JP2004311576A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体素子の形成された半導体ウエーハ1′に、最終仕上げ厚以上の切断溝を入れた後に、半導体ウエーハ表面に粘着性テープ(表面保護テープ)を貼り付けてから、裏面研削を行って半導体チップ1の薄厚加工と半導体チップの分離を同時に行い、その後、半導体チップの裏面に接着剤層2を形成し、その後、保持テーブル3上の少なくとも2つの吸着エリアに分離された多孔質材で半導体ウェーハ側を吸着固定する吸着ステージで粘着性テープ24を剥離する。薄厚チップのピックアップでのチップクラックが低減しスタックMPC製品対応の薄厚チップの作成ができる。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法に関するものであり、とくにスタックMCP(Multi−Chip Package)タイプの半導体装置を構成する裏面に接着剤層が形成された半導体チップから製造工程中に貼り付けられた粘着性テープを剥離する工程を含む半導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、半導体装置の製造工程において、素子形成の終了した半導体ウェーハは、ダイシングラインやチップ分割ラインに沿って分離され、個片化されることにより複数の半導体チップが形成される。個片化の工程の前後で半導体ウェーハに粘着性テープが貼り付けられ、個片化された半導体チップがウェーハ形状のままで一体化されている。このように複数の半導体チップに個片化され、粘着性テープに支持された半導体ウェーハは、例えば、ダイボンダなどに用いて実装工程を実施する。半導体ウェーハの各半導体チップは、粘着性テープからピックアップされ、リードフレームやTABテープへのマウント工程或いはパッケージへの封止工程等の実装工程を経て半導体装置が完成される。
このような個々の半導体チップをピックアップする際、半導体ウェーハの粘着性テープの貼り付け面の裏面を、ウェーハリングに貼り付けた別の粘着性テープに貼り付けた後、前記粘着性テープを剥離し、ウェーハリングをピックアップ装置に装着して個々の半導体チップをピックアップする。
【0003】
図12は、従来のピックアップ装置における、半導体チップ100を粘着性テープ101からピックアップする主要構成部の拡大断面図である(特許文献1)。半導体チップ100をウェーハリングに貼り付けた粘着性テープ101から剥離してピックアップする場合には、半導体チップ100の裏面側から粘着性テープ101を介在させて突き上げピン(ニードル)102を突出(上昇)させ、半導体チップ100を粘着性テープ101の弾性力を利用して剥離する。突き上げピン102は、上記半導体チップ100の各コーナー部もしくは中央部近傍に対応する位置に配置され、基部がピンホルダ103に装着されている。
半導体チップ100を粘着性テープ101から剥離する順序としては、まず、ピックアップの対象となる半導体チップ100が突き上げピン102上に位置するように、半導体チップ100が貼り付けられた粘着性テープ101が固定された保持テーブルを移動させる。次に、剥離する半導体チップ100の位置検出や良品/不良品を判別するためのマーク検出等を行い、バックアップホルダ104の内部をバキュームで引いて、粘着性テープ101をバックアップホルダ104の上面に吸着して固定する。この状態で突き上げピン102が取り付けられているピンホルダ103を上昇させ、突き上げピン102をバックアップホルダ104の上面から突出させ、粘着性テープ101を介在させて半導体チップ100を裏面側から突き上げる。突き上げられた半導体チップ100は、吸着コレット105により吸着されて実装工程へ供給される。
【0004】
近年は、半導体チップを、例えば、カード状の薄いパッケージに内蔵するために、半導体チップの薄型化が強く望まれており、半導体ウェーハの裏面を研磨、研削及びエッチングして100μm以下にまで薄くしている。
このような半導体チップの厚さが100μm以下になった場合の上記クラックの問題点について、図13により詳しく説明する。
半導体チップの厚さが上記のように非常に薄いと、半導体チップ100の外周部(特にコーナー部分)が剥がれたとしても、突き上げピン102の上昇より粘着性テープ101の剥がれる速度が遅いため、図13(a)に示すように剥離する前に半導体チップ100が凹状に反ってしまい、図103(b)に示すように最終的にはクラックに至る。また、図13(b)に示すように、粘着性テープ101を介在させた状態で半導体チップ100の裏面側を突き上げピン102で押し上げると、コーナー部しか剥離しない状態で半導体チップ100と突き上げピン102との接触部にクラックが入ったり、突き上げピン102が貫通したりしてしまい、チップクラックに至ってしまう。半導体チップの厚さが100μm以上であれば、半導体チップ100と粘着性テープ101の接着力より、半導体チップの強度(厚さ方向)が強いため、このような現象は発生しにくい。
【0005】
以上、従来の半導体装置の製造方法は、スタックMCPタイプの半導体装置にも適用される。従来のスタックMCP製品の製造方法は、裏面研削→裏面フィルム状接着剤(接着剤層)貼り→ダイシング工程で半導体チップを作成し、その半導体チップ複数個をダイボンディング→ボンディングを繰り返して多段に積み上げた後にモールディングする工法を行っていた。
図14は、半導体チップを作成するまでのスタックMCP製品の製造工程である。まず、半導体素子が形成された半導体ウェーハの素子形成面に粘着性テープ(表面保護テープ)を貼り付ける(図14(a))。その後、裏面研削を行って半導体ウェーハを薄厚化する(図14(b))。そして、半導体チップを積層するための接着剤層を裏面に貼り付ける(図14(c))。次に、半導体ウェーハの粘着性テープが貼り付けられた素子形成面の裏面をウェーハリングに貼り付けた別の粘着性テープに貼り付ける(図15(a))。その後、粘着性テープを剥離する(図15(b))。次に、レーザ、ブレードなどにより、半導体ウェーハを半導体チップに分離切断する(図15(c))。
【0006】
【特許文献1】
特開2003−17513号公報(図1、図2及びその説明箇所)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
以上、従来の半導体装置の製造方法は、スタックMCPタイプの半導体装置にも適用される。従来のスタックMCP製品の製造方法は、裏面研削→裏面フィルム状接着剤(接着剤層)貼り→ダイシング工程で半導体チップを作成し、その半導体チップ複数個をダイボンディング→ボンディングを繰り返して多段に積み上げた後にモールディングする工法を行っていた。この工法では以下の問題点がある。
【0008】
(問題点1)裏面研削→接着剤層貼り→ダイシングにより半導体チップを作成する工程によるために、裏面チッピングが多発し、抗折強度の弱いチップしか作成出来ない。その結果、100〜150μm厚の半導体チップしか作成できなかった。
(問題点2)前述の通り半導体チップに裏面チッピングが多発しているので、半導体チップ側に対するボンディング時に半導体チップがクラックする可能性があった。
(問題点3)前述の問題を解決する手段として、裏面研削後にエッチング処理を施してチップ抗折強度を向上する方法が考えられる。しかし、この方法においては、チップ厚が100μm以下と薄くなると、エッチングを行わない裏面研削→ダイシングの工法よりも大きい裏面チッピングを発生させてしまう為にかえってチップクラック不良を増加させる。
【0009】
(問題点4)前述の問題を解決出来て100μm以下の半導体チップの作成に成功したとしても、図13を参照して説明したような問題が生じる。
このように、半導体チップが薄厚化されると、半導体チップの抗折強度が低くなり、従来の粘着性テープの剥離機構や剥離方法並びに従来の半導体チップのピックアップ装置やピックアップ方法ではクラックやチッピング等の品質低下と歩留まり低下を回避できず、これらを備える半導体装置の製造方法に対して改善が望まれている。とくに、半導体チップ裏面に接着剤、接着シートもしくは接着フィルムなどの接着剤層が付着されたものは、剥離時の荷重が高くなり、ワレの発生が大きく、その結果半導体装置の品質の低下や歩留まりの低下を招くという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、半導体チップのクラックやチッピング等の不良を低減して高品質の半導体装置を製造できるとともに製造歩留まりの低下も抑制できる粘着性テープの剥離方法を用いたスタックMCP製品に適した半導体装置の製造方法を提供する。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体素子の形成された半導体ウエーハに、最終仕上げ厚以上の切断溝を入れた後に、半導体ウエーハ表面に粘着性テープ(その役割に応じて、表面保護テープもしくは支持テープともいう)を貼り付けてから、裏面研削を行って半導体チップの薄厚加工と半導体チップの分離を同時に行い、その後、半導体チップの裏面に接着剤層を形成し、その後、少なくとも2つの吸着エリアに分離された多孔質材で半導体ウェーハ側を吸着固定する吸着ステージ上で粘着性テープを剥離することを特徴としている。
【0011】
半導体素子の形成された半導体ウエーハに、最終仕上げ厚以上の切断溝を入れるダイシング(ハーフダイシング)を行い、その後に、裏面研削を行って半導体チップの薄厚加工と半導体チップの分離を同時に行う方法を先ダイシングという。スタックMCPタイプの半導体装置を先ダイシング工法に適用するので膜厚が100μm以下の半導体チップが容易に作成出来る。また、先ダイシング工法が使えるので裏面チッピングの無い強度の高い半導体チップが作成出来る。その結果ボンディング時のクラックが低減される。また、先ダイシング工法に併せてエッチング工法が使えるので裏面チッピングの無い強度の高い半導体チップが作成出来る。その結果、ボンディング時のクラックが低減される。また、ボンディング工程において、突き上げピンを用いないピンレスピックアップ工法を用いることが出来るので、100μm厚以下の薄厚チップのピックアップでのチップクラックが低減しスタックMPC製品対応の薄厚チップの作成が可能になる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して発明の実施の形態を説明する。
まず、図1及び図9を参照して第1の実施例を説明する。
図1及び図2は、半導体ウェーハに半導体素子を形成した後半導体チップの形成後に半導体ウェーハに貼り付けてあった粘着性テープを剥離するまでの工程を説明する工程断面図である。
シリコンなどからなる半導体ウェーハ1′の素子形成面に半導体素子を形成し、さらにキャピラリ40を用いて半導体素子に電気的に接続されたバンプ41を形成する(図1(a))。次に、半導体ウェーハ1′の素子形成面側からダイシングライン又はチップ分割ラインに沿って、ダイヤモンドスクライバー、ダイヤモンドブレードあるいはレーザスクライバー等を用いて裏面に達しない深さの切断溝42を形成する。この切断溝形成は、ハーフカット・ダイシングという(図1(b))。次に、半導体ウェーハ1′の素子形成面の表面に表面保護テープである粘着性テープ24を貼り付ける(図1(c))。次に、砥石43により半導体ウェーハ1′の裏面研削を行って、半導体ウェーハ1′の薄厚化と同時に、個々の半導体チップ1への分割を行う(先ダイシング)(図1(d))。
【0013】
裏面研削終了後、半導体ウェーハ1′の裏面に接着テープなどの接着剤層29を形成する(図2(a))。次に、接着剤層29をチップサイズにレーザやブレードなどの切断手段を用いて切断する(図2(b))。次に、保持テーブル3に備えられたウェーハ吸着部に保持された個片化された半導体ウェーハ1′から粘着性テープ24を剥離する(図2(c))。
粘着性テープ24を剥離され個片化された半導体ウェーハ1′を構成する半導体チップ1は、ピックアップ機構により、ピックアップされて半導体装置の所定の製造工程に搬送される。
ここで用いられる粘着性テープは、通常の表面保護テープのように熱可塑性フィルム基材と粘着剤層の構成のものであっても良いが、熱収縮性フィルム基材と粘着剤層の構成のものであっても良い。熱収縮性フィルム基材と粘着剤層からなる粘着性テープは、熱収縮を行うことによって、自動的に半導体ウェーハから剥離するので、後述する剥離機構は簡略化できる可能性がある。また、前記粘着性テープの粘着剤は、UV硬化型粘着剤であっても良い。粘着性テープを剥離する工程において、粘着性テープを剥離する前にUV照射を行うことにより剥離を容易にすることが出来る。前記切断溝を入れる工程において、切断溝をブレードダイシング、レーザ、エッチングもしくは劈開のいずれかの手段を用いることが可能である。
【0014】
また、前記裏面研削を行った後に裏面をエッチングすることにより裏面チッピングの少ない半導体チップを得ることが出来る。前記接着剤層は、熱接着性の熱可塑性フィルムであっても良く、また、熱硬化性の接着剤層であっても良い。さらに、UV硬化性を有する熱硬化性の接着剤層であっても良い。熱硬化性の接着剤層は、常温領域で粘着性を帯びている場合があるため、吸着ステージにチップが固着してしまう可能性がある。熱硬化性の接着剤層がUV硬化性を有していれば、半導体ウェーハの裏面に接着剤層を貼り付けた後、吸着ステージに吸着固定するまでに接着剤層をUV硬化すれば、粘着性が低下するので、このような問題は起きにくくなる。また、前記接着剤層は、ブレード、レーザもしくはエッチングのいずれかの切断手段を用いることが出来る。
【0015】
次に、図3乃至図9を参照しながら個片化された半導体ウェーハを構成する半導体チップをダイボンディング工程に適用される例を説明する。この工程では、粘着性テープの剥離機構及び半導体チップのピックアップ機構を有するダイボンダを例にとって説明する。
図3は、ダイボンダの概略構成を示す斜視図、図4は、剥離機構及びピックアップ機構で用いられるウェーハ吸着部の平面図及び断面図、図5は、ウェーハ吸着部と個片化された半導体ウェーハの配置について説明する平面図、図6は、図3のダイボンダにおける粘着性テープの剥離機構について説明する断面図、図7及び図8は、図3に示されるダイボンダにおける半導体チップのピックアップ機構について説明する断面図、図9は、ピックアップした半導体チップの実装工程について説明する概略断面図である。
図2(c)に示す半導体ウェーハ1′は、粘着性テープ24が表面保護テープとして素子形成領域を有する素子形成面の全面に被覆され、裏面には接着剤層29が形成されている。接着剤層29は、半導体チップ1毎に分離して形成されている。
【0016】
図3に示すダイボンダは、粘着性テープを剥離するための剥離機構、半導体チップをピックアップするピックアップ機構、ピックアップした半導体チップをリードフレーム上に移送する移送機構及びリードフレームを搬送する搬送機構等から構成されている。剥離機構は、保持テーブル3、TVカメラ4、剥離爪21、補助プレート22及び吸引装置20等から構成されている。ピックアップ機構は、保持テーブル3、TVカメラ4、吸着コレット10及び吸引装置20等から構成され、剥離機構とピックアップ機構とで保持テーブル3、TVカメラ4及び吸引装置20が共用される。
【0017】
保持テーブル3は、粘着性テープの剥離方向に対して、少なくとも2つの吸着エリアに分離された(ブロック化された)多孔質材、例えば、フィルム状のセラミック材/ガラスエポキシ基板からなるウェーハ吸着部2を備えている。この実施例では、図4に示すように、ウェーハ吸着部2が7つの吸着エリア2−1〜2−7を備えている。各々の吸着エリア2−1〜2−7の下部には、真空配管を接続するための接続孔23−1〜23−7が設けられている。このウェーハ吸着部2には、素子形成が終了し個片化された半導体チップ1を粘着性テープ24(図6参照)に貼り付けた半導体ウェーハのウェーハ側が接着剤層29を介して吸着されて固定される。この際、図5(a)及び(b)に示すように、剥離方向に対して各半導体チップ1の辺が直交するように配置すれば、ピックアップの際の各半導体チップ1の位置認識が容易になる。図5(a)及び(c)に示すように、剥離方向に対して各半導体チップ1の対角線が平行な方向(半導体チップが正方形の場合には45度の傾きを持つ)に配置すれば、粘着性テープ24の剥離が半導体チップ1のコーナー部から始まるため、容易に剥離できる。どちらの配置を選択するかは、半導体チップ1のサイズや厚さ、粘着性テープ24の粘着力等を考慮して決定すれば良い。
【0018】
保持テーブル3は、半導体ウェーハをXY方向に移動させることにより、吸引装置20上に個々の半導体チップ1を移動させるようになっている。TVカメラ4は、上記半導体チップ1の表面をモニタする。吸引装置20は、保持テーブル3の下側に設置されており、ウェーハ吸着部2の各々の吸着エリア2−1〜2−7に対応して設けられた少なくとも2系統の真空(吸引)配管とそれぞれに対応する2つの真空(吸引)ポンプ、真空配管を切り換える切換弁、この切換弁を制御する制御装置等を有している。
【0019】
半導体チップ1をリードフレーム上に移送する移送機構は、ボンディングツール8、吸着コレット10、位置修正ステージ11及びボンディングヘッド12等から構成されている。吸着コレット10は、ピックアップ時にも用いられるもので、粘着性テープ24から剥離された半導体チップ1を吸着して位置修正ステージ11上に移送する。この位置修正ステージ11上で半導体チップ1の位置が修正される。位置が修正された半導体チップ1は、ボンディングヘッド8によりリードフレーム上に移送される。さらに、リードフレームを搬送する搬送機構は、リードフレーム供給部5、リードフレーム搬送装置6、ペースト供給装置7及びリードフレーム収納部9等から構成されている。リードフレーム供給部5にはダイボンディング前のリードフレームが収容されており、リードフレームをリードフレーム搬送装置6に順次送り出すようになっている。ペースト供給装置7は、リードフレーム搬送装置6を搬送されたリードフレームのベッド部に導電性ペーストを塗布するものである。また、リードフレーム収納部9は、ダイボンディングが終了したリードフレームを収容する。
【0020】
このダイボンダの全体の概略的な動作は次の通りである。
まず、素子形成面側に粘着性テープを貼り付け、裏面にチップ毎に接着剤層を形成した半導体ウェーハを保持テーブル3に装着する。次に、吸引装置20で半導体チップ1を直接的に吸着固定し、剥離爪21と補助プレート22を用いて粘着性テープを剥離する。引き続き、保持テーブル3をXY方向に移動させ、TVカメラ4を用いて半導体チップ1の表面をモニタし、このモニタで得た画像データを二値化もしくは多値化して半導体チップ1の位置検出及び良品/不良品を判別するためのマーク検出等を行う。そして、吸引装置20によるバキュームで吸引しつつ(半導体チップのサイズや厚さによっては、必ずしもバキュームで吸引する必要はない)、半導体チップ1を吸着コレット10で吸着しピックアップして位置修正ステージ11上に移送し、半導体チップ1の位置や必要に応じて表裏を修正した後、ボンディングヘッド8によりリードフレーム上に移送する。
次に、ピックアップの終了後、ピックアップする半導体チップ1の位置へ保持テーブル3を移動する。さらに、これらの動作を繰り返す。
【0021】
一方、リードフレーム供給部5は、リードフレームをリードフレーム搬送装置6に順次送り出し、リードフレーム搬送装置6を搬送されるリードフレームのベッド部には、ペースト供給装置7から導電性ペーストが塗布される。そして、ボンディングヘッド8で移送された半導体チップ1がリードフレームのベッド部上にマウント(これをダイボンディングという)される。ダイボンディングが終了したリードフレームは、リードフレーム収納部9に収容され、このような動作を順次繰り返す。
【0022】
次に、前述したようなダイボンダにおける粘着性テープの剥離機構と半導体チップのピックアップ機構並びにこれらを用いた剥離方法及びピックアップ方法について図6乃至図9により詳しく説明する。
まず、素子形成面に粘着性テープ24が貼り付けられ、個片化された半導体ウェーハを用意する。半導体ウェーハは、裏面が接着剤層29で被覆された半導体チップ1から構成されている。また、前述のように、粘着性テープは、半導体ウェーハの表面保護テープもしくは支持テープに用いられる。個片化された半導体ウェーハは、保持テーブル3にセットされる。保持テーブル3には、2系統の真空配管25A、25B、配管の切換弁26A〜26G及び2つのバキュームポンプ27A、27Bが設けられており、これらを用いて粘着性テープ24の剥離が行われる。まず、第1の系統の真空配管25Aと第1のバキュームポンプ27Bを用いて粘着性テープ24に接着された半導体ウェーハをバキューム吸引して吸着固定する。この状態で粘着性テープ24の剥離を開始する。
【0023】
剥離に際し、粘着性テープ24の端側に剥離用のテープを接着し、その他端部を剥離爪21で保持し、粘着性テープ24の上部に剥離を補助する補助プレート22をセットし、この補助プレート22で粘着性テープ24の上面を抑えて粘着性テープ24を曲げながら剥離爪21で粘着性テープ24の一端を図示矢印方向に0.1mm〜100mm/secの速度、好ましくは0.1mm〜10mm/secの速度で引く。この際、剥離爪21を引く強度に強弱を付けても良いし、剥離爪21と補助プレート22を一定の速度で移動させて剥離しても良い。また、剥離爪21で一定の距離引いた後、補助プレート22で粘着性テープ24の上面を抑える動作を繰り返しても良い。そして、ウェーハ吸着部2の隣接する吸着エリア2−1〜2−7近傍の粘着性テープ24の一部が剥離されたときに、切換弁26A〜26Gにより第2系統の真空配管25Bに切り換え第2のバキュームポンプ27Bを用いて剥離された吸着エリアの半導体チップ1を吸着して固定する。図6では、剥離が吸着エリア2−1と吸着エリア2−2の境界領域まで進み、切換弁26Aが切り換えられた状態を示している。
【0024】
以下同様に、粘着性テープ24の剥離にしたがって切換弁26−2〜26−7を順次切り換えて行く。そして、粘着性テープ24が完全に剥離された状態では、各半導体チップ1は、粘着性テープ24からウェーハ吸着部2に転写され、第2のバキュームポンプ27Bにより第2系統の真空配管25Bを介して各半導体チップ1が吸着されて固定される。なお、補助プレート22は、先端にアールが付いているものや先端が鋭角なものを用いることができる。先端部の形状は、粘着性テープ24の厚さや粘着力、柔軟性等によって決定する。次に、半導体チップ1の位置検出及び良品検出を行う。その後、ウェーハ吸着部2から個々の半導体チップ1のピックアップを開始する。ピックアップの開始直後は、各半導体チップ1は、第2のバキュームポンプ27Bにより第2系統の真空配管25Bで吸着されて固定されており、この状態で吸着コレット10を用いて吸着力のみでピックアップする。
【0025】
そして、ピックアップが進行して吸着エリアの境界近傍まで進んだ時点で、切換弁を切り換えて第1系統の真空配管25Aに切り換え、第1のバキュームポンプ27Aを用いてピックアップされた吸着エリアを吸引する。図7ではピックアップが吸着エリア2−1までほぼ終了し、吸着エリア2−1に対応する切換弁26Aが閉じた状態を示している。
これによって、半導体チップ1をピックアップしてウェーハ吸着部2の一部が露出されることによって、第2のバキュームポンプ27Bの吸引力が低下するのを防止するとともに、露出されたウェーハ吸着部2に残存されている不良チップや製品にならないウェーハの周辺部のチップを吸着して固定できる。なお、ピックアップが進行して吸着エリア内の半導体チップをピックアップした時点で、図8に示すように切換弁を閉じて吸着を停止しても良い。図8ではピックアップが吸着エリア2−4まで進み、吸着エリア2−1〜2−3に対応する切換弁26−1〜26−3が閉じた状態を示している。
【0026】
その後、図9に示すように、リードフレームにダイボンディングする。図9は、粘着性テープ24の剥離工程(a)、ピックアップ工程(b)、半導体チップ1をリードフレーム13へ導電性ペースト14等でマウントする工程(c)をそれぞれ概略的に示している。そして、不良品及びウェーハ外周部の製品とならない半導体チップを破棄する。
以上のような構成並びに方法によれば、個片化された半導体ウェーハを粘着性テープの剥離位置や半導体チップのピックアップ状態に応じた最適な吸引力で効果的に吸着固定できるので、半導体チップの薄型化によって問題となる粘着性テープの剥離時やピックアップ時における半導体チップのクラックやチッピングを防止できる。また、吸着のみでピックアップを行うので、従来の突き上げピンによるピックアップで問題となっていた突き上げピン接触部での半導体チップへのダメージも防止できる。また、接着剤層が形成されているので半導体チップを積層するスタックMCP製品の作成が容易に可能になる。
【0027】
従来の技術では、半導体チップの厚さが50μm以下になると、半導体チップのピックアップ時にクラックが多発していたが(100pcs/100pcs)、この実施例によれば半導体チップの厚さが50μm以下であってもクラックの発生を殆ど無視できる(0/100pcs)までに低減できた。
なお、この実施例では、ダイボンダを例にとって説明したが、粘着性テープを剥離した後、個々の半導体チップをピックアップしてトレイに詰めるピッカー、粘着性テープを剥離した後、個々の半導体チップ1をピックアップして実装基板上にフリップチップ接続で実装するフリップチップボンダ、粘着性テープを剥離した後、個々の半導体チップをピックアップして熱可塑性のフィルム基板上にマウントするフィルム接着ボンダ、粘着性テープを剥離した後、個々の半導体チップ1をピックアップして、加熱ツールを用いてTABテープにマウントするインナーリードボンダ等、粘着性テープの剥離機構や半導体チップのピックアップ装置が必要となる他の装置にも適用することができる。
【0028】
次に、図10及び図11を参照して第2の実施例を説明する。
図10は、半導体ウェーハに半導体素子を形成後半導体チップ形成後に半導体ウェーハに貼り付けてあった粘着性テープを剥離しその後半導体ウェーハの接着剤層をチップサイズに切断するまでの工程を説明する工程断面図である。裏面研削工程までは内容が実質的に同じであるので説明を省略する。
裏面研削終了後、半導体ウェーハ30′の裏面に接着テープなどの接着剤層39を形成する(図10(a))。次に、保持テーブル33に備えられたウェーハ吸着部に保持された個片化された半導体ウェーハ30′から粘着性テープ34を剥離する(図10(b))。次に、保持テーブル33上で接着剤層39をチップサイズにレーザやブレードなどの切断手段を用いて切断する(図10(c))。粘着性テープ34を剥離された個片化された半導体ウェーハ30′を構成する半導体チップ30は、ピックアップ機構により、ピックアップされて半導体装置の所定の製造工程に搬送される。
【0029】
次に、図11を参照して、粘着性テープの剥離工程から半導体チップをピックアップする工程までを説明する。図11に示す半導体ウェーハは、粘着性テープ34が表面保護テープとして素子形成領域を有する素子形成面の全面に被覆され、裏面には接着シートや接着フィルムなどの接着剤層39が形成されている。接着剤層39は、半導体ウェーハ全面に形成されている。
【0030】
まず、保持テーブル33上において半導体ウェーハ表面から、吸引装置で直接的に吸着固定しながら、剥離爪31と補助プレート32を用いて粘着性テープ34を剥離する。その際、半導体ウェーハは、2分割以上された多孔質材で2系統以上の真空配管に分かれているテーブルに真空固定し、粘着性テープ34の剥離状態で各多孔質ブロックの配管系統を切り換えて粘着性テープを剥離する(図11(a))。引き続き、接着剤層39をチップサイズにレーザやブレードなどの切断手段35を用いて切断する。その際、半導体ウェーハは、2分割以上された多孔質材で2系統以上の真空配管に分かれているテーブルに真空固定し、切断状況に合わせて各多孔質ブロックの配管系統を切り換えて接着剤層39を切断する(図11(b))。その後、ウェーハ吸着部から個々の半導体チップ30のピックアップを開始する。ピックアップの開始直後は、各半導体チップ30は、吸着コレット36を用いて吸着力のみでピックアップする(図11(c))。ピックアップされた各半導体チップ30は、リードフレームなどにボンディングされる。切断手段であるレーザには、YAGレーザ、CO2 レーザ、単パルスレーザなどがある。
【0031】
ここで用いられる粘着性テープは、通常の表面保護テープのように熱可塑性フィルム基材と粘着剤層の構成のものであっても良いが、熱収縮性フィルム基材と粘着剤層の構成のものであっても良い。熱収縮性フィルム基材と粘着剤層からなる粘着性テープは、熱収縮を行うことによって、自動的に半導体ウェーハから剥離するので、後述する剥離機構は簡略化できる可能性がある。また、前記粘着性テープの粘着剤は、UV硬化型粘着剤であっても良い。粘着性テープを剥離する工程において、粘着性テープを剥離する前にUV照射を行うことにより剥離を容易にすることが出来る。前記切断溝を入れる工程において、切断溝をブレードダイシング、レーザ、エッチングもしくは劈開のいずれかの手段を用いることが可能である。
【0032】
また、裏面研削を行った後に裏面をエッチングすることにより裏面チッピングの少ない半導体チップを得ることが出来る。前記接着剤層は、熱接着性の熱可塑性フィルムであっても良く、また、熱硬化性の接着剤層であっても良い。さらに、UV硬化性を有する熱硬化性の接着剤層であっても良い。熱硬化性の接着剤層は、常温領域で粘着性を帯びている場合があるため、吸着ステージにチップが固着してしまう可能性がある。熱硬化性の接着剤層がUV硬化性を有していれば、半導体ウェーハの裏面に接着剤層を貼り付けた後、吸着ステージに吸着固定するまでに接着剤層をUV硬化すれば、粘着性が低下するので、このような問題は起きにくくなる。また、接着剤層は、多孔質材上においてブレード、レーザもしくはエッチングのいずれかの切断手段を用いることが出来る。
【0033】
以上のように、この実施例によれば、個片化された半導体ウェーハを粘着性テープの剥離位置や半導体チップのピックアップ状態に応じた最適な吸引力で効果的に吸着固定できるので半導体チップの薄型化によって問題となる粘着性テープの剥離時やピックアップ時における半導体チップのクラックやチッピングを防止できる。また、吸着のみでピックアップを行うので、従来の突き上げピンによるピックアップで問題となっていた突き上げピン接触部での半導体チップへのダメージも防止できる。また、接着剤層が形成されているので半導体チップを積層するスタックMCP製品の作成が容易にできる。
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、これらの実施例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に変形することが可能である。また、これら実施例には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。
【0034】
【発明の効果】
本発明は、以上の構成により、半導体チップの薄型化で問題となっているピックアップによるチップクラックが防止でき、また、従来の突き上げピンによるピックアップで問題となっていた突き上げピン接触部での半導体チップのダメージを防止できる。また、半導体チップを積層するスタックMCP製品を作成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る半導体素子が形成された個片化された半導体ウェーハに貼り付けた粘着性テープを剥離するまでの工程を説明する工程断面図。
【図2】本発明の第1の実施例に係る半導体素子が形成された個片化された半導体ウェーハに貼り付けた粘着性テープを剥離するまでの工程を説明する工程断面図。
【図3】本発明の第1の実施例に係るダイボンダの概略構成を示す斜視図。
【図4】本発明の第1の実施例に係る剥離機構及びピックアップ機構で用いられるウェーハ吸着部の平面図及び断面図。
【図5】本発明の第1の実施例に係るウェーハ吸着部と個片化された半導体ウェーハの配置を説明するウェーハ吸着部の平面図、個片化された半導体ウェーハの配置例を示す平面図及び個片化された半導体ウェーハの他の配置例を示す平面図。
【図6】本発明の第1の実施例のダイボンダにおける粘着性テープの剥離機構を説明する断面図。
【図7】本発明の第1の実施例に係るダイボンダにおける半導体チップのピックアップ機構を説明する断面図。
【図8】本発明の第1の実施例に係るダイボンダにおける半導体チップのピックアップ機構の他の構成例を説明する断面図。
【図9】本発明の第1の実施例に係るピックアップした半導体チップの実装工程を説明する概略斜視図。
【図10】本発明の第2の実施例に係る半導体素子が形成された個片化された半導体ウェーハに貼り付けた粘着性テープを剥離するまでの工程を説明する工程断面図。
【図11】本発明の第2の実施例に係る粘着性テープの剥離工程から半導体チップをピックアップする工程までを説明する剥離機構及びピックアップ機構の断面図。
【図12】従来のピックアップ装置における半導体チップを粘着性テープからピックアップする主要構成部の拡大断面図。
【図13】従来の半導体チップの厚さが100μm以下の場合のクラック及び半導体チップの厚さが100μm以上の場合のクラックについて説明する半導体チップの断面図及び平面図。
【図14】従来の半導体素子が形成された半導体ウェーハの個片化及びこれに貼り付けた粘着性テープを剥離する工程を説明する工程断面図。
【図15】従来の半導体素子が形成された半導体ウェーハの個片化及びこれに貼り付けた粘着性テープを剥離する工程を説明する工程断面図。
【符号の説明】
1、30・・・半導体チップ
1′、30′・・・半導体ウェーハ
2・・・ウェーハ吸着部
2−1〜2−7・・・吸着エリア
3、33・・・保持テーブル
4・・・TVカメラ
5・・・リードフレーム供給部
6・・・リードフレーム搬送装置
7・・・ペースト供給装置
8・・・ボンディングツール
9・・・リードフレーム収納部
10、36・・・吸着コレット
11・・・位置修正ステージ
12・・・ボンディングヘッド
13・・・リードフレーム
14・・・導電性ペースト
20・・・吸引装置
21、31・・・剥離爪
22、32・・・補助プレート
23−1〜23−7・・・接続孔
24、34・・・粘着性テープ
25A、25B・・・真空配管
26A〜26G・・・切換弁
27A、27B・・・バキュームポンプ
29、39・・・接着剤層
40・・・キャピラリ
41・・・バンプ
42・・・溝
43・・・砥石
Claims (12)
- 半導体素子が形成された半導体ウエーハの素子形成面に最終仕上げ厚以上の切断溝を入れる工程と、
前記切断溝を入れる工程終了後、前記ウェーハの前記素子形成面に粘着性テープを貼り付ける工程と、
前記粘着性テープを貼り付ける工程終了後、前記半導体ウェーハの裏面研削を行い前記半導体ウェーハを半導体素子が形成された複数の半導体チップに分離切断して、前記半導体チップの薄厚加工と前記半導体チップの分離とを同時に行う工程と、
前記半導体ウェーハの裏面研削を行う工程終了後に前記半導体ウェーハの裏面全面に接着剤層を貼り付ける工程と、
前記半導体ウェーハの裏面全面に貼り付けられた前記接着剤層を前記半導体チップ毎に分離切断する工程と、
前記接着剤層を前記半導体チップ毎に分離切断する工程終了後に少なくとも2つの吸着エリアに分離された多孔質材で前記半導体ウェーハを吸着固定する吸着ステージ上で粘着性テープを剥離する工程とを具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記粘着性テープを剥離する工程は、前記粘着性テープの剥離方向に対して、前記多孔質材を介して、前記吸着エリアに対応する少なくとも2つの系統の吸引経路で前記半導体ウェーハを吸着固定する工程と、前記粘着性テープを剥離方向に沿って剥離し、隣接する前記吸着エリアに対応する粘着性テープの一部が剥離されたときに、前記粘着性テープの剥離が隣接する前記吸着エリアに達する付近で吸引経路を切り換えて前記半導体ウェーハを吸着固定する工程とを有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 半導体素子が形成された半導体ウエーハの素子形成面に最終仕上げ厚以上の切断溝を入れる工程と、
前記切断溝を入れる工程終了後、前記ウェーハの前記素子形成面に粘着性テープを貼り付ける工程と、
前記粘着性テープを貼り付ける工程終了後、前記半導体ウェーハの裏面研削を行い前記半導体ウェーハを半導体素子が形成された複数の半導体チップに分離切断して、前記半導体チップの薄厚加工と前記半導体チップの分離とを同時に行う工程と、
前記半導体ウェーハの裏面研削を行う工程終了後に前記半導体ウェーハの裏面全面に接着剤層を貼り付ける工程と、
前記接着剤層を前記半導体ウェーハの裏面全面に貼り付ける工程終了後に少なくとも2つの吸着エリアに分離された多孔質材で前記接着剤層の貼り付けられた半導体ウェーハを吸着固定する吸着ステージ上で粘着性テープを剥離する工程と、
前記粘着性テープを剥離する工程終了後に前記半導体ウェーハの裏面全面に貼り付けられた前記接着剤層を前記吸着ステージ上で前記半導体チップ毎に分離切断する工程とを具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記粘着性テープを剥離する工程は、前記粘着性テープの剥離方向に対して、前記多孔質材を介して、前記吸着エリアに対応する少なくとも2つの系統の吸引経路で前記半導体ウェーハを吸着固定する工程と、前記粘着性テープを剥離方向に沿って剥離し、隣接する前記吸着エリアに対応する粘着性テープの一部が剥離されたときに、前記粘着性テープの剥離が隣接する前記吸着エリアに達する付近で吸引経路を切り換えて前記半導体ウェーハを吸着固定する工程とを有し、前記前記接着剤層を前記半導体チップ毎に分離切断する工程は、切断状況に合わせて前記少なくとも2つの吸着エリアの2系統以上の真空配管を切り換える制御を行いながら切断することを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記粘着性テープは、熱収縮性フィルム基材と粘着剤層からなり、前記半導体ウェーハより熱収縮により剥離することができるものであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記粘着性テープの粘着剤は、UV硬化型粘着剤からなることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記粘着性テープを剥離する工程において、前記粘着性テープを剥離する前にUV照射を行うことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記切断溝を入れる工程において、前記切断溝をブレードダイシング、レーザ、エッチングもしくは劈開のいずれかで形成することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記裏面研削を行った後に裏面をエッチングすることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記接着剤層は、UV硬化剤を有する熱硬化性の接着剤層であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記接着剤層は、ブレード、レーザもしくはエッチングのいずれかにより切断することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記接着剤層は、前記多孔質材上でブレード、レーザもしくはエッチングのいずれかにより切断することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
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