专利名称：半导体器件上的标志的识别方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件制造方法，特别涉及提供于半导体晶片或芯片上的标志的识别方法，以及使用这种标志识别方法的半导体器件的制造方法和安装方法。
背景技术：
通常，在半导体器件的制造处理中，需要执行半导体晶片或半导体芯片的位置识别。通常，执行提供在半导体晶片或半导体器件的电路图案侧上的识别标志的图像识别的方法被用于位置识别。也就是说，如图1中所示，白光等等被照射在已经与半导体晶片1的电路图案2同时形成的识别标志(未示出)上，以通过可见光摄像机3监控来自电路图案表面侧的反射光，并且识别该识别标志的位置。
图2为示出常规半导体器件的制造方法的示意图。在图2中所示的制造处理中，首先把一个保护带4应用于晶片1的电路图案表面2上，并且晶片1的背面1a被研磨，以减小晶片1的厚度。例如，在研磨之前该晶片的厚度大约为700微米，并且执行研磨直到该厚度变为15微米。把一个切割带5施加在减薄后的晶片1的背面1a，然后除去该保护带4。从而，电路图案2和识别标志被暴露在表面上，并且可以由可见光摄像机3从电路图案的侧面进行图案识别。
另外，日本专利申请公开No.6-244245和No.3-23646公开使用透过单晶硅的红外光的图像识别方法。根据该方法，透过单晶硅的光线被限于红外光，以通过在半导体晶片的背面侧上的红外摄像机识别存在于电路图案表面上的识别标志。该方法被用于例如倒装片安装等等这样的面向下安装过程中。
当考虑到从电路图案侧进行图案识别时，总是需要执行该条带的更换处理，以施加切割带5，并且在研磨晶片1的背面而减小晶片1的厚度之后除去保护带4。该条带更换处理需要较长的生产时间周期，这会导致增加成本。
另外，由于薄晶片的机械强度显著下降，因此在条带更换处理过程中可以出现晶片破裂。另外，在对电路图案表面侧进行识别中，可能出现由于光晕或外部噪声而导致识别错误。
另一方面，当通过使用红外光的透射对晶片背面侧进行识别时，由于识别标志和周围部分(电路图案)的厚度非常薄，因此有大部分红外光透过，即使识别标志和该识别标志周围的部分对于红外光具有不同的透射特性，也非常难以视觉地分辨其特性上的差别。因此，该识别标志和周围部分的对比度很可能变低，这会导致识别错误并且不实用。另外，一种通用的可见光源、通用的摄像机等等不能够被用作为图像识别装置，而是需要昂贵的红外光源和昂贵的红外摄像机。
发明内容
本发明的一般目的是提供一种改进和有用的标志识别方法，其中消除上述问题。
本发明的一个更加具体的目的是提供一种标志识别方法和制造方法以及一种安装方法，其中可以通过用可见光照射半导体晶片的电路图案表面，用可见光摄像机从晶片的背面识别一个识别标志的图像而执行高对比度的图像识别。
为了实现上述目的，根据本发明一个方面，在此提供一种标志识别方法，用于对形成在硅基片的电路图案形成表面上的识别标志进行图案识别，其中包括把硅基片的厚度设置为5微米至50微米；把具有等于800nm或更短的波长的白光或可见光照射到基片的电路图案形成表面上；由在所述硅基片的背面侧上的可见光摄像机接收透过所述硅基片的可见光；以及识别形成在所述硅基片的电路图案形成表面上的识别标志的图像。
根据本发明，由于硅基片的厚度被设置为这样一个厚度，使得可见光能够通过该硅基片，可以通过使用透过硅基片的可见光而从硅基片的背面侧识别形成在硅基片的电路图案形成表面上的识别标志的图像。因此，在对硅基片的背面进行研磨之后可以执行识别标志的图像识别，并且可以省略通过分离粘在电路图案形成表面上的保护带而暴露电路图案表面的步骤。另外，由于可见光被用作为透过硅基片的光线，因此不需要使用昂贵的红外发光源以及昂贵的红外摄像机，因此可以使用低成本的图像识别装置。
在根据本发明的图像识别方法中，识别标志可以是用于保护硅基片的电路图案的保护膜的被部分地除去的一部分。相应地，通过使用该保护膜可以形成该识别标识，并且不需要形成一个额外的识别标志。
另外，可见光可以是红光，并且该保护膜由聚酰亚胺树脂所制成。由于用于该保护膜的聚酰亚胺树脂通常吸收红光，因此可以使用红光来执行图像识别。
另外，在根据本发明的图像识别方法中，通过增加保护膜的厚度与硅基片的厚度的比率，而增加在被识别图案中的识别标志的对比度。相应地，可以增加识别标志的图像的对比度，以减小错误识别的可能性。
另外，根据本发明的一个方面，在此提供一种半导体器件的制造方法，其使用同时形成多个半导体器件的硅基片，其中包括如下步骤研磨硅基片的背面，以把其厚度减小为5微米至50微米；把具有等于800nm或更短的波长的白光或可见光照射到所述基片的电路图案形成表面上；在所述硅基片的背面侧上接收透过所述硅基片的可见光；识别沿着形成在所述硅基片的电路图案形成表面上形成的切割线形成识别标志的图像；以及根据图像识别的结果，通过从所述硅基片的背面侧进行切割，而分离该半导体器件。
根据上述发明，在对硅基片的背面进行研磨之后可以从背面侧执行对应于切割线的识别标志的图像识别。因此简化暴露电路图案形成表面的处理步骤，并且缩短生产周期以及减小制造成本。
根据本发明的制造方法进一步包括如下步骤在硅基片上形成保护电路图案的保护膜；以及沿着切割线除去该保护膜的一部分，从而被除去部分被用作为识别标志。相应地，可以通过使用保护膜来形成表示切割线的识别标志，因此不需要形成用于识别该切割线的额外的识别标志。
另外，根据本发明的制造方法进一步包括如下步骤在研磨硅基片之前，把保护膜施加到硅基片的电路图案形成表面上；在研磨硅基片之后，在保护膜被附着到硅基片上时，把可见光通过保护带照射到电路图案形成表面上；从硅基片的背面侧识别沿着切割线的该识别标志的图像；以及通过使用施加在硅基片上的保护膜作为切割带而切割该硅基片。相应地，由于可以通过识别切割线的图像而执行切割处理，而不在研磨硅基片的背面之后分离该保护带，因此不需要执行条带更换处理，这样缩短了生产周期并且减小了制造成本。
另外，根据本发明的制造方法进一步包括如下步骤在硅基片背面侧，通过使用透过的可见光而识别提供于该硅基片上的批号和标识号。相应地，可以通过使用执行硅基片的识别标志的图像识别的图像识别装置而识别硅基片的批号和标识号。
另外，根据本发明的另一个方面，在此提供一种通过本发明的制造方法而制造的半导体器件的安装方法，该安装方法包括如下步骤把具有等于800nm或更短的波长的白光或可见光照射到所述基片的电路图案形成表面上；在所述硅基片的背面侧上用一个可见光摄像机接收透过所述硅基片的可见光；并且识别形成在该半导体器件的电路图案形成表面上的识别标志的图像，以识别该半导体器件的位置；以及根据位置识别结果，从该背面侧真空拾取该半导体器件，并且在该电路图案形成表面面对该安装基片的状态下，把该半导体器件移动和安装到一个安装基片上。
根据上述发明，由于可以执行从切割分离半导体芯片的步骤到安装每个半导体芯片的步骤，而不需要执行条带更换和反转该半导体芯片的步骤，因此简化安装工艺，并且可以简化用于半导体芯片安装的设备。
另外，在根据本发明的安装方法中，该识别标志可以是用于保护该硅基片的电路图案的保护膜的被部分地除去的一部分。相应地，可以使用该保护膜形成识别标志，因此不需要形成额外的识别标志。
从下文结合附图的详细描述中，本发明的其它目的、特点和优点将变得更加清楚。
图1为用于说明常规标志识别方法的示意图；图2为用于说明常规半导体器件的制造方法的示意图；图3为示出硅晶片的光透射特性的曲线图；图4为本发明的原理的示意图；图5为由聚酰亚胺涂层所形成的识别标志的示意图；图6为示出当聚酰亚胺涂层的厚度和硅晶片的厚度变化时除去聚酰亚胺涂层的部分的图像中的对比度的曲线图；图7为用于说明使用根据本发明的标志识别方法的半导体制造方法的一部分的示意图；图8为用于说明根据由图7中所示的方法所识别的识别标志的位置切割该晶片的分离半导体器件的方法的示意图；以及图9为用于说明使用根据本发明的标志识别方法的倒装片安装方法的示意图。
具体实施例方式
下面将参照附图描述根据本发明的一个实施例。
根据本发明的标志识别方法用于使用通过具有光学透射特性的硅晶片的可见光来识别一个识别标志的图像。
图3为示出通过实验所获得的硅晶片的光透射特性的曲线图。具有100微米的厚度的晶片仅仅透过具有850nm或更长的波长的红外光，并且不能够透过包括可见光在内的具有小于850nm的波长的光线。因此，100微米的晶片的透射阈值波长为850nm。一般来说，具有800nm的波长的光线为红光，并且具有大于800nm的波长的光线被称为红外光。
应当知道，100微米厚的晶片能够透过红外光，但是不能够透过可见光。但是，如果该晶片被研磨并且减薄，则透射阈值波长被减小，因此具有50微米厚的减小厚度的晶片透过在800nm附近的波长范围内的光线，如图3所示。如果该厚度被进一步减小到15微米，则还可以透过具有大约600微米的波长的光线。因此，可以通过使用透射的可见光，从晶片的背面对非常薄的晶片执行图像识别。
图4为用于说明基于上述知识的本发明原理的示意图。可以透过晶片的包含白光和可见光(波长为800nm或更短)的光线被从位于形成有电路图案2的晶片1的侧面上的发光体6照射到识别标志上。作为发光体6，可以使用荧光灯、白炽灯、发光二极管(LED)、激光等等。从发光体6所发出的部分光线被晶片1所吸收，但是透过晶片1的光线被设置在晶片1的背面侧上的可见光摄像机3所接收。
根据构成识别标志及其外围的材料以及其结构，光吸收率相对于特定的波长而变化。由于该差别导致发射光的强度改变，因此通过可见光摄像机3形成与该识别标志相对应的图像。在本发明中，可以透过晶片1的波长被设置为800nm，因此，通过形成该识别标志及其外围部分，以获得相对于这种波长的清晰的透射和吸收，可以获得高对比度的识别标志的图像。
下面描述使用聚酰亚胺涂层的方法作为形成识别标志的方法的一个例子。图5为示出通过使用聚酰亚胺涂层形成识别标志的一个例子的示意图。在图5中，尽管电路图案2被聚酰亚胺涂层7所覆盖和保护，但是聚酰亚胺涂层7的一部分被除去，并且被除去部分作为识别标志。也就是说，通常聚酰亚胺涂层7是红褐色的，并且具有吸收红光的光学特性。因此，通过除去聚酰亚胺涂层7的一部分，在被除去部分和外围部分之间在可见光吸收率上具有差别。
通过考虑到硅晶片1的厚度而设置聚酰亚胺涂层7的厚度，在2至20微米的范围内，可以获得具有任意对比度的图像。图6为示出当聚酰亚胺涂层7的厚度与硅晶片1的厚度变化时，在聚酰亚胺涂层7的被除去部分的图像中的对比度的改变的曲线图。
当硅晶片1的厚度被设置为50微米，并且聚酰亚胺涂层7的厚度被设置为2微米时，识别标志的对比度较低。在此，当硅晶片1的厚度被设置为20微米，并且聚酰亚胺涂层7的厚度被设置为20微米时，该对比度变为较高。另外，当硅晶片1的厚度被设置为5微米，并且聚酰亚胺涂层7的厚度被设置为20微米时，该对比度变得非常高。
如上文所述，当硅晶片1的厚度较薄并且聚酰亚胺涂层7的厚度较厚时，在识别标志(聚酰亚胺涂层7的被除去部分)的图像中的对比度变得较高。也就是说，尽管在除去聚酰亚胺涂层7的部分中，通过硅晶片1的可见光(红光)被照射在可见光摄像机3上，但是在被聚酰亚胺涂层7所覆盖的部分中，该一部分可见光被聚酰亚胺涂层7所吸收，并且可见光被以减小的强度照射在可见光摄像机上。
因此，由晶片1所吸收的透射光的量随着聚酰亚胺涂层7的厚度增加而增加，并且到达可见光摄像机3的光强减小。也就是说，随着聚酰亚胺涂层7变厚，由可见光摄像机3所拍摄的图像具有较高的对比度。另外，随着硅晶片1变薄，透射光的光强变高，并且对比度变大。
在上述例子中，尽管聚酰亚胺涂层7的被除去部分作为识别标志，并且具有高透射光强度的部分对应于该识别标志，但是该识别标志本身可以由聚酰亚胺树脂所形成。在这种情况中，在由可见光摄像机3所识别的图像中，具有低透射光强度的部分对应于该识别标志。另外，如果适当地选择透射的可见光的波长，则识别标志的材料不限于聚酰亚胺树脂，并且还可以识别由铜(Cu)、铝(Al)等等所形成的识别标志。在这种情况中，可以在形成电路图案2的同时形成该识别标志。另外，电路图案2或者它的一部分还可以被用作为一个识别标志。
现在将参照图7至9描述使用上述标志识别方法的半导体器件制造方法。图7为用于说明使用上述标志识别方法的半导体器件制造方法的一部分的示意图。
在图7中所示的制造方法中，保护带4首先被施加到晶片1的电路图案2的一个表面上(识别标志形成在聚酰亚胺涂层等等上的表面)，然后晶片1的背面1a被研磨，以减小晶片1的厚度。尽管在研磨之前晶片1的厚度为700微米，但是在研磨之后晶片1的厚度最好为5-50微米。如果晶片1的厚度小于5微米，则可能对形成于晶片1上的电路具有影响，并且晶片1的强度减小，这会增加晶片破裂的可能性。另一方面，如果晶片1的厚度超过50微米，则可见光的透射量大大减小，并且不可能执行图像识别。
在完成对晶片1背面的研磨之后，由发光体6从保护带4侧照射可见光，并且透射光由在晶片1背面侧上的可见光摄像机3所接收。该保护带4是一种透明的胶带，并且透过可见光。可见光摄像机3根据所接收的透射光执行图像识别，并且识别该识别标志的位置。
图8为用于说明通过根据在图7中所示的方法识别的识别标志的位置切割该晶片1而分离半导体器件的处理的示意图。
在图8中，识别标志被作为沿着该切割线除去聚酰亚胺涂层7的一部分而形成。也就是说，在图8中所示的切割处理中，通过沿着切割线除去形成在电路图案上的聚酰亚胺涂层7，可以在晶片1的背面研磨之后使用透射光执行该切割线的图像识别，并且使用刀片8从晶片1的背面切割该晶片1，在晶片1保持粘在保护带4上时，可以沿着所识别的切割线执行切割。
在常规处理中，为了在晶片的背面研磨之后从电路图案表面侧执行识别，需要执行该条带的更换。但是，在本发明中，由于在背面掩磨之后可以原样地执行切割线的图像识别，因此不需要条带更换处理。也就是说，该保护带4被原样地用作为切割带。从而，大大缩短生产周期并且减小制造成本。另外，不可能出现例如在条带更换处理中导致晶片破裂或图案破损这样的问题。
如上文所述，尽管聚酰亚胺涂层7被形成在晶片1的电路图案2的形成表面上，通常涂层不被提供在该切割线上。因此，利用常规的聚酰亚胺涂层，可以从晶片的背面侧清楚地识别该切割线的图像。根据识别结果，可以通过用从电路图案表面侧进行图像识别的精度来切割晶片1，从而执行晶片1的切割。另外，由于通过从晶片1的背面切割不会暴露电路图案表面，因此防止由于切割芯片的粘力而导致电路图案2中的线路破损。
根据本发明的标志识别方法不但可应用于上述切割处理，而且还可应用于在减薄(钻孔、开槽、除去薄膜等等)、部件安装(晶片增强框架、电容器等等)、把晶片安装到装置台上以及把晶片叠加在另一个晶片上之后的晶片的机械处理。另外，还可以通过使用上述标志识别方法来识别生产批号以及各个晶片的晶片标识号。
另外，根据本发明的标志识别方法可以用于把分立的半导体芯片焊接到一个基片上的情况以及高精度地叠加半导体芯片的情况。另外，在倒装片安装中，根据本发明的标志识别方法非常有效。
通过常规的切割处理被分离的半导体芯片的背面被叠加在切割带上，并且其电路图案表面被暴露。因此，在拾取半导体芯片并且安装到一个基片上的情况中，该半导体芯片首先被一个真空夹持头吸住该电路图案表面而拾取，然后该半导体芯片的背面被另一个真空夹持头所吸住。另外，该夹持头被旋转，以把半导体芯片的电路图案形成表面转向下(面向下)，并且把该芯片安装到基片上。
另一方面，在使用根据本发明的标志识别方法的情况中，晶片的背面被暴露，并且在执行背面研磨时面向上，因此形成在晶片上的半导体芯片被通过切割处理而分离，而没有改变其状态。图9为用于说明使用根据本发明的标志识别方法的倒装片安装处理的示意图。
在图9中的倒装片安装处理中，通过根据本发明的标志识别方法，从晶片的背面侧执行识别标志的图像识别。在图9中所示的例子的情况中，被除去聚酰亚胺涂层7的一部分被用作为识别标志。例如，通过在半导体芯片9的中央部分除去方形的聚酰亚胺涂层7，可以形成一个方形识别标志。但是，由于形成在电路图案上的凸块9a还被从背面侧识别，因此不总是需要形成一个额外的识别标志，并且该半导体芯片9的位置可以根据凸块9a的图像识别结果而识别。
然后，根据图像识别，半导体芯片9的背面被夹持头10所吸住，并且与作为切割带的保护带4相分离。在此，凸块9a被预先在半导体芯片9上形成，作为外部连接端。应当指出，尽管在图9中示出该凸块9a形成在聚酰亚胺涂层7上，但是实际上凸块9a被形成在电路图案2上。
由于被夹持头10所拾取的半导体芯片9总是处于面向下的状态，因此半导体芯片9可以被倒装片安装在安装表面11上，而没有改变其状态。因此，在使用根据本发明的标志识别方法的倒装片安装中，可以省略麻烦的更换和翻转半导体芯片的步骤，这简化了与安装处理相关的装置。
本发明不限于具体公开的实施例，并且可以作为各种变型而不脱离本发明的范围。
本发明基于在2002年5月28日递交的日本在先专利申请No.2002-153518，其全部内容被包含于此以供参考。
权利要求
1.一种标志识别方法，用于对形成在硅基片的电路图案形成表面上的识别标志进行图案识别，其中包括把硅基片的厚度设置为5微米至50微米；把具有等于800nm或更短的波长的白光或可见光照射到基片的电路图案形成表面上；由在所述硅基片的背面侧上的可见光摄像机接收透过所述硅基片的可见光；以及识别形成在所述硅基片的电路图案形成表面上的识别标志的图像。
2.根据权利要求1所述的标志识别方法，其中所述识别标志是用于保护硅基片的电路图案的保护膜的被部分地除去的一部分。
3.根据权利要求2所述的标志识别方法，其中所述可见光是红光，并且该保护膜由聚酰亚胺树脂所制成。
4.根据权利要求2所述的标志识别方法，其中通过增加保护膜的厚度与硅基片的厚度的比率，而增加在被识别图案中的识别标志的对比度。
5.一种半导体器件的制造方法，其使用同时形成多个半导体器件的硅基片，其中包括如下步骤研磨硅基片的背面，以把其厚度减小为5微米至50微米；把具有等于800nm或更短的波长的白光或可见光照射到所述基片的电路图案形成表面上；在所述硅基片的背面侧上接收透过所述硅基片的可见光；识别沿着形成在所述硅基片的电路图案形成表面上形成的切割线形成识别标志的图像；以及根据图像识别的结果，通过从所述硅基片的背面侧进行切割，而分离该半导体器件。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其中进一步包括如下步骤在所述硅基片上形成保护电路图案的保护膜；以及沿着切割线除去该保护膜的一部分，从而被除去部分被用作为识别标志。
7.根据权利要求5所述的制造方法，其中进一步包括如下步骤在研磨所述硅基片之前，把保护膜施加到所述硅基片的电路图案形成表面上；在研磨所述硅基片之后，在保护膜被附着到硅基片上时，把可见光通过保护带照射到电路图案形成表面上；从硅基片的背面侧识别沿着切割线的该识别标志的图像；以及通过使用施加在硅基片上的保护膜作为切割带而切割该硅基片。
8.根据权利要求5所述的制造方法，其中进一步包括如下步骤在硅基片背面侧，通过使用透过的可见光而识别提供于该硅基片上的批号和标识号。
9.一种通过权利要求1所述的制造方法而制造的半导体器件的安装方法，该安装方法包括如下步骤把具有等于800nm或更短的波长的白光或可见光照射到所述基片的电路图案形成表面上；在所述硅基片的背面侧上用一个可见光摄像机接收透过所述硅基片的可见光；识别形成在该半导体器件的电路图案形成表面上的识别标志的图像，以识别该半导体器件的位置；以及根据位置识别结果，从该背面侧真空拾取该半导体器件，并且在该电路图案形成表面面对所述安装基片的状态下，把该半导体器件移动和安装到一个安装基片上。
10.根据权利要求9所述的安装方法，其中所述识别标志是用于保护该硅基片的电路图案的保护膜的被部分地除去的一部分。
全文摘要
通过从半导体基片的电路图案表面照射可见光，用可见光摄像机从晶片的背面识别一个识别标志的图像，而执行高对比度的图像识别。该硅基片的厚度被设置为5微米至50微米。具有等于800nm或更短的波长的白光和可见光被照射到基片的电路图案形成表面上。透过硅基片的可见光被在硅基片的背面侧上的可见光摄像机所接收。用可见光摄像机识别形成在硅基片的电路图案形成表面上的识别标志的图像。
文档编号H01L21/683GK1463032SQ0216041
公开日2003年12月24日 申请日期2002年12月30日 优先权日2002年5月28日
发明者渡部光久, 熊谷欣一, 高岛晃 申请人:富士通株式会社