JP2004111601A

JP2004111601A - ダイボンダ

Info

Publication number: JP2004111601A
Application number: JP2002271266A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Kubo; 久保　祐一; Masateru Osada; 長田　正照; Masayuki Azuma; 東　正幸
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2004-04-08
Also published as: US20040065647A1; CH696568A5; TW200405487A; KR20040025608A; DE10343217A1; TWI273660B

Abstract

【課題】ダイボンディング工程の前のダイシング工程を省略することのできるダイボンダを提供すること。
【解決手段】ダイを１個づつ基台Ｑに装着するダイボンダ１０に、ウェーハＷの表面からレーザー光Ｌを入射させ、ウェーハＷ内部に改質領域Ｐを形成するレーザー加工部１００を設け、ダイボンダ１０自身にウェーハＷを個々のダイに分割する機能を持つように構成した。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置や電子部品等のダイを１個ずつ基台に装着するダイボンダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置や電子部品等の組立工程では、半導体装置や電子部品等のダイ（チップとも言う）を１個ずつ基台にボンディングするダイボンダが用いられている。このダイボンダは表面に多数の半導体装置や電子部品等が形成されたウェーハを個々のダイに分割する機能を有していないので、ダイボンディング工程の前にウェーハを個々のダイに分割するダイシング工程が必要であった。
【０００３】
ウェーハから個々のダイに分割するダイシング工程には、ダイシングブレードと呼ばれる薄型砥石でウェーハに研削溝を入れてウェーハをカットするダイシング装置が用いられていた。ダイシングブレードは、細かなダイヤモンド砥粒をＮｉで電着したもので、厚さ３０μｍ程度の極薄のものが用いられる。
【０００４】
このダイシングブレードを３０，０００〜６０，０００ｒｐｍで高速回転させてウェーハに切込み、ウェーハを完全切断（フルカット）又は不完全切断（ハーフカット或いはセミフルカット）していた。ハーフカットはウェーハに厚さの半分程度切り込む方法で、セミフルカットは１０μｍ程度の肉厚を残して研削溝を形成する場合のことである。
【０００５】
しかし、このダイシングブレードによる研削加工の場合、ウェーハが高脆性材料であるため脆性モード加工となり、ウェーハの表面や裏面にチッピングが生じ、このチッピングが分割されたダイの性能を低下させる要因になっていた。また、ダイシング装置では研削水や洗浄水等大量の水を使用するため、廃水浄化費用も含めランニングコストが増大する要因になっていた。
【０００６】
ダイシング工程におけるこのチッピングの問題を解決する手段として、従来のダイシングブレードによる切断に替えて、ウェーハの内部に集光点を合わせたレーザー光を入射し、ウェーハ内部に多光子吸収による改質領域を形成して個々のチップに分割するレーザダイシング装置が提案されている（例えば、特許文献１〜６参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１９２３６７号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２００２−１９２３６８号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開２００２−１９２３６９号公報
【００１０】
【特許文献４】
特開２００２−１９２３７０号公報
【００１１】
【特許文献５】
特開２００２−１９２３７１号公報
【００１２】
【特許文献６】
特開２００２−２０５１８０号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献で提案されているレーザダイシング装置は、レーザー光を用いた割断技術によるもので、ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、ウェーハ内部に改質領域を形成することによってこの改質領域を起点として前記ウェーハが割断されるものである。
【００１４】
しかし、上記の特許文献で提案されているレーザダイシング装置は、ダイシングブレードを用いたダイシング装置とはダイシングのメカニズムが異なるだけで、ダイシング装置であることには変わりがなく、ダイボンディング工程の前には相変わらずダイシング工程が必要であった。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ダイボンディング工程の前のダイシング工程を省略することのできるダイボンダを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、表面に半導体装置等が形成されたダイを１個ずつ基台に装着するダイボンダにおいて、前記ダイボンダには、個々のダイに分割される前のウェーハの表面からレーザー光を入射させ、前記ウェーハの内部に改質領域を形成するレーザー加工部が設けられ、該レーザー加工部で前記ウェーハを個々のダイに分割することを特徴としている。
【００１７】
請求項１の発明によれば、ダイを１個ずつ基台に装着するダイボンダにレーザー加工部が設けられているので、ダイボンダ自身にウェーハを個々のダイに分割する機能が備わり、ダイボンディング工程の前のダイシング工程を省略することができる。このため、組立工程全体が単純化され、フロアスペースの削減と、用力の削減が図れる。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、前記レーザー加工部によって、前記ウェーハ上の全数のダイを個々のダイに分割することを特徴としている。
【００１９】
請求項２の発明によれば、ウェーハ上の全数のダイに対してレーザー光を入射させるのでウェーハのレーザー光に対する相対的移動制御が単純になる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１の発明において、前記レーザー加工部によって、前記ウェーハ上の良品のダイのみを個々のダイに分割することを特徴としている。
【００２１】
請求項３の発明によれば、良品のダイのみに対してレーザー光を入射させるので効率的である。ウェーハ上の良品のダイが少ない時には、無駄なレーザー光照射をしないので特に効率がアップする。
【００２２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１、２、又は３のうちいずれか１　項に記載の発明において、前記レーザー加工部によって、前記ダイの表面に品種マーキングを施すことを特徴としている。
【００２３】
請求項４の発明によれば、ダイ分割用のレーザー加工部を用いてダイの表面に品種マーキングを施すので、マーキング専用の装置を用いた品種マーキング工程を省略することができる。また良品のダイのみにマーキングを施せばより効率的に品種マーキングを行うことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るダイボンダの好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。
【００２５】
図１は、本発明に係るダイボンダの概略構成図である。ダイボンダ１０は、図１に示すように、ウェーハ移動部１１、レーザー加工部１００、エキスパンド部４０、突上げ手段４５、ボンディング部６０、ウェーハ搬送部７０、基台搬送部８０、全体制御部９０等から構成されている。
【００２６】
ウェーハ移動部１１は、ウェーハのレーザー加工時及びダイの突上げとピックアップ時にウェーハを移動させる。レーザー加工部１００はウェーハを個々のダイに分割するための加工を行う。エキスパンド部４０はウェーハが貼付されたウェーハテープを引き伸ばし、個々のダイ同士の間隔を広げる。突上げ手段４５は、エキスパンドされたウェーハテープ側からダイを突上げてピックアップし易くする。
【００２７】
ボンディング部６０は、ピックアップされたダイを基台に装着する。ウェーハ搬送部７０はウェーハを各部に搬送し、基台搬送部８０はボンディング前とボンディング後の基台を搬送する。全体制御部９０は、入出力回路部、演算処理部（ＣＰＵ）、記憶部等を有し、ダイボンダ１０の各部を制御する。
【００２８】
図２は、ダイボンダ１０の各部の配置を表わす概念図である。図２に示すように、ウェーハ移動部１１は、ダイボンダ１０の本体ベース１６に設けられたＸＹＺθテーブル１２、ＸＹＺθテーブル１２に載置されダイシングテープＴを介してウェーハＷを吸着保持する吸着ステージ１３等からなっている。このウェーハ移動部１１によって、ウェーハＷが図のＸＹＺθ方向に精密に移動される。
【００２９】
吸着ステージ１３は、レーザー加工時にウェーハＷを保持するもので、その吸着面には多孔質部材１３Ａが組込まれ、真空力でウェーハＷを均一に吸着保持する。また、レーザー加工時以外には図示しない駆動手段によって退避位置に移動されるようになっている。
【００３０】
エキスパンド部４０は、ＸＹＺθテーブル１２に載置されたエキスパンドステージ４１、フレームプッシャ４２とからなり、フレームプッシャ４２は図示しない駆動手段によってＺ方向に移動され、ウェーハテープＴを介してウェーハＷがマウントされたフレームＦを下方に押し下げる。これによりウェーハテープＴは放射状にエキスパンドされ、ダイとダイの間隔が広げられる。
【００３１】
突上げ手段４５は、先端に設けられた１　本又は複数のニードル４５ＡでエキスパンドされたウェーハテープＴ側からダイを突上げる。
【００３２】
ボンディング部６０は、突上げられたダイを吸着するコレット６２、先端にコレット６２を有するコレットホルダ６１、基台Ｑを載置する基台ステージ６３、基台ステージ６３を載置して基台ＱをＸＹ方向に移動させる基台移動テーブル６４、コレット６２でピックアップするダイを認識するダイ認識カメラ６５等からなっている。
【００３３】
図３は、レーザー加工部１００の構成を表わす概略構成図である。レーザー加工部１００は、図３に示すように、レーザー光学部２０、観察光学部３０、制御部５０等から構成されている。
【００３４】
レーザー光学部２０は、レーザーヘッド２１、コリメートレンズ２２、ハーフミラー２３、コンデンスレンズ２４等で構成されている。また、観察光学部３０は、観察用光源３１、コリメートレンズ３２、ハーフミラー３３、コンデンスレンズ３４、観察手段としてのＣＣＤカメラ３５、テレビモニタ３６等で構成されている。
【００３５】
レーザー光学部２０では、レーザーヘッド２１から発振されたレーザー光はコリメートレンズ２２、ハーフミラー２３、コンデンスレンズ２４等の光学系を経てウエーハＷの内部に集光される。ここでは、集光点におけるピークパワー密度が１×１０^８（Ｗ／ｃ　ｍ^２）以上でかつパルス幅が１μｓ以下の条件で、ダイシングテープに対して透過性を有するレーザー光が用いられる。集光点のＺ方向位置は、ＸＹＺθテーブル１２のＺ方向微動によって調整される。
【００３６】
観察光学部３０では、観察用光源３１から出射された照明光がコリメートレンズ３２、ハーフミラー３３、コンデンスレンズ２４等の光学系を経てウエーハＷの表面を照射する。ウエーハＷの表面からの反射光はコンデンスレンズ２４、ハーフミラー２３及び３３、コンデンスレンズ３４を経由して観察手段としてのＣＣＤカメラ３５に入射し、ウエーハＷの表面画像が撮像される。この撮像データは制御部５０を経てテレビモニタ３６に写し出される。
【００３７】
制御部５０は、ＣＰＵ、メモリ、入出力回路部等からなり、レーザー加工部１００の各部の動作を制御する。
【００３８】
次に、本発明のダイボンダ１０の作用について説明する。最初に、ダイボンディング工程の前の工程でプロービング装置によって電気的試験が行われたウエーハＷは、図４に示すように、片方の面に粘着剤を有するウェーハテープＴを介してリング状のフレームＦにマウントされ、ダイボンダ１０に搬送されてくる。
【００３９】
ウェーハＷはこの状態で吸着ステージ１３に吸着保持されている。ウェーハＷは最初にＣＣＤカメラ３５で表面に形成された回路パターンが撮像され、図示しない画像処理手段とアライメント手段によってθ方向のアライメントとＸＹ方向の位置決めがなされる。
【００４０】
アライメントが終了すると、ＸＹＺθテーブル１２がＸＹに移動してウエーハＷのダイシングストリートに沿ってレーザー光Ｌが入射される。この時、プロービング装置で作成された良品ダイマップに基いて、良品のダイのみのダイシングストリートにレーザー光Ｌを入射させてもよく、あるいは全数のダイに対して入射させてもよい。
【００４１】
ウエーハＷの表面から入射したレーザー光の集光点がウエーハＷの厚さ方向の内部に設定されているので、ウエーハの表面を透過したレーザー光Ｌは、ウエーハ内部の集光点でエネルギーが集中し、ウエーハＷの内部の集光点近傍に多光子吸収によるクラック領域、溶融領域、屈折率変化領域等の改質領域が形成される。これによりウエーハは分子間力のバランスが崩れ、改質領域を起点として自然に割断するかあるいは僅かな外力を加えることにより割断されるようになる。
【００４２】
図５は、ウェーハ内部の集光点近傍に形成される改質領域を説明する概念図である。図５（ａ）は、ウェーハＷの内部に入射されたレーザー光Ｌが集光点に改質領域Ｐを形成した状態を示し、図５（ｂ）は断続するパルス状のレーザー光Ｌの下でウェーハＷが水平方向に移動され、不連続な改質領域Ｐ、Ｐ、…が並んで形成された状態を表わしている。この状態でウェーハＷは改質領域Ｐを起点として自然に割断するか、或いは僅かな外力を加えることによって割断される。この場合、ウェーハＷは表面や裏面にはチッピングが発生せずに容易にチップに分割される。
【００４３】
厚さの厚いウェーハＷの場合は、改質領域Ｐの層が１層では割断できないので、ウェーハＷの厚さ方向にレーザー光Ｌの集光点を移動し、改質領域Ｐを多層に形成させて割断する。
【００４４】
なお、図５（ｂ）では断続するパルス状のレーザー光Ｌで不連続な改質領域Ｐ、Ｐ、…を形成した状態を示したが、レーザー光Ｌの連続波の下で連続的な改質領域Ｐを形成してもよい。
【００４５】
また、前述した実施の形態ではレーザー加工をウェーハＷの表面側から行っているが、これに限らず、ウェーハＷの裏面側からレーザー光Ｌを入射させてもよい。この場合レーザー光ＬはウェーハテープＴを透過してウェーハＷに入射するか、或いはウェーハＷが表面側を下向きにしてウェーハテープＴに貼付される。また、裏面側から赤外光等のウェーハＷを透過する光を用い、ウェーハ表面の回路パターンを観察してアライメントする必要がある。
【００４６】
また、必要に応じ、レーザー光Ｌの集光点を良品ダイの上面に合わせ、ダイの上面に品種マークを印字させる。
【００４７】
ウェーハＷのレーザー加工が終了すると、吸着ステージ１３は下降すると共にＸ方向に退避し、次にウェーハテープＴのエキスパンドが行われる。図６はこの状態を表わしている。図６に示すように、吸着ステージ１３が退避するとフレームプッシャ４２が下降してフレームＦを押し下げる。
【００４８】
この時ウェーハテープＴが接触しているエキスパンドステージ４１の上縁部は円弧状に面取りされているので、ウェーハテープＴは容易に放射状にエキスパンドされ、レーザー加工で割断された個々のダイ同士の間隔が広げられる。また、レーザー加工で完全に割断されなかった場合でも、このエキスパンド工程によって個々のダイに完全に割断される。
【００４９】
なお、薄いウェーハＷでダイの突上げ時やピックアップ時に隣同士のダイと接触する恐れがなく、個々のダイ同士の間隔を広げる必要のない場合には、このエキスパンド工程を省略することができる。
【００５０】
次に突上げ手段４５がＸ方向とＺ方向に移動され、図６に示すようにエキスパンドステージ４１の内部に位置付けられる。ここで良品のダイが位置決めされ、ダイ認識カメラ６５で画像を確認しながら突上げ手段４５のニードル４５Ａで目的のダイを突上げ、上方からコレット６２でピックアップする。
【００５１】
なお、このダイの突上げも、薄いウェーハＷでピックアップ時に隣同士のダイと接触する恐れがなく、また容易にピックアップすることのできる場合には、エキスパンド工程と同じく省略することができる。
【００５２】
ピックアップされたダイは、基台移動テーブルによって位置決めされた基台のボンディング位置にダイボンディングされる。基台としてはリードフレームが多く用いられる。また、ダイボンディングする時は、はんだ、金、樹脂などの接合材によりダイを基台に結合させる。
【００５３】
このようにして、ウェーハテープＴに貼付されたウェーハＷの全ての良品ダイがリードフレーム等の基台に装着される。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のダイボンダには、ウェーハの表面からレーザー光を入射させ、ウェーハ内部に改質領域を形成するレーザー加工部が設けられているので、ダイボンダ自身にウェーハを個々のダイに分割する機能が備わり、ダイボンディング工程の前のダイシング工程を省略することができる。このため、組立工程全体が単純化され、フロアスペースの削減と、使用電力の削減が図れるとともに、組立工程全体の処理能力を著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るダイボンダの概略構成を表わすブロック図
【図２】本発明の実施の形態に係るダイボンダの各部の配置を表わす概念図
【図３】レーザー加工部の構成を表わす概念図
【図４】フレームにマウントされたウェーハを表わす斜視図
【図５】ウェーハ内部に形成された改質領域を説明する概念図
【図６】エキスパンドとピックアップの動作を説明する概念図
【符号の説明】
１０…ダイボンダ、１１…ウェーハ移動部、１２…ＸＹＺθテーブル、１３…吸着ステージ、２０…レーザー光学部、２１…レーザーヘッド、２２、３２…コリメートレンズ、２３、３３…ハーフミラー、２４、３４…コンデンスレンズ、３０…観察光学部、３１…観察用光源、３５…ＣＣＤカメラ、３６…テレビモニタ、４０…エキスパンド部、４５…突上げ手段、５０…制御部、６０…ボンディング部、６２…コレット、９０…全体制御部、１００…レーザー加工部、Ｆ…フレーム、Ｌ…レーザー光、Ｐ…改質領域、Ｑ…基台、Ｔ…ウェーハテープ、Ｗ…ウェーハ

Claims

表面に半導体装置等が形成されたダイを１個ずつ基台に装着するダイボンダにおいて、
前記ダイボンダには、個々のダイに分割される前のウェーハの表面からレーザー光を入射させ、前記ウェーハの内部に改質領域を形成するレーザー加工部が設けられ、
該レーザー加工部で前記ウェーハを個々のダイに分割することを特徴とするダイボンダ。
前記レーザー加工部によって、前記ウェーハ上の全数のダイを個々のダイに分割することを特徴とする請求項１に記載のダイボンダ。
前記レーザー加工部によって、前記ウェーハ上の良品のダイのみを個々のダイに分割することを特徴とする請求項１に記載のダイボンダ。
前記レーザー加工部によって、前記ダイの表面に品種マーキングを施すことを特徴とする請求項１、２、又は３のうちいずれか１　項に記載のダイボンダ。