(57)【要約】【課題】半導体基板上に形成された半導体素子に封止シートを精度よく貼り付ける。【解決手段】封止層に剥離ライナが添設されてなる封止シートを加熱および加圧しながら半導体基板に貼り付けて仮圧着した状態で半導体基板にＸ線を爆射して透過画像を取得する。当該透過画像からボイドの有無を検査するとともに、ボイドの位置を求め、ボイドごとにニードルを突き刺して排出流路を形成した後に、封止シートを再加熱および加圧してボイドを除去しながら排出流路を修復する。再検査の後に、ボイドが検出されなければ、封止層を硬化させて半導体基板に本圧着させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性の樹脂組成物からなる封止層の形成された封止シートを半導体基板に貼り付ける封止シート貼付け方法であって、
少なくとも前記封止層が半導体基板の形状以下に切断され、当該封止層に剥離ライナが添設されてなる前記封止シートを加熱および加圧しながら当該半導体基板に貼り付ける貼付け過程と、
前記封止シートの貼り付けられた半導体基板にＸ線を爆射して透過画像を取得する撮像過程と、
前記透過画像からボイドの有無を検査するとともに、ボイドの位置を求める検査過程と、
を備えたことを特徴とする封止シート貼付け方法。
【請求項２】
請求項１に記載の封止シート貼付け方法において、
前記検査過程で求めたボイドの位置に基づいて、封止層のボイドまでニードルを突き刺して排出流路を形成した後に、封止シートを再加熱および加圧してボイドを除去しながら排出流路を修復する修復過程と、
前記修復過程でボイドの除去された封止シートを硬化させて半導体基板に本圧着させる本圧着過程と、
を備えたことを特徴とする封止シート貼付け方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の封止シート貼付け方法において、
前記修復過程は、減圧室で減圧しながら封止層からボイドを除去する
ことを特徴とする封止シート貼付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板上に形成された複数個の半導体素子に樹脂組成物からなる封止層の形成された封止シートを貼り付けて封止する封止シート貼付け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１個の半導体チップの周りを枠体で囲んだ後に、樹脂を含浸させたプリプレグから成る第１の封止用樹脂シートと第２の封止用樹脂シートによって当該半導体チップの両面のそれぞれを挟み込み、半導体チップを封止して半導体装置を製造している（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２９１３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来方法では次のような問題が生じている。
【０００５】
すなわち、近年、アプリケーションの急速な進歩に伴う高密度実装の要求により、半導体装置が小型化される傾向にある。したがって、ダイシング処理によって半導体ウエハを半導体素子に分断した後に、半導体素子を個々に樹脂で封止しているので、スループットが低下し、ひいては生産効率を低下させるといった不都合が生じている。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、半導体基板に封止シートを精度よく貼り付けることが可能な封止シート貼付け方法および封止シート貼付け装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明者たちは、当該不都合を解決するために、実験やシミュレーションを繰り返して鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
【０００８】
半導体基板の全面に樹脂組成物からなる封止層の形成された枚葉の封止シートを貼り付けて硬化させた後に、当該半導体装置に分断することを試みた。
【０００９】
しかしながら、１個の半導体素子を封止するのに比べて複数個の半導体素子を同時に封止する大面積の封止シートを半導体基板に貼り付ける場合、封止層と半導体基板との接着界面にボイドが発生し易く、製品不良を招くといった問題が生じた。
【００１０】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
【００１１】
すなわち、熱可塑性の樹脂組成物からなる封止層の形成された封止シートを半導体基板に貼り付ける封止シート貼付け方法であって、
少なくとも前記封止層が半導体基板の形状以下に切断され、当該封止層に剥離ライナが添設されてなる前記封止シートを加熱および加圧しながら当該半導体基板貼り付ける貼付け過程と、
前記封止シートの貼り付けられた半導体基板にＸ線を爆射して透過画像を取得する撮像過程と、
前記透過画像からボイドの有無を検査するとともに、ボイドの位置を求める検査過程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
（作用・効果）  この方法によれば、半導体基板に封止シートを貼り付けた後に、封止層と半導体基板および封止層に巻き込まれた気泡などによって発生するボイドを検出することができる。ボイドの検出部位の位置を求めることにより、後工程で当該部位の半導体素子を適宜に取り扱うことができる。
【００１３】
すなわち、上記方法において、検査過程で求めたボイドの位置に基づいて、封止層のボイドまでニードルを突き刺して排出流路を形成した後に、封止シートを再加熱および加圧してボイドを除去しながら排出流路を修復する修復過程と、
修復過程でボイドの除去された封止シートを硬化させて半導体基板に本圧着させる本圧着過程と、
を備えることが好ましい。
【００１４】
封止層を本圧着させる場合、封止層を形成する樹脂組成物の特性にもよるが、当該樹脂組成物を熱硬化させるために、例えば１２０〜１５０℃に加熱される。このとき、ボイドを除去せず本圧着すると、ボイドが熱膨張して封止層を破裂させたり、或いは半導体素子を破損させたりする。
【００１５】
しかしながら、この方法によれば、半導体基板に封止シートを貼り付けた時点で、封止層は硬化していない。したがって、封止層のボイドまでニードルを容易に突き刺すことができる。それ故に、ニードルをボイドまで突き刺してエアーの排出流路を形成した状態で再加熱および加圧することにより、封止層からボイドを除去しつつ、樹脂組成物を軟化させて排出流路を塞ぐとこができる。したがって、封止層からボイドを除去した後に、本発着をすることがきるので、封止層の破損などの不良を回避することができる。
【００１６】
なお、上記方法は、減圧室で減圧しながら封止層からボイドを除去することがより好ましい。この方法によれば、封止層中のボイドを確実に除去することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の封止シート貼付け方法によれば、半導体基板に貼り付けられた封止シートの封止層と半導体基板のとの接着界面および封止層に生じたボイドを検出し、当該検出結果に基づいてボイドを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】封止シートの原反ロールを示す斜視図である。
【図２】封止シートの縦断面図である。
【図３】半導体基板に封止シートを貼り付ける動作を示すフローチャートである。
【図４】切断工程における封止シートの切断動作を示す正面図である。
【図５】切断工程における封止シートの切断動作を示す正面図である。
【図６】切断工程における封止シートの切断動作を示す正面図である。
【図７】第２剥離ライナの剥離動作を示す正面図である。
【図８】第２剥離ライナの剥離動作を示す正面図である。
【図９】半導体基板と封止シート片とのアライメントを示す正面図である。
【図１０】封止シートの貼付け動作を示す正面図である。
【図１１】検査工程にある半導体基板の正面図である。
【図１２】半導体基板の透過画像を示す平面図である。
【図１３】修復の動作を示す正面図である。
【図１４】修復の動作を示す正面図である。
【図１５】修復の動作を示す正面図である。
【図１６】修復の動作を示す正面図である。
【図１７】変形例の検査装置を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。表面に複数個の半導体素子が形成された半導体基板に、樹脂組成物からなる封止層の形成された封止シートを貼り付ける場合を例に取って説明する。
【００２０】
＜封止シート＞
封止シートＴは、例えば、図１および図２に示すように、長尺の封止シートＴを巻き回した原反ロールまたは当該原反ロールから所定形状の枚様体に切断して供給される。また、当該封止シートＴは、封止層Ｍの両面に保護用の第１剥離ライナＳ１および第２剥離ライナＳ２が添設されている。
【００２１】
封止層Ｍは、封止材料からシート形状に形成されている。封止材料としては、例えば、熱硬化性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、熱硬化性ウレタン樹脂、などの熱硬化性樹脂が挙げられる。また、封止材料として、上記した熱硬化性樹脂と、添加剤を適宜の割合で含有する熱硬化性樹脂組成物を挙げることもできる。
【００２２】
添加剤としては、例えば、充填剤、蛍光体などが挙げられる。充填剤としては、例えば、シリカ、チタニア、タルク、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの無機微粒子、例えば、シリコーン粒子、などの有機微粒子などが挙げられる。蛍光体は、波長変換機能を有しており、例えば、青色光を黄色光に変換することのできる黄色蛍光体、青色光を赤色光に変化することのできる赤色蛍光体などを挙げることができる。黄色蛍光体としては、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）：Ｃｅ）などのガーネット型蛍光体が挙げられる。赤色蛍光体としては、例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＳｉＮ２：Ｅｕなどの窒化物蛍光体などが挙げられる。
【００２３】
封止層Ｍは、半導体素子を封止する前において、半固形状に調整されており、具体的には、封止材料が熱硬化性樹脂を含有する場合には、例えば、完全硬化（Ｃステージ化）する前、つまり、半硬化（Ｂステージ）状態で調整されている。
【００２４】
封止層Ｍの寸法は、半導体素子および基板の寸法に応じて適宜に設定されている。具体的には、封止シートが長尺のシートとして用意される場合における封止層の左右方向における長さ、つまり、幅は、例えば、１００ｍｍ以上、好ましくは、２００ｍｍ以上であり、例えば、１５００ｍｍ以下、好ましくは、７００ｍｍ以下である。また、封止層の厚みは、半導体素子に寸法に対応して適宜に設定され、例えば、３０μｍ以上、好ましくは、１００μｍ以上であり、また、例えば、３０００μｍ以下、好ましくは、１０００μｍ以下である。
【００２５】
第１剥離ライナＳ１および第２剥離ライナＳ２は、例えば、ポリエチレンシート、ポリエステルシート（ＰＥＴなど）、ポリスチレンシート、ポリカーボネートシート、ポリイミドシートなどのポリマーシート、例えば、セラミックシート、例えば、金属箔などが挙げられる。剥離ライナにおいて、封止層と接触する接触面には、フッ素処理などの離型処理を施すこともできる。第１剥離ライナおよび第２剥離ライナの寸法は、剥離条件に応じて適宜に設定され、厚みが、例えば、１５μｍ以上、好ましくは、２５μｍ以上であり、また、例えば、１２５μｍ以下、好ましくは、７５μｍ以下である。
【００２６】
＜封止シート貼付け方法＞
【００２７】
上記ロール状の封止シートから所定形状に切り抜いた枚葉の封止シート片を半導体基板に貼り付ける場合を例にとって図３に示すフローチャートおよび図４から図１６に基づいて説明する。
【００２８】
先ず、原反ロールから供給された帯状の封止シートＴは、図４に示すように、切断工程でその裏面を保持部材１によって吸着保持される。なお、保持部材１は、例えば、半導体基板Ｗより大形のチャックテーブルで構成されている。
【００２９】
裏面を吸着保持された封止シートＴは、図５に示すように、半導体基板Ｗの外形（直径）と略同じ直径の環状のトムソン刃２によって半導体基板Ｗの形状に切り抜かれる（ステップＳ１）。なお、切断刃は、環状のトムソン刃２に限定されず、先細りテーパ状のカッタを突き刺し、旋回させて封止シートＴを半導体基板Ｗの形状に切断してもよい。
【００３０】
切断処理が完了すると、シート搬送機構３の吸着プレート４が、保持部材１上の封止シートＴを吸着して上昇する。このとき、半導体基板形状の枚葉に切断された封止シート片ＣＴを帯状の封止シートＴから抜き取る。
【００３１】
封止シート片ＣＴは、剥離工程に搬送される。この搬送過程で、吸着プレート４によって保持された封止シート片ＣＴは、図６に示すように、撮像カメラ５によって撮像され、当該画像データが制御部６に送信される。制御部６は、当該画像データから封止シート片ＣＴの中心座標を求める（ステップＳ２）。
【００３２】
剥離工程の剥離位置に封止シート片ＣＴが到達すると、剥離ローラ８が上昇してくる。すなわち、図７に示すように、当該剥離ローラ８に巻き回された剥離テープＴＳが、鎖線で示すように、封止シート片ＣＴの裏面側の第２剥離ライナＳ２に押圧される。その後、図８に示すように、シート搬送機構３の搬送速度と同調した速度で剥離テープＴＳを巻き取りながら、第２剥離ライナＳ２を封止シート片ＣＴから剥離する。剥離された第２剥離ライナＳ２は、剥離テープＴＳごと回収ボビン９に巻き取り回収される（ステップＳ３）。
【００３３】
第２剥離ライナＳ２の剥離された封止シート片ＣＴは、シート搬送機構３により貼付け工程に搬送される。すなわち、封止シート片ＣＴは、半導体基板Ｗが吸着保持された第１保持テーブル１０上に搬送される。
【００３４】
第１保持テーブル１０上の半導体基板Ｗは、搬送過程で取得された封止シート片ＣＴの画像データと予め取得しておいた当該半導体基板Ｗの中心座標とに基づいて、図９に示すように、封止シート片ＣＴと半導体基板Ｗの両中心座標が合致するよう第１保持テーブル１０を水平および縦軸芯周りに回転させてアライメントを行う（ステップＳ４）。
【００３５】
アライメント処理が完了すると、埋設されているヒータ１１によって吸着プレート４を加熱することにより封止シート片ＣＴを所定の温度まで加熱する。その後に、図１０に示すように、吸着プレート４を所定高さまで下降させることにより、封止シート片ＣＴを加熱および加圧しながら半導体基板Ｗに貼り付ける（ステップＳ５）。
【００３６】
このとき、封止層Ｍを形成する樹脂組成物が、加熱により軟化して半導体基板Ｗ上に形成された隣接する複数個の半導体素子Ｃの間に侵入してエアーを排除しながら当該半導体素子Ｃを封止してゆく。
【００３７】
一定の加圧状態で所定時間をかけて樹脂組成物を加熱して半硬化させる。すなわち、封止シート片ＣＴが、半導体基板Ｗに仮圧着される。所定時間が経過すると、第１保持テーブル１０の吸引を停止する。吸着プレート４によって半導体基板Ｗを吸着保持して検査工程に搬送する。
【００３８】
半導体基板Ｗが、検査ステージの天板１６に載置される。図１１に示すように、天板１６を挟んでＸ線管１７とＸ線検出器１８が、対向配備されている。したがって、Ｘ線管１７から爆射されて半導体基板Ｗを透過したＸ線が、Ｘ線検出器１８によって検出される（ステップＳ６）。当該透過Ｘ線に基づいて、図１２に示すように、封止層Ｍ内部の透過画像が取得される。なお、Ｘ線検出器１８は、例えば検出素子を２次元アレー状に配列されたフラットパネル型のＸ線検出器を利用される。
【００３９】
制御部６は、取得された透過画像からボイド１９を判別するとともに、当該ボイド１９の位置座標を求める。Ｘ線撮像が完了すると、半導体基板Ｗは、シート搬送機構３の吸着プレート４によって吸着保持されて修復工程に搬送される。
【００４０】
第２保持テーブル２０に半導体基板Ｗが載置される。制御部６は、検査過程で求めたボイド１９の位置座標に基づいて、ニードル２５をボイド１９の位置まで移動させる。例えば、図１３に示すように、ニードル２５は、水平移動する可動台２１に連結された支持アーム２２の下端に、当該支持アーム２２に沿って昇降する可動台２３に取り付けられたフォルダ２４を介して着脱可能に装備されている。制御部６は、図１４に示すように、ニードル２５を所定高さまで下降させて封止層Ｍのボイド１９にニードル２５の先端を突き刺す。突き刺したニードル２５を封止層Ｍから引き抜くことにより、ボイド１９内のエアーを排出するために排出流路２６が形成される。このとき、半導体基板Ｗと半導体素子Ｃの高さは、予め決まっているので、ボイド１９の発生部位に応じてニードル２５の下降高さを変更している。
【００４１】
ニードル２５が、全てボイド１９に突き刺されると、ニードル２５は、上方の待機位置に戻る。その後、減圧室３０を構成する下ハウジング３０ａに収納されている第２保持テーブル２０は、図１５に示すように、上ハウジング３０ｂの下方まで移動する。上ハウジング３０ｂの下端が、下ハウジング３０ａの上端と当接するまで下降させて減圧室３０を構成する。
【００４２】
制御部６は、図１６に示すように、減圧室３０内を減圧しつつ、ヒータ３１の埋設された押圧プレート３２を下降させて封止シート片ＣＴを所定の温度で加熱しながら加圧する。このとき、排出流路２６からエアーが抜気されるとともに、抜気と同時に軟化された樹脂組成物によってボイド１９および排出流路２６が埋め尽くされる（ステップＳ７）。
【００４３】
修復処理が完了すると押圧プレート３２および上ハウジング３０ｂを上昇させるとともに、下ハウジング３０ａを半導体基板Ｗの受け渡し位置まで移動させる。半導体基板Ｗは、シート搬送機構３の吸着プレート４によって、再び検査工程に搬送される。検査の結果、封止層Ｍ内にボイド１９が検出されなければ、第２保持テーブル２０に搬送され、減圧室３０において封止シート片ＣＴが半導体基板Ｗに本圧着される。この時点で、封止層Ｍは、仮圧着よりも硬化が促進されているが、完全に硬化していない。
【００４４】
封止シート片ＣＴの第１剥離ライナＳ１は、封止層Ｍの接着力が低下している。したがって、第２保持テーブル２０によって半導体基板Ｗを吸引しつつ、吸着プレート４によって第１剥離ライナＳ１を吸引しながら上昇することにより、封止層Ｍから第１剥離ライナＳ１を容易に剥離することができる（ステップＳ８）。
【００４５】
封止層Ｍによって半導体素子Ｃの封止された半導体基板Ｗは、所望の処理工程に搬送さえて一連の貼り付け処理が完了する。
【００４６】
上記実施例によれば、封止シート片ＣＴを半導体基板Ｗに仮圧着した時点で、封止層Ｍにボイド１９が検出されると、当該ボイド１９を除去することができる。すなわち、修復過程において、半硬化状態の封止層Ｍにニードル２５をボイド１９まで突き刺してエアーの排出流路２６を形成する。排出流路２６の形成された半導体基板Ｗを減圧室３０に入れて減圧しつつも、押圧プレート３２によって封止シート片ＣＴを加熱しながら加圧する。その結果、封止層Ｍのボイド１９からエアーが抜気されるとともに、ボイド１９および排出流路２６が、軟化している樹脂組成物によって埋め尽くされる。
【００４７】
したがって、ボイド１９によって起因する封止層Ｍの破裂や半導体素子Ｃの破損などを回避することができる。
【００４８】
なお、本発明は以下のような形態で実施することもできる。
【００４９】
（１）上記実施例において、半導体基板ＷにＸ線を爆射して得られる透過画像をライブ画像として利用してもよい。すなわち、封止層Ｍに突き刺すニードル２５の先端をモニタしながらボイド１９に突き刺してもよい。
【００５０】
また、上記実施例において、図１７に示すように、天板１６を挟んでＸ線管１７とＸ線検出器１８を斜め傾斜姿勢で対向配備し、当該Ｘ線管１７とＸ線検出器１８の組と天板１６を相対的に縦軸芯周りに回転させて複数角度から半導体基板Ｗの透過Ｘ線を取得してもよい。当該構成の場合、複数角度から取得した透過画像を利用してボイド１９の高さも求めることができる。
【００５１】
したがって、当該高さに応じてニードル２５の突き刺し高さを調整することにより、半導体素子Ｃを破損させることなく、ボイド１９にニードル２５の先端を正確に突き刺すことができる。
【００５２】
（２）上記実施例において、仮圧着した時点で半導体基板Ｗを検査工程に搬送するとき、シート搬送機構３の吸着プレート４に代えて第１保持テーブル１０を利用し、貼付け工程と検査工程を往復移動させてもよい。この場合、第１保持テーブル１０をカーボンなどのＸ線を透過する材料で構成すればよい。
【００５３】
（３）上記実施例において、貼付け工程で半導体基板Ｗにかかる荷重をロードセンサで測定し、荷重を調整するよう構成してもよい。例えば、吸着プレート４または第１保持テーブル１０のうち少なくともいずれかにロードセンサを備える。封止層Ｍの修復過程で、当該ロードセンサによって検出される実測値と予め決めた基準値を制御部６によって比較し、実測値が基準値を超えると吸着プレート４の下降速度を減速させて荷重を一定に保つように構成する。
【００５４】
この構成によれば、加熱によって軟化（塑性変形）した樹脂組成物が、半導体基板Ｗ上で放射状に広がる流速を一体に保つことができる。すなわち、急速な流れによって樹脂組成物が半導体基板Ｗからはみ出るのを抑制することができる。
【００５５】
（４）上記各実施例装置において、半導体基板Ｗの形状は、円形に限定されない。したがって、半導体基板Ｗは、正方形または長方形などの四角形或いは多角形であってもよい。この場合、封止シート片ＣＴも半導体基板Ｗの形状に合わせて正方形または長方形などの四角形或いは多角形にすればよい。
【符号の説明】
【００５６】
１  …  保持部材
２  …  トムソン刃
３  …  シート搬送機構
４  …  吸着プレート
６  …  制御部
８  …  剥離ローラ
１０  …  第１保持テーブル
１１  …  ヒータ
１７  …  Ｘ線管
１８  …  Ｘ線検出器
２０  …  第２保持テーブル
２３  …  ニードル
３０  …  減圧室
３１  …  ヒータ
３２  …  押圧プレート
Ｔ  …  封止シート
ＣＴ  …  封止シート片
Ｃ  …  半導体素子
Ｍ  …  封止層
Ｓ１、Ｓ２…第１および第２剥離ライナ
Ｗ  …  半導体基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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