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CN112786533A - 晶片的处理方法 - Google Patents

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CN112786533A
CN112786533A CN202011145268.6A CN202011145268A CN112786533A CN 112786533 A CN112786533 A CN 112786533A CN 202011145268 A CN202011145268 A CN 202011145268A CN 112786533 A CN112786533 A CN 112786533A
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wafer
sheet
thermocompression bonding
bonding sheet
processing
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陈晔
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Abstract

本发明提供晶片的处理方法，即使在对突起状的电极的头进行切削之后经过时间，也不会妨碍之后实施的接合。一种晶片的处理方法，该晶片在正面上由分割预定线划分而形成有多个具有突起状的电极的器件，其中，该晶片的处理方法包含如下的工序：切削工序，利用卡盘工作台的保持面对晶片的背面进行保持，利用与保持面平行地旋转的刀具对突起状的电极的头进行切削而使该头的高度一致，并且使金属面露出；热压接片敷设工序，将热压接片敷设于晶片的正面；热压接工序，对热压接片进行加热并且进行按压来进行热压接；以及剥离工序，在将晶片分割成各个器件芯片并将电极接合于布线基板之前，将热压接片从晶片剥离。

Description

晶片的处理方法
技术领域
本发明涉及晶片的处理方法，该晶片由分割预定线划分而在正面上形成有多个具有突起状的电极的器件。
背景技术
在通过磨削装置对由分割预定线划分而在正面上形成有IC、LSI等多个器件的晶片的背面进行磨削而形成为规定的厚度之后，通过划片装置、激光加工装置等将晶片分割为各个器件芯片，该器件芯片被用于移动电话、个人计算机等电子设备。
另外，关于由分割预定线划分而在正面上形成有多个具有突起状的电极的器件的晶片，为了使电极的头(顶部)的高度一致并去除表面的氧化膜和污垢，将该晶片搬送到切削装置，将晶片的背面保持在卡盘工作台的保持面上，利用与该保持面平行地旋转的刀具对突起状的电极(凸块)的头进行切削(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2000-319697号公报
如上所述，虽然被搬送到切削装置而突起状的电极的头被切削从而使高度一致且金属面露出的晶片成为适于接合的状态，但不一定要在对电极的头进行切削之后立即分割成各个器件芯片而实施接合工序。随着时间的经过，在电极的该金属面上形成氧化膜，根据保管状况还会附着污垢，有可能妨碍后续工序的接合。
发明内容
本发明是鉴于上述事实而完成的，其目的在于提供一种晶片的处理方法，即使在对突起状的电极的头进行切削之后经过时间，也不会妨碍之后实施的接合。
根据本发明的一个方面，提供晶片的处理方法，该晶片在正面上由分割预定线划分而形成有多个具有突起状的电极的器件，其中，该晶片的处理方法包含如下的工序：切削工序，利用卡盘工作台的保持面对晶片的背面进行保持，利用与该保持面平行地旋转的刀具对突起状的电极的头进行切削而使该头的高度一致，并且使金属面露出；热压接片敷设工序，将热压接片敷设于晶片的正面；热压接工序，对热压接片进行加热并且进行按压来进行热压接；以及剥离工序，在将晶片分割成各个器件芯片并将该电极接合于布线基板之前，将该热压接片剥离。
在本发明的一个方面中，优选的是，晶片的处理方法包含如下的镀覆工序：在该切削工序之后且在实施该热压接工序之前，在形成于该电极的头的金属面上形成镀覆层。
在本发明的一个方面中，优选的是，该热压接片是聚烯烃系片或聚酯系片。优选的是，该聚烯烃系片是聚乙烯片、聚丙烯片、聚苯乙烯片中的任意一种，该聚酯系片是聚对苯二甲酸乙二醇酯片、聚萘二甲酸乙二醇酯片中的任意一种。此外，优选的是，关于在热压接工序中对热压接片进行加热时的加热温度，在选择了聚乙烯片作为该热压接片的情况下为120℃～140℃，在选择了聚丙烯片的情况下为160℃～180℃，在选择了聚苯乙烯片的情况下为220℃～240℃，在选择了聚对苯二甲酸乙二醇酯片的情况下为250℃～270℃，在选择了聚萘二甲酸乙二醇酯片的情况下为160℃～180℃。
根据本发明的一个方面的晶片的处理方法，在对电极的头进行切削之后，在将晶片分割成各个器件芯片并接合之前的期间，电极与外部气体隔断，因此该电极的金属面不会氧化或被污染，从而不容易妨碍接合。
附图说明
图1是适合于实施本实施方式的切削工序的切削装置的整体立体图。
图2的(a)是示出切削工序的实施方式的俯视图，图2的(b)是晶片的局部放大剖视图，图2的(c)是切削工序后的晶片的俯视图，图2的(d)是切削工序后的晶片的局部放大剖视图。
图3的(a)和图3的(b)是示出热压接片敷设工序的实施方式的立体图。
图4的(a)是示出热压接工序的实施方式的立体图，图4的(b)是图4的(a)所示的晶片的局部放大剖视图，图4的(c)是图4的(b)的另一实施方式的局部放大剖视图。
图5是示出外周去除工序的实施方式的立体图。
图6是示出背面磨削工序的实施方式的立体图。
图7的(a)是示出剥离工序的实施方式的立体图，图7的(b)是示出分割工序的实施方式的立体图。
标号说明
1：切削装置；2：装置壳体；21：主部；22：直立壁；3：切削单元；31：移动基台；312：导轨；32：主轴单元；322：旋转主轴；323：伺服电动机；324：刀具工具安装部件；33：刀具工具；331：刀具；4：切入进给机构；41：外螺纹杆；44：脉冲电动机；5：卡盘工作台机构；52：卡盘工作台；52a：吸附卡盘；10：晶片；12：器件；120：电极；122：金属面；14：分割预定线；16：底部填充材料；60：热压接片；70：热压接装置；72：吸引工作台；74：吸附卡盘；80：热压接构件；82：旋转轴；84：加热辊；90：切削构件；96：切削刀具；100：磨削装置；104：磨削磨轮；106：磨削磨具；110：卡盘工作台；130：分割槽；140：切削装置；146：切削刀具。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的晶片的处理方法的实施方式进行详细说明。
图1示出适合于实施本实施方式的切削工序的切削装置1的整体立体图。切削装置1具有装置壳体2。装置壳体2具有大致长方体形状的主部21以及设置于主部21的后端部(在图1中为右上端)且实质上铅垂地向上方延伸的直立壁22。在直立壁22的前表面上设置有沿上下方向延伸的一对导轨312。在该一对导轨312上以能够沿上下方向移动的方式安装有作为切削构件的切削单元3。
切削单元3具有移动基台31和安装于移动基台31的主轴单元32。移动基台31形成有以能够滑动的方式与上述一对导轨312卡合的被引导槽。移动基台31以能够滑动的方式安装在设置于直立壁22的一对导轨312上，在移动基台31的前表面上安装有支承部件313，在该支承部件313上安装有主轴单元32。
主轴单元32具有：主轴壳体321，其安装于支承部件313；旋转主轴322，其以旋转自如的方式配设于主轴壳体321；以及作为驱动源的伺服电动机323，其对旋转主轴322进行旋转驱动。旋转主轴322的下端部越过主轴壳体321的下端而向下方突出，在该下端部设置有圆板形状的刀具工具安装部件324。
在刀具工具安装部件324上，在远离旋转轴芯的外周部的一部分设置有沿上下方向贯通的刀具安装孔324a。在刀具安装孔324a中插入构成刀具工具33的刀具331，并从形成于刀具工具安装部件324的侧方的内螺纹孔螺合紧固螺栓330来进行紧固固定。另外，在图示的实施方式中，刀具331由超钢合金等工具钢形成为棒状，在刀具331的下方前端部具有由金刚石等形成的切刃。这样构成并安装于刀具工具安装部件324的刀具工具33通过上述旋转主轴322进行旋转而与刀具工具安装部件324一起向箭头R1所示的方向进行旋转。
图示的切削装置1具有切入进给机构4，该切入进给机构4使切削单元3沿着上述一对导轨312在上下方向(箭头Z所示的方向)上移动。该切入进给机构4具有外螺纹杆41，该外螺纹杆41配设于直立壁22的前侧且实质上铅垂地延伸。该外螺纹杆41的上端部和下端部被安装于直立壁22的轴承部件支承为旋转自如。在外螺纹杆41的上端部配设有用于对固定于直立壁22的外螺纹杆41进行旋转驱动的作为驱动源的脉冲电动机44，该脉冲电动机44的输出轴与外螺纹杆41连结。在移动基台31的后表面上还形成有从宽度方向中央部向后方突出的连结部(未图示)，在形成于该连结部的内螺纹孔中螺合有上述外螺纹杆41。因此，当脉冲电动机44正转时，切削单元3与移动基台31一起下降，当脉冲电动机44反转时，切削单元3与移动基台31一起上升。
在壳体2的主部21的上表面配设有卡盘工作台机构5。卡盘工作台机构5包含旋转自如地配设的圆板形状的卡盘工作台52。在卡盘工作台52的上表面上，由具有通气性的吸附卡盘52a构成保持面，该保持面与未图示的吸引源连接，通过使该吸引源进行动作而对该保持面作用负压。卡盘工作台机构5具有收纳在主部21的内部的未图示的移动机构，能够使卡盘工作台52与罩部件54一起在箭头X1所示的方向上移动，能够使卡盘工作台52在图1中被定位的被加工物搬入/搬出区域与主轴单元32的下方的加工区域之间往复移动。
图1所示的切削装置1大致如上那样构成，以下，对使用上述切削装置1来实施的本实施方式的晶片的处理方法中的切削工序进行说明。
例如如图1所示，本实施方式的被加工物是由分割预定线14划分而在正面10a上形成有多个器件12的由半导体构成的晶片10。如在图中上方将晶片10的一部分放大示出的那样，在器件12上分别形成有多个突起状的电极120。
在图2的(a)中分别以俯视图示出了在实施切削加工之前且载置在定位于被加工物搬入/搬出区域的卡盘工作台52上而被吸引保持的状态的晶片10以及刀具工具安装部件324。图2的(b)示出晶片10的局部放大剖视图。如图2的(b)所示，在形成有各器件12的晶片10的正面覆盖有由合成树脂形成的底部填充材料16，成为埋设有形成于器件12的突起状的电极120的状态。
如果晶片10被吸引保持在卡盘工作台52上，则对根据图1说明的主轴单元32的伺服电动机323进行驱动，使刀具工具安装部件324在箭头R1所示的方向上旋转，并且使切入进给机构4进行动作而下降至对晶片10上的底部填充材料16和电极120的头的一部分进行切削的规定的高度。使未图示的移动构件进行动作而使卡盘工作台机构5向图2的(a)中箭头X1所示的方向移动，使保持着晶片10的卡盘工作台52通过刀具工具安装部件324的下方的加工区域。这样，保持着晶片10的卡盘工作台52通过加工区域，从而如图2的(c)所示，晶片10被与卡盘工作台52的保持面平行地旋转的刀具331切削。其结果为，如图2的(d)所示，突起状的电极120的头的高度一致而形成金属面122，并且在同时被切削的底部填充材料16的正面露出。由此，完成切削工序。
如上所述，在实施了切削工序之后，接着实施热压接片敷设工序。以下，参照图3的(a)和图3的(b)对热压接片敷设工序进行说明。
在实施热压接片敷设工序时，将通过切削工序实施了切削加工的晶片10搬送到图3的(a)所示的热压接装置70(仅示出一部分)。在热压接装置70上具有吸引工作台72，在吸引工作台72的上表面构成有具有通气性的吸附卡盘74。搬送到热压接装置70的晶片10以背面10b侧朝向下方的方式被载置于吸附卡盘74的中央。接着，如图3的(b)所示，从上方以至少覆盖吸附卡盘74整体的方式敷设热压接片60。另外，热压接片60被设定为至少比吸附卡盘74的外径大的尺寸，优选如图3的(a)和图3的(b)所示被设定为比卡盘工作台72的外径稍小的尺寸。
热压接片60优选为聚烯烃系片或聚酯系片。在采用聚烯烃系片的情况下，优选从聚乙烯(PE)片、聚丙烯(PP)片、聚苯乙烯(PS)片中的任意一种中选择，在采用聚酯系片的情况下，优选从聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)片中的任意一种中选择。另外，在本实施方式中，以下对选择聚乙烯片作为热压接片60的情况进行说明。另外，在热压接片60的与晶片10对置的粘贴面上未形成糊层。由此，完成热压接片敷设工序。
如上所述，在实施了热压接片敷设工序之后，接着实施热压接工序。以下，参照图4对热压接工序进行说明。
如上所述，如果在吸引工作台72上敷设了热压接片60，则使未图示的吸引源进行动作，使负压Vm作用于吸引工作台72，对载置在吸附卡盘74上的晶片10和热压接片60进行吸引。接着，如图4的(a)所示，将热压接构件80(仅示出一部分)定位于热压接片60上。热压接构件80具有被保持为能够以旋转轴82为中心向箭头R2所示的方向进行旋转的加热辊84。在加热辊84的表面涂覆有氟树脂，以便即使热压接片60被加热而发挥粘接力也不会附着于该加热辊84。在加热辊84的内部内置有电加热器和温度传感器(省略图示)，通过另外准备的控制装置而将加热辊84的表面调整为期望的温度。
如果将热压接构件80定位于热压接片60上，则一边利用加热辊84对热压接片60进行加热一边进行按压，如图4的(a)所示，一边使加热辊84向箭头R2所示的方向进行旋转，一边使加热辊84沿着热压接片60的正面向箭头R3所示的方向移动。通过加热辊84对热压接片60进行加热时的加热温度被设定在120℃～140℃的范围内。该加热温度是构成热压接片40的聚乙烯片的熔点附近的温度，是热压接片60不会过度熔融并且能够软化而发挥粘接性的温度。在对热压接片60进行按压时，如上所述，负压Vm经由吸引工作台72而作用在吸附卡盘74上，残留在晶片10的正面10a与热压接片60之间的空气被完全吸引去除，如图4的(b)所示，在晶片10上，电极120的金属面122所露出的面与热压接片60密接而被热压接，晶片10的正面在与外部气体隔断的状态下成为一体。由此，完成热压接工序。
在本实施方式中，通过将热压接片60热压接在晶片10上，从而避免形成于器件12的突起状的电极120的金属面122直接与外部气体接触，从而在剥离热压接片60之前的期间能够抑制在电极120的金属面122上形成氧化膜。此外，通过对热压接片60进行热压接，还防止污垢直接附着于器件12的电极120的金属面122。
另外，本发明并不限定于上述实施方式，例如也可以为，在上述切削工序之后且实施热压接工序之前的任意时机，如图4的(c)所示，对切削后的各电极120的金属面122实施镀覆工序(例如电镀法等)，形成镀覆层18。由此，在进行追加实施的接合时，在与布线基板之间可靠地形成有电路，从而进一步抑制接合被妨碍。
在实施了上述热压接工序之后，优选如图5所示，实施将从晶片10探出的热压接片60的外周区域60a去除的外周去除工序。该外周去除工序例如使用图示的切削构件90(仅示出一部分)来实施。切削构件90具有主轴单元92，旋转主轴94被主轴单元92支承，在旋转主轴94的前端部安装有圆盘状的切削刀具96。在主轴单元92的后端部配设有未图示的驱动电动机，与旋转主轴94一起以期望的旋转速度对切削刀具96向箭头R4所示的方向进行旋转驱动。
为了实施外周去除工序，如图5所示，将吸引工作台72定位于切削构件90的下方，在热压接片60上，将切削刀具96定位于从晶片10向外侧探出的外周区域与内侧区域的边界，使切削刀具96向箭头R4的方向进行旋转，并且从上方按照热压接片60的厚度进行切入进给，使吸引工作台72向箭头R5所示的方向进行旋转，沿着晶片10的外周形成切削槽62(用粗线表示)。在沿着晶片10的外周在整周上形成有切削槽62之后，热压接片60的外周区域被从内侧区域切离而被去除。如果热压接片60的外周区域被去除，则使对吸引工作台72作用负压Vm的未图示的吸引源停止。其结果为，如图5所示，将与热压接片60一体的晶片10从热压接装置70搬出。
如上所述，如果实施了热压接工序和根据需要而实施的外周去除工序，为了将与热压接片60一体的晶片10加工成期望的厚度，也可以实施背面磨削工序。为了实施背面磨削工序，如图6所示，将与热压接片60为一体的晶片10搬送到磨削装置100。
搬送到图6所示的磨削装置100(仅示出一部分)的晶片10以使粘贴于正面10a侧的热压接片60侧成为下方的方式被翻转而载置于磨削装置100的卡盘工作台110上。在卡盘工作台110的上表面配设有与未图示的吸引构件连接的具有通气性的吸附面，通过使该吸引构件进行动作，晶片10被吸引保持在卡盘工作台110上。磨削装置100除了具有卡盘工作台110之外，还具有：轮安装座102，其通过未图示的电动机进行旋转；磨削磨轮104，其安装于轮安装座102的下表面；以及多个磨削磨具106，它们呈环状配设于磨削磨轮104的下表面。
在将晶片10吸引保持在卡盘工作台110上之后，如图6所示，使磨削磨轮102向图中箭头R6所示的方向以例如6000rpm的速度进行旋转，使卡盘工作台110向箭头R7所示的方向以例如300rpm的速度进行旋转，与此同时，使未图示的磨削进给构件进行动作，使磨削磨具106从晶片10的背面10b的上方接触，以例如1μm/秒的磨削进给速度向箭头Z1所示的方向进行磨削进给。此时，一边利用未图示的测量仪对晶片10的厚度进行测量一边进行磨削，将晶片10磨削至期望的厚度。由此，完成背面磨削工序。另外，在本实施方式中，如上所述，预先在晶片10的正面10a上粘贴热压接片60，将粘贴有该热压接片60的面载置并吸引保持于卡盘工作台110上，因此在实施上述背面磨削工序时，不需要重新粘贴保护带等。
如上所述，在晶片10与热压接片60成为一体之后，将形成在晶片10上的器件12分割成各个器件芯片并接合在规定的布线基板上。因此，在将器件12的电极120接合于布线基板之前，实施用于将晶片10分割成各个器件芯片的分割工序。
在实施分割工序时，如图7的(a)所示，准备环状的框架F，将晶片10的正面10a侧朝向上方而定位于能够收纳晶片10的开口部的中央，使晶片10粘贴于粘接带T并且保持于框架F。这样，在将晶片10借助粘接带T而保持于框架F之后，在实施分割工序之前，如图7的(a)所示，剥离热压接片60。在将热压接片60从晶片10的正面10a剥离之后，将晶片10搬送到图7的(b)所示的切削装置140(仅示出一部分)。
切削装置140具有省略图示的卡盘工作台，并且具有主轴单元142。主轴单元142将旋转主轴144支承为旋转自如，在旋转主轴144的前端部安装有圆盘状的切削刀具146。在主轴单元142的后端部配设有未图示的驱动电动机，与旋转主轴144一起以期望的旋转速度向箭头R8所示的方向对切削刀具146进行旋转驱动。该卡盘工作台构成为能够通过未图示的移动构件向箭头X所示的X轴方向移动，主轴单元142构成为能够通过未图示的移动构件在与X轴方向垂直的箭头Y所示的Y轴方向以及与X轴方向和Y轴方向垂直的上下方向上移动。
将搬送到切削装置140的晶片10与框架F一起载置并保持于该卡盘工作台，通过未图示的对准构件来对晶片10的被切削位置(分割预定线14)进行检测(对准)。根据通过实施该对准而得到的位置信息，将切削刀具146的前端部定位于规定的加工开始位置并定位于将晶片10切断的深度。在将切削刀具146定位于上述加工开始位置之后，使保持晶片10的该卡盘工作台以沿着晶片10的分割预定线14的方式在X轴方向上移动，形成用于将晶片10分割成各个器件的分割槽130。进而，一边将主轴单元142沿Y轴方向适当进行分度进给，一边沿着与该规定的方向平行的剩余的分割预定线14形成分割槽130。然后，在对沿着该规定的方向的所有分割预定线14形成了分割槽130之后，使该卡盘工作台旋转90度，沿着形成在与该规定的方向垂直的方向上的所有分割预定线14形成将晶片10切断的分割槽130。由此，形成于晶片10的多个器件12从晶片10被分割成各个而成为器件芯片。成为了各个器件芯片的器件12被搬送到接合工序而适当地接合在布线基板上。
根据本实施方式，在将晶片10分割成各个器件芯片并接合于布线基板之前的期间，热压接片60被热压接于晶片10的正面10a，因此在器件12上露出的电极120的金属面122与外部气体隔断。因此，在电极120的金属面122上不会形成氧化膜或者被污染，防止接合被妨碍。此外，在实施接合时，将热压接片60从晶片10剥离，因此即使在器件12上的电极120上残留有毛刺，也与热压接片60一起被去除。
另外，在上述实施方式中，在实施分割工序时，将热压接片60从晶片10的正面10a剥离，不过，在实施了分割工序之后不立即将分割成各个的器件芯片接合在布线基板上而是在进行接合之前具有时间的情况下，也可以在晶片10上粘贴有热压接片60的状态下将器件12分割成各个器件芯片，然后，在将器件芯片接合于布线基板时，将热压接片60从器件芯片剥离。
另外，在上述实施方式中，使热压接片60为聚乙烯片，但本发明并不限定于此，能够从聚烯烃系的片或者聚酯系的片中适当选择。
在从聚烯烃系的片中选择热压接片60的情况下，除了在上述实施方式中选择的聚乙烯片之外，还能够从聚丙烯片、聚苯乙烯片中的任意一种中选择。
在选择了聚丙烯片作为热压接片60的情况下，优选将实施上述热压接工序时的加热温度设为160℃～180℃。另外，在选择了聚苯乙烯片作为热压接片60的情况下，优选将实施热压接工序时的加热温度设为220℃～240℃。
此外，在从聚酯系的片中选择热压接片60的情况下，能够从聚对苯二甲酸乙二醇酯片、聚萘二甲酸乙二醇酯片中的任意一种中选择。
在选择了聚对苯二甲酸乙二醇酯片作为热压接片60的情况下，优选将实施热压接工序时的加热温度设为250℃～270℃。另外，在选择了聚萘二甲酸乙二醇酯片作为热压接片60的情况下，优选将实施热压接工序时的加热温度设为160℃～180℃。

Claims (8)

1.一种晶片的处理方法，该晶片在正面上由分割预定线划分而形成有多个具有突起状的电极的器件，其中，
该晶片的处理方法包含如下的工序：
切削工序，利用卡盘工作台的保持面对晶片的背面进行保持，利用与该保持面平行地旋转的刀具对突起状的电极的头进行切削而使该头的高度一致，并且使金属面露出；
热压接片敷设工序，将热压接片敷设于晶片的正面；
热压接工序，对热压接片进行加热并且进行按压来进行热压接；以及
剥离工序，在将晶片分割成各个器件芯片并将该电极接合于布线基板之前，将该热压接片剥离。
2.根据权利要求1所述的晶片的处理方法，其中，
该晶片的处理方法包含如下的镀覆工序：在该切削工序之后且在实施该热压接工序之前，在形成于该电极的头的金属面上形成镀覆层。
3.根据权利要求1或2所述的晶片的处理方法，其中，
该热压接片是聚烯烃系片或聚酯系片。
4.根据权利要求1或2所述的晶片的处理方法，其中，
该热压接片是聚乙烯片，
在该热压接工序中，对热压接片进行加热时的加热温度为120℃～140℃。
5.根据权利要求1或2所述的晶片的处理方法，其中，
该热压接片是聚丙烯片，
在该热压接工序中，对热压接片进行加热时的加热温度为160℃～180℃。
6.根据权利要求1或2所述的晶片的处理方法，其中，
该热压接片是聚苯乙烯片，
在该热压接工序中，对热压接片进行加热时的加热温度为220℃～240℃。
7.根据权利要求1或2所述的晶片的处理方法，其中，
该热压接片是聚对苯二甲酸乙二醇酯片，
在该热压接工序中，对热压接片进行加热时的加热温度为250℃～270℃。
8.根据权利要求1或2所述的晶片的处理方法，其中，
该热压接片是聚萘二甲酸乙二醇酯片，
在该热压接工序中，对热压接片进行加热时的加热温度为160℃～180℃。
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