JPH04329646A - 半導体チップのピックアップ装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体チップのピックア
ップ装置に係わり、特に半導体チップのダイボンディン
グに用いることで、ダイボンディングの生産性を向上さ
せることが可能な半導体チップのピックアップ装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置のダイボンディング時に用い
られている半導体チップのピックアップ装置としては、
超鋼製の角錘コレットが知られている。角錘コレットの
先端には、先端側に向けて拡開する角錘状の傾斜面が形
成してある吸引空間を有し、この吸引空間内が真空引き
されることにより、ここに半導体チップが吸着され、半
導体チップのピックアップが可能になっっている。ピッ
クアップされた半導体チップは、リードフレーム上等に
ダイボンディングされるようになっている。ダイボンデ
ィングが完了すると、真空引きによる吸引が解除され、
コレットは次の半導体チップのピックアップを行う。

【０００３】従来の角錘コレットにおける吸引空間を画
する傾斜面相互の交差角（「開口角度」とも言う）は、
１２０度に固定されている。角錘コレットにおける傾斜
面の開口角が、１２０度に固定されている理由は定かで
はない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の角錘
コレットを用いて、半導体チップのダイボンディング工
程を行う場合には、次に示すような問題点を有している
。

【０００５】ａ．半導体チップをピックアップし、次い
でリードフレーム等の基板にダイボンディングした後に
、基板の平面に対するチップの傾き（以下、「あおり」
と称する）が大きくなる傾向にある。最近では、半導体
チップが大型化する傾向にあり、大型サイズの半導体チ
ップを従来のコレットを用いてダイボンディングする際
に、特にこのような傾向が大きい。このようなチップの
あおりを低減するために、従来では、ダイボンディング
時に、コレットをスクラブ（チップを基板上にこすり付
けるようにして装着すること）させるようにしている。 ところが、このようなスクラブ動作を行うと、ダイボン
ディング工程時間が、スクラブ無しのダイボンディング
に比較し、約２０〜３０％程度長くなり、生産性が低下
するという不都合を有する。更に、チップ端面がこすら
れるのでカケが発生しやすく品質上の問題点も有する。

【０００６】ｂ．ダイボンディングにおける半導体チッ
プのピックアップ時のチップ吸引力が弱いなどの理由か
ら、チップが位置ずれしてコレットに吸着され、そのま
ま基板上にチップをダイボンディングすると、チップの
位置ずれが生じ易いなどの不都合もある。チップが位置
ずれしてダイボンディングされると、その後の工程で行
われるワイヤボンディング時のボンディング位置検出に
時間がかかり、ワイヤボンディングの工程時間の増大に
もつながる。

【０００７】ｃ．図６に示すように、従来のコレット２
における傾斜面４の開口角度θが１２０度程度に大きい
と、半導体チップ６の上面側周縁が当接する部分８から
、コレットの側面１０までの距離ｂがどうしても大きく
なる。そのため、ピックアップ時に隣の半導体チップ６
にダメージを与えないようにするには、半導体チップ６
，６間の距離ｔを広くする必要がある。距離ｔを広げる
には、半導体ウエハを粘着テープ等の基材シート１２上
でダイシングした後に、基材シート１２を所定の延伸倍
率で延伸する必要がある。その延伸倍率が高くなると、
基材シートの材質を含め、延伸条件が厳しくなり、製造
コストの増大あるいは工程時間の増大につながるおそれ
がある。

【０００８】本発明者等は、角錘コレットのように内部
に吸引空間を有する半導体装置のピックアップ装置につ
いて鋭意検討した結果、吸引空間を画する傾斜面の開口
角を所定の角度範囲にすることで、半導体チップを、ス
クラブさせることなく、チップのあおりが小さい状態で
容易にダイボンディングすることが可能になることを見
い出し、本発明を完成するに至った。

【０００９】本発明は、このような実状に鑑みてなされ
、半導体チップを、スクラブさせることなく、チップの
あおりが小さい状態で容易にダイボンディングすること
が可能であり、しかも、隣のチップとの間隔が小さい場
合でも隣のチップにダメージを与えることなく、ピック
アップすることが可能な半導体チップのピックアップ装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の半導体チップのピックアップ装置は
、真空引きするための吸引孔に連通するように、吸引空
間が内部に形成してあり、この吸引空間を画する傾斜面
の拡開先端側に半導体チップを真空引きによる吸引力で
吸着し、半導体チップをピックアップするためのピック
アップ装置であって、上記吸引空間を画する傾斜面の開
口角度が、６０度以上１１０度以内の範囲にあることを
特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明に係る半導体チップのピックアップ装置
では、吸引空間を画する傾斜面の開口角度が、６０度以
上１１０度以内の範囲に設定してあり、従来例に比較し
て小さい角度に設定してあるが、本発明者等の実験によ
り、これらの角度範囲に設定することにより、特に大き
な半導体チップを、スクラブさせることなく、チップの
あおりが小さい状態で容易にダイボンディングすること
が可能になることが見い出されている。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係る半導体チップ
のピックアップ装置について、図面を参照しつつ詳細に
説明する。図１は本発明の一実施例に係るピックアップ
装置としてのコレットの要部概略断面図、図２は図１に
示すＡ−Ａ線に沿う矢視図、図３はコレットの開口角度
とチップのあおりとの関係を示すグラフ、図４はコレッ
トの開口角度とチップの位置ずれとの関係を示すグラフ
、図５は本実施例に係るコレットによるピックアップ時
の要部概略図、図６は従来例に係るコレットによるピッ
クアップ時の要部概略図である。

【００１３】図１，２に示すように、本発明の一実施例
に係るピックアップ装置としての角錘コレット２０は、
先端側に向けて角錘状に開口する傾斜面２２が形成して
ある吸引空間２４を有する。吸引空間２４には、コレッ
ト２０の基端部側に形成してある吸引孔２６が連通する
ようになっている。吸引孔２６は、パイプあるいはチュ
ーブを介して、真空引きするための真空ポンプ等に接続
するようになっている。真空ポンプなどが駆動されると
、吸引空間２４内の空気は、吸引孔２６を通じて矢印Ｃ
方向に吸引されるようになっている。

【００１４】このコレット２０における傾斜面２２の拡
開先端部の幅ｗは、半導体チップ６の幅ｓよりも多少大
きめに形成してあり、吸引空間２６が真空引きされるこ
とにより、傾斜面２２の拡開先端側に、半導体チップ６
が吸引されるようになっている。

【００１５】本実施例では、この角錘コレット２０にお
ける吸引空間２４を画する傾斜面２２相互の交差角度（
開口角度）θが、６０度以上１１０度以内、好ましくは
７０〜１００度、さらに好ましくは８０〜９５度、特に
好ましくは９０度近傍の範囲にある。このような範囲に
設定することで、通常の半導体チップのみでなく、特に
大型サイズの半導体チップを、スクラブさせることなく
、チップのあおりが小さい状態で容易にダイボンディン
グすることが可能になる。

【００１６】コレットにおける開口角度θを、このよう
な範囲に設定した理由を次に説明する。図３に示すよう
に、開口角度θを変化させて、チップのあおりを調べた
ところ、ダイボンディング時のスクラブの有無に拘らず
、９０度付近でチップのあおりが小さくなることが確認
された。図３において、チップのあおりとは、チップを
リードフレーム等の基板上にダイボンディングした後の
チップ上面の傾きを示し、基板表面から最大限に突出し
ているチップの角部の高さから、最小限に突出している
チップの角部の高さを引いた値（単位：μｍ）を、チッ
プのあおりとした。この実験は比較的大型の半導体チッ
プを用いて行ったが、通常の大きさの半導体チップでも
同様な結果が得られた。

【００１７】本実施例において、開口角度の上限を１１
０度にしたのは、従来の１２０度開口角度のコレットを
用いて、スクラブ有りでダイボンディングした場合と同
様なあおりが得られるスクラブ無しの開口角度が１１０
度付近であることが確認されたためである。ダイボンデ
ィング時にスクラブ動作を行うと、生産性が低下するこ
とから、できればスクラブをしないでダイボンディング
を行いたい。ところが、従来の１２０度開口角度のコレ
ットを用いてスクラブ無しでダイボンディングを行うと
、チップのあおりが大きくなり好ましくない。そこで、
少なくとも、従来のコレットを用いてスクラブ有りと同
程度のあおりが得られる開口角度にすれば、スクラブ無
しで、ダイボンディングが可能になる。スクラブ無しで
ダイボンディングが行われれば、従来に比較し、約２０
〜３０％程度生産性が向上する。

【００１８】本実施例において、開口角度の下限を６０
度にしたのは、この角度以下になると、後述する表１に
も示すように、チップ６がコレットに吸着される場合ま
たは、その状態でダイボンディングされる際に、チップ
の角部に欠け等のダメージが生じることになり好ましく
ないからである。そこで、開口角度の範囲を６０〜１１
０度とした。

【００１９】また、このような角度範囲が良いことは、
図４に示す実験結果からも明かである。図４に示す実験
例では、角錘コレットの開口角度θに応じて、チップが
基板上にダイボンディングされた場合に、平面座標系に
おけるＸ，Ｙ方向のチップの位置ずれがどの様に変化す
るかを調べた。スクラブのある無しに拘らず、開口角度
が小さくなるほどチップの位置ずれが小さくなることが
確認され、コレットの開口角度を上記範囲にすることで
、チップの位置ずれも小さくなることが確認された。 この実験も、比較的大型の半導体チップを用いて行った
が、通常の大きさの半導体チップでも同様な結果が得ら
れた。

【００２０】開口角度θを、それぞれ６０度、９０度及
び１２０度にしたコレットを用いて、ダイボンディング
を行った場合の総合評価を表１に示す。

【表１】

【００２１】表１において、二重丸印は、きわめて良好
であることを示し、丸印は良好であることを示し、三角
印はあまり良くないことを示し、ばつ印は良くないこと
を示す。また、ＤＢとはダイボンディングを示し、ＷＢ
とはワイヤボンディングを示す。表１中のチップ修正力
とは、チップの傾きが修正される度合を示し、チップの
あおり現象に結びつく。チップ修正力は、他の条件が同
じ場合には、開口角度が９０度のコレットが一番良かっ
た。

【００２２】ダイボンディング後のチップ位置精度は、
他の条件が同じ場合には、総合的には、開口角度が９０
度のコレットが一番良かった。なお、チップ位置精度に
おけるθｒ方向とは、チップがダイボンディングされる
基板に対する回転方向の位置ずれである。チップ位置精
度が向上すると、ダイボンディングの次に行われるワイ
ヤボンディングにおけるボンディング位置検出が容易に
なり、ワイヤボンディング時の生産性も向上する。

【００２３】また、チップの吸引力では、他の条件が同
じ場合には、開口角度が９０度のコレットが一番良かっ
た。また、チップのダメージがあるか否かでは、開口角
度６０度のコレットが良くなかった。この結果から、チ
ップのダメージを考慮し、開口角度の下限を６０度とし
た。

【００２４】その他の実験結果を総合して判断すると、
コレットの開口角度θは、特に好ましくは９０度近傍で
あることが判明した。

【００２５】また、本実施例のコレットによれば、図５
に示すように、半導体チップ６の上面側周縁が当接する
部分８から、コレットの側面１０までの距離ｂが、従来
例を示す図６に示すコレットに比較し、小さくすること
が可能になる。そのため、ピックアップ時における隣の
半導体チップ６との距離ｔを従来に比較し狭くすること
が可能になる。このため、半導体ウエハを粘着テープ等
の基材シート１２上でダイシングして各チップ６に分割
した後に、基材シート１２を延伸して各チップ間に隙間
を形成するための延伸倍率を従来に比較して小さくでき
る。このため、ダイシング後の基材テープ１２の延伸工
程が容易になり、全体としての製造コストの低減及び工
程時間の削減を図れる。

【００２６】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変するこ
とができる。例えば、ピックアップ装置としてのコレッ
ト２０の形状や大きさは、上述した実施例に限定される
ものではなく、半導体チップの種類や大きさに応じて種
々に改変することが可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
ピックアップ装置を用いてダイボンディングを行えば、
スクラブ無しでダイボンディングを行うことが可能にな
り、生産性が、数十％程度向上する。その場合でも、従
来に比較し、チップのあおり現象を低下することができ
る。また、本発明の係るピックアップ装置は、チップ吸
引力が強く、ダイボンディング用として用いた場合に、
ダイボンディング後のチップ位置精度が向上し、ワイヤ
ボンディング時のボンディング位置検出が容易になり、
ワイヤボンディングの生産性も向上する。また、本発明
のピックアップ装置では、ピックアップ時に隣に配置し
てあるチップに接触するおそれが少なくなり、ダイシン
グ工程後の延伸条件の緩和とダイボンディング時におけ
るチップのピックアップ調整の容易化が図れる。このよ
うに、本発明のピックアップ装置によれば、ダイボンデ
ィング及びワイヤボンディングにおける歩留まりの向上
が図れると共に、ピックアップ装置でダイボンディング
される製品の品質向上を図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係るピックアップ装
置としてのコレットの要部概略断面図である。

【図２】図２は図１に示すＡ−Ａ線に沿う矢視図である
。

【図３】図３はコレットの開口角度とチップのあおりと
の関係を示すグラフである。

【図４】図４はコレットの開口角度とチップの位置ずれ
との関係を示すグラフである。

【図５】図５は本実施例に係るコレットによるピックア
ップ時の要部概略図である。

【図６】図６は従来例に係るコレットによるピックアッ
プ時の要部概略図である。

【符号の説明】

６　　半導体チップ ２０　　コレット ２２　　傾斜面 ２４　　吸引空間 ２６　　吸引孔 θ　　　　開口角度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　真空引きするための吸引孔に連通する
   ように、吸引空間が内部に形成してあり、この吸引空間
   を画する傾斜面の拡開先端側に半導体チップを真空引き
   による吸引力で吸着し、半導体チップをピックアップす
   るためのピックアップ装置であって、上記吸引空間を画
   する傾斜面の開口角度が、６０度以上１１０度以内の範
   囲にあることを特徴とする半導体チップのピックアップ
   装置。