JP7408455B2 - ダイボンディング装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本開示の課題は突上げユニット内の機構をより小型化できるダイボンディング装置を提供することにある。
すなわち、ダイボンディング装置は、ダイシングテープと接触する複数のブロックを有し、ダイを前記ダイシングテープの下から突き上げる突上げユニットと、ダイを吸着するコレットと、突上げユニットを制御するよう構成される制御部と、を備える。突上げユニットは、複数の前記ブロックに対応して独立に動作する複数の駆動軸と、複数の駆動軸に対応する複数のモータと、を備え、制御部は前記モータ毎に突上げ時の荷重トルクを測定することにより前記ダイの剥離力を測定するよう構成される。
まず、実施形態における半導体製造装置について図1を用いて説明する。図1は実施形態における半導体製造装置の構成を示す概略図である。
図4(b)に示すように、突上げユニットTUの各ブロックBLK1,BLK2,BLK3,BLK4の動作を、ブロック毎およびステップ毎にステップの時間、ブロックの上昇または下降の速度、ブロックの高さ(位置)が設定されるタイムチャートレシピに基づいてメインコントローラ81aおよび作動コントローラ81bは各ブロックBLK1,BLK2,BLK3,BLK4をニードルNDL4、NDL3,NDL2,NDL1を介してそれぞれ駆動するモータM1~M4を制御するよう構成される。
制御部8はピックアップするダイDが突上げユニット13の真上に位置するようにウェハ保持台12を移動し、ダイシングテープ16の裏面に第3ユニットの上面が接触するように突上げユニット13を移動する。このとき、図11に示すように、制御部8は、ブロック部13a1の各ブロックA1~A4がドームプレート13a2の表面と同一平面を形成するようにし、ドームプレート13a2の吸着孔HLと、ブロック間の隙間A1v、A2v、A3vとによってダイシングテープ16を吸着する。
制御部8は、コレット部20を下降させ、ピックアップするダイDの上に位置決めし、吸引孔22v、25vによってダイDを吸着する。
制御部8は、ブロック部13a1のブロックを外側から順次上昇させて剥離動作を行う。例えば、制御部8はモータM4でプランジャ機構P4を駆動し、最も外側のブロックA4のみを数十μmから数百μm上昇させた後下降させて停止させる。上昇および下降速度は一定ではない。この結果、ブロックA4の周辺においてダイシングテープ16が盛り上がった突上げ部分が形成され、ダイシングテープ16とダイアタッチフィルム18の間に微小な空間、即ち剥離起点ができる。この空間によりアンカー効果、即ちダイDにかかるストレスが大幅に低減し、以後の剥離動作を確実に行うことができる。次に、制御部8はモータM3でプランジャ機構P3を駆動し、2番目に外側のブロックA3のみをブロックA4よりも高く上昇させ停止させる。次に、制御部8はモータM2でプランジャ機構P2を駆動し、3番目に外側のブロックA2のみをブロックA3よりも高く上昇させ停止させる。最後に、制御部8はモータM1でプランジャ機構P1を駆動し、最も内側のブロックA1のみをブロックA2よりも高く上昇させ停止させる。この剥離動作の際に、制御部8は、ブロックごとに有負荷トルク値を測定すると共に、測定した有負荷トルク値と予め記録された無負荷トルク値とからトルク値(ウェハの剥離力)を測定する。また、制御部8は、測定されたトルク値(ウェハの剥離力)と予め記録されたトルク値(ウェハの剥離力)と比較して異常があるかどうかを判定する。トルク値の測定および異常判断は、ウェハごとに最初にピックアップするダイのみに対して行う。
制御部8はコレットを上昇させる。ステップPS3の最後の状態では、ダイシングテープ16とダイDとの接触面積はコレットの上昇により剥離できる面積となり、コレット22の上昇によりダイDを剥離することができる。
制御部8はブロック部13a1の各ブロックA1~A4がドームプレート13a2の表面と同一平面を形成するようにし、ドームプレート13a2の吸着孔HLと、ブロック間の隙間A1v、A2v、A3vとによるダイシングテープ16の吸着を停止する。制御部8はダイシングテープ16の裏面から第1ユニットの上面が離れるように突上げユニット13を移動する。
ウェハ11から分割されたダイDが貼付されたダイシングテープ16を保持したウェハリング14をウェハカセット(不図示)に格納し、ダイボンダ10に搬入する。制御部8はウェハリング14が充填されたウェハカセットからウェハリング14をダイ供給部1に供給する。また、基板Sを準備し、ダイボンダ10に搬入する。制御部8は基板供給部6で基板Sを基板搬送爪51に取り付ける。
制御部8は上述したようにダイDを剥離し、剥離したダイDをウェハ11からピックアップする。このようにして、ダイアタッチフィルム18と共にダイシングテープ16から剥離されたダイDは、コレット22に吸着、保持されて次工程(ステップBS13)に搬送される。そして、ダイDを次工程に搬送したコレット22がダイ供給部1に戻ってくると、上記した手順に従って、次のダイDがダイシングテープ16から剥離され、以後同様の手順に従ってダイシングテープ16から1個ずつダイDが剥離される。
制御部8はピックアップしたダイを基板S上に搭載又は既にボンディングしたダイの上に積層する。制御部8はウェハ11からピックアップしたダイDを中間ステージ31に載置し、ボンディングヘッド41で中間ステージ31から再度ダイDをピックアップし、搬送されてきた基板Sにボンディングする。
制御部8は基板搬出部7で基板搬送爪51からダイDがボンディングされた基板Sを取り出す。ダイボンダ10から基板Sを搬出する。
10:ダイボンダ(ダイボンディング装置)
11:ウェハ
13:突上げユニット
16:ダイシングテープ
22:コレット
D:ダイ
M1~M4:モータ
Claims (18)
- ダイシングテープと接触する複数のブロックを有し、ダイを前記ダイシングテープの下から突き上げる突上げユニットと、
前記ダイを吸着するコレットと、
前記突上げユニットを制御するよう構成される制御部と、
を備え、
前記突上げユニットは、前記複数の前記ブロックに対応して独立に動作する複数の駆動軸と、前記複数の駆動軸に対応する複数のモータと、を備え、
前記制御部は前記モータ毎にトルク値を測定することにより前記ダイの剥離力を測定するよう構成されるダイボンディング装置。 - 請求項1のダイボンディング装置において、
前記モータはACサーボモータであり、
前記突上げユニットのモータは、さらに、前記モータの回転角速度を検出するエンコーダと、前記モータの電流を得る電流センサと、を備え、
前記制御部は、前記突上げユニットを前記ダイシングテープから離した無負荷状態で、突上げ動作時のシーケンスに従って前記複数のブロックを前記モータにより作動させると共に、前記エンコーダにより検出される前記モータの回転角度毎に、前記電流センサにより検出される電流に基づいて前記複数のブロックの作動における無負荷トルク値を算出するよう構成されるダイボンディング装置。 - 請求項2のダイボンディング装置において、
前記制御部は、前記突上げユニットを前記ダイシングテープと接触した有負荷状態で、突上げ動作時のシーケンスに従って前記複数のブロックを前記モータにより作動させると共に、前記エンコーダにより検出される前記モータの回転角度毎に、前記電流センサにより検出される電流に基づいて前記複数のブロックの作動における有負荷トルク値を算出し、
前記有負荷トルク値および前記無負荷トルク値に基づいて前記トルク値を測定するよう構成されるダイボンディング装置。 - 請求項1から3の何れか一つのダイボンディング装置において、
前記制御部は前記測定したトルク値と予め記録されたトルク値と比較して異常があるかどうかを判定するよう構成されるダイボンディング装置。 - 請求項3のダイボンディング装置において、
前記制御部は、前記有負荷トルク値から事前に測定した前記無負荷トルク値を差し引くことにより前記剥離力を測定するよう構成されるダイボンディング装置。 - 請求項1のダイボンディング装置において、
さらに、前記ダイシングテープを介して前記ダイを撮像する撮像装置を備え、
前記制御部は、
オフラインにて、前記ブロックにより前記ダイを突き上げて測定したトルク値によるダイの剥離力と、オフラインにて、前記突上げられたダイの裏面を前記撮像装置により撮像して測定したダイの剥離状態と、を測定時の突上げ条件、ダイサイズおよびダイ厚を含むパラメータと共に、データセットとしてデータベースに蓄積し、
前記剥離力、前記剥離状態および前記パラメータを機械学習により、モデル化して機械学習モデルを生成し、
前記機械学習モデルに、ダイの剥離力と、突上げ条件、ダイサイズおよびダイ厚を含むパラメータと、を与えてダイの剥離状態を取得し、
前記取得した剥離状態に基づいて突上げ条件を算出するよう構成されるダイボンディング装置。 - 請求項6のダイボンディング装置において、
前記突上げ条件は、突上げ条件のパラメータ下限から上限内で考えられる全ての組み合わせにおける剥離状態を取得して、一番ピックアップ時間が短くなる組み合わせを、総当たりで検討する方法または進化的アルゴリズムにより算出するよう構成されるダイボンディング装置。 - 請求項7のダイボンディング装置において、
突上げ条件は前記ブロックの突上げ高さおよび突上げ速度であるダイボンディング装置。 - 請求項1のダイボンディング装置において、
前記制御部は前記測定したトルク値に基づいて前記ブロックの突上げ条件を変更するよう構成されるダイボンディング装置。 - 請求項9のダイボンディング装置において、
前記突上げ条件は、前記ブロックの突上げ速度および突上げ高さであるダイボンディング装置。 - 請求項1のダイボンディング装置において、さらに、
前記コレットが装着されるピックアップヘッドを備えるダイボンディング装置。 - 請求項11のダイボンディング装置において、さらに、
前記ピックアップヘッドでピックアップされるダイを載置する中間ステージと、
前記中間ステージに載置されるダイを基板または既にボンディングされているダイの上にボンディングするボンディングヘッドと、
を備えるダイボンディング装置。 - (a)ダイシングテープと接触する複数のブロックを有し、ダイを前記ダイシングテープの下から突き上げる突上げユニットと、前記ダイを吸着するコレットと、前記突上げユニットを制御するよう構成される制御部と、を備え、前記突上げユニットは、前記複数の前記ブロックに対応して独立に動作する複数の駆動軸と、前記複数の駆動軸に対応する複数のモータと、を備えるダイボンディング装置に、前記ダイシングテープを保持するウェハリングを搬入する工程と、
(b)前記突き上げユニットで前記ダイを突き上げて前記コレットで前記ダイをピックアップする工程と、
を備え、
前記(b)工程は、前記モータ毎にトルクを測定することにより前記ダイの剥離力を測定する半導体装置の製造方法。 - 請求項13の半導体装置の製造方法において、
前記(b)工程は、前記測定したトルク値と予め記録されたトルク値と比較して異常があるかどうかを判定する半導体装置の製造方法。 - 請求項14の半導体装置の製造方法において、
前記(b)工程は、前記ブロックが前記ダイシングテープと接触した状態でのトルクの測定値から事前に測定した前記ブロックが前記ダイシングテープと接触していない状態でのトルクの測定値を差し引くことにより前記剥離力を測定する半導体装置の製造方法。 - 請求項13の半導体装置の製造方法において、
前記(b)工程は、前記測定したトルク値に基づいて前記ブロックの突上げ条件を変更する半導体装置の製造方法。 - 請求項13の半導体装置の製造方法において、さらに、
(c)前記ダイを基板または既にボンディングされているダイの上にボンディングする工程を備える半導体装置の製造方法。 - 請求項16の半導体装置の製造方法において、
前記(b)工程はさらに前記ピックアップしたダイを中間ステージに載置する工程を有し、
前記(c)工程はさらに前記中間ステージから前記ダイをピックアップする工程を有する半導体装置の製造方法。
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