TWI569371B - 鐳射單切晶元過程中保護安裝磁帶的方法 - Google Patents

Description

鐳射單切晶元過程中保護安裝磁帶的方法

本發明涉及半導體晶元單切，特別地，涉及發生在安裝到粘性磁帶上的晶元的半導體晶元單切。

包括多個半導體劃片的半導體晶元鐳射切割通常作為有效精確的晶元單切工藝被使用。這樣的鐳射切割可通過在稱為劃片的工藝中完全切斷所述晶元或在稱為開槽的工藝形成槽溝而被執行。需要被單切的所述晶元被放在特殊的安裝磁帶上，可以是在單切過程中將獨立的劃片保持在原位的聚合物粘性安裝磁帶的形式。另外，當所述晶元和所述磁帶被傳送到下一個工具以進一步處理時所述單切的劃片在鐳射單切後依然被保持在原位。根據所述應用有很多種類型的粘性安裝磁帶可用。這些磁帶中，有很多可通過照射紫外光(UV)被固化，因此，所述安裝磁帶和單切劃片之間的粘合力在照射之後變小。這使得所述單切劃片更容易從所述安裝磁帶上移除。

當紫外鐳射射線(例如採用波長為355nm的雷射光束)被用在晶元單切工藝時，在鐳射切割過程中將預期的紫外固化屬性和有效的阻止紫外鐳射射線以避免對所述耐紫外安裝磁帶的損壞相結合是一個挑戰。雖然存在某些耐紫外安裝磁帶集合了這些特性(同時是可紫外固化的也是耐紫外鐳射的)，可用的耐紫外安裝磁帶的範圍非常有限，並且這些耐紫外安裝磁帶的造價非常高，因此為了批量生產的目的，會限制使用紫外劃片。

結果，半導體製造商僅僅為那些可以忍受耐紫外安裝磁帶的額外花費的應用採用這些特殊磁帶。可替換的，基於綠色或紅外鐳射的解決方案被開發，但是與紫外鐳射單切解決方案相比，這些方案更差，因為 它們會導致更大的槽寬、更多的重鑄和更大的毛刺。

圖1描述了安裝在粘性安裝磁帶12上的半導體晶元10和多個切割線14，雷射光束16沿著這些切割線移動以切割所述半導體晶元10。然後所述粘性安裝磁帶12連接到剛架18，所述剛架支撐所述粘性安裝磁帶12以在鐳射切割過程中牢牢固定所述半導體晶元10和傳輸所述半導體晶元10。

在單切過程中，所述雷射光束16應該一直切割所述半導體晶元10直至所述半導體晶元10的邊緣。然而，實際的切割線14典型的延伸到所述粘性安裝磁帶12上。如果所述切割線14延伸出半導體晶元10的圓周，或者所述雷射光束16不經意超過所述晶元邊緣一小段距離，所述雷射光束16將射進並沉澱其鐳射能量到所述粘性安裝磁帶12內，這將會損毀所述粘性安裝磁帶12。相應地，所述粘性安裝磁帶12應該能夠在不招致巨大損壞的情況下阻止聚焦的雷射光束16。對於紫外鐳射切割應用，這需要昂貴的定制安裝磁帶。所述雷射光束16可包括單獨的雷射光束或可包括多個雷射光束。後者適用於同時沿著多個切割線14切割。

如果特殊的耐紫外粘性安裝磁帶將被避免，單切機器必須足夠精確這樣鐳射切割才能精確停止在半導體晶元10的邊緣處。這在實踐中是很難的，並且即便可行，將在單切機器的精確度和性能方面有額外的需求。如果所述粘性安裝磁帶被擊穿，或所述單切機器切在了所述半導體晶元10的邊緣上，或在所述半導體晶元10的外邊緣出現了未切斷部分，為了在將所述劃片揀起之前將包含在半導體晶元10內的劃片分離的目的，晶元膨脹變得複雜。

因此，目前，選擇合適的粘性安裝磁帶以支援紫外鐳射晶元單切應用存在很大的限制。這意味著終端使用者為了這個目的必須採用更新更貴的耐紫外安裝磁帶。改變為耐紫外安裝磁帶將不止需要重新授權所述單切工藝，由於在半導體組裝和封裝過程中耐紫外安裝磁帶將被用在多個工具上，還需要在其他工具上重新授權所述工藝。總之，對於終端使用者考慮採用紫外鐳射單切工藝來說這變成了顯著障礙，儘管單切結果可能更好，成本更低。

即使終端使用者決定使用這種新穎的可紫外固化並且耐紫外的安裝磁帶，任何在所述安裝磁帶上的非故意的切割都被認為是不被期望的，因為無論是在所述單切機器本身或在後續揀起晶元的步驟所述耐紫外安裝磁帶仍然可被擊穿並導致晶元的丟失。當大功率多路紫外鐳射單切工藝被使用時這些風險會進一步增加。

另外，在多條切割線路同時切割的鐳射單切應用中，避免切割進所述安裝磁帶是相當困難的。由於所述晶元是圓形的，同時切割的多條切割線在所述晶元的邊緣處具有不同的端點。需要為切割的每條切割線獨立控制每個雷射光束的開始和停止。因此，對於紫外鐳射多路切割避免這樣的精密控制需求是有利的。

本發明一個目的是試圖提供一種有效並且成本低的使用鐳射能切割晶元並且能夠避免損壞安裝所述晶元的粘性安裝磁帶的方法。

根據本發明第一方面，提供一種利用鐳射能單切半導體晶元的方法，在單切過程中所述半導體晶元支撐在安裝磁帶上，所述方法包括步驟：將塗料沉積到鄰近所述半導體晶元周長的安裝磁帶的一部分上以在所述安裝磁帶上形成保護層；利用雷射光束切割所述半導體晶元，這樣在切割所述半導體晶元過程中所述雷射光束至少部分衝擊在所述保護層上；隨後單切所述半導體晶元之後將所述保護層從所述安裝磁帶上移除。

根據本發明的第二方面，提供了一種在鐳射單切所述半導體晶元過程中保護支撐所述半導體晶元的安裝磁帶免受損壞的方法，包括將塗料沉積到鄰近所述半導體晶元周長的安裝磁帶的一部分上以在鐳射單切之前在所述安裝磁帶上形成保護層。

以下將方便參考附圖更加詳細的描述本發明。附圖和相關說明書的特殊特性不應該被理解為替代由權利要求限定的本發明的廣義識別的一般原則。

10‧‧‧半導體晶元

12‧‧‧粘性安裝磁帶

14‧‧‧切割線

16‧‧‧雷射光束

16’、16”‧‧‧雷射光束

18‧‧‧剛架

20‧‧‧保護層

22‧‧‧塗層

24‧‧‧流出區域

26‧‧‧鐳射

28‧‧‧最小厚度

29‧‧‧塗抹單元

30‧‧‧支撐卡盤

32‧‧‧圍繞縱軸

34‧‧‧塗料供應容器

36‧‧‧軟管

40‧‧‧樞紐手臂

根據本發明在鐳射單切過程中保護安裝磁帶的方法的例子將 被參考以下附圖進行描述：圖1描述了安裝在粘性安裝磁帶上的半導體晶元和多條切割線，雷射光束沿著所述切割線移動以切割所述晶元；圖2描述了塗在鄰近所述半導體晶元的周長的所述粘性安裝磁帶上的保護層以保護所述粘性安裝磁帶；圖3是所述晶元邊緣的截面圖，顯示了塗在鄰近所述晶元的周長的所述粘性安裝磁帶上的保護層；和圖4是用於在鄰近所述晶元周長沉積保護層的塗抹單元的平面圖。

圖2描述了塗在鄰近所述半導體晶元10的周長的所述粘性安裝磁帶上的保護層20以在鐳射單切過程中保護所述粘性安裝磁帶。鐳射單切可通過劃片或開槽被執行。使用的所述雷射光束具有紫外(UV)波長。額外的雷射光束16’、16”可被使用在同時切割多點的單切過程中。

用於形成保護層20的塗料被選擇為在塗抹時為粘稠狀，但是塗完以後變硬，並且在使用之後還容易被移除。所述保護層20優選環繞所述半導體晶元10的整個周長以保護所述粘性安裝磁帶12避免有害的入射雷射光束例如當所述雷射光束16在所述半導體晶元10的邊緣邊界之上移動時通常會損壞所述粘性安裝磁帶12的紫外鐳射射線。通過形成所述保護層20，所述半導體晶元10可被完全切割至其邊緣，並且避免了損壞所述粘性安裝磁帶12的風險。相應地，終端使用者也沒有必要僅僅為了切換到採用紫外鐳射晶元單切的目的而使用不同類型的粘性安裝磁帶12。

合適的塗料可以包括水溶基料，如聚乙烯(乙烯醇vinylalcohol)、聚乙烯(乙酸乙烯酯vinylacetate)、聚乙烯(乙烯基丙烯酸酯vinylacrylate)、聚乙烯(乙二醇ethyleneglycol)或類似的(或其混 合物)，增強劑例如濕潤劑、防腐劑、表面活性劑和/或著色劑，例如特別在紫外波長範圍內具有吸附、散射或反射屬性的藥劑。保護所述安裝磁帶12的塗料的相關屬性可包括，但是不限於，能夠吸收、反射或散射所述雷射光束16以將入射在所述安裝磁帶12上的鐳射密度減少到所述安裝磁帶12的損壞閾值之下的材料。

具有至少某些上述屬性的適合的塗料的一個例子是來自ASM^TM的BMK W300塗料。BMK W300塗料也可被用作在鐳射切割過程中保護晶元免受碎屑的塗層。最主要的區別是這樣塗料的較厚塗層(厚度範圍可從至少10微米到幾百微米)被沉積在所述晶元邊緣周圍以保護所述粘性安裝磁帶12。當被用作在所述晶元表面上的塗層以保護所述半導體晶元10免受碎屑時，1到3微米厚的較薄塗層通常就足夠了。雖然如此，應該被理解本發明並沒有將塗料限定為上面描述的。

圍繞在所述晶元邊緣周圍的保護圈的沉積保護所述粘性安裝磁帶12免受入射鐳射的損壞。有了保護層20，即使切割線14延伸出所述半導體晶元10的周長，所述雷射光束16也將會衝擊在保護層20上而不是所述粘性安裝磁帶12上。因此，由於所述粘性安裝磁帶12被保護免受損害，即使所述雷射光束16衝擊在所述半導體晶元10的周長之外的區域，半導體晶元10的切割可以由在鐳射單切過程中至少部分衝擊在所述保護層20上的雷射光束16安全的執行。

圖3是所述半導體晶元10的邊緣的截面圖，顯示了塗在鄰近所述半導體晶元10的周長的所述粘性安裝磁帶12上的保護層20。所述保護層20的厚度被顯示僅僅為了說明的目的而不是按照比例畫圖。

所述半導體晶元10由所述粘性安裝磁帶12支撐。所述半導體晶元10的上表面由傳統的用於保護所述半導體晶元免受鐳射切割過程中產生的碎屑的薄(1到3微米)塗層22覆蓋。此外，更厚的塗料層被直接塗抹到所述粘性安裝磁帶12上以在緊挨著所述半導體晶元10的邊緣形成保護層20。所述保護層20沿著鄰近所述半導體晶元10的所述粘性安裝磁帶12延伸足夠距離以便完全覆蓋衝擊的雷射光束16的預期流出區域24所述保護層20具有最小厚度28(至少10微米)覆蓋所述鐳射26可能潛 在衝擊在所述粘性安裝磁帶20上的流出區域24。優選的，覆蓋所述晶元邊緣的整個圓周，並且貼近所述半導體晶元10的周長。

然而，緊挨著所述半導體晶元10的保護層20的厚度並不必須與所述半導體晶元10的高度相同。這樣所述保護層20可以具有高於或低於所述半導體晶元10的上表面的高度，並且所述保護層20的厚度可取決於其所需要的最小厚度28。

圖4是用於在鄰近所述半導體晶元10周長沉積保護層20的塗抹單元29的平面圖。所述塗抹單元29可控制地在所述晶元邊緣圓周周圍塗抹適當數量的塗料以到達預定的厚度。

所述半導體晶元10被放在由剛架18保持的所述粘性安裝磁帶12上，所述裝配是真空壓在支撐卡盤30上。所述支撐卡盤30被配置為可圍繞縱軸32旋轉以便旋轉所述半導體晶元10和所述安裝磁帶12。所述支撐卡盤30的旋轉速度和旋轉週期由外部控制器(未示出)控制。

所述保護層20佔據的區域應該足夠大以覆蓋所述鐳射26的預期的流出區域24。所述塗料經由位於所述安裝磁帶12上的噴嘴38擴散到鄰近所述半導體晶元10的邊緣的區域。所述噴嘴可控制第擴散塗料以形成足夠厚的保護層20以保護下面的粘性安裝磁帶12。塗層的厚度由擴散到所述粘性安裝磁帶12上的塗料的數量控制。例如，所述支撐卡盤30以較低速率旋轉半導體晶元10可以產生較厚的保護層20。

通過電子泵(未示出)從塗料供應容器34泵入合適的塗料。所述塗料通過軟管36被泵入噴嘴38，並且經由所述噴嘴38擴散到所述鄰近所述半導體晶元的邊緣的粘性安裝磁帶12上。為了沿著所述安裝磁帶12沉積塗料以覆蓋鐳射16的預期的流出區域，在所述噴嘴38和所述半導體晶元10的周長之間的相對距離可以通過移動樞紐手臂40來改變，所述噴嘴38被相對於所述半導體晶元10支撐在所述樞紐手臂40上。通過控制所述支撐卡盤30的旋轉速度，所述樞紐手臂40的運動和由所述噴嘴38擴散的塗料數量，塗料的合理分配得以實現。

通過使用合併在所述支撐卡盤30內的電熱器或集成熱片可以縮短所述塗料在被擴散之後晾乾所需的時間。這樣的電熱器可被使用以便以可控的方式升高所述支撐卡盤30、所述半導體晶元10和所述塗料的溫度。加熱可以加速塗料乾燥以允許其設置。

在所述半導體晶元10單切之後，利用液體將所述塗料洗掉從而將所述保護層20從所述安裝磁帶上移除。為了簡化移除程式，使用的塗料是非常容易水溶的，因此可以用水進行這樣的清洗。這樣，在晶元單切之後，所述塗料可以使用標準的清潔單元非常容易的用水洗掉。

應該被理解根據本發明優選實施例的晶元單切過程使得利用紫外鐳射進行具有任何粘性安裝磁帶12的晶元切割在原理上成為可能，由於所述粘性安裝磁帶12被保護免受雷射光束16的損害而不需要定制所述粘性安裝磁帶12的耐紫外屬性。因此，這個方法為採用使用紫外鐳射的晶元單切去除了顯著的障礙，能夠以較低的成本實現更好的單切效果。

並且，本發明的優選實施例有助於同時沿著多條切割線鐳射切割，因為將鐳射切割精確的停止在所述半導體晶元10的邊緣以避免損壞所述粘性安裝磁帶12的需求被避免了。當額外的雷射光束16’、16”被產生用於在不同點同時切割半導體晶元10時所述方法尤其有用。

另外，所述方法需要最小的新硬體投資並且利用現有相對便宜和通常都是可以獲得的塗料(如BMK W300)。額外的硬體以塗料清洗單元的形式以形成和移除所述保護層，還有可能的加熱板以加速乾燥塗料就足夠了。當使用水溶性的塗料時，可以在與傳統的單切機器為使用水的標準晶元清洗程式而已經引入的清洗步驟相同的步驟中將塗料從所述粘性安裝磁帶12上移除。

除了那些已經特定描述的，此處描述的發明容易被變形、修改和/或增加，並且應該被理解本發明包括這些落入上面描述的精神和範圍之內的變形、修改和/或增加。

10‧‧‧半導體晶元

12‧‧‧粘性安裝磁帶

14‧‧‧切割線

16‧‧‧雷射光束

16’、16”‧‧‧雷射光束

18‧‧‧剛架

20‧‧‧保護層

Claims (17)

1. 一種利用鐳射能單切半導體晶元的方法，在單切過程中所述半導體晶元被支撐在安裝磁帶上，所述方法包括步驟：將塗料直接沉積在鄰近所述半導體晶元周長的所述安裝磁帶的一部分上以形成保護層覆蓋於所述安裝磁帶上，所述保護層係一有效厚度以保護所述安裝磁帶免被雷射光束切割；利用所述雷射光束切割所述半導體晶元，這樣在切割所述半導體晶元過程中所述雷射光束至少部分衝擊在覆蓋所述安裝磁帶上的所述保護層上；之後單切所述半導體晶元後將所述保護層從所述安裝磁帶上移除。
2. 請求項1所述的方法，其中所述塗料被沉積，這樣所述保護層環繞所述半導體晶元整個周長。
3. 請求項1所述的方法，其中從所述安裝磁帶上移除所述保護層的步驟包括利用液體將所述塗料清洗掉的步驟。
4. 請求項3所述的方法，其中所述液體是水。
5. 請求項1所述的方法，其中所述塗料包括吸附、反射和/或散射所述雷射光束以將入射到所述安裝磁帶上的鐳射密度降低到低於所述安裝磁帶的損壞閾值的級別的材料。
6. 請求項5所述的方法，其中所述塗料從包括以下材料的組中選擇：聚乙烯醇(乙烯醇vinylalcohol)、聚乙酸乙烯酯(乙酸乙烯酯vinylacetate)、聚乙烯基丙烯酸酯(乙烯基丙烯酸酯vinylacrylate)、聚乙二醇(乙二醇ethyleneglycol)、濕潤劑、防腐劑、表面活性劑和著色劑。
7. 請求項1所述的方法，其中，所述保護層的厚度至少為10微米。
8. 請求項1所述的方法，其中所述塗料被沿著所述安裝磁帶鄰近所述半導體晶元足夠距離沉積以覆蓋所述雷射光束預期的流出區域。
9. 請求項1所述的方法，其中所述保護層貼近所述半導體晶元的周長。
10. 請求項1所述的方法，其中將塗料沉積到所述安裝磁帶上的步驟進一步包括將塗料泵到位於所述安裝磁帶之上的噴嘴裡以將所述塗料可控制地擴散到所述安裝磁帶上的步驟。
11. 請求項10所述的方法，進一步包括將所述半導體晶元和安裝磁帶支撐在支撐卡盤上並在從所述噴嘴擴散塗料時相對於所述噴嘴旋轉所述支撐卡盤、半導體晶元和安裝磁帶的步驟。
12. 請求項11所述的方法，進一步包括改變所述噴嘴和所述半導體晶元周長之間的相對距離以便將所述塗料沿著所述安裝磁帶沉積以覆蓋所述雷射光束預期的流出區域的步驟。
13. 請求項12所述的方法，其中所述改變所述噴嘴和所述半導體晶元周長之間的相對距離的步驟包括相對於所述半導體晶元移動樞紐手臂的步驟，所述噴嘴被支撐在所述樞紐手臂上。
14. 請求項1所述的方法，進一步包括將所述塗料擴散之後加熱所述保護層以便在切割所述半導體晶元之前加速乾燥所述塗料的步驟。
15. 請求項1所述的方法，其中所述雷射光束具有紫外波長。
16. 請求項1所述的方法，其中切割所述半導體晶元的步驟進一步包括產生額外的雷射光束以在不同點同時切割所述半導體晶元的步驟。
17. 一種在鐳射單切半導體晶元過程中保護支撐半導體晶元的安裝磁帶免受損害的方法，包括將塗料直接沉積在鄰近所述半導體晶元周長的所述安裝磁帶的一部分上以在鐳射單切之前在所述安裝磁帶上形成保護層的步驟，所述保護層係一有效厚度以保護所述安裝磁帶免被雷射光束切割。