JP2009124120A - ピックアップ成功性の評価方法及びこれに用いられる評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハ裏面貼付方法を用いた場合であっても、半導体装置の製造工程におけるピックアップ工程での成功性を、実機での多量の実験をすることなく簡易的に評価することができる評価方法を提供すること。
【解決手段】ダイシングテープに貼り付いた半導体素子を、ダイシングテープの半導体素子が貼り付いた面とは反対の面から所定量押し、押すために要した力の大きさによりピックアップ工程での成功性を評価する、ピックアップ成功性の評価方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体装置の製造工程におけるピックアップ成功性を評価する方法、および当該方法に用いられる評価装置に関する。

半導体装置の製造工程には、主に半導体ウェハを半導体素子に個片化するダイシング工程と、個片化された半導体素子を１個毎に取り出すピックアップ工程と、それら半導体素子を半導体素子搭載用支持部材へと接合するダイボンド工程などがある。ダイシング工程で使用されるダイシングテープは、ダイシング時にはダイシングの負荷により半導体素子が飛ばないように半導体素子を保持し、ピックアップ時には半導体素子を取り出すことができるように、治具によって容易に半導体素子を剥すことができるという特性を有する必要がある。従来、ダイシングテープがこれらの特性を有しているか否かは、ダイシングテープとＳＵＳ板の接着力を９０°ピール試験法などで評価していた。

また、従来、ダイボンド工程では、ペースト状の接着剤が使用され、これらの特性は粘度や接着力で評価されていた。しかし、近年の半導体素子の小型化・高性能化・低価格化に伴い、半導体装置の製造工程において、接着剤としてフィルム状接着剤を用いたウェハ裏面貼り付け方法が採用されるようになってきた。

ウェハ裏面貼付方法では、例えば、半導体ウェハの回路面とは反対側の面（裏面）にフィルム状接着剤を貼付け、更にフィルム状接着剤の半導体ウェハ側とは反対側の面にダイシングテープを貼り合わせる。次に、ダイシングによって半導体ウェハ及びフィルム状接着剤を個片化し、接着剤付き半導体素子を得る。得られた接着剤付き半導体素子をピックアップし、それを半導体素子搭載用の支持部材に接合（ダイボンド）する。その後、加熱、硬化、ワイヤボンド等の工程を経ることにより半導体装置を作製する。

また、更に近年では上記ウェハ裏面貼付方法において、フィルム状接着剤とダイシングテープの２回の貼り合せ工程を低減し低コスト化を図るため、フィルム状接着剤とダイシングテープとを貼り合わせ、一枚で両方の機能を併せ持つ接着シート（ダイボンドダイシングシート）が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

このようなウェハ裏面貼付方法の場合、ダイシング工程では半導体ウェハを個片化するだけではなくフィルム状接着剤をも同時に個片化する必要があり、ピックアップ工程においても半導体素子のみではなく接着剤付きの半導体素子を取り出す必要がある。

特開平７−４５５５７号公報

このようなウェハ裏面貼付方法におけるピックアップ工程の成功性を評価する場合も、従来と同様に、ダイシングテープとフィルム状接着剤間のピール強度を測定することにより行われていた。ピール強度測定法では切断前のフィルム状接着剤とダイシングテープとが貼り合わされた面を評価することができる。しかし、実際の工程においてフィルム状接着剤はダイシング工程で個片化されるため、ダイシング後のカットラインの切り口や目詰まりがピックアップ工程の成功性に影響を与える可能性があり（図１）、ピール強度測定法のみではピックアップ工程の成功性を評価することができない場合があった。そのため、現在のピックアップ成功性は、実機評価、すなわち、実際にピックアップを行い、可能／不可能を判定しているという状況である。

図１は、ウェハ裏面貼付方法によって作成されたフィルム状接着剤が貼り付けられた半導体ウェハをダイシングした後の模式図である。ウェハ裏面貼付方法ではフィルム状接着剤が半導体ウェハと同時に切断されるため、ダイシング時のカットラインに半導体ウェハ、フィルム状接着剤もしくはダイシングテープあるいはこれらの混合物がダストとして残ったり、目詰まりしたりしてしまうことがある。これらがピックアップ工程に影響を及ぼす場合があると考えられている。

本発明は、上記従来技術が有する課題に鑑みてなされたものであり、ウェハ裏面貼付方法を用いた場合であっても、半導体装置の製造工程におけるピックアップ工程での成功性を、実機での多量の実験をすることなく簡易的に評価することができる評価方法を提供することを目的とする。また、本発明は、ピックアップ工程での成功性の評価方法に用いられる評価装置を提供することを目的とする。

本発明は、ダイシングテープに貼り付いた半導体素子を、ダイシングテープの半導体素子が貼り付いた面とは反対の面から所定量押し、押すために要した力の大きさによりピックアップ工程での成功性を評価する、ピックアップ成功性の評価方法に関する。
本発明の評価方法においては、半導体素子を押すために要した力の大きさを数値化することが好ましい。
また、本発明の評価方法において半導体素子を押す際には、例えば、ダイシングテープに対して垂直方向に半導体素子を押すこと、半導体素子を押す速度を制御すること、ダイシングテープを延伸させた後に半導体素子を押すこと、押し込み治具で半導体素子を押すこと、または、半導体素子を押す位置を調整することなどが好ましい。
また、本発明は、上記の評価方法に使用される評価装置であって、少なくとも、半導体素子を押すために要した力の大きさを評価するための評価器具、及び半導体素子が貼り付いたダイシングテープを固定するためのステージを備えた評価装置に関する。

本発明により、ウェハ裏面貼付方法を用いた場合であっても、半導体装置の製造工程におけるピックアップ工程での成功性を、実機での多量の実験をすることなく簡易的に評価することができる評価方法を提供することができる。また、本発明の評価装置を用いることにより、ピックアップ工程での成功性を、実機での多量の実験をすることなく簡易的に評価することができる。

本発明は、ダイシングテープに貼り付いた半導体素子を、ダイシングテープの反対面から所定量押し、押すために要した力の大きさによりピックアップ工程での成功性を評価する、ピックアップ成功性の評価方法に関する。

また、本発明は、ピックアップ成功性の評価方法に用いられる評価装置に関する。図２に、本発明の評価方法に用いられる評価装置の一例を示す。本発明の評価方法に用いられる評価装置は、少なくとも、半導体素子１を押す力を評価する評価器具６と、ダイシングテープ３を固定するためのステージ８を備えている。評価器具６は、半導体素子１を押すために、半導体素子を押す治具１１を有している。評価装置は、必要に応じ、評価器具６を取り付けるための鉛直方向に伸びたアーム７ａを備えており、評価器具６は、アーム７ａに沿って鉛直方向に上下に移動することが可能である。評価装置がアーム７ａを備えている場合、通常、評価装置は、アーム７ａの鉛直方向下部にダイシングテープ３を固定するためのステージ８を有している。

以下、本発明のピックアップ成功性の評価方法について、図２を用いて説明する。

本発明において、ダイシングテープ上に貼り付いた半導体素子とは、従来公知の半導体装置の製造工程において、半導体ウェハをダイシングテープに貼り付け、ダイシングした後の半導体素子のことである。半導体ウェハには、フィルム状接着剤が貼り付けられていても、また、貼り付けられていなくてもよい。つまり、ダイシングテープ上に貼り付いた半導体素子は、接着剤付き半導体素子でも、また、接着剤が付いていない半導体素子でもよい。本発明の評価方法は、裏面貼付方法における接着剤付き半導体素子に特に適した方法である。

半導体素子がダイシングテープに貼り付けられ、ダイシングテープがステージに固定されている状態を、図６（ａ）を例に説明する。図６（ａ）中、接着剤２が付いた半導体素子１が、接着剤２とダイシングテープ３が接するように、ダイシングテープ３に貼り付いており、ダイシングテープ３がダイシングリング９に貼り付いている。さらに、ダイシングテープ３は、半導体素子１が下側、ダイシングテープ３が上側になるように、ダイシングリング９の部分がステージ８に挟まれ固定されている。半導体チップ全てを評価することができるように、ステージ８の中央部分には、ダイシング後の半導体ウェハ面積よりも大きい円形の穴が開いていることが好ましい。

本発明においては、ダイシングテープに貼り付いた半導体素子を、ダイシングテープの反対面（半導体素子が貼り付いている面とは反対の面）から所定量押す。ここで所定量とは、例えば、数μｍなど具体的に数値で定められた量や、半導体素子がダイシングテープから剥離するまでの量などと規定することができる。

図２においては、アーム７ａに取り付けられた評価器具６が有する半導体素子を押すための治具１１で、半導体素子１をダイシングテープ３側から下に向かって押し込む。例えば、押し込む量は、半導体素子１に貼り付いている接着剤２が、ダイシングテープ３から剥離するまでの量とする。

剥離の判定としては、具体的には、半導体素子１の端から治具１１のところまで剥離が進展した状態を「剥離」とする。治具１１の形状や押し込む位置によって剥離の進展具合は変わるが、半導体素子１とダイシングテープ３とが、一箇所でも半導体素子１を押している治具１１に達するまで剥離した時点で剥離したと判定する。

図９に、正方形の半導体素子及び長方形の半導体素子について、剥離例を示す。図９において、いずれの例も、「剥離した」と判断される状態を示す例である。本発明においては、例えば、図２の評価装置を用い、図９に示す例のように剥離するまで、半導体素子を押す。

本発明においては、半導体素子を所定量押すために要した力の大きさによりピックアップ工程での成功性を評価する。一般的に、所定量押すために大きな力を要する場合は、ピックアップ成功率が低く、所定量押すために大きな力を必要としない場合は、ピックアップ成功率が高いという傾向がある。本発明においては、半導体素子を押す力を数値化することが好ましい。

押すために要した力を評価するために、例えば、図２に示すように、評価器具６を用いることが好ましい。評価器具６に指定はないが、荷重が掛かることでダイヤルゲージが回るアナログ式の器具や、荷重が掛かるとその最大値を記録するデジタル式の器具が例として挙げられる。誤差が少なく、見やすい測定機器が好ましいが、数値化できるものがより好ましい。簡易的に評価する器具としては、押す力が明確にわかるプッシュプルゲージ、テンションゲージ（例えば、株式会社エー・アンド・デイ製テンシロン）、フォースメータ（例えば、ＳＨＩＭＰＯ製フォースゲージＦＧＰ−１）などが挙げられるが、特に指定はない。図３に評価器具の例を示す。

また、評価器具６は、実際に半導体素子１を押すための部分として、その先端に半導体素子を押すための治具１１を有していることが好ましい。治具１１について特に指定は無い。材質は木材、プラスチック、金属、紙など指定は無いが、強度を考慮すると金属、プラスチックが好ましい。繰り返し測定による磨耗等を考慮すると金属がより好ましい。形状についても針状、円柱状、四角柱状、三角柱状など指定はないが、実際のピックアップ工程で用いられる半導体素子突き上げ治具と半導体素子の形状とを考慮すると、四角柱状もしくは針状が好ましい。

治具の形状の例については図７（ａ）及び７（ｂ）に示す。また、四角柱状の場合においても中心部分がくり抜かれた中抜きの四角柱状でも良いし、四角柱のステージ状（半導体素子と接する面積が大きい四角柱）の治具でも良い。

また、半導体素子を押すための治具１１の配置の例を図７（ｃ）に示す。治具の形状に関わらず、治具の数に指定は無い。１つでも良いし、半導体素子の４隅に合わせるように４つでも良い。また、辺を埋めるように９つ並べても良いし、または、全面に針を埋めたような配置でも良い。但し、半導体素子１つをピックアップするための治具であるため、半導体素子よりも小さい面積に、半導体素子からはみ出さないように配置されることが好ましい。

また、押し込み方法について特に指定はないが、実際のピックアップ方法に近い方法で評価するため、半導体素子の底面に対して垂直方向に押し込む方法が好ましい。図４に押し込み方法の例を示す。

押し込む速度について特に指定はなく、人による手作業でも構わないが、実際のピックアップ方法に近い速度で行われることが好ましい。また、評価方法の安定化を考慮すると速度を制御することができる方法がより好ましい。人の手による制御でも良いが、モーターなど機械による稼動でより正確な速度の制御を行なう方が好ましい。例えば、図５（ａ）に示すように、評価器具６をアーム７ａに取り付け、評価器具６をアーム７ａに沿って鉛直方向上下に動くように制御する。本発明においては、アーム７ａに沿った評価器具６の移動速度を、半導体素子を押す速度とすることができる。

また、半導体素子を押す位置、つまり、半導体素子のどの部分を押すかに関しても指定は無いが、評価結果を比較検討するため、また、安定した評価結果を得るためには位置を固定することが好ましい。半導体素子の中心でも良いし、４隅の１つを選択しても良い。半導体素子の大きさに近い治具を選択した場合や治具の本数が多い場合など、治具の形状もしくは本数によっては半導体素子全面を押しても良い。図８に、半導体素子を押す位置の例を示す。この時、押す位置のズレを補正するために、評価器具６はアーム７ｂ、７ｃに沿って水平方向前後左右に可動式で、かつ数μｍ単位での調節が可能なものが好ましい（図５（ｂ）、５（ｃ））。また、より正確に評価器具６を動かし、押す位置を確定するため、顕微鏡やＣＣＤカメラなどで半導体素子１の裏面を拡大して確認できる機構が備えられているとなお好ましい。

また、実際のピックアップ工程では装置によって半導体素子を取りやすくするため、ダイシングテープを延伸させる機構が付いていることがある。これらのピックアップ工程で用いる装置に近い方法で評価するためには、評価装置に、ダイシングリングを固定できると同時にダイシングテープを延伸させる機構が付いていることが好ましい。この機構は円形の半導体ウェハを、同心円状に均一に延伸できる機構であることがより好ましい。ダイシングテープを延伸させる機構として、例えば、図６（ｂ）に示すように、ウェハリングとダイシング後の半導体ウェハの間に設置されるような円筒状の金具１２が挙げられる。ウェハリング固定部分が上昇する、もしくは円筒状の金具１２が下降することでダイシングテープが延伸され、実際のピックアップ工程と同様のダイシングテープの延伸を再現することができる。

また、ダイシングテープを延伸させる機構としては、延伸の量を正確に把握でき、かつ延伸の量を変更できる機構がさらに好ましい。具体的には、ウェハリング固定部分の上昇量もしくは円筒状の金具の下降量が変更でき、かつ正確に設定することができるとなお好ましい。延伸の量として指定はないが、０〜１０ｃｍ（ウェハリング固定部分の上昇量もしくは円筒状の金具の下降量）であることが好ましい

以上に、本発明の評価方法について、図２に示した評価装置を用いて説明したが、本発明の評価方法に用いられる装置は、図２に示した評価装置に限定されるものではない。本発明の評価方法には、半導体素子を押すための治具により、半導体素子を押し上げる方式のものや、評価器具に代えステージが可動する方式のものなど、様々な装置を用いることが可能である。

以下、本発明により評価した例を示す。
（実施例１）
実施例１としてドライポリッシュ法により裏面処理された厚さ７５μｍのシリコンウェハに、カバーフィルムを剥離したダイシング・ダイボンディング一体型フィルム（基材フィルム（厚さ１１０μｍ）上にフィルム状接着剤（厚さ２０μｍ）が積層されたフィルム、日立化成製ＦＨ−８００−２０）を７０℃、２５ｍｍ／秒の条件で加熱圧着することにより貼付けた。その後、以下の条件で、５×５ｍｍのピッチでシリコンウェハをダイシングして半導体素子を得た後、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルムに７０ｍＷ／ｃｍ^２、２００ｍＪ／ｃｍ^２の条件でＵＶ照射した。
ダイシング条件（Ｚ１の条件でダイシング後、さらにＺ２の条件でダイシング）
Ｚ１・・・ブレード種類：ＳＤ２０００−１１０−ＤＤ
回転数：５０ｋｒｐｍ
ブレード高さ：１７０μｍ
Ｚ２・・・ブレード種類：ＳＤ４０００−７０−ＢＢ
回転数：４０ｋｒｐｍ
ブレード高さ：８０μｍ
ダイシング速度・・・８０ｍｍ／秒
得られた半導体素子のチップの角から縦１ｍｍ横１ｍｍ離れた箇所をＳＨＩＭＰＯ製フォースゲージＦＧＰ−１の先端に針形状の治具を付けて、図２に示す装置を用いて速度５０ｍｍ／分で垂直に押し込み、接着剤層が基材フィルムから剥離した時の押し込み力を測定した。

また、ルネサス製ＤＢ−７３０を用いて、コレット６×６ｍｍを使用し、以下の条件で半導体素子のピックアップ評価を行った。
ピックアップ条件
Ｅｘｐａｎｄ（ダイシングテープの延伸量）・・・４０００μｍ
速度・・・９ｍｍ／秒
半導体素子を押し上げる高さ・・・２５０μｍ
半導体素子を押し上げた後、その高さで保持する時間・・・２００μｓ
ピン配置・・・５ピン（４隅＋中心）

（実施例２）
実施例２として、実施例１と同じフィルムを２３±２℃、６０±１０％ＲＨの環境で１ヶ月放置し、その後実施例１と同じ方法で評価用サンプルを作製した。また、測定方法も実施例１と同様に行った。

（実施例３）
実施例３として、実施例１と同じフィルムを２３±２℃、６０±１０％ＲＨの環境で６ヶ月放置し、その後実施例１と同じ方法で評価用サンプルを作製した。また、測定方法も実施例１と同様に行った。

（実施例４）
実施例４として、実施例１と同じ方法で作製した評価用サンプルをＵＶ照射後に２３±２℃、６０±１０％ＲＨの環境で１ヶ月放置し、その後実施例１と同じ方法で評価を行った。

（実施例５）
実施例５として、実施例１と同じ方法で作製した評価用サンプルをＵＶ照射後に２３±２℃、６０±１０％ＲＨの環境で６ヶ月放置し、その後実施例１と同じ方法で評価を行った。

結果を表１に示す。

押し込み力が大きいほどピックアップ成功率が低く、押し込み力が小さいほどピックアップ成功率が高いという結果が得られ、半導体素子を押し込む力によりピックアップ成功率を評価することができた。

本発明により、ウェハ裏面貼付方法などを用いられた半導体装置作製方法におけるピックアップ工程での成功性を多量の実験をすることなく簡易的に評価することができる。

ウェハ裏面貼付方法によって作成されたサンプルをダイシングした後の状態の例を示す模式図である。 本発明の評価装置の例を示す模式図である。 評価器具の例を示す模式図である。 押し込み方法の例を示す模式図である。 評価器具の動作の例を示す模式図である。 ステージの例を示す模式図である。 押し込み治具の例を示す模式図である。 押し込み位置の例を示す模式図である。 剥離の例を示す模式図である。

符号の説明

１；半導体素子
２；接着剤
３；ダイシングテープ
４；ダスト
５；目詰まり
６；評価器具
７ａ、７ｂ、７ｃ；アーム
８；ステージ
９；ダイシングリング
１０；剥離した部分
１１；半導体素子を押すための治具
１２；円筒状の金具
１３；半導体素子がダイシングテープを介して治具により押される部分

Claims (8)

1. ダイシングテープに貼り付いた半導体素子を、ダイシングテープの半導体素子が貼り付いた面とは反対の面から所定量押し、押すために要した力の大きさによりピックアップ工程での成功性を評価する、ピックアップ成功性の評価方法。
2. 半導体素子を押すために要した力の大きさを数値化する、請求項１記載の評価方法。
3. ダイシングテープに対して垂直方向に半導体素子を押す、請求項１又は２記載の評価方法。
4. 半導体素子を押す速度を制御する、請求項１〜３いずれかに記載の評価方法。
5. ダイシングテープを延伸させた後に半導体素子を押す、請求項１〜４いずれかに記載の評価方法。
6. 押し込み治具で半導体素子を押す、請求項１〜５いずれかに記載の評価方法。
7. 半導体素子を押す位置を調整する、請求項１〜６いずれかに記載の評価方法。
8. 請求項１〜７いずれかに記載の評価方法に使用される評価装置であって、少なくとも、半導体素子を押すために要した力の大きさを評価するための評価器具、及び半導体素子が貼り付いたダイシングテープを固定するためのステージを備えた評価装置。

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