JP2004193493A - ダイピックアップ方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】個々に独立したダイを順次ピックアップする方法および装置を提供する。
【解決手段】X−Y−Zステージ1に多孔吸着板2を設け、サクションチャンバー3によって真空吸引し、サクションチャンバー3内に吸着ブロッカー5を昇降自在に配置し、多孔吸着板2の上面をカバーするX方向に移動自在なリークカバー6,7を設け、多孔吸着板2の上方で、かつ、吸着ブロッカー5と同一軸線上に昇降および水平移動自在のコレット8を配置して、ピックアップしようとするダイを吸着ブロッカー5およびコレット8の同一軸線上に位置させ、多孔吸着板2の下面に吸着ブロッカー5を接触させて吸引力を遮断した状態で、コレット8によりダイをピックアップし、ダイがピックアップされて抜けた多孔吸着板2の表面をリークカバー6,7でカバーする。
【選択図】 図1
【解決手段】X−Y−Zステージ1に多孔吸着板2を設け、サクションチャンバー3によって真空吸引し、サクションチャンバー3内に吸着ブロッカー5を昇降自在に配置し、多孔吸着板2の上面をカバーするX方向に移動自在なリークカバー6,7を設け、多孔吸着板2の上方で、かつ、吸着ブロッカー5と同一軸線上に昇降および水平移動自在のコレット8を配置して、ピックアップしようとするダイを吸着ブロッカー5およびコレット8の同一軸線上に位置させ、多孔吸着板2の下面に吸着ブロッカー5を接触させて吸引力を遮断した状態で、コレット8によりダイをピックアップし、ダイがピックアップされて抜けた多孔吸着板2の表面をリークカバー6,7でカバーする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はダイピックアップ方法および装置に関し、より詳しくは、相互に分離独立した多数の半導体チップなどのダイを保持したステージ上からダイを1個ずつピックアップする方法およびダイピックアップ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置を製造する場合、一般に、図8に示すように、半導体ウェーハWに多数の半導体素子Pを形成し、このウェーハWの裏面を、図9に示すように、表面に粘着層を有するダイシングテープTに貼り付け、各素子P,P間のストリート領域Sをダイサ(ダイヤモンドカッタ)などで図10(A)(B)に示すようにダイシング(カット)して多数のダイDを形成し、ダイシングテープTを放射方向に引き伸ばして、各ダイD,D間を離隔させた後、ダイシングテープTを放射方向に引き伸ばした状態で環状治具などに保持してX−Y−Zステージ上に載置し、図11に示すように、ダイシングテープTの下方から1個または複数個の突き上げ棒BでダイDを突き上げて、ダイDの下面とダイシングテープTとの接着面積を低減させることによって両者の粘着力を低減させた状態で、コレットCによりダイDをピックアップするようにしている。
【0003】
なお、上記のダイシング(カット)工程において、図10(A)に示すように、ウェーハWを完全にカットする溝M1を形成してダイDを得るフルカット法と、図10(B)に示すように、ウェーハWの厚さの途中深さまで溝M2を形成した後、ウェーハWに押曲げ力を付与して、残余部分を結晶方向に沿って破断CKしてダイDを得るハーフカット法とがある。
【0004】
いずれにしても、所定の厚さ寸法を有するダイサ(ダイヤモンドカッタ)でダイシング(カット)するので、図12に示すように、ダイサDCの歯の厚さ寸法t1と、ダイサDCによって削り取られて形成される加工歪層の寸法t2の2倍とを加算した幅寸法w1の領域には、半導体素子Pを形成することができないので、ウェーハWには予め、上記のダイシングのために必要な素子Pを形成しない幅寸法w1(t1+2t2)以上の大きさのストリート領域Sを設ける必要がある。このため、1枚のウェーハWから得られるダイDの個数が低下して、ダイの収率が低くなることが避けられなかった。
【0005】
また、ダイシングテープTを使用するので資材費が嵩むのみならず、ウェーハWのダイシング前に、ウェーハWをダイシングテープTに貼り付けることが必要であり、その貼り付けにより工数が増大するし、ダイシングテープTからダイDをピックアップする際に、前述のように、ダイシングテープTの下側から鋭い突き上げ棒Bで突き上げているため、ダイDが破損することがある。さらには、ダイシングテープTから剥離したダイDの裏面に、ダイシングテープTの粘着層の粘着物質が付着しているので、その除去が必要であるなどの問題点もあった。
【0006】
一方、最近、上記のダイシング法に代えて、ウェーハWにレーザを照射して、ウェーハWに割断の起点となる傷を付け、この傷を起点として熱歪を利用して割断する方法が提案されている。このレーザ割断法によれば、ウェーハWの熱歪によって割断されるので、従来のダイサDCによるダイシング法の場合のような、ダイサDCの歯の厚さ寸法t1や、ダイサDCによる加工歪層の厚さ寸法t2の2倍の寸法を考慮する必要がないので、ストリート領域Sの幅寸法を格段に小さくでき、したがって、1枚のウェーハWから得られるダイDの収率が向上する(例えば、特許文献1〜4参照。)。
【0007】
【特許文献1】
特開平9−38958号公報
【特許文献2】
特開平9−38959号公報
【特許文献3】
特開平9−38960号公報
【特許文献1】
特開平9−45636号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このレーザ割断法によると、ウェーハWから収率良くダイDが得られる利点はあるものの、多数のダイDが相互に分離された独立状態であるために、多数のダイの支持方法に工夫が必要である。
【0009】
すなわち、例えば、多孔吸着板の上に多数の半導体素子Pを形成したウェーハWを吸着支持すれば、一応、多数のダイDを吸着することは可能であるが、ピックアップしようとするダイまでもが多孔吸着板に吸着されているので、ダイのピックアップが不可能ないし著しく困難である。
【0010】
一方、多孔吸着板の下方に、各ダイのサイズに合わせて多数の真空吸引系を接続し、これらの真空吸引系をピックアップするダイに応じて開閉することも考えられるが、そのようにすると構成が著しく複雑、かつ、大型、高価になるという解決すべき課題がある。
【0011】
そこで、本発明は、個々に分離独立している多数のダイを整列状態で吸着し、順次ピックアップすることが可能な、ダイピックアップ方法およびダイピックアップ装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明のダイピックアップ方法は、ステージ上に配列された多数のダイと、ステージの上方に配置されステージ上のダイを順次ピックアップするコレットとを有し、コレットでステージ上のダイを順次ピックアップする方法において、前記ステージがダイを吸着する多孔吸着部材を有し、この多孔吸着部材によって相互に分離独立した多数のダイが吸着されており、前記多孔吸着部材のピックアップしようとするダイの吸着力を吸着ブロッカーにより遮断した状態で、コレットによりダイをピックアップすると共に、多孔吸着部材のダイがピックアップされた表面部分をリークカバーでカバーするようにしたことを特徴とするものである(請求項1)。
【0013】
上記のダイピックアップ方法によれば、多孔吸着部材によって吸着された多数のダイのうち、ピックアップしようとするダイの多孔吸着部材の下方からの吸着力を吸着ブロッカーにより遮断した状態にして、コレットでダイをピックアップするので、多数の分離独立したダイのうち特定のダイをコレットでピックアップすることができる。また、コレットによってピックアップされたダイの抜けた多孔吸着部材の表面をリークカバーでカバーすることによって、多孔吸着部材のダイが抜けた部分から真空吸引力がリークすることが防止されて、多数のダイを順次コレットによりピックアップすることができる。
【0014】
本発明のダイピックアップ装置は、ステージ上に配列された多数のダイと、ステージの上方に配置されステージ上のダイを順次ピックアップするコレットとを有し、コレットでステージ上のダイを順次ピックアップする装置において、前記ステージがダイを吸着する多孔吸着部材を有し、この多孔吸着部材によって相互に分離独立した多数のダイを吸着し、前記多孔吸着部材の下方にピックアップしようとするダイの下方部からの吸着力を遮断する昇降自在の吸着ブロッカーを配置すると共に、多孔吸着部材の上方で前記吸着ブロッカーと同軸線上に昇降自在のコレットを配置し、多孔吸着部材のダイがピックアップされた表面部分をカバーする水平移動自在のリークカバーを配置したことを特徴とするものである(請求項2)。
【0015】
上記のダイピックアップ装置によれば、多孔吸着部材によって吸着された多数のダイのうち、ピックアップしようとするダイの多孔吸着部材の下面に吸着ブロッカーを上昇させ押し当てて吸着力を遮断した状態にして、コレットでダイをピックアップするので、多数の分離独立したダイのうち特定のダイをコレットでピックアップすることができる。また、コレットによってピックアップされたダイの抜けた多孔吸着部材の表面をリークカバーでカバーすることによって、多孔吸着部材のダイが抜けた部分から真空吸引力がリークすることが防止されて、多数のダイを順次コレットによりピックアップすることができる。
【0016】
また、本発明のダイピックアップ装置は、前記ステージと吸着ブロッカーとが、相対的に水平移動および昇降可能であり、前記ステージとリークカバーとが相対的に水平移動可能であることを特徴とするものである(請求項3)。
【0017】
上記のダイピックアップ装置によれば、ステージと吸着ブロッカーとが、相対的に水平移動および昇降可能であるので、ステージ上に保持されたダイを吸着ブロッカーの上方に移動させることができる。また、ステージとリークカバーとが相対的に水平移動可能であるので、ピックアップされてダイの抜けた位置の多孔吸着部材表面を、リークカバーによってカバーして真空吸引力のリークを防止することができるため、残余のダイに対する真空吸引力は依然保持されたままであり、整列状態が乱れることがない。
【0018】
また、本発明のダイピックアップ装置は、前記多孔吸着部材が、その厚さ方向に連通する多数の孔を有することを特徴とするものである(請求項4)。
【0019】
上記のダイピックアップ装置によれば、多数の孔が多孔吸着部材の厚さ方向に連通しているので、多孔吸着部材の下方から真空吸引力を作用させることによって、多孔吸着部材上のダイを吸着することが可能であり、しかも、多数の孔が横方向には連通していないことによって、多孔吸着部材の吸着ブロッカーを押し当てた近傍部分からリークすることがなく、残余のダイを確実に吸着することができる。
【0020】
また、本発明のダイピックアップ装置は、前記多孔吸着部材が、ダイの形状およびサイズに応じた形状および大きさの多孔吸着部を有することを特徴とするものである(請求項5)。
【0021】
上記のダイピックアップ装置によれば、多孔吸着部材が、ダイの形状およびサイズに応じた形状および大きさの多孔吸着部を有するので、ダイとダイの間から真空吸引力がリークすることがなく、残余のダイを確実に吸着することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明のダイピックアップ方法およびダイピックアップ装置の実施形態について説明する。図1は本発明のダイピックアップ装置の概略斜視図で、図2(A)〜図2(D)は図1のダイピックアップ装置を用いた本発明のダイピックアップ方法の概略正面図を示す。図1および図2において、1はX−Y−Zステージで、上面に板状,盤状またはブロック状の多孔吸着部材の一例である多孔吸着板2を有すると共に、この多孔吸着板2の下方には真空系に接続されたサクションチャンバー3を有し、このサクションチャンバー3は配管4によって真空ポンプに接続されている。
【0023】
前記サクションチャンバー3内には、昇降可能な吸着ブロッカー5を備えている。この吸着ブロッカー5の上面の形状および大きさは、ダイの形状およびサイズに対応している。また、前記多孔吸着板2の上面に接して、X方向およびY方向に移動可能なリークカバー6,7を有する。このリークカバー6,7は、多孔吸着板2上を水平移動しても発塵しないで、かつ、静電気を発生しない材料、例えば、金属または導電性樹脂によって形成される。さらに、前記多孔吸着板2の上方で、かつ、吸着ブロッカー5と同一軸線上に、昇降および水平移動可能なピックアップ用のコレット8を有する。
【0024】
次に、上記のダイピックアップ装置を用いたダイピックアップ方法について説明する。まず、例えば、図3および図4に示すような、多数の素子11,11間にストリート領域12を形成したウェーハ10を用意する。このウェーハ10におけるストリート領域12の幅寸法wは、前述のダイサによるダイシング用半導体ウェーハWにおけるストリート領域Sの幅寸法w1に比較して、格段に小さくすることができる。
【0025】
そして、図4に示すように、ウェーハ10の素子11,11間のストリート領域12の一部分に超短パルスレーザなどのレーザ13を照射して、割断の起点となる傷14を付け、この傷14を起点として熱歪により、ストリート領域12に沿ってウェーハ10を割断することにより、図5に示すように、個々に分離独立した多数のダイ15を得る。このウェーハ10の割断は、ウェーハ10を適当な支持台上に支持して行ってもよいし、多孔吸着板2上で吸着した状態で行ってもよい。
【0026】
上記のウェーハ10の割断を多孔吸着板2上で行った場合は、個々に分離独立した多数のダイ15は、多孔吸着板2を介して真空吸着されているので、個々の独立状態になっても、ウェーハ10における素子11の整列状態を保持したままである。なお、図3に示すような、略円形状のウェーハ10を用いた場合は、周辺部の一部に円弧状部を含む非正形ダイが形成されるが、この非正形ダイは特性不良ダイであるため除去する。また、多数の四角形状の正形ダイによる集合体の形状が矩形状でない場合は、集合体全体の形状を矩形状にする。最初から矩形状のウェーハを用いれば、周辺部に円弧状部を含む非正形ダイは形成されないし、集合体全体の形状も矩形状になるので望ましい。
【0027】
次に、図2(A)に示すように、吸着ブロッカー5が下降し、コレット8が上昇した状態で、X−Y−Zステージ1を水平移動させて、ピックアップしようとするダイ151を、吸着ブロッカー5とコレット8との中心軸線上に移動させる。
【0028】
続いて、図2(B)に示すように、コレット8を下降させてダイ151を吸着した後、吸着ブロッカー5を上昇させて、その上面をピックアップしようとするダイ151位置の多孔吸着板2の下面に当接させて、ピックアップしようとするダイ151の吸着力を遮断する。
【0029】
ダイ151の吸着力を遮断した後、図2(C)に示すように、コレット8を上昇させて、ダイ151をピックアップする。ダイ151がピックアップされると、図2(D)に示すように、リークカバー6,7がダイ1個分だけX方向に水平移動して、ピックアップされたダイ151の抜けた多孔吸着板2の表面をカバーして、真空吸引力のリークを防止する。このリークカバー6,7の移動時には、ピックアップされたダイ151の抜けた多孔吸着板2の下面には吸着ブロッカー5が当接されているので、多孔吸着板2でのは発生しない。リークカバー6,7によって、ピックアップされたダイ151の抜けた多孔吸着板2の表面をカバーした後、吸着ブロッカー5が下降する。
【0030】
コレット8によってピックアップされたダイ151は、コレット8を水平移動させ、例えば、ボンディングポジションで下降して、加熱されたリードフレームなどの基板に、半田などのろう材によりボンディングされる。
【0031】
ダイ151のリードフレームなどの基板に対するボンディングが終了すると、コレット8が上昇し水平移動して、再び、多孔吸着板2の上方で、かつ、吸着ブロッカー5と同軸線上の位置に復帰する。
【0032】
なお、図1では、説明の便宜上、吸着ブロッカー5およびコレット8が、多数のダイ15のうちX方向およびY方向の端ではないダイの上下に位置している状態を示しているが、実際には、図6(A)〜(C)に示すように、多数のダイ15のうち、X方向およびY方向の端のダイ151から順次ピックアップしていく。すなわち、例えば、今、図6(A)に示すように、第1列目に10個のダイ151,152,153…,1510が並置され、第2列目に10個のダイ1511,1512,1513…,1520が並置され、以下同様に、各列共に10個ずつのダイが並置されているものとすると、最初に、図6(A)に示すように、第1列目の左端部のダイ151に接してリークカバー6が位置し、第1列目のダイ151,152,153…,1510に接して、リークカバー7が位置している。
【0033】
そして、前述のようにして、ダイ151がピックアップされると、図6(B)に示すように、リークカバー6,7がダイ1個分だけX方向に水平移動して、リークカバー6によって、ピックアップされたダイ151の抜けた多孔吸着板2の表面をカバーして、真空吸引力のリークを阻止する。
【0034】
以下、第1列目のダイ152,153…,1510も同様の動作を行なって順次ピックアップし、右端のダイ1510がピックアップされると、リークカバー6,7が図示左方(−X方向)に水平移動し、かつ、X−Y−Zステージ1がダイ1個分だけ図示上方(Y方向)に移動して、図6(C)に示すように、リークカバー6,7が第2列目のダイ1511,1512,1513…,1520に対して、同様にリークカバー6が左端部のダイ1511に接し、リークカバー7が横一列のダイ1511,1512,1513…,1520に接するようにする。
【0035】
以下、第2列目のダイ1511,1512,1513…,1520に対しても、ダイがピックアップされるごとに、リークカバー6,7がダイ1個分だけX方向に水平移動して、順次、ダイ1511,1512,1513…,1520をピックアップする。第2列目のダイのピックアップが終了すると、第3列目のダイ1521,1522,1523…,1530以下についても、同様に順次ピックアップしていく。
【0036】
上記のように、ダイ15をピックアップするごとに、リークカバー6,7がX方向、−X方向に水平移動し、X−Y−Zステージ1がY方向に水平移動することによって、ピックアップされてダイの抜けた多孔吸着板2の表面をリークカバー6,7がカバーしていき、残余のダイ15の吸着作用が失われることなく、すなわち、吸着状態を保持したまま、順次、ダイ15をピックアップしていくことができる。
【0037】
なお、上記説明では、各列のダイを、常に、図示左方からピックアップしていく場合について説明したが、例えば、第1列目のダイ151,152,153…,1510を図示左方端のダイ151から順次ピックアップした後、第2列目のダイ1511,1512,1513…,1520は図示右方端のダイ1520から順次ピックアップし、第3列目のダイ1521,1522,1523…,1530を再び図示左方端のダイ1521から順次ピックアップするといった具合に、奇数列は図示左方端から順次ピックアップし、偶数列は図示右方端から順次ピックアップするようにしてもよい。このようにダイ15をジグザク状にピックアップすると、各列のダイのピックアップ終了後、次の列へのリークカバー6,7の移動距離および移動時間が短縮される利点がある。ただし、この場合は、リークカバー6は、左右に一対配置する必要がある。
【0038】
上記多孔吸着板2は、焼結金属などの多数の孔が多方向に連通している多孔金属板を用いることができるが、図7(A)に示すように、多数の孔2aがダイ15の形状およびサイズに応じた領域内の厚さ方向のみに連通している方向性を有する多孔吸着板2Aを用いれば、真空吸引力がピックアップしようとするダイの近傍のダイに作用することが防止できるし、隣接するダイ間からの真空吸引力のリークが防止できて望ましい。このような方向性を有する多孔吸着板2Aは、例えば、多数の孔2aをパンチング加工,ドリル加工,エッチング加工などによっても形成することができる。
【0039】
もし必要ならば、図7(B)に示すように、多数の孔2aを満遍なく形成した多孔吸着板2Bを用い、ダイ15の形状およびサイズに応じて、ダイ15,15間の孔2bを閉止する格子状のリークカバー9を多孔吸着板2Bの下面に貼り付けまたは配置して、ダイ15の形状およびサイズに応じた多孔吸着部を構成するようにしてもよい。このようにすると、リークカバー9のみをダイ15の形状およびサイズに応じて変更することにより、多孔吸着板2Bを各種形状およびサイズのダイ15に共用することができる。
【0040】
また、上記実施形態では、吸着ブロッカー5を水平移動させないで、X−Y−Zテーブル1を水平移動させる場合について説明したが、テーブルを水平移動させないで、吸着ブロッカー5を水平移動させるようにしてもよい。
【0041】
また、上記実施形態では、吸着ブロッカー5を昇降させる場合について説明したが、X−Y−Zテーブル1を昇降させるようにしてもよい。
【0042】
また、上記実施形態では、ダイをピックアップした後、リークカバー6,7をX方向および/または−X方向に水平移動させ、X−Y−Zテーブル1をY方向に水平移動させる場合について説明したが、リークカバー6,7をX方向および/または−X方向に水平移動させると共に、Y方向に水平移動させるようにしてもよい。なお、このように、リークカバー6,7をY方向にも水平移動させる場合は、吸着ブロッカー5も水平移動させるようにする。
【0043】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のダイピックアップ方法は、ステージ上に配列された多数のダイと、ステージの上方に配置されステージ上のダイを順次ピックアップするコレットとを有し、コレットでステージ上のダイを順次ピックアップする方法において、前記ステージがダイを吸着する多孔吸着部材を有し、この多孔吸着部材によって相互に分離独立した多数のダイが吸着されており、前記多孔吸着部材のピックアップしようとするダイの吸着力を吸着ブロッカーにより遮断した状態で、コレットによりダイをピックアップすると共に、多孔吸着部材のダイがピックアップされた表面部分をリークカバーでカバーするようにしたことを特徴とするものであるから、吸着ブロッカーでピックアップしようとするダイの吸着力を遮断して、コレットにより容易にピックアップすることができる。また、ダイがピックアップされた多孔吸着部材の表面をリークカバーでカバーするので、残余のダイの吸着状態に悪影響を与えることがない。
【0044】
また、本発明のダイピックアップ装置は、ステージ上に配列された多数のダイと、ステージの上方に配置されステージ上のダイを順次ピックアップするコレットとを有し、コレットでステージ上のダイを順次ピックアップする装置において、前記ステージがダイを吸着する多孔吸着部材を有し、この多孔吸着部材によって相互に分離独立した多数のダイを吸着し、前記多孔吸着部材の下方にピックアップしようとするダイの下方部からの吸着力を遮断する昇降自在の吸着ブロッカーを配置すると共に、多孔吸着部材の上方で前記吸着ブロッカーと同軸線上に昇降自在のコレットを配置し、多孔吸着部材のダイがピックアップされた表面部分をカバーする水平移動自在のリークカバーを配置したことを特徴とするものであるから、吸着ブロッカーでピックアップしようとするダイの吸着力を遮断して、コレットにより容易にピックアップすることができる。また、ダイがピックアップされた多孔吸着部材の表面をリークカバーでカバーするので、残余のダイの吸着状態に悪影響を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るダイピックアップ装置の概略斜視図である。
【図2】図1のダイピックアップ装置におけるダイピックアップ動作説明図で、
(A)はピックアップするダイをピックアップポジションに移動させた状態、
(B)はコレットを下降させると共に、吸着ブロッカーを上昇させた状態、
(C)はダイを吸着したコレットを上昇させてダイをピックアップした状態、
(D)は吸着ブロッカーを下降させた状態を示す。
【図3】本発明の実施に用い得る半導体ウェーハの斜視図である。
【図4】図3の半導体ウェーハのストリート領域にレーザを照射して割断する動作説明の要部拡大斜視図である。
【図5】図4のレーザ割断によって得られた多数のダイが並置された状態の要部拡大斜視図である。
【図6】図1のダイピックアップ装置によりダイを順次ピックアップする動作説明図で、
(A)はダイ151をピックアップする前の状態の平面図、
(B)はダイ151をピックアップ後リークカバーがダイ151の抜けた位置に水平移動した状態の平面図、
(C)は第1列目のダイのピックアップが終了してリークカバーが第2列目のダイに接した状態の平面図である。
【図7】(A)は本発明に係る多孔吸着部材の異なる実施形態の要部拡大断面図、
(B)は本発明に係る多孔吸着部材のさらに異なる実施形態の要部拡大断面図である。
【図8】従来の半導体ウェーハの斜視図である。
【図9】従来の半導体ウェーハをダイシングテープに接着した状態の斜視図である。
【図10】図9の半導体ウェーハをダイシングした状態の要部拡大正面図で、
(A)はフルカット法の場合、
(B)はハーフカット法の場合を示す。
【図11】従来のピックアップ方法について説明する要部拡大断面図である。
【図12】図10のダイシング法の問題点について説明する要部拡大正面図である。
【符号の説明】
1 X−Y−Zステージ
2,2A,2B 多孔吸着部材(多孔吸着板)
2a,2b 孔
3 サクションチャンバー
4 真空配管
5 吸着ブロッカー
6,7 リークカバー
8 コレット
10 半導体ウェーハ
11 素子
12 ストリート領域
13 レーザ(超短パルスレーザ)
14 割断の起点となる傷
15 ダイ
【発明の属する技術分野】
本発明はダイピックアップ方法および装置に関し、より詳しくは、相互に分離独立した多数の半導体チップなどのダイを保持したステージ上からダイを1個ずつピックアップする方法およびダイピックアップ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置を製造する場合、一般に、図8に示すように、半導体ウェーハWに多数の半導体素子Pを形成し、このウェーハWの裏面を、図9に示すように、表面に粘着層を有するダイシングテープTに貼り付け、各素子P,P間のストリート領域Sをダイサ(ダイヤモンドカッタ)などで図10(A)(B)に示すようにダイシング(カット)して多数のダイDを形成し、ダイシングテープTを放射方向に引き伸ばして、各ダイD,D間を離隔させた後、ダイシングテープTを放射方向に引き伸ばした状態で環状治具などに保持してX−Y−Zステージ上に載置し、図11に示すように、ダイシングテープTの下方から1個または複数個の突き上げ棒BでダイDを突き上げて、ダイDの下面とダイシングテープTとの接着面積を低減させることによって両者の粘着力を低減させた状態で、コレットCによりダイDをピックアップするようにしている。
【0003】
なお、上記のダイシング(カット)工程において、図10(A)に示すように、ウェーハWを完全にカットする溝M1を形成してダイDを得るフルカット法と、図10(B)に示すように、ウェーハWの厚さの途中深さまで溝M2を形成した後、ウェーハWに押曲げ力を付与して、残余部分を結晶方向に沿って破断CKしてダイDを得るハーフカット法とがある。
【0004】
いずれにしても、所定の厚さ寸法を有するダイサ(ダイヤモンドカッタ)でダイシング(カット)するので、図12に示すように、ダイサDCの歯の厚さ寸法t1と、ダイサDCによって削り取られて形成される加工歪層の寸法t2の2倍とを加算した幅寸法w1の領域には、半導体素子Pを形成することができないので、ウェーハWには予め、上記のダイシングのために必要な素子Pを形成しない幅寸法w1(t1+2t2)以上の大きさのストリート領域Sを設ける必要がある。このため、1枚のウェーハWから得られるダイDの個数が低下して、ダイの収率が低くなることが避けられなかった。
【0005】
また、ダイシングテープTを使用するので資材費が嵩むのみならず、ウェーハWのダイシング前に、ウェーハWをダイシングテープTに貼り付けることが必要であり、その貼り付けにより工数が増大するし、ダイシングテープTからダイDをピックアップする際に、前述のように、ダイシングテープTの下側から鋭い突き上げ棒Bで突き上げているため、ダイDが破損することがある。さらには、ダイシングテープTから剥離したダイDの裏面に、ダイシングテープTの粘着層の粘着物質が付着しているので、その除去が必要であるなどの問題点もあった。
【0006】
一方、最近、上記のダイシング法に代えて、ウェーハWにレーザを照射して、ウェーハWに割断の起点となる傷を付け、この傷を起点として熱歪を利用して割断する方法が提案されている。このレーザ割断法によれば、ウェーハWの熱歪によって割断されるので、従来のダイサDCによるダイシング法の場合のような、ダイサDCの歯の厚さ寸法t1や、ダイサDCによる加工歪層の厚さ寸法t2の2倍の寸法を考慮する必要がないので、ストリート領域Sの幅寸法を格段に小さくでき、したがって、1枚のウェーハWから得られるダイDの収率が向上する(例えば、特許文献1〜4参照。)。
【0007】
【特許文献1】
特開平9−38958号公報
【特許文献2】
特開平9−38959号公報
【特許文献3】
特開平9−38960号公報
【特許文献1】
特開平9−45636号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このレーザ割断法によると、ウェーハWから収率良くダイDが得られる利点はあるものの、多数のダイDが相互に分離された独立状態であるために、多数のダイの支持方法に工夫が必要である。
【0009】
すなわち、例えば、多孔吸着板の上に多数の半導体素子Pを形成したウェーハWを吸着支持すれば、一応、多数のダイDを吸着することは可能であるが、ピックアップしようとするダイまでもが多孔吸着板に吸着されているので、ダイのピックアップが不可能ないし著しく困難である。
【0010】
一方、多孔吸着板の下方に、各ダイのサイズに合わせて多数の真空吸引系を接続し、これらの真空吸引系をピックアップするダイに応じて開閉することも考えられるが、そのようにすると構成が著しく複雑、かつ、大型、高価になるという解決すべき課題がある。
【0011】
そこで、本発明は、個々に分離独立している多数のダイを整列状態で吸着し、順次ピックアップすることが可能な、ダイピックアップ方法およびダイピックアップ装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明のダイピックアップ方法は、ステージ上に配列された多数のダイと、ステージの上方に配置されステージ上のダイを順次ピックアップするコレットとを有し、コレットでステージ上のダイを順次ピックアップする方法において、前記ステージがダイを吸着する多孔吸着部材を有し、この多孔吸着部材によって相互に分離独立した多数のダイが吸着されており、前記多孔吸着部材のピックアップしようとするダイの吸着力を吸着ブロッカーにより遮断した状態で、コレットによりダイをピックアップすると共に、多孔吸着部材のダイがピックアップされた表面部分をリークカバーでカバーするようにしたことを特徴とするものである(請求項1)。
【0013】
上記のダイピックアップ方法によれば、多孔吸着部材によって吸着された多数のダイのうち、ピックアップしようとするダイの多孔吸着部材の下方からの吸着力を吸着ブロッカーにより遮断した状態にして、コレットでダイをピックアップするので、多数の分離独立したダイのうち特定のダイをコレットでピックアップすることができる。また、コレットによってピックアップされたダイの抜けた多孔吸着部材の表面をリークカバーでカバーすることによって、多孔吸着部材のダイが抜けた部分から真空吸引力がリークすることが防止されて、多数のダイを順次コレットによりピックアップすることができる。
【0014】
本発明のダイピックアップ装置は、ステージ上に配列された多数のダイと、ステージの上方に配置されステージ上のダイを順次ピックアップするコレットとを有し、コレットでステージ上のダイを順次ピックアップする装置において、前記ステージがダイを吸着する多孔吸着部材を有し、この多孔吸着部材によって相互に分離独立した多数のダイを吸着し、前記多孔吸着部材の下方にピックアップしようとするダイの下方部からの吸着力を遮断する昇降自在の吸着ブロッカーを配置すると共に、多孔吸着部材の上方で前記吸着ブロッカーと同軸線上に昇降自在のコレットを配置し、多孔吸着部材のダイがピックアップされた表面部分をカバーする水平移動自在のリークカバーを配置したことを特徴とするものである(請求項2)。
【0015】
上記のダイピックアップ装置によれば、多孔吸着部材によって吸着された多数のダイのうち、ピックアップしようとするダイの多孔吸着部材の下面に吸着ブロッカーを上昇させ押し当てて吸着力を遮断した状態にして、コレットでダイをピックアップするので、多数の分離独立したダイのうち特定のダイをコレットでピックアップすることができる。また、コレットによってピックアップされたダイの抜けた多孔吸着部材の表面をリークカバーでカバーすることによって、多孔吸着部材のダイが抜けた部分から真空吸引力がリークすることが防止されて、多数のダイを順次コレットによりピックアップすることができる。
【0016】
また、本発明のダイピックアップ装置は、前記ステージと吸着ブロッカーとが、相対的に水平移動および昇降可能であり、前記ステージとリークカバーとが相対的に水平移動可能であることを特徴とするものである(請求項3)。
【0017】
上記のダイピックアップ装置によれば、ステージと吸着ブロッカーとが、相対的に水平移動および昇降可能であるので、ステージ上に保持されたダイを吸着ブロッカーの上方に移動させることができる。また、ステージとリークカバーとが相対的に水平移動可能であるので、ピックアップされてダイの抜けた位置の多孔吸着部材表面を、リークカバーによってカバーして真空吸引力のリークを防止することができるため、残余のダイに対する真空吸引力は依然保持されたままであり、整列状態が乱れることがない。
【0018】
また、本発明のダイピックアップ装置は、前記多孔吸着部材が、その厚さ方向に連通する多数の孔を有することを特徴とするものである(請求項4)。
【0019】
上記のダイピックアップ装置によれば、多数の孔が多孔吸着部材の厚さ方向に連通しているので、多孔吸着部材の下方から真空吸引力を作用させることによって、多孔吸着部材上のダイを吸着することが可能であり、しかも、多数の孔が横方向には連通していないことによって、多孔吸着部材の吸着ブロッカーを押し当てた近傍部分からリークすることがなく、残余のダイを確実に吸着することができる。
【0020】
また、本発明のダイピックアップ装置は、前記多孔吸着部材が、ダイの形状およびサイズに応じた形状および大きさの多孔吸着部を有することを特徴とするものである(請求項5)。
【0021】
上記のダイピックアップ装置によれば、多孔吸着部材が、ダイの形状およびサイズに応じた形状および大きさの多孔吸着部を有するので、ダイとダイの間から真空吸引力がリークすることがなく、残余のダイを確実に吸着することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明のダイピックアップ方法およびダイピックアップ装置の実施形態について説明する。図1は本発明のダイピックアップ装置の概略斜視図で、図2(A)〜図2(D)は図1のダイピックアップ装置を用いた本発明のダイピックアップ方法の概略正面図を示す。図1および図2において、1はX−Y−Zステージで、上面に板状,盤状またはブロック状の多孔吸着部材の一例である多孔吸着板2を有すると共に、この多孔吸着板2の下方には真空系に接続されたサクションチャンバー3を有し、このサクションチャンバー3は配管4によって真空ポンプに接続されている。
【0023】
前記サクションチャンバー3内には、昇降可能な吸着ブロッカー5を備えている。この吸着ブロッカー5の上面の形状および大きさは、ダイの形状およびサイズに対応している。また、前記多孔吸着板2の上面に接して、X方向およびY方向に移動可能なリークカバー6,7を有する。このリークカバー6,7は、多孔吸着板2上を水平移動しても発塵しないで、かつ、静電気を発生しない材料、例えば、金属または導電性樹脂によって形成される。さらに、前記多孔吸着板2の上方で、かつ、吸着ブロッカー5と同一軸線上に、昇降および水平移動可能なピックアップ用のコレット8を有する。
【0024】
次に、上記のダイピックアップ装置を用いたダイピックアップ方法について説明する。まず、例えば、図3および図4に示すような、多数の素子11,11間にストリート領域12を形成したウェーハ10を用意する。このウェーハ10におけるストリート領域12の幅寸法wは、前述のダイサによるダイシング用半導体ウェーハWにおけるストリート領域Sの幅寸法w1に比較して、格段に小さくすることができる。
【0025】
そして、図4に示すように、ウェーハ10の素子11,11間のストリート領域12の一部分に超短パルスレーザなどのレーザ13を照射して、割断の起点となる傷14を付け、この傷14を起点として熱歪により、ストリート領域12に沿ってウェーハ10を割断することにより、図5に示すように、個々に分離独立した多数のダイ15を得る。このウェーハ10の割断は、ウェーハ10を適当な支持台上に支持して行ってもよいし、多孔吸着板2上で吸着した状態で行ってもよい。
【0026】
上記のウェーハ10の割断を多孔吸着板2上で行った場合は、個々に分離独立した多数のダイ15は、多孔吸着板2を介して真空吸着されているので、個々の独立状態になっても、ウェーハ10における素子11の整列状態を保持したままである。なお、図3に示すような、略円形状のウェーハ10を用いた場合は、周辺部の一部に円弧状部を含む非正形ダイが形成されるが、この非正形ダイは特性不良ダイであるため除去する。また、多数の四角形状の正形ダイによる集合体の形状が矩形状でない場合は、集合体全体の形状を矩形状にする。最初から矩形状のウェーハを用いれば、周辺部に円弧状部を含む非正形ダイは形成されないし、集合体全体の形状も矩形状になるので望ましい。
【0027】
次に、図2(A)に示すように、吸着ブロッカー5が下降し、コレット8が上昇した状態で、X−Y−Zステージ1を水平移動させて、ピックアップしようとするダイ151を、吸着ブロッカー5とコレット8との中心軸線上に移動させる。
【0028】
続いて、図2(B)に示すように、コレット8を下降させてダイ151を吸着した後、吸着ブロッカー5を上昇させて、その上面をピックアップしようとするダイ151位置の多孔吸着板2の下面に当接させて、ピックアップしようとするダイ151の吸着力を遮断する。
【0029】
ダイ151の吸着力を遮断した後、図2(C)に示すように、コレット8を上昇させて、ダイ151をピックアップする。ダイ151がピックアップされると、図2(D)に示すように、リークカバー6,7がダイ1個分だけX方向に水平移動して、ピックアップされたダイ151の抜けた多孔吸着板2の表面をカバーして、真空吸引力のリークを防止する。このリークカバー6,7の移動時には、ピックアップされたダイ151の抜けた多孔吸着板2の下面には吸着ブロッカー5が当接されているので、多孔吸着板2でのは発生しない。リークカバー6,7によって、ピックアップされたダイ151の抜けた多孔吸着板2の表面をカバーした後、吸着ブロッカー5が下降する。
【0030】
コレット8によってピックアップされたダイ151は、コレット8を水平移動させ、例えば、ボンディングポジションで下降して、加熱されたリードフレームなどの基板に、半田などのろう材によりボンディングされる。
【0031】
ダイ151のリードフレームなどの基板に対するボンディングが終了すると、コレット8が上昇し水平移動して、再び、多孔吸着板2の上方で、かつ、吸着ブロッカー5と同軸線上の位置に復帰する。
【0032】
なお、図1では、説明の便宜上、吸着ブロッカー5およびコレット8が、多数のダイ15のうちX方向およびY方向の端ではないダイの上下に位置している状態を示しているが、実際には、図6(A)〜(C)に示すように、多数のダイ15のうち、X方向およびY方向の端のダイ151から順次ピックアップしていく。すなわち、例えば、今、図6(A)に示すように、第1列目に10個のダイ151,152,153…,1510が並置され、第2列目に10個のダイ1511,1512,1513…,1520が並置され、以下同様に、各列共に10個ずつのダイが並置されているものとすると、最初に、図6(A)に示すように、第1列目の左端部のダイ151に接してリークカバー6が位置し、第1列目のダイ151,152,153…,1510に接して、リークカバー7が位置している。
【0033】
そして、前述のようにして、ダイ151がピックアップされると、図6(B)に示すように、リークカバー6,7がダイ1個分だけX方向に水平移動して、リークカバー6によって、ピックアップされたダイ151の抜けた多孔吸着板2の表面をカバーして、真空吸引力のリークを阻止する。
【0034】
以下、第1列目のダイ152,153…,1510も同様の動作を行なって順次ピックアップし、右端のダイ1510がピックアップされると、リークカバー6,7が図示左方(−X方向)に水平移動し、かつ、X−Y−Zステージ1がダイ1個分だけ図示上方(Y方向)に移動して、図6(C)に示すように、リークカバー6,7が第2列目のダイ1511,1512,1513…,1520に対して、同様にリークカバー6が左端部のダイ1511に接し、リークカバー7が横一列のダイ1511,1512,1513…,1520に接するようにする。
【0035】
以下、第2列目のダイ1511,1512,1513…,1520に対しても、ダイがピックアップされるごとに、リークカバー6,7がダイ1個分だけX方向に水平移動して、順次、ダイ1511,1512,1513…,1520をピックアップする。第2列目のダイのピックアップが終了すると、第3列目のダイ1521,1522,1523…,1530以下についても、同様に順次ピックアップしていく。
【0036】
上記のように、ダイ15をピックアップするごとに、リークカバー6,7がX方向、−X方向に水平移動し、X−Y−Zステージ1がY方向に水平移動することによって、ピックアップされてダイの抜けた多孔吸着板2の表面をリークカバー6,7がカバーしていき、残余のダイ15の吸着作用が失われることなく、すなわち、吸着状態を保持したまま、順次、ダイ15をピックアップしていくことができる。
【0037】
なお、上記説明では、各列のダイを、常に、図示左方からピックアップしていく場合について説明したが、例えば、第1列目のダイ151,152,153…,1510を図示左方端のダイ151から順次ピックアップした後、第2列目のダイ1511,1512,1513…,1520は図示右方端のダイ1520から順次ピックアップし、第3列目のダイ1521,1522,1523…,1530を再び図示左方端のダイ1521から順次ピックアップするといった具合に、奇数列は図示左方端から順次ピックアップし、偶数列は図示右方端から順次ピックアップするようにしてもよい。このようにダイ15をジグザク状にピックアップすると、各列のダイのピックアップ終了後、次の列へのリークカバー6,7の移動距離および移動時間が短縮される利点がある。ただし、この場合は、リークカバー6は、左右に一対配置する必要がある。
【0038】
上記多孔吸着板2は、焼結金属などの多数の孔が多方向に連通している多孔金属板を用いることができるが、図7(A)に示すように、多数の孔2aがダイ15の形状およびサイズに応じた領域内の厚さ方向のみに連通している方向性を有する多孔吸着板2Aを用いれば、真空吸引力がピックアップしようとするダイの近傍のダイに作用することが防止できるし、隣接するダイ間からの真空吸引力のリークが防止できて望ましい。このような方向性を有する多孔吸着板2Aは、例えば、多数の孔2aをパンチング加工,ドリル加工,エッチング加工などによっても形成することができる。
【0039】
もし必要ならば、図7(B)に示すように、多数の孔2aを満遍なく形成した多孔吸着板2Bを用い、ダイ15の形状およびサイズに応じて、ダイ15,15間の孔2bを閉止する格子状のリークカバー9を多孔吸着板2Bの下面に貼り付けまたは配置して、ダイ15の形状およびサイズに応じた多孔吸着部を構成するようにしてもよい。このようにすると、リークカバー9のみをダイ15の形状およびサイズに応じて変更することにより、多孔吸着板2Bを各種形状およびサイズのダイ15に共用することができる。
【0040】
また、上記実施形態では、吸着ブロッカー5を水平移動させないで、X−Y−Zテーブル1を水平移動させる場合について説明したが、テーブルを水平移動させないで、吸着ブロッカー5を水平移動させるようにしてもよい。
【0041】
また、上記実施形態では、吸着ブロッカー5を昇降させる場合について説明したが、X−Y−Zテーブル1を昇降させるようにしてもよい。
【0042】
また、上記実施形態では、ダイをピックアップした後、リークカバー6,7をX方向および/または−X方向に水平移動させ、X−Y−Zテーブル1をY方向に水平移動させる場合について説明したが、リークカバー6,7をX方向および/または−X方向に水平移動させると共に、Y方向に水平移動させるようにしてもよい。なお、このように、リークカバー6,7をY方向にも水平移動させる場合は、吸着ブロッカー5も水平移動させるようにする。
【0043】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のダイピックアップ方法は、ステージ上に配列された多数のダイと、ステージの上方に配置されステージ上のダイを順次ピックアップするコレットとを有し、コレットでステージ上のダイを順次ピックアップする方法において、前記ステージがダイを吸着する多孔吸着部材を有し、この多孔吸着部材によって相互に分離独立した多数のダイが吸着されており、前記多孔吸着部材のピックアップしようとするダイの吸着力を吸着ブロッカーにより遮断した状態で、コレットによりダイをピックアップすると共に、多孔吸着部材のダイがピックアップされた表面部分をリークカバーでカバーするようにしたことを特徴とするものであるから、吸着ブロッカーでピックアップしようとするダイの吸着力を遮断して、コレットにより容易にピックアップすることができる。また、ダイがピックアップされた多孔吸着部材の表面をリークカバーでカバーするので、残余のダイの吸着状態に悪影響を与えることがない。
【0044】
また、本発明のダイピックアップ装置は、ステージ上に配列された多数のダイと、ステージの上方に配置されステージ上のダイを順次ピックアップするコレットとを有し、コレットでステージ上のダイを順次ピックアップする装置において、前記ステージがダイを吸着する多孔吸着部材を有し、この多孔吸着部材によって相互に分離独立した多数のダイを吸着し、前記多孔吸着部材の下方にピックアップしようとするダイの下方部からの吸着力を遮断する昇降自在の吸着ブロッカーを配置すると共に、多孔吸着部材の上方で前記吸着ブロッカーと同軸線上に昇降自在のコレットを配置し、多孔吸着部材のダイがピックアップされた表面部分をカバーする水平移動自在のリークカバーを配置したことを特徴とするものであるから、吸着ブロッカーでピックアップしようとするダイの吸着力を遮断して、コレットにより容易にピックアップすることができる。また、ダイがピックアップされた多孔吸着部材の表面をリークカバーでカバーするので、残余のダイの吸着状態に悪影響を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るダイピックアップ装置の概略斜視図である。
【図2】図1のダイピックアップ装置におけるダイピックアップ動作説明図で、
(A)はピックアップするダイをピックアップポジションに移動させた状態、
(B)はコレットを下降させると共に、吸着ブロッカーを上昇させた状態、
(C)はダイを吸着したコレットを上昇させてダイをピックアップした状態、
(D)は吸着ブロッカーを下降させた状態を示す。
【図3】本発明の実施に用い得る半導体ウェーハの斜視図である。
【図4】図3の半導体ウェーハのストリート領域にレーザを照射して割断する動作説明の要部拡大斜視図である。
【図5】図4のレーザ割断によって得られた多数のダイが並置された状態の要部拡大斜視図である。
【図6】図1のダイピックアップ装置によりダイを順次ピックアップする動作説明図で、
(A)はダイ151をピックアップする前の状態の平面図、
(B)はダイ151をピックアップ後リークカバーがダイ151の抜けた位置に水平移動した状態の平面図、
(C)は第1列目のダイのピックアップが終了してリークカバーが第2列目のダイに接した状態の平面図である。
【図7】(A)は本発明に係る多孔吸着部材の異なる実施形態の要部拡大断面図、
(B)は本発明に係る多孔吸着部材のさらに異なる実施形態の要部拡大断面図である。
【図8】従来の半導体ウェーハの斜視図である。
【図9】従来の半導体ウェーハをダイシングテープに接着した状態の斜視図である。
【図10】図9の半導体ウェーハをダイシングした状態の要部拡大正面図で、
(A)はフルカット法の場合、
(B)はハーフカット法の場合を示す。
【図11】従来のピックアップ方法について説明する要部拡大断面図である。
【図12】図10のダイシング法の問題点について説明する要部拡大正面図である。
【符号の説明】
1 X−Y−Zステージ
2,2A,2B 多孔吸着部材(多孔吸着板)
2a,2b 孔
3 サクションチャンバー
4 真空配管
5 吸着ブロッカー
6,7 リークカバー
8 コレット
10 半導体ウェーハ
11 素子
12 ストリート領域
13 レーザ(超短パルスレーザ)
14 割断の起点となる傷
15 ダイ
Claims (5)
- ステージ上に配列された多数のダイと、ステージの上方に配置されステージ上のダイを順次ピックアップするコレットとを有し、コレットでステージ上のダイを順次ピックアップする方法において、
前記ステージがダイを吸着する多孔吸着部材を有し、この多孔吸着部材によって相互に分離独立した多数のダイが吸着されており、前記多孔吸着部材のピックアップしようとするダイの吸着力を吸着ブロッカーにより遮断した状態で、コレットによりダイをピックアップすると共に、多孔吸着部材のダイがピックアップされた表面部分をリークカバーでカバーするようにしたことを特徴とするダイピックアップ方法。 - ステージ上に配列された多数のダイと、ステージの上方に配置されステージ上のダイを順次ピックアップするコレットとを有し、コレットでステージ上のダイを順次ピックアップする装置において、
前記ステージがダイを吸着する多孔吸着部材を有し、この多孔吸着部材によって相互に分離独立した多数のダイを吸着し、前記多孔吸着部材の下方にピックアップしようとするダイの下方部からの吸着力を遮断する昇降自在の吸着ブロッカーを配置すると共に、多孔吸着部材の上方で前記吸着ブロッカーと同軸線上に昇降自在のコレットを配置し、多孔吸着部材のダイがピックアップされた表面部分をカバーする水平移動自在のリークカバーを配置したことを特徴とするダイピックアップ装置。 - 前記ステージと吸着ブロッカーとが相対的に水平移動および昇降可能であり、前記ステージとリークカバーとが相対的に水平移動可能であることを特徴とする請求項2に記載のダイピックアップ装置。
- 前記多孔吸着部材が、その厚さ方向に連通する多数の孔を有することを特徴とする請求項2または3に記載のダイピックアップ装置。
- 前記多孔吸着部材が、ダイのサイズに応じた多孔吸着部を有することを特徴とする請求項2から4のいずれかに記載のダイピックアップ装置。
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