在晶片上贴保护膜而后再切割该保护膜使其与晶片相状相配的方法，现有技术给出了一种方法，在这种方法中这种切割操作通过沿晶片周边移动一切割装置而进行，并给出了另一种方法，在这种方法中切割装置固定切割操作通过转动晶片来进行。
为了将半导体晶片定位，形成了一直线部分，此直线部分被称作一定位平面部分，在切割晶片保护胶条的现有技术方法中，晶片的定位平面部分与周边部分的交点形成一尖角部分，在此尖角部分产生一切割保护胶条的余料(毛边)。
当一切割余料存在于此尖角部分时，该切割余料就有可能在背部磨削步骤中被卷入到磨削装置内，一旦此种情况发生整个半导体晶片将被毁掉。所以，直到今于仍一直强烈要求一种不留下此类切割余料的保护膜贴敷装置。再有，如果保护膜与晶片粘接不够紧密，此部分也可能被带入磨削装置，产生与上述相同的问题，这就导致了更加强烈的改进要求。
                       发明内容
本发明的第一个目的是提供一种用于将一保护膜贴敷在一半导体晶片上的方法和装置，此方法和装置可防止晶片翘曲或受损，并可防止保护膜上形成皱褶。
为了达到该第一目的，在本发明中，在将保护膜贴敷在半导体晶片的表面上时，一可调节的张力沿一与保护膜进给方向相反的方向施加在保护膜上。
本发明的第二个目的是提供一种用于将一保护膜贴敷在一半导体晶片上的方法和装置，此方法和装置可以准确地切除保护膜使其与晶片的形状相吻合。
为了达到该第二目的，在本发明中，先将一具有一定位平面部分和一周边部分的半导体晶片置于一平台上，而后再将一保护膜贴敷在该半导体晶片上。完成此项工作后、切割保护膜使其与半导体晶片的形状相吻合。该操作是通过如下步骤完成的：移动切割装置或平台以沿定位平面部分切割保护膜，在移动切割装置或平台的转动平台，将切割装置的切割方向设置成与半导体晶片的周边部分的切线方向成一规定角度或小于一规定角度的角度，而后转动平台以沿半导体晶片的周边部分切割保护膜。
再有，在本发明中，导向轮可置于切割装置进给方向的前方和/或后方以便挤压保护膜使其紧贴在半导体晶片上。
                        附图说明
图1是用于将一保护膜贴敷在一半导体晶片上的本发明装置的一实施例的正视图。
图2是用于将一保护膜贴敷在一半导体晶片上的本发明装置的俯视图。
图3是用于将一保护膜贴敷在一半导体晶片上的本发明装置的侧视图。
图4A和4B分别是本发明切割部分的放大正视图和侧视图。
图5是示出用于将一保护膜贴敷在一半导体晶片上的本发明装置的控制系统的方框图。
图6A-6E是示出用于将一保护膜贴敷在一半导体晶片上的本发明装置的工作过程的解释图。
图7是图6B的俯视图。
图8A-8D是示出本发明晶片之周边部分的切割操作的解释图。
图9是示出本发明之周边的切割操作的另一幅解释图。
                       具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细描述
图1，图2和图3分别示出了本发明一个实施例的正视图、俯视图和侧视图。如图1所示，用于将一保护膜贴敷在一半导体晶片上的本发明装置包括一用来提供保护膜的保护膜供给部分100、一用于传输一晶片的晶片传输部分200、和一用于切割保护膜的保护膜切割部分300。下面将依次描述上述各部分。
在保护膜供给部分100中，由一种感压胶膜构成的保护膜109与释放衬带111一起绕在供带盘101上并经导向轮103和张紧轮105延伸到压轮107，所述感压胶膜通过在一基材和如柔性膜上涂一种感压粘合剂制成。供带盘101的转轴上带有一弹簧102(见图2)，该弹簧102紧压在固定于转轴顶端的摩擦片102a和102b上以在转轴上施加一摩擦力。释放带111通过一夹轮113与保护膜109分开，之后经主动轮115、夹轮117和导向轮119缠绕在卷轮121上。主动轮115和卷轮121由电动机123驱动。张紧轮105由一扭矩电动机125绕着与保护膜进给方向相反的方向转动以对保护膜109施加一张紧力(背部张紧力)。此背部张紧力的大小可按如下方式调节。
如图3所示，压轮107由一个支撑体127支撑，该支撑体127由套管29在垂直方向自由定向并由气缸131垂直移动。在压轮107附近，夹盘135包括两个分别布置在压轮107两端的“L”形盘。这两个“L”形盘可以打开也可以闭合以将保护膜夹持在两者之间的空间内。至于这方面，“L”形盘由一气缸137打开和关闭。气缸137固定在一沿垂直方向移动夹盘135的气缸139上。气缸139又固定在一气缸141(见图1)上，该气缸141沿保护膜109的横向(在图3中为左右方向)移动夹盘135。气缸141同时又固定在压轮107的支撑体127上，因此夹盘135随压轮107一起升降。
在晶片传输部分200中，用于支撑一晶片W的转动平台201固定在平台基座203的顶部以便可以在其上自由转动。平台201由一电动机带动转动。平台基座203装在一导轨205上以便可在其上自由移动，一皮带207被张紧于皮带轮209、210之间以使其平行导轨205，该皮带通过一连接盘211与平台基座203相连。皮带轮210由一电动机213驱动，这样通过操纵电动机213就可使转动平台201沿导轨205来回运动。
如图2所示，在平台201的顶面上成形有一些槽201a，这些槽具有与晶片轮廓和尺寸一致的形状并与各种尺寸的晶片相对应。再有，在转动平台201上形成有一些小孔(图中未示)，这些小孔经一真空管215(见图1)与一真空装置(图中未示)相连，因此所产生的吸咐作用可将置于平台201上的晶片W牢固地吸住。
如图1和图4所示，在保护膜切割部分300中，一超声波切割装置301相对晶片W的侧面以一定倾斜角度布置。这样，通过用一相对晶片W侧面倾斜的切割刀片301a来实施一切割操作，就可使保护膜109不从晶片W周边突出。超声波切割装置301具有一尖端并固定于一切割装置基座303上，此尖端上装有超声波震动刀片301a。刀片301a位于导向轮305之间，导向轮305装在支撑盘307上并在切割装置的进给方向(在图4B中为刀片301a的左右方向)上处于刀片301a前方和后方。支撑盘307经一滑块309通过一夹具308固定在切割装置基座303上以便可在垂直方向上自由移动，张紧弹簧311悬挂在超声波切割装置301上的销301b和支撑盘307上的销307a之间。这些弹簧311的力推动导向轮305使其垂直压在转动平台201顶面上。
切割装置基座303与气缸313的活塞313a相连，气缸313固定在倾斜盘315上。另外，一滑架316也固定在倾斜盘315上，切割装置基座303通过一安装盘314固定在该滑架316上。超声波切割装置301由气缸313带动沿倾斜盘315以一倾斜角度上下运动。切割装置基座303以一合适方式装在安装盘314上，这种方式应使其能够被自由更换，因此从安装盘314上拆下切割装置基座303后，就可用一普通切割装置来代替该超声波切割装置。
如图4A所示，盘318通过一滑架319固定在一移动盘317上，盘318上又固定有一盘320，倾斜盘315通过螺栓321、323以两点紧固在盘320上，其中通过改变螺栓323紧固位置即可调节倾斜盘315的倾斜角度。盘318被一弹簧325拉向晶片W中央(朝图4A的左边方向)并被一定位螺钉326限位。通过调节定位螺钉326就可将切割刀片301a推向晶片W侧面以切割保护膜。再有，当一异常负载加在此切割装置上时，盘318就会被拖着朝晶片W外周方向(在图4A中为朝右)移动。这样，就可防止晶片W或切割装置承受过度载荷。
如图1所示，一用于支撑压轮327的支架329固定在移动盘317上，该支架329由气缸331带动上下运动。移动盘317通过盘330、332固定在一导向座333上以使其可由一电动机335驱动沿Y方向运动。换言之，切割装置301和压轮327都固定在移动盘317上并由电动机315驱动沿Y方向运动。
图5示出了上述装置之控制系统的方框图。对于此图，用作一程序装置和其类似物的控制装置400由诸如CPU和内存等元件构成。数据如晶片尺寸及各电动机的转动角度预就先通过一数据输入装置401输入到该控制装置400内。同时，还提供了一个用于实施一晶片吸附的真空开关403和一个输出一信号指示该装置开始工作的启动开关405。而且，还提供了气缸开关407、409、411和413以输出各气缸的一上止点和一下止点。扭矩电动机125的扭矩由一背部张力调节装置415设定，原始位置传感器417、419探测平台201和切割装置301的原始位置，转动平台201由一电动机421转动。如图5所进一步示出，与前述部件相同的部件示以相同的图标。
接下来，将描述上述装置的工作过程。
首先，在该装置工作以前，先通过数据输入部分401输入一些必要的数据(晶片尺寸、各电动机转动角度等)，并通过背部张力调节装置415输入背部张力值。
而后，将准备好的晶片W放置在平台201上。此步骤可手工进行也可以由一机械手和自动供给装置完成。应注意，晶片W要放入一其尺寸与该晶片W尺寸相对应的槽201a内。之后，打开真空开关403以在晶片W上施加吸附力，然后打开启动开关405使平台201只移动等于预先输入值的距离，之后保持该平台201不动，如图6A、6B所示。此时，夹盘135和压轮107处于一抬起位置，同时该夹盘135夹持着保护膜109的两侧面。
接下来，开始降低压轮107和夹盘135(见图6B)，在降低夹盘135时还沿图7中箭头所示方向移动此夹盘135以在横向展开保护膜109。此时，背部张力被设置在一足以将保护膜109撑直的程度(见图6B)。之同时，夹盘136公开，扭矩电动机125的扭矩减小，保护膜109上的背部张力被设定在尽可能低的水平，但是不能低到保护膜109还未被贴敷的部分109a与晶片W表面发生接触的水平(见图6C)。此背部张力值预先就由背部张力调节装置415在考虑了诸如从张紧轮105延伸到压轮107的保护膜的重量及平台201的移动速度等因素的情况下设定。当然，该设定值可由背部张力调节装置415改变。在上述状态下，当压轮107将保护膜109压向晶片W时，平台201仅沿保护膜的进给方向(在图6中为向左)移动一规定量的距离。
按照上面所述，由于在将保护膜109贴敷在晶片W上时该保护膜109不受任何张力作用，因此保护膜109上不存在收缩力，这就避免了与此收缩力相对应的翘曲或损坏晶片W。
再有，由于夹盘135将保护膜109的边缘部分被沿其横向拉伸，从而在保护膜109的横向上施加了张紧力，这样就可以避免与压轮107接触时产生皱褶。之后，在贴敷保护膜109时通过释放长度方向及宽度方向的张紧力就可防止产生收缩力。
而后，夹盘135闭合，保护膜109的边缘部分即被夹住(见图6E)，切割装置301沿Y轴(在图2中为由上至下的方向)移动，切割保护膜109。与此同时，气缸331被驱动以沿Y方向放下侧压轮327以使其随切割装置310一起移动，从而由侧压轮327将保护膜109压在晶片W上。也即，保护膜109要承受来自压轮107、3327的两次挤压以便牢固地贴敷在晶片W上。在切割操作完成后，压轮107和夹盘135被再次抬起并保持在此抬起位置待到下一晶片到来。此外，侧压轮327也一同被升起。
接下来，将参照图8描述晶片外周边部分的切割操作。在上述步骤中切割完保护膜109时，切割刀片301a处于图8A中的位置C0，之后切割装置301抬起并移动(沿Y方向)至其原始位置，与此同时平台201沿X方向移动，从而将切割刀片301a置于图8B中所示的定位平面部分一侧的尖角部分C1处。在该尖角部分C1处降低切割刀片301a以使其切入保护膜109，而后切割刀片301a随晶片W的定位平面部分移动至定位平面部分另一侧的尖角部分C2处，以此来切割该定位平面部分(见图8B)。此时，不会任何损坏，因为切割刀片301a的尖端处于槽201a的内侧。
而后，当切割刀片301a处于放下位置后，如图8B所示，平台201沿X方向移动(在图8B中为从右至左)很小一段距离dX，与此同时切割刀片301a沿Y方向移动(在图9B中为从下到上)很小一段距离dY。再有，与上述移动同步，如图8B所示，平台201绕一转动中心0逆时针转动很小一角度θ。现有，如果从平台201的中心O做一垂直定位平面部分的直线，该直线将与晶片W之周边部分的延伸曲线交于C3，在X方向上C3与C2之间的距离为dX，在Y方向上C3与C2之间的呀离为dY。
如图8C所示，通过执行上述操作，在尖角部分C2切割刀片301a与晶片W间的位置关系使切割刀片301a的切割方向(刀片方向)与晶片W之周边部分的切线方向一致，如果平台201绕中心O转动，保护膜109即被沿晶片W的外周边切割，如图8D所示。这种切割工作完成后，切割装置301和平台201朝各自原始位置移动，一旦原始位置传感器417和419探测到切割装置301和平台201已分别处于其各自原始位置时，切割装置301和平台201的运动立即停止。
注意，尽管上述图8所示实施例描述了切割刀片301a的切割方向(刀片方向)与晶片W的切线方向一致，但是也可以如图9所示，将切割刀片301a的切割方向布置成不与周边部分之切线一致，例如具有两个偏离一规定角度(如α＝0-15度)或偏离小于一规定角度(如α＝0-15度)的角度的方向。如图9所进一步示出，通过将切割刀片301a的切割方向布置在晶片W之周边部分的切线方向内侧，即使晶片W轻微偏心的情况下仍可沿晶片W的外周边切割保护膜109。如今即便切割刀片301a向内移动得太深，该切割刀片301a仍就可以克服弹簧325的偏压力向外移动。
在执行上述操作时，由于切割保护膜时切割方向与晶片周边部分之切线方向一致要不就是该切割方向相对晶片周边部分的切线方向成一规定角度或成一小于该规定角度的角度，因此可以依照晶片的尺寸来切割保护膜，即使在定位平面部分的尖角部分也如此，这样就可防止产生切割余料(毛边)。
再有，在上述实施例中，切割保护膜时切割装置的切割方向是固定的。也就是说，切割刀片的方向是不变的(例如，在图8所示实施例中切割刀片301a通常被以一固定的朝下方向夹持着)。因此，本发明可发实施准确的切割操作。与此相对应，现有技术给出了一种方法，在这种方法中切割刀片的方向是变化反便沿晶片周边部分的切线方向移动切割刀片，但这样做很容易使切割刀片尖端的切割部分滑脱，从而产生切割余料(毛边)。与此相对照，在上述本发明实施例中切割装置的切割方向被固定，鉴于这样做以后切割刀片的尖端很难再从切割部分上滑脱，因此切割刀片的进给方向可以准确地与晶片的周边部分相吻合。再者，这种控制很容易进行。
此外，就在执行上述切割操作时，挤压操作也同时由位于切割刀片301a前后的导向轮305执行着。结果，在保护膜109与平台201之间未留下任何间隙，因此可以实施稳定的切割操作。而且，由于可以牢固地将保护膜1 09粘贴在晶片W上，所以不易产生余料(毛边)，因此在磨削过程中就不会有切割余料卷入，这同时还防止了水的渗入。至于导向轮305，不必总是将其置于切割装置前方和后方，相反还可以将仅此一只导向轮置于切割装置前方或后方。
在将保护膜109从晶片W之周边部分切除后，将未粘贴于晶片W上的保护膜109的剩余部分剥去，而后取下晶片W，换上一新的晶片。这些操作可手工完成也可以由机械手及自动供给装置等装置完全自动化地进行。当换上一新的晶片后，重复上述同样操作。
在上述描述中，移动平台201以贴敷保护膜109时压轮107保持不动。但是，本发明并不限于此种布置，也可以使平台201保持不动而移动压轮107。
在上述装置中，切割刀片由图8B到8C的移动过程中切割装置与保护膜之间位置关系保持不变，也即，使切割装置紧随定位平面部分的尖角部分。如此这般，就可保持保护膜切割点的连续性，并且能够可靠地防止晶片尖角部分产生切割余料或毛边。在实施此切割操作的方法的一个实施例中，在恰当设定平台沿X方向运动的速度及平台的转速，并设定切割装置301的移动速度以便与尖角部分C2沿Y方向运动的速度相匹配以后，可沿图8B所示定位平面部分的直线Z的轨迹画出晶片的尖角部分C2。
再有，尽管在上述实施例中切割刀片从图8B到8C的移动是随着切割装置与平台二者的运动进行的，但是也可以仅移动切割装置或仅移动平台。在对图8B的描述中，当定位平面部分被切去后，切割装置从图8B中的C2位置移动到C3位置，该运动可通过沿XY方向只移动切割装置或者沿XY方向仅移动平台来完成。
如上所述，由于本发明可以在贴敷保护膜时调节背部张力，因此本发明可以将保护膜贴敷在半导体晶片上而不会产生翘曲或损坏半导体晶片。
此外，本发明可以按照晶片的形状，甚至在定位平面部分的尖角部分，切割保护膜，因此本发明可以避免产生切割余料。而且，通过由设置在切割刀片前方和/或后方的导向轮实施挤压操作，可以将保护膜牢固地粘到晶片上，这也避免了切割余料或类似物的产生。

Claims (4)

1.一种切割半导体晶片保护膜的方法，其中将具有周边部分的半导体晶片置于一平台上，以将一保护膜贴敷在所述半导体晶片的一个表面上，然后，用一个切割刃切割该保护膜使其与所述半导体晶片的周边部分形状相吻合，该方法包括如下步骤：
将所述切割刃与所述半导体晶体的侧面成倾斜；以及
使所述平台和所述切割刃之一旋转，以沿着所述周边部分切割所述保护膜，使得所述保护膜不会突出所述半导体晶片的边缘。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述切割刃的倾斜角可以调节。
3.一种切割半导体晶片保护膜的装置，其中将具有周边部分的半导体晶片置于一平台上，以将一保护膜贴敷在所述半导体晶片的一个表面上，然后，用一个切割刃切割该保护膜使其与所述半导体晶片的周边部分形状相吻合，
所述切割刃被布置成与所述半导体晶体的侧面倾斜；以及
所述平台和所述切割刃之一被旋转，以沿着所述周边部分切割所述保护膜，使得所述保护膜不会突出所述半导体晶片的边缘。
4.如权利要求3所述的装置，其中所述切割刃的倾斜角可以调节。
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