JP2004179627A

JP2004179627A - 薄型ダイ取外し用装置及び方法

Info

Publication number: JP2004179627A
Application number: JP2003332274A
Authority: JP
Inventors: Yiu Ming Cheung; イウ・ミン・チュン; Chi Ming Chong; チ・ミン・チョン; Tat Wing Lee; タット・ウィング・リー; Ka Lok Leung; カ・ロク・レウン
Original assignee: ASM Assembly Automation Ltd
Current assignee: ASM Assembly Automation Ltd
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2004-06-24
Also published as: CN100392798C; MY143090A; US20040115904A1; US8026126B2; CN1503320A; EP1429372A1; TW200409272A; KR100549359B1; TWI221653B; KR20040047599A

Abstract

【課題】接着フィルムの接着面に取り付けられたダイを保持し、取り外すためにコレットを使用する、薄型ダイ取外し用の装置および方法を提供すること。
【解決手段】複数のエゼクタピン６ａを備えるエゼクタ装置を使用して、接着面から前記ダイ３を部分的に離層させ、コレット２によって取り外す。各エゼクタピン６ａは、取り外すべきダイ３の縁部から所定の距離以内の、前記ダイ３のほぼコーナの位置で、接着面の反対側のフィルム４の第２表面に接触し、かつ第２表面を持ち上げるように動作可能である。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子パッケージのダイボンディング中に薄型ダイを取り外すために、ダイに対して特定の場所に位置する複数のエゼクタピンを使用する装置および方法に関する。

ウェハ処理では、通常、フィルムフレーム（ＰＷＢ）上でのダイシングの後に、半導体ダイのアレイを有するウェハを受け取り、そのウェハを、配置のためにダイボンディングマシンに供給する。典型的なダイボンディングプロセスでは、プラスチック接着フィルムまたはマイラフィルムを有するフィルムフレームからダイを取り外し、持ち上げ、次いでリードフレーム、プリント配線板基板などの基板に移送する。通常、ピックアッププロセスでは、まず指定したダイを、プッシュアップピンが上昇してダイを下から持ち上げる位置に位置合せし、その位置に移動させると共に、プラスチック接着フィルムを真空吸引力によって押え付ける。次いでコレットまたはピックアップツールがダイの頂面の真上に移動する。ダイは、プッシュアップピンが適切なレベルまで上昇したときにプラスチック接着フィルムから取り外されることになる。コレットは、プラスチック接着フィルムからボンディング基板までダイを移送する動作中に、真空吸引力を与えてダイを保持する。

通常、小さいダイ（例えば幅２ｍｍ未満）の場合は、取り外すダイの中心に配置された１つのエゼクタピンが使用される。しかし、より大きなダイの場合は、ダイに対するプッシュアップ力を均等に分布させ、エゼクタピンによるピンチング効果を低減するために複数のエゼクタピンが使用される。ダイが薄くなると、ダイをプラスチック接着フィルムから取り外すプロセス中にダイが破損し、またはダイに亀裂が入る可能性が常に存在する。ダイの破損は主に、ダイとプラスチック接着フィルム間の界面の層間剥離が生じる前に、ピンのプッシュアップによって誘発される応力がダイの限界破損曲げ応力に達することに起因する。これは、（ｉ）ダイの寸法がより大きい場合、（ｉｉ）ダイがより薄い場合、および（ｉｉｉ）ダイとプラスチック接着フィルム間の接着力がより強い結合の場合に、より問題となる。

従来技術のピックアッププロセスは、１つのエゼクタピンまたは複数のエゼクタピンを使用する典型的なプッシュアップ機構を含む。図１にプッシュアップ装置とその周辺装置の典型的なレイアウトを示す。真空エゼクタプラットフォーム上で、真空吸引力供給源に接続されたキャップ上の穴を使用して、ダイ取外しプロセスの間、指定のダイおよびプラスチック接着フィルムを定位置に保持する。真空エゼクタプラットフォームのキャップ内部では、チャックがエゼクタピンを保持し、かつチャックは、エゼクタピンに対して垂直押上げ運動を与える電動式機構に接続される。押上げ運動の間、エゼクタピンは上方に移動し、ダイおよびプラスチック接着フィルムを押し上げる。その結果、プラスチック接着フィルム上に取り付けられたダイが離層し始め、フィルムと分離する。エゼクタピンがあるレベルまで上昇したとき、ダイとプラスチック接着フィルム間の接着力および接着面が十分小さくなり、それによってピックアップコレットが、吸引手段によってフィルムからダイを取り外すことが可能となる。

「ダイプッシュアップ装置」という名称の従来技術文献（例えば厚さ０．２ｍｍ超）は、半導体デバイス用のボンディングマシンで、ただ１つのプッシュアップエゼクタピンを有するダイプッシュアップ装置を使用している。本発明は、小さくかつ厚いダイに対して適用可能である。ダイの寸法が（例えば幅５ｍｍ超）大きくなるとき、（「プリピールダイエゼクタ装置」という名称の別の従来技術文献におけるような）２段エゼクタプロセスを使用することができる。更に別の従来技術文献に関連して、薄く（厚さ０．１ｍｍ未満）かつ大きなダイ（幅４ｍｍ超）を使用する場合、単一のエゼクタピンを使用してダイ取外しプロセスを実施することは実際的ではない（例えば、特許文献１〜３参照）。
米国特許第５、７５５、３７３号明細書米国特許第４、８５０、７８０号明細書米国特許出願公開第２００１／００１７４０３号明細書

別の従来技術文献や更に別の従来技術文献などの複数のピンを使用する従来技術の場合
、ピンの位置は、非常に薄い（例えば厚さ０．１ｍｍ未満）ダイを扱うように最適化され
ていない。これら（例えば幅４ｍｍ超）の設計は、ピンチング力を幾分低減することがで
き、ピックアッププロセス中のダイに対するどんな損傷も最小限に抑えることができる。
しかし、大きくかつ薄い（例えば厚さ０．１ｍｍ未満）ダイの場合、ピックアッププロセ
ス中にダイに亀裂が入るのを防止するために、複数のプッシュアップエゼクタピン向けに
最適化された設計が必要である。

本発明の目的は、ダイピックアッププロセス中にダイに対する損傷を引き起こすことなく、界面剥離応力を最大にし、ダイと接着フィルムの界面間の界面層間剥離を高めようとすることである。

本発明の第１の態様によれば、複数のダイを取り付けることができる接着面を有するフィルムと、接着面に取り付けられたダイを保持し、取り外すためのコレットと、各エゼクタピンが、取り外すべきダイの縁部から所定の距離以内の、前記ダイのほぼコーナの位置で、接着面の反対側のフィルムの第２表面に接触し、かつ第２表面を持ち上げるように動作可能であり、それによってダイが接着面から部分的に離層してコレットによって取り外される複数のエゼクタピンを備えるエゼクタ装置とを備える、薄型ダイの取外し用の装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、フィルムの接着面上に取り付けられた薄型ダイを取り外す方法であって、ダイの縁部から所定の距離以内の、前記ダイのほぼコーナの位置で、複数のエゼクタピンを用いて接着面の反対側のフィルムの第２表面に接触し、かつ第２表面を持ち上げる段階と、ダイのほぼコーナの位置でフィルムを押して、ダイを部分的に離層させる段階と、部分的に離層したダイを保持して、接着面からダイを取り外す段階とを含む方法。

以下、本発明の一実施形態を図示する添付の図面を参照しながら本発明をより詳細に説明することが好都合である。図面および関連する説明の詳細が、特許請求の範囲で定義される本発明の広義の識別の不変性に取って代わるものであると理解すべきではない。

次に、添付の図面を参照しながら、本発明による装置および方法の一例を説明する。

従来技術のダイ取外しプロセス用のイジェ（図示せず）クタ装置とその周辺装置を図１に示す。複数のダイ３が個別化され、プラスチック接着フィルム４に取り付けられている。プラスチック接着フィルム４は、真空エゼクタプラットフォーム８に対してダイ３を移動させるエキスパンダを備えるウェハテーブルに取り付けられて（図示せず）いる。この真空エゼクタプラットフォーム８は、１つまたは複数のエゼクタピン６を支持するチャック７を駆動する機構を含む格納容器である。チャック７には、エゼクタピン６用の装着穴およびブラケットが設けられ、チャック７は、電動式機構によって上方および下方に駆動される。ピックアップするように指定されるダイ３を真空エゼクタプラットフォーム８の中心に移動することにより、ピックアップサイクルが開始される。真空エゼクタプラットフォーム８の頂部で穴５を介して真空吸引力供給源９に接続された真空吸引により、プラスチック接着フィルム４がプラットフォーム８の頂面に押え付けられ、外輪１０を通じて与えられる追加の真空吸引力により、プラスチック接着フィルム４の周辺部が押え付けられる。真空エゼクタプラットフォーム８の頂面の上に上昇するエゼクタピン６が、プラスチック接着フィルム４上のダイ３を持ち上げる。一方、コレット２が下方に移動して、その真空吸引力供給源１がオンの状態でダイ３の頂部に静止し、ダイ３を保持し、接着フィルム４からダイ３を取り外す。

従来技術では、指定のダイは、図２ａおよび（米国特許第４、８５０、７８０号明細書のように）図２ｂに示すように１つのエゼクタピンまたは複数のエゼクタピンによって持ち上げられ、または２段プッシュアップ運動によって持ち上げられる。特定のピンの配置は存在しない。従来技術は、小さくかつ厚いダイの取外しに適している。ダイが薄くなり、ダイの寸法が大きくなると、ダイ取外しプロセス中にエゼクタピン６がプラスチック接着フィルム４上のダイ３を押し上げるときに、ダイに亀裂が入り、２つ以上の部片に分解する可能性が非常に高くなる。

本発明の好ましい実施形態によるエゼクタ装置とその周辺装置を図３に示す。複数のダイ３がフィルム４の接着面上に取り付けられている。真空吸引１を有するコレット２が、接着フィルム４の接着面上に取り付けられたダイ３を保持し、取り外すために設けられている。エゼクタ装置は、複数のエゼクタピン６、６ａを備え、エゼクタピン６ａのうち４つが、接着面と反対側のフィルム４の第２表面に接触し、かつそれを持ち上げるように動作可能である。４つのエゼクタピン６ａはそれぞれ、取り外すべきダイ３の縁部から所定の距離以内の、前記ダイ３のほぼコーナに位置する。エゼクタピン６、６ａは、移動可能チャック７によって支持される。ダイ３がフィルム４の接着面から部分的に離層したとき、コレット２が降ろされて、ダイ３を取り外す。

エゼクタピン６、６ａがフィルム４と接触している間、取り外すべきダイ３が取り付けられているフィルム４の一部を支持するように真空エゼクタプラットフォーム８を設ける。真空エゼクタプラットフォーム８は、取り外すべきダイの各コーナの位置にほぼ対応する開口を含み、エゼクタ装置がダイ３の中心部分に接触するエゼクタピン６を含む場合、ダイ３の中心部分に対応する１つまたは複数の開口も含む。エゼクタピン６、６ａは、真空エゼクタプラットフォーム８内に収容され、ダイ３の下のフィルム４と接触するように前記開口を通じて突き出ることが可能である。

フィルム４は、真空吸引力供給源９から生成された真空吸引力によって真空エゼクタプラットフォーム８の頂部に固定される。フィルム４はまた、外輪１０を通じて与えられる追加の真空吸引力によっても押え付けられる。

本発明は、薄くかつ大きなダイを扱う際に特に重要である。好ましい効果を達成するために、コーナエゼクタピン６ａをダイ３の縁部から所定の距離Δ以内に保つべきである。本発明は、図４ａまたは図４ｂに示すように、ダイ３のほぼ中心部分に別のエゼクタピン６を含むことができ、あるいは図４ｃに示すように、中心エゼクタピン６を不要にすることもできる。

所定の距離は、以下の要素のうち１つまたは複数を考慮することによって決定される。
（ｉ）ダイ３の厚さ、寸法、弾性係数。ダイ３が厚い場合、小さい場合、かつ／またはダイ３の弾性が高い場合、Δを大きくすることができる。
（ｉｉ）フィルム４の厚さおよび弾性係数。フィルム４が厚い場合、かつ／またはフィルム４の弾性が高い場合、Δを大きくすることができる。
（ｉｉｉ）ダイ３とフィルム４の弾性面との間の界面接着強度。界面接着強度が低い場合、Δを大きくすることができる。
（ｉｖ）エゼクタピン６、６ａの形状および寸法。エゼクタピン６、６ａの有効支持面積が大きい場合、Δを大きくすることができる。

所定の距離Δは限界値Δｃ未満にすべきである。単なる例であるが、以下は、特定の場合における好ましいΔｃのいくつかの値である。
（ｉ）ダイ３が幅３ｍｍから８ｍｍおよび厚さ０．１５ｍｍ未満のシリコンダイであり、フィルム４が約０．１ｍｍの厚さを有し、ダイ３と接着面の間の界面接着強度が１平方メートル当たり１５ジュール未満である場合、所定の距離は、ダイ３の縁部から１．２ｍｍ未満であることが好ましい。
（ｉｉ）ダイ３が幅８ｍｍ超および厚さ０．１５ｍｍ未満のシリコンダイであり、フィルム４が約０．１ｍｍの厚さを有し、ダイ３と接着面の間の界面接着強度が１平方メートル当たり１５ジュール未満である場合、所定の距離は、ダイ３の縁部から１．６ｍｍ未満であることが好ましい。
（ｉｉｉ）ダイ３が幅３ｍｍ〜８ｍｍおよび厚さ０．１５ｍｍ未（ガリウム砒素）満のガリウム砒素ダイであり、フィルム４が約０．１ｍｍの厚さを有し、ダイ３と接着面の間の界面接着強度が１平方メートル当たり１５ジュール未満である場合、所定の距離は、ダイ３の縁部から０．５ｍｍ未満であることが好ましい。

ＧａＡｓとシリコンのそれぞれの特性により、ＧａＡｓダイについての特定の距離Δは、シリコンダイよりも一般に短い。ダイ取外しプロセスの間、プラスチック接着フィルム４を押すための有効接触面積を与えるために、エゼクタピン６の寸法が有限であるべきであり、または何らかの形態の支えが存在すべきである。各エゼクタピン６、６ａは、少なくとも１×１０^−４ｍｍ^２の有効支持面積を有することが好ましい。

有限寸法の複数のエゼクタピン６ａをダイの各コーナに配置する結果として、高界面剥離応力領域の分布がダイ３の縁部に沿って集中し、かつダイ３のコーナ付近に集中することを理解されたい。ダイ３の各コーナにエゼクタピン６ａを配置することによって垂直界面剥離応力が増加し、それによってダイ３とプラスチック接着フィルム４間の界面の層間剥離が助長される。ダイ３に亀裂が入る前にプラスチック接着フィルム４から引き離される方がダイ３にとっては容易である。複数のエゼクタピン６ａをダイ３の各コーナに配置することにより、ダイ３中の変形応力、具体的には曲げモードも低下し、したがってダイ取外しプロセスによって誘発されるダイ割れの可能性が低下する。

本明細書で説明した本発明では、変形形態、修正形態、および／または上記で具体的に述べたもの以外の追加が許される。本発明は上記の説明の精神および範囲内に包含されるすべての変形形態、修正形態、および／または追加を含むことを理解されたい。

従来技術のダイエゼクタ装置と周辺装置の概略側断面表示である。１つのエゼクタピンを備える従来技術のプッシュアップ装置のエゼクタピンの配置の上面図である。複数のエゼクタピンを備える従来技術のプッシュアップ装置のエゼクタピンの配置の上面図である。本発明の好ましい実施形態によるダイエゼクタ装置と周辺装置の概略側断面表示である。ダイの縁部から所定の距離Δ以内の、ダイのコーナ付近に配置された複数のエゼクタピンを備える好ましい実施形態のエゼクタ装置のエゼクタピンの様々な配置の上面図である。ダイの縁部から所定の距離Δ以内の、ダイのコーナ付近に配置された複数のエゼクタピンを備える好ましい実施形態のエゼクタ装置のエゼクタピンの配置の上面図である。ダイの縁部から所定の距離Δ以内の、ダイのコーナ付近に配置された複数のエゼクタピンを備える好ましい実施形態のエゼクタ装置のエゼクタピンの配置の上面図である。

符号の説明

１真空吸引力供給源
２コレット
３ダイ
４接着フィルム
５穴
６、６ａエゼクタピン
７チャック
８真空エゼクタプラットフォーム
９真空吸引力供給源
１０外輪

Claims

複数のダイを取り付けることができる接着面を有するフィルムと、
接着面に取り付けられたダイを保持し、取り外すためのコレットと、
各エゼクタピンが、取り外すべきダイの縁部から所定の距離以内の、前記ダイのほぼコーナの位置で、接着面の反対側のフィルムの第２表面に接触し、かつ第２表面を持ち上げるように動作可能であり、それによって前記ダイが接着面から部分的に離層してコレットによって取り外される複数のエゼクタピンを備えるエゼクタ装置と、を備える薄型ダイの取外し用の装置。
前記所定の距離が、ダイの厚さ、寸法、および弾性係数、フィルムの厚さおよび弾性係数、ダイとフィルムの弾性面間の界面接着強度、ならびにエゼクタピンの形状および寸法からなる群中の１つまたは複数の要素を考慮することによって決定可能である、請求項１に記載の装置。
ダイが幅３ｍｍ〜８ｍｍおよび厚さ０．１５ｍｍ未満のシリコンダイであり、フィルムが約０．１ｍｍの厚さを有し、ダイと接着面の間の界面接着強度が１平方メートル当たり１５ジュール未満である場合、前記所定の距離がダイの縁部から１．２ｍｍ未満である、請求項１または請求項２に記載の装置。
ダイが幅８ｍｍ超および厚さ０．１５ｍｍ未満のシリコンダイであり、フィルムが約０．１ｍｍの厚さを有し、ダイと接着面の間の界面接着強度が１平方メートル当たり１５ジュール未満である場合、前記所定の距離が前記ダイの縁部から１．６ｍｍ未満である、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の装置。
ダイが幅３ｍｍ〜８ｍｍおよび厚さ０．１５ｍｍ未満のガリウム砒素ダイであり、フィルムが約０．１ｍｍの厚さを有し、ダイと接着面の間の界面接着強度が１平方メートル当たり１５ジュール未満である場合、前記所定の距離がダイの縁部から０．５ｍｍ未満である、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の装置。
フィルムがエゼクタ装置に接触している間、取り外すべきダイが取り付けられているフィルムの一部を支持する真空エゼクタプラットフォームを含む、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の装置。
取り外すべきダイの各コーナの位置にほぼ対応する開口を含み、前記エゼクタピンが、前記真空エゼクタプラットフォーム内に収容可能であり、前記ダイと接触するように前記開口を通じて突き出ることが可能である、請求項６に記載の装置。
前記エゼクタ装置が少なくとも４つのエゼクタピンを備え、各エゼクタピンが前記ダイのほぼコーナの位置に対応する、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の装置。
前記ダイのほぼ中心部分の位置に対応する１つまたは複数のエゼクタピンを含む、請求項８に記載の装置。
各エゼクタピンが、少なくとも１×１０^−４ｍｍ^２の有効支持面積を有する、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の装置。
フィルムの接着面上に取り付けられた薄型ダイを取り外す方法であって、
ダイの縁部から所定の距離以内の、前記ダイのほぼコーナの位置で、複数のエゼクタピンを用いて接着面の反対側のフィルムの第２表面に接触し、かつ第２表面を持ち上げる段階と、
前記ダイのほぼコーナの位置で前記フィルムを押して、前記ダイを部分的に離層させる段階と、
部分的に離層したダイを保持して、接着面から前記ダイを取り外す段階と、を含む方法。
ダイの厚さ、寸法、および弾性係数、フィルムの厚さおよび弾性係数、ダイとフィルムの弾性面間の界面接着強度、ならびにエゼクタピンの形状および寸法からなる群中の１つまたは複数の要素を考慮することによって前記所定の距離を決定する段階を含む、請求項１１に記載の方法。
ダイが幅３ｍｍ〜８ｍｍおよび厚さ０．１５ｍｍ未満のシリコンダイであり、フィルムが約０．１ｍｍの厚さを有し、ダイと接着面の間の界面接着強度が１平方メートル当たり１５ジュール未満である場合、前記所定の距離がダイの縁部から１．２ｍｍ未満である、請求項１１または請求項１２に記載の方法。
ダイが幅８ｍｍ超および厚さ０．１５ｍｍ未満のシリコンダイであり、フィルムが約０．１ｍｍの厚さを有し、ダイと接着面の間の界面接着強度が１平方メートル当たり１５ジュール未満である場合、前記所定の距離がダイの縁部から１．６ｍｍ未満である、請求項１１から請求項１３までのいずれか１項に記載の方法。
ダイが幅３ｍｍ〜８ｍｍおよび厚さ０．１５ｍｍ未満のガリウム砒素ダイであり、フィルムが約０．１ｍｍの厚さを有し、ダイと接着面の間の界面接着強度が１平方メートル当たり１５ジュール未満である場合、前記所定の距離がダイの縁部から０．６ｍｍ未満である、請求項１１から請求項１４までのいずれか１項に記載の方法。
フィルムがエゼクタピンに接触している間、取り外すべきダイが取り付けられているフィルムの前記第２表面上で前記フィルムの一部を支持する真空エゼクタプラットフォーム内に真空を生成することを含む、請求項１１から請求項１５までのいずれか１項に記載の方法。
真空エゼクタプラットフォーム内から、真空エゼクタプラットフォームに形成された開口を通じて、ダイのほぼコーナの位置で、フィルムまでエゼクタピンを持ち上げることをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
各エゼクタピンが前記ダイの別々のほぼコーナの所で前記ダイと接触する少なくとも４つのエゼクタピンが存在する、請求項１１から請求項１７までのいずれか１項に記載の方法。
前記ダイのほぼ中心部分に別々に接触する１つまたは複数のエゼクタピンを含む、請求項１８に記載の方法。
各エゼクタピンが、少なくとも１×１０^−４ｍｍ^２の有効支持面積を有する、請求項１１から請求項１９までのいずれか１項に記載の方法。