JP4625804B2 - ダイボンディング方法及びダイボンディング装置 - Google Patents

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Description

本発明はダイボンディングに関する。
ダイパッドへのダイの直接接合をもたらすため基材キャリアテープで搬送されるダイアッタチフィルム（ＤＡＦ）でのダイの使用は、マイクロエレクトロニクス業界では周知である。キャリアテープから個片化された（singulated）ダイを掴み上げると、ダイの下面で接着層が運搬され、ダイをダイパッド上に配置した後に、接着層はダイをダイパッドに接着するため熱硬化される。ダイシング前の、ＤＡＦ接着層１２及びキャリアベース１３上に搭載されたウェーハ１１のそのような構造１０が図１に示されている。ウェーハ１１及びＤＡＦ１２は図２に示すように、ウェーハ及びＤＡＦを貫通して経路１４を切り込み、ベースフィルムキャリアテープ１３内に浅い溝１６を残すことによって、ＤＡＦなしでウェーハをダイシングする如く個片化されて、個片化されたダイ及びＤＡＦ１５を形成する。
ＤＡＦを付けたウェーハの既知のダイシングは機械的ソーを用いるが、ＤＡＦを付けないウェーハのダイシングに用いられるよりも高速回転のダイシングソーブレードを用いて、接着層がソーブレードに粘着することを回避している。しかし、そのような高速の機械的切削はＤＡＦとベースフィルムの間に積層剥離を引き起こしてバリ（burr）を生じさせがちであり歩留まり損失につながる。機械的ソーによって生じたバリはミリメートル単位の長さの接着層ストランドになり得る。これらのストランドは、ソーブレードによって上面に運ばれるか又はそれ以後の処理のいずれかによってダイの上面と接触することもあり、特に、ダイ接着工程を妨害することがある。ＤＡＦ使用時の積層剥離にまつわる不具合とバリの生成を回避するために、機械的ソーダイシングの後に個々のダイ上に接着剤が配置される場合もあった。この工程は極めて時間がかかり非能率的である。
本発明の目的は、従来技術の前述の問題を少なくとも改善することである。
本発明の第１の態様によれば、キャリアベース手段から接着層によって隔離されたウェーハ基板を備えた構造を配設する工程と、ウェーハ基板を貫通しさらに接着層を貫通してキャリアベース手段を最大限でもスクライビングするべくレーザ加工して、個片化された接着層が貼付された個片化されたダイを形成する工程と、貼付された個片化された接着層をキャリアベース手段から外すために該構造を硬化させる工程と、ダイ及び貼付された個片化された接着層を積み上げてダイパッド上に配置する工程と、ダイをダイパッドに接着するために、貼付された個片化された接着層を硬化させる工程と、を備えたダイボンディングの方法が提供される。
有利には、構造を配設する工程は第１の接着剤によってキャリアベース手段に接着される接着層を提供することを備え、該構造を硬化させる工程は該第１の接着剤を硬化させることを含む。
好ましくは、レーザ加工の工程は、特定のレーザパルスパワー、レーザパルス繰り返し率、レーザパルス幅、レーザビーム走査速度及びレーザ波長という第１の加工プロファイルを持つ第１のレーザビームを用い、また、接着層を加工するような第２の加工プロファイルを持つ第２のレーザビームを用い、更に、接着層とキャリアベース手段の大幅な積層剥離やバリの大量発生もなく所定品質の個片化されたダイを提供しながら加工の速度を最大化するようにキャリアベース手段を加工するような第３の加工プロファイルを持つ第３のレーザビームを用いてウェーハ基板をレーザ加工することを備えている。
好都合には、第１の加工プロファイル、第２の加工プロファイル及び第３の加工プロファイルのうち少なくとも２つは同一の加工プロファイルである。
有利には、構造を硬化させる工程は紫外線光による硬化を備える。
好都合には、貼付された個片化された接着層を硬化させる工程は、接着層を熱硬化させる工程を備える。
有利には、ウェーハ基板を加工する工程は、ウェーハ基板に半貫通孔（blind via）を加工すること、または、ウェーハ基板とダイアタッチフィルムを貫通した孔を加工することを備える。
好ましくは、レーザ加工の工程は、レーザ加工後に、堆積されたレーザ加工デブリ（砕片）を個片化されたダイから除去するために該構造を洗浄する更なる工程を含む。
好都合には、構造を配設する工程は、レーザ加工中に生じたデブリから該構造を保護する保護フィルムを有した構造を配設することを備え、構造を洗浄する工程は保護フィルムとその上に堆積したデブリを除去することを備える。
有利には、構造を配設する工程は、厚みが８００ミクロン未満のウェーハ基板を有した構造を配設することを備える。
好ましくは、レーザ加工の工程は、レーザ加工のためのアシストガス雰囲気を提供することを備える。
有利には、アシストガス雰囲気を提供する工程は、光解離が活性ラジカルを生じさせるガス雰囲気を提供することを備える。
好ましくは、ガス雰囲気を提供する工程はレーザ加工の場周辺の固体の加工デブリの堆積を低減する。
好都合には、キャリアベース手段は、ダイシングテープ、薄型ウェーハダイシング又は裏面研削に適した非柔軟性のテープ、及びガラスその他の透明な固体のうちの１つである。
有利には、構造を配設する工程は、実質的に非柔軟性の透明裏面研削テープ手段から接着層によって表を下にして隔離されたウェーハ基板を含む構造を配設することを備え、レーザ加工の工程はウェーハ基板の裏面研削に引き続いて実行される。
別法として、ダイ及び貼付された個片化された接着層を掴み上げ配置する工程は、ダイ及び貼付された個片化された接着層を積み上げて別のダイに配置し、多積層ダイパッケージを形成することを備える。
本発明の第２の態様によれば、ウェーハ基板及びウェーハ基板に貼付された接着層を加工し、基礎をなすキャリアベース手段を最大限でもスクライビングして、個片化された接着層が付いた個片化されたダイを形成するレーザ加工手段と、キャリアベース手段から個片化された接着層を外すためにキャリアベース手段を硬化させる第１の硬化手段と、キャリアベース手段から個片化されたダイ及び接着層を積み上げて、該個片化されたダイと接着層をダイパッド手段に配置するピックアンドプレース手段と、個片化されたダイをダイパッド手段に接着するために、個片化されたダイの個片化された接着層を硬化させる第２の硬化手段と、を備えたダイボンディング装置が提供される。
好ましくは、該レーザ加工手段は、パルスレーザビームを提供するレーザ源手段と、レーザビーム走査手段と、レーザパルスエネルギー、レーザ波長、レーザ繰り返し周波数、レーザパルス幅、レーザビーム走査速度及びパルスレーザビームによるいくつかの走査、のうち少なくとも１つを制御する制御手段とを備える。
有利には、該レーザ加工手段は、レーザパルスエネルギー、レーザ波長、レーザ繰り返し周波数、レーザパルス幅、レーザビーム走査速度及びパルスレーザビームによるいくつか走査のうち少なくとも１つの加工プロファイルを、制御手段が使用するために格納するメモリ手段を更に備える。
好ましくは、第１の硬化手段は紫外線硬化手段を備える。
有利には、第２の硬化手段は熱硬化手段を備える。
好都合には、ダイボンディング装置は個片化されたダイからレーザ加工デブリを洗い落とす洗浄手段を含む。
有利には、ウェーハ基板にはウェーハ基板をレーザ加工デブリから保護する保護フィルムが設けられ、洗浄手段は個片化されたダイから保護フィルムを除去するように仕組まれている。
好都合には、ダイボンディング装置は、ダイシングテープ、薄型ウェーハダイシング又は裏面研削に適した非柔軟性テープ、ガラスその他の透明な固体、のうちのいずれかであるキャリアベース手段に適合している。
有利には、ダイボンディング装置は、実質的に非柔軟性の透明裏面研削テープ手段から接着層によって表を下にして隔離されているウェーハ基板を備えた構造を加工するために適合されている。
以下、添付の図面を例として参照しながら本発明を説明する。
図面において同一の参照符号は同一の部品を示す。
図面を参照すると、キャリアベース１３に搭載されたＤＡＦ１２が付いたウェーハ１１を備えた構造１０をダイシングするためにレーザビーム３１、３２、３３を用いれば、接着層１２とキャリアベース１３の積層剥離を実質的に一切引き起こさずに、あるいは、例えば、接着層１２から実質的に一切バリを生じさせずに、ウェーハ及びＤＡＦを貫通して加工することが可能である。
キャリアベース１３は例えば、フィルムダイシング又は裏面研削に用いられる実質的に非柔軟な支持体又はガラスその他の透明な固体などの、業界で用いられている周知のキャリアフィルムのいずれであってもよい。別法として、キャリアベースは、ウェーハが裏面研削工程後のダイシングに向けて裏面研削テープに表を下にして搭載されている非柔軟性の透明裏面研削テープであってもよい。
図３〜図５を参照すると、パルスパワー、パルス繰り返し率、パルス幅、レーザ波長及びレーザビーム３１、３２、３３のレーザビーム走査速度といった重要な加工パラメータを制御することにより、キャリアベース１３はスクライビングにとどめながらウェーハ１１及びＤＡＦ１２をダイシングし、積層剥離とバリの問題なしで完全な個片化を実行することが可能である。レーザビームのこれらの重要なパラメータは各層１１，１２，１３に対して最適化されることができ、所要品質の加工ダイを得ながら加工速度を最大化するため、３層それぞれに対してそれぞれ異なる切削方針又は加工プロファイルでレーザビーム３１、３２、３３を用いる。
この場合、各層１１，１２，１３は、該層の既知の厚み及び層材料の既知の加工性に依存した所定の加工パラメータでの１回又は複数回の所定数の走査で走査される。厚み及び／又は材料が未知である場合、加工される材料の性質及び層間界面は加工特性を観察して決定することができる。別法として、パラメータは被加工ウェーハの試料から実地で決定されてもよい。
個片化の効率を最適化するため、ウェーハの全加工は接着層の全加工の前に実行されてよいが、接着層の全加工はキャリアベースの全加工の前に実行されることがよく、あるいは各ダイスレーンは順々に完全に加工されてもよいし、そのような方針を組み合わせて用いてもよい。
別法として、全体的な加工速度のために個々の層の加工品質を犠牲にしてよい場合は、１つのみの切削方針又は加工プロファイルを用いて、２層又は全３層１１，１２，１３を、そのような結合した層用に最適化された加工プロファイルによって切削することができる。
被加工ウェーハの全部品にレーザビームがアクセスできるように周知の移動テーブルが配設されてもよい。
キャリアベースを都合よくスクライビングするものとしてレーザ加工工程について説明してきたが、別法として、接着層とキャリアベースの界面でレーザ加工を中止し、キャリアベースをあまり或いは全くスクライビングしないようにしてもよいことが理解されよう。
本発明のレーザ加工は厚さ８００ミクロンまでのウェーハに適していることが判明している。
このレーザ加工工程はウェーハをダイシングするだけでなくＤＡＦが付いたウェーハに孔構造を加工するためにも適している。
任意選択で、本発明のレーザ加工は活性ガス雰囲気すなわち光解離が活性ラジカルを生成するガス雰囲気内にて既知の方法で実行されてもよい。適切な活性ガス雰囲気内でのレーザ加工は、生成されたデブリの化学的性状を変化させる。特に、適切な条件下では、適切な活性ガスと溶融状態にあるデブリとの化学反応が、ガス形状でのデブリの除去、結果的にはレーザ加工の場周辺での固体デブリの堆積の低減につながる。
個片化に引き続いて、個片化されたダイはレーザ加工中に生じたデブリを除去するためにＤＡＦ硬化の前に洗浄されてもよい。別法として、ウェーハ基板はそのようなデブリから保護フィルムによって保護されてもよく、保護フィルム及び堆積したデブリは洗浄により除去されてもよい。
構造がひとたび加工されると、個片化されたダイのダイボンディングが実質的に従来の技術で行われる。キャリアベース、テープ又はフィルム及び接着層の間の図示しないキャリアベース１３又は接着剤は紫外線光で硬化されて、キャリアテープ又はフィルム１３から個片化されたダイ１５を外す。個片化されたダイ１５はキャリアベース、テープ又はフィルムから積み上げられ、ダイパッド上に配置される。別法として、ダイ１５は積み上げられ別のダイに配置されて多積層ダイパッケージを形成してもよい。個片化されたダイ１５の接着層は更なる既知の処理に向けて、個片化されたダイをダイパッド又は他のダイに接着するため熱硬化される。
既知のウェーハ、接着層及びキャリアフィルム構造の垂直断面図である。 ダイシング後の図１の垂直断面図である。 本発明による図１の構造のウェーハのレーザ加工の模式斜視図である。 本発明による図１の構造の接着層のレーザ加工の模式斜視図である。 本発明による図１の構造のキャリアフィルムのレーザスクライビングの模式斜視図である。
符号の説明
１０ 構造
１１ ウェーハ基板
１２ 接着層
１３ キャリアテープ（キャリアベース手段）
１４ 半貫通孔
１５ ダイ
３１ 第１のレーザビーム
３２ 第２のレーザビーム
３３ 第３のレーザビーム

Claims (21)

  1. キャリアベースと接着層との間の第１の接着剤でキャリアベース手段に貼付された前記接着層により、前記キャリアベース手段から隔離されたウェーハ基板を備えた構造を配設する工程と、
    第１の加工プロファイルによる第１のレーザビームを用いて、ウェーハ基板を貫通するレーザ加工を行い、
    第２の加工プロファイルによる第２のレーザビームを用いて、前記接着層を貫通するレーザ加工を行い、
    第３の加工プロファイルによる第３のレーザビームを用いて、前記第一の接着剤を貫通し、前記キャリアベース手段を最大でもスクライビングするレーザ加工を行うことで、個片化された接着層が貼付された個片化されたダイを形成する工程と、
    前記貼付された個片化された接着層を前記キャリアベース手段から外すために、前記第１の接着剤を硬化させることにより、前記構造を硬化させる工程と、
    前記ダイの個片化された接着層を摘み上げてダイパッドに配置する工程と、
    前記ダイを前記ダイパッドに接着するために、前記貼付された個片化された接着層を硬化させる工程と、を実行し、
    前記第１、前記第２及び前記第３の加工プロファイルは、少なくとも特定のレーザパルスパワー、レーザパルス繰り返し率、レーザパルス幅、レーザビーム走査速度、及びレーザ波長から選択されるパラメータを有し、
    前記第１、前記第２及び前記第３の加工プロファイルのうち、少なくとも２つは異なる加工プロファイルであり、
    前記接着層及び前記キャリアベース手段の大幅な積層剥離やバリの大量発生なしに所定品質の個片化されたダイを得ながら、加工の速度を最大化すること
    を特徴とするダイボンディング方法。
  2. 請求項１に記載のダイボンディング方法であって、
    前記構造を硬化させる工程は、紫外線光で硬化させること
    を備えているダイボンディング方法。
  3. 請求項１又は２記載のダイボンディング方法であって、
    前記貼付された個片化された接着層を硬化させる工程は、前記接着層を熱硬化させること
    を備えているダイボンディング方法。
  4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のダイボンディング方法であって、前記個片化されたダイを形成する工程は、前記構造に、ウェーハ基板及び前記接着層を貫通した半貫通孔を加工すること
    を特徴とするダイボンディング方法。
  5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のダイボンディング方法であって、
    前記個片化されたダイを形成する工程は、レーザ加工後に、堆積したレーザ加工デブリを前記個片化されたダイから除去するために前記構造を洗浄する更なる工程を含んでいること
    を備えているダイボンディング方法。
  6. 請求項５記載のダイボンディング方法であって、
    前記構造を配設する工程は、レーザ加工中に生じたデブリから前記構造を保護する保護フィルムを有した構造を配設することを備え、
    前記構造を洗浄する工程は、前記保護フィルムとその上に堆積したデブリを除去すること
    を備えているダイボンディング方法。
  7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のダイボンディング方法であって、
    前記構造を配設する工程は、厚みが８００ミクロン未満のウェーハ基板を有した構造を配設すること
    を備えているダイボンディング方法。
  8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のダイボンディング方法であって、
    前記個片化されたダイを形成する工程は、レーザ加工のためのアシストガス雰囲気を提供する工程
    を備えているダイボンディング方法。
  9. 請求項８記載のダイボンディング方法であって、
    前記アシストガス雰囲気を提供する工程は、光解離が活性ラジカルを生じさせるガス雰囲気を提供すること
    を備えているダイボンディング方法。
  10. 請求項８又は９記載のダイボンディング方法であって、
    前記アシストガス雰囲気を提供する工程は、レーザ加工を行う場所の周辺の固体の加工デブリの堆積を低減すること
    を備えているダイボンディング方法。
  11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のダイボンディング方法であって、
    前記キャリアベース手段は、ダイシングテープ、薄型ウェーハダイシング又は裏面研削に適した非柔軟性のテープ、及びガラスその他の透明な固体のうちの１つであること
    を備えているダイボンディング方法。
  12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のダイボンディング方法であって、
    前記構造を配設する工程は、実質的に非柔軟性の透明裏面研削テープ手段から接着層によって表を下にして隔離されたウェーハ基板を含む構造を配設することを備え、
    前記レーザ加工の工程は、前記ウェーハ基板の裏面研削に引き続いて実行されること
    を備えているダイボンディング方法。
  13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法であって、
    前記ダイ及び貼付された個片化された接着層を摘み上げて配置する工程は、ダイ及び貼付された個片化された接着層を摘み上げ別のダイに配置して、多積層ダイパッケージを形成すること
    を備えているダイボンディング方法。
  14. ウェーハ基板及び前記ウェーハ基板に貼付された接着層を加工し、キャリアベース手段と接着層との間の第一の接着剤によって、キャリアベース手段に貼付して、基礎をなすキャリアベース手段を最大でもスクライビングして、個片化された接着層が付いた個片化されたダイを形成するように仕組まれたレーザ加工手段と、
    前記キャリアベース手段から前記個片化された接着層を外すために前記第一の接着剤を硬化させるように仕組まれた第１の硬化手段と、
    前記キャリアベース手段から前記個片化されたダイ及び接着層を摘み上げて、前記個片化されたダイ及び接着層をダイパッド手段に配置するように仕組まれたピックアンドプレース手段と、
    前記個片化されたダイを前記ダイパッド手段に接着するために、前記個片化されたダイの前記個片化された接着層を硬化させるように仕組まれた第２の硬化手段と、
    少なくとも、レーザパルスエネルギー、レーザ波長、レーザ繰り返し周波数、レーザパルス幅、レーザビーム走査速度、及びパルスレーザビームによる走査回数から選択されるパラメータを有する加工プロファイルを、複数格納するメモリ手段と、を備えること
    を特徴とするダイボンディング装置。
  15. 請求項１４記載のダイボンディング装置であって、
    前記レーザ加工手段は、
    パルスレーザビームを提供するように仕組まれたレーザ源手段と、
    レーザビーム走査手段と、
    前記パラメータのうち少なくとも１つを制御する制御手段と、を備えること
    を特徴とするダイボンディング装置。
  16. 請求項１４又は１５記載のダイボンディング装置であって、
    前記第１の硬化手段は、紫外線硬化手段を備えること
    を特徴とするダイボンディング装置。
  17. 請求項１４から１６のいずれか一項に記載のダイボンディング装置であって、
    前記第２の硬化手段は、熱硬化手段を備えること
    を特徴とするダイボンディング装置。
  18. 請求項１４から１７のいずれか一項に記載のダイボンディング装置であって、
    前記個片化されたダイからレーザ加工デブリを洗い落とすように構成された洗浄手段を含んでいること
    を特徴とするダイボンディング装置。
  19. 請求項１８記載のダイボンディング装置であって、
    前記ウェーハ基板には、ウェーハ基板をレーザ加工デブリから保護する保護フィルムが設けられ、
    前記洗浄手段は前記個片化されたダイから前記保護フィルムを除去するように構成されていること
    を特徴とするダイボンディング装置。
  20. 請求項１４から１９のいずれか一項に記載のダイボンディング装置であって、
    ダイシングテープ、薄型ウェーハダイシング又は裏面研削に適した非柔軟性テープ、及びガラスその他の透明な固体のうちのいずれかであるキャリアベース手段に適合すること
    を特徴とするダイボンディング装置。
  21. 請求項１４から１９のいずれか一項に記載のダイボンディング装置であって、
    実質的に非柔軟性の透明裏面研削テープ手段から、接着層によって表を下にして隔離されているウェーハ基板を備えた構造の加工に適合すること
    を特徴とするダイボンディング装置。
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