JP4624813B2 - 半導体装置の製造方法および半導体製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、ダイシングフィルムに貼り付けた半導体ウエハをダイシングして複数の半導体チップに分割した後、それぞれの半導体チップをダイシングフィルムから剥離する工程、および剥離された半導体チップをダイボンディング用のペーストを介して実装ベース上に搭載する工程に適用して有効な技術に関するものである。

半導体チップ（以下、単にチップという）を配線基板やリードフレームなどの実装ベース上に搭載して半導体パッケージを組み立てる工程の一部として、半導体ウエハ（以下、単にウエハという）からチップを分離してこれをピックアップする工程と、ピックアップしたチップを実装ベース上に接着するペレット付け工程とがある。このピックアップ工程と、これに続くペレット付け工程は、ダイボンディング工程とも呼ばれる。

ピックアップ工程では、まず所望の集積回路を形成したウエハの裏面にダイシングテープを貼り付けた状態でダイシングを行い、ウエハを複数個のチップに分割する。次に、ダイシングテープの裏面に針などを押し当ててチップを１個ずつ剥離した後、剥離したチップをコレットで保持しながら実装ベース上に搬送する。

次のペレット付け工程では、ディスペンサと呼ばれるペースト塗布装置を使って実装ベース上にダイボンディング用のペースト（接着剤）を供給し、このペーストを介してチップを実装ベース上に接着する。また、あらかじめ半導体チップの裏面にダイアタッチフィルム(Die Attach Film)と呼ばれるフィルム状の接着材料を貼り付けておき、このダイアタッチフィルムを介してチップを実装ベース上に接着する方法もある。ダイアタッチフィルムを使用する場合は、ピックアップ工程でウエハの裏面にダイアタッチフィルムとダイシングテープとを貼り付けてダイシングを行う。そして、分割されたチップをダイアタッチフィルムと共にダイシングテープから剥離し、実装ベース上に搬送する。

特開２００４−１４６７２７号公報（特許文献１）は、ウエハシート上のウエハをダイシングした後、ウエハシートをエキスパンドすることによって、ウエハをチップに分割する技術を開示している。

特開平１１−２１４４８７号公報（特許文献２）は、ウエハシートをロックリングでエキスパンドする技術を開示している。

特開２００４−２７３８９５号公報（特許文献３）および特開２００４−１９３２４１号公報（特許文献４）は、ダイアタッチフィルムを貼り付けたウエハをチップに分割する技術を開示している。

特開２０００−２６５９４３号公報（特許文献５）および特開２００２−３４６４６２号公報（特許文献６）は、ペースト塗布装置のプランジャポンプに繋がったシールディスクの外周にかき取り溝を形成し、シール面から漏れたペーストをかき取り溝に集めることによって、シール面の密着性を向上させる技術を開示している。

特開平９−１６２２０５号公報（特許文献７）は、磁石を用いた電気回路によって、ダイシングテープと針との接触、非接触を検出する技術を開示している。

特開平１１−３４４５３６号公報（特許文献８）、特開平１１−１８３５７３号公報（特許文献９）、特開２０００−１４７０６３号公報（特許文献１０）および特開２００３−１２１４９４号公報（特許文献１１）は、プローブ試験用の針を磁石で半固定する技術を開示している。
特開２００４−１４６７２７号公報 特開平１１−２１４４８７号公報 特開２００４−２７３８９５号公報 特開２００４−１９３２４１号公報 特開２０００−２６５９４３号公報 特開２００２−３４６４６２号公報 特開平９−１６２２０５号公報 特開平１１−３４４５３６号公報 特開平１１−１８３５７３号公報 特開２０００−１４７０６３号公報 特開２００３−１２１４９４号公報

本発明者は、ダイアタッチフィルムを使用するダイボンディング工程、およびペースト塗布装置を使用するダイボンディング工程には、それぞれ次のような問題があることを見出した。

ウエハをダイシングする際に使用するダイシングテープは、テープ基材とその一面に塗布した紫外線硬化型粘着剤で構成されている。このため、ダイシングテープに貼り付けたウエハをダイシングした後、ダイシングテープの裏面側から紫外線を照射して粘着剤を硬化させると、その粘着力が弱まり、チップがダイシングテープから剥離し易くなる。

ところが、ウエハとダイシングテープとの間にダイアタッチフィルムが介在している場合は、フルカットダイシングを行っても隣接のダイアタッチフィルムが分離しきれず、チップがダイシングテープから剥離し難いという問題がある。

また、ウエハとダイシングテープとの間にダイアタッチフィルムが介在している場合は、その後、ダイシングテープを引き延ばすことによって、ダイアタッチフィルムを切断する。なお、ウエハをダイシングする際、ダイアタッチフィルムは分離されていても、いなくともよい。しかし、ダイシングテープが引き延ばされた状態でチップをピックアップすると、チップに局所的な応力が加わって割れることがある。特に、最近は、半導体パッケージの高密度実装を推進するために、厚さを数十μｍ程度まで薄く加工したチップが多用されているため、ピックアップの際に割れが発生し易くなるという問題がある。

また、チップのピックアップ工程では、ダイシングテープの裏面に針などを押し当ててチップを１個ずつ剥離するが、チップのサイズが大きい場合は、針の本数を増やし、チップのサイズが小さい場合は、針の本数を減らす必要がある。そのため、チップのサイズに応じて複数種類のピックアップ装置を用意しなければならないので、ピックアップ工程の設備コストが増加するという問題もある。

次に、ペースト塗布装置を使用するダイボンディング工程の問題点を説明する。図３４は、本発明者が検討したディスペンサの主要部を示す断面図、図３５は、このディスペンサの機構部品であるシールディスクの平面図、図３６は、図３５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

ディスペンサ６０は、主筒６１と、主筒６１の下端にボルト止めされたキャップ６２と、キャップ６２の下端にボルト止めされたブロック６３とを備えている。ブロック６３の内部には吸入ポート６４と吐出ポート６５とが設けられている。吐出ポート６５の下端部にはノズル６６が連結されており、吸入ポート６４の一端部には、液送チューブ６７を介してシリンジ６８が接続されている。シリンジ６８は、ダイボンディング用のペーストを貯蔵するタンクであり、このペーストを空気圧などによって吸入ポート６４側に輸送する構造になっている。

キャップ６２の内部には、合成樹脂やセラミックなどからなる円筒状のシールディスク６９が固定されている。シールディスク６９には、前記吸入ポート６４の他端部に連通される吸入孔７０と、吐出ポート６５の上端部に連通される吐出孔７１とが設けられている。また、シールディスク６９の上面の一部には、吸入孔７０に接続される略円弧状の吸入溝７２が形成され、他の一部には、吐出孔７１に接続される略円弧状の吐出溝７３が形成されている。

シールディスク６９の上部には、セラミックなどからなる円筒状のバルブディスク７４が回転可能に配置されており、その下面がシールディスク６９の上面に対して摺動しながら回転するようになっている。バルブディスク７４には、その上下面を貫通する、例えば３本のプランジャ挿入孔７５が形成されている。

バルブディスク７４の上部には、その下端部がプランジャ挿入孔７５に挿入される、例えば３本のプランジャ７６が上下動可能に配置されている。

図示しないモータなどの回転駆動手段によってバルブディスク７４を回転させると、図示しないカム機構によってモータの回転が上下運動に変換され、プランジャ７６がバルブディスク７４のプランジャ挿入孔７５内で上下方向に進退する。

バルブディスク７４の回転によって、プランジャ挿入孔７５がシールディスク６９の吸入溝７２と重なる位置に移動すると、プランジャ７６が上昇し、プランジャ挿入孔７５内に負圧が生じる。そのため、この負圧によって、シリンジ６８内のペーストが液送チューブ６７、吸入ポート６４、吸入孔７０および吸入溝７２を通ってプランジャ挿入孔７５内に吸入される。次に、バルブディスク７４がさらに回転し、プランジャ挿入孔７５が吐出溝７３と重なる位置に移動すると、プランジャ７６が下降し、プランジャ挿入孔７５内のペーストを、吐出溝７３、吐出孔７１、吐出ポート６５を通ってノズル６６の先端から吐出させる。このようにして、バルブディスク７４が一回転する毎にペーストの吸引と吐出が繰り返され、実装ベースの所定位置に所定量のペーストが塗布される。

上記ディスペンサ６０は、バルブディスク７４の下面がシールディスク６９の上面に対して摺動しながら回転する構造になっている。そのため、バルブディスク７４の下面とシールディスク６９の上面のそれぞれの平坦度のばらつきによって、摺動面に僅かな隙間が生じると、プランジャ７６の下降によって加圧されたプランジャ挿入孔７５内や吐出溝７３内のペーストの一部が上記摺動面に漏れ出す。

ところが、ダイボンディング用のペーストには、シリコンフィラーのような硬い充填剤が含まれているので、ペーストが摺動面に漏れ出した状態でバルブディスク７４を回転し続けると、摺動面が摩耗して隙間が広がるために、ペーストが摺動面の外部に滲み出すようになる。その結果、実装ベースに供給されるペーストの塗布量が変動するという問題が生じる。また、摺動面の外部に滲み出したペーストがディスペンサ６０の内部で固化すると、機構部品の円滑な動作を妨げることになるので、ディスペンサ６０のメンテナンス頻度が増加するという問題も生じる。

本発明の目的は、ダイアタッチフィルムを介してダイシングテープに貼り付けたチップを、割れや欠けが生じることなく、速やかにピックアップすることのできるダイボンディング技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、ダイシングテープに貼り付けたチップをピックアップする装置のコストを低減する技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、ダイボンディング用のペーストを安定した塗布量で実装基板上に供給することのできるダイボンディング技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
（１）本発明の半導体装置の製造方法は、以下の工程を含んでいる。
（ａ）半導体ウエハの裏面にダイアタッチフィルムとダイシングフィルムとを貼り付ける工程、
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記半導体ウエハと前記ダイアタッチフィルムとをダイシングすることによって、前記半導体ウエハを複数個の半導体チップに分割する工程、
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記ダイシングフィルムをその中心から周辺方向に第１の張力で引っ張ることによって、前記ダイアタッチフィルムをチップ単位で切断する工程、
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記ダイシングフィルムをその中心から周辺方向に、前記第１の張力よりも小さい第２の張力で引っ張りながら、前記半導体チップを前記ダイアタッチフィルムと共にピックアップする工程。
（２）本発明の半導体装置の製造方法は、
（ａ）半導体ウエハの裏面にダイシングフィルムを貼り付ける工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記半導体ウエハをダイシングすることによって、前記半導体ウエハを複数個の半導体チップに分割する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記ダイシングフィルムの裏面をピックアップ手段で突き上げることによって、前記半導体チップを前記ダイシングフィルムから剥離する工程とを含んでおり、前記ピックアップ手段は、前記ダイシングフィルムの裏面に接する先端部を有する複数本の針と、前記複数本の針の後端部を固定する磁石と、前記針の直径よりも僅かに大きい内径を有する複数の貫通穴を備え、前記複数の貫通孔のそれぞれに挿入された前記針の姿勢を制御する針ホルダとを有している。
（３）本発明の半導体装置の製造方法は、
（ａ）半導体ウエハの裏面にダイシングフィルムを貼り付ける工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記半導体ウエハをダイシングすることによって、前記半導体ウエハを複数個の半導体チップに分割する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記ダイシングフィルムの裏面をピックアップ手段で突き上げることによって、前記半導体チップを前記ダイシングフィルムから剥離する工程と、
（ｄ）ディスペンサのノズルから吐出させたダイボンディング用のペーストを実装ベース上に供給する工程と、
（ｅ）前記工程（ｃ）でピックアップされた前記半導体チップを、前記ペーストを介して前記実装ベース上に実装する工程を有しており、
前記ディスペンサは、吸入ポートと吐出ポートとを備えたブロックと、前記ブロック上に固定され、前記ブロックに接する下面と前記下面に対抗する上面とを備えたシールディスクと、前記シールディスクの前記上面に当接して摺動回転する下面を備えると共に、その上下面を貫通するプランジャ挿入孔を備えたバルブディスクと、上下方向に移動可能に支持されると共に、その一部が前記バルブディスクの前記プランジャ挿入孔に挿入されるプランジャとを備え、
前記シールディスクは、前記ブロックの前記吸入ポートに連通される吸入孔と、前記ブロックの前記吐出ポートに連通される吐出孔とを備え、
前記シールディスクの前記上面には、前記吸入孔に接続される吸入溝と、前記吐出孔に接続される吐出溝とが形成され、
前記吸入溝は、前記シールディスクの上面において、前記吐出溝の周囲全体を囲むように形成されている。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

ダイアタッチフィルムを介してダイシングテープに貼り付けたチップを、割れや欠けが生じることなく、速やかにピックアップすることが可能となる。

ダイシングテープに貼り付けたチップをピックアップする装置のコストを低減することが可能となる。

ダイボンディング用のペーストを安定した塗布量で実装基板上に供給することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１である半導体装置の製造方法を図１〜図２１を用いて工程順に説明する。

まず、図１に示すような単結晶シリコンからなるウエハ１Ａを用意する。このウエハ１Ａの主面には複数のチップ領域１Ａ’が区画されており、それぞれのチップ領域１Ａ’には、周知の半導体製造プロセスによって集積回路が形成されている。

次に、図２に示すように、ウエハ１Ａの主面（図の下面側）に、集積回路を保護するためのバックグラインドテープ３を貼り付ける。そして、この状態でウエハ１Ａの裏面（図の上面側）をグラインダで研削した後、この研削によって発生したダメージ層をウエットエッチング、ドライポリッシングまたはプラズマエッチングなどの方法によって除去することにより、ウエハ１Ａの厚さを１００μｍ以下、例えば３０μｍ〜６０μｍ程度まで薄くする。

次に、ウエハ１Ａの主面からバックグラインドテープ３を剥がした後、図３に示すように、ウエハ１Ａの裏面にダイアタッチフィルム(Die Attach Film)４を貼り付け、さらにダイアタッチフィルム４の裏面にダイシングテープ５を貼り付ける。ダイアタッチフィルム４は、後述するウエハ１Ａのダイシングによって得られるチップを他のチップや配線基板などの実装ベース上に搭載する際の接着層を構成する厚さ２０〜１００μｍ程度のフィルム状接着材料である。ダイシングテープ５は、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などからなるテープ基材の片面に紫外線硬化型感圧粘着剤などを塗布して粘着性(tackness)を持たせた厚さ９０μｍ〜１２０μｍ程度のテープである。

次に、図４に示すように、ダイシングテープ５の表面の周辺部にウエハリング６を接着した後、図５に示すように、ダイシングブレード７を使ってウエハ１Ａをダイシングすることにより、前記複数のチップ領域１Ａ’のそれぞれをチップ１に分割する。このとき、ダイシングテープ５は切断しない。また、ダイアタッチフィルム４は本来、完全に切断されることが望ましいが、図６（ａ）に示すように、一部を残して切断したり（ハーフカット）や、図６（ｂ）に示すように、ダイアタッチフィルム４を切断することなく、ウエハ１Ａのみをダイシングしたりしてもよい。また、図６（ｃ）に示すように、ウエハ１Ａのみをハーフカットしておき、後述するピックアップ装置を使って分離してもよい。

次に、図７〜図９に示すように、複数のチップ１が接着された上記ダイシングテープ５をピックアップ装置１０の支持リング１１上に水平に位置決めし、ダイシングテープ５の周辺部に接着されたウエハリング６をエキスパンドリング１２で保持する。図７は、ピックアップ装置１０の外観斜視図、図８は、ウエハリング６とエキスパンドリング１２の位置関係を示す概略平面図、図９は、ウエハリング６、支持リング１１およびエキスパンドリング１２の位置関係を示す概略断面図である。図９に示すように、支持リング１１の内側には、チップ１を上方に突き上げるための吸着駒１３が配置されている。吸着駒１３は、図示しない駆動機構によって、水平方向および上下方向に移動できるようになっている。

図１０は、吸着駒１３の主要部を示す一部破断斜視図、図１１は、吸着駒１３の上面近傍の拡大斜視図である。円柱状の外形を有する吸着駒１３の内部には、ピックアップユニット１５が収容されている。ピックアップユニット１５の上面には、ダイシングテープ５の裏面を突き上げるための複数本の針１６が設けられている。ピックアップユニット１５は、図示しない駆動機構によって、吸着駒１３の内部で上下動するようになっている。

吸着駒１３の上面の周辺部には、複数の吸引口３０および同心円状に形成された複数の長溝３１が設けられている。吸引口３０は、ピックアップユニット１５に形成された針１６の先端を吸着駒１３の上面から突出させるための穴を兼ねている。吸着駒１３の内部は、図示しない吸引機構によって減圧されるようになっており、吸着駒１３を上昇させてその上面をダイシングテープ５の裏面に接触させた際、ダイシングテープ５の裏面が吸着駒１３の上面に密着する。

図１２は、吸着駒１３の内部に収容されたピックアップユニット１５の一部破断断面図、図１３は、ピックアップユニット１５の分解斜視図である。ピックアップユニット１５は、複数本の針１６と、永久磁石１７と、永久磁石１７を保持する磁石ホルダ１８と、複数の貫通穴１９が密に形成された針ホルダ２０とで構成されている。複数本の針１６は、鉄を主成分とする金属のような磁性体からなり、互いの寸法（長さおよび径）が等しくなるように加工されている。永久磁石１７は、直方体状の外形を有し、その上面は、凹凸がないように平坦に加工されている。針ホルダ２０に形成された貫通穴１９の内径は、針１６の直径よりも僅かに大きく、長さは針１６の長さよりも短い。

ピックアップユニット１５を組み立てるには、磁石ホルダ１８の上面に形成された溝２１に永久磁石１７を嵌め込んだ後、磁石ホルダ１８の上面に立てたピン２２を針ホルダ２０のガイド穴２３に挿入する。次に、ピンセットなどを使って針ホルダ２０の貫通穴１９に一本ずつ針１６を挿し込む。このようにすると、複数本の針１６は、それらの後端部が永久磁石１７に吸引されてその上面に密着すると共に、針ホルダ２０によって垂直に姿勢制御されるので、針ホルダ２０の上面から突出した先端部の高さが同じになる。

図１４に示すように、針ホルダ２０の貫通穴１９に挿し込む針１６の本数は、剥離の対象となるチップ１のサイズに応じて増減する。すなわち、チップ１のサイズが大きい場合（図１４（ａ））は、針１６の本数を増やし、チップ１のサイズが小さい場合（図１４（ｂ））は、針１６の本数を減らす。いずれの場合も、複数本の針１６の最外周部の位置がチップ１の最外周部とほぼ重なるように針１６の本数を調整する。また、隣り合う針１６と針１６の間隔は、できるだけ狭くすることが望ましい。針１６と針１６の間隔が広いと、チップ１をピックアップする際、チップ１の全面でダイシングテープ５とダイアタッチフィルム４との界面が均等に剥離しなくなるので、特に厚さが薄いチップ１の場合、割れや欠けが発生する虞れがある。

上記ピックアップユニット１５は、磁性体からなる針１６を貫通穴１９に挿入し、永久磁石１７で固定する方式を採用しているので、隣り合う針１６と針１６の間隔を非常に狭くすることができるという特徴がある。これに対し、例えば針１６の後端部をネジなどで締め付けて固定する方式を採用した場合は、ネジの径が針１６の径よりも大きいので、隣り合う針１６と針１６の間隔も広くなってしまう。

また、上記ピックアップユニット１５は、針ホルダ２０の貫通穴１９に挿し込む針１６の本数を変更するだけで、サイズの異なる複数種類のチップ１のピックアップが行えるという特徴がある。これにより、チップ１のサイズに応じて複数種類のピックアップユニットを用意しなくとも済むので、ピックアップ装置のコスト低減が可能となる。さらに、貫通穴１９に挿入する針１６の本数は、針１６を抜き差しするだけで短時間に変更できるので、サイズの異なる複数種類のチップ１が混在する製造ラインにおいても、ピックアップ作業を迅速に進めることが可能となる。

上記ピックアップ装置１０に位置決めされたダイシングテープ５上のチップ１をピックアップするには、まず、ダイシングテープ５に紫外線を照射する。これにより、ダイシングテープ５に塗布された粘着剤が硬化してその粘着性が低下するので、ダイシングテープ５とダイアタッチフィルム４との界面が剥離し易くなる。

次に、図１５に示すように、ピックアップ装置１０のエキスパンドリング１２を下降させることによって、ダイシングテープ５の周辺部に接着されたウエハリング６を下方に押し下げる。このようにすると、ダイシングテープ５が、その中心部から周辺部に向かう強い張力を受けて水平方向に弛みなく引き伸ばされるので、ダイアタッチフィルム４も同時に引き伸ばされる。前述したように、ダイアタッチフィルム４は、ウエハ１Ａのダイシング工程でチップ１とチップ１との間の領域がハーフカットされているので、引き伸ばされたダイアタッチフィルム４はこの領域で切断され、チップ単位で互いに分離される。

ダイアタッチフィルム４を切断、分離するためには、エキスパンドリング１２を高速で、かつ相当量下げることによって、ダイシングテープ５を急速に引き延ばすことが望ましい。ダイシングテープ５やダイアタッチフィルム４の種類にもよるが、本実施の形態では、例えば１０ｍｍ／秒の速度で１０ｍｍ以上下げる。

次に、ダイシングテープ５に加わっている水平方向の張力を小さくするために、エキスパンドリング１２を低速で僅かに上昇させる。上昇の速度と量は、例えば１０ｍｍ／秒未満、３ｍｍ程度以下である。さらにこの後、必要に応じて、エキスパンドリング１２を例えば１０ｍｍ／秒未満の低速、かつ３ｍｍ程度以下の範囲で下降させ、ダイシングテープ５に加わる水平方向の張力が、チップ１のピックアップに最適な大きさになるまで微調整を行ってもよい。

次に、図１６に示すように、剥離の対象となるチップ１の真下に吸着駒１３を移動させると共に、このチップ１の上方に吸着コレット３３を移動させる。吸着コレット３３の中央部には、内部が減圧できる吸着口３４が設けられており、剥離の対象となる１個のチップ１のみを選択的に吸着、保持できるようになっている。図１７に示すように、吸着コレット３３は、コレット駆動部３５の下端部に取り付けられている。コレット駆動部３５は、図示しない移動機構に支持されており、この移動機構によって、水平方向および上下方向に移動できるようになっている。

次に、図１８に示すように、吸着駒１３を上昇させてその上面をダイシングテープ５の裏面に接触させると共に、吸着駒１３の内部を減圧する。これにより、剥離の対象となるチップ１の下方のダイシングテープ５が吸着駒１３の上面に密着する。またこれと同時に、吸着コレット３３を下降させてその底面をチップ１の上面に接触させると共に、吸着口３４の内部を減圧する。これにより、剥離の対象となるチップ１が吸着コレット３３の底面に密着する。

次に、図１９に示すように、吸着駒１３に内蔵されたピックアップユニット１５を上昇させ、針１６の先端を吸着駒１３の上面から突き上げることによって、ダイシングテープ５を押し上げる。またこれと同時に、吸着コレット３３を上方に引き上げることにより、チップ１がダイシングテープ５から剥離し、吸着コレット３３によって上方に引き上げられる。

ピックアップユニット１５の針１６の先端でダイシングテープ５を押し上げる際、ダイシングテープ５に水平方向の強い張力が加わっていると、剥離の対象となるチップ１に隣接したチップ１の下方のダイシングテープ５も同時に押し上げられるので、剥離の対象以外のチップ１がダイシングテープ５から剥離する虞れがある。しかし、前述したように、本実施の形態では、あらかじめダイシングテープ５に加わる水平方向の張力を、チップ１のピックアップに最適な大きさに設定しておくので、剥離の対象以外のチップ１がダイシングテープ５から剥離することはない。

また、針１６の先端でダイシングテープ５を押し上げる際、針１６と針１６の間隔が広いと、剥離の対象となるチップ１の全面でダイシングテープ５とダイアタッチフィルム４との界面が均等に剥離しなくなるので、特に厚さが薄いチップ１の場合、割れや欠けが発生する虞れがある。しかし、前述したように、本実施の形態のピックアップユニット１５は、針１６と針１６の間隔が極めて狭いので、ダイシングテープ５とダイアタッチフィルム４とを均等に剥離させることができる。

このようにして、ダイシングテープ５から剥離されたチップ１は、吸着コレット３３に吸着された状態で、コレット駆動部３５により次工程（ペレット付け工程）に搬送される。図２０に示すように、ペレット付け工程に搬送されたチップ１は、配線基板４０などの実装ベース上に実装される。そして、コレット駆動部３５が再びピックアップ装置１０に戻ると、前述した手順に従って、次のチップ１がダイシングテープ５から剥離され、配線基板４０上に実装される。以後、同様の手順に従って所定数のチップ１がダイシングテープ５から１個ずつ剥離され、配線基板４０上に実装される（図２１）。その後、配線基板４０を加熱し、チップ１の裏面に接着されたダイアタッチフィルム４を熱硬化させることにより、ペレット付け工程が完了する。

なお、前記図１２および図１３に示したピックアップユニット１５は、針ホルダ２０の貫通穴１９に挿入した磁性体の針１６の後端部を永久磁石１７で固定したが、さらに針ホルダ２０にも磁性を付与すれば、針１６をより確実に保持することができる。また、例えば図２２に示すように、針１６の中途部に幅広のフランジ２９を設けることによって、針１６の高さを規制すると共に、針ホルダ２０の上面に押さえ板２４を固定し、この押さえ板２４と針ホルダ２０とで針１６を保持するようにしてもよい。押さえ板２４は、ネジなどを使って針ホルダ２０に固定するが、押さえ板２４に磁性を付与することによって、針ホルダ２０に固定してもよい。この場合、針１６の後端部を支えるホルダ２５にも磁性を付与すれば、針１６をより確実に保持することができる。ホルダ２５と押さえ板２４とに磁性を付与した場合は、両者の磁力線がそれらの間で閉じるので、両者の保磁力の劣化を抑制することができる。また、例えば図２３に示すように、ホルダ２５の上面に立てた細いゴムチューブ２６で針１６の後端部を支えるようにしてもよい。この場合も、針ホルダ２０の上面に押さえ板２４を固定したり、さらに押さえ板２４に磁性を付与したりすれば、針１６をより確実に保持することができる。

本実施の形態では、ピックアップユニット１５に装着した複数本の針１６を使ってチップ１を突き上げたが、例えば図２４に示すように、複数本の針１６とその内側に配置した突き上げ用のブロック２７とを使い、チップ１を二段階方式で突き上げることもできる。この方法は、ダイシングテープ５とダイアタッチフィルム４との接着力が大きい場合や、チップ１のサイズが大きい場合に用いて特に有効である。

上記ブロック２７は、針１６よりも直径が大きい柱状体からなり、その平坦な上面がダイシングテープ５の裏面に面接触するようになっている。また、針１６とブロック２７とは、互いに独立して上下動できるようになっており、待機時には、針１６の先端とブロック２７の上面とが同じ高さになっている。この場合も、剥離の対象となるチップ１のサイズが大きい場合は針１６の本数を増やし、チップ１のサイズが小さい場合は、針１６の本数を減らす。

針１６とブロック２７とを使ってチップ１を突き上げるには、図２５に示すように、吸着駒１３を上昇させてその上面をダイシングテープ５の裏面に接触させると共に、吸着駒１３の内部を減圧する。これにより、剥離の対象となるチップ１の下方のダイシングテープ５が吸着駒１３の上面に密着する。またこれと同時に、吸着コレット３３を下降させてその底面をチップ１の上面に接触させると共に、吸着口３４の内部を減圧する。これにより、剥離の対象となるチップ１が吸着コレット３３の底面に密着する。

次に、図２６に示すように、吸着駒１３に内蔵されたピックアップユニット１５を上昇させ、針１６の先端とブロック２７の上面とを吸着駒１３の上面から同時に突き上げることによって、ダイシングテープ５を押し上げる。ダイシングテープ５とダイアタッチフィルム４との接着力が小さい場合や、チップ１のサイズが小さい場合は、この突き上げによってチップ１がダイシングテープ５から剥離するので、突き上げと同時に吸着コレット３３を上方に引き上げればよい。

一方、ダイシングテープ５とダイアタッチフィルム４との接着力が大きい場合や、チップ１のサイズが大きい場合は、チップ１の周辺部のみがダイシングテープ５から剥離し、中央部は剥離しない。この場合は、次に、図２７に示すように、ブロック２７の上面のみをさらに上方に突き上げる。このようにすると、チップ１の周辺部から中央部に向かってダイシングテープ５の剥離が進行するので、吸着コレット３３を上方に引き上げることにより、チップ１がダイシングテープ５から完全に剥離し、吸着コレット３３によって上方に引き上げられる。

ブロック２７の数は、一個に限定されるものではなく、径の小さい複数個のブロックを組み合わせてもよい。また、図２８に示すように、径の大きいブロック２７の中心を中空に加工してその中に径の小さいブロック２８を配置し、２個のブロック２７、２８を互いに独立して上下動できるようにしてもよい。この場合は、まず複数個の針１６と２個のブロック２７、２８とを同時に突き上げた後、２個のブロック２７、２８のみをさらに上方に突き上げ、次に中心のブロック２８のみをさらに上方に突き上げる三段階突き上げ方式を採用することができる。

また、例えば前記ピックアップユニット１５に装着した複数本の針１６のうち、チップ１の周辺部に接する複数個の針１６とチップ１の中央部に接する複数個の針１６とを互いに独立して上下動させることにより、複数個の針１６だけで上記した二段階または三段階の突き上げを行うことが可能になる。

上記した二段階突き上げ方式や三段階突き上げ方式は、ダイアタッチフィルム４を使用しないペレット付け方法、すなわちダイシングテープ５の表面に直接接着したチップ１をピックアップしてペレット付け工程に搬送した後、あらかじめペースト塗布装置を使って実装ベース上に塗布した接着剤（ペースト）でチップ１を実装ベース上に接着する場合にも適用することができる。また、この場合は、ピックアップユニット１５に超音波発信器を取り付け、振動針１６やブロック２７、２８を超音波振動させながら突き上げることによって、チップ１をダイシングテープ５から速やかに剥離させることもできる。

（実施の形態２）
前記実施の形態１では、主としてダイアタッチフィルム４を用いたチップ１のダイボンディング方法について説明したが、本実施の形態では、ペーストを用いたチップ１のダイボンディング方法について説明する。

図２９は、本実施の形態で使用するディスペンサの外観斜視図、図３０は、このディスペンサの機構部品であるシールディスクの平面図、図３１は、図３０のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

本実施の形態のディスペンサ５０は、シールディスク５１の構造のみが前記図３４〜図３６に示したディスペンサ６０と相違しているので、その他の機構部品は、前記ディスペンサ６０の機構部品と同一の符号を使って説明する。

図３０および図３１に示すように、円筒状のシールディスク５１の内部には、吸入ポート６４に連通される吸入孔５２と、吐出ポート６５に連通される吐出孔５３とが設けられている。また、シールディスク５１の上面には、吸入孔５２に接続される吸入溝５４と、吐出孔５３に接続される吐出溝５５とが形成されている。

吐出溝５５の位置および形状は、前記ディスペンサ６０のシールディスク６９に形成された吐出溝７３の位置および形状と同一である。これに対し、吸入溝５４は、シールディスク５１の上面において、吐出溝５５の周囲全体を囲むように形成されているという特徴がある。

また、吸入溝５４の位置および形状が変更されたことに伴い、シールディスク５１の上面において、吸入溝５４に接続される吸入孔５２の位置も変更されている。また、吸入溝５４の幅は、吸入孔５２の近傍で最も広く、吸入孔５２から離れた領域で狭くなっている。吸入孔５２は、シールディスク５１の下面において吸入ポート６４に連通されるので、シールディスク５１の下面における吸入孔５２の位置は、シールディスク６９に形成された吐出溝７３の位置と同一である。このため、図３１に示すように、吸入孔５２は、シールディスク５１の上下面に対して斜め方向に貫通している。一方、吐出孔５３は、シールディスク５１の上下面に対して直角方向に貫通している。なお、吸入孔５２は、必ずしも斜め方向に貫通している必要はなく、吐出孔５３よりも中心側に位置する部分に配置して直角方向に貫通してさせてもよい。

シールディスク５１は、上下面の平坦度を向上させるために、セラミック材料で構成されており、特に、バルブディスク７４の下面が摺動するシールディスク５１の上面は、その平坦度（凸部と凹部の段差）が０．００１ｍｍ以下になるように加工されている。これにより、プランジャ挿入孔７５内や吐出溝５５内のペーストの一部が摺動面に漏れ出し難くなるので、ペーストに含まれる充填剤などによる摺動面の摩耗を抑制することができる。

また、ディスペンサ５０の上面において、吐出溝５５の周囲全体を吸入溝５４で囲むことにより、プランジャ挿入孔７５内や吐出溝５５内のペーストの一部が摺動面に漏れ出した場合でも、このペーストを吸入溝５４内に回収することができるので、ペーストが摺動面の外部に滲み出す不具合を抑制することができる。

このように、本実施の形態のシールディスク５１をディスペンサ５０に取り付けることにより、バルブディスク７４とシールディスク５１との摺動面にペーストが漏れ出す不具合を抑制することができるので、実装ベースに供給されるペーストの塗布量の変動を抑制することができる。また、摺動面の外部に滲み出したペーストがディスペンサ５０の内部で固化する不具合も抑制できるので、ディスペンサ５０のメンテナンス頻度を減らすことができる。また、摺動面の外部に滲み出したペーストの固化をさらに確実に防ぐため、図３０および図３１に示すように、シールディスク５１の側壁面にエッジ５６を形成し、吸入溝５４の外側の摺動面に漏れ出したペーストをエッジ５６内に回収するようにしてもよい。

ダイボンディング用のペーストを使ってチップ１を配線基板上にペレット付けするには、まず図３２に示すように、上記ディスペンサ５０を使って配線基板４１のチップ搭載領域にペースト５７を供給する。次に、図３３に示すように、ダイシングテープから剥離したチップ１をコレット駆動部３５の吸着コレット３３に吸着、保持して配線基板４１上に搬送し、ペースト５７の上にチップ１を重ねる。ダイシングテープからチップ１を剥離するには、例えば前記実施の形態１の図２４〜図２８に示した多段階突き上げ方式のピックアップ装置などを使用する。

その後、配線基板４１を加熱してペースト５７を熱硬化させることにより、ペレット付け工程が完了する。

以上、本発明者によってなされた発明を前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態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変更可能であることはいうまでもない。

ダイシングテープを強い張力で引き延ばしてダイアタッチフィルムを切断、分離した後、ダイシングテープに加わる張力を小さくしてからチップをピックアップする前記実施の形態のピックアップ方法は、ダイシングテープの裏面を針やブロックで突き上げることによってチップをピックアップする場合に限らず、例えばダイシングテープの裏面に吸着駒を接触させてダイシングテープを下方に吸引し、吸着コレットによってチップをピックアップする場合にも適用することができる。

前記実施の形態においては、厚さを３０μｍ〜６０μｍ程度まで薄く加工したチップのダイボンディングに適用した場合について説明したが、６０μｍ以上の厚いチップのダイボンディングに本発明を適用してもよい。

本発明は、半導体製造工程の一つであるダイボンディング工程に適用して有効な技術である。

本発明の一実施の形態である半導体装置の製造に用いる半導体チップの斜視図である。 半導体ウエハの研削工程を示す側面図である。 半導体ウエハにダイアタッチフィルムとダイシングテープを貼り付ける工程を示す側面図である。 半導体ウエハのダイシング工程を示す斜視図である。 半導体ウエハのダイシング工程を示す側面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、半導体ウエハのダイシング工程におけるダイアタッチフィルムの状態を示す概略断面図である。 ピックアップ装置の外観斜視図である。 ピックアップ装置のウエハリングとエキスパンドリングの位置関係を示す概略平面図である。 ピックアップ装置のウエハリング、支持リングおよびエキスパンドリングの位置関係を示す概略断面図である。 吸着駒の主要部を示す一部破断斜視図である。 吸着駒の上面近傍の拡大斜視図である。 吸着駒の内部に収容されたピックアップユニットの一部破断断面図である。 ピックアップユニットの分解斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、針ホルダの貫通穴に挿し込む針の本数を示す側面図である。 チップのピックアップ工程を示す側面図である。 チップのピックアップ工程を示す断面図である。 吸着コレットを装着したコレット駆動部の外観斜視図である。 チップのピックアップ工程を示す断面図である。 チップのピックアップ工程を示す断面図である。 チップのペレット付け工程を示す斜視図である。 チップのペレット付け工程を示す斜視図である。 針の固定方法の別例を示すピックアップユニットの一部破断断面図である。 針の固定方法の別例を示すピックアップユニットの一部破断断面図である。 チップのピックアップ方法の別例を示す断面図である。 チップのピックアップ方法の別例を示す断面図である。 チップのピックアップ方法の別例を示す断面図である。 チップのピックアップ方法の別例を示す断面図である。 チップのピックアップ方法の別例を示す断面図である。 ディスペンサの外観斜視図である。 図２９に示すディスペンサの機構部品であるシールディスクの平面図である。 図３０のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 チップのペレット付け工程を示す斜視図である。 チップのペレット付け工程を示す斜視図である。 本発明者が検討したディスペンサの主要部を示す断面図である。 図３４に示すディスペンサの機構部品であるシールディスクの平面図である。 図３５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

符号の説明

１ 半導体チップ
１Ａ 半導体ウエハ
１Ａ’ チップ領域
３ バックグラインドテープ
４ ダイアタッチフィルム
５ ダイシングテープ
６ ウエハリング
７ ダイシングブレード
１０ ピックアップ装置
１１ 支持リング
１２ エキスパンドリング
１３ 吸着駒
１５ ピックアップユニット
１６ 針
１７ 永久磁石
１８ 磁石ホルダ
１９ 貫通穴
２０ 針ホルダ
２１ 溝
２２ ピン
２３ ガイド穴
２４ 押さえ板
２５ ホルダ
２６ ゴムチューブ
２７、２８ ブロック
２９ フランジ
３０ 吸引口
３１ 長溝
３３ 吸着コレット
３４ 吸着口
３５ コレット駆動部
４０、４１ 配線基板
５０ ディスペンサ
５１ シールディスク
５２ 吸入孔
５３ 吐出孔
５４ 吸入溝
５５ 吐出溝
５６ エッジ
５７ ペースト
６０ ディスペンサ
６１ 主筒
６２ キャップ
６３ ブロック
６４ 吸入ポート
６５ 吐出ポート
６６ ノズル
６７ 液送チューブ
６８ シリンジ
６９ シールディスク
７０ 吸入孔
７１ 吐出孔
７２ 吸入溝
７３ 吐出溝
７４ バルブディスク
７５ プランジャ挿入孔
７６ プランジャ

Claims (10)

1. 半導体装置の製造方法であって、
   （ａ）半導体ウエハの裏面にダイアタッチフィルムとダイシングフィルムとを貼り付ける工程と、
   （ｂ）前記工程（ａ）の後、前記半導体ウエハと前記ダイアタッチフィルムとをダイシングすることによって、前記半導体ウエハを複数個の半導体チップに分割する工程と、
   （ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記ダイシングフィルムをその中心から周辺方向に第１の張力で引っ張ることによって、前記ダイアタッチフィルムを半導体チップ単位で切断する工程と、
   （ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記ダイシングフィルムをその中心から周辺方向に、前記第１の張力よりも小さい第２の張力で引っ張りながら、前記半導体チップを前記ダイアタッチフィルムと共にピックアップする工程と、
   を有し、
   前記ダイシングフィルムを前記第１の張力で引っ張るためのエキスパンドリングの下降の速度は、前記ダイシングフィルムを前記第２の張力で引っ張るための前記エキスパンドリングの上昇の速度よりも大きい半導体装置の製造方法。
2. 前記半導体チップの厚さは、３０μｍ〜６０μｍであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記工程（ｄ）において、前記エキスパンドリングの上昇の後、前記ダイシングフィルムを前記第１の張力で引っ張るための前記エキスパンドリングの下降の速度よりも小さい速度で、前記エキスパンドリングを下降させることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記工程（ｂ）で前記半導体ウエハと前記ダイアタッチフィルムとをダイシングする際、前記ダイアタッチフィルムの少なくとも一部が切断されずに残り、前記工程（ｃ）で前記ダイシングフィルムを前記第１の張力で引っ張る際に、前記ダイアタッチフィルムが完全に切断されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記工程（ｄ）で前記半導体チップをピックアップする際、前記ダイシングフィルムの裏面をピックアップ手段で突き上げることによって、前記半導体チップの裏面の前記ダイアタッチフィルムを前記ダイシングフィルムから剥離することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
6. （ａ）半導体ウエハの裏面にダイシングフィルムを貼り付ける工程と、
   （ｂ）前記工程（ａ）の後、前記半導体ウエハをダイシングすることによって、前記半導体ウエハを複数個の半導体チップに分割する工程と、
   （ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記ダイシングフィルムの裏面をピックアップ手段で突き上げることによって、前記半導体チップを前記ダイシングフィルムから剥離する工程とを含む半導体装置の製造方法であって、
   前記ピックアップ手段は、前記ダイシングフィルムの裏面に接する先端部を有する複数本の針と、前記複数本の針の後端部を固定する磁石と、前記針の直径よりも僅かに大きい内径を有する複数の貫通孔を備え、前記複数の貫通孔のそれぞれに挿入された前記針の姿勢を制御する針ホルダとを有する突き上げ手段を用い、
   前記針の後端部は、磁性体からなり、前記磁石に吸引されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 半導体装置の製造方法であって、
   （ａ）半導体ウエハの裏面にダイシングフィルムを貼り付ける工程と、
   （ｂ）前記工程（ａ）の後、前記半導体ウエハをダイシングすることによって、前記半導体ウエハを複数個の半導体チップに分割する工程と、
   （ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記ダイシングフィルムの裏面をピックアップ手段で突き上げることによって、前記半導体チップを前記ダイシングフィルムから剥離する工程と、
   を有し、
   前記ピックアップ手段は、前記ダイシングフィルムの裏面に接する先端部を有する複数本の針と、前記複数本の針の後端部を固定する磁石と、前記針の直径よりも僅かに大きい内径を有する複数の貫通孔を備え、前記複数の貫通孔のそれぞれに挿入された前記針の姿勢を制御する針ホルダとを有する突き上げ手段を用い、
   前記ピックアップ手段に装着する前記針の本数を、前記半導体チップのサイズに応じて増減する半導体装置の製造方法。
8. 前記針の後端部は、磁性体からなり、前記磁石に吸引され、
   前記針ホルダには、磁性が付与されていることを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
9. 表面に複数個の半導体チップが接着されたダイシングフィルムの裏面を突き上げることによって、前記複数個の半導体チップを前記ダイシングフィルムから剥離するピックアップ手段を備えた半導体製造装置であって、
   前記ピックアップ手段は、前記ダイシングフィルムの裏面に接する先端部を有する複数本の針と、前記複数本の針の後端部を固定する磁石と、前記針の直径よりも僅かに大きい内径を有する複数の貫通孔を備え、前記複数の貫通孔のそれぞれに挿入された前記針の姿勢を制御する針ホルダとを有し、
   前記ピックアップ手段に装着する前記針の本数は、前記半導体チップのサイズに応じて増減されることを特徴とする半導体製造装置。
10. 表面に複数個の半導体チップが接着されたダイシングフィルムの裏面を突き上げることによって、前記複数個の半導体チップを前記ダイシングフィルムから剥離するピックアップ手段を備えた半導体製造装置であって、
    前記ピックアップ手段は、前記ダイシングフィルムの裏面に接する先端部を有する複数本の針と、前記複数本の針の後端部を固定する磁石と、前記針の直径よりも僅かに大きい内径を有する複数の貫通孔を備え、前記複数の貫通孔のそれぞれに挿入された前記針の姿勢を制御する針ホルダとを有し、
    前記複数本の針は、それらの一部と他部とが互いに独立して上下動することを特徴とする半導体製造装置。

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