JP2021153176A - ダイボンディング装置、剥離治具および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ピックアップする際に、ダイの割れや欠けを低減することが可能なダイボンディング装置を提供する。【解決手段】ダイボンディング装置は、感温性粘着シートで形成されたダイシングテープ１６に貼付されたダイＤを剥離する剥離ユニットを備える。剥離ユニットにおいて、剥離治具１０１は、ダイシングテープのうち剥離対象のダイが貼付された部位と当接するブロック１０２と、ダイシングテープのうち剥離対象のダイが貼付されていない部位と当接するドームプレート１０９と、ブロックをダイシングテープが剥離対象のダイから剥離する温度に設定する熱処理装置１０３と、を円筒状のドーム１０８内に備える。【選択図】図５

Description

本開示はダイボンディング装置に関し、例えば加熱型剥離シートに貼付されたダイをピックアップするダイボンディング装置に適用可能である。

半導体チップ（以下、ダイという。）を、例えば、配線基板やリードフレームなど（以下、総称して基板という。）の表面に搭載するダイボンダにおいては、コレット等の吸着ノズルを用いてダイを基板上に搬送し、押付力を付与すると共に、接合材を加熱することによりボンディングを行うという動作（作業）が繰り返して行われる。

ダイボンダ等のダイボンディング装置によるダイボンディング工程の中には、粘着テープであるダイシングテープを貼り付けた半導体ウェハ（以下、ウェハという。）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、ダイシングテープ裏面から突上げピンやブロックによってダイを突き上げて、ダイ供給部に保持されたダイシングテープから、１個ずつ剥離し、コレット等の吸着ノズルを使って基板上に搬送する。

近年、半導体装置の高密度実装を推進する目的で、配線基板上に複数枚のダイを三次元的に実装する積層パッケージが実用化されているが、このような積層パッケージを組み立てるに際しては、厚さが数十μｍ程度まで薄く加工されたダイが使用される。

特開２０１２−４３９３号公報

ところで、ダイが薄くなると、ダイシングテープの粘着力に比べてダイの剛性が極めて低くなる。したがって、薄いダイを使用するパッケージの組み立て工程では、ダイシングによって分割されたダイを粘着テープから剥離、ピックアップする際に、ダイに割れや欠けが生じ易い。

本開示の課題は、ピックアップする際に、ダイの割れや欠けを低減することが可能なダイボンディング装置を提供することにある。

本開示のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、ダイボンディング装置は、加熱剥離型粘着シートで形成されたダイシングテープに貼付されたダイを剥離する剥離ユニットを備える。剥離ユニットは、ダイシングテープのうち剥離対象のダイが貼付された部位と当接するブロックと、ダイシングテープのうち剥離対象のダイが貼付されていない部位と当接するドームプレートと、ブロックをダイシングテープが剥離対象のダイから剥離する温度に加熱する加熱装置と、加熱装置の温度を測定する温度センサと、ドームプレートを冷却する冷却部と、を円筒状のドーム内に備える。

本開示によれば、ダイの割れや欠けを低減することが可能である。

実施形態におけるダイボンダの概略を示す上面図である。 図１において矢印Ａ方向から見たときにピックアップヘッドおよびボンディングヘッドの動作を説明する図である。 図１のダイ供給部の主要部を示す概略断面図である。 図３の剥離治具を説明する上面図である。 図４の剥離治具のＡ−Ａ断面図である。 剥離シーケンスを示すタイミング図である。 図１のダイボンダを用いた半導体装置の製造方法を説明するフローチャートである。 第一変形例における剥離治具の断面図である。 第二変形例における剥離治具の断面図である。 第三変形例における剥離治具の断面図である。 第四変形例から第七変形例における剥離治具を説明する図である。

以下、実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。

図１は実施形態におけるダイボンダの概略を示す上面図である。図２は図１において矢印Ａ方向から見たときに、ピックアップヘッド及びボンディングヘッドの動作を説明する図である。

ダイボンダ１０は、大別して、基板Ｓに実装するダイＤを供給するダイ供給部１と、ピックアップ部２、中間ステージ部３と、ボンディング部４と、搬送部５、基板供給部６と、基板搬出部７と、各部の動作を監視し制御する制御部８と、を有する。Ｙ軸方向がダイボンダ１０の前後方向であり、Ｘ軸方向が左右方向である。ダイ供給部１がダイボンダ１０の手前側に配置され、ボンディング部４が奥側に配置される。ここで、基板Ｓには最終１パッケージとなる、一つ又は複数の製品エリア（以下、パッケージエリアＰという。）がプリントされている。

まず、ダイ供給部１は基板ＳのパッケージエリアＰに実装するダイＤを供給する。ダイ供給部１は、ウェハ１１を保持するウェハ保持台１２と、ウェハ１１からダイＤを剥離する点線で示す剥離ユニット１３と、を有する。ダイ供給部１は図示しない駆動手段によってＸＹ軸方向に移動し、ピックアップするダイＤを剥離ユニット１３の位置に移動させる。

ピックアップ部２は、ダイＤをピックアップするピックアップヘッド２１と、ピックアップヘッド２１をＹ軸方向に移動させるピックアップヘッドのＹ駆動部２３と、コレット２２を昇降、回転及びＸ軸方向移動させる図示しない各駆動部と、を有する。ピックアップヘッド２１は、剥離されたダイＤを先端に吸着保持するコレット２２（図２も参照）を有し、ダイ供給部１からダイＤをピックアップし、中間ステージ３１に載置する。ピックアップヘッド２１は、コレット２２を昇降、回転及びＸ軸方向移動させる図示しない各駆動部を有する。

中間ステージ部３は、ダイＤを一時的に載置する中間ステージ３１と、中間ステージ３１上のダイＤを認識する為のステージ認識カメラ３２を有する。

ボンディング部４は、中間ステージ３１からダイＤをピックアップし、搬送されてくる基板ＳのパッケージエリアＰ上にボンディングし、又は既に基板ＳのパッケージエリアＰの上にボンディングされたダイの上に積層する形でボンディングする。ボンディング部４は、ピックアップヘッド２１と同様にダイＤを先端に吸着保持するコレット４２（図２も参照）を備えるボンディングヘッド４１と、ボンディングヘッド４１をＹ軸方向に移動させるＹ駆動部４３と、基板ＳのパッケージエリアＰの位置認識マーク（図示せず）を撮像し、ボンディング位置を認識する基板認識カメラ４４とを有する。このような構成によって、ボンディングヘッド４１は、ステージ認識カメラ３２の撮像データに基づいてピックアップ位置・姿勢を補正し、中間ステージ３１からダイＤをピックアップし、基板認識カメラ４４の撮像データに基づいて基板にダイＤをボンディングする。

搬送部５は、基板Ｓを掴み搬送する基板搬送爪５１と、基板Ｓが移動する搬送レーン５２と、を有する。基板Ｓは、搬送レーン５２に設けられた基板搬送爪５１の図示しないナットを搬送レーン５２に沿って設けられた図示しないボールネジで駆動することによって移動する。このような構成によって、基板Ｓは、基板供給部６から搬送レーン５２に沿ってボンディング位置まで移動し、ボンディング後、基板搬出部７まで移動して、基板搬出部７に基板Ｓを渡す。

制御部８は、ダイボンダ１０の各部の動作を監視し制御するプログラム（ソフトウェア）を格納するメモリと、メモリに格納されたプログラムを実行する中央処理装置（ＣＰＵ）と、を備える。

次に、ダイ供給部１の構成について図３を用いて説明する。図３は図１のダイ供給部の主要部を示す概略断面図である。

ダイ供給部１は、水平方向（ＸＹ軸方向）に移動するウェハ保持台１２と、上下方向に移動する剥離ユニット１３と、を備える。ウェハ保持台１２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Ｄが接着されたダイシングテープ１６を水平に位置決めする支持リング１７と、を有する。剥離ユニット１３は支持リング１７の内側に配置される。

ダイ供給部１は、ダイＤの突き上げ時に、ウェハリング１４を保持しているエキスパンドリング１５を下降させる。その結果、ウェハリング１４に保持されているダイシングテープ１６が引き伸ばされダイＤの間隔が広がり、剥離ユニット１３によりダイシングテープ１６からダイＤを剥離し、ダイＤのピックアップ性を向上させている。なお、ダイを基板に接着する接着剤は、液状からフィルム状となり、ウェハ１１とダイシングテープ１６との間にダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）１８と呼ばれるフィルム状の接着材料を貼り付けている。ダイアタッチフィルム１８を有するウェハ１１では、ダイシングは、ウェハ１１とダイアタッチフィルム１８に対して行なわれる。従って、剥離工程では、ウェハ１１とダイアタッチフィルム１８をダイシングテープ１６から剥離する。なお、以降では、ダイアタッチフィルム１８の存在を無視して、剥離工程を説明する。

ダイシングテープ１６として、設定温度以上で粘着力がなくなる高温剥離性粘着シート、または設定温度以下で粘着力がなくなる低温剥離性粘着シートを使用する。ここで、高温剥離性粘着シートおよび低温剥離性粘着シートを感温性粘着シートという。ダイシングテープ１６として、例えば、常温では粘着力があり、加熱すると剥がれる熱剥離シート（高温剥離性粘着シート）を使用する。熱剥離シートとしては、例えば、熱膨張性微小球等の発泡剤を含有する熱膨張性層を備えた加熱剥離型粘着シート（商品名「リバアルファ」（登録商標）、「リバクリーン」；以上、日東電工（株）製）を使用する。例えば、「リバアルファ」の９０℃タイプは、ホットプレート（熱板）で１００〜１２０℃に１分加熱することで基板などから剥離する。すなわち、熱板で加熱する場合、高温剥離性粘着シートの表面温度（ダイアタッチフィルム１８との界面の温度）を剥離温度にするためには、熱板温度を剥離温度よりやや高く設定する必要がある。なお、高温剥離性粘着シートを使用する場合は、ダイアタッチフィルム１８の硬化温度（通常１５０℃）よりも低い温度で剥離するものが好ましい。また、ダイアタッチフィルム１８の硬化は、指定温度を長い時間（１時間程度）掛けるものであり、高温剥離性粘着シートの加熱時間が短い場合、高温剥離性粘着シートの剥離温度はダイアタッチフィルム１８の硬化温度と同程度であってもよい。ダイシングテープ１６は、通常の厚さ（１００μｍ程度）よりも薄い基材を用いるのが好ましい。ダイシングテープ１６の厚さは、例えば、５０〜８０μｍである。これにより、吸着時のブロックへの追従性を増加させることができる。

次に、剥離治具の構成について図４および図５を用いて説明する。図４は図３の剥離治具の上面図である。図５は図４の剥離治具のＡ−Ａ断面図である。

剥離ユニット１３は、大別して、剥離治具１０１と剥離治具１０１を昇降する駆動機構（不図示）とを有する。図４に示すように、剥離治具１０１は、ダイシングテープ１６を加熱するブロック１０２と、ブロック１０２を加熱するヒータ１０３と、ヒータ１０３の温度を測定する温度センサ１０４と、冷却部１０５と、第一吸引部１０６と、第二吸引部１０７と、ブロック１０２を昇降する駆動部（不図示）と、それらを保持する円筒状のドーム１０８と、ドーム１０８に蓋をするドームプレート１０９と、を有する。剥離治具１０１は、例えば、高さ８３ｍｍ程度、径は３２ｍｍ程度の大きさである。

ブロック１０２は、剥離治具１０１の上部の中心部に組み込まれている。ブロック１０２は平面視で矩形状であり、ダイＤの平面形状とほぼ同じであり同程度の大きさに構成される。また、ブロック１０２は、例えば、窒化アルミニウム等の熱伝導率が良い材料で形成されている。ブロック１０２は上下方向に貫通する複数の吸引口１０２ａを備え、吸引口１０２ａは下方に設けられる第一吸引部１０６の空洞１０６ａと連通している。空洞１０６ａはパイプ１０６ｂと連通し、図示しない減圧装置としての真空ポンプに接続されている。吸引口１０２ａのそれぞれの内部は、剥離治具１０１を上昇させてその上面をダイシングテープ１６の裏面に接触させた際、真空ポンプによって減圧され、ピックアップ対象ダイの部位のダイシングテープ１６の裏面がブロック１０２の上面に密着するように構成されている。吸引口１０２ａ、第一吸引部１０６（空洞１０６ａ、パイプ１０６ｂ）は第一真空経路を構成している。

ブロック１０２の下面に当接して、熱処理装置としてのヒータ１０３が設けられている。また、ヒータ１０３には温度センサ１０４が設けられ、ヒータ１０３延いてはブロック１０２の温度制御が可能であり、ブロック１０２を任意の温度に加熱することができる。

ドームプレート１０９はブロック１０２の上下動を可能にする開口を有し、その周辺部には、複数の吸引口１０９ａおよび複数の吸引口１０９ａを連結する複数の溝１０９ｂが設けられている。吸引口１０９ａは下方に設けられる第二吸引部１０７の空洞１０７ａと連通している。空洞１０７ａはブロック１０２の周りに環状に構成されている。空洞１０７ａはパイプ１０７ｂと連通し、上記真空ポンプに接続されている。吸引口１０９ａおよび溝１０９ｂのそれぞれの内部は、剥離治具１０１を上昇させてその上面をダイシングテープ１６の裏面に接触させた際、上記真空ポンプによって減圧され、ピックアップ対象ダイ以外の部位のダイシングテープ１６の裏面がドームプレート１０９の上面に密着するように構成されている。吸引口１０９ａ、第二吸引部１０７（空洞１０７ａ、パイプ１０７ｂ）は第二真空経路を構成している。第二真空経路は第一真空経路とは独立して構成されている。すなわち、第二真空経路は第一真空経路と異なるタイミングにより真空吸引したり、同じタイミングにより真空吸引したりすることが可能である。

冷却部１０５は、空洞１０７ａの下方に壁を隔て設けられ、ブロック１０２の周りに環状に設けられた空洞１０５ａと、空洞１０５ａと連通しているパイプ１０５ｂと、により構成されている。パイプ１０５ｂは、図示しない冷却気体供給装置に接続されている。空洞１０５ａに供給された冷却気体は、空洞１０５ａを形成する壁に設けられた排気孔（不図示）から冷却部１０５の外に排出されるようになっている。これにより、ブロック１０２からの熱によるドームプレート１０９の温度上昇に伴う周辺ダイの加熱を防止することができる。パイプ１０５ｂ，１０６ｂ，１０７ｂの外径は、例えば、２．５ｍｍ程度である。

ブロック１０２からの熱によるドームプレート１０９の温度上昇に伴う周辺ダイの加熱を防止するため、ブロック１０２とドームプレート１０９との間に間隙Ｇを設け、空気断熱している。間隙Ｇの幅は、例えば、０．５ｍｍ程度である。

ブロック１０２の上面の高さは、初期状態（ブロック１０２の非動作時）においては剥離治具１０１の上面周辺部（ドームプレート１０９）の上面の高さよりも低くなるよう構成されている。

次に、上記のようなブロック１０２を備えた剥離治具１０１を使って、ダイＤをダイシングテープ１６から剥離する方法について図６を用いて説明する。図６は剥離シーケンスを示すタイミング図である。

（ステップ１）
まず、制御部８は、ウェハ保持台１２のエキスパンドリング１５を下降させることによって、ダイシングテープ１６の周辺部に接着されたウェハリング１４を下方に押し下げる。このようにすると、ダイシングテープ１６が、その中心部から周辺部に向かう強い張力を受けて水平方向に弛みなく引き伸ばされ、ダイＤの間隔が広がる。

（ステップ２）
次に、制御部８は、図３に示すように、剥離の対象となる一個のダイＤ（同図の中央部に位置するダイＤ）の真下に剥離治具１０１の中心部（ブロック１０２）が位置するようにウェハ保持台１２を移動させると共に、このダイＤの上方にコレット２２を移動させる。ピックアップヘッド２１に支持されたコレット２２の底面には、内部が減圧される吸着口（不図示）が設けられており、剥離の対象となる一個のダイＤのみを選択的に吸着、保持できるように構成されている。

（ステップ３：ＳＴＰ３）
次に、制御部８は、ブロック１０２の上面をドームプレート１０９の上面よりも僅かに下げた状態（初期状態）にして、剥離治具１０１を上昇させてその上面をダイシングテープ１６の裏面に接触させると共に、ドームプレート１０９の吸引口１０９ａ、溝１０９ｂの内部を減圧する。これにより、剥離の対象となるダイＤに隣接する他のダイＤの下方のダイシングテープ１６がドームプレート１０９に密着する。これに並行して、制御部８は、ピックアップヘッド２１を徐々に下降させて、コレット２２がダイＤより所定の高さまで達すると下降を停止する。また、制御部８は、ヒータ１０３によりブロック１０２の表面温度をプリヒート温度に加熱している。プリヒート温度（Ｔ_ｐ）は、ダイシングテープ１６がダイＤから剥離しない温度であって、加熱が行われていない常温よりも高い温度であり、例えば、６０℃である。その後、ヒータ１０３は、ブロック１０２の表面温度が加熱目標温度（Ｔ_ｈ）になるよう加熱を開始する。加熱目標温度（Ｔ_ｈ）は、例えば、１２０℃である。温度センサ１０４を用いて加熱上限温度（Ｔ_Ｈ）を越えないようフィードバック制御される。加熱上限温度（Ｔ_Ｈ）は、例えば、１３０℃である。加熱上限温度（Ｔ_Ｈ）、加熱目標温度（Ｔ_ｈ）、プリヒート温度（Ｔ_ｐ）はダイシングテープの特性で変更されるものである。

（ステップ４：ＳＴＰ４）
加熱時間（ｔｈ）後である、ブロック１０２の表面温度が加熱目標温度まで上昇したとき、制御部８は、ブロック１０２をドームプレート１０９の上面と同じ高さまで上昇させると共に、ブロック１０２の吸引口１０２ａの内部を減圧する。これにより、剥離の対象となるダイＤの下方のダイシングテープ１６がブロック１０２の上面に密着すると共に、ダイシングテープ１６が加熱される。ブロック１０２が所定高さまで上昇した後から所定時間経過後に、制御部８は、ピックアップヘッド２１を徐々に下降させて、コレット２２がダイＤの高さまで達すると下降を停止する。制御部８は、ヒータ１０３によりブロック１０２が所定温度で所定時間加熱する。

（ステップ５：ＳＴＰ５）
その後、制御部８は、ヒータ１０３によるブロック１０２の加熱を停止すると共に、コレット２２の吸引口によりダイＤを吸着してピックアップヘッド２１を徐々に上昇させる。制御部８は、コレット２２がドームプレート１０９の上面から所定の高さまで上昇すると、上昇速度を高速に切り替えて上昇させる。

（ステップ６：ＳＴＰ６）
ピックアップヘッド２１のコレット２２がドームプレート１０９の上面から所定の高さ（下降許可高さ）に到達すると、制御部８は、ブロック１０２を下降させると共に、ブロック１０２の吸引口１０２ａによる吸着およびドームプレート１０９の吸引口１０９ａによる吸着を停止する。

次に、実施形態に係るダイボンダを用いた半導体装置の製造方法について図７を用いて説明する。図７は図１のダイボンディングを用いた半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。

（ウェハ・基板搬入工程：ステップＳ１１）
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。

（ピックアップ工程：ステップＳ１２）
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Ｓ１３）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。

（ボンディング工程：ステップＳ１３）
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。

（基板搬出工程：ステップＳ１４）
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。

上述したように、ダイＤは、ダイアタッチフィルム１８を介して基板Ｓ上に実装され、ダイボンダから搬出される。その後、ワイヤボンディング工程でＡｕワイヤを介して基板Ｓの電極と電気的に接続される。続いて、ダイＤが実装された基板Ｓがダイボンダに搬入されて基板Ｓ上に実装されたダイＤの上にダイアタッチフィルム１８を介して第２のダイＤが積層され、ダイボンダから搬出された後、ワイヤボンディング工程でＡｕワイヤを介して基板Ｓの電極と電気的に接続される。第２のダイＤは、前述した方法でダイシングテープ１６から剥離された後、ペレット付け工程に搬送されてダイＤの上に積層される。上記工程が所定回数繰り返された後、基板Ｓをモールド工程に搬送し、複数個のダイＤとＡｕワイヤとをモールド樹脂（図示せず）で封止することによって、積層パッケージが完成する。

実施形態によれば、下記の一つまたは複数の効果を有する。
（１）ダイサイズに外形を合わせたブロックで加熱することで、ピックアップするダイ（剥離対象ダイ）の周辺に位置するダイ（周辺ダイ）および周辺ダイ下のダイシングテープへの熱の伝導を低減することが可能である。これにより、周辺ダイの剥がれ易くなることが抑制され、破損の恐れを低減することが可能となる。
（２）ドームプレートを冷却することで、周辺ダイおよび周辺ダイ下のダイシングテープへの熱の伝導をさらに低減することが可能となる。
（３）ダイシングテープを挟み、ダイとは反対側から加熱するのでダイ表面に余計な熱が伝わらないようにすることが可能である。
（４）ドームプレートとブロックが独立駆動することで剥離対象ダイを加熱せずに剥離対象ダイの外周を保持できるため正確に剥離対象ダイをアライメントすることが可能である。
（５）ブロックがダイプレートよりも高く突上げられないので、低ストレスでピックアップすることが可能である。これにより、ダイの割れや欠けを低減することが可能となる。

上述したように、基板上に複数個のダイを三次元的に実装する積層パッケージを組み立てに際しては、パッケージ厚の増加を防ぐために、ダイの厚さを２０μｍ以下まで薄くすることが要求される。一方、ダイシングテープの厚さは１００μｍ程度であるから、ダイシングテープの厚みは、ダイの厚みの４〜５倍にもなっている。ダイが薄くなると、ダイシングテープの粘着力に比べてダイの剛性が極めて低くなる。そのため、例えば、２０μｍ以下の薄ダイをピックアップするにはダイに掛かるストレスを軽減させること（低ストレス化）が必要である。このような薄いダイをダイシングテープから剥離させようとすると、ダイシングテープの変形に追従したダイの変形がより顕著に発生しやすくなるが、本実施形態のダイボンダではダイシングテープからダイをピックアップする際のダイの損傷を低減することができる。

＜変形例＞
以下、実施形態の代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態にて説明されているものと同様の構成および機能を有する部分に対しては、上述の実施形態と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施形態における説明が適宜援用され得るものとする。また、上述の実施形態の一部、および、複数の変形例の全部または一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。

（第一変形例）
第一変形例における剥離治具について図８を用いて説明する。図８は第一変形例における剥離治具の断面図である。

第一変形例における剥離治具２０１は、実施形態のヒータ１０３および冷却部１０５に代えて、ブロック１０２とドームプレート１０９との間に、環状に設けられた電流を流すことで温度差を生じる半導体冷熱素子としてのペルチェ素子２１０を備える。ここで、ペルチェ素子２１０は熱処理装置であり、冷却部でもある。ペルチェ素子２１０の冷却面としての上面をドームプレート１０９に当接させて、放熱面としての下面をブロック１０２に当接させる。ここで、ペルチェ素子２１０の下面を第二吸引部１０７の空洞１０７ａの下方に位置するブロック１０２の平坦面の上に固定し、ブロック１０２を上昇させることによりペルチェ素子２１０の上面が第二吸引部１０７の空洞１０７ａを構成する壁の下面と当接するように構成するのが好ましい。これにより、ブロック１０２がダイシングテープ１０６と当接する前に、ブロック１０２を加熱することが可能である。

上記構成により、ペルチェ素子２１０はドームプレート１０９を冷却すると共に、ブロック１０２を加熱することが可能である。また、冷却気体供給装置等が不要となり、突上げブロックの加熱にはペルチェ素子２１０の放熱を利用できるため、コンパクトでエネルギー効率も高くすることが可能である。

なお、ブロック１０２の温度をより高温にする必要があり、ペルチェ素子２１０の放熱では加熱温度が不足する場合、実施形態で設けたヒータ１０３を併用しブロック１０２を処理温度まで加熱するようにしてもよい。また、低温剥離性ダイシングテープを使用する場合は、ペルチェ素子２１０の配線２１０ａ，２１０ｂの供給電流の極性を逆に制御することにより、ブロック１０２の冷却およびドームプレート１０９の加熱も同様に実施することが可能である。

（第二変形例）
第二変形例における剥離治具について図９を用いて説明する。図９は第二変形例における剥離治具の断面図である。

第二変形例における剥離治具３０１は、実施形態のヒータ１０３に代えて、ブロック３０２内に熱処理装置としての赤外線ランプ３２０を備える。また、剥離治具３０１は実施形態の冷却部１０５および第一吸引部１０６を備えていない。また、ブロック３０２は、ダイＤに対応する形状の開口３０２ａを有し、赤外線ランプ３２０はブロック３０２を介さずにダイシングテープ１６を直接加熱する。これにより、ダイシングテープ１６のうちピックアップするダイＤの下に位置する部分に選択的に加熱することができ、実施形態と同様にダイＤをダイシングテープ１６から剥離することが可能となる。

赤外線ランプ３２０が内蔵されたブロック３０２の内面は、赤外線に対し反射率の高い金メッキやアルミ蒸着により反射材３０２ｂをコーティングしてもよい。これにより、ダイシングテープ１６のうち剥離するダイの下の部分に赤外線をより効率的に導くことが可能となる。

また、ブロック３０２の開口３０２ａに石英ガラス等の赤外線に透過率の高い材質で形成されるプレート３０２ｃを設けてもよい。これにより、ダイＤの平坦度が保たれて、コレット２２でのピックアップがより容易になる。

（第三変形例）
第三変形例における剥離治具について図１０を用いて説明する。図１０は第三変形例における剥離治具の断面図である。

第三変形例は、第二変形例の赤外線ランプに代えて、照射するエリアやサイズを任意に変更できるレーザ照射ユニット４３０を備える。熱処理装置としてのレーザ照射ユニット４３０は集光レンズユニット４３０ａを有し、第二変形例における赤外線ランプ３２０と同様に、ブロック４０２を介さずにダイシングテープ１６を直接加熱する。ここで、レーザ照射ユニット４３０はブロック４０２の内部に設けられるが、図示しないレーザ光源は外部に設置して、光ファイバー４３０ｂ等によりレーザ照射ユニット４３０まで導入する。これにより、ダイシングテープ１６のうちピックアップするダイＤの下に位置する部分にレーザ光を選択的に照射することができ、実施形態と同様にダイＤをダイシングテープ１６から剥離することが可能となる。

上述レーザ光源およびレーザ照射ユニット４３０は、レーザ光のサイズや照射時間を任意に変更することができるため、半導体製品としてのダイのサイズまたは処理温度の処理条件の変更に際し、プログラムにより自由に変更することができ、剥離治具の交換を最小限に留めることが可能となる。また、レーザ光ではそのエネルギーを照射エリアにのみ集中的に照射できるため、照射エリア外のドームプレート１０９などの温度上昇を最小限に抑えることができる。

また、第二変形例と同様に、ブロック４０２の開口４０２ａに石英ガラス等の使用するレーザ光に透過率の高い材質で形成されるプレート４０２ｃを設けてもよい。これにより、ダイＤの平坦度が保たれて、コレット２２でのピックアップがより容易になる。

（第四変形例から第七変形例）
実施形態では、ブロック１０２に設けられる吸引口１０２ａは平面視において中央部に配置されている。第四変形例から第七変形例では、中央部の他に、ブロック１０２ａの上面が形成する四角形の少なくとも四隅にも、すなわち、上記四角形の四辺に内接する仮想円または仮想楕円よりも外側の領域にも吸引口を設ける。

第四変形例から第七変形例における剥離治具について図１１を用いて説明する。図１１は第四変形例から第七変形例における剥離治具を説明する図である。図１１（ａ）は第四変形例における剥離治具のブロックの上面図である。図１１（ｂ）は第五変形例における剥離治具のブロックの上面図である。図１１（ｃ）は第六変形例における剥離治具のブロックの上面図である。図１１（ｄ）は第七変形例における剥離治具のブロックの上面図である。

第四変形例から第七変形例は、実施形態におけるブロック１０２は上下方向に貫通する複数の吸引口１０２ａの個数、配置または径を変えて、ダイＤの下面のダイシングテープ１６をより均一に吸着し、より均一に加熱するようにする。

図１１（ａ）に示すように、第四変形例では、ブロック１０２の中央部に吸引口１０２ａを四個と四隅に吸引口１０２ａを一個ずつ設ける。実施形態のように吸引口１０２ａが中央だけに設けるものに対して外周部の吸着効果も見込める。ここで、吸引口１０２ａの径は、例えば、０．８ｍｍである。

図１１（ｂ）に示すように、第五変形例では、吸引口１０２ａをブロック１０２の全面に配置する。ダイＤの全体をむらなく吸着することで均一に加熱できる。ここで、吸引口１０２ａのピッチ（ＰＴ）は、例えば、２ｍｍである。また、最外周の吸引口１０２ａの径は、例えば、０．６〜０．８ｍｍであり、内側の吸引口１０２ａの径は、例えば、０．８ｍｍである。また、最外周の吸引口１０２ａとブロック１０２の端部までの距離（肉厚、Ｗ）は、例えば、０．５ｍｍ程度である。

図１１（ｃ）に示すように、第六変形例では、ブロック１０２に複数の引口１０２ａと、複数の引口１０２ａを連結する複数の溝１０２ｃと、を設ける。溝１０２ｃを設けることにより、吸引口１０２ａ間のすき間を補うことができる。

図１１（ｄ）に示すように、第七変形例では、ブロック１０２を多孔質金属により形成される中央部１０２ｄと中央部１０２ｄの外周を取り囲む枠部１０２ｅとにより構成する。中央部１０２ｄに形成される気孔１０２ｆから吸引を行う。枠部１０２ｅは中央部１０２ｄの横からのリークを防止する。ダイとの接着面積を確保しつつ、全面吸着できる。

以上、本開示者らによってなされた開示を実施形態および変形例に基づき具体的に説明したが、本開示は、上記実施形態および変形例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、実施形態では、コレットがダイをピックアップする高さはダイ表面高さとしたが、ダイシングテープ発泡後のダイ表面高さで待ってもよいし、発泡によるダイ高さの上昇に合わせてコレットを上昇してもよい。ピックアップヘッドにセンサを設け、センサを用いて押し込み荷重を一定に保つようにリアルタイムで制御するようにしてもよい。

また、実施形態では、予めブロックをプリヒート温度（Ｔ_ｐ）で加熱しておく例を説明したが、プリヒートは行わず、ブロックは加熱目標温度（Ｔ_ｈ）に加熱したままでも良い。

また、実施形態では、ブロックの温度をブロックのヒータに設けた温度センサにより測定しているが、これに限定されるものではなく、赤外線放射温度センサなどを設けて、加熱するダイや加熱剥離型粘着シートで形成されたダイシングテープを直接測定するようにしてもよい。

また、実施形態では、冷却部の空洞に冷却気体を供給する例を説明したが、冷却液体を供給してよい。この場合、冷却液体はパイプ等により回収する。

また、実施形態では、ダイシングテープとして高温剥離性粘着テープを使用する例を説明したが、低温剥離性粘着テープを使用してもよい。この場合、ヒータ１０３と冷却部１０５の熱処理を入れ替え、ブロック１０２に下方に冷却部を設け、ドームプレートの下方に加熱部を設ける。

また、実施形態では、ブロックを加熱中にコレットをダイに接触させる例を説明したが、ブロックを加熱中はコレットをダイに接触させないようにしてもよい。これにより、ダイからの熱伝達によりコレットへ熱が逃げることを防止することができる。

また、第三変形例では、ブロック４０２の開口４０２ａにレーザ光に透過率の高い材質で形成されるプレート４０２ｃを設ける例を説明したが、レーザ光を吸収することにより発熱する材料で形成されたプレートによりブロック４０２の開口４０２ａを覆い、レーザ光を照射してプレートを加熱して間接的にダイシングテープを加熱するようにしてもよい。この場合、プレートに実施形態の吸引口１０２ａと同様な吸引口を設け、当該吸引口の下方に実施形態の第一吸引部１０６と同様な吸引部を設けるのが好ましい。

また、実施形態では、ブロック１０２に設けられた吸引口によりダイシングテープ１６上のダイＤを真空（減圧）吸着し固定しているが、これに限定されるものではなく、例えば、ヒータ機能を持たせた静電吸着チャックを用いてブロックを構成し、ダイＤの下面のダイシングテープ１６を吸着してもよい。これにより、ブロックには真空吸着のための吸引口や溝が不要となり、より均一に加熱することができる。

また、実施形態では、ダイアタッチフィルムを用いる例を説明したが、基板に接着剤を塗布するプリフォーム部を設けてダイアタッチフィルムを用いなくてもよい。

また、実施形態では、ダイ供給部からダイをピックアップヘッドでピックアップして中間ステージに載置し、中間ステージに載置されたダイをボンディングヘッドで基板にボンディングするダイボンダについて説明したが、これに限定されるものではなく、ダイ供給部からダイをピックアップする半導体製造装置に適用可能である。

例えば、中間ステージとピックアップヘッドがなく、ダイ供給部のダイをボンディングヘッドで基板にボンディングするダイボンダにも適用可能である。この場合、コレットとダイの位置ずれが生じた際にはアンダービジョンカメラ等によりダイの位置ずれを認識してボンディング補正を行うようにしてもよい。

また、中間ステージがなく、ダイ供給部からダイをピックアップしダイピックアップヘッドを上に回転してダイをボンディングヘッドに受け渡しボンディングヘッドで基板にボンディングするフリップチップボンダに適用可能である。

また、中間ステージとボンディングヘッドがなく、ダイ供給部からピックアップヘッドでピックアップしたダイをトレイ等に載置するダイソータに適用可能である。

１０：ダイボンダ
１２：ウェハ保持台
１３：剥離ユニット
１０１：剥離治具
１０２：ブロック
１０３：ヒータ（熱処理装置）
１０８：ドーム
１０９：ドームプレート
１６：ダイシングテープ
２１：ピックアップヘッド
Ｄ：ダイ

Claims (29)

1. 感温性粘着シートで形成されたダイシングテープを保持するウェハ保持台と、
   前記ダイシングテープに貼付されたダイを剥離する剥離ユニットと、
   前記ダイシングテープから剥離されたダイをピックアップするヘッドと、
   を備え、
   前記剥離ユニットは、
   前記ダイシングテープのうち剥離対象のダイが貼付された部位と当接するブロックと、
   前記ブロックから離れた外周に位置し、前記ダイシングテープのうち前記剥離対象のダイが貼付されていない部位と当接するドームプレートと、
   前記ダイシングテープを前記剥離対象のダイから剥離する温度に設定する熱処理装置と、
   を円筒状のドーム内に備えるダイボンディング装置。
2. 請求項１のダイボンディング装置において、
   さらに、前記ドームプレートを冷却する冷却部を備え、
   前記熱処理装置は前記ブロックを加熱するヒータであり、
   前記冷却部は、
   前記ドームプレートの下方に設けられる空洞と、
   冷却気体が供給され、前記空洞に連通されたパイプと、
   を備えるダイボンディング装置。
3. 請求項１のダイボンディング装置において、
   さらに、前記ドームプレートの下方に設けられる半導体冷熱素子を有する冷却部を備え、
   前記半導体冷熱素子の冷却面により前記ドームプレートを冷却するよう構成されるダイボンディング装置。
4. 請求項３のダイボンディング装置において、
   前記半導体冷熱素子の放熱面により前記ブロックを加熱するよう構成されるダイボンディング装置。
5. 請求項１のダイボンディング装置において、
   前記熱処理装置は、前記ブロックの内部に備える赤外線ランプであり、前記赤外線ランプは前記ブロックに設けられた開口を通して前記ダイシングテープに熱を照射するよう構成されるダイボンディング装置。
6. 請求項５のダイボンディング装置において、
   前記ブロックの前記開口は赤外線を透過する材料で形成された表面プレートで覆われているダイボンディング装置。
7. 請求項１のダイボンディング装置において、
   前記熱処理装置は、前記ブロックの内部に備えるレーザ光を照射するユニットであり、前記ユニットは前記ブロックに設けられた開口を通してダイシングテープにレーザ光を照射するよう構成されるダイボンディング装置。
8. 請求項７のダイボンディング装置において、
   前記ブロックの前記開口は前記レーザ光を透過する材料で形成された表面プレートで覆われているダイボンディング装置。
9. 請求項７のダイボンディング装置において、
   前記ブロックの前記開口は前記レーザ光を吸収することにより発熱する材料で形成された表面プレートで覆われ、前記レーザ光を照射して前記表面プレートを加熱して間接的に前記ダイシングテープに加熱するダイボンディング装置。
10. 請求項１乃至４の何れか一つのダイボンディング装置において、
    前記剥離ユニットは、さらに、
    前記ブロックの吸引口を減圧する第一真空経路と、
    前記第一真空経路と独立し、前記ドームプレートの吸引口を減圧する第二真空経路と、
    を備えるダイボンディング装置。
11. 請求項１乃至９の何れか一つのダイボンディング装置において、
    さらに、制御部を備え、
    前記制御部は、前記ブロックを前記熱処理装置により第一所定温度に加熱すると共に、前記ブロックの上面を前記ドームプレートの上面よりも低くする状態で、前記ダイシングテープを前記ドームプレートの吸引口により吸着するよう構成されるダイボンディング装置。
12. 請求項１１のダイボンディング装置において、
    前記制御部は、前記ブロックを前記熱処理装置により第二所定温度に加熱すると共に、前記ブロックの上面を前記ダイシングテープに当接して前記ブロックの吸引口により吸着するよう構成されるダイボンディング装置。
13. 請求項１２のダイボンディング装置において、
    前記制御部は、前記第二所定温度を前記第一所定温度よりも高い温度に設定するよう構成されるダイボンディング装置。
14. 請求項１２のダイボンディング装置において、
    前記制御部は、前記第二所定温度を前記第一所定温度と同じ温度に設定するよう構成されるダイボンディング装置。
15. 請求項１３のダイボンディング装置において、
    前記制御部は、前記加熱されたダイシングテープから前記剥離対象のダイを前記ヘッドによりピックアップするよう構成されるダイボンディング装置。
16. 請求項１のダイボンディング装置において、
    前記ブロックの平面視の形状は、前記ダイの平面視の形状に合わせた形状であるダイボンディング装置。
17. 感温性粘着シートで形成されたダイシングテープに貼付されたダイを剥離する剥離治具であって、
    前記ダイシングテープのうち剥離対象のダイが貼付された部位と当接するブロックと、
    前記ブロックから離れた外周に位置し、前記ダイシングテープのうち前記剥離対象のダイが貼付されていない部位と当接するドームプレートと、
    前記ブロックを前記ダイシングテープが前記剥離対象のダイから剥離する温度に設定する熱処理装置と、
    を円筒状のドーム内に備える剥離治具。
18. 請求項１７の剥離治具において、
    さらに、前記ドームプレートを冷却する冷却部を備え、
    前記熱処理装置は前記ブロックを加熱するヒータであり、
    前記冷却部は、
    前記ドームプレートの下方に設けられる空洞と、
    冷却気体が供給され、前記空洞に連通されたパイプと、
    を備える剥離治具。
19. 請求項１８の剥離治具において、さらに、
    前記ブロックの吸引口を減圧する第一真空経路と、
    前記第一真空経路と独立し、前記ドームプレートの吸引口を減圧する第二真空経路と、
    を備える剥離治具。
20. （ａ）感温性粘着シートで形成されたダイシングテープに貼付されたダイを剥離する剥離ユニットを備え、前記剥離ユニットは、前記ダイシングテープのうち剥離対象のダイが貼付された部位と当接するブロックと、前記ブロックから離れた外周に位置し、前記ダイシングテープのうち前記剥離対象のダイが貼付されていない部位と当接するドームプレートと、前記ブロックを前記ダイシングテープが前記剥離対象のダイから剥離する温度に設定する熱処理装置と、を円筒状のドーム内に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）基板を搬入する工程と、
    （ｃ）前記剥離ユニットで前記ダイを剥離して、剥離したダイをピックアップする工程と、
    を有し、
    前記（ｃ）工程は、前記ブロックを前記ダイシングテープが前記剥離対象のダイから剥離する第二所定温度に加熱する半導体装置の製造方法。
21. 請求項２０の半導体装置の製造方法において、
    前記（ｃ）工程は、前記ドームプレートを冷却する半導体装置の製造方法。
22. 請求項２１の半導体装置の製造方法において、
    前記（ｃ）工程は、前記ブロックを第一所定温度に加熱すると共に、前記ブロックの上面を前記ドームプレートの上面よりも低くする状態で、前記ダイシングテープを前記ドームプレートの吸引口により吸着する半導体装置の製造方法。
23. 請求項２２の半導体装置の製造方法において、
    前記（ｃ）工程は、前記ブロックを前記第二所定温度に加熱すると共に、前記ブロックの上面を前記ダイシングテープに当接して前記ブロックの吸引口により吸着する半導体装置の製造方法。
24. 請求項２２の半導体装置の製造方法において、
    前記第一所定温度は前記第二所定温度よりも低い温度に設定される半導体装置の製造方法。
25. 請求項２３の半導体装置の製造方法において、
    前記第一所定温度は前記第二所定温度と同じ温度に設定される半導体装置の製造方法。
26. 請求項２４または２５の半導体装置の製造方法において、
    前記（ｃ）工程は、前記加熱されたダイシングテープから前記剥離対象のダイをピックアップする半導体装置の製造方法。
27. 請求項２６の半導体装置の製造方法において、さらに、
    （ｄ）前記ピックアップしたダイを前記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。
28. 請求項２６の半導体装置の製造方法において、
    前記（ｃ）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（ｄ）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。
29. 請求項１０のダイボンディング装置において、
    前記ブロックの吸引口は、平面視において、前記ブロックの四辺に内接する仮想円または仮想楕円の内側に複数および外側に複数設けられているダイボンディング装置。

Images