(57)【要約】【課題】真空吸着式に代えて静電吸着式を採用することにより真空吸着式のコレットの課題を解決できるダイボンディング装置を提供すること。【解決手段】静電吸着力を用いて半導体チップ又は絶縁フィルムなどの把持対象物１０４を吸着把持する把持装置２００を備えたダイボンディング装置である。この把持装置２００としては、ベース部材２０４の一面に正の電圧が印加される電極面積と負の電圧が印加される電極面積とが等しい一対の電極要素２０２ａ、２０２ｂから構成された電極が絶縁材料２０３に埋設されて固定されている静電吸着装置を有している。【選択図】図１
2006156550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電吸着力を用いて半導体チップを吸着把持する把持装置を備えたダイボンディング装置。
【請求項２】
静電吸着力を用いて絶縁フィルムを吸着把持する把持装置を備えたダイボンディング装置。
【請求項３】
絶縁フィルムを吸着把持する第１の把持装置及び半導体チップを吸着把持する第２の把持装置が連続した一つのダイボンディング装置に組み込まれ、搬送される実装基材に対して第１の把持装置が第２の把持装置の上流側に配設されていることを特徴とするダイボンディング装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の把持装置において、少なくとも一つの把持装置は、正の電圧が印加される電極面積と負の電圧が印加される電極面積とが等しい一対の電極要素から構成された電極が絶縁材料に埋設されて固定されている静電吸着装置を有していることを特徴とするダイボンディング装置。
【請求項５】
前記把持装置において、半導体チップ又は絶縁フィルムを静電吸着力により吸着して把持する保持面は絶縁材料からなる平面形状であることを特徴とする請求項４記載のダイボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体チップをダイボンディングする際のダイボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、半導体チップは、シリコンウエハーの表面に回路素子を形成し、ついで、このシリコンウエハーの裏面にウエハーシートを貼着したのち、各半導体チップ毎に分割（ダイシング）することにより製造され、この分割された半導体チップは、ウエハーシートから一つ一つ剥離され、ピックアップされて予め銀ペーストなどの接着剤が付与されたリードフレーム、テープ基板、有機質硬質基板等の実装基材上に順次ダイボンディングされて利用されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００３】
また、接着剤を付与する方法では接着剤がはみ出す場合があり、このはみ出しを防止するため、絶縁性フィルムなどの接合用樹脂の両面に接着性の熱圧着フィルムを積層し、この熱圧着フィルムを所定の大きさに切断して実装基材上に供給することにより、接着剤に代えてこの熱圧着フィルムを介して半導体チップを熱圧着する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。そして、このような熱圧着フィルムを用いるダイボンディング装置においては、熱圧着フィルムの搬送と半導体チップとの搬送とを順次行う必要がある。
【０００４】
また、半導体ウエハー加工時のウエハー固定機能とダイボンディング工程のダイアタッチ機能とを同時に兼ね備えたウエハー貼付用接着シートなども既に提案されており（例えば、特許文献４参照。）、このようなウエハー貼付用接着シートを用いれば、工程の簡略化が行える。
【０００５】
さらに近年、携帯機器及びパソコン等の小型化にともない、半導体装置の実装基材への実装に際して、高密度化が要求され、スタックドパッケージ技術が注目されている（例えば、特許文献３及び特許文献５参照。）。
【０００６】
このようなスタックドパッケージ技術では、図６に示すように、下側半導体チップ１と、上側半導体チップ２とが絶縁性フィルム状接着層３により絶縁されて厚み方向に積層されている。ここで、符号４はボンディングワイヤーであり、符号５は、配線基板である。
【０００７】
このようなスタックドパッケージ技術では、例えば、接着性の絶縁性フィルムが搬送され、仮接着された状態で下側半導体チップ１が搬送され、ダイボンディングしてダイボンダが製造され、さらにその上に第２段の積層が行われる。この第２段の積層は、例えば、第１段と同一装置に再び投入されることにより実質的に同一工程を経て第２段の積層が行える。すなわち、ダイボンダの上のランドに接着性の絶縁性フィルムが搬送され、仮接着の後、上側半導体チップ２が搬送され、所定の温度で加熱されることによりダイボンディングが行われて２段の積層体が得られる。
【０００８】
得られた積層体は、直接又は一時的にストックされ、ダイボンディング工程の次工程としてのワイヤーボンディング工程に搬送され、ワイヤーボンディング工程では下側半導体チップ１の回路形成面上のワイヤーボンディング電極パターン及び上側半導体チップ２のワイヤーボンディング電極パターンと、実装基材の表面側配線形成面上のワイヤーボンディング電極パターンとをボンディングワイヤー４で接続することにより図６のようなスタックドパッケージが得られる。
【０００９】
以上説明のように、ダイボンディング方法、装置には、種々な手法、装置が提案され、また、検討されているが、いずれのダイボンディング方法、装置においても、半導体チップを把持（ピックアップ）して実装装置上へ搬送する実装工程は必須の工程である。また、接着剤又は絶縁材として絶縁性フィルムを用いる場合には、半導体チップの実装工程に加えて絶縁性フィルムの実装工程が必要となる。そして、それらの半導体チップ、絶縁性フィルム（接着剤フィルムなど）などの実装には、専ら、真空吸引装置に接続されたコレット（真空吸着パッド）が吸着把持装置として用いられ、ウエハーシート上の半導体チップ又は絶縁性フィルム（接着剤フィルムなど）の一枚、一枚が吸着されて実装基材上へ搬送されて実装されている。
【００１０】
そして、このような搬送装置の先端に装着されるコレットは、その先端６ａに吸引口６ｂに連通する凹部６ｃを備えた角錐コレット６（図３参照）、及び、その先端面７ａがフラットに形成され、そのフラットな先端面７ａの中央部に吸引口７ｂを開口しフラットコレット７（図４又は図５参照）、その他の種々の形状のコレットなど、が知られている。
【特許文献１】特開平９−２８９２１９号（第２頁及び図１、図２）
【特許文献２】特開平８−１８６１３２号（第２頁及び図１、図３）
【特許文献３】特開２００４−６５９９号公報（第３頁、第５頁〜第１０頁及び図１、図３）
【特許文献４】特開２００２−２９４１７７号公報（第２頁）
【特許文献５】特開２００４−７２００９号公報（第３頁及び図８〜図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、角錐コレット６は素材が一般に金属により形成され比較的高価である。また、把持対象物としての半導体チップ８は凹部６ｃ内に保持されることになるので、半導体チップ８の大きさに応じた専用コレットが必要となり、チップ仕様の変更の都度コレットを取り替える必要が生じるという課題がある。また、半導体チップ８は、凹部６ｃ内の傾斜面６ｄに保持されることになるので、１００μｍ程度以下の薄型の半導体チップ８では、半導体チップ８の端部８ａに生じる集中応力により、半導体チップ８にクラックが発生する場合があり、歩留まりが低下するという課題が生じる。
【００１２】
一方、フラットコレット７では、図５に示すように、厚みが２０〜５０μｍ程度と極めて薄い絶縁性フィルム９を吸着する場合には、吸引口７ｂ付近の絶縁性フィルム９の中央部に吸引口７ｂに向けた窪み９ａが発生し、この窪み９ａが解消されないままで熱融着されると、この窪み９ａが起因して積層体中でのボイド（気泡）の発生に繋がる場合があるという課題が生じている。
【００１３】
特許文献３では、このボイドの発生をコレットの形状により解決しようとしているが、吸引口の位置によっては、凹部６ｃを有する角錐コレットと同様な絶縁性フィルムの大きさが制限されることになるという課題が発生し、フラットコレットの特性が損なわれる場合がある。
【００１４】
そこで、本発明の課題は、このような真空吸着式のコレットの課題を解決できるダイボンディング装置を提供することを目的とする。
【００１５】
そして、本発明の第１の目的は、把持対象物の大きさが変更になった場合にも対応できる把持装置を備えたダイボンディング装置を提供することである。
【００１６】
また、本発明の第２の目的は、把持対象物を破損することなく搬送できる把持装置を備えたダイボンディング装置を提供することである。
【００１７】
また、本発明の第３の目的は、把持対象物がフィルム素材などの柔軟な材料の場合においても、ボイドを発生させることの少ない、把持装置を備えたダイボンディング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、静電吸着力を用いて半導体チップ又は絶縁フィルムを吸着把持する把持装置を備えたダイボンディング装置である。
【００１９】
本発明に従えば、クーロン力による吸着方式により、吸着プレートの全面で吸着することにより、真空吸着によるコレットに比べて凹部が不要であるので、把持対象物の大きさが変更になった場合にも対応できる把持装置を備えたダイボンディング装置を提供することができる。
【００２０】
また、本発明に従えば、クーロン力による吸着方式により、吸着プレートの全面で吸着することにより、真空吸着によるコレットに比べて凹部が不要であるので、把持対象物を破損することなく搬送できる把持装置を備えたダイボンディング装置を提供することができる。
【００２１】
また、本発明に従えば、クーロン力による吸着方式により、吸着プレートの全面で吸着することにより、真空吸着方式による吸引口が不要であるので、把持対象物がフィルム素材などの柔軟な材料の場合においても、窪み９ａを発生させることなく把持できる。これにより、ボイドを発生させることの少ない、把持装置を備えたダイボンディング装置を提供することができる。
【００２２】
また、本発明は、絶縁フィルムを吸着把持する第１の把持装置及び半導体チップを吸着把持する第２の把持装置が連続した一つのダイボンディング装置に組み込まれ、搬送される実装基材に対して第１の把持装置が第２の把持装置の上流側に配設されていることを特徴とするダイボンディング装置である。
【００２３】
このようなダイボンディング装置によれば、搬送される実装基材に対して第１の把持装置により絶縁フィルムを実装後に第２の把持装置により半導体チップを実装する工程を順位行うことにより、フィルム状の接着剤を用いたり、半導体チップの２又はそれ以上が絶縁材料により隔離されて積層されたダイボンダを製造できるダイボンディング装置を提供することができる。
【００２４】
また、本発明は、上述の把持装置において、少なくとも一つの把持装置は、正の電圧が印加される電極面積と負の電圧が印加される電極面積とが等しい一対の電極要素から構成された電極が絶縁材料に埋設されて固定されている静電吸着装置を有していることを特徴とするダイボンディング装置である。
【００２５】
このように構成すれば、静電吸引力により把持対象物が把持されるが、その把持装置は、正の電圧が印加される電極面積と負の電圧が印加される電極面積とが等しい一対の電極要素から構成された電極が絶縁材料に埋設されて固定されているので、把持対象物が帯電することがない。
【００２６】
また、本発明の把持装置において、半導体チップ又は絶縁フィルムを静電吸着力により吸着して把持する保持面は絶縁材料からなる平面形状であることが好ましい。
【００２７】
このように保持面が平面であれば、把持対象物の大きさが変更になった場合にも対応でき、また、把持対象物を破損することなく搬送できる。さらに、把持対象物が薄いフィルムのような場合にも、窪み９ａなどの癖をフィルムに与えることなく搬送でき、ボイドの発生を抑制できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、真空吸着式に代えて静電吸着式を採用することにより真空吸着式のコレットの課題を解決できるダイボンディング装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に本発明の実施の形態に係るダイボンディング装置及びその動作の一例につき図面に基づき説明する。
［実施例１］
まず、図２は、本発明に係るダイボンディング装置及びその動作の一例を説明する図である。この図において、符号１００は、ダイボンディング装置であり、このダイボンディング装置１００は、半導体チップ等の把持対象物１０４を供給する供給台１０３と、リードフレーム、テープ基板、有機質硬質基板など実装基材１０５を供給する基材供給装置１０８と、供給台１０３上の把持対象物１０４を把持して実装基材１０５へ搬送する搬送装置（把持装置）２００とから大略構成されている。
【００３０】
この供給台１０３は、この実施例では、不図示のＸＹテーブルにより平面方向であるｘｙ方向に移動し、供給台１０３の上には、ウエハーシート１０２に貼着され、チップ状に切断された把持対象物１０４としての半導体チップが配置されている。
【００３１】
また、基材供給装置１０８としては、進行方向であるｘ方向に移動するコンベアー又は搬送レールが採用され、この基材供給装置（コンベアー）１０８には、実装基材１０５の一例としてのリードフレームが載置されている。そして、この実施例では、実装基材（リードフレーム）１０５の上面（台）１０７の装着箇所（ランド）に接着剤１０６が予め付与されている。この接着剤１０６は、例えば、供給台１０３の上流側に配設された接着剤付与装置（不図示）等により付与された銀ペーストなどの接着剤である。
【００３２】
搬送装置２００は、供給台１０３より供給される把持対象物１０４を実装基材１０５へ実装するために搬送する装置であり、先端に静電気力により把持対象物１０４を保持できる静電吸着力を有する静電チャックが用いられている。この静電チャックは、不図示の移動機構に接続され、横方向であるｙ方向に移動され、供給台１０３と基材供給装置１０８との上方を往復しつつ、昇降方向であるｚ方向に移動可能に構成され、供給台１０３で把持対象物としての半導体チップ１０４を静電吸引力により吸着し、接着剤１０６上で把持対象物１０４を離脱させることにより把持対象物１０４を実装基材１０５に実装させている。
【００３３】
この搬送装置（把持装置）２００の要部の詳細の一例は、図１に示されている。この図１に示すように、この搬送装置２００は、ベース部材２０４の一面に絶縁材料２０３により埋設された互いの面積が等しい一対の電極要素２０２ａ，２０２ｂから構成された電極２０２が固定されている。これらの一対の電極要素２０２ａ，２０２ｂは、互いに交互に隣接してその表面が平面を形成するように配設されている。
【００３４】
各電極要素２０２ａ、２０２ｂはそれぞれ電圧制御部２０５に接続固定されている。この電圧制御部２０５から電極要素２０２ａ，２０２ｂには、互いに極性の異なる電圧が印加され、また、切断時にはそれぞれの電極要素２０２ａ，２０２ｂがそれぞれ接地されるようになっている。
【００３５】
これにより、電極要素２０２ａに＋Ｖボルトを印加し、電極要素２０２ｂに−Ｖボルトを印加させることにより、電極（電極要素２０２ａ，２０２ｂ）と把持対象物１０４との間に形成される電界を利用して、把持対象物１０４を絶縁材料２０３の表面に静電吸引力を利用して把持する。ここで、絶縁材料の下表面は把持対象物１０４を吸着して保持する面となるので、保持面２０１と呼称する。そして、この実施例では、保持面２０１は絶縁材料からなる実質的な平面とされている。なお、ここで、実質的な平面とは、静電吸着力に実質的に影響しない微細な凹凸などが付与された平面を包含している。
【００３６】
このような構成によれば、把持対象物１０４を把持した状態では、保持面２０１は面吸着であるので、把持対象物１０４の大きさが変化した場合にも対応可能である。
【００３７】
さらに保持面２０１は把持対象物１０４の表面に向けて均一な静電吸引力を作用させているので、局所的な応力の発生がなく、把持対象物１０４が薄型の半導体チップであってもクラックを発生させることがない。
【００３８】
また、電極要素２０２ａ、２０２ｂの面積が等しいので、把持対象物１０４が帯電することがない。
【００３９】
一つの実験によれば、図３に示す、真空吸着による角錘コレットを用いる場合の半導体チップのクラックの発生率は約５％であるが、静電チャックを用いた本発明の装置によれば、このクラックは、実質的に０％まで低減できる。
［実施例２］
この実施例は、実施例１の接着剤１０６としてフィルム状の接着剤を用いる一例を説明することにより、本発明の静電吸着システムを用いた搬送装置を備えたダイボンディング装置の優位性を説明するためのものである。
【００４０】
この実施例では、実施例１にかかる供給台１０３の上流側に厚み２０μｍ程度の絶縁フィルム（ポリイミドテープ）供給部が配設され、この絶縁フィルム供給部と実装基材供給装置１０８との間を上述の搬送装置２００と実質的に同一の機能を有する絶縁フィルム搬送装置が配設されている。
【００４１】
この絶縁フィルム供給部は、予め所定の寸法にカットした絶縁フィルムを収納したマガジン、または、テープ状の絶縁フィルムをカッターなどによりその都度カットして絶縁フィルム搬送装置に供給するものである。
【００４２】
このようなダイボンディング装置によれば、絶縁フィルム供給部から絶縁フィルムの供給を受けて、絶縁フィルム搬送装置を用いて装着箇所（ランド）に装着する。常法に従って、仮接着、本接着などの工程を通過して絶縁フィルムを固定した後、プレヒートを行って図２に示すダイボンディング装置に流す。
【００４３】
例えば、特開２００４−６５９９号公報の図１に記載のダイボンディング装置と実質的に均等な機能を備えたダイボンディング装置を用い、コレットの形状を図５に示す吸引口７ｂのあるフラットコレットを用いた場合では、２０μｍ程度の薄いポリイミドテープを用いる場合のボイド率は２０％程度であったところ、静電チャックを用いた本発明の装置によれば、ボイド率は５％まで低減された。
【００４４】
以上、この発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
【００４５】
例えば、以上の実施例では、実装基材１０５としては、リードフレームが用いられていたが、テープ基板、有機質硬質基板などのその他の実装基材であっても同一の作用効果を奏することはいうまでもない。
【００４６】
また、以上の実施例では、把持対象物１０４としては、半導体チップ及び絶縁フィルムを一例として説明したが、ダイボンディング装置に用いられる把持対象物であれば本発明はこれらに限定されない。たとえば、半導体チップの裏面に絶縁フィルムを予め仮固定したものであってもよい。このような半導体チップを用いれば、スタックドパッケージのような高さ方向に積層する場合の工程の簡略化が行える。
【００４７】
また、以上の実施例では、搬送装置２００が横方向及び昇降方向に移動可能であったが、これらの動きは、実装基材及び把持対象物の配設位置及びそれらの供給装置の動きなどにより適宜に変更してもよい。
【産業上の利用の可能性】
【００４８】
以上のようなダイボンディング装置は、把持対象物１０４として壊れやすい薄い材料のみならず、フィルムのような柔らかい材料など実装基材に対して実装可能であるので、一般的なダイボンディング装置のみならず、絶縁性フィルムと半導体チップとを交互に積層することにより、集積度を上げた、各種のメモリー、スタックドパッケージなどの各種の実装品の製造に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施例に係る把持装置（搬送装置の先端部）の一例を断面により説明する図である。
【図２】ダイボンディング装置内における搬送装置の役割を説明する図である。
【図３】従来の角錐コレットにより半導体チップを把持する状況を説明する断面図である。
【図４】従来のフラットコレットにより半導体チップを把持する状況を説明する断面図である。
【図５】従来のフラットコレットにより絶縁性フィルムを把持する状況を説明する断面図である。
【図６】一般的なスタックドパッケージの一例を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１：下側半導体チップ
２：上型半導体チップ
３：絶縁性フィルム状接着剤
４：ボンディングワイヤー
５：配線基板
６；角錐コレット
６ａ：先端
６ｂ：吸引口
６ｃ：凹部
６ｄ：傾斜面
７：フラットコレット
７ａ：先端面
７ｂ：吸引口
８：半導体チップ
９：絶縁性フィルム
９ａ：窪み
１００：ダイボンディング装置
１０２：ウエハーシート
１０３：供給台
１０４：把持対象物（半導体チップ、絶縁フィルムなど）
１０５：実装基材（リードフレーム、テープ基板、有機質硬質基板など）
１０６：接着剤
１０７：上面
１０８：基材供給装置（コンベア）
２００：搬送装置（把持装置）
２０１：保持面
２０２ａ（２０２）：電極要素（電極）
２０２ｂ（２０２）：電極要素（電極）
２０３：絶縁材料
２０４：ベース部材
２０５：電圧制御部
【図１】
2006156550.tif 000003
【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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