JP3667241B2 - ボンディング方法および装置 - Google Patents

ボンディング方法および装置 Download PDF

Info

Publication number
JP3667241B2
JP3667241B2 JP2001065978A JP2001065978A JP3667241B2 JP 3667241 B2 JP3667241 B2 JP 3667241B2 JP 2001065978 A JP2001065978 A JP 2001065978A JP 2001065978 A JP2001065978 A JP 2001065978A JP 3667241 B2 JP3667241 B2 JP 3667241B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bonding
semiconductor wafer
stage
holding
sheet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001065978A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2002270628A (ja
Inventor
哲也 徳永
隆弘 米澤
浩之 清村
達雄 笹岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2001065978A priority Critical patent/JP3667241B2/ja
Priority to US10/094,773 priority patent/US6712111B2/en
Publication of JP2002270628A publication Critical patent/JP2002270628A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3667241B2 publication Critical patent/JP3667241B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/85Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/002Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating specially adapted for particular articles or work
    • B23K20/004Wire welding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/78Apparatus for connecting with wire connectors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36Electric or electronic devices
    • B23K2101/40Semiconductor devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144Gold (Au) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/78251Means for applying energy, e.g. heating means in the lower part of the bonding apparatus, e.g. in the apparatus chuck
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/783Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/78301Capillary
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/852Applying energy for connecting
    • H01L2224/85201Compression bonding
    • H01L2224/85205Ultrasonic bonding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01013Aluminum [Al]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01033Arsenic [As]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01039Yttrium [Y]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01079Gold [Au]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01082Lead [Pb]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/14Integrated circuits
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/12Surface bonding means and/or assembly means with cutting, punching, piercing, severing or tearing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バンプボンディングおよびワイヤボンディングについてのボンディング方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ベアチップタイプの半導体集積回路チップ(ICチップ)等の半導体電子部品を基板、部品等の回路形成体へ実装する技術として、フリップチップ法とワイヤボンディング法が知られている。フリップチップ法は、バンプボンディング装置によりICチップの電極パッドに金製の凸状電極(バンプ)を形成し、このバンプと、基板上に形成された配線電極とをリード線を介さずに直接接合する方法である。他方、ワイヤボンディング法は、ワイヤボンディング装置によりICチップの電極パッドと基板の配線電極とを金、アルミニウム等のワイヤで接続する方法である。
【0003】
近年、携帯電子機器の小型化に伴い、ICチップも小型化、薄型化が進んでいる。このようなICチップへのバンプボンディング若しくはワイヤボンディングにおいては、ICチップの大きさ、厚さによってはそのハンドリングが困難となっている。そのため、バンプボンディング装置に関しては、ダイシング前の半導体ウエハ上の各電極パッドにバンプボンディングを行う形態の設備が存在する。
【0004】
図11は、上記のウエハ対応バンプボンディング装置の一例を示している。このボンディング装置101は大別して、図に示すようなボンディングステージ110と、ボンディングヘッド120と、搬送装置130と、移載装置140と、収納装置150とから構成されている。以下に各構成部分について説明する。
【0005】
ボンディングステージ110は、図15に示すように、半導体ウエハ201を載置するとともに複数の吸引孔111によって吸着固定し、さらにこのボンディングステージ110に設けられたヒータ30によって、半導体ウエハ201上に形成されている回路上の電極にバンプを形成するのに必要な温度まで加熱する。
【0006】
ボンディングヘッド120は、図15に示すように、ボンディングステージ110に載置された半導体ウエハ201上の電極にバンプを形成するための装置であり、バンプの材料となる金線31を供給するワイヤ供給部121の他、前記金線31を溶融して溶融ボールを形成しこのボールを前記電極に押圧するボール押圧ツール122、前記押圧時にバンプに超音波を作用させる超音波発生部(図示せず)を備える。また、ボンディングヘッド120は、ボールねじ構造を有し平面状で互いに直交するX、Y方向に移動可能なX−Yテーブル160上に設置されており、このX−Yテーブル160の駆動によって、ボンディングヘッド120は移動し、ボンディングステージ110上に固定されている半導体ウエハ201の所定の電極にバンプを形成することができる。
【0007】
前記収納装置150は、搬入側収納装置205と搬出側収納装置206とからなり、前者の搬入側収納装置205は、バンプ形成前の半導体ウエハ201を収納する第1収納容器205aとこれを昇降させる第1昇降装置151を備えている。後者の搬出側収納装置206は、バンプ形成後の半導体ウエハ201を収納する第2収納容器206aとこれを昇降させる第2昇降装置152を備えている。なお、第1収納容器205a、第2収納容器206aに収納した半導体ウエハ201は、前記収納容器205a、206a内に形成された鍔で支えられている。
【0008】
前記搬送装置130は、搬入装置131と搬出装置132とからなり、前者の搬入装置131は搬入側収納装置205から半導体ウエハ201を取り出す装置である。後者の搬出装置132は搬出側収納装置206に半導体ウエハ201を収納する装置である。図11に示すように搬入装置131と搬出装置132との間には、前記ボンディングステージ110が配置されており、搬入装置131は前記第1収納容器205aとボンディングステージ110との間で移動し、搬出装置132はボンディングステージ110と上記第2収納容器206aとの間で移動する。詳しくは、図12に示すように、前記搬入装置131及び搬出装置132は図に示すX方向に沿って同一直線上に設けられ、エアシリンダ134により、それぞれ独立してX方向に移動する。
【0009】
前記搬入装置131は、図12に示すように、支持部材1314に取付けられた搬入ステージ1311を有し、この搬入ステージ1311上はバンプ形成前の半導体ウエハ201を載置できるように形成されている。搬入ステージ1311上面には半導体ウエハ201を吸着保持するための複数の吸引孔1312が設けられている。このように構成される搬入装置131の動作は、先ず、エアシリンダの可動部134aにて搬入ステージ1311が、前記第1収納容器205a内の半導体ウエハ201の取り出し位置に対応する位置まで移動し、次いで、第1収納容器205a内の半導体ウエハ201を搬入ステージ1311上に載置するために、第1昇降装置151が昇降する。搬入ステージ1311上に載置された半導体ウエハ201は、吸引孔1312により吸着保持される。この後、搬入ステージ1311上の半導体ウエハ201は、図11に示す移載装置140により挟持され、ボンディングステージ110へ移載される。
【0010】
前記搬出装置132は、図12に示すように、支持部材1314に取付けられた搬出ステージ1321を有し、この搬出ステージ1321上はバンプ形成後の半導体ウエハ201を載置できるように形成されている。搬出ステージ1321上面には、半導体ウエハ201を吸着保持するための複数の吸引孔1322が設けられている。このように構成される搬出装置132の動作は、ボンディングステージ110上の半導体ウエハ201が移載装置140により搬出ステージ1321に移載された後、エアシリンダの可動部134aにて搬出ステージ1321が、前記第2収納容器206a内への収納位置に対応する位置まで移動し、次いで、搬出ステージ1321上に載置された半導体ウエハ201を第2収納容器206a内へ収納するために第2昇降装置152が昇降する。
【0011】
移載装置140は、バンプ形成前の半導体ウエハ201を搬入装置131からボンディングステージ110へ移動させたり、バンプ形成後の半導体ウエハ201をボンディングステージ110から搬出装置132へ移動させる装置である。前記移載装置140は、図13に示すように、半導体ウエハ201を保持する1つの保持部141と、この保持部141を前記X方向に沿って移動させるボールねじ機構を有したモータ1421にて駆動される駆動部142と、保持した半導体ウエハ201の厚み方向へ前記保持部141を昇降させる移動部143とを備えている。前記保持部141は、ボンディングステージ110、搬入装置131並びに搬出装置132間で半導体ウエハ201の移載を行う。
【0012】
前記保持部141は、半導体ウエハ201を挟持するクランプ部材1411、1412と、これらを図に示すX方向に近離させる駆動機構1413を有する。前記クランプ部材1411、1412には、これらの間に互いに対向する位置に2組のクランプ1414が設けられている。このクランプ1414は、図14に示すように、前記クランプ部材1411、1412をその厚み方向に貫通するハウジング1415と、このハウジング1415内をその軸方向に滑動可能なピン1416と、このピン1416の下端部に軸回り方向に回転自在な状態で取付けられた、ウエハ落下防止用鍔1419を有するクランプ用ローラ1417と、前記ピン1416を下向きに付勢するスプリング1418とを有する。このようなクランプ1414は、前記クランプ部材1411によって挟持される半導体ウエハ201の周囲に沿った4箇所に配置され、この4箇所のクランプ用ローラ1417にて半導体ウエハ201を保持する。
【0013】
以上説明したように構成される従来のウエハ対応バンプボンディング装置101の動作を説明する。
【0014】
まず、搬入装置131において、第1昇降装置151がバンプ形成前の半導体ウエハ201を第1収納容器205aから搬入ステージ1311にて取出し可能な高さに配置されるように動作し、第1収納容器205aを昇降させる。次に、搬入ステージ1311を第1収納容器205a内に挿入するように移動させ、収納されている半導体ウエハ201がこの第1収納容器205a内の鍔から浮き上がる程度に第1昇降装置151により第1収納容器205aを降下させ、搬入ステージ1311上面に設けられている吸引孔1312により半導体ウエハ201を吸着保持し、半導体ウエハ201を取出す。
【0015】
次に、取出した半導体ウエハ201を移載装置140によりボンディングステージ110上へ移動する。その後、X−Yテーブル160にてボンディングヘッド120をそれぞれのバンプ形成箇所へ移動させながら、このボンディングヘッド120にて半導体ウエハ201上にバンプを形成する。
【0016】
必要箇所の全てにバンプを形成した後、半導体ウエハ201を移載装置140にてボンディングステージ110上から搬出装置132の搬出ステージ1321へ移載し、搬出ステージ1321上面に設けられている吸引孔1322により半導体ウエハ201を吸着保持する。
【0017】
次に、搬出ステージ1321上に載置された半導体ウエハ201が第2収納容器206aへ収納できる高さに配置されるように第2昇降装置152が動作する。次に、搬出ステージ1321が第2収納容器206a内に挿入されるように移動し、さらに、吸引孔1322による半導体ウエハ201の吸着保持を切った後に、第2昇降装置152を上昇させることにより第2収納容器206a内への半導体ウエハ201の収納を行う。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のウエハ対応バンプボンディング装置では、図15に示す厚さT1が0.2mm程度以下の比較的薄型の半導体ウエハ201を使用する場合、以下の問題がある。
【0019】
まず、半導体ウエハ201の厚さT1が0.2mm程度以下であると、前記移載装置140の保持部141により半導体ウエハを挟持した際に、機械的負荷によりウエハに割れ、欠けを発生させる可能性が高くなる。
【0020】
また、半導体ウエハをボンディングステージ110上に設けられた吸引孔111によって吸着固定した際、半導体ウエハ201の吸引孔111上に位置する領域200a(図16参照)が吸引孔111の奥へ向かって凹み、ウエハの回路が破壊されたり、あるいは前記領域200a全体に損傷が発生する可能性がある。また、前記領域200aにおいては、空中に懸架されていることによりバンプ形成もしくはワイヤー接合時に用いられる超音波の伝達が悪化しバンプの不着が発生したり、ボンディング時にボンディングヘッド120のボール押圧ツールが、半導体ウエハ201へ押圧された際に、半導体ウエハ201に亀裂を生じさせたり孔が開いたりする可能性がある。
【0021】
また、回路形成面に回路保護用のポリイミド膜が形成された薄型ウエハの場合、多くの場合、ウエハ中心を起点としてウエハ周縁部が上方変位となるような形で、回路形成面側へ向かって反り上がっており、このような半導体ウエハ201は吸引孔111によってボンディングステージ110上面へ密着させることが困難であり、往々にしてウエハ周縁部付近の反りが発生したままになっている。この状態でボンディングステージ110上の半導体ウエハ201へのバンプ形成を実施したとき、もしボンディングに必要な荷重が、ウエハ周縁部付近の反りを矯正するために必要な下向きの荷重以下であった場合、半導体ウエハの周縁部が空中に浮いたまま前記溶融ボールへ超音波が加えられる場合が多く、前記溶融ボールへ超音波が十分に伝達されず、バンプ不着の起こる確率が高い。
【0022】
本発明は、上記従来例の問題点に鑑み、半導体ウエハの搬送、およびボンディング中におけるその固定に関する上記課題を解決するためになされたものである。すなわち本発明は、半導体ウエハを割れ・欠け・回路破壊等の損傷を発生させることなく搬送しボンディングステージ上に固定すると共に、半導体ウエハを吸引固定した際に、吸引孔上にある領域が吸引力により凹状に変形することによるウエハ損傷及び回路破壊、及び前記領域における、超音波伝達の悪化に起因するバンプもしくはワイヤの不着及びボンディング時におけるボール押圧ツールによるウエハ破壊、孔開き及びウエハ周縁部の浮き上がりを防止することができるボンディング方法および装置を提供することを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、保護リングの下面にシートが張架されてなる搬送具を用い、前記シート上に半導体ウエハを貼付し、半導体ウエハを収納装置からボンディングステージに搬入し、ボンディングステージ上でボンディング作業を行い、ボンディングステージから収納装置に搬出するボンディング方法であって、ボンディングステージ上における半導体ウエハの固定は、ボンディングステージ上面に開口し、半導体ウエハの周縁部に位置する複数の吸引孔または半導体ウエハの周縁部に位置する環状溝を伴った吸引孔によってシートを介して半導体ウエハをボンディングステージに吸着することにより行うことを特徴とする。
【0024】
本発明によれば、保護リングの下面に耐熱性樹脂シート等のシートが張架されてなる搬送具を用い、この搬送具のシート上に半導体ウエハを貼付し、半導体ウエハが保護リングによって周囲を囲まれる形態で、半導体ウエハを搬出入し、かつボンディングステージ上に配置することができるので、半導体ウエハを直接挟持することなく、保護リングを挟持したり吸着したりすることで搬送(搬出入)を行なうことができ、搬送時に機械的負荷がかかることによって生ずるウエハ割れ・欠けを防止することができる。さらに、半導体ウエハをボンディングステージ上に固定・ボンディングを行う際には、ボンディンステージ上面に設けられた吸引孔などの吸着固定手段に、半導体電子部品の下面が直接吸引されることはなく、前記シートを介して載置されるため、凹状に変形するのを軽減でき、ウエハ損傷や回路破壊を防止することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【0026】
本実施形態では、ウエハ対応バンプボンディング装置について説明する。なお、以下に述べるボンディング装置内容は、バンプボンディング装置に限定されるものではなく、ワイヤボンディング装置にも適用可能である。
【0027】
本実施形態では図2、図3に示すように、保護リング1の下面にウエハ貼付用のシート2が張架されてなる搬送具3を用い、この搬送具3のシート2上に半導体ウエハ201を貼付し、半導体ウエハ201が保護リング1によって周囲を囲まれる形態で、半導体ウエハ201を搬送し、ボンディング作業を行なうように構成されている。
【0028】
保護リング1は金属等で構成され、半導体ウエハ201を囲むのに十分な内径を有する円環状に形成されている。シート2は、ボンディングステージ上においてバンプ形成前の半導体ウエハ201を必要なボンディング温度まで加熱できるよう、このボンディング温度に対する十分な耐熱性を有する耐熱性樹脂シートで構成されている。またシート2は、保護リング1の底面に接着固定されると共に保護リング1の下面全体を覆うように保護リング1に張架されている。さらにシート2の上面は接着性を有し、半導体ウエハ201を貼付しうるようになっている。
【0029】
ボンディング装置の基本的構成は、図11に示す従来のバンプボンディング装置101と変わるものではない(従って共通する部分の詳細な説明は省略する。)。
【0030】
すなわち第1収納容器205a、第1昇降装置151等からなり、ボンディング前の半導体ウエハ201を保持した搬送具3を収納する搬入側収納装置205、および第2収納容器206a、第2昇降装置152等からなり、ボンディング後の半導体ウエハ201を保持した搬送具3を収納する搬出側収納装置206を備えている。
【0031】
またボンディングステージ110、ボンディングヘッド120等からなり、ボンディングステージ110上に移載された搬送具3に保持した半導体ウエハ201を保持固定し、半導体ウエハ201にボンディング作業を行うボンディング手段を有している。
【0032】
また搬入装置131および移載装置140等からなり、前記搬入側収納装置205からボンディングステージ110に、半導体ウエハ201を保持した搬送具3を移載する搬入手段と、搬出装置132および移載装置140等からなり、前記ボンディングステージ110から搬出側収納装置206に、半導体ウエハ201を保持した搬送具3を移載する搬出手段とを備えている。
【0033】
本実施形態における図11等に示す従来例と相違する点は、最初に述べたように保護リング1の下面にシート2が張架されてなる搬送具3を用い、この搬送具3のシート2上に半導体ウエハ201を貼付し、半導体ウエハ201が保護リング1によって周囲を囲まれる形態で、半導体ウエハ201を搬送し、ボンディング作業を行うようにした点、および以下の点にある。
【0034】
すなわちボンディング前の半導体ウエハ201を保持した搬送具3を、搬入側収納装置205の第1収納容器205aからボンディングステージ110に移載するに際し、先ず搬入装置131によって、搬入ステージ1311上に保護リング1を吸着固定した状態で、第1収納容器205aから半導体ウエハ201を保持した搬送具3を取り出し、次いで移載装置140により前記搬送具3を保護リング1の外周部を挟持しながらボンディングステージ110上に移載している。
【0035】
またボンディング作業時には、ボンディングステージ110に設けられた吸引手段により、シート2を介して半導体ウエハ201をボンディングステージ110に吸着固定している。
【0036】
さらにボンディング後の半導体ウエハ201を保持した搬送具3を、ボンディングステージ110から搬出側収納装置206の第2収納容器206aに移載するに際し、先ず移載装置140により前記搬送具3を保護リング1の外周部を挟持しながらボンディングステージ110から搬出装置132の搬出ステージ1312上に移載し、次いで搬出ステージ1312上に保護リング1を吸着固定した状態で前記搬送具3を搬出側収納装置206の第2収納容器206aに収納している。
【0037】
前記搬入ステージ1311および搬出ステージ1312には、前記搬送具3を吸着固定するための複数の吸引孔(図示省略)が、前記保護リング1に沿った円周上に形成されている。このように構成することにより、半導体ウエハ201に吸引力を働かせることなく、これを搬出入することができる。
【0038】
次に半導体ウエハ201を保持した搬送具3をボンディングステージ110上に吸着する具体的構成を、図1、図4、図5を参照して説明する。
【0039】
すなわちボンディングステージ110は、前記搬送具3を載置した際に、半導体ウエハ201の外周縁が位置するラインに沿って、このラインよりも少しウエハ中央寄りに吸引孔111が複数配置されている。この吸引孔111によって半導体ウエハ201をシート2を介して吸引することによりバンプ形成前ウエハ201を固定する。尚、耐熱性シート2には、ボンディングステージ110上に設けられた吸引孔111と同じ位置にウエハ吸着を確実にするための貫通穴35を複数設けてもよい。このように構成することにより、半導体保護リング1を直接吸引できるため、より確実に固定することができる。
【0040】
上記のようにボンディングステージ110上面に開口し、半導体ウエハ201の周縁部付近に位置する複数の吸引孔111によって、シート2を介して半導体ウエハ201をボンディングステージ110に吸着するように構成すると、半導体ウエハ201の固定を確実にでき、しかもウエハ周縁部はウエハ製造工程における回路パターン形成不良がしばしば発生するために製品として用いられることは少なく、この領域に限りウエハの吸着保持を行なうことが容認できるというメリットがある。なお、半導体ウエハ201の周辺部付近に位置する環状溝を伴った吸引孔をボンディングステージ110に設けてもよい。
【0041】
半導体ウエハ201を保持した搬送具3をボンディングステージ110上に固定する方法としては、種々のものがあり、それを以下に説明する。
【0042】
他の形態としては、図6に示すように、ボンディングステージ110上のウエハ載置領域内の全体に多孔質プレート114を備え、この多孔質プレート114に吸引孔111を接続して構成している。この吸引孔111に接続された減圧装置(図示せず)によって多孔質プレート114内部を減圧することにより、前記シート2を介して半導体ウエハ201を吸着固定する。なお、多孔質プレート114をウエハ載置領域内のウエハ周縁付近にだけに配されるように形成してもよい。また、シート2に1つないし複数の貫通穴を設けてもよい。このように構成することにより、半導体ウエハ201を直接吸引できるため、ウエハをより確実に固定できる。また従来のボンディングステージにおける吸引孔の直径は加工上の限界により最小で0.2mm程度であるが、多孔質プレートを用いた場合、空孔部の大きさは0.05mm程度まで小さく形成できるため、周縁部付近を含むウエハの全ての部位において、吸引力による凹状の変形を防止し、ウエハ損傷及び回路破壊を発生させることなくウエハを固定することができる。尚、前記多孔質プレートはセラミックからなることが好ましい。
【0043】
別の形態としては、図7、図8に示すように、ボンディングステージ110上における半導体ウエハ201を保持した搬送具3の固定は、図に示すような半導体ウエハ201と略同一大でリング形状の半導体押圧ツール13によって半導体ウエハ201の周縁部を押圧することにより行う。このような構成にすると半導体押圧ツール13を用いて半導体ウエハ201固定を行うことができるため、上記実施形態のように吸引孔111を備える必要がなくなり、吸引力によって凹状に変形するなどのウエハ損傷および回路破壊を発生させることなくウエハを固定することができる。
【0044】
さらに別の形態としては、図9、図10に示すように、半導体ウエハ201を保持した搬送具3をボンディングステージ110上面に載置した際に、半導体ウエハ201の所定箇所のみを押圧することができる電極パッド押圧ツール4を備えている。
【0045】
具体的には、ボンディングステージ110上へ移載された搬送具3は、その保護リング1が吸引孔111によって固定される。次に図に示す認識カメラ6によって半導体ウエハ201上に形成されているIC形成領域20を確認し、その結果に基づき、X、Y、Z方向に沿って移動可能な電極パッド押圧ツール4によってIC搭載位置20のダイシングライン上を押圧固定され、ボンディングが行われる。なお、前記電極パッド押圧ツール4先端に設けられている爪部41は、IC形状(長方形)をなすダイシングラインの向かい合う一組の辺または二組の辺を押圧するように設けられており、向かい合う爪部41の間隔L1、L2はそれぞれ、半導体ウエハ201のウエハダイシングラインのX方向間隔、Y方向間隔に等しい。所定のIC形成領域20へのバンプボンディングが終了すると、次のIC形成領域20を位置認識カメラ6によって認識し、電極パッド押圧ツール4はそのIC形成領域20のダイシングライン上を押圧固定し、ボンディングを行う。以降、半導体ウエハ201上の全てのIC形成領域20へのボンディングを完了するまで上記の動作を繰返す。
【0046】
電極パッド押圧ツール4を用いてウエハ固定を行うことにより、半導体ウエハ201の全ての部位において、吸引力により凹状に変形することによるウエハ損傷および回路破壊を発生させることなくウエハを固定することができる。
【0047】
【発明の効果】
本発明によれば、薄型の半導体ウエハを割れ・欠け・回路破壊等の損傷を発生させることなく搬送しボンディングステージ上に固定することができるボンディング方法および装置を提供することができる。
【0048】
また本発明によれば薄型の半導体ウエハを吸引固定した際に、吸引孔上にある領域が吸引力により凹状に変形することによるウエハ損傷及び回路破壊、及び前記領域における、超音波伝達の悪化に起因するバンプもしくはワイヤの不着及びボンディング時におけるボール押圧ツールによるウエハ破壊及びウエハ周縁部の浮き上がりを防止することができるボンディング方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態のウエハ対応バンプボンディング装置であって、ボンディングステージ上でのウエハ固定形態を示す側面図である。
【図2】本実施形態の半導体ウエハを保持した搬送具を示す断面図である。
【図3】図2の平面図である。
【図4】本実施形態のボンディングステージ上でのウエハ固定形態を示す断面図である。
【図5】図4の平面図である。
【図6】本発明の他の形態のボンディングステージ上でのウエハ固定形態を示す断面図である。
【図7】本発明の別の形態のボンディングステージ上でのウエハ固定形態を示す断面図である。
【図8】図7の平面図である。
【図9】本発明のさらに別の形態のボンディングステージ上でのウエハ固定形態を示す断面図である。
【図10】図9の一部の拡大平面図である。
【図11】従来のウエハ対応バンプボンディング装置を示す全体斜視図である。
【図12】従来のウエハ対応バンプボンディング装置に設けられている搬送装置を示す斜視図である。
【図13】従来のウエハ対応バンプボンディング装置に設けられている移載装置を示す斜視図である。
【図14】クランプ機構の詳細図である。
【図15】従来のウエハ対応バンプボンディング装置におけるボンディングヘッド、ボンディングステージを示す側面図である。
【図16】図15の一部拡大図である。
【符号の説明】
1 保護リング
2 シート
3 搬送具
4 電極パッド押圧ツール(押圧ツール)
13 半導体押圧ツール(押圧ツール)
35 貫通穴
110 ボンディングステージ
111、1311、1322 吸引孔
114 多孔質プレート
120 ボンディングヘッド
130 搬送装置
131 搬入装置
132 搬出装置
140 移載装置
150 収納装置
205 搬入側収納装置
206 搬出側収納装置
1311 搬入ステージ
1321 搬出ステージ

Claims (4)

  1. 保護リングの下面にシートが張架されてなる搬送具を用い、前記シート上に半導体ウエハを貼付し、半導体ウエハを収納装置からボンディングステージに搬入し、ボンディングステージ上でボンディング作業を行い、ボンディングステージから収納装置に搬出するボンディング方法であって、ボンディングステージ上における半導体ウエハの固定は、ボンディングステージ上面に開口し、半導体ウエハの周縁部に位置する複数の吸引孔または半導体ウエハの周縁部に位置する環状溝を伴った吸引孔によってシートを介して半導体ウエハをボンディングステージに吸着することにより行うことを特徴とするボンディング方法。
  2. シートには、ボンディングステージ上面に開口する複数の吸引孔または環状溝を伴った吸引孔に対応する位置に貫通孔を設けている請求項1記載のボンディング方法。
  3. 保護リングの下面にシートが張架され、半導体ウエハを保護リングによって周囲を囲まれた状態でシート上に貼付して保持する搬送具と、
    ボンディング前の半導体ウエハを保持した搬送具を収納する搬入側収納装置と、
    ボンディング後の半導体ウエハを保持した搬送具を収納する搬出側収納装置と、
    ボンディングステージを有し、ボンディングステージ上に移載された搬送具に保持した半導体ウエハをシートを介してボンディングステージに吸着固定し、半導体ウエハにボンディング作業を行うボンディング手段と、
    搬入側収納装置からボンディングステージに、半導体ウエハを保持した搬送具を、その保護リングを吸着保持し、次いで挟持して移載する搬入手段と、
    ボンディングステージから搬出側収納装置に、半導体ウエハを保持した搬送具を、その保護リングを挟持し、次いで吸着保持して移載する搬出手段とを、
    備えたことを特徴とするボンディング装置。
  4. 保護リングおよび半導体ウエハを貼付して保持するシートを備えた搬送具と、
    ボンディング前の半導体ウエハを保持した搬送具を収納する搬入側収納装置と、
    ボンディング後の半導体ウエハを保持した搬送具を収納する搬出側収納装置と、
    搬送具に保持した半導体ウエハをシートを介して吸着固定するボンディングステージと、
    ボンディングステージ上の半導体ウエハにボンディング作業を行うボンディング手段と、
    搬入側収納装置からボンディングステージに、半導体ウエハを保持した搬送具を、半導体ウエハに接触することなく移載する搬入手段と、
    ボンディングステージから搬出側収納装置に、半導体ウエハを保持した搬送具を、半導体ウエハに接触することなく移載する搬出手段とを、
    備えたことを特徴とするボンディング装置。
JP2001065978A 2001-03-09 2001-03-09 ボンディング方法および装置 Expired - Fee Related JP3667241B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001065978A JP3667241B2 (ja) 2001-03-09 2001-03-09 ボンディング方法および装置
US10/094,773 US6712111B2 (en) 2001-03-09 2002-03-11 Bonding method and apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001065978A JP3667241B2 (ja) 2001-03-09 2001-03-09 ボンディング方法および装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002270628A JP2002270628A (ja) 2002-09-20
JP3667241B2 true JP3667241B2 (ja) 2005-07-06

Family

ID=18924543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001065978A Expired - Fee Related JP3667241B2 (ja) 2001-03-09 2001-03-09 ボンディング方法および装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6712111B2 (ja)
JP (1) JP3667241B2 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4647228B2 (ja) * 2004-04-01 2011-03-09 株式会社ディスコ ウェーハの加工方法
US8178419B2 (en) 2008-02-05 2012-05-15 Twin Creeks Technologies, Inc. Method to texture a lamina surface within a photovoltaic cell
JP5949065B2 (ja) * 2012-03-30 2016-07-06 住友ベークライト株式会社 工程用フィルムおよび半導体装置の製造方法
US8752751B2 (en) 2012-07-13 2014-06-17 Asm Technology Singapore Pte Ltd Lead frame support plate and window clamp for wire bonding machines
WO2014028349A1 (en) * 2012-08-15 2014-02-20 Gtat Corporation Bonding of thin lamina
JP6421980B2 (ja) 2015-03-02 2018-11-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 インプリント装置
JP6215426B1 (ja) * 2016-09-21 2017-10-18 オリジン電気株式会社 加熱装置及び板状部材の製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6060800A (ja) * 1983-09-13 1985-04-08 日東電工株式会社 リングと薄板の貼着装置
JPH0353546A (ja) * 1989-07-21 1991-03-07 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法およびその製造装置
US5654204A (en) * 1994-07-20 1997-08-05 Anderson; James C. Die sorter
KR100278137B1 (ko) * 1997-09-04 2001-01-15 가나이 쓰도무 반도체소자의 탑재방법 및 그 시스템, 반도체소자 분리장치 및ic카드의 제조방법
JP3102423B2 (ja) * 1998-12-28 2000-10-23 日本電気株式会社 テストキャリアとそのテストキャリアへの半導体素子の実装方法
JP2000277545A (ja) * 1999-03-26 2000-10-06 Nidec Tosok Corp ウエーハリング交換装置
US6321739B1 (en) * 1999-04-16 2001-11-27 Micron Technology, Inc. Film frame substrate fixture
JP2001176892A (ja) * 1999-12-15 2001-06-29 Shinkawa Ltd ダイボンディング方法及びその装置
JP4128319B2 (ja) * 1999-12-24 2008-07-30 株式会社新川 マルチチップボンディング方法及び装置

Also Published As

Publication number Publication date
US6712111B2 (en) 2004-03-30
JP2002270628A (ja) 2002-09-20
US20020125303A1 (en) 2002-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1601005A2 (en) Peeling device for chip detachment
KR101135903B1 (ko) 박형 다이 분리 및 픽업 장치
JP4848153B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US8026126B2 (en) Apparatus and method for thin die detachment
JP5572353B2 (ja) 保護テープ剥離方法およびその装置
US11373888B2 (en) Protective member forming method and protective member forming apparatus
US8137050B2 (en) Pickup device and pickup method
KR20190032180A (ko) 반도체 제조 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 콜릿
JP3667241B2 (ja) ボンディング方法および装置
KR20130100136A (ko) 시트 부착 장치 및 부착 방법
KR100545374B1 (ko) 시에스피 다이 본더 장치
CN113436988B (zh) 芯片贴装装置、剥离夹具以及半导体器件的制造方法
JP2014239090A (ja) ピックアップシステム
JP3621908B2 (ja) ベアチップ実装方法および実装システム
JP3075398B2 (ja) 超音波ボンディング用コレットおよびボンディング方法
TWI719896B (zh) 黏晶裝置,剝離單元,夾頭及半導體裝置的製造方法
JPH08203962A (ja) チップ位置決め装置、チップステージおよびインナリードボンディング装置ならびに方法
JP4440455B2 (ja) バンプボンド装置及びフリップチップボンド装置
JP2001118871A (ja) バンプ形成装置およびバンプ形成方法
JPH05299425A (ja) ボールバンプボンダ
JP2003007733A (ja) 半導体製造装置およびこれを用いた半導体装置の製造方法
JP2006303151A (ja) 半導体チップのボンディング方法及び吸着治具、並びに半導体チップのボンディング装置
JPH11330166A (ja) 半導体装置の製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040608

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050201

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050208

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050302

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050329

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050405

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080415

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090415

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100415

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110415

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120415

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130415

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees