JPWO2005029574A1 - コレット、ダイボンダおよびチップのピックアップ方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このような半導体チップを基板にボンディングするダイボンダにおいては、図4に示すように、半導体チップのピックアップ位置P1と、ボンディング位置P2との間を移動するピックアップおよびボンディングツール(以下、ツールという)40を用いる。以下、その動作を詳述すると、半導体チップのピックアップ位置P1で、ツール40が下降し(a)、半導体チップ集合体60から半導体チップ65を真空吸着したツール40が上昇(ピックアップ)した後(b)、水平移動し(c)、ボンディング位置P2で、ツール40が下降して(d)半導体チップ65を基板1に接合材2を介してボンディングし、ボンディングが終了すると、ツール40が上昇した後(e)、水平移動して(f)、元のピックアップ位置P1の上方に復帰する。
上記のツール40におけるa〜fの動作の間に、半導体チップ集合体60は1ピッチ分だけ水平移動して、次のピックアップすべき半導体チップ65がピックアップ位置にP1に移動させられる。また、基板1も1ピッチ分だけ水平移動して、次のボンディング領域がボンディング位置P2に移動させられる。以下、同様の動作を繰り返して、順次、半導体チップ65をピックアップして、基板1にボンディングするようにしている。
上記のツール40は、図5A,図5Bに示すように、コレットホルダ41にコレット42が取り付けて構成されている。コレットホルダ41は、中心部に真空系または圧縮気体系が接続される真空吸引孔43を有し、コレットホルダ41を連結するパイプに取り付けるための止めねじ44と、下端に立下部45と、この立下部45内の凹部46とを備えている。コレット42は、中心部に真空吸引孔47と、前記凹部46に嵌り込む凸部48と、立下部45の下端に接合されたフランジ部49とを有する。そして、コレットホルダ41の真空吸引孔43と、コレット42の真空吸引孔47とは、凹部46の天井部と凸部48の上面との間に形成された空間部50を介して連通している。なお、図示例とは逆に、凹部をコレット42側に設け、凸部をコレットホルダ41側に設ける場合もある。
また、上記従来のダイボンダにおけるピックアップ位置P1では、通常、図6Cに示すような、半導体チップ集合体60が配置されている。この半導体チップ集合体60は、図6Aに示すように、ウェーハリング61に貼り付けた表面に粘着層を有するウェーハシート62に半導体ウェーハ63を貼り付け、この半導体ウェーハ63を、図6Bに示すように、ダイサ64によって縦横に切断して個々の半導体チップ65に分割した後、図6Cに示すように、ウェーハシート62を固定リング66の上に配置して、ウェーハリング61を押し下げる(あるいは固定リング66を押し上げる)ことによって、ウェーハシート62を引き伸ばして、個々の半導体チップ65の間隔を拡大するとともに、半導体チップ65とウェーハシート62との接着力を低下させたものが用いられていた。
この半導体チップ集合体60から、半導体チップ65をピックアップする場合、図4に示すように、半導体チップ65の下方から突上げピン67で半導体チップ65を突上げるとともに、半導体チップ65の周辺部のウェーハシート62を下方からの真空吸引力により下方に変形させて、半導体チップ65とウェーハシート62との接着面積を減少させることによって、半導体チップ65とウェーハシート62との接着力を低減させて、コレット42により半導体チップ65を小さい真空吸引力で確実に吸着してピックアップできるようにしている。もしくは、半導体チップをコレット42に吸着固定し、ウェーハシートの下面を吸着ステージで吸引して引下げる方法で半導体チップ65をウェーハシート62からピックアップできるようにしている。
ここで、前記コレット42には、図7A〜図7Cに示す各種の構成のものがある。図7Aに示すコレット42Aは、中心部に単一かつ大径の真空吸引孔51を有し、下面に平坦面52を設けたものである。図7Bに示すコレット42Bは、中心部に単一かつ大径の真空吸引孔51を有するとともに、下面の周辺部に立下部53を設けて、この立下部53内に真空吸引孔51に連通する凹部54を設けたものである(例えば、特許文献1参照。)。図7Cに示すコレット42Cは、中心部に単一かつ大径の真空吸引孔51を有するとともに、下面の周辺部に立下部53を設けて、この立下部53内に真空吸引孔51と連通する凹部54を設け、さらに、この凹部54と真空吸引孔51との間に、傾斜面55を形成したものである。
そして、図7Aに示すコレット42Aは、下面の平坦面52を半導体チップ65に当接させて、真空吸引孔51に真空吸引力を作用させて、チップ65を吸着する。また、図7Bに示すコレット42Bは、周辺部の立下部53の下面をチップ65に当接させて、真空吸引孔51に真空吸引力を作用させて、チップ65を吸着する。さらに、図7Cに示すコレット42Cは、傾斜面55の途中にチップ65の上面肩部を当接させて、真空吸引孔51に真空吸引力を作用させて、チップ65を吸着する。
薄片チップは機械的強度が小さいため、その取り扱いには細心の注意を必要とする。ところが、従来のコレット42は、前記図7Aの42A,図7Bの42B,図7Cの42Cに示すように、いずれも中心部に単一かつ大径の真空吸引孔51を有する構造であり、薄片チップのピックアップ時に半導体チップの中央部を真空吸着するものであるため、ピックアップ時におけるウェーハシートの剥離開始時や剥離終了時に起きるウェーハシートの変形に起因して、半導体チップに過大なストレスを与えることが回避できず、薄片チップが割れ易かった。
また、ボンディング時に、中央部の真空吸引孔による吸着のため、剥離後の半導体チップを安定してハンドリングできないだけでなく、半導体チップ中央部分が浮上がり全面に気泡が残留する等により所定の接合品質を得ることができないという問題点があった。
以下、それらの問題点について、各コレット別に詳述する。まず、図7Aに示すコレット42Aは、薄片チップ65aをウェーハシート62からピックアップする際の剥離開始時に、図8Aに示すように、薄片チップ65aの中央部が上方に変形するような応力を受けるとともに、ウェーハシート62の下方への変形力によって、薄片チップ65aの周辺部がウェーハシート62と一緒に下方に変形されるような応力を受けるため、薄片チップ65aが割れ易い。
また、コレット42Aで薄片チップ65aを基板1にボンディングする際に、図8Bに示すように、接合材2の反力によって薄片チップ65aが上方に向かう応力を受けるが、このとき、中心部の真空吸引孔51の存在によって、薄片チップ65aの中央部が局部的に上方に変形するような応力3を受けるため、薄片チップ65aが割れ易い。
また、コレット42Aで薄片チップ65aを基板1にボンディングする際に、図8Bに示すように、コレット42Aにより所定の圧力を加えて薄片チップ65aを基板1に押え付けているため、薄片チップ65aが割れないまでも、真空吸引孔51から圧力が上方に逃げてしまうため、薄片チップ65aの中央部分が上方に変形してボンディングされることがある。このような現象は、後述する図7Bのコレット42Bや、図7Cのコレット42Cにおいても同様である。
さらに、ボンディング終了後、コレット42Aから離脱し難い薄片チップ65aがある場合、図8Cに示すように、真空吸引孔51に圧縮気体4を供給して、コレット42Aから薄片チップ65aを離脱し易くするようにすると、圧縮気体4の噴出圧力が薄片チップ65aの中央部に集中するために、薄片チップ65aの中央部が下方に変形するような応力を受けるので、薄片チップ65aが割れ易いという問題点があった。
図7Bに示すコレット42Bは、図7Aに示すコレット42Aに比較して、大きな凹部54を有するため、薄片チップ65aをウェーハシート62からピックアップする際の剥離開始時に、図9Aに示すように、凹部54の存在および突上げピン67の突上げによって、薄片チップ65aの中央部が上方に変形するような大きな応力を受けるために、薄片チップ65aが割れ易い。
また、コレット42Bで薄片チップ65aを基板1にボンディングする際に、図9Bに示すように、接合材2の反力によって薄片チップ65aが上方に向かう応力を受けるが、このとき、凹部54の存在によって、薄片チップ65aの中央部が局部的に上方に変形するような大きな応力3を受けるため、薄片チップ65aが割れ易い。
さらに、ボンディング終了後に、真空吸引孔51に圧縮気体4を供給すると、図9Cに示すように、薄片チップ65aの中央部が下方に変形するような応力を受けるため、薄片チップ65aが割れ易いという問題点があった。
図7Cに示すコレット42Cは、通常、厚い半導体チップ用のものであるが、仮に、薄片チップ65aに適用した場合、図示は省略するが、ウェーハシート62から薄片チップ65aをピックアップする際の剥離開始時に、図9Aと同様に、凹部54の存在および突上げピン67の突上げによって、薄片チップ65aの中央部が上方に変形するような応力を受けるために、薄片チップ65aが割れ易い。
また、薄片チップ65aを基板1にボンディングする際に、図9Bと同様に、接合材2の反力によって薄片チップ65aが上方に向かう応力3を受けるが、このとき、中央部の凹部54の存在によって、薄片チップ65aの中央部が上方に変形するような応力を受けるため、薄片チップ65aが割れ易い。
さらに、ボンディング終了後に、薄片チップ65aを接合材2に密着させるため真空吸引孔51に圧縮気体4を供給すると、図9Cと同様に、薄片チップ65aの中央部が下方に変形するような応力を受けるため、薄片チップ65aが割れ易いという問題点があった。
さらに、図7Cに示すコレット42Cは、上記の問題点の他に、下面の周辺部に立下部53を有し、この立下部53によって形成される凹部54内の傾斜面55に薄片チップ65aの肩部を当接させて吸着するので、ピックアップ時に、次のような特有の問題点を有する。
すなわち、図10Aに示すように、吸着しようとする薄片チップ65aの両側に隣接する4個の薄片チップ65b,65cの間隔寸法L1が、コレット42Cの幅寸法Lよりも小さいと、薄片チップ65aと隣接する薄片チップ65b,65cとの隙間gが小さ過ぎて、この隙間gに立下部53が入り込めないため、立下部53の下面で隣接する薄片チップ65b,65cを破損したり、吸着しようとする薄片チップ65aを吸着することができなかったりする。
一方、図10Bに示すように、吸着しようとする薄片チップ65aの両側に隣接する4個の薄片チップ65b,65cの間隔寸法L2を、コレット42Cの幅寸法Lよりも大きくすると、吸着しようとする薄片チップ65aと隣接する薄片チップ65b,65cとの間に、立下部53が入り込めるだけの間隔g1が確保されて、薄片チップ65aのピックアップは可能になるが、このように大きな隙間g1を形成するためには、図6Cに示すウェーハシート62の伸張時に、ウェーハシート62を大きく伸張させる必要があり、薄片チップ65aの数を少なくしなければならず、薄片チップ65aの収率が低くなる。あるいは、大径のウェーハリング61およびウェーハシート62を必要とするため、ウェーハリング61やウェーハシート62が高額化する。しかも、ピックアップ時に、半導体チップ集合体60の水平移動距離が大きくなるため、ダイボンダが大型、かつ高価になるのみならず、高速化ができないといった問題点もあった。また、ニードルレスピックアップとの組合せでも、中央部分にのみ吸引穴を持つコレットではシートの変形によりチップ周辺も変形する。これはチップの変形回復力に対してシート・チップ間の粘着力が比較的高い時に発生する。チップの変形回復力が50mg以下であれば特に発生しやすく、場合によっては薄片チップが割れることがある。この対策としては複数の真空穴を設けたコレットが有効である。更に、コレット・ステージそれぞれの真空圧力を調整する機構を設けてチップ割れを防止することも行われている。例えば上部(コレット側)を最大真空圧としてチップ保持力を高くし、下部(ステージ側)でチップが割れないように圧力コントロールを行う。
そこで、本発明は、例えば、薄片チップのピックアップおよび/またはボンディング時に、薄片チップが破損しないコレット、このコレットを用いたダイボンダおよびチップのピックアップ方法を提供することを目的とするものである。
本発明のコレットは、上記の課題を解決するために、チップをピックアップおよび/またはボンディングするコレットにおいて、コレットの下面を平坦面に形成するとともに、この下面の平坦面に複数の真空吸引部を設けたことを特徴としている(請求項1)。
上記の「チップをピックアップおよび/またはボンディングするコレット」なる用語は、チップをピックアップしてそのままボンディングする、所謂、ダイレクトボンディング方式のダイボンダにおけるコレットのみならず、チップをピックアップして一旦トレーや位置修正部などに移載し、このトレーや位置修正部などからチップをピックアップしてボンディングする、所謂、間接ボンディング方式のダイボンダにおけるピックアップ用のコレット、またはトレーや位置修正部などからチップをピックアップしてボンディングするボンディング用のコレットを含むものである。
また、本発明のコレットは、中心部に真空吸引孔を有するコレットホルダに装着されており、上下に貫通する複数の真空吸引孔を備え、前記コレットホルダの真空吸引孔とコレットの複数の真空吸引孔とを連通させる密閉された空間部を設けたことを特徴としている(請求項2)。
また、本発明のコレットは、中心部に真空吸引孔を有するコレットホルダに装着されており、このコレットが単一または複数の真空吸引孔を有するとともに、下面にその真空吸引孔に連通する溝部とを備え、前記コレットホルダの真空吸引孔とコレットの単一または複数の真空吸引孔とを連通させる密閉された空間部を設けたことを特徴としている(請求項3)。
また、本発明のダイボンダは、上記のいずれかに記載のコレットを備えたことを特徴としている(請求項4)。
さらに、本発明のチップのピックアップ方法は、上記のダイボンダを用いて、裏面がウェーハシートに接合されたチップをコレットで真空吸着した後、チップの裏面をウェーハシートの下方から突上げピンで相対的に突上げるか、ウェーハシートを下方からの真空吸引力によって下方に変形させることを特徴としている(請求項5)。
本発明の請求項1に記載のコレットによれば、下面の複数の真空吸引部によって薄片チップの周辺部を真空吸着することができるため、従来のように薄片チップの中央部のみに真空吸引力が作用して周辺部がフリーになることがなくなり、例えば、薄片チップをウェーハシートから剥離してピックアップする際に、薄片チップの周辺部のウェーハシートが下方から作用する真空吸引力によって下方に変形されても、薄片チップの周辺部がコレットで真空吸着されているので、薄片チップの周辺部がウェーハシートの変形に伴って下方に変形することがなく、ウェーハシートのみを下方に変形させることが可能になり、薄片チップのウェーハシートからの剥離開始がスムーズに行われ、薄片チップのピックアップ時の割れを防止することができる。
また、例えば、薄片チップを基板にボンディングする際に、コレットの平坦面によって、薄片チップを均等に押圧することができるので、従来のコレット中央部に設けた真空吸引孔の存在および接合材の反力によって、薄片チップの中央部が上方に変形するような応力を受けることがなくなり、薄片チップのボンディング時の割れを防止することができる。
さらに、薄片チップのボンディング終了後、真空吸引部に圧縮気体を供給して、薄片チップがコレットから離れ易くする場合、複数の真空吸引部から噴出される圧縮気体が薄片チップの広い面に分散されることによって、従来の中央部に真空吸引孔を有するコレットのように、薄片チップの中央部に局部的に圧縮気体の噴出圧力が集中して、薄片チップの中央部が下方に変形しようとする応力がなくなり、薄片チップのコレットから離脱時の割れを防止することができる。
また、本発明の請求項2に記載のコレットによれば、コレットホルダの中心部の真空吸引孔に作用する真空吸引力は、コレットホルダとコレットとの間の密閉された空間部を介して、コレットの複数の真空吸引孔に均等に分散させて、薄片チップの周辺部を真空吸着することができ、また、平坦面で接合材の反力を分散して受けることができ、さらに、圧縮気体の供給時には、圧縮気体を分散して薄片チップに供給できるので、薄片チップのピックアップ時、ボンディング時および薄片チップの離脱時のいずれにおいても、薄片チップが割れることを防止できる。しかも、コレットホルダは、従来と同様に、中心部のみに真空吸引孔を有するものが共用でき、単に、コレットに複数の真空吸引孔を有するものを採用すればよいので、複数の真空吸引孔を蟻溝などによって形成する場合に比較して、格段に構成が簡単になり、コレットを安価に製作することができる。なお、コレットの複数の真空吸引孔は、コレットの鋳込み成形時に同時に形成することができるので、真空吸引孔の増加による工数アップやコストアップはない。
また、コレットの真空吸引孔の孔径や密度を、中央部と周辺部とで異ならせることによって、薄片チップのボンディング時に、薄片チップの中央部から周辺部へと圧力が加わるようにすることができ、薄片チップの下部の雰囲気ガスを押し出しながら基板にボンディングすることが可能になり、雰囲気ガスを巻き込むことなく薄片チップをボンディングすることができる。これによりチップと母材の間に巻き込むガスを確実に除去し、所定の接着強度ならびに製品品質を得ることができる。
また、本発明の請求項3に記載のコレットによれば、コレットホルダの中心部の真空吸引孔に作用する真空吸引力は、コレットの単一または複数の真空吸引孔を介して、溝部に均等に分散されるので、ピックアップ時に薄片チップの周辺部を真空吸着することができ、ボンディング時に接合材の反力を平坦面で分散して受けることができ、薄片チップの離脱時に圧縮気体の噴出圧力を薄片チップのより広い面に分散することができるので、ピックアップ時、ボンディング時および離脱時のいずれにおいても、薄片チップを局部的に変形させるような応力が作用しないため、薄片チップの割れを防止できる。しかも、コレットホルダは、従来と同様に、中心部のみに真空吸引孔を有するものが共用でき、単に、コレットの下面に真空吸引孔に連通する溝部を有するものを採用すればよいので、複数の真空吸引孔を蟻溝などによって形成する場合に比較して、格段に構成が簡単になり、コレットを安価に製作することができる。なお、コレットの真空吸引孔および溝部は、コレットの鋳込み成形時に同時に形成することができるので、溝部を設けることによる工数アップやコストアップは生じない。
また、本発明の請求項4に記載のダイボンダによれば、薄片チップをウェーハシートから剥離するピックアップ時に、ウェーハシートに貼り付けられた薄片チップを下方から突上げピンで突上げたり、ウェーハシートを真空吸引して下方に変形させたりすることによって、薄片チップとウェーハシートとの接着面積を減少させて接着力を低減させる場合に、薄片チップの上面周辺部をコレットの複数の真空吸引孔または溝部で吸着でき、かつ、薄片チップを平坦面で受けるので、薄片チップの中央部が上方に変形したり、薄片チップの周辺部がウェーハシートの変形に伴って下方に変形したりすることがなく、薄片チップの周辺部のウェーハシートのみが下方に変形して、薄片チップとウェーハシートとの接着力を低減させて、スムーズに剥離開始して、薄片チップを割ることなく確実にピックアップすることができる。
また、薄片チップを基板にボンディングする際に、接合材の反力をコレットの平坦面に分散して受けるため、従来のコレット中央部に設けた真空吸引孔の存在および接合材による反力によって、薄片チップの中央部が上方に変形する現象がなくなり、薄片チップの割れをなくしてボンディングすることができる。
さらに、薄片チップのボンディング後、真空吸引孔に圧縮気体を供給して、薄片チップをコレットから離れ易くする場合には、コレットの複数の真空吸引孔または溝部から圧縮気体が薄片チップの広い面に分散して噴出されることによって、従来の中央部に真空吸引孔を有するコレットのような、薄片チップの中央部に圧縮気体の噴出圧力が集中して、薄片チップの中央部が下方に変形することがなくなり、薄片チップの割れを防止して、薄片チップをコレットから離脱させることができる。
さらに、本発明の請求項5に記載のチップのピックアップ方法によれば、コレットでチップの周辺部を真空吸着してから、チップの裏面を突上げピンで相対的に突上げたり、チップを接合しているウェーハシートを真空吸引して下方に変形させたりするので、従来のチップのピックアップ方法のように、チップの周辺部がフリーの状態でチップの中央部が相対的に突上げられたり、チップの周辺部のウェーハシートが下方に変形したりすることがなくなり、チップにストレスを与えることなく、チップのピックアップ時の割れを効果的に防止することが可能になる。
図1Bは、図1Aのボンディングツールの下面図、
図1Cは、図1Aのボンディングツールにおけるコレットの正面図、
図2Aは、図1のコレットを備えたダイボンダにおける動作説明用の薄片チップのピックアップ時の状態の要部拡大縦断面図、
図2Bは、薄片チップのボンディング時の状態の要部拡大縦断面図、
図2Cは、図1のコレットを備えたダイボンダにおける動作説明用の薄片チップのコレットからの離脱時の状態の要部拡大縦断面図、
図3Aは、本発明の第2実施例に係るボンディングツールの縦断側面図、
図3Bは、図3Aのボンディングツールの下面図、
図3Cは、図3Aのボンディングツールにおけるコレットの正面図、
図4は、ダイボンダにおけるピックアップおよびボンディング動作説明図、
図5Aは、従来のダイボンダにおけるボンディングツールの縦断背面図、
図5Bは、図5Aのボンディングツールの部分拡大縦断正面図、
図6Aは、図4に示す半導体チップ集合体の製造工程のウェーハシートに半導体ウェーハを貼り付けた状態の説明図、
図6Bは、図4に示す半導体チップ集合体の製造工程のダイサによって半導体ウェーハを個々の半導体チップに分割した状態の説明図、
図6Cは、図4に示す半導体チップ集合体の製造工程のウェーハシートを引き伸ばした状態の説明図、
図7Aは、従来のダイボンダにおけるコレットの縦断面図、
図7Bは、従来のダイボンダにおける他のコレットの縦断面図、
図7Cは、従来のダイボンダにおけるさらに他のコレットの縦断面図、
図8Aは、図7Aのコレットによる動作説明用の薄片チップのピックアップ時の状態の要部拡大縦断面図、
図8Bは、図7Aのコレットによる動作説明用の薄片チップのポンディング時の状態の要部拡大縦断面図、
図8Cは、図7Aのコレットによる動作説明用の薄片チップの離脱時の状態の要部拡大縦断面図、
図9Aは、図7Bのコレットによる動作説明用の薄片チップのピックアップ時の状態の要部拡大縦断面図、
図9Bは、図7Bのコレットによる動作説明用の薄片チップの離脱時の状態の要部拡大縦断面図、
図9Cは、図7Bのコレットによる動作説明用の薄片チップの接合材に対する密着時の要部拡大縦断面図、 図10Aは、図7Cのコレットによる問題点の説明用の要部拡大縦断面図で、チップ間隔が小さい場合における第1の問題点の説明図、
図10Bは、図7Cのコレットによる問題点の説明用の要部拡大縦断面図で、チップ間隔を大きくした場合における第2の問題点の説明図である。
コレット30は、例えば、用途に応じて、ステンレス,ニトリルゴム,フッ素ゴム,耐熱性樹脂製その他でなり、下面の平坦面31と、上下に貫通する複数(図示例は、矩形状の薄片チップ用のもので縦3個×横5個の15個)の小径の真空吸引孔32と、前記コレットホルダ20の凹部25に嵌り込む凸部33と、コレットホルダ20の立下部24の下面に当接するフランジ部34とを有する。
前記コレットホルダ20の凹部25の深さ寸法H1は、コレット30の凸部33の高さ寸法H2よりも大きく設定されており、凹部25の天井面と凸部33の上面との間に、H1−H2の空間部26が形成されている。このため、コレットホルダ20の真空吸引孔21と、コレット30の真空吸引孔32とは、空間部26を介して連通している。それにより、コレットホルダ20の真空吸引孔21に真空吸引力を作用させると、空間部26を介してコレット30の複数の真空吸引孔32に真空吸引力が作用する。また、コレットホルダ20の真空吸引孔21に圧縮気体を供給すると、前記空間部26を介して、コレット30の複数の真空吸引孔32から圧縮気体が分散して噴出される。
次に、上記のツール10による薄片チップのピックアップ動作、ボンディング動作およびコレットからの離脱動作について、図面を参照して説明する。
まず、ピックアップ位置P1で、薄片チップをピックアップする場合について説明すると、図2Aに示すように、ツール10のコレット30を、ウェーハシート62に接着された薄片チップ65aの上面に当接させて、コレットホルダ20の真空吸引孔21に真空吸引力を作用させる。すると、この真空吸引力は、空間部26を介して、コレット30の複数の真空吸引孔32に分散されて、薄片チップ65aの周辺部を真空吸着することができる。
この状態で、ウェーハシート62の下方から突上げピン67で薄片チップ65aの中央部を突上げたり、ウェーハシート62を下方からの真空吸引力によって下方に変形させたりすると、薄片チップ65aが平坦面31に当接しており、かつ周辺部がコレット30の真空吸引孔32によって吸着されているので、薄片チップ65aの中央部が突上げピン67によって上方に湾曲することがないとともに、薄片チップ65aの周辺部がウェーハシート62の変形に伴って下方に変形することがなく、薄片チップ65aの周辺部がウェーハシート62からスムーズに剥離を開始して、薄片チップ65aとウェーハシート62との接着面積が減少して接着力が減少する。
そのまま、ツール10を上昇させると、前述のように、周辺部がウェーハシート62から剥離している薄片チップ65aは、この剥離している周辺部から中心部に向かってウェーハシート62から次第に剥離されていき、完全に剥離される。このとき、薄片チップ65aの中央部がコレット30の真空吸引孔32によって吸着されているので、薄片チップ65aの中央部が下方に変形することがなく、スムーズにウェーハシート62から剥離され、薄片チップ65aが割れることなくピックアップされる。
次に、このツール10に吸着された薄片チップ65aを基板1にボンディングする場合について説明すると、図2Bに示すように、基板1に供給されている接合材2によって、薄片チップ65aは上方に向かう反力を受けるが、コレット30の下面に平坦面31を有するので、接合材2による反力は、薄片チップ65aの裏面全体に均一に分散される結果、従来のような薄片チップ65aの中央部のみに局部的な反力を受けることがなくなり、薄片チップ65aの割れがなくなる。
また、ボンディング終了後、ツール10から薄片チップ65aを離脱させるために、真空吸引孔21に圧縮気体を供給した場合、図2Cに示すように、圧縮気体4はコレット30の複数の真空吸引孔32から薄片チップ65aに分散して噴出されるために、従来の中央部に単一の真空吸引孔を有するコレットのように、薄片チップ65aの中央部のみに圧縮気体が集中して噴出されないので、薄片チップ65aの中央部が下方に変形することがなくなり、薄片チップ65aの割れを防止して、薄片チップ65aを離脱させることができる。
コレット30Aは、下面の平坦面31と、複数の小径の真空吸引孔32と、コレットホルダ20の凹部25に嵌り込む凸部33と、コレットホルダ20の立下部24の下面に当接するフランジ部34とを有する点は、図1Aのコレット30と同様であるが、さらに、複数の真空吸引孔32の下端と一方向に連通する溝部35と、複数の真空吸引孔32の下端と他方向に連通する溝部36とを有する点が異なっている。コレット30Aを貫通する真空吸引孔24および溝部35,36は、製作型に予め真空吸引孔24および溝部35,36の形状に対応する凸部を形成しておけば、コレット30Aの鋳込み成形時に、同時に真空吸引孔24および溝部35,36を形成することができるので、複数の真空吸引孔32や溝部35,36を形成することによる製造工数アップやコストアップはない。
次に、この溝部35,36を有するコレット30Aを備えたツール10Aの動作について説明する。
まず、ツール10Aで薄片チップ65aを吸着する場合は、ツール10Aのコレット30Aを、ウェーハシート62に接合された薄片チップ65aの上面に当接させて、コレットホルダ20の真空吸引孔21に真空吸引力を作用させる。すると、この真空吸引力は、空間部26を介して、コレット30Aの複数の真空吸引孔32に分散され、さらに、これらの真空吸引孔32に連通する溝部35,36に分散されて、薄片チップ65aの周辺部をより広い面で真空吸着することができる。
この状態で、ウェーハシート62の下方から突上げピン67で薄片チップ65aの中央部を突上げたり、ウェーハシート62を下方からの真空吸引力によって下方に変形させたりすると、薄片チップ65aが平坦面31に当接しており、かつ周辺部がコレット30Aの溝部35,36によって真空吸着されているので、薄片チップ65aの中央部が突上げピン67によって上方に変形することがないとともに、薄片チップ65aの周辺部がウェーハシート62の変形に伴って下方に変形することがなく、薄片チップ65aの周辺部がウェーハシート62からスムーズに剥離を開始して、薄片チップ65aとウェーハシート62との接着面積が減少して接着力が減少する。
そのまま、ツール10Aを上昇させると、前述のように、周辺部がウェーハシート62から剥離している薄片チップ65aは、この剥離している周辺部から中心部に向かってウェーハシート62から次第に剥離されていき、完全に剥離される。このとき、薄片チップ65aの中央部がコレット30Aの溝部35,36によって吸着されているので、薄片チップ65aの中央部が下方に変形することがなく、スムーズにウェーハシート62から剥離され、薄片チップ65aが割れることなくピックアップされる。
次に、このツール10Aに吸着された薄片チップ65aを基板1にボンディングする場合について説明すると、基板1に供給されている接合材2によって、薄片チップ65aは上方に向かう反力3を受けるが、コレット30Aの下面に平坦面31を有するので、接合材2による反力は、薄片チップ65aの裏面全体に均一に分散される結果、従来のような薄片チップ65aの中央部のみに局部的な反力を受けることがなくなり、薄片チップ65aの割れがなくなる。
また、ボンディング終了後、ツール10Aから薄片チップ65aを離脱させるために、真空吸引孔21に圧縮気体4を供給した場合、圧縮気体4はコレット30Aの複数の溝部35,36から薄片チップ65aの広い面に分散して噴出されるために、従来の中央部に単一の真空吸引孔を有するコレットのように、薄片チップ65aの中央部のみに局部的に圧縮気体が集中して噴出されないので、薄片チップ65aの中央部が下方に変形することがなくなり、薄片チップ65aの割れを防止して、薄片チップ65aを離脱させることができる。
なお、上記の各実施例は、本発明の特定の形態について説明したもので、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。
例えば、上記実施例2では、コレット30Aに、複数の真空吸引孔32を形成した場合について説明したが、図3A,図3Bに示すコレット30Aのように、平坦面31に溝部35,36を形成する場合には、この溝部35,36に連通する真空吸引孔32の本数を、図示例よりも少なくすることができ、例えば、単一の真空吸引孔24を有する構成にしてもよい。
また、上記実施例は、特に顕著な効果が発揮される薄片チップのピックアップ、ボンディングおよびコレットからの離脱について説明したが、通常の50μm以上の厚さ寸法を有する半導体チップのピックアップ、ボンディングおよびコレットからの離脱についても適用できることはいうまでもない。
また、上記実施例は、基板1に接合材2を塗布などにより供給して、この接合材2を介して薄片チップをボンディングする場合について説明したが、予め、薄片チップの裏面に接合材を被着させておいて、この接合材を介してボンディングするようにしてもよい。
また、上記実施例1,2では、コレットホルダ20側に、立下部24と凹部25を設け、コレット30,30A側に、前記凹部25に嵌り込む凸部33と、前記立下部24の下面に当接するフランジ部34を設ける場合について説明したが、図示例とは逆に、コレット30,30A側に、立上部および凹部を設け、コレットホルダ20側に、前記凹部に嵌り込む凸部および前記立上部の上面に当接するフランジ部を設けてもよい。
また、図2A〜図2Cでは、コレット30の大きさが薄片チップ65aの大きさと同等の場合について示しているが、より薄片チップ65aの周辺部分を真空吸着するためには、コレット30の大きさが薄片チップ65aより大きいものでもよい。このようにコレット30を薄片チップ65aより大きくすることにより、薄片チップ65a周辺部における接合材の気泡をより完全に除去し、良好なボンディングを実現することができる。コレット30の具体的な大きさ(チップサイズからのはみ出し量)は、チップサイズや、チップとリードフレーム、もしくは基板等の間に介在する接合テープの厚さにより異なる。
また、上記実施例1では、コレット30の複数の真空吸引孔32を、同一径で、かつ、均一に形成する場合について説明したが、例えば、中央部の真空吸引孔の孔径は大きく、周辺部の真空吸引孔の孔径は小さく形成したり、中央部の真空吸引孔の密度を大きく、周辺部の真空吸引孔の密度を小さく形成したりすることによって、中央部と周辺部とで薄片チップに加わる圧力が異なるようにすると、薄片チップの基板へのボンディング時に、薄片チップの中央部から周辺部へと次第に圧力を加えて、薄片チップの下方の雰囲気ガスを押し出しながらボンディングすることが可能になり、接合材に気泡を含まない良好なボンディングを実現することができる。また、図1及び図2ではコレット30のチップとの接触面を平坦面としているが、チップ下面と突上げピンやニードルレススライダーとの間に介在するシートの変形を利用し、コレット30の下面中央部分を下向きに僅かに凸を成す曲面に成形することで、複数の真空吸引孔32との相乗作用でより剥離性を向上させたり、ボンディング時の雰囲気ガスの押出しをスムーズにしたりすることができる。
また、上記実施例は、チップをピックアップしてそのままボンディングする、所謂、ダイレクトボンディング方式のダイボンダについて説明したが、ピックアップしたチップを一旦トレーや位置修正部に移載し、このトレーや位置修正部からチップをピックアップしてボンディングする、所謂、間接ボンディング方式のダイボンダにおけるピックアップ用のコレットや、ボンディング用のコレットにも適用することができる。
Claims (5)
- チップをピックアップおよび/またはボンディングするコレットにおいて、
コレットの下面を平坦面に形成するとともに、この下面の平坦面に複数の真空吸引部を設けたことを特徴とするコレット。 - 前記コレットが、中心部に真空吸引孔を有するコレットホルダに装着されており、
上下に貫通する複数の真空吸引孔を備え、
前記コレットホルダの真空吸引孔とコレットの複数の真空吸引孔とを連通させる密閉された空間部を設けたことを特徴とする請求項1に記載のコレット。 - 前記コレットが、中心部に真空吸引孔を有するコレットホルダに装着されており、
このコレットが単一または複数の真空吸引孔を有するとともに、下面にその真空吸引孔に連通する溝部とを備え、
前記コレットホルダの真空吸引孔とコレットの単一または複数の真空吸引孔とを連通させる密閉された空間部を設けたことを特徴とする請求項1に記載のコレット。 - 前記請求項1から3のいずれかに記載のコレットを備えたことを特徴とするダイボンダ。
- 前記請求項4に記載のダイボンダを用いて、裏面がウェーハシートに接合されたチップの周辺部をコレットで真空吸着した後、チップの裏面をウェーハシートの下方から突上げピンで相対的に突上げるか、ウェーハシートを下方から真空吸引して下方に変形させることを特徴とするチップのピックアップ方法。
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