TW201611161A - 半導體晶圓的冷卻方法及半導體晶圓的冷卻裝置 - Google Patents

Abstract

透過簡單構造一邊抑制被以樹脂或黏著帶被覆的半導體晶圓發生翹曲，一邊冷卻該半導體晶圓。 將處於加熱狀態的半導體晶圓載置於已被加熱的保持台。於保持台上方使半導體晶圓一邊分離且保持一邊冷卻。在此冷卻過程中，一邊調整透過來自保持台的輻射熱而冷卻之半導體晶圓的溫度、令半導體晶圓溫度降低的速度以及冷卻時間，一邊冷卻半導體晶圓。

Description

半導體晶圓的冷卻方法及半導體晶圓的冷卻裝置

本發明係有關一種將被密封片或黏著帶被覆之半導體晶圓進行冷卻之半導體晶圓的冷卻方法及半導體晶圓的冷卻裝置，該密封片或黏著帶係形成有由處於加熱狀態的樹脂組成物所構成的密封層。

切割處理後僅挑選出良品的裸晶片，複數個該裸晶片藉由被樹脂被覆而再成形之半導體晶圓(以下，適宜地稱之為「晶圓」)，並對其進行期望的加工。例如，進行利用雙面黏著帶貼附了載置用支持板之該半導體晶圓的背面研磨而薄化。之後透過加熱該半導體晶圓使雙面黏著帶的黏著力降低或是減損而將晶圓與支持板分離。

對與支持板分離後之處於加熱狀態的晶圓進行冷卻。意即，為了使冷卻處理的處理量提升，在搬送至冷卻台的搬送過程中，一邊以非接觸方式使處於加熱狀態的晶圓升起並搬送至冷卻台一邊噴吹空氣(air)進行預備冷卻(參照專利文獻1)。

先行技術文獻 專利文獻

專利文獻1 日本國特開2012-119439號公報

然而，上述的習知方法中，會產生如下之問題。

伴隨著晶圓的大型化，以非接觸方式使晶圓升起並搬送係為困難。意即，剛性隨著支持板被除去而降低，且因加熱而樹脂軟化，因此由於晶圓自身的重量而造成晶圓變得容易發生翹曲或彎曲等。該翹曲等的發生係導致晶圓的處理錯誤(handling error)，進而產生因處理錯誤而致使晶圓破損的問題。

而且，用以將大型晶圓搬送至冷卻台之預備冷卻用的搬送裝置，係產生設置面積變大的不便。

本發明係有鑑於此情事而完成，主要目的為提供一種半導體晶圓的冷卻方法及半導體晶圓的冷卻裝置，其可以簡單構成並以良好精度冷卻半導體晶圓。

本發明為了達成此種目的，而採用如下之構成。

亦即，將被樹脂片或黏著帶被覆的半導體晶圓冷卻之半導體晶圓的冷卻方法，其特徵為具備：載置過程，將處於加熱狀態的前述半導體晶圓載置於已被加熱的保持台； 分離過程，使半導體晶圓從前述保持台分離；及冷卻過程，在使半導體晶圓從前述保持台分離的狀態下一邊調整溫度及時間一邊冷卻半導體晶圓。

(作用．效果)根據上述方法，藉由將處於加熱狀態的晶圓從已被加熱的保持台分離，透過保持台所輻射的熱而晶圓係逐漸被冷卻。此時，藉由調整保持台至晶圓為止的距離與輻射熱的溫度來抑制被急遽地冷卻之際而產生之晶圓的翹曲。

且，上述方法中，溫度的調整係變更例如，保持台至半導體晶圓為止的距離或保持台的加熱溫度之至少一者而進行。

再者，上述方法中，溫度的調整亦可在變更距離及加熱溫度時，再於半導體晶圓噴吹冷卻用之氣體。亦或是可將保持台至半導體晶圓為止的距離設為固定而調整氣體的風量或風速等。

又，上述的各方法中，亦可以檢測器檢測半導體晶圓的表面溫度，並依據該檢測結果調整溫度。

根據此方法，依據檢測器的檢測結果，可以良好精度控制晶圓的溫度降低。

且，上述方法中，具備藉由檢測器檢測半導體晶圓的翹曲之檢測過程，在分離過程，以複數個支持構件支持半導體晶圓的外周的複數個部分，且以吸附構件吸附保持半導體晶圓的中央， 冷卻過程係，根據於冷卻時藉由檢測器所檢測出的半導體晶圓的翹曲量一邊使支持構件與吸附構件相對地進行分離或是接近移動一邊使半導體晶圓呈平坦。

根據此方法，在冷卻過程中晶圓發生翹曲的情況，透過使支持構件與吸附構件分離或是接近，可些微矯正因翹曲而產生之晶圓中央與外緣的差距(gap)。意即，可使晶圓在平坦的狀態下進行冷卻。

本發明為了達成此種目的，而採用如下之構成。

即，將被樹脂片或黏著帶被覆的半導體晶圓冷卻之半導體晶圓的冷卻裝置，其特徵為具備：保持台，一邊加熱處於加熱狀態的前述半導體晶圓一邊保持； 分離機構，使半導體晶圓從前述保持台分離；及控制部，在使半導體晶圓從前述保持台分離之狀態下一邊調整溫度及時間一邊使半導體晶圓冷卻。

(作用．效果)根據此構成，藉由分離機構，可在將被載置於保持台的晶圓從該保持台分離之狀態下進行保持。從而，藉由調整自保持台至半導體晶圓為止的距離及分離的時間，透過來自保持台所輻射的熱使晶圓逐漸地被冷卻。意即，可適宜地實施上述方法。

再者，該構成中，控制部係調整例如，自保持台至半導體晶圓為止的距離亦或保持台的加熱溫度之至少一者而控制溫度。

且，亦可構成為具備朝半導體晶圓噴吹冷卻用之氣體的氣體供給部。

根據此構成，可積極地冷卻晶圓。例如：在晶圓之溫度分布的偏差較大的情況，可在溫度高的部位局部地噴吹冷卻用之氣體。

又，上述構成中，具備檢測半導體晶圓的表面溫度之檢測器，控制部亦可根據檢測器的檢測結果調整溫度。

根據此構成，由於依次檢測晶圓的溫度變化，因此可以良好精度調整使晶圓的溫度降低之速度。

再者，上述構成中，具備檢測前述半導體晶圓的翹曲的檢測器，分離機構係具備：複數個支持構件，在複數個部分支持半導體晶圓的外周；吸附構件，吸附保持半導體晶圓的中央部分；及驅動機構，使支持構件與吸附構件相對地分離及接近移動；控制部係根據半導體晶圓的翹曲量一邊使支持構件與吸附構件相對地接近或分離移動一邊使半導體晶圓呈平坦。

根據此構成，晶圓發生翹曲時，根據其翹曲量的變化而使支持構件與吸附構件分離或接近，藉此可矯正該翹曲而在平坦的狀態下冷卻晶圓。

根據本發明之半導體晶圓的冷卻方法及半導體晶圓的冷卻裝置，可不使處於加熱狀態的被以密封片或者是黏著帶被覆的半導體晶圓發生翹曲，並以良好精度進行冷卻。

1‧‧‧半導體晶圓

1a‧‧‧裸晶片

1b‧‧‧樹脂

2‧‧‧支持板

3‧‧‧雙面黏著帶

5‧‧‧保持台

5a‧‧‧夾盤板

6‧‧‧加熱器

7‧‧‧真空裝置

9‧‧‧氣缸

10‧‧‧環狀構件

11‧‧‧支持銷

12‧‧‧氣缸

13‧‧‧溫度感測器

14‧‧‧控制部

15‧‧‧感測器

圖1在半導體晶圓貼附支持板而構成的工件之側視圖。

圖2半導體晶圓之部分剖面圖。

圖3冷卻裝置之前視圖。

圖4說明冷卻裝置的作動之俯視圖。

圖5冷卻裝置之前視圖。

圖6變形例之冷卻裝置之俯視圖。

圖7說明變形例之冷卻裝置的作動之前視圖。

圖8說明變形例之冷卻裝置的作動之前視圖。

以下，參照圖式說明本發明之實施例。

在本實施例使用的半導體晶圓(以下，適當地以「晶圓」稱之)，係對在晶圓表面的電路形成後進行了切割處理的裸晶片進行檢查，並僅挑選良品的裸晶片。如圖2所示，將這些裸晶片1a的電極面設為朝下，如圖1所示，在貼附於載體用的支持板2之雙面黏著帶3上呈2維陣列狀排列固定。然後，在裸晶片1a上被覆樹脂1b，再現晶圓1的形狀。

又，本實施例為，在與由不鏽鋼、玻璃基板或是矽基板所構成之支持板2呈同心狀地隔著雙面黏著帶3而貼合之晶圓1的背面研磨處理後，處理透過加熱處理而除去支持體之晶圓1的裝置。

即，雙面黏著帶3係，於帶基材3a的兩面，具備加熱剝離性之黏著層3b與紫外線硬化型亦或非紫外線硬化型之感壓性黏著層3c而構成者，加熱剝離性之黏著層3b係藉由加熱冒泡膨脹而失去接著力，紫外線硬化型亦或非紫外線硬化型之感壓性黏著層3c係藉由紫外線的照射硬化而接著力降低。也就是說，支持板2被貼附在此雙面黏著帶3的黏著層3b，且晶圓1被貼附在黏著層3c。

圖3係關於本發明之冷卻裝置的前視圖，而圖4係冷卻裝置的俯視圖。

此冷卻裝置係由保持台5及晶圓支持機構等所構成。

保持台5係，由工作臺(table)本體與夾盤板(chuck plate)5a所構成。在工作臺本體埋設有隔著夾盤板5a加熱晶圓1的加熱器6。

夾盤板5a係由較晶圓1的外形更小的金屬製或者多孔質的陶瓷等所構成。又，夾盤板5a係經由流路與外部的真空裝置7連通連接。意即，夾盤板5a係吸附保持被載置的晶圓1。且，夾盤板5a係構成為藉由氣缸9進行升降。

晶圓支持機構具備比晶圓1外形更大的環狀構件10。此環狀構件10具有支持晶圓外周之複數根支持銷11。支持銷11係以將前端朝向保持台5中心的狀態被水平配置。又，環狀構件10係構成藉由氣缸12進行升降。

再者，環狀構件10具備溫度感測器13。此溫度感測器13係檢測晶圓1上面的溫度，並將該檢測訊號傳送至控制部14。又，關於控制部14的功能，將在後述之該裝置的作動說明進行詳述。

接下來，針對上述冷卻裝置的作動，將一邊參照圖3至圖5一邊進行說明。

透過未圖示的搬送機械手臂，去除支持板2之晶圓1係如圖3所示，被載置於夾盤板5a與支持銷11上，夾盤板5a與支持銷11上被收容於保持台5且形成為齊平。

晶圓1係在被搬送至保持台5之前，由於在整體晶圓的溫度分布上產生偏差，因此為了使晶圓1的溫度分布均等而花費既定時間將晶圓1加熱至既定溫度。於此階段，樹脂3b處於尚未硬化的狀態。

在此加熱過程中，晶圓1的表面或背面之溫度係透過溫度感測器13被檢測出，該檢測訊號被傳送至控制部14。控制部14係將預先決定的基準溫度與實際測量的溫度(實測值)作比較。當實測值達到既定溫度，則圖5如所示，控制部14係將夾盤板5a及環狀構件10上升至相同的既定高度為止。即，自埋設有加熱器8的 工作臺本體將晶圓1分離迄至既定的高度為止並水平保持。

在此，分離的高度係因應冷卻晶圓1時的樹脂1b及裸晶片1a的收縮特性而適當地進行設定。也就是說，透過實驗或者是模擬等，以晶圓1不易翹曲的溫度與時間之相關關係來決定。該相關關係係作為方法(recipe)被控制部14所保持。

例如，將距離設定成一定並冷卻至既定的溫度(例如，室溫)為止。在此冷卻過程中，為不使晶圓1被急遽地冷卻而產生翹曲，事先使工作臺本體的加熱器8作動，使來自工作臺本體的熱輻射至晶圓1背面來調整冷卻速度。

此冷卻過程中亦透過溫度感測器13檢測晶圓1的溫度，該檢測訊號被傳送至控制部14。控制部14在晶圓1的溫度達到既定溫度時，就使晶圓1以從工作臺本體分離的狀態由搬送機械手臂接收。

之後，夾盤板5a及環狀構件10係下降到工作臺本體的晶圓接收位置。以上，完成一連串的動作，以後反復實行既定片數之晶圓1的冷卻處理。

根據此構成，在冷卻因加熱而樹脂1b處於軟化狀態的晶圓1的過程中，從工作臺本體分離晶圓1，藉由輻射熱間接地加熱晶圓1，並一邊調整晶圓1的溫度一邊使其逐漸降低，因此可抑制晶圓1的翹曲發生。從而，可防止伴隨著晶圓1的翹曲而發生的處理錯誤(handling error)，進而避免因處理錯誤而發生晶圓1的破損。

又，本發明亦可以實施為如以下之形態。

(1)在上述實施例，針對冷卻過程中未發生翹曲的情況進行了說明，若發生了翹曲的情況，如下述實施即可。

如圖6所示，以將光感測器或者超音波感測器等之2組的檢測器15挾持著晶圓1分別對向配置在環狀構件10上，並監控晶圓1的翹曲之方式構成。

該構成中，如圖8所示，例如，晶圓1的中心呈較高之翹曲為凸曲狀的情況時，來自一方之投光器15a的光被遮蔽。此時，根據由光接收器15b所傳送之遮蔽訊號，控制部14係如圖7之一點鏈線所示之夾盤板5a般往下方下降調整晶圓1。如圖6所示，在此下降調整的過程，控制部14自光接收器15b再次接受到受光訊號的時候，控制部14係做出晶圓1的翹曲已消除且處於平坦的狀態的判斷而停止下降動作。以後，反復實行監控翹曲，並適時地矯正翹曲之處理直到晶圓1的溫度達到既定的溫度為止。

又，根據樹脂1b等的特性限定了晶圓1的翹曲方向的情況，夾盤板5a的移動方向可為單向，檢測器15也可為一組。因此，檢測器15的數量不限於2組。

根據此構成，可確實地消除冷卻時之晶圓1的翹曲。

(2)上述實施例中，使晶圓1從工作臺本體分離的距離亦可隨著時間的經過而變化。

(3)上述各實施例中，於冷卻晶圓1的過程，亦可為從噴嘴朝向晶圓1連續地或者間歇性地噴吹冷卻風。例如，在藉由溫度感測器13監控晶圓1的表面之過程中，一部分較其他部分的溫度高的情況時，亦可局部地噴吹冷卻風。

根據此構成，由於以晶圓1的整面的溫度為均等之狀態進行冷卻，因此可抑制翹曲的發生。

(4)上述實施例中，於樹脂的特性等中，輻射熱用之加熱器的溫度、冷卻時間、距離以及與翹曲之相關關係若已預先規定的話，亦可不利用溫度感測器而依據該參數來冷卻晶圓1。

1‧‧‧半導體晶圓

5‧‧‧保持台

5a‧‧‧夾盤板

8‧‧‧加熱器

9‧‧‧氣缸

10‧‧‧環狀構件

11‧‧‧支持銷

12‧‧‧氣缸

13‧‧‧溫度感測器

Claims (10)

1. 一種半導體晶圓的冷卻方法，其係將被樹脂片或黏著帶被覆的半導體晶圓冷卻之半導體晶圓的冷卻方法，其特徵為，具備：載置過程，將處於加熱狀態的前述半導體晶圓載置於已被加熱的保持台；分離過程，使半導體晶圓從前述保持台分離；及冷卻過程，在使半導體晶圓從前述保持台分離的狀態下一邊調整溫度及時間一邊冷卻半導體晶圓。
2. 如請求項1之半導體晶圓的冷卻方法，其中前述溫度的調整係變更自保持台至半導體晶圓為止的距離亦或為保持台的加熱溫度之至少一者而進行。
3. 如請求項1之半導體晶圓的冷卻方法，其中前述溫度的調整係對半導體晶圓噴吹冷卻用氣體而進行。
4. 如請求項1之半導體晶圓的冷卻方法，其使用檢測器檢測前述半導體晶圓的表面溫度，並根據該檢測結果調整溫度。
5. 如請求項1之半導體晶圓的冷卻方法，其中具備藉由檢測器檢測半導體晶圓的翹曲之檢測過程，以複數個支持構件支持前述半導體晶圓的外周的複數個部份，且以吸附構件吸附保持半導體晶圓的中央， 前述冷卻過程係根據於冷卻時藉由檢測器所檢測出的半導體晶圓的翹曲量，一邊使支持構件和吸附構件相對地進行分離或接近移動一邊使半導體晶圓呈平坦。
6. 一種半導體晶圓的冷卻裝置，其係將被樹脂片或黏著帶被覆的半導體晶圓冷卻之半導體晶圓的冷卻裝置，其特徵為，具備：保持台，將處於加熱狀態的前述半導體晶圓一邊加熱一邊保持；分離機構，使半導體晶圓從前述保持台分離；及控制部，在半導體晶圓從前述保持台分離的狀態下一邊調整溫度及時間一邊冷卻半導體晶圓。
7. 如請求項6之半導體晶圓的冷卻裝置，其中前述控制部係對自保持台至半導體晶圓為止的距離或為保持台的加熱溫度之至少一者進行調整來控制溫度。
8. 如請求項6之半導體晶圓的冷卻裝置，其具備朝前述半導體晶圓噴吹冷卻用氣體之氣體供給部。
9. 如請求項6之半導體晶圓的冷卻裝置，其中具備檢測前述半導體晶圓的表面溫度之檢測器，前述控制部係，根據檢測器的檢測結果調整溫度。
10. 如請求項6之半導體晶圓的冷卻裝置，其中具備檢測前述半導體晶圓的翹曲之檢測器， 前述分離機構係具備：在複數個部份支持半導體晶圓的外周之複數個支持構件，吸附保持前述半導體晶圓的中央部分之吸附構件，及使前述支持構件和吸附構件相對地分離以及接近移動之驅動機構，前述控制部係根據半導體晶圓的翹曲量，一邊使支持構件和吸附構件相對地進行分離亦或是接近移動一邊使半導體晶圓呈平坦。