JP2013219245A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工程の簡略化をはかり、しかも、チップに割れが生じにくい半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】ウェーハ３１をバックグラインドテープ３２に貼り付ける。ウェーハ３１に対して薄化する。バックグラインドテープ３２に貼り付けられた状態で薄化されたウェーハ３３を個片化する。個片化されてなるチップ３６を、吸着ステージ３７上に一括転写する。吸着ステージ３７上のチップ３６をコレット４０にてピックアップして、このコレットにて保持されているチップ３６を、ボンディングポジションに搬送し、このボンディングポジションでチッ３６をボンディングする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置の製造においては、多数個の素子を一括して造り込まれたウェーハをダイシングして個々の半導体チップに分離し、これを一個ずつリードフレーム等の所定位置にボンディングするというチップボンディングの手法が採用されている。

一般的には、図３に示すように、水平移動動作Ａ１、Ｄ１、Ｇ１、下降動作Ｂ１、Ｅ１および上昇動作Ｃ１、Ｆ１、さらに必要に応じて回転動作を行うコレット１を具備するダイボンダを用いている。

図３に示すダイボンダを使用したダイボンディング方法を説明する。まず、コレット１は、水平移動を行って（Ａ１）、ピックアップポジションで下降し（Ｂ１）、半導体チップ２のピックアップを行う。この場合、ピックアップするポジションには、粘着シート３の直下にピックアップステージ５が配置され、そのピックアップステージ５内に、半導体チップ２を粘着シート３から剥離させるための突き上げピン６を上下動自在に収納配置している。そして、突き上げピン６を上昇させ、半導体チップ２の裏面を粘着シート３から剥離させてコレット１によるピックアップを容易にする。

その後、コレット１は上昇し（Ｃ１）、水平移動を行って（Ｄ１）、ボンディングポジションで下降し（Ｅ１）、半導体チップ２をリードフレーム７のアイランド部にボンディングを行い上昇し（Ｆ１）、水平移動を行う（Ｇ１）。この繰り返しによって、半導体チップ２を、ピックアップポジションでピックアップし、ボンディングポジションでリードフレーム７にボンディングしている。

近年、電子機器の小型化、高機能化の進展に伴って、半導体装置に対して小型化、薄型化及び電気特性の向上が求められている。薄型化のために、ウェーハに対して裏面研削（バックグラインド）を行うことになる。このバックグラインド工程においては、回路面を外的異物による傷、チッピング・クラック（割れ）、レシデューやパーティクルコンタミネーションなどの汚染から保護するために、バックグラインドテープが用いられる。バックグラインドテープは、基材の片面に粘着剤層が形成されてなるものである。基材としては例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂からなるものが挙げられる。上記基材が紫外線を透過する物質からなる場合には、基材側から紫外線を照射することにより、半導体ウェーハと基材とを剥離することができるので好ましい。

そのため、従来には、このようなバックグラインドテープを用いた半導体装置の製造方法がある（特許文献１）。バックグラインドテープを用いた半導体装置の製造方法は、一般的には、図２に示す方法が採用される。

まず、図２（ａ）に示すように、ウェーハ１１にバックグラインドテープ１２を貼り付ける。この状態で、ウェーハ１１の裏面１１ａを研磨して、薄化する（裏面研磨工程）。その後、反転させて、図２（ｂ）に示すように、ダイシングシート１４にこの薄化ウェーハ１３を転写する（転写工程）。次に、図２（ｃ）に示すように、このダイシングシート１４上の薄化ウェーハ１３に対して、円形刃（ダイシング・ソー）１５等を用いて、個片化してチップ２を形成する（ダイシング工程）。ダイシング工程後には、図２（ｄ）に示すように、ダイシングシート１４から、チップ２をコレット１にてピックアップする（ダイボンド工程）。このダイボンド工程が、前記した図３の工程となる。なお、ダイシングシート１４は、基材の片面に粘着剤層が形成されてなるものである。この基材として、例えば、塩化ビニルフィルムやポリオレフィンフィルム等が用いられる。

特開２００９−２６０２３０号公報

前記図２に示す方法（工程）を採用すれば、裏面研磨工程時に用いたバックグラインドテープ１２から薄化ウェーハ１１をダイシングシート１４に張り替える必要があり、作業工数が多く、作業時間が大となっていた。

また、ダイボンド工程において、コレット１にてチップ２をピックアップする際には、チップ２に割れ等が生じるおそれがあった。すなわち、ピックアップ時において、図３に示すような突き上げ針（突き上げピン）６を用いれば、粘着シート３、つまり図２におけるダイシングシート１４を介してチップ２が突き上げられて持ち上げられるからである。このため、チップ２にストレスが掛かり、チップ割れが生じる。

また、図２（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、ダイシングシート１４は環状のフレーム１６に保持される。この場合、環状のフレーム１６の外形寸法は、薄化ウェーハ１３の外形よりも大きくものである。このため、この環状のクレーム１６に保持される部材（ワークＷ）は比較的外形寸法が大となるとともに、重量的にも大となっていた。したがって、工程間の搬送を行いにくいものとなっていた。

そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、工程の簡略化をはかり、しかも、チップに割れが生じにくい半導体装置の製造方法を提供しようとするものである。

本発明の第１の半導体装置の製造方法は、ウェーハを個片化するダイシング工程と、チップをコレットにてピックアップして、このコレットにて保持されているチップを、ボンディングポジションに搬送し、このボンディングポジションでチップをボンディングするダイボンド工程とを備えた半導体装置の製造方法において、チップが吸着可能な吸着ステージの上面に、前記ダイシング工程にてウェーハを個片化されてなるチップを一括転写し、この吸着ステージ上のチップを順次ボンディングしていくものである。

本発明の第１の半導体装置の製造方法によれば、吸着ステージ上のチップをボンディングしていくものであるので、ピックアップ時にチップがダイシングシート（粘着シート）に貼り付けられていないので、チップにストレスが掛かりにくいものとなる。また、個片化されてなるチップを、吸着ステージ上に一括転写するものであり、作業時間の短縮化を図るとともに、この転写時にチップにストレスが掛かりにくいものとなる。

ダイシング工程は、バックグラインドテープに貼り付けられた状態でウェーハを個片化するのが好ましい。このようにすることによって、裏面研磨工程を行った後、ダイシング工程を行う場合、バックグラインドシートからダイシングシートへの転写工程を省略することができる。このため、ダイシングシートを用いる必要がなく、このダイシングシートを保持するための環状のフレームも必要がなくなる。

コレットにてピックアップすべきチップに対する吸着ステージの吸着力を、コレットのチップに対する吸着力よりも小さくするのが好ましい。このように設定することによって、コレットの吸着力が吸着ステージの吸着力よりも大きくなって、安定してピックアップすることができる。

チップをコレットにてピックアップする際に、このチップに対する吸着ステージの吸着を解除するようにしてもよい。このように設定することによって、より安定してピックアップすることができる。

本発明の第２の半導体装置の製造方法は、ウェーハをバックグラインドテープに貼り付けて、ウェーハに対して薄化した後、バックグラインドテープに貼り付けられた状態で薄化されたウェーハを個片化し、その後、個片化されてなるチップを、吸着ステージ上に一括転写し、次に、吸着ステージ上のチップをコレットにてピックアップして、このコレットにて保持されているチップを、ボンディングポジションに搬送し、このボンディングポジションでチップをボンディングするものである。

本発明の第２の半導体装置の製造方法によれば、裏面研磨工程を行った後、ダイシング工程を行う場合、バックグラインドシートからダイシングシートへの転写工程を省略することができる。このため、ダイシングシートを用いる必要がなく、このダイシングシートを保持するための環状のフレームも必要がなくなる。しかも、チップがダイシングシート（粘着シート）に貼り付けられていないので、ピックアップ時にチップにストレスが掛かりにくいものとなる。また、個片化されてなるチップを、吸着ステージ上に一括転写するものであり、作業時間の短縮化を図るとともに、この転写時にチップにストレスが掛かりにくいものとなる。

本発明では、ピックアップ時にチップにストレスが掛かりにくいものとなって、チップ割れを有効に防止できる。また、バックグラインドシートからダイシングシートへの転写工程を省略することができ、張替え作業を省略することができ、作業時間の短縮を図ることができる。しかも、ダイシングシート及び環状のフレームを用いる必要がなくなって、工程間を搬送させるワークの大型化及び大重量化を防止でき、工程間の搬送性の向上、および低コスト化を図ることができる。

吸着ステージの吸着力を、コレットのチップに対する吸着力よりも小さくしたり、解除したりすることによって、コレットにてチップを安定してピップアップでき、チップ割れ等を有効に防止できるとともに、ボンディング作業性の向上を図ることができる。

本発明の実施形態を示す半導体装置の製造方法を示す工程図である。 従来の半導体装置の製造方法を示す工程図である。 従来のダイボンダの簡略図である。

以下本発明の実施の形態を図１に基づいて説明する。

図１は、本発明にかかる半導体装置の製造方法を示す工程図を示し、この半導体装置の製造方法は、図１（ａ）に示す裏面研磨工程と、図１（ｂ）に示すダイシング工程と、図１（ｃ）に示す転写工程と、図１（ｄ）に示すダイボンド工程とを備える。

図１（ａ）に示す裏面研磨工程は、ウェーハ３１にバックグラインドテープ３２を張り合せる工程である。ここで、ウェーハ３１とは、半導体材料を薄く円盤状に加工してできた薄い板のことである。半導体基板の材料として用いられている。また、ウェーハ３１は、シリコンなどの半導体材料を結晶化させて生成した、直径数十ｃｍ、長さ１ｍ程度の円柱状の塊（インゴット）を、1mm程度に薄くスライスして作られる。それから表面の研磨や端子形成などを行い、後述するダイシング工程で、例えば。数ｍｍ角の小片に切断して、ペレット（チップ）３６（図１（ｂ）参照）が形成される。

この場合のバックグラインドテープ３２は、基材と、この基材の片面に粘着剤層が形成されてなるものであり、バックグラインドテープ３２の外形とウェーハ３１の外形と略同一の大きさに設定する。バックグラインドテープ３２の基材としては例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂やガラス板等からなる。また、粘着剤層として、紫外線(UV)を照射することで簡単に剥がすことが可能な「UV剥離タイプ」を用いることができる。また、粘着剤層を両面テート（両面接着テープ）等にて構成してもよい。このため、バックグラインドテープ３２として、既存の種々のタイプのものを使用することができる。

そして、図示省略の研磨砥石等にてこのウェーハ３１の裏面を研磨する。すなわち、ウェーハ３１の肉厚を薄くする薄化を図る。これによって、例えば、数十〜数百ミクロンの薄化ウェーハ３３を形成する。

図１（ｂ）に示すダイシング工程は、バックグラインドテープ３２を貼り付いたままで、円形刃（ダイシング・ソー）３５等を用いて、薄化ウェーハ３３を個片化して、多数のチップ３６を形成する。なお、このダイシング工程においては、円形刃（ダイシング・ソー）３５を用いることなく、レーザ光によって個片化するものであってもよい。

図１（ｃ）に示す転写工程は、バックグラインドテープ３２から吸着ステージ３７上に、チップ３６を一括写する工程である。ここで、吸着ステージ３７は、例えば、ＸＹＺステージで構成することができる。この場合、ステージ３７は中空室（図示省略）を備え、多数の吸引孔を設けた上壁にてステージ上方開口部を覆うか、又は、多孔質材からなる上壁にてステージ上方開口部を覆うようにしたものである。また、吸着ステージ３７には図示省略の真空機構が接続されて、中空室が負圧状態とされる。なお、真空機構としては、真空ポンプや真空エジェクタ等が使用される。

このため、上壁が多数の吸引孔を設けたものであれば、中空室を負圧状態とすれば、吸引孔を介してチップ３６が真空吸引され、ステージ３７の上面３７ａに各チップ３６が吸着する。また、上壁が多孔質材からなるものであっても、中空室を負圧状態とすれば、上壁の孔をチップ３６が真空吸引され、ステージ３７の上面３７ａに各チップ３６が吸着する。

ところで、この図１（ｃ）の転写工程では、多数のチップ３６を一括して転写する必要がある。このため、各チップ３６を、ステージ３７の上面３７ａに押し当てて、チップ３６を吸着する際に、この吸着力が、バックグラインドテープ３２の粘着力よりも大きくなる必要がある。そこで、バックグラインドテープ３２の粘着剤に、紫外線(UV)を照射することで簡単に剥がすことが可能な「UV剥離タイプ」を用いている場合、紫外線を照射する。これによって、チップ３６のバックグラインドテープ３２からの吸着ステージ３７への一括転写が可能となる。なお、バックグラインドテープ３２が粘着剤の粘着力が初めからステージ３７の吸着力よりも小さければ、紫外線を照射するような工程を省略することができる。

図１（ｄ）に示すダイボンド工程は、吸着ステージ３７上のチップ３６を１個ずつコレット４０にてピックアップして、このコレット４０にて保持されているチップ３６を、ボンディングポジションに搬送し、このボンディングポジションでチップ３６をボンディングするものである。

このため、コレット４０は、図示省略の搬送手段を介して、ピックアップポジションとボンディングポジションとの間の移動が可能となっている。搬送手段は、コレット４０を保持するボンディングアームをＸ、Ｙ、θ及びＺ方向に駆動させることができる。

また、チップ３６をピックアップする際には、少なくとも、コレット４０の吸着力が吸着ステージ３７に吸着されているチップ３６よりも大きくする必要がある。このため、多数の吸引孔を有するものであれば、各吸引孔に開閉手段を設け、吸引孔毎に開閉可能としたり、各吸引孔からの吸引力を制御する制御手段を設けたりすることによって、チップ３６の１個１個のピックアップを安定して行える。しかしながら、このような構造では、装置が大掛かりとなるとともに、制御が複雑化するおそれがある。

そこで、例えば、特開２００４−１９３４９３号等に記載されているピックアップ方法を採用することによって、ピックアップしようとするチップに対する吸着ステージ３７の吸着力を遮断することができ、各チップ３６を安定してピックアップすることができる。

このように、本発明に係る半導体装置の製造方法は、まず図１（ａ）に示す裏面研磨工程を行って、バックグラインドテープ３２に貼り付けられたままの薄化ウェーハ３３を形成する。次に、図１（ｂ）に示すダイシング工程を行って、バックグラインドテープ３２に貼り付けられたままの薄化ウェーハ３３に対して、個片化してチップ３６を形成する。その後、図１（ｃ）に示す転写工程を行って、吸着ステージ３７に薄化ウェーハ３３を個片化してなるチップ３６を一括転写する。その後は、図１（Ｄ）に示すダイボンド工程を行って、チップ３６を順次ボンディングポジションに搬送し、このボンディングポジションでチップ３６をボンディングするものである。

本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、チップ３６がダイシングシート（粘着シート）は貼り付けられていないので、ピックアップ時にチップ３６にストレスが掛かりにくいものとなる。このため、チップ割れを有効に防止できる。また、バックグラインドシートからダイシングシートへの転写工程を省略することができ、張替え作業を省略することができ、作業時間の短縮を図ることができる。しかも、ダイシングシートを用いる必要がなく、このダイシングシートを保持するための環状のフレームも必要がなくなる。すなわち、バックグラインドテープ３２の外形をウェーハ３１の外形にあわせることができ、ワークＷ（バックグラインドテープ３２とウェーハ３１（３３）とが張り合わされてなるもの、またはバックグラインドテープ３２が貼り付けられたままウェーハ３３が個片化されてなるもの）の大型化を防止できる。このため、工程間を搬送させるワークＷの大型化及び大重量化を防止でき、工程間の搬送性の向上、および低コスト化を図ることができる。また、個片化されてなるチップ３６を、吸着ステージ３７上に一括転写するものであり、作業時間の短縮化を図るとともに、この転写時にチップ３６にストレスが掛かりにくいものとなる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、前記実施形態では、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）の全ての工程を含むものであったが、本発明としては、ダイシングまでを他の工程、例えば、図２に示す従来の工程を行って、ウェーハ３３の個片化を行い、この個片化されてなるチップ３６を、吸着ステージ３７に一括転写し、その後、図１（ｄ）のダイボンド工程を行うものであってもよい。このような方法であっても、ピックアップ時に、チップ３６がダイシングシート（粘着シート）は貼り付けられていないので、チップ３６にストレスが掛かりにくいものとなる。また、前記実施形態では、ダイシング工程前に、裏面研磨工程を行っているが、この裏面研磨工程を行わず、薄化しないウェーハ３１をダイシングするものであってもよい。

３１ ウェーハ
３２ バックグラインドテープ
３３ 薄化ウェーハ
３６ チップ
３７ 吸着ステージ
４０ コレット

Claims (5)

1. ウェーハを個片化するダイシング工程と、チップをコレットにてピックアップして、このコレットにて保持されているチップを、ボンディングポジションに搬送し、このボンディングポジションでチップをボンディングするダイボン工程とを備えた半導体装置の製造方法において、
   チップが吸着可能な吸着ステージの上面に、前記ダイシング工程にてウェーハを個片化されてなるチップを一括転写し、この吸着ステージ上のチップを順次ボンディングしていくことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記ダイシング工程は、バックグラインドテープに貼り付けられた状態でウェーハ３３を個片化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。
3. コレットにてピックアップすべきチップに対する吸着ステージの吸着力を、コレットのチップに対する吸着力よりも小さく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。
4. チップをコレットにてピックアップする際に、このチップに対する吸着ステージの吸着を解除することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
5. ウェーハをバックグラインドテープに貼り付けて、このウェーハに対して薄化した後、バックグラインドテープに貼り付けられた状態で薄化されたウェーハを個片化し、その後、個片化されてなるチップを、吸着ステージ上に一括転写し、次に、吸着ステージ上のチップをコレットにてピックアップして、このコレットにて保持されているチップを、ボンディングポジションに搬送し、このボンディングポジションでチップをボンディングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。

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