晶片保持件的製作方法

2023-05-27 05:15:36

晶片保持件的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種晶片保持件，能夠將減薄加工的晶片容易且平坦地放置到特性試驗的實施裝置的載荷檯面上，在從晶片保持件取下晶片時晶片不會發生破損，能夠進行高溫下的特性試驗。以封住按照環狀留下周邊部而設有中空部的保持框架(10)的中空部的方式且以具有吸收金屬片與保持框架的熱膨脹之差的滑動自由度的方式，將金屬片(12)安裝到該保持框架(10)上。在該金屬片上形成有開設了多個細孔的穿孔區域(14)。能夠以覆蓋該穿孔區域的一部分或全部的方式配置晶片(30)，具備由耐熱性原材形成的晶片固定機構(20)，該晶片固定機構(20)將配置在金屬片上的晶片固定成使其不會相對於該金屬片活動。
【專利說明】晶片保持件

【技術領域】
[0001] 本發明涉及在形成有電子元件·光學元件等的半導體晶片等晶片的特性試驗工序 中保持該晶片並進行搬送的保持件。

【背景技術】
[0002] 對於同一形狀的多個電子元件或者光學元件2維配置而形成的晶片，在用於將這 些元件單片化的切割工序之前，實施測試這些元件的電氣的或者光學的特性的特性試驗， 從而實施用於識別合格元件和不合格元件的作業。並且，公開了數個元件的電氣的特性試 驗裝置或者電氣的特性試驗方法（例如，參照專利文獻1?4)。對於元件的光學的特性試 驗也使用同樣的裝置及方法來進行。
[0003] 以往，採用通過鉗子等夾具直接夾住晶片單體而將其放置到特性試驗裝置的載荷 臺上的方法。可以採取這樣的方法的理由在於，晶片具有足夠的厚度，且也具有用鉗子等夾 具處理破損的可能性低的足夠的強度。
[0004] 然而，最近的趨勢是要求減薄晶片。
[0005] 在要求減薄晶片的背景中，可以舉出的是廣泛認識到通過減薄晶片可以提高電子 元件或者光學元件的特性。另外，要求以這樣的方式製作該元件也處於這一背景中，其中即 使將單片化的元件埋入卡片等而模塊化，埋入的部分與卡片的其他部分相比其厚度也基本 上不發生變化。再有，通過減薄晶片有利於將從元件發出的熱量經由該晶片向晶片外部散 熱也成為晶片被減薄加工的背景。
[0006] 作為為了將因被減薄加工而成為不能具有用鉗子等夾具處理的強度的晶片放置 到實施特性試驗的裝置的載荷臺上，而針對在搬送中所利用的晶片保持件，公開了一種電 子部件保持件（參照專利文獻5)。在使用該電子部件保持件時，通過粘接帶將晶片的周緣 部固定。
[0007] 在先摶術f獻
[0008] 專利f獻
[0009] 專利文獻1 :日本特開平05 - 333098號公報
[0010] 專利文獻2 :日本特開平07 - 245401號公報
[0011] 專利文獻3 :日本特開平08 - 153763號公報
[0012] 專利文獻4 :日本特開2005 - 294773號公報
[0013] 專利文獻5 :日本特開2011 - 23546號公報


【發明內容】

[0014] 發明解決的課是頁
[0015] 然而，在使用專利文獻5中公開的電子部件保持件將晶片搬送到特性試驗的實施 裝置的載荷臺的方法中，在從固定晶片的周緣部的粘接帶剝離晶片時存在晶片破損的可能 性。
[0016] 另外，由於粘接帶為消耗品，所以每次特性試驗都需要使用新的粘接帶，每次實施 特性試驗都產生新的成本。
[0017] 另外，由於粘接帶的耐熱溫度低，所以無法進行將作為特性試驗的對象的晶片設 定成120°C程度以上的高溫來實施的特性試驗。
[0018] 再有，專利文獻5中公開的電子部件保持件的保持對於垂直地作用於晶片面的力 承受能力弱，若作用這樣的力，則有可能晶片從電子部件保持件脫離或者晶片破損。
[0019] 此外，若將由專利文獻5中公開的電子部件保持件保持的晶片直接放置到實施特 性試驗的裝置的載荷臺上，則成為晶片的背面以粘接帶的厚度從載荷臺面浮起的狀態，所 以為了將晶片平坦地設置在特性試驗的實施裝置的載荷臺上需要花費特殊的努力。
[0020] 解決課題的手段
[0021] 本申請的發明人想到代替通過由上述粘接帶構成的保持層及抑制層夾持固定晶 片而使用作為保持層發揮作用的金屬片。確信的是，若採用在該金屬片上形成開設了多個 細孔的穿孔區域，在將晶片固定在晶片特性試驗裝置的載荷臺上時，以經過該孔吸引晶片 而固定到載荷臺上的結構，則作為被減薄加工而機械強度弱的晶片的保持件可以解決上述 問題。
[0022] 因此，本發明的目的在於提供能夠將被減薄加工的晶片容易且平坦地放置到特性 試驗的實施裝置的載荷檯面上的晶片保持件。
[0023] 為此，根據本發明的宗旨，提供以下結構的晶片保持件。
[0024] 本發明的晶片保持件具備保持框架、金屬片、晶片固定機構。保持框架以環狀留下 周邊部而設有中空部。金屬片具有吸收金屬片與保持框架的熱膨脹之差的滑動自由度，並 以封住保持框架的中空部的方式安裝。
[0025] 在該金屬片上形成有開設了多個細孔的穿孔區域，能夠以覆蓋該穿孔區域的一部 分或全部的方式配置晶片。並且，通過晶片固定機構將配置在金屬片上的晶片固定在該金 屬片上。該晶片固定機構由耐熱性原材形成。
[0026] 晶片固定機構具備晶片外形基準接合板和接合板按壓蓋板。
[0027] 晶片外形基準接合板和接合板按壓蓋板分別以環狀留下周邊部而設有中空部。
[0028] 另外，穿孔區域可以分離成金屬片的多個部分來設置。
[0029] 發明效果
[0030] 根據本發明的晶片保持件，由於以封住保持框架的中空部的方式安裝金屬片且在 該金屬片上配置晶片，所以即使垂直地向晶片面作用力，也不會發生晶片從晶片保持件脫 離的情況以及晶片破損的情況。
[0031] 若支承晶片的保持層由金屬片形成，對配置在金屬片上的晶片進行固定的晶片固 定機構由耐熱性原材形成，則在高溫下的特性試驗中也能夠使用。另外，由於以具有吸收 金屬片與保持框架的熱膨脹之差的滑動自由度的方式將金屬片安裝在保持框架上，所以即 使在金屬片與保持框架之間產生熱膨脹之差，金屬片也不會撓曲。即，即使在特性試驗於 300°C等的高溫下實施的情況下，金屬片也不會撓曲，所以成為適合利用於高溫下的特性試 驗的晶片保持件。
[0032] 由於採用了在金屬片上形成有開設了多個細孔的穿孔區域，以覆蓋該穿孔區域的 一部分或全部的方式配置晶片的結構，所以並非將晶片用粘接物質來固定，而僅是直接將 晶片搭載。因此，在將晶片從晶片保持件取下時，晶片破損的危險性小。
[0033] 代替在晶片背面的周緣部粘接保持層的露出口的周緣部的結構，本發明的晶片保 持件採用了利用金屬片以覆蓋開設了多個細孔的穿孔區域的一部分或全部的方式配置晶 片的結構，所以在將晶片放置到特性試驗的實施裝置的載荷檯面上時，不會成為晶片的背 面從載荷臺面浮起的狀態，能夠將晶片容易且平坦地放置到特性試驗的實施裝置的載荷臺 面上。
[0034] 在此基礎上，由於無需將金屬片在每次特性試驗時都更換成新的金屬片而能夠長 期使用，所以即使反覆進行特性試驗也不會產生新的成本，獲得了經濟性優異的效果。
[0035] 通過將穿孔區域在金屬片上分離地設置成多個部位，能夠與晶片外形的大小及形 狀相對應且用該晶片適當覆蓋穿孔區域來配置晶片。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036] 圖1是表示構成本發明的實施方式的晶片保持件的結構單元的概略形狀的圖。
[0037] 圖2是表示將穿孔區域分離成多個部分來設置的金屬片的一例的概略形狀的圖。
[0038] 圖3是用於說明以具有吸收金屬片與保持框架的熱膨脹之差的滑動自由度的方 式將金屬片安裝於保持框架的結構例的圖，（A)是表示沿著保持框架的內周形成階梯狀的 高低差並利用該高低差安裝金屬片的形態的圖，（B)是表示夾著金屬片的周邊部分來安裝 的形態的圖。
[0039] 圖4是表示從垂直於晶片的面的方向觀察組裝成能夠固定晶片來搬送的狀態的 本發明實施方式的晶片保持件的概略形狀的圖。
[0040] 圖5(A)是對於將晶片固定成能夠固定晶片來搬送的狀態之前的狀態的晶片保持 件沿垂直於晶片的面的方向切斷而表示的概略圖。（B)是對於組裝成能夠固定晶片來搬送 的狀態的狀態的晶片保持件沿垂直於晶片的面的方向切斷而表示的概略圖。

【具體實施方式】
[0041] 以下，參照圖1?圖5對本發明的實施方式進行說明。圖1?圖5是表示本發明 的一結構例的圖，只是以能夠理解本發明的程度概略地表示了各結構單元的配置關係等， 而不是將本發明限定於圖示例。
[0042] 在形成有電子元件·光學元件等的半導體晶片等晶片的切割工序之前，實施這些 元件的特性試驗。若晶片被減薄加工，則會成為具有無法用鉗子等夾具直接夾著搬送的強 度。本發明的晶片保持件就是在用於將這樣的晶片放置到特性試驗裝置的載荷臺的搬送時 使用。
[0043] 在此被處理的晶片例如是直徑200mm的矽晶片，是通過背研等方法薄型化至厚度 100 μ m以下、根據情況厚度達20 μ m以下的晶片。
[0044] 作為特性試驗的實施對象的晶片被晶片保持件保持並搬送，從而吸附固定到晶片 特性試驗裝置的載荷臺上。在晶片的電氣特性試驗中，有時需要從形成有電子元件的晶片 的表面向背面流過電流。此時，使針狀探測電極與形成在晶片的表面的作為特性試驗對象 的任意電子元件的電極接觸，從該針狀探測電極施加電壓，從而從晶片的表面（電子元件 的電極）向背面流過電流。
[0045] 為了從晶片的表面向背面流過電流，需要使晶片特性試驗裝置的載荷臺的面與晶 片的背面電氣導通。因此，對於本發明的晶片保持件，如以下所說明，採用的是用形成有開 設了多個細孔的穿孔區域的金屬片保持晶片的結構。根據該結構，能夠經由穿孔區域的孔 將晶片吸附固定在特性試驗裝置的載荷臺上。再有，由於金屬片具有導電性，所以可以實現 載荷臺的面與晶片的背面電氣導通的狀態。
[0046] 參照圖1?5,對本發明實施方式的晶片保持件的結構進行說明。如圖1所示，該 實施方式的晶片保持件由保持框架10、金屬片12及晶片固定機構20而構成。保持框架10 以環狀留下周邊部而設有中空部。
[0047] 金屬片12適合使用被稱作墊片^材）的金屬片來形成。墊片用於金屬片12 時具有足夠的厚度、均勻性及平坦性。另外，不鏽鋼系的墊片具有不易生鏽的特徵且能夠進 行為了確保較大的表面電氣傳導度的鍍金等處理，所以是適合作為電氣特性試驗對象的晶 片的保持件的原材。
[0048] 在金屬片12上，如圖1所示，形成有開設了多個細孔的穿孔區域14。能夠以覆蓋 該穿孔區域14的一部分或全部的方式配置晶片30。另外，如圖2所示，穿孔區域14也可以 分離成金屬片12的多個部分（穿孔區域14-1及穿孔區域14-2)來設置。通過這樣將穿孔 區域分離成多個部分來設置，能夠將外形的大小及形狀不同的各種晶片固定並搬送。
[0049] 本申請的發明人經過試驗確認了對於墊片利用蝕刻技術在穿孔區域開設多個細 孔能夠將被減薄加工的晶片平坦地放置到載荷檯面上。即，在由墊片形成的金屬片12上形 成上述的穿孔區域14時，例如適當利用蝕刻技術等即可。並且，晶片固定機構20能夠將配 置在金屬片12上的晶片30固定成使其不會相對於該金屬片12活動。例如，為了進行設定 成120°C以上的高溫來實施的特性試驗，晶片固定機構20由金屬等耐熱性原材形成為好。
[0050] 為了將金屬片12安裝到保持框架10上，可以沿著構成保持框架10的中空部的內 周形成階梯狀的高低差，在該高低差部分搭載金屬片12的周邊部分來安裝。對於該金屬片 12向保持框架10的安裝，參照圖3(A)及（B)進行說明。圖3(A)是表示在保持框架10的 高低差部分搭載了金屬片12的周邊部分的狀態的局部剖視結構圖。另外，圖3(B)是表示 在保持框架10上形成用於夾著金屬片12的周邊部分來安裝的結構的形態的圖。
[0051] 在圖3(A)所示的結構中，保持框架10沿著構成中空部的內周設有階梯狀的高低 差。保持框架10的厚度"C"為1.2_左右。與此相對，留下厚度"a"來形成高低差。留下 的厚度"a"為0. 3mm左右就足夠。用於搭載金屬片12的商低差部分的尺寸"b"有4mm左 右就足夠，用於在該高低差部分搭載金屬片12的尺寸"e"為3. 5mm左右即可。從尺寸"b" 減去尺寸"e"的值是為了吸收金屬片12與保持框架10的熱膨脹之差而需要的值。作為為 了吸收該熱膨脹之差而需要的值，確保為〇. 5_左右即可。
[0052] 需要說明的是，在此表示的尺寸"a"?"e"僅僅是表示了一例，關於從尺寸"b"減 去"e"的值究竟設定為何種程度，應當綜合考慮保持框架10、金屬片12的原材或者為了執 行高溫特性試驗而設定的溫度範圍等來適當設定。
[0053] 另外，在此說明的金屬片12(厚度示為"d"）安裝於保持框架10的方法僅僅是表 示了一例。除此之外也可以如圖3(B)所示那樣採用夾著金屬片12的周邊部分來安裝的結 構。同樣在採用了這樣的形態的情況下，用於確保吸收金屬片12與保持框架10的熱膨脹 之差的滑動自由度的尺寸為從尺寸"b"減去夾著金屬片12的部分的尺寸"e"的尺寸。需 要說明的是，作為以具有吸收金屬片12與保持框架10的熱膨脹之差的滑動自由度的方式 將金屬片12安裝在保持框架10上的結構，除了在此舉出的結構以外也有各種各樣的結構。
[0054] 晶片固定機構20具備晶片外形基準接合板16和將該板按壓固定的接合板按壓蓋 板18。並且，在將晶片30的周緣部用晶片外形基準接合板16的中空部的內側周緣部和金 屬片12夾持的基礎上，在晶片外形基準接合板16上層疊接合板按壓蓋板18。在此基礎上， 將該接合板按壓蓋板18固定在保持框架10上。其結果，晶片30被固定成不會相對於金屬 片12活動。
[0055] 通過具備晶片外形基準接合板16來構成晶片固定機構20,不管晶片30的外形形 狀是否存在差異，都能夠容易地將晶片30固定在保持框架10上。
[0056] 參照圖4及圖5 (A)、（B)，對通過晶片固定機構20將晶片30相對於金屬片12進 行固定的方法進行說明。另外，對晶片30的特性試驗工序的實施方式進行說明。
[0057] 晶片固定機構20具備晶片外形基準接合板16和將該板按壓固定的接合板按壓蓋 板18。並且，如圖5(A)所示，將晶片30的周緣部沿著晶片外形基準接合板16的中空部的 內側周緣部嵌入來進行定位，並在晶片外形基準接合板16上層疊接合板按壓蓋板18。在此 基礎上，利用蓋板止動件24及螺釘26將該接合板按壓蓋板18固定在保持框架10上。其 結果，晶片30被金屬片12和接合板按壓蓋板18夾持，且晶片30被固定成不會相對於金屬 片12活動。
[0058] 在將晶片30相對於金屬片12進行固定時，首先設置成在保持框架10的沿著構成 中空部的內周形成的階梯狀的高低差部分搭載金屬片12的周邊部分。然後，將晶片30的 周緣部向晶片外形基準接合板16的中空部的內側周緣部嵌入來進行定位，層疊接合板按 壓蓋板18而用金屬片12和接合板按壓蓋板18夾持晶片30。之後，用蓋板止動件24按壓 接合板按壓蓋板18,將螺釘26固定到晶片特性試驗裝置的載荷臺32的固定用陰螺紋部中， 由此將接合板按壓蓋板18、晶片外形基準接合板16、晶片30及保持框架10固定在載荷臺 32上。由此，晶片30被金屬片12和接合板按壓蓋板18夾持固定。
[0059] 在晶片外形基準接合板16上設有用於確定晶片30的平面定位的方向的凹口配合 部22。
[0060] 作為特性試驗的實施對象的晶片30,使用本發明實施方式的晶片保持件來搬送， 並放置到晶片特性試驗裝置的載荷臺32的吸附面32s上。作為金屬片12而被加以利用的 墊片，可以採用其厚度在〇. 〇〇5mm?0. 5mm的範圍的墊片。S卩，足夠薄的金屬原材可以作為 金屬片12加以利用。
[0061] 在將晶片30放置到載荷臺32上之後，經由金屬片12的穿孔區域14的孔，通過設 於載荷臺32的吸引孔34來進行吸引，從而將晶片30吸附固定到載荷臺32上。由於金屬 片12由足夠薄的金屬原材形成，所以如圖5(B)所示，通過使金屬片12稍微撓曲，除了與保 持框架10的構成中空部的內周非常接近的區域以外，在晶片特性試驗裝置的載荷臺32的 吸附面32s與金屬片12之間形成的間隙消失。即，在設置有晶片30的穿孔區域14,在晶片 特性試驗裝置的載荷臺32的吸附面32s與金屬片12之間不形成間隙。並且，由於金屬片 12具有導電性，所以實現載荷臺32的吸附面32s與晶片30的背面3〇1電氣導通的狀態。
[0062] 由於晶片30的表面30f沒有覆蓋物而裸露，所以能夠使針狀探測電極接觸在晶片 30的表面30f形成的作為特性試驗對象的任意電子元件的電極，從該針狀探測電極施加電 壓。
[0063] 在將晶片30吸附固定在載荷臺32上時，若構成穿孔區域的多個細孔的直徑過大， 則被吸附的晶片30的處於該孔正上方的部分因吸引力而發生撓曲。因此，該孔的直徑存在 上限值。
[0064] 例如，在晶片30為厚度20 μ m的Si晶片的情況下可知，若孔的直徑為0. 2mm以上， 則晶片30會發生變形。即，在實用上，作為被晶片保持件搬送的對象的晶片多數情況下具 有與厚度20 μ m的Si晶片相當的強度，所以希望孔的直徑在0. 2mm以下。
[0065] 無論如何，構成穿孔區域的多個細孔的直徑優選設定為在特性試驗裝置的載荷臺 32吸引固定晶片30時晶片30不發生變形的大小。另外，若該孔的直徑過小，則作用於晶 片30的吸引力弱而不優選。根據這些觀點，孔的直徑適合設定為晶片30不發生變形的最 大的大小。
[0066] 說明了晶片固定機構20具備蓋板止動件24及螺釘26的結構，但也可以用強磁性 金屬材形成金屬片12,使用帶有磁性的強磁性體材料來形成接合板按壓蓋板18。若這樣構 成，則接合板按壓蓋板18通過磁力吸附在金屬片12上，晶片30相對於金屬片12被固定。 [0067] 若採用通過磁力固定的結構，則不再需要蓋板止動件24及螺釘26,進而在將晶片 30從金屬片12分離而搬送時不再需要擰松螺釘26等繁瑣的作業。即，不僅晶片的固定能 夠容易地進行，而且只要使接合板按壓蓋板18從金屬片12脫離而去除就能夠使晶片30容 易地從金屬片12去掉。
[0068] 在晶片外形基準接合板16及接合板按壓蓋板18成為實施晶片的電氣特性試驗的 障礙時，可以在晶片30處於吸附固定在載荷臺32上的狀態期間，去除晶片外形基準接合板 16及接合板按壓蓋板18中的任一方或者雙方。
[0069] 若為了執行高溫特性試驗而將晶片30設定成高溫狀態，則在晶片30的熱膨脹大 小與構成晶片固定機構20的原材的熱膨脹大小之間產生差值。然而，即使因該熱膨脹的大 小之差而導致晶片30的位置發生變動，由於吸引而產生的吸附固定的力沒有大到不能使 晶片30的位置偏移的程度，所以通過適當調整晶片30的位置，完全可以將晶片30的位置 移動調整到能夠進行晶片的電氣特性試驗的最佳位置。
[0070] 需要說明的是，以作為晶片30保持形成有電子元件?光學元件等的半導體晶片為 前提說明了本發明的晶片保持件的結構及功能，但作為該晶片保持件所保持的晶片，不限 定於形成有元件的晶片。例如，為了作為將切割的電子元件結合時的間隔件等加以利用，有 時需要將藍寶石結晶基板、玻璃基板等切割而得到的模具。在加工作為該間隔件的模具的 工序中，在將非常薄的藍寶石結晶基板、玻璃基板等向切割裝置的載荷臺搬送時也可以利 用本發明的晶片保持件。
[0071] 符號說明：
[0072] 10 :保持框架
[0073] 12 :金屬片
[0074] 14、14-1、14-2 :穿孔區域
[0075] 16:晶片外形基準接合板
[0076] 18 :接合板按壓蓋板
[0077] 20:晶片固定機構
[0078] 22:凹口配合部
[0079] 24 :蓋板止動件
[0080] 26 :螺釘
[0081] 30:晶片
[0082] 32 :載荷臺
[0083] 34:吸引孔
【權利要求】
1. 一種晶片保持件，其特徵在於，包括： 保持框架，其以環狀留下周邊部而設有中空部； 金屬片，其具有開設了多個細孔的穿孔區域； 晶片固定機構，其對以覆蓋所述穿孔區域的一部分或全部的方式配置在所述金屬片上 的晶片進行固定， 所述金屬片使用被稱作墊片的金屬片來形成，在所述穿孔區域上開設的所述多個細孔 通過蝕刻技術來形成， 所述金屬片以具有吸收所述金屬片與所述保持框架的熱膨脹之差的滑動自由度的方 式安裝在所述保持框架上， 所述晶片固定機構由耐熱性原材形成，具有： 晶片外形基準接合板，其以環狀留下周邊部而設有中空部； 接合板按壓蓋板，其對該晶片外形基準接合板進行按壓固定，以環狀留下周邊部而設 有中空部， 在將所述晶片的周緣部用所述晶片外形基準接合板的中空部的內側周緣部和所述金 屬片夾持的基礎上，在該晶片外形基準接合板上層疊所述接合板按壓蓋板，將所述晶片固 定成不會相對於該金屬片活動。
2. 根據權利要求1所述的晶片保持件，其特徵在於， 以能夠與所述晶片的大小及形狀相對應且用該晶片適當覆蓋所述穿孔區域來配置該 晶片的方式，該穿孔區域被設置為分離成該金屬片的多個部分。
【文檔編號】H01L21/683GK104094395SQ201380004382
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年2月13日 優先權日:2012年2月14日
【發明者】田中知行, 池田穗高, 橫田滿 申請人:泰克霍隆株式會社