JP2023076199A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、半導体装置の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method of manufacturing a semiconductor device.
半導体装置の製造方法において、UVテープ又は発泡テープを用いることが知られている。さらに、UVテープと発泡テープとが積層された接着シートを用いることが知られている。 It is known to use a UV tape or a foam tape in a method of manufacturing a semiconductor device. Furthermore, it is known to use an adhesive sheet in which UV tape and foam tape are laminated.
粘着シートから、複数の半導体素子を取り外し易くする方法を提供する。 To provide a method for facilitating removal of a plurality of semiconductor elements from an adhesive sheet.
本開示は、以下の構成を含む。
紫外光硬化樹脂と、前記紫外光硬化樹脂中に含有される熱発泡粒子と、を含むシートを準備する工程と、
前記シート上に複数の半導体素子を配置する工程と、
前記シートの加熱及び、前記シートへの紫外光照射により、前記シートの粘着性を低下させる工程と、
吸着部材を用いて前記複数の半導体素子を同時に吸着して前記シートから取り外す工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
The present disclosure includes the following configurations.
preparing a sheet containing an ultraviolet light curable resin and thermally expanded particles contained in the ultraviolet light curable resin;
arranging a plurality of semiconductor elements on the sheet;
a step of reducing the adhesiveness of the sheet by heating the sheet and irradiating the sheet with ultraviolet light;
a step of simultaneously adsorbing the plurality of semiconductor elements using an adsorption member and removing them from the sheet;
A method of manufacturing a semiconductor device comprising:
本開示のある実施形態によれば、粘着シートから複数の半導体素子を取り出し易くする方法が提供される。 According to an embodiment of the present disclosure, a method for facilitating removal of a plurality of semiconductor elements from an adhesive sheet is provided.
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語(例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語)を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。 The present invention will now be described in detail with reference to the drawings. In the following description, terms indicating specific directions and positions (e.g., "upper", "lower", and other terms including those terms) are used as necessary, but the use of these terms is These terms are used to facilitate understanding of the invention with reference to the drawings, and the technical scope of the invention is not limited by the meaning of these terms. Also, parts with the same reference numerals appearing in a plurality of drawings indicate the same or equivalent parts or members.
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための半導体装置を例示するものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態において説明する内容は、他の実施の形態にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。 Further, the embodiments shown below are examples of semiconductor devices for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following. In addition, unless there is a specific description, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described below are not intended to limit the scope of the present invention, but are intended to be examples. It is intended. Moreover, the content described in one embodiment can also be applied to other embodiments. Also, the sizes and positional relationships of members shown in the drawings may be exaggerated for clarity of explanation.
本開示において、半導体装置の製造方法は、以下の工程を含む。
紫外光硬化樹脂と、紫外光硬化樹脂中に含有される熱発泡粒子と、を含むシートを準備する工程と、
シート上に複数の半導体素子を配置する工程と、
シートの加熱及び、シートへの紫外光照射によりシートの粘着性を低下させる工程と、
吸着部材を用いて複数の半導体素子を同時に吸着してシートから取り外す工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
以下、各工程について詳説する。
In the present disclosure, a method for manufacturing a semiconductor device includes the following steps.
preparing a sheet containing an ultraviolet light curable resin and thermally expanded particles contained in the ultraviolet light curable resin;
arranging a plurality of semiconductor elements on a sheet;
a step of reducing the adhesiveness of the sheet by heating the sheet and irradiating the sheet with ultraviolet light;
a step of simultaneously adsorbing a plurality of semiconductor elements using an adsorption member and removing them from the sheet;
A method of manufacturing a semiconductor device comprising:
Each step will be described in detail below.
(シートを準備する工程)
まず、シート10を準備する。シート10は、図1Aに示すように、紫外光硬化樹脂11と、紫外光硬化樹脂11中に含有される複数の熱発泡粒子12とを含む粘着性のシートである。シート10は、半導体素子が載置される上面10Uと、上面10Uの反対側の下面10Dとを備える。
(Step of preparing sheet)
First, the
シート10は、上述の粘着性を示すシート10に加え、半導体素子が載置されない下面10D側に、粘着性を備えない支持部材を備えていてもよい。例えば、図1Bに示すように、半導体素子を載置させる上面10U側に粘着性を備えるシート10を配置し、半導体素子を載置しない下面10D側に支持部材30を配置させることができる。このような積層シートとすることで、粘着性を備えるシート10の下面10Dに不要な異物等が付着することを抑制することができる。支持部材30としては、例えば、PET、PI、PO、PVCのような材料を挙げることができる。
In addition to the
シート10は、紫外光照射前、又は、加熱前の状態においては、粘着性を有する。この状態において、シートの粘着力は、例えば、300mN/25mm~10000mN/25mm程度である。また、シート10の表面粗さSaは、紫外光照射前、又は、加熱前の状態において、例えば、0.05μm~1μmである。
The
なお、シート10の上面10Uに半導体素子が載置されている場合、上記の粘着性及び表面粗さは、シート10の上面10Uにおける粘着性又は表面粗さを示す。その場合、半導体素子が載置されていないシート10の下面10Dは、シート10の上面10Uと同じ粘着性又は表面粗さを示してもよく、あるいは、異なる粘着性又は表面粗さを示してもよい。
In addition, when a semiconductor element is placed on the
尚、シート10は、紫外光照射の前後、又は、加熱の前後において、状態は変化するものの、同じ「シート」という用語を用いる。
The
シート10は、例えば、シート10の周囲を固定するウエハリング等の治具によって保持することができる。シート10は、治具の大きさに応じて調整することができる。ウエハリングを用いる場合、シート10の大きさは、直径150mm~250mmとすることができる。シート10の厚みは、例えば、10μm~50μm程度とすることができる。シート10と支持部材30とを備える積層シート場合は、積層シートの厚みは30μm~200μmとすることができる。
The
シート10を構成する紫外光硬化樹脂11としては、例えば、アクリル系樹脂等が挙げられる。
Examples of the ultraviolet
紫外光硬化樹脂11に含有される熱発泡粒子12としては、例えば、弾性を有して熱溶融性物質又は熱膨張により破壊する物質が挙げられる。このような材料としては、例えば、塩化ビニリデン-アクリロニトリル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスルホン等が挙げられる。あるいは、熱発泡粒子12として、加熱により容易にガス化して膨張する物質が挙げられる。このような材料として、イソブタン、プロパン、ペンタン等の炭化水素等が挙げられる。熱発泡粒子12の粒径は、例えば、10μm~20μmとすることができる。熱発泡粒子12の含有量は、例えば、紫外光硬化樹脂11が100質量部に対し、10質量部~50質量部とすることができる。熱発泡粒子12の形状は、例えば、球体状、扁球状等とすることができる。熱発泡粒子12は、紫外光硬化樹脂11中において、全体的に分散されていてもよく、あるいは、上面側(半導体素子が載置される側)に偏在していてもよい。あるいは、紫外光硬化樹脂11中の上面において偏在していてもよい。
The thermally
(半導体素子を載置する工程)
次に、図2に示すように、シート10上に複数の半導体素子20を配置する。半導体素子20としては、例えば、LEDチップ、レーザチップのような発光素子、ツェナーダイオードのような保護素子等が挙げられる。半導体素子20は、平面視形状が四角形、三角形、六角形等のものを用いることができる。半導体素子20の1辺の長さは、例えば、50μm~1000μm程度とすることができる。半導体素子20は、隣接する半導体素子20との間の距離を、例えば、0μm~1000μmとすることができる。
(Step of placing a semiconductor element)
Next, as shown in FIG. 2, a plurality of
半導体素子20として、例えば、一対の電極を備える上面と、上面の反対側に電極を備えない下面とを備えたLEDチップを用いることができる。このような半導体素子20の下面と、シート10の上面(粘着性を有する面)10Uとを対向させて半導体素子20をシート10上に載置する。尚、半導体素子20の上面と、シート10の上面10Uとを対向させてもよい。
As the
半導体素子20は、シート10上に載置される前に、特性を検査する工程を経て選別されたものを用いることができる。例えば、半導体素子20としてLEDチップを用いる場合、LEDチップの色度、明るさ、電気特性等を検査し、ランク分けされたものを、シート10上の所望の位置に載置することができる。また、半導体素子20は、シート10上に載置された後に、特性を検査してもよい。例えば、シート10上に載置された半導体素子20を検査して、特性に異常がある半導体素子20(不良素子)が検出された場合は、マスク等を用いて、その不良素子が接合されている部分のシート10に紫外光が照射されないようにすることができる。これにより、不良素子が接合されているシート10の粘着性の低下を抑制し、吸着部材によって取り外しにくくすることができる。
The
(粘着性を低下させる工程)
次に、シート10の粘着性を低下させる。具体的には、シート10の加熱と、シート10への紫外光照射とを行う。この場合、加熱と紫外光の照射とは、同時に開始して行ってもよいし、加熱を開始した後に、紫外光の照射を開始してもよいし、紫外光の照射を開始した後に、加熱を開始してもよい。加熱する期間と紫外光を照射する期間は、一部又は全部の期間が重なっていてもよいし、一方のみを行う期間があってもよい。例えば、図3に示すように、先に加熱工程を行った後に、図4に示すように、紫外光を照射する工程を行う例を示している。先に加熱工程を行うことで、紫外光照射によって紫外光硬化が硬化する前に熱発泡粒子による凹凸を形成し易くなる。
(Step of reducing adhesiveness)
Next, the tackiness of the
加熱温度は、例えば、80℃~150℃程度とすることができる。加熱時間は、例えば、10秒~180秒程度とすることができる。加熱工程は、例えば、図3に示すようにシート10を加熱プレート等の加熱部材40上に載置して、シート10の下面側から加熱する方法が挙げられる。その他にも、シート10の上面側にヒーター等の加熱部材を配置してシート10の上側から加熱する方法、あるいは、シート10及び半導体素子20の全体を収容可能な加熱容器などの加熱部材の内部に配置してシート10の上面側及び下面側の両方から加熱する方法を用いることができる。加熱する領域は、半導体素子20が接している領域、すなわち、上面視において半導体素子20と重なる部分において、少なくとも一部が加熱されればよく、半導体素子20と重なる部分において全体が加熱されることがより好ましい。
The heating temperature can be, for example, about 80.degree. C. to 150.degree. The heating time can be, for example, about 10 seconds to 180 seconds. In the heating step, for example, a method of placing the
加熱により、熱発泡粒子12が紫外光硬化樹脂11中において体積が増加する。つまり、シート10の内部において発泡した状態となり、シート10の表面(上面及び/又は下面)に発泡に起因する凹凸が形成される。例えば、加熱前においてシート10の上面の表面粗さSaが0.05~1μmの場合、加熱後においてはシート10の上面の表面粗さSaは、例えば、3μm~15μmとすることができる。また、その場合、加熱後の凹凸量(最も高い部分と最も低い部分の差)は、例えば、10μm~100μmとすることができる。加熱後のシート10の粘着力は、例えば、加熱前の粘着力から90%~100%程度低下させることができる。
Heating increases the volume of the thermally expanded
紫外光(紫外線)を出射する光源としては、LED(発光ダイオード)、レーザダイオード、水銀ランプ、CCFL(冷陰極管)等を用いることができる。光源としてLEDを用いる場合、発光ピーク波長は、例えば200nm~370nmとすることができる。光源の出力としては、例えば、出力が30mW/cm2~400mW/cm2以上とすることができる。また、紫外光照射時間は、例えば、1秒~10秒とすることができる。紫外光を照射する領域は、半導体素子20が接している領域、すなわち、上面視において半導体素子20と重なる部分において、少なくとも一部に照射されることが好ましく、半導体素子20と重なる部分の全体に照射されることがより好ましい。部分的に紫外光を照射する場合は、マスク等を用いる。また、光源としてレーザを用いる場合は、マスクを用いずに部分的に紫外光を照射することができる。
As a light source for emitting ultraviolet light (ultraviolet rays), an LED (light emitting diode), a laser diode, a mercury lamp, a CCFL (cold cathode tube), or the like can be used. When an LED is used as the light source, the emission peak wavelength can be, for example, 200 nm to 370 nm. The output of the light source can be, for example, 30 mW/cm 2 to 400 mW/cm 2 or more. Also, the ultraviolet light irradiation time can be, for example, 1 second to 10 seconds. The region to be irradiated with ultraviolet light is preferably a region in contact with the
紫外光は10のシート10の下面10D側(半導体素子を載置していない側)から照射することが好ましい。これにより、半導体素子20と接している部分のシート10に紫外光を効率よく照射し、シート10の粘着性を低下させることができる。このような観点からはシート10は紫外光を少なくとも70%以上を透過可能な透過率のものを用いることが好ましい。シート10が、図1Bに示すような支持部材30を備えた積層シートである場合、支持部材30も、紫外光を少なくとも70%以上透過可能な透過率のものを用いることが好ましい。なお、紫外光は、シート10の上面10U側から照射してもよい。
It is preferable to irradiate the ultraviolet light from the
シート10に含まれる紫外光硬化樹脂11は、紫外光照射前おいて、粘着性は、例えば、300mN/25mm~10000mN/25mm程度である。また、紫外光照射することで紫外光硬化樹脂の粘着性は、紫外光照射前の粘着性より低下しており、例えば、10mN/25mm~300mN/25mm程度である。
The ultraviolet
そして、このように紫外光照射により粘着性が低下した紫外光硬化樹脂11の表面が、加熱により熱発泡粒子12が発泡することで形成された凹凸を備えることにより、シート10と半導体素子20との接触面積が少なくなる。そのため、シート10の表面の実質的な粘着性は、上述の粘着性よりもさらに低下する。
The surface of the ultraviolet light
(シートから取り外す工程)
次に、複数の半導体素子20を同時に吸着して、シート10から取り外す。例えば、図5に示すように、複数の真空吸着穴を備えた吸着部材60を複数の半導体素子20を接触させて複数の半導体素子20を同時に吸着し、シート10から取り外す。本実施形態にかかるシート10は、加熱及び紫外光照射により粘着性が低下しているため、同時に吸着した複数の半導体素子のほぼ全数、又は不良品を除いて取り外したかった半導体素子のほぼ全数を取り外すことができる。尚、シート10上の半導体素子20に吸着部材60を接触させて吸着した後に、吸着圧、吸着流量、画像判定等により異常の有無を確認する。例えば、設定した吸着圧よりも低い圧力が検知された場合は、吸着されていない半導体素子20がある可能性があるため、吸着動作を一旦解除した後に、再度、吸着動作を行う。また、取り外しができなかった半導体素子がある場合は、追加の工程として、別の吸着部材を用いてその半導体素子を取り外す。本実施形態においては、このような取り外しができなかった半導体素子の発生を低減できるため、追加の取り外し工程を低減することができる。
(Process of removing from seat)
Next, a plurality of
吸着部材60は、吸着面に半導体素子20の大きさ及び位置に応じた吸着口を備えたものや、吸着面に多孔質体を備えたものを用いることができる。多孔質体としては、例えば、プラスチック焼結多孔質体、セラミック焼結多孔質体、金属多孔質体等が挙げられる。多孔質体を備えた吸着部材60を用いることで、半導体素子20の大きさや位置が異なる場合であっても用いることができる。
As the
また、吸着部材60は、加熱機能を備えることができる。例えば、半導体素子20に吸着部材60を接触させた後に加熱を行うことで、シート10を上面10U側から加熱してシート10を発泡、又は、発泡を促進することができる。つまり、シート10の粘着性を低下させる工程は、吸着部材60と半導体素子20とを接触させた後でも行うことができる。例えば、シート10上の半導体素子20に吸着部材60を接触させた状態で、シート10の加熱とシート10への紫外光照射を行うことができる。この場合、吸着部材60は、吸着動作を行っていてもよく、行っていなくてもよい。シート10の上面10Uは、加熱により凹凸が形成されるため、半導体素子20の上面が傾く場合がある。しかしながら、加熱して凹凸が形成される前に半導体素子20と接触させ、場合によってはさらに吸着させておくことで、吸着部材60の吸着面と半導体素子20の上面とを接触し易くすることができる。これにより、半導体素子20を吸着し易くすることができる。また、半導体素子20の姿勢(上下方向における傾きや、平面視における位置ズレ)と半導体素子の間隔を変化させることなく移載することができる。尚、ヒーターを備えた吸着部材60を用いる場合は、例えば、アルミニウム合金や銅製の吸着部材を用いることで、熱伝導率を上げることができ、半導体素子20を介してシート10を効率よく加熱することができる。
Also, the
また、吸着部材60とシート10との間に、半導体素子20と略同じ高さのスペーサを配置してもよい。これにより、シート10内において発泡した熱発泡粒子を押しつぶすことを抑制することができる。また、スペーサを用いずに、シートを載置する下側ステージ(加熱ステージ等)と、シートの上面側に配置され半導体素子と接する上側ステージ(吸着部材等)と、の位置を、センサーで読み取って高さ制御することができる。あるいは、半導体素子の厚みをあらかじめ測定し、あらかじめ設定しておいた吸着部材の押し付け量(作動距離)を、半導体素子の厚みに応じて補正する方法を用いることができる。このような方法によっても、シート内において発泡した熱発泡粒子を押しつぶすことを抑制することができる。
Also, a spacer having substantially the same height as the
吸着部材60が加熱機能を備える場合は、シート10を載置する加熱部材(加熱テーブル)と組み合わせて用いることができる。つまり、吸着部材60がシート10の上面側に配置し、加熱部材をシート10の下面側に配置することができる。これにより、シート10の下面側に配置される加熱部材と、シートの上面側に配置され加熱機能を備えた吸着部材と、の両方でシートの加熱を行うことができる。そして、半導体素子20が配置されるシート10の上面側に配置される吸着部材60側の温度を、シート10の下面側に配置される加熱部材の温度よりも高く設定することで、シート10内の発泡状態を維持し易くすることができる。半導体素子をより取り外しし易くなる。また、吸着部材が吸着を開始する際の温度は、加熱テーブルの温度よりも低い温度で開始することが好ましい。これにより、加熱の初期段階において、シート10の上面側が先に加熱されることにより、上面側に位置する発泡粒子が優先的に発泡することを抑制することができる。これにより、先に発泡した粒子が押しつぶされにくくすることができる。
If the
例えば、シート10として、紫外光硬化樹脂がアクリル系樹脂であり、熱発泡粒子がイソブタンである場合、加熱テーブルの設定温度を約110℃、吸着部材の設定温度を約145℃とすることが好ましい。また、吸着を開始する際の吸着部材60の温度を30℃~60℃とすることが好ましい。また、加熱時間(加熱部材上で上記の設定温度で保持される時間)は、約120秒とすることが好ましい。
For example, when the
複数の半導体素子20を吸着した吸着部材60は、例えば配線基板等の所望の部材上に移動した後に、吸着動作を解除する。これにより、複数の半導体素子20が同時に部材上に配置される。吸着部材60は、吸着動作を解除した後、大気解放もしくは圧縮エアを導入する。これにより、吸着部材60に半導体素子20が吸着したまま残存することを抑制することができる、
After the
上述の工程に用いられる部材は、静電気対策のためにアースを備えることが好ましい。また、作業中は、除電機(イオナイザ)を使用することが好ましい。特に、吸着部材60の吸着面は、金属材料等の導電性部材を用いることで、静電気による影響を受け難くすることができる。導電性がない材料の場合は導電性コートを処理することで静電気による影響を受け難くすることができる。
The members used in the above steps are preferably grounded for static electricity. Moreover, it is preferable to use a static eliminator (ionizer) during the work. In particular, the adsorption surface of the
図7は、配線基板80上に、複数の半導体素子20が載置された半導体装置100の一例である。ここでは、半導体素子20としてLEDチップを用いており、半導体装置100は発光モジュールとして用いることができる。1つの配線基板80に1000個~50000個の半導体素子(LEDチップ)20が載置された発光モジュールは、高精細の表示が可能なディスプレイ、部分照射が可能な照明装置、ローカルディミングか可能な液晶ディスプレイのバックライト等に用いることができる。尚、図7では、配線基板80と半導体素子(LEDチップ)20のみを図示しているが、その他の電子部品や封止部材等を備えた発光モジュールとすることができる。
FIG. 7 shows an example of a
例えば、図8Aに示すように、内径が170mmのウエハリング70に保持されたシート10上に約10000個の半導体素子20が載置されている場合、加熱及び紫外光照射をすることで、図8B、図8Cに示すように、その約全数を、同時に吸着部材60を用いて吸着して取り外すことができる。
For example, as shown in FIG. 8A, when about 10,000
そして、図8Dに示すように、吸着部材60で吸着させた複数の半導体素子20を、配線基板80上に半導体素子を同時に配置する。半導体装置100に必要な半導体素子20の数に応じて、同様の作業を繰り返すことができる。配線基板80には、あらかじめ半田などの導電性接合部材を配置しておくことができる。あるいは、半導体素子20として、導電性接合部材を備えたものを用いてもよい。また、配線基板80上に半導体素子20を配置した後、めっきを行うことで配線基板80と半導体素子20とを電気的に接合させてもよい。
Then, as shown in FIG. 8D, the plurality of
本開示の実施形態は、複数の半導体素子を同時に吸着してシートから取り外す工程を備える半導体装置の製造において有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY Embodiments of the present disclosure are useful in manufacturing a semiconductor device including a step of removing a plurality of semiconductor elements from a sheet by adsorbing them at the same time.
10…シート
11…紫外光硬化樹脂
12…熱発泡粒子
10U…シートの上面
10D…シートの下面
20…半導体素子
30…支持部材
40…加熱部材
50…紫外光装置
60…吸着部材
70…ウエハリング
80…配線基板
100…半導体装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記シート上に複数の半導体素子を配置する工程と、
前記シートの加熱及び、前記シートへの紫外光照射により、前記シートの粘着性を低下させる工程と、
吸着部材を用いて前記複数の半導体素子を同時に吸着して前記シートから取り外す工程と、
を備える半導体装置の製造方法。 preparing a sheet containing an ultraviolet light curable resin and thermally expanded particles contained in the ultraviolet light curable resin;
arranging a plurality of semiconductor elements on the sheet;
a step of reducing the adhesiveness of the sheet by heating the sheet and irradiating the sheet with ultraviolet light;
a step of simultaneously adsorbing the plurality of semiconductor elements using an adsorption member and removing them from the sheet;
A method of manufacturing a semiconductor device comprising:
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