JP5847411B2 - ダイボンダ及び半導体製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダイボンダ及び半導体製造方法に係わり、特に薄い肉厚を有するダイに好適なダイボンダ及び半導体製造方法に関する。

ダイ（半導体チップ）（以下、単にダイという）を配線基板やリードフレームなどの基板に搭載してパッケージを組み立てる工程の一部に、半導体ウェハ（以下、単にウェハという）からダイを分割する工程と、分割したダイを基板上に搭載するボンディング工程とがある。

ボンディング工程の中にはウェハから分割されたダイを剥離する剥離工程がある。剥離工程では、これらダイをピックアップ装置に保持されたダイシングテープから１個ずつ剥離し、コレットと呼ばれる吸着治具を使って基板上に搬送する。

半導体製造プロセスの進歩に伴いダイの肉薄が進み５０μｍをきるような状況である。前述したダイシングテープから１個ずつ吸着して剥離する方法では、肉厚の薄いダイでは損傷する確率が高くなる。

これに応える方法として特許文献１に記載する方法がある。
特許文献１の方法では、光（特に紫外光）を照射すると気体が発生する気体発生剤を含有する粘着剤層を有するダイシング用粘着テープを用い、粘着剤層とダイとの界面に放出された気体で接着面の少なくとも一部を剥離して、ニードルレスピックアップ法（ニードルによりダイを突き上げない方法）によりピックアップを実現する。また、特許文献１では、ダイに光を照射する時間を時間管理で行っている。

特開２００２−１８４８３６号公報

特許文献１に開示された方法は一度に照射できる紫外光の照射範囲が限られている。例えば、現状では照射面積として１ｃｍ^２が限度である。一方、ダイのサイズとして１ｃｍ^２以上のものがある。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたもので、本発明の第１の目的は、ダイのサイズが紫外光照射手段の最大照射面積よりも大きくても、確実にダイをウェハから剥離できる信頼性の高いダイボンダを提供することである。
また、本発明の第２の目的は、第１の目的を達成するダイボンダを用い信頼性の高い半導体製造方法を提供することである。

本発明は、上記の目的を達成するために、少なくとも以下の特徴を有する。
本発明は、先端にダイを真空吸着する吸着手段を有し、前記真空吸着によってウェハから剥離された前記ダイを基板にボンディングするボンディングヘッドと、前記吸着手段の位置と前記真空吸着を制御する真空吸着制御手段と、紫外光を照射すると気体が発生する気体発生剤を含有し、前記ダイを粘着保持するダイシング用粘着テープの所定の照射領域に前記紫外光を照射する照射部と、前記照射を制御する照射制御部とを有する紫外光照射手段と、前記ダイシング用粘着テープと前記照射部を相対的に移動させる移動手段と、を有することを第１の特徴とする。

また、本発明は、ボンディングヘッドがその先端に設けられた吸着手段でダイを真空吸着し、ウェハから剥離する剥離ステップと、剥離された前記ダイを基板にボンディングする装着ステップと、紫外光を照射すると気体が発生する気体発生剤を含有し、前記ダイを粘着保持するダイシング用粘着テープの所定の照射領域に照射部から前記紫外光を照射する照射ステップと、前記ダイシング用粘着テープと前記照射部を相対的に移動させる移動ステップと、を有することを第２の特徴とする。

さらに、本発明は、前記移動は、前記照射領域を間欠的に所定距離移動させることを第３の特徴とする
また、本発明は、照射は前記照射領域の移動に伴い、連続的に前記照射を行う
ことを第４の特徴とする。

さらに、本発明は、前記剥離は、前記ダイの一部が前記ダイシング用粘着テープに粘着保持した状態で前記吸着手段を降下させて前記ダイを吸着することを第５の特徴とする。

本発明によれば、ダイのサイズが紫外光照射手段の最大照射面積よりも大きくても、確実にダイをウェハから剥離できる信頼性の高いダイボンダを提供できる。
また、本発明によれば、第１の目的を達成するダイボンダを用い信頼性の高い半導体製造方法を提供できる。

本発明の一実施形態であるダイボンダを上から見た概念図である。 本発明の一実施形態であるピックアップ装置の主要部を示す概略断面図である。 本実施形態における剥離動作を行なう吸着手段と吸着設備を示す図である。 本実施形態の第１の実施例における剥離工程の処理フローを示す。 図４に示す剥離工程の各ステップにおける照射の様子を模式的の示した図である。 本実施形態の第２の実施例における剥離工程の処理フローを示す。 図６に示す剥離工程の各ステップにおける照射の様子を模式的の示した図である。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるダイボンダ１０を上から見た概念図である。ダイボンダ１０は大別してウェハ供給部１と、基板供給・搬送部２と、ダイボンディング部３と、これ等を制御する制御部７とを有する。

ウェハ供給部１は、ウェハカセットリフタ１１とピックアップ装置１２とを有する。ウェハカセットリフタ１１は、ウェハリングが充填されたウェハカセット（図示せず）を有し，順次ウェハリングをピックアップ装置１２に供給する。ピックアップ装置１２は、所望するダイをウェハリングからピックアップできるように、ウェハリングを移動する。
基板供給・搬送部２はスタックローダ２１と、フレームフィーダ２２と、アンローダ２３とを有する。スタックローダ２１は、ダイを接着する基板（例えば、リードフレーム）をフレームフィーダ２２に供給する。フレームフィーダ２２は、基板をフレームフィーダ２２上の２箇所の処理位置を介してアンローダ２３に搬送する。アンローダ２３は、搬送された基板を保管する。

ダイボンディング部３はプリフォーム部３１と、ボンディングヘッド部３２とを有する。プリフォーム部３１は、フレームフィーダ２２により搬送されてきた基板にダイ接着剤を塗布する。ボンディングヘッド部３２は、ピックアップ装置１２からダイをピックアップして上昇し、ダイをフレームフィーダ２２上のボンディング位置まで移動させる。そして、ボンディングヘッド部３２は、ボンディングポイントでダイを下降させ、ダイ接着剤が塗布された基板上にダイを装着（ボンディング）する。

次に、図２はピックアップ装置１２の主要部を示す概略断面図である。ピックアップ装置１２は大別して、ウェハリング１４を保持するウェハ保持部６０と、紫外光を照射する紫外光照射手段５０とを備える。ウェハ保持部６０は、ウェハリング１４を保持するエキスパンドリング１５と、ウェハリング１４に保持され複数のダイ４が接着されたダイシング用粘着テープ１６を水平に位置決めする支持リング１７とを有する。なお、ウェハ保持部６０は水平方向に移動するようになっている。なお、ダイシング用粘着テープ１６は、紫外光を照射すると気体が発生する気体発生剤、好適にはアド化合物を含有する粘着剤層を有する。

一方、紫外光照射手段５０は、紫外光を発生する紫外光源（ランプ）５１と、紫外光をダイシング用粘着テープ１６の裏面に照射するレンズ部５２と、紫外光源５１からの紫外光をレンズ部５２に導くファイバーケーブル５３と、レンズ部５２からの紫外光をダイシング用粘着テープ１６の所望の範囲外、例えば隣接したダイに照射されないように遮光する遮光マスク５４と、レンズ部５２と遮光マスク５４とのＺ（高さ）方向の位置を調整する位置調整部５５とを有する。紫外光源５１は、ダイボンダ２０に直接的又は間接的に固定又は支持する。使用する紫外光源によっては、ダイボンダ２０とは直接的又は間接的に固定又は支持せずに、ダイボンダ２０の近傍に配置してもよい。後者の場合は、紫外光源５１以外は、直接的又は間接的にダイボンダ２０に固定叉は支持される。

レンズ部５２は、レンズ部をＺ方向に垂直に固定するレンズ固定部５２ｃを介してファイバーケーブル５３に接続され、及び位置調整部５５に固定されている。位置調整部５５は、上下方向の位置を調整することができる。なお、位置調整部５５は、リニアモータ、ラックとピニオン、Ｘ−Ｙテーブル等により水平に移動させるようにしてもよい。

本実施形態における紫外光源５１は、波長が３６５ｎｍにおける照射強度が５００ｍＷ／ｃｍ^２以上の性能を有し、１ｃｍ^２、例えば１０ｍｍ角の範囲でダイ４を剥離できる能力を有する。また、レンズ部５２の構成を変えることにより、１ｃｍ^２の範囲内で様々な照射形状、例えば、円形状、５ｍｍ×２０ｍｍなどの矩形形状を実現できる。

次に、本実施形態における特徴で剥離動作を行なう吸着手段と吸着設備とを図３を用いて説明する。図３（ａ）は、吸着手段であるコレット部４０を示す図である。図３（ｂ）は吸着設備７０を示す図である。なお、吸着手段としては、コレット部の他、吸着パッドや吸着ノズル等がある。

図３（ａ）に示すコレット部４０は、ダイ４を吸着し基板に装着するボンディングヘッド３２ｈの先端に設けられ、コレット４２と、コレットを保持するコレットホルダー４１と、それぞれに設けられダイ４を吸着する為の吸引孔４１ｖ、４２ｖとを有する。

図３（ｂ）に示す吸着設備７０は、コレット４１Ｖと点線で示すように連通されたエア吸引配管７２と、エア吸引配管７２を介してコレット部４０を吸引するエアポンプ７３と、エア吸引配管７２に流れるエア流量を検出するエア流量センサ７１と、エア流量センサの検出結果及び本体の制御部からの指令に基づいてエアポンプ７３を制御する制御部７の一部を構成する真空吸着制御手段７４とを有する。エア流量センサ７１は、コレット部４０がダイ４を吸着してないときは、コレット部４０が吸い込むエアによって所定以上の流量を検出するが、ダイ４を吸着するとエアが流れ込まない或いは減少するので、エア流量がゼロ叉は設定値以下になる。エア流量がゼロ叉は設定値以下になった時に、ダイ４は剥離され吸着されたと判断する。

次に、このような構成による本実施形態の剥離工程の第１の実施例を図４、図５を用いて説明する。本実施例では間欠的に必要な回数紫外線５７を照射する。また、本実施例では、紫外光照射手段５０の照射能力が最大１ｃｍ^２（１００ｍｍ^２）で、ダイ４のコレットによる吸着面のサイズが８ｍｍ×３０ｍｍ（２４０ｍｍ^２）の場合を例にとって説明する。この場合、１００ｍｍ^２の照射で行なうとすれば、少なくとも３回の間欠的な照射が必要である。本実施例では、レンズ部５２の光学系を８ｍｍ×１２．５ｍｍの矩形状に調整し、ダイ４を移動させて、矩形状の照射を３回行なう。３回の照射は、最初にダイ４の左の端辺側の照射を行ない、次に反対側であるダイ４の右の端辺側の照射を行なう。最後に中央部の照射を行なう。なお、右の端辺側の照射から始めても構わない。

図４は第１の実施例における剥離工程の処理フローを示す。図５はその時の照射の様子を模式的の示した図である。図４の処理フローを実行する前に、レンズ部５２の光学系は照射領域Ｓｒが８ｍｍ×１２．５ｍｍになるように設定する。

まず、レンズ部５２及び遮光マスク５４の位置を設定する（Ｓｔｅｐ１）。次に、図５（ａ）に示すように、ダイ４の左（右でも可）端辺側が照射領域Ｓｒになるように、照射領域Ｓｒの移動手段を有する保持部６０によってダイ４を移動させ（Ｓｔｅｐ２）、その後、図５（ｂ）に示すように、所定時間、例えば１．０秒間紫外光５７をダイシング用粘着テープ１６に照射する（Ｓｔｅｐ３）。次に、図５（ｃ）に示すように、ダイ４の右（左）端辺側が照射領域Ｓｒとなるように保持部６０によってダイ４を移動させ（Ｓｔｅｐ４）、その後、図５（ｄ）に示すように、Ｓｔｅｐ３と同様に所定時間、紫外光５７をダイシング用粘着テープ１６に照射する（Ｓｔｅｐ５）。次に、図５（ｅ）に示すように、ダイ４の中央部が照射領域Ｓｒになるように保持部６０によってダイ４を移動させ（Ｓｔｅｐ６）、コレット４２を降下し（Ｓｔｅｐ７）、ダイ４を吸引して吸着を開始する（Ｓｔｅｐ８）。ダイの吸着は中央部に到達する前から実施してもよい。その後、図５（ｆ）に示すように、Ｓｔｅｐ３と同様に所定時間、紫外光５７をダイシング用粘着テープ１６に照射する（Ｓｔｅｐ９）。次に、コレット４２を上昇させて、ダイ４をダイシング用粘着テープ１６から剥離する（Ｓｔｅｐ１０）。その後、基板にダイを装着する（Ｓｔｅｐ１１）。

Ｓｔｅｐ３、Ｓｔｅｐ５、Ｓｔｅｐ９における照射時間は、各Ｓｔｅｐとも同じ時間に設定してもよいし、異なる時間に設定してもよい。Ｓｔｅｐ９の場合には、ダイ４がダイシング用粘着テープ１６に接着している面積が少ないので、Ｓｔｅｐ３及びＳｔｅｐ５と比べて短い照射時間とすることもできる。
最後に、ステップ１から１０の処理をウェハリング１４上に保持されているダイ４のうち必要な個数又は全てをボンディングするまで繰り返す（Ｓｔｅｐ１２）。

以上、第１の実施例では、最後に中央部を照射して剥離させているので、ダイ４に偏重した力が加わることなく、左右のバランスよく剥離することができる。

従って、第１の実施例によれば、ダイのサイズが紫外光照射手段の最大照射面積よりも大きくても、確実にダイをウェハから剥離できる。

第１の実施例において、ダイサイズの関係上、２回、４回、５回・・・と間欠的な照射する場合がある。本実施例の考え方からすれば、偶数回の必要な間欠的な照射でも中央部を照射する照射を設け、端部から左右交互に照射し、最後に中央部を照射する。勿論、偶数回の場合、中央部の照射を実施せず、端部から左右交互に照射してもよい。

さらに、可能な限り照射領域Ｓｒを長くして一方向の移動による間欠照射するようにしてもよい。ダイサイズによっては、例えば２５ｍｍ×２５ｍｍの場合は２次元的に照射する必要がある。この場合も周囲から中央部に向かって間欠的に照射することが望ましい。

次に、本実施形態の剥離工程の第２の実施例を図６、図７を用いて説明する。第２の実施例においても、ダイ４の装着面のサイズは同じである。第１の実施例では、左右と中央の順序で３回の照射で剥離する。第２の実施例では、ダイ４を連続的に移動させている間に紫外光を連続的に照射する。

図６は、第２の実施例における剥離工程の処理フローを示す。図７は、その時の照射の様子を模式的に示した図である。図６の処理フローを実行する前に、第１の実施例と同様に、レンズ部５２の光学系は照射領域Ｓｒが８ｍｍ×１２．５ｍｍになるように設定する。

まず、第１の実施例と同様に、レンズ部５２及び遮光マスク５４の位置を設定する（Ｓｔｅｐ１）。図７（ａ）に示すように、ダイ４の左（右）端側が照射領域Ｓｒとなるように、保持部６０によってダイ４を移動する。このとき、コレット４２もダイ４から離間した状態で吸引しながら一緒に移動する（Ｓｔｅｐ２）。次に、図７（ｂ）に示すように、ダイ４の左端側が照射領域に到達したら紫外光５７のダイシング用粘着テープ１６への照射を開始する。照射を開始すると、ダイシング用粘着テープ１６の気体発生剤から、例えば窒素ガスなどの気体１６ｇが発生する（Ｓｔｅｐ３）。その後、図７（ｃ）に示すように、紫外光５７を照射しながら、矢印Ｈの方向に所定の一定速度でダイ４をコレット４２と共に移動させる。この移動に伴い、紫外光５７に照射されたダイシング用粘着テープ１６の領域が増していくので、気体１６ｇが発生する領域も広がっていく（Ｓｔｅｐ４）。次に、図７（ｄ）に示すように、ダイ４の右端側に照射領域Ｓｒがきたときにダイ４とコレット４２の移動を停止する。このとき、ダイ４とダイシング用粘着テープ１６の間、略全域に亘って気体１６ｇが広がっている（Ｓｔｅｐ５）。

次に、図３を用いて説明した方法で、ダイ４がダイシング用粘着テープ１６から剥離され吸着されたかを判断する（Ｓｔｅｐ６）。吸着されていなければ、エアポンプ７３で吸引しながら吸着が確認されるまで、矢印Ｈとは反対方向にダイ４とコレット４２移動させる（Ｓｔｅｐ７）。吸着が確認されたら、紫外光５７の照射を停止する（Ｓｔｅｐ８）。その後、コレット４２を上昇させて、ダイ４をダイシング用粘着テープ１６から剥離する（Ｓｔｅｐ９）。その後、基板にダイ４を装着する（Ｓｔｅｐ１０）。
最後に、ステップ１から１０の処理をウェハリング１４上に保持されているダイ４のうち必要な個数又は全てをボンディングするまで繰り返す（Ｓｔｅｐ１１）。

第２の実施例によれば、移動時間が第１の実施例に比べて短く、ダイを剥離でき、第１の実施例同様に、ダイのサイズが紫外光照射手段の最大照射面積よりも大きくても、確実にダイをウェハから剥離できる。

第２の実施例では、Ｓｔｅｐ２（図７（ａ））からＳｔｅｐ５（図７（ｄ））の間、コレット４２をダイ４と一緒に移動させたが、ステップ５でダイ４が右端側にきたときに、コレット４２を降下させてダイ４に接触又は近づいて吸着を開始してもよい。
また、第２の実施例では移動させながら紫外光５７を照射したが、第１の実施例のように、左、中央、右の順序で間欠的にダイ４を移動させ、紫外光も間欠的に照射してもよい。

さらに、以上説明した実施例では、紫外光による照射領域Ｓｒを移動させる際に、紫外光の照射側を固定して、ウェハ保持部によってダイ（ダイシング用粘着テープ）側を移動させた。相対的に移動させればよいので、ダイ側を固定し、照射側、例えばレンズ部５２を移動させてもよい。

以上説明した本実施形態の方法によれば、ダイのサイズが紫外光照射手段の最大照射面積よりも大きくても、確実にダイをウェハから剥離できる信頼性の高いダイボンダ又は半導体製造方法を提供できる。

以上の実施例では、剥離されたダイを基板に装着（ボンディング）するダイボンダについて説明した。基板にダイボンディングする代わりに、ダイを搬送するトレイ上に載せるピックアップ装置とすることも可能である。

以上のように本発明の実施形態について説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

１：ウェハ供給部 ２：ワーク供給・搬送部
３：ダイボンディング部 ４：ダイ（半導体チップ）
７：制御部 １０：ダイボンダ
１２：ピックアップ装置 １４：ウェハリング
１５：エキスパンドリング １６：ダイシング用粘着テープ
１６ｇ：気体発生剤からの気体 １７：支持リング
３２：ボンディングヘッド部 ３２ｈ：ボンディングヘッド
４０：コレット部 ４１：コレットホルダー
４１ｖ：コレットホルダーにおける吸着孔 ４２：コレット
４２ｖ：コレットにおける吸着孔 ５０：紫外光照射手段
５１：紫外光源 ５２：レンズ部
５３：ファイバーケーブル ５４：遮光マスク
５５：位置調整部 ５６：台座
５７：紫外光 ６０：ウェハ保持部
７０：吸着設備 ７１：エア流量センサ
７２：エア吸引配管 ７３：エアポンプ
７４：真空吸着制御手段 Ｓｒ：照射領域

Claims (8)

1. 先端にダイを真空吸着する吸着手段を有し、前記真空吸着によってウェハから剥離され
   た前記ダイを基板にボンディングするボンディングヘッドと、
   前記吸着手段の位置と前記真空吸着を制御する真空吸着制御手段と、
   紫外光を照射すると気体が発生する気体発生剤を含有するダイシング用粘着テープであって、前記ダイを粘着保持するダイシング用粘着テープの所定の照射領域に前記紫外光を照射する照射部と、前記照射を制御する照射制御部とを有する紫外光照射手段と、
   前記ダイシング用粘着テープと前記照射部を、前記ダイの中央部の照射領域を前記ダイの端辺の照射領域よりも後に照射するよう相対的に移動させる移動手段と、
   を有することを特徴とするダイボンダ。
2. 前記紫外光照射手段は、前記ダイの前記中央部の照射領域を前記ダイの前記端辺の照射領域よりも短く照射する照射手段である、請求項１記載のダイボンダ。
3. 前記吸着手段は、前記ダイの前記中央部の照射領域が照射されるとき、前記ダイの吸着を開始する吸着手段である、請求項１若しくは２記載のダイボンダ。
4. 前記真空吸着制御手段は、前記ダイの一部が前記ダイシング用粘着テープに粘着保持し
   た状態で前記吸着手段を降下させて前記ダイを吸着することを特徴とする請求項１に記載ダイボンダ。
5. ボンディングヘッドがその先端に設けられた吸着手段でダイを真空吸着し、ウェハから
   剥離する剥離ステップと、
   剥離された前記ダイを基板にボンディングする装着ステップと、
   紫外光を照射すると気体が発生する気体発生剤を含有するダイシング用粘着テープであって、前記ダイを粘着保持するダイシング用粘着テープの所定の照射領域に照射部から前記紫外光を照射する照射ステップと、
   前記ダイシング用粘着テープと前記照射部を、前記ダイの中央部の照射領域を前記ダイの端辺の照射領域よりも後に照射するよう相対的に移動させる移動ステップと、
   を有することを特徴とする半導体製造方法。
6. 前記照射ステップは、前記ダイの前記中央部の照射領域を、前記ダイの前記端辺の照射領域よりも短く照射する照射ステップである、請求項５記載の半導体製造方法。
7. 前記吸着ステップは、前記ダイの前記中央部の照射領域が照射されるとき、前記ダイの吸着を開始する吸着ステップである、請求項５若しくは６記載の半導体製造方法。
8. 前記剥離ステップは、前記ダイの一部が前記ダイシング用粘着テープに粘着保持した状
   態で前記吸着手段を降下させて前記ダイを吸着することを特徴とする請求項５に記載の半
   導体製造方法。

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