JP2004281660A - 半導体装置の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップにおけるベース基材からの取り出しを円滑に行うことにある。
【解決手段】半導体装置の製造装置は、複数の半導体チップ１２が粘着材２８によって貼り付けられたベース基材２６を支持する支持部３４と、粘着材２８に粘着力を下げるためのエネルギー４４を供給するエネルギー供給部４０と、エネルギー４４の供給後に、半導体チップ１２をベース基材２６から取り出す吸着ツール５０と、を含む。粘着材２８は、ベース基材２６の第１及び第２のエリア２７，２９を含むように設けられ、ベース基材２６の第１及び第２のエリア２７，２９には、それぞれ半導体チップ１２が貼り付けられており、エネルギー供給部４０は、粘着材２８における第１のエリア２７の部分にエネルギー４４を供給し、その後に、粘着材２８における第２のエリア２９の部分にエネルギー４４を供給する。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平８−７８５０８号公報
【０００３】
【発明の背景】
ダイシング後の半導体チップをテープ（ベース基材）から剥離する工程では、テープの全てのエリアに一括して所定のエネルギーを加えて、テープ上の粘着材の粘着力を低下させた後、良品の半導体チップを１つずつ吸着し、トレーなどに搬送する。
【０００４】
しかしながら、テープの全てのエリアの粘着材の粘着力を低下させるので、吸着待ちの半導体チップがテープから剥がれてしまい、円滑に半導体チップを取り出すことができなかった。
【０００５】
本発明の目的は、半導体チップにおけるベース基材からの取り出しを円滑に行うことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る半導体装置の製造装置は、複数の半導体チップが粘着材によって貼り付けられたベース基材を支持する支持部と、
前記粘着材に粘着力を下げるためのエネルギーを供給するエネルギー供給部と、
前記エネルギーの供給後に、前記半導体チップを前記ベース基材から取り出す吸着ツールと、
を含み、
前記粘着材は、前記ベース基材の第１及び第２のエリアを含むように設けられ、
前記ベース基材の前記第１及び第２のエリアには、それぞれ前記半導体チップが貼り付けられており、
前記エネルギー供給部は、前記粘着材における前記第１のエリアの部分に前記エネルギーを供給し、その後に、前記粘着材における前記第２のエリアの部分に前記エネルギーを供給する。本発明によれば、粘着材に部分的にエネルギーを加えるので、複数の半導体チップがバラバラにならず、半導体チップのベース基材からの取り出しを円滑にすることができる。特に、自己剥離型の粘着材を使用した場合に、本発明を適用すると効果的である。
（２）この半導体装置の製造装置において、
前記エネルギーは、光エネルギーであり、
前記エネルギー供給部は、前記光エネルギーを前記粘着材に照射してもよい。
（３）この半導体装置の製造装置において、
前記エネルギー供給部は、前記光エネルギーを、前記ベース基材を透過させて、前記粘着材に照射してもよい。
（４）この半導体装置の製造装置において、
前記エネルギー供給部は、前記光エネルギーとして、紫外光又はレーザ光を照射してもよい。
（５）この半導体装置の製造装置において、
前記エネルギー供給部は、前記光エネルギーの前記粘着材に対する照射領域を規制するガイド部を有し、
前記ガイド部によって、前記粘着材における前記第１又は第２のエリアのいずれか一方の部分に、前記光エネルギーを照射してもよい。こうすることで、粘着材の一部に光エネルギーを照射することができる。
（６）この半導体装置の製造装置において、
前記エネルギーは、熱エネルギーであり、
前記エネルギー供給部は、前記粘着材を加熱してもよい。
（７）この半導体装置の製造装置において、
前記複数の半導体チップは、良品及び不良品を含み、
前記エネルギー供給部は、前記粘着材における前記良品の半導体チップに接着する部分に前記エネルギーを供給し、前記粘着材における前記不良品の半導体チップに接着する部分には前記エネルギーを供給しなくてもよい。こうすることで、不良品の半導体チップをベース基材上に一括して管理でき、例えば一括して廃棄処理することができる。
（８）本発明に係る半導体装置の製造方法は、（ａ）粘着材が第１及び第２のエリアを含むように設けられたベース基材に、前記粘着材によって貼り付けられた半導体基板を、複数の半導体チップに個片にすること、
（ｂ）前記粘着材における前記第１のエリアの部分に粘着力を下げるエネルギーを加え、前記第１のエリア上の少なくとも１つの前記半導体チップを前記ベース基材から取り出すこと、
（ｃ）前記（ｂ）工程後に、前記粘着材における前記第２のエリアの部分に前記エネルギーを加え、前記第２のエリア上の少なくとも１つの前記半導体チップを前記ベース基材から取り出すこと、
を含む。本発明によれば、粘着材に部分的にエネルギーを加えるので、複数の半導体チップがバラバラにならず、半導体チップのベース基材からの取り出しを円滑にすることができる。特に、自己剥離型の粘着材を使用した場合に、本発明を適用すると効果的である。
（９）この半導体装置の製造方法において、
前記複数の半導体チップは、良品及び不良品を含み、
前記（ｂ）及び（ｃ）工程で、前記粘着材における前記良品の半導体チップに接着する部分に前記エネルギーを加え、前記粘着材における前記不良品の半導体チップに接着する部分には前記エネルギーを加えなくてもよい。こうすることで、不良品の半導体チップをベース基材上に一括して管理でき、例えば一括して廃棄処理することができる。
（１０）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）及び（ｃ）工程で、前記半導体チップを上方から吸着することによって、前記ベース基材から取り出してもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１〜図６は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。図７は、本実施の形態に係る半導体装置の一例を示す図である。本実施の形態では、半導体基板１０を複数の半導体チップ１２に個片にする。
【０００８】
半導体基板１０は、半導体ウエハ（例えばシリコンウエハ）であってもよい。半導体基板１０は、図示しない集積回路を内部に有し、集積回路基板と呼ぶこともできる。集積回路は、半導体基板１０の一方の面側に形成されてもよい。半導体基板１０は、集積回路に電気的に接続された複数の電極１４（図７参照）を有する。複数の電極１４は、半導体基板１０のいずれかの面（例えば集積回路が形成された側の面）に露出している。電極１４は、パッド（例えばアルミニウムパッド又は銅パッド）を有し、パッド上のバンプ（例えば金バンプ）をさらに有してもよい。半導体基板１０における電極１４が形成された面には、図示しないパッシベーション膜（例えばシリコン酸化膜など）が形成されている。
【０００９】
図１に示すように、半導体基板１０を薄く研削してもよい。詳しくは、半導体基板１０における集積回路が形成されていない部分を研削する。例えば、半導体基板１０を、集積回路側とは反対側から研削してもよい。図１に示す例では、半導体基板１０の集積回路側の面を、保持部材１６に貼り付け、集積回路側とは反対側の面を、研削ツール１８で研削する。研削工程は、ステージ２０上で行う。半導体基板１０を砥石によって研削してもよい。本実施の形態では、薄型（例えば厚さ５０μｍ程度）の半導体基板を使用した場合でも、個片後の半導体チップにおけるベース基材からの取り出しを円滑に行うことができる。
【００１０】
図２に示すように、研削工程後の半導体基板１１を複数の半導体チップ１２に個片にする。本実施の形態では、切削ツール２４を使用して、半導体基板１１を切削切断する（ダイシング工程）。半導体基板１１は、保持部材３０（ダイシング用保持部材）によって保持され、ステージ３２上で切削切断される。詳しくは、保持部材３０は、ベース基材２６及び粘着材２８を含み、半導体基板１１は、粘着材２８によってベース基材２６に貼り付けられている。切削ツール２４は、円形状のブレードであり、外周部に刃が設けられ、高速回転することによって、半導体基板１１を切削切断することができる。半導体基板１１の集積回路側の面から切削ツール２４の刃を挿入する場合、半導体基板１１の集積回路側とは反対側の面がベース基材２６に貼り付けられる。図２に示すように、切削ツール２４の外周部（刃部）は、粘着材２８の一部を切削してもよいが、ベース基材２６を再利用する場合には、ベース基材２６の表面は切削しないほうが好ましい。
【００１１】
ベース基材２６は、平らな面を有し、半導体基板１１を平行に保持できるようになっている。ベース基材２６は、板状のベース基板であってもよい。ベース基材２６は、屈曲変形しにくいプレート（リジッド基板）であってもよいし、屈曲変形しやすいテープ（フレキシブル基板）であってもよい。ベース基材２６は、無機系の材料（例えばガラス（石英）プレート）で形成してもよく、有機系の材料（例えばプラスチックプレート）で形成してもよい。後述するように光エネルギーを使用する場合には、ベース基材２６は光透過性を有する。ベース基材２６は、透明基板であってもよい。ベース基材２６は、粘着性を発現しないものであってもよい。ベース基材２６がテープである場合、テープの外周にはリング２２が張り付けられ、リング２２によって半導体基板１１の持ち運びが可能になる。ベース基材２６が屈曲変形しにくいプレート（リジッド基板）である場合、前記リング２２が不要となり、直接持ち運びが可能である。
【００１２】
粘着材２８は、ベース基材２６に設けられている。粘着材２８は、ベース基材２６の平らな面に設けられている。粘着材２８は、常温でシート状をなしてもよいし、液状又はゲル状をなしてもよい。粘着材２８は、半導体基板１１（切削切断後は半導体チップ１２）と、ベース基材２６との間に設けられ、切削切断工程では両者を接着している。
【００１３】
本実施の形態では、粘着材２８は、いわゆる自己剥離型の粘着材である。詳しくは、粘着材２８は、所定のエネルギーが加えられることによって、被着体から自ら剥がれる性質を有する。言い換えれば、粘着材２８は、エネルギーが加えられると粘着力を失う性質を有する。粘着材２８は、エネルギーに反応して、被着体（半導体チップ１２）との接着界面にガスを発生する性質を有してもよい。光エネルギー（紫外光（ＵＶ））によって自己剥離するものとして、商品名「ＳＥＬＦＡ（セルファ）」（メーカー名：積水化学工業株式会社）が挙げられる。熱エネルギーによって自己剥離するものとして、商品名「リバアルファ」（メーカー名：日東電工株式会社）が挙げられる。なお、光エネルギー（例えばレーザ光（ＹＡＧレーザ光））である場合、粘着材２８は、光熱変換層を有してもよい。これによれば、粘着材２８は、光熱変換層によって光を吸収し発熱するので、熱エネルギーが供給された場合と同様の作用効果を発揮する。
【００１４】
上述とは別に、粘着材２８として、周知の粘着材を使用してもよい。例えば、エネルギーが加えられることによって、硬化する性質を有するエネルギー（例えば紫外線又は熱）硬化性樹脂を使用してもよい。粘着材２８は、エネルギーが加えられることによって、粘着力が弱くなる（ゼロにはならない）性質を有してもよい。
【００１５】
図３〜図６に示すように、複数の半導体チップ１２をベース基材２６から取り出す工程を行う。本実施の形態では、半導体チップの取り出し装置を使用する。半導体チップの取り出し装置は、半導体装置の製造装置でもある。半導体チップの取り出し装置は、ベース基材２６を支持する支持部３４と、粘着材２８にエネルギー４４を供給するエネルギー供給部４０と、半導体チップ１２をベース基材２６から取り出す吸着ツール５０と、を含む。
【００１６】
支持部３４は、ベース基材２６の外周端部を支持し、ベース基材２６の平面方向に移動可能であってもよい。こうすることで、支持部３４の移動によって、半導体チップ１２を所定位置に位置決めすることができる。ベース基材２６がテープである場合、テープの外周に張り付けられたリング２２の外周端部を支持し、支持部３４の移動によって半導体チップ１２を所定位置に位置決めすることができる。
【００１７】
エネルギー供給部４０は、粘着材２８の粘着力を下げるためのエネルギー４４を供給する。エネルギー供給部４０は、エネルギー４４が発生するエネルギー源４２（例えばランプ、ヒータ）を有する。エネルギー４４は、例えば光エネルギー（例えば紫外光又はレーザ光）や熱エネルギーなどであり、粘着材２８の性質に対応して決めればよい。エネルギー供給部４０は、粘着材２８における一部（１つ又は複数）の半導体チップ１２（例えば良品の半導体チップのみ）に対応する部分に複数回に分割してエネルギー４４を供給する。図３〜図６に示す例によれば、エネルギー供給部４０は、粘着材２８における第１のエリア２７に設けられた部分（図３では１つの半導体チップ１２が接着する部分）にエネルギー４４を供給し、その後に、粘着材２８における第２のエリア２９に設けられた部分（図５では１つの半導体チップ１２が接着する部分）にエネルギー４４を供給する。
【００１８】
エネルギー４４が光エネルギーである場合に、エネルギー供給部４０は、エネルギー４４の粘着材２８に対する照射領域を規制できるガイド部４６をさらに有してもよい。ガイド部４６は、遮光部としての機能を果たす。こうすることで、エネルギー４４を、粘着材２８に部分的に照射することができる。エネルギー供給部４０は、光エネルギーを、ベース基材２６を透過させて粘着材２８に照射してもよい。
【００１９】
吸着ツール５０は、先端面に開口する穴５２を有し、穴５２を介して排気を行うことができる。詳しくは、穴５２には、図示しない空気吸引手段（例えば真空ポンプ）が接続され、空気を吸引することで、半導体チップ１２を吸着することができる。吸着ツール５０の先端面は、平らな面であってもよい。
【００２０】
本実施の形態では、上述の半導体チップの取り出し装置を使用して、複数の半導体チップ１２を複数回に分割して取り出す。まず、図３に示すように、複数の半導体チップ１２が貼り付けられたベース基材２６を支持部３４にセットする。複数の半導体チップ１２のうち、最初に取り出すべき少なくとも１つ（図３では１つ）の半導体チップ１２をカメラ４８で認識し、所定位置に位置決めする。カメラ４８の位置を固定し、支持部３４を移動させて、半導体チップ１２を位置決めしてもよい。また、カメラ４８によって、半導体チップ１２の良品又は不良品を識別してもよい。あるいは、あらかじめ識別しておいたデータに基づいて、良品の半導体チップ１２のみをカメラ４８で認識及び位置決めしてもよい。本実施の形態では、良品及び不良品を含む複数の半導体チップ１２のうち、粘着材２８における良品の半導体チップ１２に接着する部分にエネルギー４４を加え、粘着材２８における不良品の半導体チップ１２に接着する部分にはエネルギー４４を加えない。こうすることで、不良品の半導体チップ１２をベース基材２６上に一括して管理でき、例えば一括して廃棄処理することできる。
【００２１】
次に、所定位置に位置決めされた少なくとも１つ（図３では１つ）の半導体チップ１２の範囲に、エネルギー４４を供給する。図３に示すように、光エネルギー（紫外光）を照射してもよい。詳しくは、ガイド部４６が上昇し、ガイド部４６によって規制された照射領域に、光エネルギーを照射する。光エネルギーを、ベース基材２６を透過させて粘着材２８に照射してもよい。図３に示す例では、粘着材２８の一部（ベース基材２６の第１のエリア２７に設けられた部分）に、光エネルギーを照射する。本実施の形態で使用する粘着材２８は、自己剥離型の粘着材であるので、エネルギー４４の供給によって次第に粘着力を失う。エネルギー４４に反応して粘着材２８がガスを発生する場合には、エネルギー供給量が多くなると、ガスが多く発生し、粘着材２８と半導体チップ１２との接着力が低下する。その後、エネルギー４４の供給量が一定値以上になると、粘着材２８の粘着力がゼロ（又はほぼゼロ）になり、半導体チップ１２は粘着材２８に接着されなくなり、ベース基材２６に単に載せられた状態になる。その間、位置決めした半導体チップ１２を除く範囲には、エネルギー４４を供給しない。
【００２２】
図４に示すように、エネルギー供給範囲の半導体チップ１２を吸着ツール５０で上方から吸着する。エネルギー供給範囲の半導体チップ１２が複数である場合、半導体チップ１２を１つずつ吸着してもよいし、２以上を同時に（例えば２以上の吸着ツールを使用して別々に）吸着してもよい。こうして、半導体チップ１２をベース基材２６から取り出す。これによれば、エネルギー供給範囲の半導体チップ１２は、粘着材２８との接着力がゼロ又は低下しているので、吸着ツール５０による吸着を円滑に行うことができる。なお、吸着後の半導体チップ１２は、トレーに収納してもよいし、半導体装置用基板（例えばインターポーザ又は回路基板）に搭載してもよい。
【００２３】
同様にして、図５に示すように、次に取り出すべき少なくとも１つ（図５では１つ）の半導体チップ１２をカメラ４８で認識し、所定位置に位置決めを行い、位置決めされた少なくとも１つの半導体チップ１２の範囲に、エネルギー４４を供給する。すなわち、粘着材２８の一部（ベース基材２６の第２のエリア２９に設けられた部分）に、光エネルギーを照射する。その後、図６に示すように、エネルギー供給範囲の半導体チップ１２を上方から吸着し、ベース基材２６から取り出す。
【００２４】
これによれば、粘着材２８に部分的にエネルギー４４を加えるので、複数の半導体チップ１２がバラバラにならず、半導体チップ１２のベース基材２６からの取り出しを円滑にすることができる。特に、自己剥離型の粘着材２８を使用した場合に、本実施の形態を適用すると効果的である。
【００２５】
図３〜図６に示した工程を繰り返し行い、ベース基材２６上の複数の半導体チップ１２を処理する。例えば、ベース基材２６上の良品の半導体チップ１２のみを全て取り出す。ベース基材２６としてプレート（リジッド基板）を使用した場合には、ベース基材２６を再利用することができる。詳しくは、ベース基材２６上に残った不良品の半導体チップ１２及び粘着材２８を除去し、ベース基材２６に新しい粘着材２８を設け、次の半導体基板１１を貼り付けてもよい。すなわち、本実施の形態によれば、必ずしもベース基材２６を屈曲変形させる必要がないので、ベース基材２６としてプレートを使用でき、再利用可能になるので、製造工程のコストを削減することができる。
【００２６】
本実施の形態の変形例として、切削切断工程で使用する保持部材３０を、研削工程で使用してもよい。その場合、複数の保持部材３０を用意して、研削工程から切削切断工程に移行するときに、保持部材３０を貼り換えてもよい。あるいは、同一の保持部材３０を連続して使用してもよい。同一の保持部材３０を使用する場合、切削ツール２４は、半導体基板１０の集積回路側とは反対側の面から、切削切断することになる。
【００２７】
図７は、上述の製造方法を適用して製造された半導体装置の一例であり、半導体装置は、上述の半導体チップ１２と、半導体チップ１２がフェースダウンボンディングされた基板６０と、を含む。半導体チップ１２の電極１４と、基板６０の配線パターン６２との電気的接続は、異方性導電材料６４によって図ってもよい。異方性導電材料６４は、絶縁性接着材料に導電粒子６６を含み、導電粒子６６が電極１４及び配線パターン６２の間に介在して両者を電気的に接続する。基板６０の配線パターン６２には、外部端子（例えばハンダボール）６８が設けられてもよい。
【００２８】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法及び製造装置を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法及び製造装置を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法及び製造装置を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法及び製造装置を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０…半導体基板 １１…半導体基板 １２…半導体チップ
２６…ベース基材 ２７…第１のエリア ２８…粘着材 ２９…第２のエリア
３０…保持部材 ３４…支持部 ４０…エネルギー供給部
４４…エネルギー ４６…ガイド部
５０…吸着ツール

Claims (10)

1. 複数の半導体チップが粘着材によって貼り付けられたベース基材を支持する支持部と、
   前記粘着材に粘着力を下げるためのエネルギーを供給するエネルギー供給部と、
   前記エネルギーの供給後に、前記半導体チップを前記ベース基材から取り出す吸着ツールと、
   を含み、
   前記粘着材は、前記ベース基材の第１及び第２のエリアを含むように設けられ、
   前記ベース基材の前記第１及び第２のエリアには、それぞれ前記半導体チップが貼り付けられており、
   前記エネルギー供給部は、前記粘着材における前記第１のエリアの部分に前記エネルギーを供給し、その後に、前記粘着材における前記第２のエリアの部分に前記エネルギーを供給する半導体装置の製造装置。
2. 請求項１記載の半導体装置の製造装置において、
   前記エネルギーは、光エネルギーであり、
   前記エネルギー供給部は、前記光エネルギーを前記粘着材に照射する半導体装置の製造装置。
3. 請求項２記載の半導体装置の製造装置において、
   前記エネルギー供給部は、前記光エネルギーを、前記ベース基材を透過させて、前記粘着材に照射する半導体装置の製造装置。
4. 請求項２又は請求項３記載の半導体装置の製造装置において、
   前記エネルギー供給部は、前記光エネルギーとして、紫外光又はレーザ光を照射する半導体装置の製造装置。
5. 請求項２から請求項４のいずれかに記載の半導体装置の製造装置において、
   前記エネルギー供給部は、前記光エネルギーの前記粘着材に対する照射領域を規制するガイド部を有し、
   前記ガイド部によって、前記粘着材における前記第１又は第２のエリアのいずれか一方の部分に、前記光エネルギーを照射する半導体装置の製造装置。
6. 請求項１記載の半導体装置の製造装置において、
   前記エネルギーは、熱エネルギーであり、
   前記エネルギー供給部は、前記粘着材を加熱する半導体装置の製造装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の半導体装置の製造装置において、
   前記複数の半導体チップは、良品及び不良品を含み、
   前記エネルギー供給部は、前記粘着材における前記良品の半導体チップに接着する部分に前記エネルギーを供給し、前記粘着材における前記不良品の半導体チップに接着する部分には前記エネルギーを供給しない半導体装置の製造装置。
8. （ａ）粘着材が第１及び第２のエリアを含むように設けられたベース基材に、前記粘着材によって貼り付けられた半導体基板を、複数の半導体チップに個片にすること、
   （ｂ）前記粘着材における前記第１のエリアの部分に粘着力を下げるエネルギーを加え、前記第１のエリア上の少なくとも１つの前記半導体チップを前記ベース基材から取り出すこと、
   （ｃ）前記（ｂ）工程後に、前記粘着材における前記第２のエリアの部分に前記エネルギーを加え、前記第２のエリア上の少なくとも１つの前記半導体チップを前記ベース基材から取り出すこと、
   を含む半導体装置の製造方法。
9. 請求項８記載の半導体装置の製造方法において、
   前記複数の半導体チップは、良品及び不良品を含み、
   前記（ｂ）及び（ｃ）工程で、前記粘着材における前記良品の半導体チップに接着する部分に前記エネルギーを加え、前記粘着材における前記不良品の半導体チップに接着する部分には前記エネルギーを加えない半導体装置の製造方法。
10. 請求項８又は請求項９記載の半導体装置の製造方法において、
    前記（ｂ）及び（ｃ）工程で、前記半導体チップを上方から吸着することによって、前記ベース基材から取り出す半導体装置の製造方法。

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