JP2004304067A - 半導体製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】粘着テープに貼り付けた極めて薄いチップを、割れや欠けが生じることなく速やかに剥離する。
【解決手段】複数の半導体チップが貼り付けられた粘着テープに振動子を接触させて半導体チップを剥離する際、圧電素子１１４から発生する縦振動を共鳴させてその振幅を増幅する共鳴部１１３と、共鳴部１１３で増幅された縦振動に共振して振動する振動子本体１１２とで構成された振動子１１０を用いる。この振動子１１０の振動子本体１１２は、縦振動の伝わる方向の長さが、縦振動の波長の２分の１となるように設計され、共鳴部１１３と合わせた振動子１１０全体の長さが縦振動の１波長と一致する。振動子本体１１２の先端部分にネジ止めされた交換ヘッド１１１ａは、半導体チップのサイズなどに応じて最適なサイズのものが選択される。
【選択図】 図１０
【解決手段】複数の半導体チップが貼り付けられた粘着テープに振動子を接触させて半導体チップを剥離する際、圧電素子１１４から発生する縦振動を共鳴させてその振幅を増幅する共鳴部１１３と、共鳴部１１３で増幅された縦振動に共振して振動する振動子本体１１２とで構成された振動子１１０を用いる。この振動子１１０の振動子本体１１２は、縦振動の伝わる方向の長さが、縦振動の波長の２分の１となるように設計され、共鳴部１１３と合わせた振動子１１０全体の長さが縦振動の１波長と一致する。振動子本体１１２の先端部分にネジ止めされた交換ヘッド１１１ａは、半導体チップのサイズなどに応じて最適なサイズのものが選択される。
【選択図】 図１０
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、粘着テープに貼り付けた半導体ウエハをダイシングして複数の半導体チップに分割した後、それぞれの半導体チップを粘着テープから剥離する工程に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の高密度実装を推進する目的で、配線基板上に複数枚の半導体チップを三次元的に実装する積層パッケージが実用化されているが、このような積層パッケージを組み立てるに際しては、厚さが数十μｍ程度まで薄く加工された半導体チップ（以下、単にチップという）が使用される。
【０００３】
上記のような薄いチップを配線基板に実装するには、まず所望の集積回路を形成した半導体ウエハ（以下、単にウエハという）の主面上に集積回路を保護するためのテープを貼り付け、この状態でウエハの裏面を研磨およびエッチングすることによって、その厚さを数十μｍ程度まで薄くする。続いて、この薄いウエハの裏面に粘着テープを貼り付けた状態でダイシングを行って、ウエハを複数個のチップに分割する。その後、粘着テープの裏面に突き上げピンなどを押し当ててチップを１個ずつ粘着テープから剥がし、剥離したチップをコレットでピックアップして配線基板上に搬送し、ペレット付けを行う。
【０００４】
ところで、上記のような極めて薄いチップを使用するパッケージの組立て工程では、ダイシングによって分割されたチップを粘着テープから剥離、ピックアップする際に、チップに割れや欠けが生じ易いことから、これを防止するための配慮が必要となる。
【０００５】
特開平６−２９５９３０号公報（特許文献１）は、チップを粘着テープから剥離する際の割れや欠けを防止する技術を開示している。この文献に記載されたチップ剥離装置は、複数のチップに分割されたウエハが接着された粘着シートを支持する支持台と、この支持台の下部に配置された剥離ヘッドと、この剥離ヘッドの内部に収容され、上記粘着シートの裏面を擦る摺動ピンおよびチップを突き上げる突き上げピンからなる剥離ピンと、上記摺動ピンおよび突き上げピンのそれぞれを水平方向および上下方向に動かす駆動手段とを備えている。
【０００６】
上記剥離装置を使ってチップを粘着シートから剥離するには、まず、剥離すべきチップが接着された箇所の粘着シートに裏面から摺動ピンを当て、この摺動ピンをシート面に対して水平な方向に往復動させながら擦ることによって、粘着シートとチップの粘着力を弱める。次に、摺動ピンおよび突き上げピンを共に上昇させてチップを持ち上げると、粘着力が弱くなったチップは、強い突き上げ力を必要とすることなく粘着シートから剥離される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−２９５９３０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術は、粘着シートに裏面から摺動ピンを当て、この摺動ピンをシート面に対して水平な方向に往復動させながら擦ることによって、粘着シートとチップの粘着力を弱めようとするものであるが、粘着シートに水平方向の摺動を加えても、短時間でその粘着力を弱めることは困難である。
【０００９】
また、前述したような厚さが数十μｍ程度まで薄く加工されたチップは、極めて割れ易いため、このような薄いチップを粘着シートから剥離するに際しては、厚いチップを粘着シートから剥離する場合とは異なる種々の工夫が要求される。
【００１０】
本発明の目的は、粘着テープに貼り付けた極めて薄いチップを、割れや欠けが生じることなく、速やかに剥離することができる技術を提供することにある。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１３】
本発明の半導体装置は、複数の半導体チップに分割された半導体ウエハが一面に貼付されてなる粘着テープの他面に振動子の一端を接触させ、前記振動子を通じて前記粘着テープに振動を加えることによって、前記半導体チップを前記粘着テープから剥離する装置であって、前記振動子は、圧電素子から発生する振動を共鳴させてその振幅を増幅する共鳴部と、前記共鳴部で増幅された前記振動に共振して振動する振動子本体とで構成され、前記振動子の、粘着テープに振動を印加する部分の振幅は、前記圧電素子から発生する振動の振幅よりも大きい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１５】
（実施の形態１）
本実施の形態は、配線基板上に複数枚のチップを三次元的に実装する積層パッケージの製造に適用したものであり、その製造方法を図１〜図２３を用いて工程順に説明する。
【００１６】
まず、図１に示すような単結晶シリコンからなるウエハ１Ａの主面に周知の製造プロセスに従って集積回路を形成した後、格子状のスクライブラインによって区画された複数のチップ形成領域１Ａ’のボンディングパッド２にプローブを当てて電気試験を行い、各チップ形成領域１Ａ’の良否を判定する。
【００１７】
次に、図２に示すように、ウエハ１Ａの主面側に集積回路を保護するためのバックグラインドテープ３を貼り付け、この状態でウエハ１Ａの裏面をグラインダで研削、さらに研削によって発生したウエハ裏面のダメージ層を、ウエットエッチング、ドライポリッシング、プラズマエッチングなどの方法によって除去することにより、ウエハ１Ａの厚さを１００μｍ以下、例えば５０μｍ〜９０μｍ程度まで薄くする。前記ウエットエッチング、ドライポリッシング、プラズマエッチングなどの方法は、ウエハの厚さ方向に進む処理速度が、グラインダでの研削における研削速度に比較して遅いものであるが、グラインダによる研削に比較して、これらの処理によるウエハ内部へのダメージが小さいだけでなく、グラインダによる研削によって発生したウエハ内部のダメージ層を除去することができ、ウエハおよびチップを割れにくくするという効果がある。
【００１８】
次に、バックグラインドテープ３を除去した後、図３に示すように、ウエハ１Ａの裏面にダイシングテープ４を貼り付け、この状態でダイシングテープ４の周辺部をウエハリング５に固定する。ダイシングテープ４は、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などからなる樹脂フィルムの表面に、紫外線の照射によって硬化する紫外線（ＵＶ）硬化型粘着剤を塗布し、これを円形に裁断したものである。
【００１９】
次に、図４に示すように、ダイシングブレード６を使ってウエハ１Ａをダイシングすることにより、ウエハ１Ａを複数個のチップ１に分割する。このとき、分割されたそれぞれのチップ１をダイシングテープ４上に残しておくために、ダイシングテープ４は、完全には切断しない。続いて、この状態でダイシングテープ４に紫外線を照射すると、ダイシングテープ４に塗布されていた粘着剤が硬化してその粘着性が低下する。これにより、チップ１がダイシングテープ４から剥がれ易くなると共に、後述するチップ剥離工程で一旦ダイシングテープ４から剥離したチップ１がダイシングテープ４に再付着し難くなる。
【００２０】
次に、図５（平面図）および図６（断面図）に示すように、ウエハリング５に固定されたダイシングテープ４の上方に押さえ板７を配置し、下方にエキスパンドリング８を配置する。そして、図７に示すように、ウエハリング５の上面に押さえ板７を押し付けると共に、ダイシングテープ４の裏面の周辺部をエキスパンドリング８で上方に押し上げる。このようにすると、ダイシングテープ４は、その中心部から周辺部に向かう強い張力を受け、弛みなく引き伸ばされる。
【００２１】
次に、この状態でエキスパンドリング８を図８に示すチップ剥離装置１００のステージ１０１上に位置決めしてダイシングテープ４を水平に保持する。このステージ１０１の内側には、縦振動を発振する振動子１１０が組み込まれた吸着駒１０２が配置されている。この吸着駒１０２は、図示しない駆動機構によって水平方向および上下方向に移動できるようになっている。
【００２２】
図９は、上記吸着駒１０２の上端部近傍の拡大断面図である。ダイシングテープ４の裏面に対向する吸着駒１０２の上面周辺部には、複数の吸引口１０３の一端部が配置されている。これらの吸引口１０３の内部は、図示しない吸引機構によって減圧されるようになっている。
【００２３】
吸着駒１０２の上面中央部には、振動子１１０の上端部（交換ヘッド１１１ａ）が通過する窓穴１０４が設けられている。振動子１１０は、図示しない駆動機構によって吸着駒１０２とは独立に上下動し、窓穴１０４の上方に突出したヘッド１１１ａの先端がダイシングテープ４の裏面に接触したときに、剥離の対象となる１個のチップ１とその下部のダイシングテープ４とに対して垂直方向の縦振動を加える。
【００２４】
ステージ１０１に位置決めされたダイシングテープ４の上方には、図示しない移動機構に支持された吸着コレット１０５が配置されている。吸着コレット１０５の底面の中央部には、図示しない吸引機構によって減圧される吸着口１０６の一端部が配置され、これにより、剥離の対象となる１個のチップ１を選択的に吸着、保持できるようになっている。
【００２５】
図１０は、上記チップ剥離装置１００の吸着駒１０２に組み込まれた振動子１１０を示す一部破断側面図、振動子１１０に共鳴している縦方向の振動の変位と振動子１１０の位置関係を表した図、および振動子１１０に共鳴している縦方向の振動の振幅と振動子１１０の位置関係を表した図を複合した図、図１１は、この振動子１１０の振動子本体１１２を示す一部破断側面図である。
【００２６】
振動子１１０は、振動子本体１１２と共鳴部１１３とで構成されている。共鳴部１１３は、その内部に組み込まれた圧電素子１１４から発生する縦振動を共鳴させてその振幅を増幅する部分である。この共鳴部１１３は、縦振動の伝わる方向（図の上下方向）の長さが、この縦振動の波長の２分の１となるように設計されている。例えば図１０に示す場合において、圧電素子１１４による振動発生源である圧電素子１１４の端部における縦振動の振幅が３μｍである場合、ヘッド１１１ａの部分での振幅は１５μｍ程度である。このような振動の増幅を得るためには、圧電素子１１４の厚さ（図１０の上下方向に沿った圧電素子１１４の高さ）を、縦振動の波長よりも短くすることが好ましく、また、圧電素子１１４の直径よりもヘッド１１１ａの直径を小さくすることが好ましい。
【００２７】
振動子本体１１２は、共鳴部１１３で増幅された縦振動に共振して振動する部分であり、その鍔１１５をクランプ１１６、ホルダ１１７およびシール１１８で固定することにより、共鳴部１１３に対して着脱自在に取り付けられている。振動子本体１１２を共鳴部１１３に取り付ける鍔１１５は、縦振動の減衰を最小限にとどめるために、縦振動の節（ノード）の部分に配置されている。
【００２８】
振動子本体１１２は、縦振動の伝わる方向の長さが、縦振動の波長の２分の１となるように設計され、共鳴部１１３と合わせた振動子１１０全体の長さが縦振動の１波長と一致するようになっている。
【００２９】
振動子本体１１２の長さとしては縦振動の波長の２分の１である場合に限定するわけではないが、振動の増幅率をより大きくするためには、振動の腹の位置、もしくはその近傍に交換ヘッド１１１ａの先端が位置するような長さに設定するのが好ましく、少なくとも圧電素子１１４の端部から発振する振動よりも振幅が大きくなる位置に配置するのが好ましい。また、振動子本体１１２の長さについては、波長の２分の１の長さに波長の整数倍の長さを足した長さにしても構わないが、装置全体を小型化し、かつ適当な振動の増幅率を得るためには、振動子本体１１２を波長の２分の１もしくはその近傍の長さに設定することが好ましい。
【００３０】
振動子本体１１２の先端部分にネジ止めされた交換ヘッド１１１ａは、前述したダイシングテープ４に接触して縦振動を加える部分である。交換ヘッド１１１ａは、チップ１のサイズなどに応じて最適なサイズのものが選択される。交換ヘッド１１１ａが取り付けられた振動子本体１１２の先端部分は、縦振動の振幅が最大となる位置に相当するので、ダイシングテープ４に対して効率的に縦振動を加えることができる。
【００３１】
上記のように構成された振動子１１０は、交換ヘッド１１１ａを取り換えるだけで複数種類のチップ１に対応することができるので、チップ１の種類に拘わりなく同一の振動子本体１１２および共鳴部１１３を使用することができ、チップ剥離装置１００の製造コストを低減することができる。また、チップ１の種類に拘わりなく同一の振動子本体１１２および共鳴部１１３を使用できることにより、振動子本体１１２や共鳴部１１３の寸法ばらつきに起因してチップ１の種類毎に縦振動の波長や振幅がばらつくこともない。
【００３２】
振動子１１０の構成としては、本実施の形態に記載された構成に限られるわけではないが、圧電素子１１４などの振動源から発生する振動を、振動子１１０に共鳴させて増幅することにより、高い周波数の振動を低いエネルギーで発生することができると共に、横方向の振動の印加を抑えることができる。横方向の振動の印加を抑えることによって、振動印加時のチップ１の横方向へのずれ、もしくは回転ずれの発生を防ぎ、その後のペレット付け工程において、チップ１が所定の位置からずれて搭載されることによる不良の発生を防ぐことができる。
【００３３】
上記チップ剥離装置１００を使ったチップ１の剥離は、図１２に示すタイミングに従って行われる。同図に示すタイミングに従ってチップ１を剥離するには、まず、図１３に示すように、吸着駒１０２を上昇させ、剥離の対象となるチップ１の下部に位置するダイシングテープ４の裏面にその上面を接触させてダイシングテープ４を吸着する。このとき、吸着駒１０２を僅かに（例えば４００μｍ程度）突き上げると、前述した押さえ板７とエキスパンドリング８によって水平方向の張力が加えられているダイシングテープ４に対して、さらに張力を加えることができる。
【００３４】
また、吸着駒１０２の上昇とほぼ同時に、吸着コレット１０５を下降させてその底面を剥離の対象となるチップ１の上面に接触させ、チップ１を吸着すると共に下方に軽く押さえ付ける。チップ１の剥離は、極めて短時間（通常、０．０５秒〜０．５秒程度）に行われるので、ダイシングテープ４に振動を加える前にあらかじめチップ１を吸着コレット１０５で押さえ付けておくことにより、ダイシングテープ４から剥がれたチップ１が振動によって飛び出すことを防ぐことができる。
【００３５】
そして、この状態で振動子１１０を作動させる（図１２のタイミングａ）。このとき、振動子１１０のヘッド１１１ａは、ダイシングテープ４の裏面に接触していない。
【００３６】
上記振動子１１０の好ましい発振周波数は１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲、振幅は１μｍ〜５０μｍの範囲である。周波数が１ｋＨｚ未満でもチップ１の剥離は可能であるが、剥離に長時間を要するので実用的でない。同様に、振幅が１μｍ未満でも剥離は可能であるが、剥離に長時間を要する。一方、周波数が１００ｋＨｚを超えると、振動エネルギーによるダイシングテープ４の発熱量が増えるなどの副作用が顕在化する。また、振幅が５０μｍを超えると、特にチップ１が極めて薄い場合には、割れが発生したり、集積回路がダメージを受けたりする。本実施の形態では、振動子１１０の発振周波数を６０ｋＨｚ、振幅を１０μｍに設定する。
【００３７】
次に、図１４に示すように、振動子１１０を上昇させ、剥離の対象となるチップ１の下部に位置するダイシングテープ４の裏面にヘッド１１１ａを接触させる（図１２のタイミングｂ）。このとき、振動子１１０を僅かに（例えば４００μｍ程度）突き上げることによって、ダイシングテープ４に対してさらに強い水平方向の張力を加えることができる（図１２のタイミングｂ−ｃ）。
【００３８】
振動するヘッド１１１ａがダイシングテープ４の裏面に接触すると、ダイシングテープ４とチップ１には、ダイシングテープ４の面に対して垂直な方向の縦振動が加わる。
【００３９】
ここで、振動子１１０の先端にあるヘッド１１１ａからの振動印加に伴うチップ剥離のメカニズムについて解説する。
【００４０】
ヘッド１１１ａは、自らの振動によって短時間に高速の上昇と下降を繰り返している。ヘッド１１１ａの上昇時には、ヘッド１１１ａからの圧力によって、ダイシングテープ４およびチップ１に対して上向きの運動が加えられる。ヘッド１１１ａは自らの上昇運動を終了すると、急速に下降運動に転じる。ヘッド１１１ａの下降運動時には、その運動が高速であるのと、かつ上昇運動から下降運動への速度変化が激しいために、ダイシングテープ４およびチップ１は、ヘッド１１１ａの運動に追従できず、ヘッド１１１ａから離れることさえある。ヘッド１１１ａの下降運動時には、チップ１が、慣性の法則にしたがって上昇運動を続けようとするのに対して、ダイシングテープ４には強い張力が加えられているために、その張力によって表面積のより小さな状態に復元しようとして、下向きの加速度が働く。このように、ヘッド１１１ａの下降運動時にチップ１の持つ慣性とダイシングテープ４に加えられた張力による加速度によって、チップ１とダイシングテープ４とを剥がそうとする力が働く。
【００４１】
チップ１とダイシングテープ４との剥離は、ダイシングテープ４に加えられた張力が最も大きくなるチップ１の端部から開始され、順次チップ１の内側の方向に向かって進行してゆく。
【００４２】
ヘッド１１１ａの上昇運動時にチップ１に十分な運動を印加しておくためには、ヘッド１１１ａが高速で上昇する必要がある。ヘッド１１１ａの下降運動時にダイシングテープ４に発生する加速度を十分なものとするためには、ダイシングテープ４にあらかじめ強い張力を加えておく必要がある。ダイシングテープ４に加えられた張力によって発生する加速度を十分に発揮するためには、ダイシングテープ４がヘッド１１１ａに追従できないほどの勢いで、ヘッド１１１ａが上昇運動から下降運動へ速度変化をし、かつ高速で下降運動する必要がある。さらに、これらのメカニズムによって発生する剥離を急速に進行させるためには、ヘッド１１１ａの上昇運動と下降運動を短時間でより多くの回数繰り返す必要がある。
【００４３】
次に、図１５に示すように、ダイシングテープ４から剥離したチップ１を吸着コレット１０５で吸着、保持しながら上方に引き上げると同時に、振動子１１０の作動を停止する（図１２のタイミングｄ）。
【００４４】
ダイシングテープ４に振動を加え始めてからチップ１を引き上げるまでの所要時間（図１２のタイミングｂ〜タイミングｄ）は、チップ１のサイズや厚さ、ダイシングテープ４の材質や粘着剤の種類、ダイシングテープ４に加える振動の周波数や振幅、ダイシングテープ４に加える張力の大きさ、ヘッド１１１ａのサイズや形状など、多くの要素によって異なってくる。従って、チップ１を上方に引き上げるタイミングは、予め実験によって算出しておく。
【００４５】
また、本実施の形態では、チップ１がダイシングテープ４から剥離されると同時にダイシングテープ４への加振を停止する。その理由は、チップ１が取り除かれた箇所のダイシングテープ４に高い周波数の振動を与え続けると、ヘッド１１１ａとダイシングテープ４との摩擦によって生じる熱でダイシングテープ４が溶融し、これによって、ヘッド１１１ａが汚染されたり、ダイシングテープ４に加わる張力が低下したりする虞れがあるからである。
【００４６】
吸着コレット１０５によるチップ１の引き上げに同期して振動子１１０の振動を停止するには、例えばチップ１を押さえている吸着コレット１０５がヘッド１１１ａに及ぼす負荷の変動を電流変化、電圧変化あるいはインピーダンス変化などによって検出すればよい。なお、チップ１の剥離がある程度進行すると、吸着コレット１０５がチップ１を吸着する力だけでチップ１をダイシングテープ４から剥離できるようになるので、チップ１を上方に引き上げる直前に振動子１１０の振動を停止してもよい。
【００４７】
次に、図１６に示すように、振動子１１０およびヘッド１１１ａを下降させる（図１２のタイミングｅ）。ここまでの工程により、１個のチップ１をダイシングテープ４から剥離する工程が完了する。
【００４８】
その後、ダイシングテープ４から剥離されたチップ１を次工程（ペレット付け工程）に搬送した吸着コレット１０５がチップ剥離装置１００に戻ってくると、前記図１３〜図１６に示した手順に従って、次のチップ１をダイシングテープ４から剥離する作業が開始され、以後同様の手順に従ってダイシングテープ４上の良品のチップ１が剥離される。
【００４９】
ダイシングテープ４に振動を加え始めてからチップ１を引き上げるまでの所要時間は、ヘッド１１１ａのサイズや形状を最適化することによって、短縮することもできる。
【００５０】
一般に、ヘッド１１１ａの上面（ダイシングテープ４の裏面に接する面）の面積は、剥離の対象となるチップ１の面積よりも幾分小さいことが望ましい。ヘッド１１１ａの上面の面積がチップ１の面積より大きい場合は、チップ１の周辺部付近のダイシングテープ４がチップ１とヘッド１１１ａによって両側から挟み付けられるので、チップ１の周辺部から内側方向に向かう剥離の進行が遅くなる。他方、ヘッド１１１ａの上面の面積がチップ１の面積に比べて小さすぎると、ダイシングテープ４に振動を加えた際にダイシングテープ４とチップ１の剥離開始点となるチップ１端部の界面に十分に応力を集中させることができず、チップ１に強い曲げ応力が加わるために、チップ１が割れることがある。この観点から、例えば突き上げピンのように、ダイシングテープ４に点接触するような形状は、ヘッド１１１ａの形状として好ましくないことが分かる。特に限定はされないが、本実施の形態では、チップ１のサイズが３ｍｍ角〜７ｍｍ角の場合は、上端部の面積が２．５ｍｍ角のヘッド１１１ａを使用し、チップ１のサイズが６ｍｍ角〜１０ｍｍ角の場合は、４ｍｍ角のヘッド１１１ａを使用する。
【００５１】
また、例えば図１７に示すヘッド１１１ｂのように、上面の周辺部にフィレットを形成したり、周辺部の曲率半径（Ｒ１）を中央部の曲率半径（Ｒ２）より小さくしたりしてもよい（Ｒ１＜Ｒ２）。このような形状にすると、曲率半径の大きなヘッド１１１ｂの中央部によって、チップ１に対して効率的に振動を印加できるとともに、チップ１内部に生じる曲げ応力を小さくすることができる。さらに、ヘッド１１１ｂ中央部の周囲に、ヘッド中央部と比較して曲率半径のより小さい周辺部を形成し、かつ前記ヘッドの周辺部を半導体チップ１の端部よりも内側に配置して振動を印加することにより、ダイシングテープ４とチップ１の剥離開始点となるチップ１端部の界面に剥離応力を十分に集中させることができ、剥離を開始させやすくするとともに、チップ１の周辺部から内側方向に向かう剥離が進行し易くなるので、チップ１を短時間で剥離することができる。例えば図１８に示すヘッド１１１ｃのように、上面の周辺部を面取りした場合にも、上記と同様の効果が得られる。
【００５２】
また、曲率半径の大きなヘッドの中央部の形状としては、図１７もしくは図１８に示したように、フラットな形状に限らず、ヘッドの周辺部よりも曲率半径が大きければ凸形状の曲率を持つ物を採用しても構わない。さらには、図１９に示すヘッド１１１ｄのように、上面の周辺部にフィレットを形成すると共に、中央部に凹みを設けてもよい。このようにすると、図２０に示すように、ダイシングテープ４の裏面をヘッド１１１ｄで突き上げたときに、チップ１の全体がヘッド１１１ｄの凹みに合わせて反るので、チップ１が平坦なときよりも強度が増加し、高い振動エネルギーを加えても割れ難くなる。さらに、チップ１の周辺部が上方に反ることによって、チップ１に対するダイシングテープ４の剥離角度（θ）がより大きくなるので、チップ１が剥がれ易くなる。ヘッド１１１ｄの中央部に凹みを設ける場合は、ヘッド１１１ｄの凹みに合わせて吸着コレット１０５の底面を凸形状にしてもよい。
【００５３】
また、チップ１が非常に小さい場合には、ヘッド１１１ｂ中央部に曲率半径の大きな箇所を設けると、ヘッド１１１ｂ周辺部からチップ１端部までの距離が小さくなり、剥離開始点となるチップ１端部の界面に十分な応力を集中させることが困難となるため、ヘッド１１１ｂに曲率半径の大きな中央部を設けずに、小さな曲率半径を持つヘッド１１１ｂを用いてもよい。
【００５４】
図２１に示すように、ペレット付け工程に搬送されたチップ１は、接着剤１０などを介して配線基板１１上に実装され、Ａｕワイヤ１２を介して配線基板１１の電極１３と電気的に接続される。
【００５５】
次に、図２２に示すように、配線基板１１上に実装されたチップ１の上に接着剤１０などを介して第２のチップ１４が積層され、Ａｕワイヤ１５を介して配線基板１１の電極１６と電気的に接続される。第２のチップ１４は、チップ１と異なる集積回路が形成されたシリコンチップであり、前述した方法でダイシングテープ４から剥離された後、ペレット付け工程に搬送されてチップ１の上に積層される。
【００５６】
その後、配線基板１１をモールド工程に搬送し、図２３に示すように、チップ１、１４をモールド樹脂１７で封止することによって、積層パッケージ１８が略完成する。
【００５７】
（実施の形態２）
チップ１の剥離は、図２４に示すタイミングに従って行うこともできる。同図に示すタイミングに従ってチップ１を剥離するには、まず、図２５に示すように、吸着駒１０２を上昇させ、剥離の対象となるチップ１の下部に位置するダイシングテープ４の裏面にその上面を接触させてダイシングテープ４を吸着する。前記実施の形態１では、このとき、吸着コレット１０５を下降させてその底面を剥離の対象となるチップ１の上面に接触させたが、本実施の形態では、吸着コレット１０５をチップ１の上面近傍まで下降させ、チップ１に接触させることなく停止する（図２５のタイミングａ）。
【００５８】
次に、図２６に示すように、振動子１１０を上昇させてヘッド１１１ａをテダイシングープ４の裏面に接触させると共に、振動の印加を開始する（図２４のタイミングｆ）。このとき、吸着コレット１０５はチップ１に接触していないために、振動抵抗が小さく、剥離開始の段階においてより大きなエネルギーの振動を効率的に印加することができる。
【００５９】
次に、図２７に示すように、振動を印加しながら振動子１１０の上昇（突き上げ）を継続し、チップ１がダイシングテープ４から完全に剥がれる前に、チップ１の上面を吸着コレット１０５の底面に接触させ、吸着コレット１０５によってチップ１を吸着、保持する（図２４のタイミングｂ）。続いて、振動子１１０の上昇を停止し（図２４のタイミングｃ）、チップ１がダイシングテープ４から完全に剥がれると同時に、またはその直前に吸着コレット１０５をチップ１と共に上方に引き上げると同時に、振動子１１０の作動を停止する（図１２のタイミングｄ）。
【００６０】
上記のようなタイミングに従ってチップ１を剥離した場合は、吸着コレット１０５とチップ１が接触する前に、振動子１１０による加振を開始するので、振動の抵抗を小さくすることができ、剥離の開始およびその進行をより促進することができる。また、振動子１１０による加振の開始後も振動子１１０の上昇を継続し、チップ１がダイシングテープ４から完全に剥がれる前にチップ１と吸着コレット１０５を接触させてチップ１を保持することにより、剥離したチップ１がダイシングテープ４から脱落することを防ぐことができる。
【００６１】
以上、本発明者によってなされた発明を前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００６２】
前記実施の形態では、ダイシングテープの裏面に縦振動を加えたが、Ｓモードとよばれる定在波を加えてもよい。この場合は、剥離の対象となるチップの近傍のみに選択的に定在波を加える工夫が必要となる。
【００６３】
前記実施の形態においては、ウエハを数十μｍの厚さまで薄くした場合について記載したが、ウエハの厚さはこれらに限られるものではなく、より薄いウエハや、より厚いウエハに対して本発明を適用してもよい。
【００６４】
【発明の効果】
本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下の通りである。
【００６５】
粘着テープに貼り付けた半導体ウエハをダイシングして複数の半導体チップに分割した後、それぞれの半導体チップを粘着テープから剥離する際、極めて薄い半導体チップであっても、割れや欠けが生じることなく、速やかに剥離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である半導体装置の製造に用いる半導体チップの平面図である。
【図２】半導体ウエハのエッチング工程を示す側面図である。
【図３】半導体ウエハにダイシングテープを貼り付ける工程を示す側面図である。
【図４】半導体ウエハのダイシング工程を示す側面図である。
【図５】半導体ウエハおよびダイシングテープをウエハリングに固定し、その上方に押さえ板を配置すると共に、下方にエキスパンドリングを配置した状態を示す平面図である。
【図６】半導体ウエハおよびダイシングテープをウエハリングに固定し、その上方に押さえ板を配置すると共に、下方にエキスパンドリングを配置した状態を示す断面図である。
【図７】ダイシングテープをウエハリングを押さえ板とエキスパンドリングで挟むことによってダイシングテープの張力を与えた状態を示す断面図である。
【図８】ダイシングテープを貼り付けた半導体チップの剥離方法を説明する要部断面図である。
【図９】図８の要部拡大断面図である。
【図１０】チップ剥離装置の吸着駒に組み込まれた振動子を示す一部破断側面、振動子に共鳴している縦方向の振動の変位と振動子の位置関係、および振動子に共鳴している縦方向の振動の振幅と振動子の位置関係をそれぞれ示す図である。
【図１１】図１０に示す振動子の本体を示す一部破断側面図である。
【図１２】半導体チップの剥離方法を説明するタイミング図である。
【図１３】半導体チップの剥離方法を説明する要部断面図である。
【図１４】半導体チップの剥離方法を説明する要部断面図である。
【図１５】半導体チップの剥離方法を説明する要部断面図である。
【図１６】半導体チップの剥離方法を説明する要部断面図である。
【図１７】図１０に示す振動子に取り付けられたヘッドの形状の一例を示す斜視図である。
【図１８】図１０に示す振動子に取り付けられたヘッドの形状の他の例を示す斜視図である。
【図１９】図１０に示す振動子に取り付けられたヘッドの形状の他の例を示す斜視図である。
【図２０】半導体チップの剥離方法を説明する要部断面図である。
【図２１】半導体チップのペレット付け工程を示す配線基板の断面図である。
【図２２】半導体チップの積層工程を示す配線基板の断面図である。
【図２３】半導体チップの樹脂封止工程を示す配線基板の断面図である。
【図２４】半導体チップの剥離方法を説明するタイミング図である。
【図２５】半導体チップの剥離方法を説明する要部断面図である。
【図２６】半導体チップの剥離方法を説明する要部断面図である。
【図２７】半導体チップの剥離方法を説明する要部断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体チップ
１Ａ 半導体ウエハ
１Ａ’ チップ形成領域
２ ボンディングパッド
３ バックグラインドテープ
４ ダイシングテープ（粘着テープ）
５ ウエハリング
６ ダイシングブレード
７ 押さえ板
８ エキスパンドリング
１０ 接着剤
１１ 配線基板
１２ Ａｕワイヤ
１３ 電極
１４ 半導体チップ
１５ Ａｕワイヤ
１６ 電極
１００ チップ剥離装置
１０１ ステージ
１０２ 吸着駒
１０３ 吸引口
１０４ 窓穴
１０５ 吸着コレット
１０６ 吸着口
１１０ 振動子
１１１ａ〜１１１ｄ 交換ヘッド
１１２ 振動子本体
１１３ 共鳴部
１１４ 圧電素子
１１５ 鍔
１１６ クランプ
１１７ ホルダ
１１８ シール
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、粘着テープに貼り付けた半導体ウエハをダイシングして複数の半導体チップに分割した後、それぞれの半導体チップを粘着テープから剥離する工程に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の高密度実装を推進する目的で、配線基板上に複数枚の半導体チップを三次元的に実装する積層パッケージが実用化されているが、このような積層パッケージを組み立てるに際しては、厚さが数十μｍ程度まで薄く加工された半導体チップ（以下、単にチップという）が使用される。
【０００３】
上記のような薄いチップを配線基板に実装するには、まず所望の集積回路を形成した半導体ウエハ（以下、単にウエハという）の主面上に集積回路を保護するためのテープを貼り付け、この状態でウエハの裏面を研磨およびエッチングすることによって、その厚さを数十μｍ程度まで薄くする。続いて、この薄いウエハの裏面に粘着テープを貼り付けた状態でダイシングを行って、ウエハを複数個のチップに分割する。その後、粘着テープの裏面に突き上げピンなどを押し当ててチップを１個ずつ粘着テープから剥がし、剥離したチップをコレットでピックアップして配線基板上に搬送し、ペレット付けを行う。
【０００４】
ところで、上記のような極めて薄いチップを使用するパッケージの組立て工程では、ダイシングによって分割されたチップを粘着テープから剥離、ピックアップする際に、チップに割れや欠けが生じ易いことから、これを防止するための配慮が必要となる。
【０００５】
特開平６−２９５９３０号公報（特許文献１）は、チップを粘着テープから剥離する際の割れや欠けを防止する技術を開示している。この文献に記載されたチップ剥離装置は、複数のチップに分割されたウエハが接着された粘着シートを支持する支持台と、この支持台の下部に配置された剥離ヘッドと、この剥離ヘッドの内部に収容され、上記粘着シートの裏面を擦る摺動ピンおよびチップを突き上げる突き上げピンからなる剥離ピンと、上記摺動ピンおよび突き上げピンのそれぞれを水平方向および上下方向に動かす駆動手段とを備えている。
【０００６】
上記剥離装置を使ってチップを粘着シートから剥離するには、まず、剥離すべきチップが接着された箇所の粘着シートに裏面から摺動ピンを当て、この摺動ピンをシート面に対して水平な方向に往復動させながら擦ることによって、粘着シートとチップの粘着力を弱める。次に、摺動ピンおよび突き上げピンを共に上昇させてチップを持ち上げると、粘着力が弱くなったチップは、強い突き上げ力を必要とすることなく粘着シートから剥離される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−２９５９３０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術は、粘着シートに裏面から摺動ピンを当て、この摺動ピンをシート面に対して水平な方向に往復動させながら擦ることによって、粘着シートとチップの粘着力を弱めようとするものであるが、粘着シートに水平方向の摺動を加えても、短時間でその粘着力を弱めることは困難である。
【０００９】
また、前述したような厚さが数十μｍ程度まで薄く加工されたチップは、極めて割れ易いため、このような薄いチップを粘着シートから剥離するに際しては、厚いチップを粘着シートから剥離する場合とは異なる種々の工夫が要求される。
【００１０】
本発明の目的は、粘着テープに貼り付けた極めて薄いチップを、割れや欠けが生じることなく、速やかに剥離することができる技術を提供することにある。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１３】
本発明の半導体装置は、複数の半導体チップに分割された半導体ウエハが一面に貼付されてなる粘着テープの他面に振動子の一端を接触させ、前記振動子を通じて前記粘着テープに振動を加えることによって、前記半導体チップを前記粘着テープから剥離する装置であって、前記振動子は、圧電素子から発生する振動を共鳴させてその振幅を増幅する共鳴部と、前記共鳴部で増幅された前記振動に共振して振動する振動子本体とで構成され、前記振動子の、粘着テープに振動を印加する部分の振幅は、前記圧電素子から発生する振動の振幅よりも大きい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１５】
（実施の形態１）
本実施の形態は、配線基板上に複数枚のチップを三次元的に実装する積層パッケージの製造に適用したものであり、その製造方法を図１〜図２３を用いて工程順に説明する。
【００１６】
まず、図１に示すような単結晶シリコンからなるウエハ１Ａの主面に周知の製造プロセスに従って集積回路を形成した後、格子状のスクライブラインによって区画された複数のチップ形成領域１Ａ’のボンディングパッド２にプローブを当てて電気試験を行い、各チップ形成領域１Ａ’の良否を判定する。
【００１７】
次に、図２に示すように、ウエハ１Ａの主面側に集積回路を保護するためのバックグラインドテープ３を貼り付け、この状態でウエハ１Ａの裏面をグラインダで研削、さらに研削によって発生したウエハ裏面のダメージ層を、ウエットエッチング、ドライポリッシング、プラズマエッチングなどの方法によって除去することにより、ウエハ１Ａの厚さを１００μｍ以下、例えば５０μｍ〜９０μｍ程度まで薄くする。前記ウエットエッチング、ドライポリッシング、プラズマエッチングなどの方法は、ウエハの厚さ方向に進む処理速度が、グラインダでの研削における研削速度に比較して遅いものであるが、グラインダによる研削に比較して、これらの処理によるウエハ内部へのダメージが小さいだけでなく、グラインダによる研削によって発生したウエハ内部のダメージ層を除去することができ、ウエハおよびチップを割れにくくするという効果がある。
【００１８】
次に、バックグラインドテープ３を除去した後、図３に示すように、ウエハ１Ａの裏面にダイシングテープ４を貼り付け、この状態でダイシングテープ４の周辺部をウエハリング５に固定する。ダイシングテープ４は、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などからなる樹脂フィルムの表面に、紫外線の照射によって硬化する紫外線（ＵＶ）硬化型粘着剤を塗布し、これを円形に裁断したものである。
【００１９】
次に、図４に示すように、ダイシングブレード６を使ってウエハ１Ａをダイシングすることにより、ウエハ１Ａを複数個のチップ１に分割する。このとき、分割されたそれぞれのチップ１をダイシングテープ４上に残しておくために、ダイシングテープ４は、完全には切断しない。続いて、この状態でダイシングテープ４に紫外線を照射すると、ダイシングテープ４に塗布されていた粘着剤が硬化してその粘着性が低下する。これにより、チップ１がダイシングテープ４から剥がれ易くなると共に、後述するチップ剥離工程で一旦ダイシングテープ４から剥離したチップ１がダイシングテープ４に再付着し難くなる。
【００２０】
次に、図５（平面図）および図６（断面図）に示すように、ウエハリング５に固定されたダイシングテープ４の上方に押さえ板７を配置し、下方にエキスパンドリング８を配置する。そして、図７に示すように、ウエハリング５の上面に押さえ板７を押し付けると共に、ダイシングテープ４の裏面の周辺部をエキスパンドリング８で上方に押し上げる。このようにすると、ダイシングテープ４は、その中心部から周辺部に向かう強い張力を受け、弛みなく引き伸ばされる。
【００２１】
次に、この状態でエキスパンドリング８を図８に示すチップ剥離装置１００のステージ１０１上に位置決めしてダイシングテープ４を水平に保持する。このステージ１０１の内側には、縦振動を発振する振動子１１０が組み込まれた吸着駒１０２が配置されている。この吸着駒１０２は、図示しない駆動機構によって水平方向および上下方向に移動できるようになっている。
【００２２】
図９は、上記吸着駒１０２の上端部近傍の拡大断面図である。ダイシングテープ４の裏面に対向する吸着駒１０２の上面周辺部には、複数の吸引口１０３の一端部が配置されている。これらの吸引口１０３の内部は、図示しない吸引機構によって減圧されるようになっている。
【００２３】
吸着駒１０２の上面中央部には、振動子１１０の上端部（交換ヘッド１１１ａ）が通過する窓穴１０４が設けられている。振動子１１０は、図示しない駆動機構によって吸着駒１０２とは独立に上下動し、窓穴１０４の上方に突出したヘッド１１１ａの先端がダイシングテープ４の裏面に接触したときに、剥離の対象となる１個のチップ１とその下部のダイシングテープ４とに対して垂直方向の縦振動を加える。
【００２４】
ステージ１０１に位置決めされたダイシングテープ４の上方には、図示しない移動機構に支持された吸着コレット１０５が配置されている。吸着コレット１０５の底面の中央部には、図示しない吸引機構によって減圧される吸着口１０６の一端部が配置され、これにより、剥離の対象となる１個のチップ１を選択的に吸着、保持できるようになっている。
【００２５】
図１０は、上記チップ剥離装置１００の吸着駒１０２に組み込まれた振動子１１０を示す一部破断側面図、振動子１１０に共鳴している縦方向の振動の変位と振動子１１０の位置関係を表した図、および振動子１１０に共鳴している縦方向の振動の振幅と振動子１１０の位置関係を表した図を複合した図、図１１は、この振動子１１０の振動子本体１１２を示す一部破断側面図である。
【００２６】
振動子１１０は、振動子本体１１２と共鳴部１１３とで構成されている。共鳴部１１３は、その内部に組み込まれた圧電素子１１４から発生する縦振動を共鳴させてその振幅を増幅する部分である。この共鳴部１１３は、縦振動の伝わる方向（図の上下方向）の長さが、この縦振動の波長の２分の１となるように設計されている。例えば図１０に示す場合において、圧電素子１１４による振動発生源である圧電素子１１４の端部における縦振動の振幅が３μｍである場合、ヘッド１１１ａの部分での振幅は１５μｍ程度である。このような振動の増幅を得るためには、圧電素子１１４の厚さ（図１０の上下方向に沿った圧電素子１１４の高さ）を、縦振動の波長よりも短くすることが好ましく、また、圧電素子１１４の直径よりもヘッド１１１ａの直径を小さくすることが好ましい。
【００２７】
振動子本体１１２は、共鳴部１１３で増幅された縦振動に共振して振動する部分であり、その鍔１１５をクランプ１１６、ホルダ１１７およびシール１１８で固定することにより、共鳴部１１３に対して着脱自在に取り付けられている。振動子本体１１２を共鳴部１１３に取り付ける鍔１１５は、縦振動の減衰を最小限にとどめるために、縦振動の節（ノード）の部分に配置されている。
【００２８】
振動子本体１１２は、縦振動の伝わる方向の長さが、縦振動の波長の２分の１となるように設計され、共鳴部１１３と合わせた振動子１１０全体の長さが縦振動の１波長と一致するようになっている。
【００２９】
振動子本体１１２の長さとしては縦振動の波長の２分の１である場合に限定するわけではないが、振動の増幅率をより大きくするためには、振動の腹の位置、もしくはその近傍に交換ヘッド１１１ａの先端が位置するような長さに設定するのが好ましく、少なくとも圧電素子１１４の端部から発振する振動よりも振幅が大きくなる位置に配置するのが好ましい。また、振動子本体１１２の長さについては、波長の２分の１の長さに波長の整数倍の長さを足した長さにしても構わないが、装置全体を小型化し、かつ適当な振動の増幅率を得るためには、振動子本体１１２を波長の２分の１もしくはその近傍の長さに設定することが好ましい。
【００３０】
振動子本体１１２の先端部分にネジ止めされた交換ヘッド１１１ａは、前述したダイシングテープ４に接触して縦振動を加える部分である。交換ヘッド１１１ａは、チップ１のサイズなどに応じて最適なサイズのものが選択される。交換ヘッド１１１ａが取り付けられた振動子本体１１２の先端部分は、縦振動の振幅が最大となる位置に相当するので、ダイシングテープ４に対して効率的に縦振動を加えることができる。
【００３１】
上記のように構成された振動子１１０は、交換ヘッド１１１ａを取り換えるだけで複数種類のチップ１に対応することができるので、チップ１の種類に拘わりなく同一の振動子本体１１２および共鳴部１１３を使用することができ、チップ剥離装置１００の製造コストを低減することができる。また、チップ１の種類に拘わりなく同一の振動子本体１１２および共鳴部１１３を使用できることにより、振動子本体１１２や共鳴部１１３の寸法ばらつきに起因してチップ１の種類毎に縦振動の波長や振幅がばらつくこともない。
【００３２】
振動子１１０の構成としては、本実施の形態に記載された構成に限られるわけではないが、圧電素子１１４などの振動源から発生する振動を、振動子１１０に共鳴させて増幅することにより、高い周波数の振動を低いエネルギーで発生することができると共に、横方向の振動の印加を抑えることができる。横方向の振動の印加を抑えることによって、振動印加時のチップ１の横方向へのずれ、もしくは回転ずれの発生を防ぎ、その後のペレット付け工程において、チップ１が所定の位置からずれて搭載されることによる不良の発生を防ぐことができる。
【００３３】
上記チップ剥離装置１００を使ったチップ１の剥離は、図１２に示すタイミングに従って行われる。同図に示すタイミングに従ってチップ１を剥離するには、まず、図１３に示すように、吸着駒１０２を上昇させ、剥離の対象となるチップ１の下部に位置するダイシングテープ４の裏面にその上面を接触させてダイシングテープ４を吸着する。このとき、吸着駒１０２を僅かに（例えば４００μｍ程度）突き上げると、前述した押さえ板７とエキスパンドリング８によって水平方向の張力が加えられているダイシングテープ４に対して、さらに張力を加えることができる。
【００３４】
また、吸着駒１０２の上昇とほぼ同時に、吸着コレット１０５を下降させてその底面を剥離の対象となるチップ１の上面に接触させ、チップ１を吸着すると共に下方に軽く押さえ付ける。チップ１の剥離は、極めて短時間（通常、０．０５秒〜０．５秒程度）に行われるので、ダイシングテープ４に振動を加える前にあらかじめチップ１を吸着コレット１０５で押さえ付けておくことにより、ダイシングテープ４から剥がれたチップ１が振動によって飛び出すことを防ぐことができる。
【００３５】
そして、この状態で振動子１１０を作動させる（図１２のタイミングａ）。このとき、振動子１１０のヘッド１１１ａは、ダイシングテープ４の裏面に接触していない。
【００３６】
上記振動子１１０の好ましい発振周波数は１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲、振幅は１μｍ〜５０μｍの範囲である。周波数が１ｋＨｚ未満でもチップ１の剥離は可能であるが、剥離に長時間を要するので実用的でない。同様に、振幅が１μｍ未満でも剥離は可能であるが、剥離に長時間を要する。一方、周波数が１００ｋＨｚを超えると、振動エネルギーによるダイシングテープ４の発熱量が増えるなどの副作用が顕在化する。また、振幅が５０μｍを超えると、特にチップ１が極めて薄い場合には、割れが発生したり、集積回路がダメージを受けたりする。本実施の形態では、振動子１１０の発振周波数を６０ｋＨｚ、振幅を１０μｍに設定する。
【００３７】
次に、図１４に示すように、振動子１１０を上昇させ、剥離の対象となるチップ１の下部に位置するダイシングテープ４の裏面にヘッド１１１ａを接触させる（図１２のタイミングｂ）。このとき、振動子１１０を僅かに（例えば４００μｍ程度）突き上げることによって、ダイシングテープ４に対してさらに強い水平方向の張力を加えることができる（図１２のタイミングｂ−ｃ）。
【００３８】
振動するヘッド１１１ａがダイシングテープ４の裏面に接触すると、ダイシングテープ４とチップ１には、ダイシングテープ４の面に対して垂直な方向の縦振動が加わる。
【００３９】
ここで、振動子１１０の先端にあるヘッド１１１ａからの振動印加に伴うチップ剥離のメカニズムについて解説する。
【００４０】
ヘッド１１１ａは、自らの振動によって短時間に高速の上昇と下降を繰り返している。ヘッド１１１ａの上昇時には、ヘッド１１１ａからの圧力によって、ダイシングテープ４およびチップ１に対して上向きの運動が加えられる。ヘッド１１１ａは自らの上昇運動を終了すると、急速に下降運動に転じる。ヘッド１１１ａの下降運動時には、その運動が高速であるのと、かつ上昇運動から下降運動への速度変化が激しいために、ダイシングテープ４およびチップ１は、ヘッド１１１ａの運動に追従できず、ヘッド１１１ａから離れることさえある。ヘッド１１１ａの下降運動時には、チップ１が、慣性の法則にしたがって上昇運動を続けようとするのに対して、ダイシングテープ４には強い張力が加えられているために、その張力によって表面積のより小さな状態に復元しようとして、下向きの加速度が働く。このように、ヘッド１１１ａの下降運動時にチップ１の持つ慣性とダイシングテープ４に加えられた張力による加速度によって、チップ１とダイシングテープ４とを剥がそうとする力が働く。
【００４１】
チップ１とダイシングテープ４との剥離は、ダイシングテープ４に加えられた張力が最も大きくなるチップ１の端部から開始され、順次チップ１の内側の方向に向かって進行してゆく。
【００４２】
ヘッド１１１ａの上昇運動時にチップ１に十分な運動を印加しておくためには、ヘッド１１１ａが高速で上昇する必要がある。ヘッド１１１ａの下降運動時にダイシングテープ４に発生する加速度を十分なものとするためには、ダイシングテープ４にあらかじめ強い張力を加えておく必要がある。ダイシングテープ４に加えられた張力によって発生する加速度を十分に発揮するためには、ダイシングテープ４がヘッド１１１ａに追従できないほどの勢いで、ヘッド１１１ａが上昇運動から下降運動へ速度変化をし、かつ高速で下降運動する必要がある。さらに、これらのメカニズムによって発生する剥離を急速に進行させるためには、ヘッド１１１ａの上昇運動と下降運動を短時間でより多くの回数繰り返す必要がある。
【００４３】
次に、図１５に示すように、ダイシングテープ４から剥離したチップ１を吸着コレット１０５で吸着、保持しながら上方に引き上げると同時に、振動子１１０の作動を停止する（図１２のタイミングｄ）。
【００４４】
ダイシングテープ４に振動を加え始めてからチップ１を引き上げるまでの所要時間（図１２のタイミングｂ〜タイミングｄ）は、チップ１のサイズや厚さ、ダイシングテープ４の材質や粘着剤の種類、ダイシングテープ４に加える振動の周波数や振幅、ダイシングテープ４に加える張力の大きさ、ヘッド１１１ａのサイズや形状など、多くの要素によって異なってくる。従って、チップ１を上方に引き上げるタイミングは、予め実験によって算出しておく。
【００４５】
また、本実施の形態では、チップ１がダイシングテープ４から剥離されると同時にダイシングテープ４への加振を停止する。その理由は、チップ１が取り除かれた箇所のダイシングテープ４に高い周波数の振動を与え続けると、ヘッド１１１ａとダイシングテープ４との摩擦によって生じる熱でダイシングテープ４が溶融し、これによって、ヘッド１１１ａが汚染されたり、ダイシングテープ４に加わる張力が低下したりする虞れがあるからである。
【００４６】
吸着コレット１０５によるチップ１の引き上げに同期して振動子１１０の振動を停止するには、例えばチップ１を押さえている吸着コレット１０５がヘッド１１１ａに及ぼす負荷の変動を電流変化、電圧変化あるいはインピーダンス変化などによって検出すればよい。なお、チップ１の剥離がある程度進行すると、吸着コレット１０５がチップ１を吸着する力だけでチップ１をダイシングテープ４から剥離できるようになるので、チップ１を上方に引き上げる直前に振動子１１０の振動を停止してもよい。
【００４７】
次に、図１６に示すように、振動子１１０およびヘッド１１１ａを下降させる（図１２のタイミングｅ）。ここまでの工程により、１個のチップ１をダイシングテープ４から剥離する工程が完了する。
【００４８】
その後、ダイシングテープ４から剥離されたチップ１を次工程（ペレット付け工程）に搬送した吸着コレット１０５がチップ剥離装置１００に戻ってくると、前記図１３〜図１６に示した手順に従って、次のチップ１をダイシングテープ４から剥離する作業が開始され、以後同様の手順に従ってダイシングテープ４上の良品のチップ１が剥離される。
【００４９】
ダイシングテープ４に振動を加え始めてからチップ１を引き上げるまでの所要時間は、ヘッド１１１ａのサイズや形状を最適化することによって、短縮することもできる。
【００５０】
一般に、ヘッド１１１ａの上面（ダイシングテープ４の裏面に接する面）の面積は、剥離の対象となるチップ１の面積よりも幾分小さいことが望ましい。ヘッド１１１ａの上面の面積がチップ１の面積より大きい場合は、チップ１の周辺部付近のダイシングテープ４がチップ１とヘッド１１１ａによって両側から挟み付けられるので、チップ１の周辺部から内側方向に向かう剥離の進行が遅くなる。他方、ヘッド１１１ａの上面の面積がチップ１の面積に比べて小さすぎると、ダイシングテープ４に振動を加えた際にダイシングテープ４とチップ１の剥離開始点となるチップ１端部の界面に十分に応力を集中させることができず、チップ１に強い曲げ応力が加わるために、チップ１が割れることがある。この観点から、例えば突き上げピンのように、ダイシングテープ４に点接触するような形状は、ヘッド１１１ａの形状として好ましくないことが分かる。特に限定はされないが、本実施の形態では、チップ１のサイズが３ｍｍ角〜７ｍｍ角の場合は、上端部の面積が２．５ｍｍ角のヘッド１１１ａを使用し、チップ１のサイズが６ｍｍ角〜１０ｍｍ角の場合は、４ｍｍ角のヘッド１１１ａを使用する。
【００５１】
また、例えば図１７に示すヘッド１１１ｂのように、上面の周辺部にフィレットを形成したり、周辺部の曲率半径（Ｒ１）を中央部の曲率半径（Ｒ２）より小さくしたりしてもよい（Ｒ１＜Ｒ２）。このような形状にすると、曲率半径の大きなヘッド１１１ｂの中央部によって、チップ１に対して効率的に振動を印加できるとともに、チップ１内部に生じる曲げ応力を小さくすることができる。さらに、ヘッド１１１ｂ中央部の周囲に、ヘッド中央部と比較して曲率半径のより小さい周辺部を形成し、かつ前記ヘッドの周辺部を半導体チップ１の端部よりも内側に配置して振動を印加することにより、ダイシングテープ４とチップ１の剥離開始点となるチップ１端部の界面に剥離応力を十分に集中させることができ、剥離を開始させやすくするとともに、チップ１の周辺部から内側方向に向かう剥離が進行し易くなるので、チップ１を短時間で剥離することができる。例えば図１８に示すヘッド１１１ｃのように、上面の周辺部を面取りした場合にも、上記と同様の効果が得られる。
【００５２】
また、曲率半径の大きなヘッドの中央部の形状としては、図１７もしくは図１８に示したように、フラットな形状に限らず、ヘッドの周辺部よりも曲率半径が大きければ凸形状の曲率を持つ物を採用しても構わない。さらには、図１９に示すヘッド１１１ｄのように、上面の周辺部にフィレットを形成すると共に、中央部に凹みを設けてもよい。このようにすると、図２０に示すように、ダイシングテープ４の裏面をヘッド１１１ｄで突き上げたときに、チップ１の全体がヘッド１１１ｄの凹みに合わせて反るので、チップ１が平坦なときよりも強度が増加し、高い振動エネルギーを加えても割れ難くなる。さらに、チップ１の周辺部が上方に反ることによって、チップ１に対するダイシングテープ４の剥離角度（θ）がより大きくなるので、チップ１が剥がれ易くなる。ヘッド１１１ｄの中央部に凹みを設ける場合は、ヘッド１１１ｄの凹みに合わせて吸着コレット１０５の底面を凸形状にしてもよい。
【００５３】
また、チップ１が非常に小さい場合には、ヘッド１１１ｂ中央部に曲率半径の大きな箇所を設けると、ヘッド１１１ｂ周辺部からチップ１端部までの距離が小さくなり、剥離開始点となるチップ１端部の界面に十分な応力を集中させることが困難となるため、ヘッド１１１ｂに曲率半径の大きな中央部を設けずに、小さな曲率半径を持つヘッド１１１ｂを用いてもよい。
【００５４】
図２１に示すように、ペレット付け工程に搬送されたチップ１は、接着剤１０などを介して配線基板１１上に実装され、Ａｕワイヤ１２を介して配線基板１１の電極１３と電気的に接続される。
【００５５】
次に、図２２に示すように、配線基板１１上に実装されたチップ１の上に接着剤１０などを介して第２のチップ１４が積層され、Ａｕワイヤ１５を介して配線基板１１の電極１６と電気的に接続される。第２のチップ１４は、チップ１と異なる集積回路が形成されたシリコンチップであり、前述した方法でダイシングテープ４から剥離された後、ペレット付け工程に搬送されてチップ１の上に積層される。
【００５６】
その後、配線基板１１をモールド工程に搬送し、図２３に示すように、チップ１、１４をモールド樹脂１７で封止することによって、積層パッケージ１８が略完成する。
【００５７】
（実施の形態２）
チップ１の剥離は、図２４に示すタイミングに従って行うこともできる。同図に示すタイミングに従ってチップ１を剥離するには、まず、図２５に示すように、吸着駒１０２を上昇させ、剥離の対象となるチップ１の下部に位置するダイシングテープ４の裏面にその上面を接触させてダイシングテープ４を吸着する。前記実施の形態１では、このとき、吸着コレット１０５を下降させてその底面を剥離の対象となるチップ１の上面に接触させたが、本実施の形態では、吸着コレット１０５をチップ１の上面近傍まで下降させ、チップ１に接触させることなく停止する（図２５のタイミングａ）。
【００５８】
次に、図２６に示すように、振動子１１０を上昇させてヘッド１１１ａをテダイシングープ４の裏面に接触させると共に、振動の印加を開始する（図２４のタイミングｆ）。このとき、吸着コレット１０５はチップ１に接触していないために、振動抵抗が小さく、剥離開始の段階においてより大きなエネルギーの振動を効率的に印加することができる。
【００５９】
次に、図２７に示すように、振動を印加しながら振動子１１０の上昇（突き上げ）を継続し、チップ１がダイシングテープ４から完全に剥がれる前に、チップ１の上面を吸着コレット１０５の底面に接触させ、吸着コレット１０５によってチップ１を吸着、保持する（図２４のタイミングｂ）。続いて、振動子１１０の上昇を停止し（図２４のタイミングｃ）、チップ１がダイシングテープ４から完全に剥がれると同時に、またはその直前に吸着コレット１０５をチップ１と共に上方に引き上げると同時に、振動子１１０の作動を停止する（図１２のタイミングｄ）。
【００６０】
上記のようなタイミングに従ってチップ１を剥離した場合は、吸着コレット１０５とチップ１が接触する前に、振動子１１０による加振を開始するので、振動の抵抗を小さくすることができ、剥離の開始およびその進行をより促進することができる。また、振動子１１０による加振の開始後も振動子１１０の上昇を継続し、チップ１がダイシングテープ４から完全に剥がれる前にチップ１と吸着コレット１０５を接触させてチップ１を保持することにより、剥離したチップ１がダイシングテープ４から脱落することを防ぐことができる。
【００６１】
以上、本発明者によってなされた発明を前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００６２】
前記実施の形態では、ダイシングテープの裏面に縦振動を加えたが、Ｓモードとよばれる定在波を加えてもよい。この場合は、剥離の対象となるチップの近傍のみに選択的に定在波を加える工夫が必要となる。
【００６３】
前記実施の形態においては、ウエハを数十μｍの厚さまで薄くした場合について記載したが、ウエハの厚さはこれらに限られるものではなく、より薄いウエハや、より厚いウエハに対して本発明を適用してもよい。
【００６４】
【発明の効果】
本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下の通りである。
【００６５】
粘着テープに貼り付けた半導体ウエハをダイシングして複数の半導体チップに分割した後、それぞれの半導体チップを粘着テープから剥離する際、極めて薄い半導体チップであっても、割れや欠けが生じることなく、速やかに剥離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である半導体装置の製造に用いる半導体チップの平面図である。
【図２】半導体ウエハのエッチング工程を示す側面図である。
【図３】半導体ウエハにダイシングテープを貼り付ける工程を示す側面図である。
【図４】半導体ウエハのダイシング工程を示す側面図である。
【図５】半導体ウエハおよびダイシングテープをウエハリングに固定し、その上方に押さえ板を配置すると共に、下方にエキスパンドリングを配置した状態を示す平面図である。
【図６】半導体ウエハおよびダイシングテープをウエハリングに固定し、その上方に押さえ板を配置すると共に、下方にエキスパンドリングを配置した状態を示す断面図である。
【図７】ダイシングテープをウエハリングを押さえ板とエキスパンドリングで挟むことによってダイシングテープの張力を与えた状態を示す断面図である。
【図８】ダイシングテープを貼り付けた半導体チップの剥離方法を説明する要部断面図である。
【図９】図８の要部拡大断面図である。
【図１０】チップ剥離装置の吸着駒に組み込まれた振動子を示す一部破断側面、振動子に共鳴している縦方向の振動の変位と振動子の位置関係、および振動子に共鳴している縦方向の振動の振幅と振動子の位置関係をそれぞれ示す図である。
【図１１】図１０に示す振動子の本体を示す一部破断側面図である。
【図１２】半導体チップの剥離方法を説明するタイミング図である。
【図１３】半導体チップの剥離方法を説明する要部断面図である。
【図１４】半導体チップの剥離方法を説明する要部断面図である。
【図１５】半導体チップの剥離方法を説明する要部断面図である。
【図１６】半導体チップの剥離方法を説明する要部断面図である。
【図１７】図１０に示す振動子に取り付けられたヘッドの形状の一例を示す斜視図である。
【図１８】図１０に示す振動子に取り付けられたヘッドの形状の他の例を示す斜視図である。
【図１９】図１０に示す振動子に取り付けられたヘッドの形状の他の例を示す斜視図である。
【図２０】半導体チップの剥離方法を説明する要部断面図である。
【図２１】半導体チップのペレット付け工程を示す配線基板の断面図である。
【図２２】半導体チップの積層工程を示す配線基板の断面図である。
【図２３】半導体チップの樹脂封止工程を示す配線基板の断面図である。
【図２４】半導体チップの剥離方法を説明するタイミング図である。
【図２５】半導体チップの剥離方法を説明する要部断面図である。
【図２６】半導体チップの剥離方法を説明する要部断面図である。
【図２７】半導体チップの剥離方法を説明する要部断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体チップ
１Ａ 半導体ウエハ
１Ａ’ チップ形成領域
２ ボンディングパッド
３ バックグラインドテープ
４ ダイシングテープ（粘着テープ）
５ ウエハリング
６ ダイシングブレード
７ 押さえ板
８ エキスパンドリング
１０ 接着剤
１１ 配線基板
１２ Ａｕワイヤ
１３ 電極
１４ 半導体チップ
１５ Ａｕワイヤ
１６ 電極
１００ チップ剥離装置
１０１ ステージ
１０２ 吸着駒
１０３ 吸引口
１０４ 窓穴
１０５ 吸着コレット
１０６ 吸着口
１１０ 振動子
１１１ａ〜１１１ｄ 交換ヘッド
１１２ 振動子本体
１１３ 共鳴部
１１４ 圧電素子
１１５ 鍔
１１６ クランプ
１１７ ホルダ
１１８ シール
Claims (11)
- 複数の半導体チップに分割された半導体ウエハが一面に貼付されてなる粘着テープの他面に振動子の一端を接触させ、前記振動子を通じて前記粘着テープに振動を加えることによって、前記半導体チップを前記粘着テープから剥離する半導体製造装置であって、
前記振動子は、圧電素子から発生する振動を共鳴させてその振幅を増幅する共鳴部と、前記共鳴部で増幅された前記振動に共振して振動する振動子本体とで構成され、
前記振動子の、粘着テープに振動を印加する部分の振幅は、前記圧電素子から発生する振動の振幅よりも大きいことを特徴とする半導体製造装置。 - 前記振動子は、周波数が１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲にある縦振動を発振することを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
- 前記振動子は、振幅が１μｍ〜５０μｍの範囲にある縦振動を発振することを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
- 前記振動子本体は、前記振動の振幅の節となる位置で前記共鳴部に固定されていることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
- 前記振動子本体の一端には、前記粘着テープの他面に接触するヘッドが、前記振動子本体に対して着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
- 前記ヘッドは、前記振動の振幅が最大となる位置で前記振動子本体に取り付けられていることを特徴とする請求項５記載の半導体製造装置。
- 前記ヘッドは、前記粘着テープと接触する面の面積が前記半導体チップの面積よりも小さいことを特徴とする請求項５記載の半導体製造装置。
- 前記ヘッドにおける前記粘着テープとの接触面は、その周辺部の曲率が中央部の曲率よりも小さいことを特徴とする請求項５記載の半導体製造装置。
- 前記ヘッドにおける前記粘着テープとの接触面は、その中央部が周辺部に対して凹形状になっていることを特徴とする請求項５記載の半導体製造装置。
- 前記半導体チップの厚さは、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
- 前記共鳴部および前記振動子本体のそれぞれの長さは、前記振動の波長の２分の１であることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003097224A JP2004304067A (ja) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | 半導体製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003097224A JP2004304067A (ja) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | 半導体製造装置 |
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| JP2004304067A true JP2004304067A (ja) | 2004-10-28 |
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ID=33409071
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| JP (1) | JP2004304067A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108807237A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-13 | 深圳市矽谷科技有限公司 | 一种固晶工艺结构、固晶机及固晶控制方法 |
-
2003
- 2003-03-31 JP JP2003097224A patent/JP2004304067A/ja active Pending
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