JP2003218134A - ダイボンディング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】パーティクルの発生を極力低減させて半導体装
置の歩留まりを向上させたダイボンディング装置を提供
する。 【解決手段】本発明のダイボンディング装置は、ダイボ
ンドヘッドにコレット支持軸が固定され該コレット支持
軸に脱着可能な角錐コレットと、ダイボンドヘッドの動
作を制御する制御装置とを有し、前記角錐コレット及び
前記コレット支持軸は、二重管構造としており、一方は
加圧源が、他方は真空源が接続されている。それぞれは
兼用されないので、半導体装置を吸着把持する際に発生
したパーティクルや吸い込んだパーティクルは、加圧さ
れて戻ることなく真空源に到達する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップをパ
ッケージに搭載するダイボンディング装置に関し、更に
詳しくは、パーティクルを嫌う半導体装置に好適なダイ
ボンディング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程において、酸化、
拡散などのウェハプロセスが終了したウエハは、スクラ
イビングされて個々の半導体チップに分割される。そし
て、個々に分割された半導体チップは、セラミックパッ
ケージやリードフレームなどのパッケージに搭載し固定
される。この工程はダイボンディングと称され、ダイボ
ンディングを行う装置をダイボンディング装置又はダイ
ボンダーと称している。

【０００３】図５は、従来のダイボンディング装置１０
０の概略構成図である。半導体チップを搭載するパッケ
ージは、マガジンＩＮ１０１に搭載され、コンベア１０
２によってスポッティング部１０３に移動される。スポ
ッティング部１０３では、パッケージの所定の部位に接
着剤が塗布される。接着剤が塗布されたパッケージは、
ダイボンドステージ１０４に移動される。

【０００４】一方、スクライビングされたウエハは、ウ
エハステージ１０５に搭載される。そして、個々に分割
された半導体チップは、ダイボンドヘッド部１０６にコ
レット支持軸１２２を介して固定されたコレット（図６
参照）に吸引把持される。コレットには多々種類がある
が、このうち角錐コレットは、素子表面へのダメージが
少ないことで知られている。これは、半導体チップの周
辺のみ接触させ、真空にて吸着して半導体チップを把持
するコレットである。把持された半導体チップは、一端
位置決めステージ１０７上に載せられ、正しい位置に合
わせられて再度吸引把持され、ダイボンドステージ１０
４上に移動される。

【０００５】ダイボンドステージ１０４上には既に接着
剤が塗布されたパッケージが準備されている。半導体チ
ップを把持した角錐コレットは、ダイボンドヘッドによ
って所定の位置に移動され、パッケージ上に半導体チッ
プを押し当てて、これを脱離させる。ダイボンディング
の終了したパッケージは、コンベア１０２を介してマガ
ジンＯＵＴ１０８に移動される。なお、ダイボンドヘッ
ドでの一連の動作には厳しい位置精度が要求されるの
で、これを確認するため画像処理装置１１０にて一連の
動作を映像化して位置の精度出しを行っている。

【０００６】制御装置１０９は、これら一連のダイボン
ドヘッドの動作や、パッケージの移動及び処理、更に、
後述する真空源１１１と加圧源１１２の切り替えなどを
制御する。

【０００７】図６は、従来のダイボンディング装置１０
０におけるウエハステージ１０５の断面図である。図６
を引用し半導体チップ１２４の把持を説明する。スクラ
イビングされたウエハは、ダイシングテープ１２１に着
けられたままウエハステージ１０５に搭載される。角錐
コレット１２３は、ダイシングヘッド１０６によってウ
エハステージ１０５上に移動された後、半導体チップ１
２４の位置まで下ろされる。なお、角錐コレット１２３
は、ダイボンドヘッド１０６から突出しているコレット
支持軸１２２に脱着可能に構成されている。角錐コレッ
ト１２３は、半導体チップ１２４の周辺部と接触される
と、半導体チップ１２４を真空吸引する。この際、間違
い無く把持するため、半導体チップ下面から突き上げピ
ン１２５により半導体チップを押し上げる。

【０００８】図７は、従来のダイボンディング装置１０
０におけるダイボンドステージ１０４の断面図である。
図７を引用して半導体チップ１２４のパッケージへの固
定を説明する。角錐コレット１２３は、ダイシングヘッ
ド１０６によってダイボンドステージ１０４上に移動さ
れた後、接着剤１２７が塗布されているパッケージ１２
６の所定の部位に下ろされる。パッケージ１２６に半導
体チップ１２４を押し当てた後、角錐コレット１２３の
内部を加圧することによって、半導体チップ１２４を角
錐コレット１２３から離す。

【０００９】なお、真空源と加圧源との切り替えは、コ
ントローラ１１３に配置されたスイッチのオンオフによ
って行われる。コントローラ１１３は、制御装置１０９
と接続されており、スイッチのオンオフは、制御装置の
指示によって行われる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなダイボンディング装置を用いると、ダイボンディ
ングを終了した半導体チップ上にはパーティクルが落下
するという問題があった。半導体装置がイメージセンサ
ーであるなら、受光部上にパーティクルが載ってしまう
と、画素欠陥の増加や受光感度の悪化・バラツキを生じ
不良品となる。

【００１１】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、パーティクルの発生を極力低減させた
ダイボンディング装置を提供する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者がパーティクル
の発生する原因を追求したところ、真空吸着の後窒素ガ
スなどでコレット内部を加圧する点にあることを突き止
めた。以下、図面を用いてこれを説明する。

【００１３】図８は、従来の角錐コレット１２３及びコ
レット支持軸１２２の断面図であり、（ａ）は半導体チ
ップ１２４を真空にて把持している図、（ｂ）は加圧し
て脱離する図である。パッケージに半導体チップを押し
付ける際、真空引きにより接着剤が角錐コレット１２４
内部に微粒子となって引き込まれる．引き込まれた接着
剤は、角錐コレット１２４やコレット支持軸１２２内壁
に付着する。付着した接着剤１３０は硬化して内壁から
剥離し易くなる。その状態で、コレット支持軸１２２及
び角錐コレット１２３内部が加圧されると、付着して硬
化した接着剤１３０は、内壁より剥がれて、半導体チッ
プ１２４上に落下する。

【００１４】また、スクライビング工程でダイシングテ
ープに残留するウエハの切りかす、或いは、コレットが
半導体チップを吸着する際に接触部分で生ずるチップの
欠けなどもパーティクルの原因となる。ウエハの切りか
すやチップの欠けは、その大きさによって、接着剤同様
に角錐コレットやコレット支持軸内壁に付着して加圧す
る際に落下したり、或いは、負圧によって半導体チップ
の周辺部から半導体チップの表面中央部上に引き寄せら
れることもある。

【００１５】請求項１の発明は、ダイボンドヘッドにコ
レット支持軸が固定され該コレット支持軸に脱着可能な
角錐コレットと、ダイボンドヘッドの動作を制御する制
御装置とを有するダイボンディング装置において、前記
角錐コレット及び前記コレット支持軸は、二重管構造を
有しすることを特徴とする。

【００１６】請求項２の発明は、請求項１に記載のダイ
ボンディング装置において、気体による加圧源及び真空
源を更に有し、前記二重管の一方に加圧源が接続され、
前記二重管の他方に真空源が接続され、前記二重管の加
圧値及び負圧値は、前記制御装置によって制御されるこ
とを特徴とする。

【００１７】請求項３の発明は、請求項２に記載のダイ
ボンディング装置において、前記二重管は、管の略中央
に配置された内側管と、該内側管を取り囲むように設け
られた外側管からなり、前記外側管は前記真空源が接続
され、前記内側管は前記加圧源が接続されることを特徴
とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態について図面を
参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態
に係るダイボンディング装置の概略構成図である。マガ
ジンＩＮ１に搭載されたパッケージは、コンベア２によ
ってスポッティング部３に移動され、パッケージの所定
の部位に接着剤が塗布される。接着剤が塗布されたパッ
ケージは、ダイボンドステージ４に移動される。

【００１９】一方、スクライビングされたウエハは、ウ
エハステージ５に搭載される。そして、個々に分割され
た半導体チップは、ダイボンドヘッド部６にコレット支
持軸を介して固定された角錐コレットに吸引把持され
る。把持された半導体チップは、一端位置決めステージ
７上に載せられ、正しい位置に合わせられて再度吸引把
持され、ダイボンドステージ４上に移動される。

【００２０】ダイボンドステージ４上には既に接着剤が
塗布されたパッケージが準備されている。半導体チップ
を把持した角錐コレットは、ダイボンドヘッド部６によ
って所定の位置に移動され、パッケージ上に半導体チッ
プを押し当てて、これを脱離させる。ダイボンディング
の終了したパッケージは、コンベア２を介してマガジン
ＯＵＴ８に移動される。ダイボンドヘッドでの一連の動
作は、画像処理装置１０にて一連の動作を映像化する。
これにより、精度の良い位置合わせが可能となる。制御
装置９は、これら一連のダイボンドヘッドの動作や、パ
ッケージの移動及び処理、更に、後述する真空源１１と
加圧源１２の切り替えなどを制御する。

【００２１】真空源１１は、真空度制御器１３と接続さ
れる。真空度制御器１３は、制御装置９の指示に従いコ
レット支持軸及びコレット内部の所定部の真空度を制御
する。また、加圧源１２は、本実施形態では窒素ガス源
であり、流量制御器（マスフローコントローラ）１４と
接続される。流量制御器１４は、制御装置の指示に従い
窒素ガスの流量を制御する。

【００２２】図２は、本実施の形態のダイボンディング
装置に搭載される角錐コレット２０の断面図である。角
錐コレットは、コレット支持軸（図示せず）と接続さ
れ、これと脱着可能となっている。角錐コレット内部及
びコレット支持軸内部は、二重管構造となっている。即
ち、従来と同様の外管２１の他、その内側に内管２２を
有している。そして、内管２２と外管２１とで二重管構
造を有している。加圧する窒素ガスは、そのうちの外管
２１から供給される。ここで使用される窒素ガスは、フ
ィルターを通したクリーンなガスであることは、言うま
でも無い。半導体チップ１５を吸着するための負圧は、
その内管２２から供給される。角錐コレット２０が半導
体チップを吸着するときは、半導体チップ１５を把持す
るように窒素ガスの流量と真空度のバランスを制御す
る。また、半導体チップ１５をパッケージ上で離すとき
は、半導体チップ１５が角錐コレット２０から脱離する
ように窒素ガスの流量と真空度のバランスを制御する。
窒素ガスの流量及び真空度の制御は、制御装置９の指示
により行われる。

【００２３】このようにすれば、角錐コレット２０及び
コレット支持軸の内管に接着剤などが付着しても、内管
は加圧されることが無いので接着剤が硬化しても落下せ
ずに真空源に吸い込まれる。

【００２４】図３は、第２の実施の形態に係る本発明の
ボンディング装置に搭載する角錐コレット３０の断面図
である。第１の実施の形態に係る角錐コレット２０と同
様に角錐コレット内部及びコレット支持軸内部は、二重
管構造となっている。即ち、外管３１及びその内側に内
管３２を有している。異なる点は、加圧する窒素ガスが
内管３２から供給され、負圧が外管３１から供給される
点にある。角錐コレット３０が半導体チップ１５を吸着
するときは、半導体チップ１５を把持するように窒素ガ
スの流量と真空度のバランスを制御する。また、半導体
チップ１５をパッケージ上で離すときは、半導体チップ
１５が角錐コレット３０から脱離するように窒素ガスの
流量と真空度のバランスを制御する。窒素ガスの流量及
び真空度の制御は、制御装置９の指示により行われる．
図４は、図３におけるＡ−Ａ‘部断面図である。接続支
持棒３３により補強されているので、二重管構造を持ち
ながら強度的に問題は無い。

【００２５】このようにすれば、角錐コレット２０及び
コレット支持軸の内管に接着剤などが付着しても、内管
は加圧されることが無いので接着剤が硬化しても落下せ
ずに真空源に吸い込まれる。また、外管３１が負圧側で
あるため、例えわずかにパーティクルが落下しても、半
導体チップの中央部には落下しないので、イメージセン
サーなどの受光部上に落ちて不良品となることは無い。

【００２６】なお、好ましくは、半導体チップ１５を吸
着するときにおいても窒素ガスを常時流出させるのが良
い。このようにすれば、クリーンな気体が半導体チップ
１５中央部から周辺部に常に流れることとなる。このた
め、パーティクルが周辺から半導体チップ１５の表面上
に引き寄せられることが無い。このことは、半導体チッ
プ１５を脱離するときも同様であり、真空を切らずに脱
離するのが好ましい。しかし、本発明はこれに限られる
のではなく、半導体チップ１５を吸着するときに窒素ガ
スを止めても構わない。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のダイボン
ディング装置は、コレット及びコレット支持軸内部を二
重管構造とし負圧と加圧のラインを個別に設けたので、
内部に付着したパーティクルが半導体ウエハ上に落下す
ることは無い。また、半導体装置がイメージセンサーな
らば、受光部面にパーティクルが落下することがないの
で画素欠陥の増加や受光感度の低下・バラツキなどによ
る不良品率が低減化し、このため、製造コストも低減さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るダイボンディ
ング装置の概略構成図である。

【図２】第１の実施の形態のダイボンディング装置に搭
載される角錐コレットの断面図である。

【図３】第２の実施の形態に係る本発明のボンディング
装置に搭載する角錐コレットの断面図である。

【図４】図３におけるＡ−Ａ‘部断面図である。

【図５】従来のダイボンディング装置の概略構成図であ
る。

【図６】従来のダイボンディング装置におけるウエハス
テージの断面図である。

【図７】従来のダイボンディング装置におけるダイボン
ドステージの断面図である。

【図８】従来の角錐コレット及びコレット支持軸の断面
図であり、（ａ）は半導体チップ１２４を真空にて把持
している図、（ｂ）は加圧して脱離する図である。

【符号の説明】

１，１０１・・・マガジンＩＮ ２，１０２・・・コンベア ３，１０３・・・スポッティング部 ４，１０４・・・ダイボンドステージ ５，１０５・・・ウエハステージ ６，１０６・・・ダイボンドヘッド部 ７，１０７・・・位置決めステージ ８，１０８・・・マガジンＯＵＴ ９，１０９・・・制御装置 １０，１１０・・・画像処理装置 １１，１１１・・・真空源 １２，１１２・・・加圧源 １３・・・真空度制御器 １４・・・流量制御器 １５・・・半導体チップ ２０，３０，１２３・・・角錐コレット ２１，３１・・・外管 ２２，３２・・・内管 ３３・・・接続支持棒 １１３・・・コントローラ １２１・・・ダイシングテープ １２２・・・コレット支持軸 １２４・・・半導体チップ １２５・・・突き上げピン １２６・・・パッケージ １２７ ，１３０・・・接着剤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイボンドヘッドにコレット支持軸が固
   定され該コレット支持軸に脱着可能な角錐コレットと、
   ダイボンドヘッドの動作を制御する制御装置とを有する
   ダイボンディング装置において、 前記角錐コレット及び前記コレット支持軸は、二重管構
   造を有することを特徴とするダイボンディング装置。
2. 【請求項２】 気体による加圧源及び真空源を更に有
   し、前記二重管の一方に加圧源が接続され、前記二重管
   の他方に真空源が接続され、 前記二重管の加圧値及び負圧値は、前記制御装置によっ
   て制御されることを特徴とする請求項１に記載のダイボ
   ンディング装置。
3. 【請求項３】 前記二重管は、管の略中央に配置された
   内側管と、該内側管を取り囲むように設けられた外側管
   からなり、前記外側管は前記真空源が接続され、前記内
   側管は前記加圧源が接続されることを特徴とする請求項
   ２に記載のダイボンディング装置。