WO2005029574A1

WO2005029574A1 - コレット、ダイボンダおよびチップのピックアップ方法

Info

Publication number: WO2005029574A1
Application number: PCT/JP2003/011936
Authority: WO
Inventors: Nobuhiro Nagamoto
Original assignee: NEC Machinery Corp
Current assignee: Canon Machinery Inc
Priority date: 2003-09-18
Filing date: 2003-09-18
Publication date: 2005-03-31
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Also published as: AU2003266534A1; JPWO2005029574A1; CN1802735A

Abstract

課題：ピックアップ時およびボンディング時における半導体チップの割れを防止する。解決手段：ボンディングツール１０を、コレットホルダ２０と、コレット３０とで構成する。コレットホルダ２０は、中心部の真空吸引孔２１と、コレットホルダ２０を支持部材に取り付けるための取付ねじ孔２２，２３と、下方の立下部２４と、この立下部２４内の凹部２５とを有する。コレット３０は、下端の平坦面３１と、上下に貫通する複数の真空吸引孔３２と、凹部２５に嵌り込む凸部３３と、立下部２４の下面に当接されたフランジ部３４とを有する。凹部２５の深さ寸法Ｈ１と凸部３３の高さ寸法Ｈ２とをＨ１＞Ｈ２に設定して空間部２６を形成し、真空吸引孔２１，３２を、空間部２６を介して連通させる。複数の真空吸引孔３２によって、チップの周辺部を真空吸着して、ピックアップおよびボンディングする。

Description

コレット、タ、、ィボンダぉよびチヅプのピックァップ方法

技術分野

本発明はコレツト、このコレツトを用いたダイボンダおよびダイボンダにおけるチップのピックァヅプ方法に関し、例えば、薄片状の半導体チヅプ（ダイ）をゥェ一ハシートからピックァヅプして、リードフレームなどの基板に軟ろう，硬ろう，銀ペースト，樹脂などの接合材を介してボンディングするコレツト、ダイボンダおよび特に薄片状の半導体チヅプに好適なピヅクァヅプ方法に関するものである。

背景技術

半導体デノヾイスは、一般に、半導体チップ (ダイ）の裏面を、軟ろう，硬ろう，銀ぺ一スト，樹脂などの接合材を介して、プリント基板やリードフレームなどの基板にボンディング（接合）して製造している。

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ァヅプ位置 P 1と、ボンディング位置 P 2との間を移動するビックァヅプおよびボンディングヅール（以下、ツールという） 4 0を用いる。以下、その動作を詳述すると、半導体チップのピヅクァヅプ位置 P 1で、ヅ一ル 4 0が下降し（ a )、半導体チヅフ°集合体 6 0から半導体チヅプ 6 5を真空吸着したツール 4 0が上昇（ピックアップ）しすこ後 ( b ) 、水平移動し（c ) 、ボンディング位置 P 2で、ツール 4 0が下降して（d ) 半導体チップ 6 5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、ヅール 4 0が上昇した後（e ) 、水平移動して（f ) 、元のピックアップ位置 P 1の上方に復帰する。

上記のツール 4 0における a〜fの動作の間に、半導体チップ集合体 6 0は 1ピッチ分だけ水平移 ¾7して、次のピヅクアツプすべき半導体チヅプ 6 5がピヅクァヅプ位置に P 1 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 P 2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 6 5をピックァヅプして、基板 1にボンディングするようにしている。

上記のヅ一ル 4 0は、図 5 A，図 5 Bに示すように、コレヅトホルダ 4 1 にコレット 4 2が取り付けて構成されている。コレットホルダ 4 1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 4 3を有し、コレットホルダ 4 1を連結するパイプに取り付けるための止めねじ 4 4と、下端に立下部 4 5と、この立下部 4 5内の凹部 4 6とを備えている。コレット 4 2は、中心部に真空吸引孔 4 7と、前記凹部 4 6に嵌り込む凸部 4 8と、立下部 4 5の下端に接合されたフランジ部 4 9とを有する。そして、コレツトホルダ 4 1 の真空吸引孔 4 3と、コレット 4 2の真空吸引孔 4 7とは、凹部 4 6の天井部と凸部 4 8 の上面との間に形成された空間部 5 0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 4 2側に設け、凸部をコレットホルダ 4 1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 P 1では、通常、図 6 Cに示すような、半導体チヅプ集合体 6 0が配置されている。この半導体チップ集合体 6 0は、図 6 Aに示すように、ゥヱーハリング 6 1に貼り付けた表面に粘着層を有するゥヱーハシ一ト 6 2に半導体ゥェ一ハ 6 3を貼り付け、この半導体ゥェ一ハ 6 3を、図 6 Bに示すように、ダイサ 6 4によって縦横に切断して個々の半導体チップ 6 5に分割した後、図 6 Cに示すように、ゥ工一ハシート 6 2を固定リング 6 6の上に配置して、ゥェ一ハリング 6 1 を押し下げる（あるいは固定リング 6 6を押し上げる）ことによって、ゥェ一ハシ一ト 6 2を引き伸ばして、個々の半導体チップ 6 5の間隔を拡大するとともに、半導体チップ 6 5とゥヱーハシート 6 2との接着力を低下させたものが用いられていた。

この半導体チヅプ集合体 6 0から、半導体チヅプ 6 5をピヅクアツプする場合、図 4に示すように、半導体チップ 6 5の下方から突上げピン 6 7で半導体チップ 6 5を突上げるとともに、半導体チップ 6 5の周辺部のゥェ一ハシート 6 2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 6 5とゥヱ一ハシート 6 2との接着面積を減少させることによって、半導体チヅプ 6 5とゥェ一ハシート 6 2との接着力を低減させて、コレヅト 4 2により半導体チップ 6 5を小さい真空吸引力で確実に吸着してピックァップできるようにしている。もしくは、半導体チヅプをコレット 4 2に吸着固定し、ゥエ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ヅプ 6 5をゥェ一ハシート 6 2 からピックァヅプできるようにしている。

ここで、前記コレット 4 2には、図 7 A〜図 7 Cに示す各種の構成のものがある。図 7 Aに示すコレット 4 2 Aは、中心部に単一かつ大径の真空吸引孔 5 1を有し、下面に平坦面 5 2を設けたものである。図 7 Bに示すコレット 4 2 Bは、中心部に単一かつ大径の真空吸引孔 5 1を有するとともに、下面の周辺部に立下部 5 3を設けて、この立下部 5 3内に真空吸引孔 5 1に連通する凹部 5 4を設けたものである（例えば、特許文献 1参照。 )。図 7 Cに示すコレット 4 2 Cは、中心部に単一かつ大径の真空吸引孔 5 1を有するとともに、下面の周辺部に立下部 5 3を設けて、この立下部 5 3内に真空吸引孔 5 1と連通する凹部 5 4を設け、さらに、この凹部 5 4と真空吸引孔 5 1との間に、傾斜面 5 5を形成したものである。

そして、図 7 Aに示すコレット 4 2 Aは、下面の平坦面 5 2を半導体チップ 6 5に当接させて、真空吸引孔 5 1に真空吸引力を作用させて、チヅプ 6 5を吸着する。また、図 7 Bに示すコレット 4 2 Bは、周辺部の立下部 5 3の下面をチップ 6 5に当接させて、真空吸引孔 5 1に真空吸引力を作用させて、チップ 6 5を吸着する。さらに、図 7 Cに示すコレット 4 2 Cは、傾斜面 5 5の途中にチップ 6 5の上面肩部を当接させて、真空吸引孔 5 1に真空吸引力を作用させて、チップ 6 5を吸着する。発明の開示

最近、半導体パッケージの小型 ·軽量化に加え、大容量化が進むにつれ、厚さ寸法が 5 0〃m以下の薄型の半導体チップ（以下、薄片チップという）の需要力 ^s拡大され、その薄片チヅプを積層する技術が注目されている。

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、従来のコレツト 4 2は、前記図 7 Aの 4 2 A，図 7 Bの 4 2 B , 図 7 Cの 4 2 C 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 5 1を有する構造であり、薄片チヅプのピックァヅプ時に半導体チヅプの中央部を真空吸着するものであるため、ピヅクアツプ時におけるゥェ一ハシートの剥離開始時や剥離終了時に起きるゥエーハシ一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 ^S回避できず、薄片チヅプが割れ易かった。

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 7 Aに示すコレツト 4 2 Aは、薄片チヅプ 6 5 aをゥエーハシート 6 2からピックアツプする際の剥離開始時に、図 8 Aに示すように、薄片チップ 6 5 a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、ゥエーハシート 6 2の下方への変形力によって、薄片チヅプ 6 5 aの周辺部がゥヱ一ハシート 6 2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 6 5 aが割れ易い。

また、コレット 4 2 Aで薄片チップ 6 5 aを基板 1にボンディングする際に、図 8 Bに示すように、接合材 2の反力によって薄片チヅプ 6 5 a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 5 1の存在によって、薄片チップ 6 5 a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 6 5 aが割れ易い。

また、コレット 4 2 Aで薄片チップ 6 5 aを基板 1にボンディングする際に、図 8 Bに示すように、コレツト 4 2 Aにより所定の圧力を加えて薄片チップ 6 5 aを基板 1に押え付けているため、薄片チヅプ 6 5 aが割れないまでも、真空吸引孔 5 1から圧力が上方に逃げてしまうため、薄片チップ 6 5 a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 7 Bのコレツト 4 2 Bや、図 7 Cのコレツト 4 2 C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 4 2 Aから離脱し難い薄片チヅプ 6 5 aがある場合、図 8 Cに示すように、真空吸引孔 5 1に圧縮気体 4を供給して、コレット 4 2 Aから薄片チップ 6 5 a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 6 5 aの中央部に集中するために、薄片チップ 6 5 aの中央部が下方に変形するような応力を受けるので、薄片チヅプ 6 5 aが割れ易いという問題点がおった。

図 7 Bに示すコレット 4 2 Bは、図 7 Aに示すコレット 4 2 Aに比較して、大きな凹部 5 4を有するため、薄片チヅプ 6 5 aをゥエーハシート 6 2からビックアツプする際の剝離開始時に、図 9 Aに示すように、凹部 5 4の存在および突上げピン 6 7の突上げによつて、薄片チップ 6 5 a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 6 5 aが割れ易い。

また、コレット 4 2 Bで薄片チヅプ 6 5 aを基板 1にボンディングする際に、図 9 Bに示すように、接合材 2の反力によって薄片チヅプ 6 5 aが上方に向かう応力を受けるが、このとき、凹部 5 4の存在によって、薄片チップ 6 5 a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 6 5 aが害 Uれ易い。

さらに、ボンディング終了後に、真空吸引孔 5 1に圧縮気体 4を供給すると、図 9 Cに示すように、薄片チップ 6 5 aの中央部が下方に変形するような応力を受けるため、薄片チヅプ 6 5 aが割れ易いという問題点があつた。

図 7 Cに示すコレヅト 4 2 Cは、通常、厚い半導体チヅフ。用のものであるが、仮に、薄片チップ 6 5 aに適用した場合、図示は省略するが、ゥエーハシート 6 2から薄片チヅプ 6 5 aをピックアツプする際の剥離開始時に、図 9 Aと同様に、凹部 5 4の存在および突上げピン 6 7の突上げによって、薄片チップ 6 5 a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 6 5 aが割れ易い。

また、薄片チップ 6 5 aを基板 1にボンディングする際^:、図 9 Bと同様に、接合材 2 の反力によって薄片チップ 6 5 a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 5 4の存在によって、薄片チップ 6 5 aの中央部が上方に変形するような応力を受けるため、薄片チヅプ 6 5 aが割れ易い。

さらに、ボンディング終了後に、薄片チヅプ 6 5 aを接合材 2に密着させるため真空吸引孔 5 1に圧縮気体 4を供給すると、図 9 Cと同様に、薄片チップ 6 5 a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 6 5 aが害 Uれ易いという問題点があった。さらに、図 7 Cに示すコレット 4 2 Cは、上記の問題点の他に、下面の周辺部に立下部 5 3を有し、この立下部 5 3によって形成される凹部 5 4内の傾斜面 5 5に薄片チヅプ 6 5 a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 1 O Aに示すように、吸着しょうとする薄片チップ 6 5 aの両側に隣接する 4個の薄片チップ 6 5 b , 6 5 cの間隔寸法： L 1が、コレット 4 2 Cの幅寸法 Lよりも小さいと、薄片チヅプ 6 5 aと隣接する薄片チヅプ 6 5 b， 6 5 cとの隙間 gが小さ過ぎて、この隙間 gに立下部 5 3が入り込めないため、立下部 5 3の下面で隣接する薄片チヅプ 6 5 b , 6 5 cを破損したり、吸着しょうとする薄片チップ 6 5 aを吸着することができなかったりする。

一方、図 1 0 Bに示すように、吸着しょうとする薄片チップ 6 5 aの両側に隣接する 4 個の薄片チップ 6 5 b , 6 5 cの間隔寸法 L 2を、コレット 4 2 Cの幅寸法 Lよりも大きくすると、吸着しょうとする薄片チヅプ 6 5 aと隣接する薄片チップ 6 5 b , 6 5 cとの間に、立下部 5 3が入り込めるだけの間隔 g 1が確保されて、薄片チップ 6 5 aのピックアップは可能になるが、このように大きな隙間 g 1を形成するためには、図 6 Cに示すゥヱ一ハシート 6 2の伸張時に、ゥェ一ハシート 6 2を大きく伸張させる必要があり、薄片チップ 6 5 aの数を少なくしなければならず、薄片チップ 6 5 aの収率が低くなる。あるいは、大径のゥェ一ハリング 6 1およびゥエーノヽシート 6 2を必要とするため、ゥヱ一ハリング 6 1やゥェ一ハシート 6 2が高額化する。しかも、ピックアップ時に、半導体チヅプ集合体 6 0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、二一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ツ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 5 O m g以下であれば特に発生しやすく、場合によつ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ツトが有効である。更に、コレヅト ·ステージそれそ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 ί 上部（コレット側）を最大真空圧としてチヅプ保持力を高くし、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、薄片チップのビックアップおよび/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ヅプのビ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ツトにおいて、コレツ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「チップをピックアツプぉよび/また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ク"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ヅトのみならず、チヅプをビックアップして一旦トレ一や位置修正部などに移載し、このトレ一や位置修正部などからチヅプをビ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タ"ィボンダにおけるビックァヅプ用のコレヅト、またはトレーや位置修正部などからチヅフ。をピックァヅプしてボンディングするボンデイング用のコレツ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弓ほしを有するとともに、下面にその真空吸引孔に連通する溝部とを備え、前記コレツトホノレダの真空吸引孔とコレツ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、上記のいずれ力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、本発明のチップのビックアップ方法 ¾：、上記のダイボンダを用いて、裏面がゥェ一ハシートに接合されたチップをコレヅトで真空吸着した後、チヅプの裏面をゥヱ一ハシートの下方から突上げピンで相対的に突上げるか、ゥエ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に記載のコレツトによれば、下面の複数の真空吸引部によって薄片チヅ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ヅ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、薄片チップをゥェ —ハシートから剥離してピヅクァヅプする際に、薄片チップの周辺部のゥェ一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ツトで真空吸着されているので、簿片チップの周辺部がゥ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、ゥエーハシートのみを下方に変形させることが可能になり、薄片チップのゥエーハシ一卜からの剥離開始がスムーズに行われ、薄片チヅプのピックァヅ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、コレツ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、従来のコレツ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、薄片チップがコレツ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ツトのように、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ょうとする応力がなくなり、薄片チップのコレツ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、コレツトホルダとコレツ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、薄片チップのピヅクアップ時、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、薄片チヅ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、コレットの錶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ァヅプゃコストアップはない。

また、コレットの真空吸引孔の孔径ゃ密度を、中央部と周辺部とで異ならせることによつて、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倉になり、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、ピックァ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^^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、コレットの錶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ァップゃ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、薄片チップをゥエーハシートから剥離するピックァップ時に、ゥェ一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、ゥエーハシ一トを真空吸引して下方に変形させたりすることによつて、薄片チップとゥェ一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ゥェ一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ゥヱーハシートのみが下方に変形して、薄片チップとゥエ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、接合材の反カをコレットの平坦面に分散して受けるため、従来のコレツ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、薄片チップをコレツトから離れ易くする場合には、コレツ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、薄片チップをコレヅ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、コレットでチヅプの周辺部を真空吸着してから、チヅ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ゥェ一ハシートを真空吸引して下方に変形させたりするので、従来のチヅプのピックァップ方法のように、チヅプの周辺部がフリ一の状態でチヅプの中央部が相対的に突上 (ゴられたり、チップの周辺部のゥエーハシ一トが下方に変形したりすることがなくなり、チヅプにストレスを与えることなく、チヅプのピックァヅプ時の割れを効果的に防止することが可能になる。図面の簡単な説明

図 1 Aは、本発明の第 1実施例に係るボンディングヅ一ルの縦断側面図、

図 1 Bは、図 1 Aのボンディングツールの下面図、

図 1 Cは、図 1 Aのボンディングヅ一ルにおけるコレツ卜の正面図、図 2 Aは、図 1のコレツ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ツプ時の状態の要部拡大縦断面図、

図 2 B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 2 Cは、図 1のコレツ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 3 Aは、本発明の第 2実施例に係るボンディングヅ一ルの縦断側面図、

図 3 Bは、図 3 Aのボンディングヅールの下面図、

図 3 Cは、図 3 Aのボンディングヅールにおけるコレツトの正面図、

図 4は、ダイボンダにおけるピックァップぉよびボンディング動作説明図、図 5 Aは、従来のダイボンダにおけるボンディングヅ一ルの縦断背面図、

図 5 Bは、図 5 Aのボンディングヅールの部分 ¾大縦断正面図、

図 6 Aは、図 4に示す半導体チヅプ集合体の製造工程のゥエーハシ一トに半導体ゥェ一ノヽを貼り付けた状態の説明図、

図 6 Bは、図 4に示す半導体チヅプ集合体の製造工程のダイサによつて半導体ゥェ一ハを個々の半導体チップに分割した状態の説明図、

図 6 Cは、図 4に示す半導体チップ集合体の製造工程のゥヱ一ハシートを引き伸ばした状態の説明図、

図 7 Aは、従来のダイボンダにおけるコレットの縦断面図、

図 7 Bは、従来のダイボンダにおける他のコレツ卜の縦断面図、

図 7 C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 8 Aは、図 7 Aのコレヅトによる動作説明用の薄片チヅプのビックァヅプ時の状態の要部拡大縦断面図、

図 8 Bは、図 7 Aのコレットによる動作説明用の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 8 Cは、図 7 Aのコレツ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 9 Aは、図 7 Bのコレットによる動作説明用の薄片チップのピックァヅプ時の状態の要部拡大縦断面図、

図 9 Bは、図 7 B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 9 Cは、図 7 Bのコレツ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 1 O Aは、図 7 Cのコレツ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 1 0 Bは、図 7 C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。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明のコレットを備えたダイボンダの実施形態について、図面を参照して説明する。

(実施例 1 )

本発明の第 1の実施例に係るヅール 1 0は、図 1 A〜図 1 Cに示すように、コレットホルダ 2 0と、このコレツトホルダ 2 0に装着されるコレツト 3 0とを備えている。コレヅトホルダ 2 0は、例えば、ステンレス製で、中心部に真空系に接続される真空吸引孔 2 1 を有し、このコレヅトホルダ 2 0を支持部材に取り付けるための 2箇所の取付ねじ孔 2 2 ,

2 3と、下端部の周辺部に立下部 2 4と、この立下部 2 4によって囲まれた凹部 2 5とを有する。

コレヅト 3 0は、例えば、用途に応じて、ステンレス，二トリルゴム, フッ素ゴム, 耐熱性樹脂製その他でなり、下面の平坦面 3 1と、上下に貫通する複数（図示例は、矩形状の薄片チヅプ用のもので縦 3個 X横 5個の 1 5個）の小径の真空吸引孔 3 2と、前記コレヅトホルダ 2 0の凹部 2 5に嵌り込む凸部 3 3と、コレツトホルダ 2 0の立下部 2 4の下面^:当接するフランジ部 3 4とを有する。

前記コレツトホルダ 2 0の凹部 2 5の深さ寸法 H 1は、コレット 3 0の凸部 3 3の高さ寸法 H 2よりも大きく設定されており、凹部 2 5の天井面と凸部 3 3の上面との間に、 H 1—H 2の空間部 2 6が形成されている。このため、コレヅトホルダ 2 0の真空吸引孔 2 1と、コレヅト 3 0の真空吸引孔 3 2とは、空間部 2 6を介して連通している。それにより、コレットホルダ 2 0の真空吸引 2 1に真空吸引力を作用させると、空間部 2 6を介してコレット 3 0の複数の真空吸引孔 3 2に真空吸引力が作用する。また、コレットホルダ 2 0の真空吸引孔 2 1に圧縮気体を供給すると、前記空間部 2 6を介して、コレツト 3 0の複数の真空吸引孔 3 2から圧縮気体が分散して噴出される。

次に、上記のヅ一ル 1 0による薄片チップのピックァップ動作、ボンディング動作およびコレヅ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 P 1で、薄片チヅプをピックアップする場合について説明すると、図 2 Aに示すように、ヅ一ル 1 0のコレット 3 0を、ゥエーハシート 6 2に接着された薄片チップ 6 5 aの上面に当接させて、コレヅトホルダ 2 0の真空吸引孔 2 1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 2 6を介して、コレット 3 0の複数の真空吸引孔 3 2に分散されて、薄片チップ 6 5 aの周辺部を真空吸着することができる。

この状態で、ゥェ一ハシート 6 2の下方から突上げピン 6 7で薄片チヅプ 6 5 aの中央部を突上げたり、ゥェーハシート 6 2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、薄片チヅプ 6 5 aが平坦面 3 1に当接しており、かつ周辺部がコレット 3 0の真空吸引孔 3 2によって吸着されているので、薄片チップ 6 5 aの中央部が突上げピン 6 7によって上方に湾曲することがないとともに、薄片チヅプ 6 5 aの周辺部がゥエーハシ —ト 6 2の変形に伴って下方に変形することがなく、薄片チップ 6 5 aの周辺部がゥェ一ハシート 6 2からスムーズに剥離を開始して、薄片チップ 6 5 aとゥェ一ハシート 6 2との接着面積が減少して接着力が減少する。

そのまま、ヅ一ル 1 0を上昇させると、前述のように、周辺部がゥェ一ハシート 6 2から剥離している薄片チップ 6 5 aは、この剥離している周辺部から中心部に向かってゥェ —ハシート 6 2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 6 5 aの中央部がコレヅト 3 0の真空吸引孔 3 2によって吸着されているので、薄片チヅプ 6 5 aの中央部が下方に変形することがなく、スムーズにゥエーハシート 6 2から剥離され、薄片チヅプ 6 5 aが割れることなくビックァヅプされる。次に、このヅ一ル 1 0に吸着された薄片チヅプ 6 5 a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 2 B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 6 5 aは上方に向かう反力を受けるが、コレット 3 0の下面に平坦面 3 1を有するので、接合材 2による反力は、薄片チップ 6 5 a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 6 5 a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 6 5 aの割れがなくなる。

また、ボンディング終了後、ツール 1 0から薄片チップ 6 5 aを離脱させるために、真空吸引孔 2 1に圧縮気体を供給した場合、図 2 Cに示すように、圧縮気体 4はコレツト 3 0の複数の真空吸引孔 3 2から薄片チヅプ 6 5 a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ツトのように、薄片チップ 6 5 aの中央部のみに圧縮気体が集中して噴出されないので、薄片チヅプ 6 5 aの中央部が下方に変形することがなくなり、薄片チップ 6 5 aの割れを防止して、薄片チップ 6 5 aを離脱させることができる。

(実施例 2 )

次に、本発明の第 2の実施例に係るコレヅト 1 O Aを、図 3 A , 図 3 B，図 3 Cを参照して説明する。コレヅト 1 O Aは、コレットホルダ 2 0と、コレヅト 3 O Aとを備えている。コレットホルダ 2 0は、図 1 Aに示すコレットホルダ 2 0と同様であるため、同一部分には同一参照符号を付してその説明を省略する。

コレット 3 O Aは、下面の平坦面 3 1と、複数の小径の真空吸引孔 3 2と、コレットホルダ 2 0の凹部 2 5に嵌り込む凸部 3 3と、コレヅトホルダ 2 0の立下部 2 4の下面に当接するフランジ部 3 4とを有する点は、図 1 Aのコレット 3 0と同様であるが、さらに、複数の真空吸引孔 3 2の下端と一方向に連通する溝部 3 5と、複数の真空吸引孔 3 2の下端と他方向に連通する溝部 3 6とを有する点が異なっている。コレット 3 0 Aを貫通する真空吸引孔 2 4および溝部 3 5， 3 6は、製作型に予め真空吸引孔 2 4および溝部 3 5 , 3 6の形状に対応する凸部を形成しておけば、コレット 3 O Aの錶込み成形時に、同時に真空吸引孔 2 4および溝部 3 5 , 3 6を形成することができるので、複数の真空吸引孔 3 2や溝部 3 5 , 3 6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 3 5， 3 6を有するコレット 3 O Aを備えたヅ一ル 1 O Aの動作について説明する。

まず、ヅール 1 O Aで薄片チップ 6 5 aを吸着する場合は、ツール 1 0 Aのコレット 3 O Aを、ゥェ一ハシート 6 2に接合された薄片チヅプ 6 5 aの上面に当接させて、コレヅトホルダ 2 0の真空吸引孔 2 1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 2 6を介して、コレット 3 O Aの複数の真空吸引孔 3 2に分散され、さらに、これらの真空吸引孔 3 2に連通する溝部 3 5， 3 6に分散されて、薄片チップ 6 5 a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、ゥエーハシート 6 2の下方から突上げピン 6 7で薄片チップ 6 5 aの中央部を突上げたり、ゥエーハシート 6 2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 6 5 aが平坦面 3 1に当接しており、かつ周辺部がコレット 3 O A の溝部 3 5 , 3 6によって真空吸着されているので、薄片チップ 6 5 aの中央部が突上げピン 6 7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 6 5 aの周辺部がゥェ —ハシート 6 2の変形に伴って下方に変形することがなく、薄片チップ 6 5 aの周辺部がゥェ一ハシート 6 2からスムーズに剥離を開始して、薄片チップ 6 5 aとゥエーハシート 6 2との接着面積が減少して接着力が減少する。

そのまま、ヅール 1 O Aを上昇させると、前述のように、周辺部がゥヱ一八シート 6 2 から剥離している薄片チップ 6 5 aは、この剥離している周辺部から中心部に向かってゥエーハシート 6 2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 6 5 aの中央部がコレット 3 O Aの溝部 3 5， 3 6によって吸着されているので、薄片チヅプ 6 5 aの中央部が下方に変形することがなく、スムーズにゥェ一ハシート 6 2から剥離され、薄片チップ 6 5 aが割れることなくピックアップされる。

次に、このツール 1 O Aに吸着された薄片チヅプ 6 5 a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 6 5 aは上方に向かう反力 3を受けるが、コレット 3 O Aの下面に平坦面 3 1を有するので、接合材 2による反力は、薄片チップ 6 5 a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 6 5 a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 6 5 aの割れがなくなる。

また、ボンディング終了後、ヅール 1 O Aから薄片チップ 6 5 aを離脱させるために、真空吸引孔 2 1に圧縮気体 4を供給した場合、圧縮気体 4はコレツト 3 O Aの複数の溝部 3 5， 3 6から薄片チヅプ 6 5 a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ツトのように、薄片チップ 6 5 a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 6 5 aの中央部が下方に変形することがなくなり、薄片チップ 6 5 aの割れを防止して、薄片チヅプ 6 5 a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 3 O Aに、複数の真空吸引孔 3 2を形成した場合について説明したが、図 3 A , 図 3 Bに示すコレット 3 O Aのように、平坦面 3 1に溝部 3 5 , 3 6を形成する場合には、この溝部 3 5 , 3 6に連通する真空吸引孔 3 2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 2 4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ヅプのピックアップ、ボンデイングおよびコレツトからの離脱について説明したが、通常の 5 0 zm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ヅ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を介して薄片チヅ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 2 0側に、立下部 2 4と凹部 2 5を設け、コレット 3 0， 3 0 A側に、前記凹部 2 5に嵌り込む凸部 3 3と、前記立下部 2 4の下面に当接するフランジ部 3 4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 3 0， 3 O A側に、立上部および凹部を設け、コレットホルダ 2 0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 2 A〜図 2 Cでは、コレット 3 0の大きさが薄片チップ 6 5 a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 6 5 aの周辺部分を真空吸着するためには、コレット 3 0の大きさが薄片チヅプ 6 5 aより大きいものでもよい。このようにコレット 3 0を薄片チップ 6 5 aより大きくすることにより、薄片チップ 6 5 a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 3 0の具体的な大きさ（チップサイズからのはみ出し量）は、チヅプサイズや、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 3 0の複数の真空吸引孔 3 2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イ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 3 0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二一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、コレツト 3 0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 3 2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、ダィ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ァヅ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ヅトゃ、ボンディング用のコレヅトにも適用することができる。産業上の利用可能性

本発明は、半導体チップのダイボンダに特に好適なものであるが、それ以外に、抵抗器チップやコンデンサチップなどの各種電子部品のダイボンダにも適用することができる

Claims

請求の範囲

1 . 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ツ卜において、

コレツ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ツト。

2 . 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、

前記コレツトホルダの真空吸引孔とコレツ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。

3 . 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、このコレツ卜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、

前記コレツトホルダの真空吸引孔とコレツ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に記載のコレツト。

4 . 前記請求項 1力ら 3のいずれかに記載のコレヅトを備えたことを特徴とするダイボンダ。

5 . 前記請求項 4に記載のダイボンダを用いて、裏面がゥヱ一ハシートに接合されたチップの周辺部をコレツトで真空吸着した後、チップの裏面をゥヱ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、ゥェ一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ビックァヅプ方法。