真空吸附台、半导体晶片的切割方法以及退火方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种在切割时抑制切割胶带的破损的真空吸附台以及利用它的半导体晶片的切割方法。并且，目的还在于提供一种利用该真空吸附台的半导体晶片的退火方法，其中，该真空吸附台抑制磨削保护胶带的发泡。本发明的真空吸附台具有载置半导体晶片(6)的载置面(1a)，在载置面(1a)中，仅在半导体晶片(6)的芯片区域(6a)的外周形成真空吸附孔(2)。
【专利说明】真空吸附台、半导体晶片的切割方法以及退火方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及对半导体晶片进行真空吸附的真空吸附台以及利用该真空吸附台的切割以及退火方法。
【背景技术】
[0002]作为利用半导体工艺将Si半导体晶片等半导体晶片制成芯片的方法，存在利用刀片切断的方法和利用激光切断的方法。利用激光的切断的方法中的一种是在直径数十μ m的高压水柱中导入激光而切断半导体基板的方法(参照专利文献I)。在该方法中，具有如下优点，即，能够利用水抑制切断面的温度上升，并且能够利用水流将被加工物的切屑排出。
[0003]专利文献1:日本专利第3680864号公报
【发明内容】
[0004]在上述方法中，将作为被加工物的半导体晶片粘贴在切割胶带的中央，并将该半导体晶片放置在半导体晶片载置台上，其中，该切割胶带保持在环状的安装框架上。在半导体晶片载置台形成有直径数百μ m的真空吸附孔，由此在将半导体晶片固定在半导体晶片载置台的状态下进行切断加工。
[0005]此时，在切割胶带的与真空吸附孔接触的部分产生对真空吸附孔拉伸的力。在此基础上，切断半导体晶片后的水柱的高压施加在切割胶带上，由此切割胶带变形，有时甚至切断。此外，此时激光的大部分从透明的切割胶带穿过，因此激光对切割胶带的损伤不大。
[0006]如上所述，存在如下问题，如果切割胶带在真空吸附孔侧变形，并被挤压向真空吸附孔侧，则在半导体晶片的背面和切割胶带之间产生间隙，因此在切断时所产生的切屑积存于该间隙而污染半导体芯片的背面。另外，在切割胶带切断的情况下，产生如下问题，后续工序的扩张(expand)无法进行,无法从切割胶带拾取芯片。
[0007]鉴于上述的问题点，本发明的目的在于提供一种在切割时抑制切割胶带的破损的真空吸附台以及利用该真空吸附台的半导体晶片的切割方法。并且，本发明的目的还在于提供一种抑制磨削保护胶带的发泡的、使用该真空吸附台的半导体晶片的退火方法。
[0008]本发明的真空吸附台具有载置面，该载置面载置半导体晶片，在载置面中，仅在半导体晶片的芯片区域的外周形成真空吸附孔。
[0009]发明的效果
[0010]本发明的真空吸附台具有载置面，该载置面载置半导体晶片，在载置面中，仅在半导体晶片的芯片区域的外周形成真空吸附孔，因此在利用该真空吸附态切割半导体晶片时，切割线和真空吸附孔的位置不重叠。由此，抑制切割胶带的损坏。
[0011]通过以下的详细说明和附图，使本发明的目的、特征、实施方式以及优点变得更清
λ.Μ
/E.ο
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是实施方式I所涉及的真空吸附台的俯视图。
[0013]图2是实施方式I所涉及的真空吸附台的剖面图。
[0014]图3是表示利用实施方式I所涉及的真空吸附台切割半导体晶片的情形的图。
[0015]图4是挖空背面的一部分后的半导体晶片的剖面图。
[0016]图5是表示将挖空背面的一部分后的半导体晶片粘贴在切割框架的状态的剖面图。
[0017]图6是实施方式2所涉及的真空吸附台的俯视图。
[0018]图7是实施方式2所涉及的真空吸附台的剖面图。
[0019]图8是表示利用实施方式2所涉及的真空吸附台切割半导体晶片的情形的图。
[0020]图9是实施方式3所涉及的真空吸附台的俯视图。
[0021]图10是实施方式3所涉及的真空吸附台的剖面图。
[0022]图11是表示利用实施方式3所涉及的真空吸附台对半导体晶片进行激光退火的情形的图。
[0023]图12是表示利用实施方式3所涉及的真空吸附台对半导体晶片进行激光退火的情形的图。
[0024]图13是前提技术I所涉及的真空吸附台的俯视图。
[0025]图14是前提技术I所涉及的真空吸附台的剖面图。
[0026]图15是表示在切割框架搭载有半导体晶片的状态的俯视图。
[0027]图16是表示在切割框架搭载有半导体晶片的状态的剖面图。
[0028]图17是表示在前提技术I所涉及的真空吸附台搭载有切割框架的状态的剖面图。
[0029]图18是表示利用前提技术I所涉及的真空吸附台切割半导体晶片的情形的剖面图。
[0030]图19是表示利用前提技术I所涉及的真空吸附台切割半导体晶片的情形的剖面图。
[0031]图20是前提技术2所涉及的真空吸附台的俯视图。
[0032]图21是前提技术2所涉及的真空吸附台的剖面图。
[0033]图22是表示粘贴有磨削保护胶带的半导体晶片的剖面图。
[0034]图23是表示粘贴有磨削保护胶带的半导体晶片的剖面图。
[0035]图24是表示粘贴有磨削保护胶带的半导体晶片的剖面图。
[0036]图25是表示利用前提技术2所涉及的真空吸附台对半导体晶片进行激光退火的情形的剖面图。
[0037]图26是表示利用前提技术2所涉及的真空吸附台对半导体晶片进行激光退火的情形的剖面图。
【具体实施方式】
[0038]< A.前提技术I >
[0039]图13是本发明的前提技术I所涉及的真空吸附台61的俯视图，图14是其剖面图。如图14所示，由石英构成的真空吸附台61是在内部具有吸附台空间4的中空构造，在下表面具有真空排气孔5，在载置面61a具有多个真空吸附孔62。如图13所示，真空吸附孔62呈真空吸附台61的同心圆状分布。
[0040]图15是载置有半导体晶片6的切割框架的俯视图，图16是其剖面图。切割框架是在由SUS制的环状的安装框架7上粘贴有切割胶带8的结构。如图16所示，切割胶带8为基材8a和粘合材料8b的2层构造。粘合材料8b在其两端与安装框架7粘接，在该粘合材料8b的中央粘贴半导体晶片6。
[0041]如图15所示，在半导体晶片6上描画有切割线6b，划分出通过切割工序切出的芯片区域6a、和除此之外的周边区域6c。
[0042]粘贴有半导体晶片6的切割框架载置于真空吸附台61上。图17是表示该状态的剖面图。从图17明确可知，多个真空吸附孔62隔着切割胶带8而位于半导体晶片6的下部。如果利用真空泵等从真空排气孔5进行抽真空，则利用真空吸附孔62的吸气作用将切割框架固定于真空吸附台61。
[0043]在将切割框架固定于真空吸附台61的状态下，沿着切割线6b (参照图15)切割半导体晶片6。图18是表示该状态的剖面图，示出在水柱中导入激光而进行切割的喷水诱导激光。在图18中，从激光振荡器9输出的激光通过光纤11而被导入混合喷嘴15。例如,如果是YAG激光的第2高次谐波，则其波长为532nm。并且，高压水13从高压水泵12通过高压水用配管14而流入混合喷嘴15。混合喷嘴15设计成为，将直径缩小为数十μ m的高压水作为水柱16输出，激光17在水柱16的内部一边进行全反射一边进行传导。
[0044]水柱16被向半导体晶片6的切割线6b射出，激光17熔解切断半导体晶片6，并且透过透明的切割胶带8和真空吸附台61的载置面61a。如图18所示，在切割部位的下方存在载置面61a的情况下，水柱16不从切割胶带8穿过。
[0045]另一方面，在对位于真空吸附孔62的正上方的部分进行切割的情况下，由于在切割胶带8处不存在支撑该部分的基底以及抽真空的作用，切割胶带8因高压的水柱16而变形，在半导体晶片6的背面侧和切割胶带8之间产生间隙。如果因半导体晶片切断而产生的切屑在该间隙积存，则会污染半导体芯片的背面。另外，如果切割胶带8的变形达到切断状态(参照图19)，则无法利用后续工序的扩张从切割胶带8对芯片进行拾取。
[0046]鉴于以上问题，实施方式I的真空吸附台通过形成为在切割时使高压的水柱16不对准真空吸附孔的构造，从而防止切割胶带的破损。
[0047]< B.实施方式I >
[0048]图1中示出实施方式I的真空吸附台I的俯视图，图2中示出其剖面图。由石英构成的真空吸附台I是如图2所示在内部具有吸附台空间4的中空构造，在下表面具有真空排气孔5，并且在作为载置面的上表面具有多个真空吸附孔2。如图1所示，真空吸附孔2以环状形成在真空吸附台I的外周上。
[0049]图3中示出利用真空吸附台I切割半导体晶片6的情形。将粘贴有半导体晶片6的切割框架载置于真空吸附台I上，对半导体晶片6进行切割，切割框架的结构由于与前提技术I相同而省略说明。另外，对于切割的单元(激光振荡器9、高压水泵12、混合喷嘴15)，由于也与前提技术I相同而省略说明。
[0050]如图3所示，由于真空吸附孔2形成在载置半导体晶片6的场所的外周侧，因此，在切割时，水柱16不会向切割胶带8中真空吸附孔2的正上方的部分射出。此外，在图3中，真空吸附孔2形成在避开半导体晶片6的位置，但真空吸附孔2只要形成在半导体晶片6的芯片区域6a(参照图15)的外周侧即可，真空吸附孔2也可以在半导体晶片6的周边区域6c (参照图15)的下方。
[0051]< B-1.效果 >
[0052]本实施方式的真空吸附台I具有载置面la，该载置面Ia载置半导体晶片6，在载置面Ia中，仅在半导体晶片6的芯片区域6a的外周形成真空吸附孔2。由于在将半导体晶片6载置于真空吸附台I上时，半导体晶片6的切割线和真空吸附孔2不重叠，因此在利用喷水诱导激光进行切割的情况下，抑制因高压的水柱引起的切割胶带8的变形或切断。因此，解决污染芯片的背面的问题，解决切割胶带8无法扩张而无法拾取芯片的问题。
[0053]使用本实施方式的真空吸附台I的半导体晶片的切割方法具有:(a)将粘贴有切割胶带8的半导体晶片6以切割胶带8向下的方式载置于真空吸附台I上的工序；以及(b)在工序(a)之后，利用喷水诱导激光将半导体晶片6切割为芯片的工序。在工序(b)中，由于高压的水柱向与真空吸附孔2偏离的位置射出，因此抑制因高压的水柱引起的切割胶带8的变形、切断。因此，能够解决污染芯片的背面，解决切割胶带8无法扩张而无法拾取芯片的问题。
[0054]< C.实施方式2 >
[0055]实施方式2的真空吸附台以挖空背面的一部分的形状的半导体晶片作为载置对象。图4中示出该形状的半导体晶片20的剖面图。在半导体晶片20中，在挖空的部分和外周的环状部20a之间形成有阶梯差d。
[0056]挖空半导体晶片的目的如下所述。例如，在IGBT的制作工序中，在半导体晶片的表面侧制造发射极和栅极后，存在如下工序，即，磨削半导体晶片的背面侧而使其变薄，在该背面侧进行离子注入、激光退火、溅射成膜而制造集电极的工序等。此时，如果对8英寸半导体晶片的整个面进行切削而使厚度小于或等于100 μ m，则在半导体晶片上产生大于或等于5_的翘曲，无法向离子注入机、溅射装置等输送。为了消除该翘曲而开发了仅对半导体晶片的中央部进行磨削(back grinding)的方法。通过使半导体晶片外周的环状部残留2?4mm而加强内侧的较薄的部分,能够抑制翅曲。
[0057]图5是将半导体晶片20粘贴在切割框架上的状态的剖面图。切割框架的结构由于与实施方式I相同而省略说明。切割胶带8粘贴在半导体晶片20的背面侧，沿着半导体晶片20的形状而形成阶梯差d。
[0058]图6是载置半导体晶片20的本实施方式的真空吸附台21的俯视图，图7是其剖面图。将真空吸附台21的载置面划分为载置面外周部21a和载置面内周部21b，真空吸附孔22以环状分布的方式形成在载置面外周部21a和载置面内周部21b的边界上。另外，如图7所示，形成为载置面内周部21b与载置面外周部21a相比厚出高度d，成为以该高度凸起的状态。该凸起的高度d与所述半导体晶片20的阶梯差d对应。
[0059]在图8示出将粘贴有半导体晶片20的切割框架载置于真空吸附台21上，并进行切割的情形。切割的单元(激光振荡器9、高压水泵12、混合喷嘴15)由于与前提技术I相同而省略说明。半导体晶片20的阶梯差被真空吸附台21吸收，切割胶带8与载置面外周部21a以及载置面内周部21b无间隙地接触。
[0060]此时，由于真空吸附孔22位于半导体晶片20的环状部20a附近，因此在切割时高压的水柱16不向切割胶带8中真空吸附孔22的正上方的部分射出。因此，与实施方式I相同，能够防止切割胶带8的破损，解决污染芯片的背面，解决不能够扩张而无法拾取芯片的问题。
[0061]< C-1.效果 >
[0062]本实施方式的真空吸附台21的载置半导体晶片20的载置面具有:载置面外周部21a (第I区域)，其用于设置真空吸附孔22 ；以及载置面内周部21b (第2区域)，其被载置面外周部21a包围，与载置面外周部21a相比，也以阶梯差状凸出。通过使由载置面外周部21a和载置面内周部21b所形成的载置面的阶梯差与半导体晶片20的挖空形状对应，而能够用于半导体晶片20的切割。另外，由于半导体晶片20的芯片区域位于载置面内周部21b上，因此设置于载置面外周部21a的真空吸附孔22不与切割线重叠，在利用喷水诱导激光进行切割的情况下，抑制因高压的水柱引起的切割胶带8的变形、切断。因此，解决污染芯片的背面，解决切割胶带8不能够扩张而无法拾取芯片的问题。
[0063]另外，利用真空吸附台21的本实施方式的半导体晶片的切割方法具有:(a)将半导体晶片20载置于真空吸附台21上的工序，其中，半导体晶片20具有与真空吸附台21的载置面21a、21b的阶梯差对应的形状的下表面，在该下表面粘贴有切割胶带8，以切割胶带8向下并且使半导体晶片20与阶梯差匹配的方式载置于真空吸附台21上；以及(b)在工序(a)后，利用喷水诱导激光切割半导体晶片20的工序。由于真空吸附台21的载置面的阶梯差与半导体晶片20的下表面形状对应，因此能够保持水平地对半导体晶片20进行切害I]。另外，由于半导体晶片20的芯片区域位于载置面内周部21b上，因此设置于载置面外周部21a的真空吸附孔22不与切割线重叠，在利用喷水诱导激光进行切割的情况下，抑制因高压的水柱引起的切割胶带8的变形、切断。因此，解决污染芯片的背面，解决切割胶带8不能够扩张而无法拾取芯片的问题。
[0064]< D.前提技术2 >
[0065]在半导体器件的制造工序中，在对半导体晶片进行了电路形成等器件加工后，进行如下加工，即，对表面(第I主面)粘贴有磨削保护胶带的背面(第2主面即下表面)进行磨削，从而使半导体晶片的厚度变薄。将粘贴有磨削保护胶带50的半导体晶片6的剖面图在图22中示出。磨削保护胶带50是基材50a和用于对半导体晶片6进行粘贴的粘合材料50b的2层构造。
[0066]图23、24是表示进行背面磨削后的半导体晶片的剖面图。图23示出磨削背面的整个面后的半导体晶片56,图24不出使外周的环状部20a保留而进行挖空加工后的实施方式2的半导体晶片20。
[0067]本发明的前提技术2所涉及的真空吸附台是在粘贴有磨削保护胶带50的状态下，对图23、图24所示的进行了背面磨削后的半导体晶片进行激光退火时，用于固定半导体晶片的结构。此外，激光退火是为了使在器件加工工艺中向半导体晶片的背面侧注入的离子核活性化而进行的。
[0068]在图20示出前提技术2所涉及的真空吸附台71的俯视图，在图21示出其剖面图。在真空吸附台71的载置面71a形成有多个真空吸附孔72。如图20所示，真空吸附孔72形成为多个同心圆的圆周状。
[0069]如图21所示，真空吸附台71除了具有用于抽真空的吸附台空间4之外，还具有冷却水的内部流路35。内部流路35通过配管37、38而与水冷循环器36连接。从水冷循环器36送出的冷却水通过配管37而流入内部流路35，在使真空吸附台71冷却后，通过配管38而回流至水冷循环器36。
[0070]图25示出将粘贴有磨削保护胶带50的半导体晶片20载置于真空吸附台71上，并对半导体晶片20的背面实施激光退火处理的情形。从激光振荡器9输出的激光53通过光纤52而向半导体晶片20的挖空面20b照射。
[0071]由于半导体晶片20利用背面磨削工序而形成得较薄，因此产生如下问题，即，如果激光53的热向保护半导体晶片20的表面的磨削保护胶带50传递，磨削保护胶带50发泡，则无法进行向下一个工序的输送，或者无法完全剥离胶带。为了防止这种问题，如图25所示，通过利用水冷循环器36冷却真空吸附台71，激光产生的热54被来自吸附台的冷却流55冷却，而防止胶带50的发泡。然而，如图26所示，如果激光53从真空吸附孔72的正上方照射，则冷却流55无法传递到磨削保护胶带50的激光照射的部分，并且由于真空吸附，磨削保护胶带50更易于发泡。
[0072]实施方式3的真空吸附台是鉴于以上的问题而设计的构造，在背面磨削后的激光退火时，通过使激光不对准真空吸附孔而防止磨削保护胶带50的破损。
[0073]< E.实施方式3 >
[0074]图9是表示实施方式3的真空吸附台31的俯视图，图10是其剖面图。如图9所示，真空吸附孔32在真空吸附台31的载置面31a上形成为环状。具体而言，设计成为，在将半导体晶片载置在载置面31a上时，使真空吸附孔32仅位于半导体晶片的芯片区域的外周。此外，对于包含水冷循环器36的真空吸附台31的冷却构造，由于与前提技术2相同而省略说明。
[0075]图11示出将在第I主面粘贴有磨削保护胶带50的半导体晶片20以磨削保护胶带50向下的方式载置于真空吸附台31上，对半导体晶片20的第2主面进行激光退火处理的情形。在图11中，对与前提技术2相同的结构要素标注参照标号。
[0076]由于真空吸附孔32形成为位于半导体晶片20的激光不照射的区域下，因此在激光退火工序中，激光53的热54总是被冷却流55冷却，能够抑制磨削保护胶带50的发泡。
[0077]在图11中，说明了对半导体晶片20的激光退火处理，在如图12所示将整体较薄的半导体晶片56载置于吸附半导体晶片31上而进行激光退火处理的情况下，也能够起到相同的效果。
[0078]< E-1.效果〉
[0079]使用本实施方式的真空吸附台31的半导体晶片的退火方法具有:(a)对半导体晶片20、56的第I主面粘贴磨削保护胶带50，并对与第I主面相向的第2主面进行磨削的工序；(b)在工序(a)之后，以磨削保护胶带50向下的方式将半导体晶片20、56载置于真空吸附台31上的工序；以及(c)在工序(b)之后，对半导体晶片20、56的第2主面进行激光退火的工序。由于在真空吸附台31中，真空吸附孔32形成在激光照射的半导体晶片20、56的芯片区域的外周，因此对磨削保护胶带50的冷却不会阻碍真空吸附孔22，抑制磨削保护胶带50的发泡。
[0080]对于本发明，虽然详细进行了说明，但上述说明对于整体实施方式而言，仅为例示，本发明并不限定于此。可以理解的是，能够推想未例示的很多变形例也包含于本发明的权利要求书。
[0081]标号的说明
[0082]1、21、31真空吸附台，la、31a载置面，2、22、32真空吸附孔，4、34吸附台空间，5真空排气孔，6、20、56半导体晶片，7安装框架，8切割胶带，8a基材，8b粘合材料，9激光振荡器，10,17,53激光，11光纤，12高压水泵，13高压水，14高压水用配管，15混合喷嘴，16水柱，20b挖空面，21a载置面外周部，21b载置面内周部，35内部流路，36水冷循环器，37,38配管。
【权利要求】
1.一种真空吸附台(1、21、31)， 其具有载置半导体晶片(6、20、56)的载置面(la、21a、21b、31a)， 在所述载置面(la、21a、21b、31a)上，仅在所述半导体晶片(6、20、56)的芯片区域(6a)的外周形成真空吸附孔(2、22、32)。
2.一种真空吸附台(21)， 其具有载置半导体晶片(20)的载置面(21a、21b)， 所述载置面(21a、21b)具有: 第I区域(21a)，其用于设置所述真空吸附孔(22);以及 第2区域(21b)，其被所述第I区域(21a)包围，与所述第I区域(21a)相比以阶梯差状凸出。
3.一种半导体晶片的切割方法，其是利用权利要求1所述的真空吸附台(1、21)的半导体晶片的切割方法， 该切割方法具有: (a)将粘贴有切割胶带(8)的半导体晶片(6、20)以所述切割胶带(8)向下的方式载置于所述真空吸附台(1、21)上的工序:以及 (b)在所述工序(a)之后，利用喷水诱导激光将所述半导体晶片(6、20)切割为芯片的工序。
4.一种半导体晶片的切割方法，其是利用权利要求2所述的真空吸附台(21)的半导体晶片的切割方法， 该切割方法具有: (a)将半导体晶片(20)载置于所述真空吸附台(21)上的工序，其中，所述半导体晶片(20)具有与所述真空吸附台(21)的所述载置面(21a、21b)的阶梯差对应的形状的下表面，在该下表面粘贴有切割胶带(8)，以所述切割胶带(8)向下并且使所述半导体晶片(20)与所述阶梯差匹配的方式载置于所述真空吸附台(21)上；以及 (b)在所述工序(a)之后，利用喷水诱导激光切割所述半导体晶片(20)的工序。
5.一种半导体晶片的退火方法，其是利用权利要求1所述的真空吸附台(31)的半导体晶片的退火方法， 该退火方法具有: (a)对半导体晶片(20、56)的第I主面粘贴磨削保护胶带(50)，并对与所述第I主面相向的第2主面进行磨削的工序； (b)在所述工序(a)之后，以所述磨削保护胶带(50)向下的方式将所述半导体晶片(20,56)载置于所述真空吸附台(31)上的工序；以及 (c)在所述工序(b)之后，对所述半导体晶片(20、56)的所述第2主面进行激光退火的工序。
【文档编号】H01L21/268GK104170063SQ201280071368
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2012年3月12日 优先权日:2012年3月12日
【发明者】松村民雄 申请人:三菱电机株式会社