JP2011077098A

JP2011077098A - ダイボンダ装置

Info

Publication number: JP2011077098A
Application number: JP2009224108A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nakamura; 勝中村
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2011-04-14
Also published as: TW201130021A; CN102034716A

Abstract

【課題】フィルムや半導体チップの種類にかかわらず半導体チップをフィルムから円滑、かつ確実に剥離することができるダイボンダ装置を提供する。
【解決手段】吸着部材１０でフィルム５の裏面を吸着し、吸着部材１０の内部に設けた突き上げピン１３でフィルム５を突き上げることにより、フィルム５に貼着されている半導体チップ２をフィルム５から剥離させるにあたり、冷却手段１２によってフィルム５を冷却し、フィルム５の粘着面５ａの粘度を低下させた状態とし、半導体チップ２を容易に剥離可能とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、フィルムに貼着されている状態の半導体チップをフィルムから剥離してリードフレームに接合するダイボンダ装置に関する。

ＬＳＩ、ＩＣ、トランジスタ等の半導体デバイスの製造工程においては、多数の半導体デバイスが表面に形成された半導体ウェーハに対して裏面研削等の必要な処理を施した後、その半導体ウェーハをフィルムに貼着して各半導体デバイスに分割している。そしてこの後には、ダイボンダ装置により、分割されてチップ状となった各半導体デバイス（半導体チップ）をフィルムから剥離してリードフレームに実装することが行われる（特許文献１，２等参照）。

特開平５−１２１４６９号公報特開平５−０５５２７５号公報

ところで、フィルムや半導体チップは様々な種類があり、両者の組み合わせによっては半導体チップがフィルムから円滑に剥離しにくい場合があるといった問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その主な技術的課題は、フィルムや半導体チップの種類にかかわらず半導体チップをフィルムから円滑、かつ確実に剥離させることができるダイボンダ装置を提供することにある。

本発明は、複数の半導体チップが表面に貼着されたフィルムを裏面側から前記表面側に向かって突き上げることにより半導体チップを前記フィルムから剥離させる突き上げピンと、該突き上げピンの突き上げによって前記フィルムから剥離した半導体チップを着脱可能に保持する保持部材と、該保持部材をリードフレーム上面の所定位置に移動させる保持部材移動手段とを備えるダイボンダ装置において、前記突き上げピンによる突き上げ対象となる半導体チップが粘着している前記フィルムを冷却する冷却手段を有していることを特徴としている。

本発明によれば、冷却手段によってフィルムを冷却するとフィルムに対する半導体チップの貼着強度が低下し、半導体チップはフィルムから剥離し易い状態となる。したがって、その冷却状態で突き上げピンにより半導体チップを突き上げると、半導体チップをフィルムから円滑、かつ確実に剥離させることができる。

本発明のダイボンダ装置によれば、冷却手段によってフィルムを冷却して粘度を低下させることにより、フィルムや半導体チップの種類にかかわらず半導体チップをフィルムから円滑、かつ確実に剥離することができるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るダイボンダ装置で処理される被処理物であって、フィルムに貼着され、多数の半導体チップに分割された状態の半導体ウェーハを示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るダイボンダ装置を示す斜視図である。一実施形態のダイボンダ装置により、半導体チップをフィルムから剥離する過程を示す側面図である。一実施形態のダイボンダ装置により、フィルムから剥離させた半導体チップをコレットチャックで保持し、搬送する過程を示す側面図である。吸着部材の冷却手段が変更されたダイボンダ装置の他の実施形態を示す側面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
（１）半導体チップ
図１の符号１は、多数の半導体チップ２に分割された状態の半導体ウェーハを示している。半導体ウェーハ１は、厚さが例えば１００〜３００μｍ程度のシリコンウェーハ等であって、表面に多数の矩形状のデバイス３が形成され、デバイス３間の全ての分割予定ラインが切断されて、表面にデバイス３を有する多数の半導体チップ２に分割されている。

半導体ウェーハ１は、環状のフレーム４に張られたフィルム５の、表面側の粘着面５ａに貼着された状態で多数の半導体チップ２に分割される。フィルム５は片面が粘着面５ａとされたもので、その粘着面５ａにフレーム４と半導体ウェーハ１が貼り付けられる。フレーム４は、金属等の板材からなる剛性を有するもので、このフレーム４を支持することにより半導体ウェーハ１が搬送される。分割された多数の半導体チップ２はフィルム５に貼着されているためバラバラにはならず、半導体ウェーハ１の形態が保たれている。各半導体チップ２は、図２に示す一実施形態のダイボンダ装置によってフィルム５から剥離されてリードフレーム９の上面に実装される。

（２）ダイボンダ装置
（２−１）ダイボンダ装置の構成
図２に示すダイボンダ装置は、上記フレーム４を保持して、多数の半導体チップ２が貼着された状態のフィルム５を粘着面５ａが上に向き、かつ下面が露出する浮いた状態で水平に支持する図示せぬステージを有している。そしてダイボンダ装置は、このように支持されたフィルム５の下側に配設された吸着部材１０と、フィルム５の上方に配設されたコレットチャック（保持部材）２０と、撮像手段３０とを備えている。なお、図２では、フィルム５上の多数の半導体チップ２のうち、剥離対象の１つの半導体チップ２のみを示しており、他の半導体チップ２は図示を省略している。

撮像手段３０は、半導体ウェーハ１の上方において水平方向に移動可能に支持されており、各半導体チップ２の位置がこの撮像手段３０によって把握されるようになっている。

吸着部材１０は、軸線が鉛直方向と平行に配設された円筒状のハウジング１１を有している。そしてこのハウジング１１内の上端部に、冷却手段１２が固定されている。冷却手段１２に何を用いるかは限定されないが、例えば一般周知のペルチェ素子が好適に用いられる。またこの他には、圧縮した冷媒のヘリウムガスを膨張させる際に冷却が生じる原理を利用したガス圧縮式の冷却手段等を適用することができる。

ハウジング１１の上端開口を塞いでいる冷却手段１２の中央には、上下方向に移動可能に突き上げピン１３が貫通されている。この突き上げピン１３は、図示せぬ上下動機構により、先端が冷却手段１２から上方に突出しない待機位置（図３（ａ）に示す）と、冷却手段１２の上方に突出した突き上げ位置（図３（ｃ）に示す）との間を上下動する。

また、冷却手段１２における突き上げピン１３の周囲には上下方向に貫通する複数の吸引孔１２ａが形成されている。吸着部材１０の上端面を構成する冷却手段１２の上面とハウジング１１の上端縁は互いに面一で、かつ水平に設定されている。吸着部材１０には、ハウジング１１の内部の空気を吸引する図示せぬ吸引源が接続されており、該吸引源が作動する負圧運転がなされると、吸引孔１２ａから上方の空気が吸引され、これにより、フィルム５の裏面（下面）が吸着部材１０の上端面に吸着されるようになっている。なお、フィルム５を吸着する吸着部材１０の上端面は、図３（ｂ）に示すように、複数の半導体チップ２に対応した大きさを有している。

コレットチャック２０は、軸線が鉛直方向と平行に配設された円筒状部材であり、下端部が先細りの円錐状に形成されている。そして、この円錐部２１の先端縁部には、上方の内部に向かうにしたがって狭くなるテーパ状に形成されたチップ保持部２１ａが形成されている。コレットチャック２０には、コレットチャック２０の内部の空気を吸引する図示せぬ吸引源が接続されており、該吸引源が作動する負圧運転がなされると、コレットチャック２０の下端開口２０ａから下方の空気が吸引され、これにより、フィルム５から剥離した１つの半導体チップ２が、チップ保持部２１ａに吸着して水平に保持されるようになっている。

上記吸着部材１０は、図示せぬ移動手段により、フィルム５の裏面に沿って該フィルム５と相対的に水平方向に移動して剥離対象の全ての半導体チップ２の裏面側に位置付けられることが可能となっており、かつ上下動してフィルム５の裏面に対し相対的に離接することも可能となっている。このようにフィルム５に対して吸着部材１０を相対的に移動させる該移動手段は、吸着部材１０か、もしくはフレーム４を保持する上記ステージのいずれか一方、もしくは双方を移動させるものとされる。

また、上記コレットチャック２０は、図示せぬ移動手段（保持部材移動手段）によって、半導体ウェーハ１の表面に沿って水平方向に移動して全ての半導体チップ２の上方に位置付けられることが可能となっており、かつ上下動して半導体ウェーハ１の表面に対し離接することも可能となっている。また、コレットチャック２０は、該移動手段により、所定位置に設置されているリードフレーム９の上面の実装位置まで搬送されるようになっている。

（２−２）ダイボンダ装置の動作
続いて、以上の構成を有するダイボンダ装置によって、半導体チップ２をフィルム５から剥離してリードフレーム９に配設する動作を説明する。まず、図３（ａ）に示すように、撮像手段３０によって把握された剥離する１つの半導体チップ２の位置に吸着部材１０が移動して位置付けられる。同図に示すように、吸着部材１０は目的の半導体チップ２の下方に、突き上げピン１３が半導体チップ２の中心に対応し、フィルム５からやや離れた下方に位置付けられる。この段階では、突き上げピン１３は待機位置に位置付けられている。

次いで、吸着部材１０の負圧運転が開始されるとともに吸着部材１０が上昇し、これによって図３（ｂ）に示すように吸着部材１０の上端面にフィルム５が吸着される。また、これと同時に冷却手段１２を作動させる。作動した冷却手段１２により、フィルム５の冷却手段１２が接触している部分が冷却される。

次に、図３（ｃ）に示すように、突き上げピン１３を突き上げ位置に上昇させる（同図で上向き矢印は突き上げピン１３の動く方向を示している）。これによりフィルム５が突き上げピン１３によって裏面側から表面側に向かって突き上げられる。すると、目的の半導体チップ２が同時に突き上げられ、フィルム５から剥離する。この時、半導体チップ２が貼着されているフィルム５は冷却手段１２によって冷却されており、このためフィルム５の粘着面５ａの粘度、すなわちフィルム５に対する半導体チップ２の貼着強度が低下している。したがって、半導体チップ２はフィルム５から容易に剥離する。

次に、図４（ａ）に示すように、剥離された半導体チップ２の上方からコレットチャック２０が下向き矢印方向に下降してきてチップ保持部２１ａ内に半導体チップ２が入り込んだ状態となり、これと同時にコレットチャック２０の負圧運転がなされる。すると半導体チップ２はチップ保持部２１ａに保持される。この後、図４（ｂ）に示すようにコレットチャック２０が上向き矢印で示す方向に上昇してから、図２に示したリードフレーム９の上面に移動し、所定の実装位置に半導体チップ２を位置付けてから、負圧運転を停止する。これによって半導体チップ２はリードフレーム９に配設される。

以上の、冷却手段１２によりフィルム５を冷却しながら突き上げピン１３でフィルム５を突き上げることにより半導体チップ２をフィルム５から剥離させ、次いで、フィルム５から剥離した半導体チップ２をリードフレーム９に配設するといった動作を、全ての半導体チップ２に対し順次繰り返し行って、全ての半導体チップ２をリードフレーム９に配設する。

（２−３）ダイボンダ装置の作用効果
上記一実施形態のダイボンダ装置によれば、半導体チップ２をフィルム５から剥離する時には、上記のようにフィルム５が冷却手段１２によって冷却されていることにより粘着面５ａの粘度が低下しているため、半導体チップ２はフィルム５から剥離し易い状態となる。したがって、半導体チップ２に対するフィルム５の粘着力が強力であったとしても、半導体チップ２をフィルム５から円滑、かつ確実に剥離させることができる。

（３）他の実施形態
図５は、上記吸着部材１０に備えられる本発明に係る冷却手段の形態を変更した他の実施形態を示している。この場合の吸着部材１０のハウジング１１の上端部には上板部１４が固定され、この上板部１４の中心に突き上げピン１３が上下動可能に貫通している。また、上板部１４の突き上げピン１３の周囲には、複数の吸引孔１４ａが形成されている。

そして、ハウジング１１の周囲に、この実施形態における冷却手段として、複数の冷却ノズル１５が配設されている。これら冷却ノズル１５は、上下方向に延びる管状のもので、上端部が内側（ハウジング１１側）に向けて斜め上方に屈曲している。各冷却ノズル１５には冷却されたエア等の冷却流体が供給され、上方の開口１５ａから冷却流体が噴出するようになっている。各冷却ノズル１５は、上端がハウジング１１の上端よりも上方に突出しない状態とされ、例えば図示せぬブラケットを介してハウジング１１に固定されるといった形態で、ハウジング１１と一体的に上下動可能に設けられている。

この実施形態では、負圧運転された吸着部材１０によってフィルム５を吸着部材１０の上板部１４に吸着した時に、各冷却ノズル１５の開口１５ａから、冷却ノズル１５内の矢印で示すように冷却流体がフィルム５に向けて噴出される。これにより吸着部材１０の上方部分のフィルム５が冷却されて粘着面５ａの粘度が低下し、剥離対象である突き上げピン１３の直上の半導体チップ２を容易に剥離することができるようになっている。

なお、上記実施形態でフィルム５から剥離される半導体チップ２は、フィルム５に直接貼着されているが、本発明では、裏面にＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着層が形成された半導体チップを対象とすることもできる。その場合には、そのＤＡＦ等の粘着層を介してフィルムに半導体チップが貼着され、したがって場合によってはフィルムは粘着面を有さないものが用いられる。

２…半導体チップ
５…フィルム
９…リードフレーム
１３…突き上げピン
２０…コレットチャック（保持部材）
１２…冷却手段
１５…冷却ノズル（冷却手段）

Claims

複数の半導体チップが表面に貼着されたフィルムを裏面側から前記表面側に向かって突き上げることにより半導体チップを前記フィルムから剥離させる突き上げピンと、該突き上げピンの突き上げによって前記フィルムから剥離した半導体チップを着脱可能に保持する保持部材と、該保持部材をリードフレーム上面の所定位置に移動させる保持部材移動手段とを備えるダイボンダ装置において、
前記突き上げピンによる突き上げ対象となる半導体チップが粘着している前記フィルムを冷却する冷却手段を有していることを特徴とするダイボンダ装置。