专利名称：在板状物上形成的电极的加工方法
技术领域：
本发明涉及使在半导体芯片等板状物的表面上突出形成的多个电极的高度一致的加工方法。
现有技术通过切割装置将形成有多个芯片的半导体晶片分割成一个个半导体芯片，这些分割而成的半导体芯片被广泛使用于便携电话以及个人计算机等电子设备中。
近年来，为了使电子设备实现轻量化、小型化，已经开发出了在半导体芯片的电极上形成50～100μm的突起状的突起电极，并且将该突起电极直接接合至安装基板上形成的电极的、称为倒装片的半导体芯片并投入应用。此外，在被称为转接板(インタ一ポ一ザ一)的基板上并列设置半导体芯片进行层叠从而实现小型化的技术也被开发并且投入应用。
尽管如此，上述各项技术在半导体芯片等的基板表面形成多个突起状的突起电极，为了通过该突起状的电极使基板相互接合在一起，必须使突起状的突起电极的高度一致。为使该突起状的突起电极的高度一致，虽然可以使用一般的磨削，但其工作性能较差并需要很长时间。
此外，作为在半导体芯片等的基板表面上形成多个突起状突起电极的技术，具有柱状球(スタツドバンプ)形成法，该形成法为，在加热熔融金等丝线的尖端形成焊球之后，对该焊球施加超声波并用热压接合在半导体芯片的电极上，使焊球的头部断裂。由于由该柱状球形成法形成的突起电极在经过热压接合使焊球头部断裂的时候会产生针状的触丝，因此研磨比较困难，将加热后的板按压在突起电极上，可以使突起电极的高度一致。(例如参照专利文献1)专利文献1日本专利申请特开2001-53097号公报尽管如此，将加热后的板按压在突起电极上以使突起电极的高度一致时，在突起电极的头部破碎的时候，会出现与相邻的突起电极短路这样的问题。为了消除该问题，在上述公报中记载的发明中，设置了除去突起电极的尖端部的额外的工序。
为了消除上述问题，本申请人在日本专利申请2003-110536中提出了通过切削在板状物表面上突出形成的多个电极的尖端部将其除去的加工装置。
此外，当切削突起电极时，在突起电极是由金等具有黏性的金属所形成的情况下，产生毛刺(バリ)，该毛刺使突起电极之间发生短路，切削屑积存在突起电极之间也使突起电极短路，并且产生切削屑脱落在安装基板上引起电气特性恶化的新问题。
发明内容
本发明鉴于上述事实而做出，其要解决的主要的技术问题是提供一种在板状物上形成的电极的加工方法，其不会产生毛刺，并且可以防止切削屑积存在电极之间。
为了解决上述主要的技术问题，在本发明中提供了对在板状物表面突出形成的多个电极进行加工的方法，其特征在于包括使用通过溶剂溶解的树脂在该板状物的表面上被覆树脂层的树脂层被覆工序；对在被覆了该树脂层的该板状物表面上突出形成的多个电极连同该树脂层一起进行切削并使其高度一致的切削工序；在该切削工序结束之后通过溶剂溶解除去被覆在该板状物表面上的该树脂层的树脂层除去工序。
在上述树脂层被覆工序中，在板状物表面上涂覆液态树脂，经过时间而硬化后，形成树脂层。此外，上述树脂层由水溶性树脂形成，上述树脂层除去工序最好是用水溶解除去树脂层。
根据本发明，在对板状物表面上突出形成的多个电极进行切削的切削工序中，由于连同在树脂层被覆工序中被覆在板状物表面上的树脂层一起切削，因此不会生成毛刺，并且由于在电极之间形成有树脂层，因此切削屑不会积存在电极之间。此外，由于在树脂层除去工序中通过溶剂溶解除去了被覆在板状物表面上的树脂层，因此即使在切削工序中切削屑附着在树脂层表面上，也可以连同树脂层一起被除去。
图1是作为由板状物构成的被加工物的半导体晶片的平面图。
图2是在设置于图1所示的半导体晶片上的多个半导体芯片上形成突起电极的柱状球形成法的说明图。
图3是表示使作为由板状物构成的被加工物的半导体芯片保持在环形框架上的状态的斜视图。
图4是表示使作为由板状物构成的被加工物的半导体芯片支持在支持基板上的状态的斜视图。
图5是根据本发明对在板状物上形成的电极进行加工的方法中树脂层被覆工序的说明图。
图6是通过图5所示的树脂层被覆工序形成有树脂层的作为板状被加工物的半导体晶片的主要部分的放大截面图。
图7是表示根据本发明对在板状物上形成的电极进行加工的方法中实施切削工序的加工装置的一个实施例的斜视图。
图8是表示在图7所示的加工装置中具有的切削单元的一个实施例的斜视图。
图9是表示在图7所示的加工装置中具有的切削单元的另一个实施例的斜视图。
图10是表示在图7所示的加工装置中具有的卡盘台机构以及卡盘台移动机构的斜视图。
图11是使用图8所示的切削单元实施的切削工序的说明图。
图12是使用图9所示的切削单元实施的切削工序的说明图。
图13是根据本发明对在板状物上形成的电极进行加工的方法中实施了切削工序后作为被加工物的半导体晶片的主要部分的放大截面图。
图14是根据本发明对在板状物上形成的电极进行加工的方法中实施了树脂层除去工序后作为被加工物的半导体晶片的主要部分的放大截面图。
具体实施例方式
以下参照附图详细说明根据本发明的在板状物上形成的电极的加工方法的优选实施例。
图1示出了根据本发明作为加工后的板状的被加工物的半导体晶片10。图1所示的半导体晶片10在其表面上以矩阵形状形成有多个半导体芯片110。在该半导体晶片10上形成的多个半导体芯片110的表面上分别形成多个柱状突起电极120。该柱状突起电极120是通过例如柱状球形成法形成的。即，如图2(a)所示，在用电焊枪通过放电使插入毛细管15的金丝121的尖端部加热熔融形成焊球122之后，使用超声波并用热压使该焊球122如图2(b)所示粘合在半导体芯片110上形成的由例如铝等构成的电极板111上，焊球122的头部断裂。由此形成的多个柱状突起电极120处于如图2(c)所示的残留有针状触丝的状态，同时其高度参差不齐。
接着，参照图3和图4对被加工物的其它的实施例进行描述。
在图3和图4所示的实施例中，被加工物为上述半导体晶片10被一个个分割成的半导体芯片110，在图3中，环状框架16上装配有保护胶带17，在该保护胶带17上粘贴有多个半导体芯片110，在图4中，在支持基板18上通过例如双面胶带粘贴了多个半导体芯片110。此外，在半导体芯片110的表面上形成有多个柱状突起电极120。
下面，对在上述板状的被加工物的表面上突出形成的多个电极的加工的方法进行说明。此外，以如上述图1和图2所示的半导体晶片10作为被加工物进行说明。
首先，实施在作为板状物的半导体晶片10的表面上被覆树脂层的树脂层被覆工序。在图示的实施例中，该树脂层被覆工序是通过如图5所示的旋涂器1来实施的。旋涂器1具有卡盘台1a和喷管1b，卡盘台1a具有吸引保持装置，喷管1b配置在该卡盘台1a中心部的上方。在该旋涂器1的卡盘台1a上承载有半导体晶片10，通过图中未示出的吸引保持装置的作用，使半导体晶片10吸引保持在卡盘台1a上。此时，半导体晶片10表面向上承载在背面侧。接着，一边转动卡盘台1a一边使液态树脂从喷管1b向半导体晶片10表面的中央部滴下，由此，液态树脂由于离心力而流动至外周部分。这样在半导体晶片10的表面上流动到外周部的树脂，经过时间而硬化，如图6所示形成被覆半导体晶片10表面的树脂层130。此外，作为被覆半导体晶片表面的树脂，其使用可以通过溶剂溶解除去的树脂，特别理想的是可以通过水除去的聚乙二醇等水溶性树脂。
如果如上所述地实施了树脂层被覆工序，就可以实施对在被覆了树脂层的板状物表面上突出形成的多个电极连同树脂层一起进行切削以使电极高度一致的切削工序。该切削工序是通过图7所示的加工装置来实施的。在图示实施例中的加工装置具有由附图标记2整体表示的装置壳体。装置壳体2具有主体部分21以及直立壁22，主体部分21是细长延伸的长方体形状，直立壁22设置在该主体部分21的后端部(图7中的右上端)并向上方基本上垂直地延伸。在该直立壁22的前侧面上设置有向上下方向延伸的一对导轨221、221。在这一对导轨221、221上安装有切削单元3，该切削单元3可以在上下方向上移动。
切削装置3具有移动基台31和心轴单元32，心轴单元32安装在该移动基台31上。移动基台31在其后面的两侧上设置有向上下方向延伸的一对支脚部311、311，在这一对支架311、311上形成有可与上述一对导轨221、221滑动卡合的导轨槽312、312。这样移动基台32可滑动地安装在直立壁22上设置的一对导轨221、221上，而在该移动基台32的前面侧上装有支持部件313，心轴单元32安装在该支持部件313上。
心轴单元32具有心轴壳体321、转动心轴322以及伺服马达323，其中心轴壳体321装配在支持部件313上，转动心轴322可自由转动地配设在该心轴壳体321上，伺服马达323作为驱动转动心轴322转动的驱动源。转动心轴322的下端部越过心轴壳体321的下端向下方突出，在其下端设置有圆板形状的工具安装部件324，在该工具安装部件324上可装卸地安装有作为切削工具的切削刀头33。
在此，参照图8对切削刀头33向工具安装部件324进行装卸的结构进行说明。
在工具安装部件324上设置有在外周部的一个部位上在上下方向上贯通的切削工具安装孔324a，并且设置有从与该切削工具安装孔324a相对应的外周面到切削工具安装孔324a的内螺纹孔324b。切削刀头33插入如此构成的工具安装部件324的切削工具安装孔324a中，通过使紧固螺栓330螺合并紧固在内螺纹孔324b中，切削刀头33可装卸地安装在工具安装部件324上。此外，图示实施例中的切削刀头331使用了在由硬质合金(超鋼合金)等工具钢形成的杆状的刀头主体331的尖端部分上由金刚石等形成的切削刀刃332的刀头。
由此构成的安装在工具安装部件324上的切削刀头33通过上述转动心轴322的转动，可以在与固定着后述的卡盘台的被加工物的固定面相平行的面内转动。
接着，参照图9对安装上述切削刀头33的工具安装部件的其它实施例进行描述。
图9所示的工具安装部件325被直接安装在构成切削单元的移动基台31上。在该工具安装部件325上，设置有在上下方向贯通的切削工具安装孔325a，并且设置有从与该切削工具安装孔325a相对应的前端面到切削工具安装孔325a的内螺纹孔325b。通过将切削刀头33插入由此构成的工具安装部件325的切削工具安装孔325a中，并且将紧固螺栓330螺合紧固在内螺纹孔325b中，切削刀头33可装卸地安装在工具安装部件325上。
返回图7继续描述，图示的实施例中的加工装置具有使上述切削单元3在沿着上述一对导轨221、221的上下方向(与后述的卡盘台的固定面相垂直的方向)移动的切削单元传送机构4。该切削单元传送机构4具有设置在直立壁22的前侧上基本上垂直延伸的外螺纹杆41。该外螺纹杆41其上端部和下端部通过安装在直立壁22上的轴承部件42和43而被可自由转动地支持。上述轴承部件42中配设有作为用于驱动外螺纹杆41转动的驱动源的脉冲马达44，该脉冲马达44的输出轴传动连接至外螺纹杆41。在移动基台31的后面上还形成从其宽度方向的中央部分向后突出的连接部件(图中未示出)，在该连接部上形成有在垂直方向上延伸贯通的内螺纹孔，上述外螺纹杆41可以螺合在该贯通内螺纹孔中。由此，当脉冲马达44正转时，移动基台31即切削单元3下降，即前进，当脉冲马达44倒转时，移动基台31即切削单元3上升，即后退。
参照图7和图10继续描述，在壳体2的主体部分21的后半部上形成有大致为矩形的加工作业部件211，在该加工作业部件211上配设有卡盘台机构5。该卡盘台机构5具有支持基台5和圆板形状的卡盘台52，该卡盘台52以基本上垂直延伸的转动中心轴线为中心可自由转动地配设在该支持基台51上。支持基台51可自由滑动地承载在一对导轨23、23上，而该对导轨23、23在上述加工作业部件211上前后方向(垂直于直立壁22前侧面的方向)的箭头23a及23b所示的方向上延伸，该支持基台51可以通过后面将要描述的卡盘台移动机构56，在图7所示的被加工物送进送出区域24(图10中用实线所示出的位置)和与构成上述心轴单元32的切削工具33相对的加工区域25(图9中用双点划线所示出的位置)之间移动。
上述卡盘台52在上面具有承载被加工物的承载面52a，并且可自由转动地支持在上述支持基台51上。该卡盘台52可以通过伺服马达53而转动，该伺服马达53连接在卡盘台52下面安装的转动轴(图中未示出)上。此外，卡盘台52由多孔的陶瓷这样适宜的多孔性材料构成，并连接至图中未示出的吸引装置。由此，通过将卡盘台52可选择地连通至图中未示出的吸引装置，可吸引固定承载在承载面52上的被加工物。此外，图示的卡盘台机构5具有配设成可与支持基台51一起移动的盖部件54(参看图1)，该盖部件54具有插入卡盘台52的孔，并覆盖上述支持基台51等。
参照图10继续描述，图示的实施例中的加工装置具有可以使上述卡盘台机构在箭头23a和23b所示的方向上沿着一对导轨23、23移动的卡盘台移动机构56。卡盘台移动机构56具有外螺纹杆561和伺服马达562，外螺纹杆561配设在一对导轨23、23之间，并与导轨23、23相平行延伸，伺服马达562驱动该外螺纹杆561转动。外螺纹杆561和在上述支持基台51上设置的螺纹孔511相螺合，其尖端部通过连接安装至一对导轨23、23的轴承部件563而可自由转动地被支持。伺服马达562的驱动轴与外螺纹杆561的基端传动连接。相应地，当伺服马达562正转时，支持基台51即卡盘台机构5在箭头23a所示的方向上移动，当伺服马达562倒转时，支持基台51即卡盘台5机构在箭头23b所示的方向上移动。在箭头23a和23b所示的方向上移动的卡盘台机构5可选择地定位在图4中用实现表示的被加工物送进送出区域和用双点划线表示的加工区域中。此外，卡盘台机构5可以在加工区域中在预定范围内沿箭头23a和23b所示的方向、即与固定面52a相平行的方向上往复运动。
返回图7继续描述，在构成上述卡盘台机构5的支持基台51的移动方向的两侧，如图7所示，设置了其横截面形状是倒沟槽形、并且覆盖上述一对导轨23、23和外螺纹杆561以及伺服马达562等的褶皱保护罩57和58。褶皱保护罩57以及58可以由帆布这样的适宜的材料形成。褶皱保护罩57的前端固定在加工作业部件211的前面壁上，后端固定在卡盘台机构5的盖部件54的前端面上。褶皱保护罩58的前端固定在卡盘台机构5的盖部件54的后端面上，后端固定在壳体2的直立壁22的前侧面上。在卡盘台机构5沿箭头23a所示的方向移动时，褶皱保护罩57拉伸张开，褶皱保护罩58收缩，在卡盘台机构5沿箭头23b所示的方向移动时，褶皱保护罩57收缩，褶皱保护罩58可以拉伸张开。
在上述装置壳体2的主体部分21中的前半部上，设置有第一箱承载部件6a、第二箱承载部件7a、被加工物临时放置部件8a、洗净部件9a。在第一箱承载部件6a上承载有容纳加工前的被加工物的第一箱6，在第二箱承载部件7a上承载有容纳加工后的被加工物的第二箱7。在上述被加工物临时放置部件8a上设置有被加工物临时放置装置8，用于临时放置从在第一箱承载部件6a上承载的第一箱6传送出来的加工前的被加工物。此外，对加工后的被加工物进行洗净处理的洗净装置9配置在洗净部件9a上。
在上述第一箱承载部件6a和第二箱承载部件7a之间设置有被加工物传送装置11，该被加工物传送装置11将在第一箱承载部件6a上承载的第一箱6内容纳的加工前的被加工物传出至被加工物临时放置装置8，并且将通过洗净装置9洗净的加工后的被加工物传送至在第二箱承载部件7a上承载的第二箱7中。在上述被加工物临时放置部件8a和被加工物送进送出区域24之间设置有被加工物送入装置12，该被加工物送入装置12将被加工物临时放置装置8上承载的加工前的被加工物，传送至定位在被加工物送进送出区域24上的卡盘台机构5的卡盘台52上。在送进送出上述被加工物的被加工物送进送出区域24和洗净部件9a之间设置有被加工物送出装置13，该被加工物送出装置13将定位在被加工物送进送出区域24上的卡盘台机构5的卡盘台52上所承载的加工后的被加工物传送至洗净部件9。
在使用以上构成的图7所示的加工装置实施本发明的切削工序的过程中，通过实施上述树脂层被覆工序，将表面被覆有树脂层130的半导体晶片10容纳在第一箱6中，该第一箱6承载在装置壳体2的第一箱承载部件6a上。另一方面，在装置壳体2的第二箱承载部件7a中承载有空的第二箱7。
容纳在第一箱6中的作为被加工物的半导体晶片10通过被加工物传送装置11的上下动作以及进退动作而被传送，并被承载在被加工物临时放置装置8上。在被加工物临时放置装置8上承载的半导体晶片10在此进行中心对齐之后通过被加工物送入装置12的旋转动作承载在位于被加工物送进送出区域24中的卡盘台机构5的卡盘台52上。在卡盘台52上承载的半导体晶片10通过图中未示出的吸引装置吸引固定在卡盘台52上。
如果将半导体晶片10吸引固定在卡盘台52上，那么使卡盘台移动机构56(参看图10)动作，并且卡盘台机构5在箭头23a所示方向上移动，使固定半导体晶片10的卡盘台52定位在加工区域25中。如果这样固定了半导体晶片10的卡盘台52定位在加工区域25中，那么就实施将在设置在半导体晶片10上的半导体芯片110表面上形成的多个柱状突起电极120，与表面上所被覆的树脂层130一起进行切削的切削工序。
首先，参照图11对通过上述图7和图8所示的实施例的切削单元3进行的切削工序进行描述。
在图7和图8所示的实施例的切削单元3的情况下，驱动转动心轴322转动，使安装有切削刀头33的工具安装部件324在图11中箭头所示的方向上，以例如6000rpm的旋转速度旋转。于是，切削单元3下降，将切削刀头33定位在预定的切进位置。接着，使固定了半导体晶片10的卡盘台52从图11中实线所示的位置向右以预定传送速度移动。这里，传送速度例如在切削刀头33的切削刀刃332的切削宽度为二十几μm的情况下，可以为2mm/秒左右。于是，如图11中双点划线所示，固定在卡盘台52上的半导体晶片10的中心移动到工具安装部件324的中心位置后，切削单元3上升。结果是，通过伴随着转动心轴322的转动而旋转的切削工具33的切削刀刃332，设置在半导体晶片10上的半导体芯片110表面上所形成的多个柱状突起电极120的上端部，与树脂层130一起被切下，如图13所示使其高度一致。由此，由于柱状突起电极120和树脂层130一起被切削因此不会产生毛刺，并且，由于在柱状突起电极120之间形成树脂层130，因此切削屑不会积存在柱状突起电极120之间。此外，上述切削工序是通过在切削时不提供切削液的干式切削法实施的。
接着，参照图12对通过图9所示实施例的切削单元3进行的切削工序进行描述。
在图9所示的实施例的切削单元3的情况下，首先，使构成切削单元3的移动基台31下降，使安装在移动基台31上的工具安装部件325上所安装的切削装置33定位至预定的切进位置。接着，一面使固定有半导体晶片10的卡盘台52在图12中箭头所示方向上以例如2000rpm的旋转速度旋转，一面使卡盘台52从图12中实线所示的位置向右以预定的传送速度移动。传送速度例如在切削刀头33的切削刀刃332的切削宽度为二十几μm的情况下，可以为0.6mm/秒左右。此外，如图12中双点划线所示，卡盘台52的中心移动到到达切削刀头33的位置之后，使切削单元33上升。结果是，通过切削工具33的切削刀刃332将设置在半导体晶片10上的半导体芯片110表面上所形成的多个柱状突起电极120的上端部与树脂层130一起切下，如图13所示使其高度一致。在该实施例中，由于柱状突起电极120也是和树脂层130一切被切削因此不会产生毛刺，并且，由于在柱状突起电极120之间形成树脂层130，因此切削屑不会积存在柱状突起电极120之间。
如上所述，设置在半导体晶片10上的半导体芯片110表面上形成的多个柱状突起电极120以及树脂层130的切削工序结束之后，使切削单元3上升，卡盘台52的旋转停止。接着，使卡盘台52在图7中箭头23b所示的方向上移动，并定位在被加工物送进送出区域24中，解除对卡盘台52上的切削加工后的半导体晶片10的吸引固定。吸引固定解除后的半导体晶片10通过被加工物送出装置13被传送出去，传送至洗净装置9。
在图示的实施例中，实施通过溶剂将送至洗净装置9的半导体晶片10的表面上所被覆的树脂层130溶解除去的树脂层除去工序。
即，对送至洗净装置9的半导体晶片10喷射作为溶剂的洗净水。在图示的实施例中，由于半导体晶片10表面上所被覆的树脂层130是由水溶性树脂形成的，因此可以通过洗净水溶解并清洗流走。结果是，如图14所示，在半导体晶片10表面上被覆的树脂层130被除去，成为露出突起电极120的状态。这样，由于半导体晶片10表面上被覆的树脂层130在实施了上述切削工序后被除去，因此上述切削工序中的切削屑即使附着在树脂层130上，也可以随着树脂层130一起被除去。
在实施了上述树脂层除去工序之后，即可将除去了树脂层的半导体晶片10通过被加工物传送装置11容纳在第二箱7的预定位置上。
权利要求
1.一种在板状物表面上形成的电极的加工方法，其对在板状物表面上突出形成的多个电极进行加工，其特征在于该方法包括树脂层被覆工序，利用通过溶剂而溶解的树脂在该板状物的表面上被覆树脂层；切削工序，将在被覆了该树脂层的该板状物表面上突出形成的多个电极连同该树脂层一起切削以使电极高度一致；树脂层除去工序，在该切削工序结束之后，通过溶剂溶解除去被覆在该板状物表面上的该树脂层。
2.如权利要求1所述的在板状物表面上形成的电极的加工方法，其特征在于在该树脂层被覆工序中，在该板状物表面上涂覆液态树脂，经过时间而硬化后形成树脂层。
3.如权利要求1或2所述的在板状物表面上形成的电极的加工方法，其特征在于该树脂层由水溶性树脂形成，该树脂层除去工序是通过水溶解除去该树脂层。
全文摘要
本发明提供了一种不会产生毛刺的、并且能够防止切削屑积存在电极之间的在板状物上形成的电极的加工方法。该方法对在板状物表面突出形成的多个电极进行加工，其包括利用通过溶剂而溶解的树脂在板状物的表面上被覆树脂层的树脂层被覆工序；将在被覆了树脂层的板状物表面上突出形成的多个电极连同树脂层一起切削以使电极的高度一致的切削工序；在切削工序结束之后通过溶剂将被覆在板状物表面上的树脂层溶解除去的树脂层除去工序。
文档编号H01L21/768GK1722394SQ200510074350
公开日2006年1月18日 申请日期2005年5月27日 优先权日2004年5月28日
发明者鹤岛邦明, 木村祐辅 申请人:株式会社迪斯科