(57)【要約】【課題】半導体チップをフレームに貼り付けるダイボンディング工程において、半導体チップの貼り付け精度を向上することのできる技術を提供する。【解決手段】半導体チップ２の位置およびフレーム搬送ユニット９ｃに設置された第２フレームクランパ１８によってクランプされたフレーム１７の位置の認識情報を基にマウントステージユニット９ａおよびマウントヘッドユニット９ｂの位置補正を行い、さらにマウントステージユニット９ａに設置された第１フレームクランパ１３によってフレーム１７をクランプする。その後、マウントステージ１０を規定位置まで上昇させ、マウントヘッドユニット９ｂを構成するマウントツールを規定位置まで下降させて、フレーム１７の主面に半導体チップ２を貼り付ける。【選択図】　　　図５
2004140140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）主面が複数の半導体チップに区画された半導体ウエハをダイシングすることによって、前記複数の半導体チップを個片化する工程と、（ｂ）前記個片化された半導体チップをマウントステージユニットに設置されたマウントステージ上に搭載する工程と、
（ｃ）フレーム搬送ユニットに設置されたフレームクランパで実装ベースをクランプする工程と、
（ｄ）前記半導体チップの位置と前記実装ベースの位置とを認識した後、認識情報をもとに前記マウントステージユニットの位置補正を行う工程と、
（ｅ）前記マウントステージユニットに設置されたフレームクランパで前記実装ベースをクランプする工程と、
（ｆ）前記マウントステージを規定位置まで上昇させて、前記実装ベースの主面に前記半導体チップを貼り付ける工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
（ａ）主面が複数の半導体チップに区画された半導体ウエハをダイシングすることによって、前記複数の半導体チップを個片化する工程と、（ｂ）前記個片化された半導体チップをマウントステージユニットに設置されたマウントステージ上に搭載する工程と、
（ｃ）フレーム搬送ユニットに設置されたフレームクランパで実装ベースをクランプする工程と、
（ｄ）前記半導体チップの位置と前記実装ベースの位置とを認識した後、認識情報をもとに前記マウントステージユニットおよびマウントヘッドユニットの位置補正を行う工程と、
（ｅ）前記マウントステージユニットに設置されたフレームクランパで前記実装ベースをクランプする工程と、
（ｆ）前記マウントステージを規定位置まで上昇させ、前記マウントヘッドユニットに設置されたマウントツールを規定位置まで下降させて、前記実装ベースの主面に前記半導体チップを貼り付ける工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
（ａ）主面が複数の半導体チップに区画された半導体ウエハをダイシングすることによって、前記複数の半導体チップを個片化する工程と、（ｂ）前記個片化された半導体チップをマウントステージユニットに設置されたマウントステージ上に搭載する工程と、
（ｃ）フレーム搬送ユニットに設置されたフレームクランパで実装ベースをクランプする工程と、
（ｄ）前記半導体チップの位置と前記実装ベースの位置とを認識した後、認識情報をもとに前記マウントステージユニットおよびマウントヘッドユニットの位置補正を行う工程と、
（ｅ）前記マウントステージユニットに設置されたフレームクランパで前記実装ベースをクランプする工程と、
（ｆ）前記マウントステージを規定位置まで上昇させ、前記マウントヘッドユニットに設置されたマウントツールを規定位置まで下降させて、前記実装ベースの主面に前記半導体チップを貼り付ける工程とを有し、
前記（ｆ）工程は、前記実装ベースに設けられたリードと前記半導体チップの主面に形成された電極とを接続する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
（ａ）主面が複数の半導体チップに区画された半導体ウエハをダイシングすることによって、前記複数の半導体チップを個片化する工程と、（ｂ）前記個片化された半導体チップをマウントステージユニットに設置されたマウントステージ上に搭載する工程と、
（ｃ）フレーム搬送ユニットに設置されたフレームクランパで実装ベースをクランプする工程と、
（ｄ）前記半導体チップの位置と前記実装ベースの位置とを認識した後、認識情報をもとに前記マウントステージユニットおよびマウントヘッドユニットの位置補正を行う工程と、
（ｅ）前記マウントステージユニットに設置されたフレームクランパで前記実装ベースをクランプする工程と、
（ｆ）前記マウントステージを規定位置まで上昇させ、前記マウントヘッドユニットに設置されたマウントツールを規定位置まで下降させて、前記実装ベースの主面に前記半導体チップを貼り付ける工程とを有し、
前記（ｆ）工程は、前記実装ベースおよび前記実装ベースに設けられたリードを曲げて、前記リードと前記半導体チップの主面に形成された電極とを接続する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、集積回路が形成された半導体チップを実装ベースである配線基板やリードフレームなどに貼り付けるダイボンディング工程を含む半導体装置の製造に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の組み立て工程では、集積回路が形成された半導体ウエハをダイシングして半導体チップ（以下、単にチップという）を個片化した後、各チップを実装ベースである配線基板やリードフレームなど（以下、単にフレームという）の主面にダイボンディングする作業が行われている。
【０００３】
より具体的には、まずウエハ工程（前工程）および検査工程が終了した半導体ウエハの裏面にダイシングテープを貼り付け、ダイヤモンドブレードなどを使って半導体ウエハをダイシングすることにより、チップを個片化する。このとき、ダイシングテープを完全に切断しないことにより、個片化されたそれぞれのチップは、ダイシングテープ上にそのまま保持される。
【０００４】
次に、チップの主面側を１個ずつピックアップヘッドで真空吸着することにより、チップをダイシングテープから引き剥がし、フレームが用意されたチップマウンタ装置（チップ貼り付け機）のマウントステージ上に搬送する。ここでフレームのチップ搭載領域にチップを貼り付けることによって、チップのダイボンディングを行う。
【０００５】
なお、上記した半導体装置の組み立て工程において、フレームへのチップの貼り付けに用いられるチップマウンタ装置が、たとえば日立東京エレクトロニクス株式会社発行「ＣＳＰ／ＬＯＣマウンタＣＭ−２７０」または「ＣＳＰ／ＬＯＣマウンタＣＭ−３００」に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、フレームへのチップの貼り付けに用いるチップマウンタ装置において、フレームのそりまたはたわみを、フレーム搬送ユニットに備わるフレームクランパによって補正している。
【０００７】
ところで、近年、半導体装置の高集積化に伴って、たとえばＣＳＰ（Ｃｈｉｐ　Ｓｉｚｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）、ＢＯＣ（Ｂｏａｒｄ　ｏｎ　Ｃｈｉｐ）、ＬＯＢ（Ｌｅａｄ　ｏｎ　Ｂｏａｒｄ）などのパッケージでは位置精度の高いフレームへの貼り付けが要求されている。しかしながら、本発明者らが検討したところ、フレームの搬送によって生ずるフレームのずれまたはフレーム搬送ユニットの送り精度などが阻害要因となり、フレーム搬送ユニットに設置されたフレームクランパのみでは、フレームの位置決めの再現性に劣ることが明らかとなった。
【０００８】
また、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）−ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）ドライバ用のパッケージであるＩＬＢ（Ｉｎｎｅｒ　Ｌｅａｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ　ｏｎ　Ｆｉｌｍ）などにおいても、チップマウンタ装置を用いてフレームにチップを貼り付けると同時にインナーリードとチップの主面に形成された各電極とを直接ボンディングするため、チップマウンタ装置に精度の高いフレームとチップとの位置決めが要求される。特に、ＩＬＢでは、インナーリードの折り曲げも同時に行うため、チップマウンタ装置におけるフレームへのチップの貼り付け精度はＩＬＢ製品の歩留まりに大きな影響を及ぼす。
【０００９】
本発明の目的は、チップをフレームに貼り付けるダイボンディング工程において、チップの貼り付け精度を向上することのできる技術を提供することにある。
【００１０】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１２】
本発明は、主面が複数のチップに区画された半導体ウエハをダイシングすることによって、複数のチップを個片化する工程と、個片化されたチップをマウントステージユニットに設置されたマウントステージ上に搭載する工程と、フレーム搬送ユニットに設置されたフレームクランパでフレームをクランプする工程と、チップの位置とフレームの位置とを認識した後、認識情報をもとにマウントステージユニットおよびマウントヘッドユニットの位置補正を行う工程と、マウントステージユニットに設置されたフレームクランパでフレームをクランプする工程と、マウントステージユニットに設置されたマウントステージを規定位置まで上昇させ、マウントヘッドユニットに設置されたマウントツールを規定位置まで下降させて、フレームの主面にチップを貼り付ける工程とを有するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１４】
本発明の一実施の形態であるチップのダイボンディング工程を図１〜図８を用いて説明する。図１は、半導体ウエハの平面図、図２は、半導体ウエハのダイシング工程を示す断面図、図３は、個片化したチップをピックアップヘッドで真空吸着した状態を示す断面図、図４〜図７は、チップのダイボンディング工程で用いるチップマウンタ装置の動作プロセスを示す概略図、図８は、ＩＬＢでのチップのダイボンディング工程を示す概略図である。
【００１５】
まず、図１に示す半導体ウエハ（以下、単にウエハという）１の主面に周知の製造プロセスに従って半導体集積回路を形成した後、スクライブラインＳＬによって区画された複数のチップ形成領域２Ａのそれぞれのボンディングパッド３にプローブを当ててウエハ検査を行い、良品と不良品とを選別する。
【００１６】
次に、図２に示すように、ウエハ１の裏面をグラインダで研削し、さらにウェットエッチングで仕上げ研削した後、ウエハ１の裏面にダイシングテープ４を貼り付けると共に、ダイシングテープ４の周辺部をキャリア治具５に接着、固定する。次いで、ダイヤモンドブレード６などを使ってウエハ１をダイシングすることにより、チップ２を個片化する。このとき、個片化されたそれぞれのチップ２をダイシングテープ４に接着しておくために、ダイシングテープ４は、完全に切断しないようにする。
【００１７】
次に、図３に示すように、チップ２の主面側をピックアップヘッド８で真空吸着することにより、１個ずつチップ２をダイシングテープ４から引き剥がす。ダイシングテープ４から引き剥がされたチップ２は、ピックアップヘッド７に吸着、保持されて次のダイボンディング工程に搬送される。ピックアップヘッド８は、たとえば略円筒形の外形を有し、その底部に位置する吸着部８ａは、たとえば軟質の合成ゴムなどで構成されている。
【００１８】
次に、チップマウンタ装置を用いてチップ２をフレームにダイボンディングする。チップ２のダイボンディングは、たとえば以下のように行う。
【００１９】
まず、図４に示すように、前記ピックアップヘッド８に吸着、保持されたチップ２をチップマウンタ装置９のマウントステージ１０上に搭載する。図４には、チップマウンタ装置９を構成するマウントステージユニット９ａ、マウントヘッドユニット９ｂおよびフレーム搬送ユニット９ｃの概略図を示しており、マウントステージユニット９ａを構成する機構としてマウントステージ１０、ＸＹテーブル１１、回転テーブル１２、第１フレームクランパ１３、ボールネジ１４、ステージＺ駆動モータ１５、ＬＭガイド１６を示す。
【００２０】
次に、チップマウンタ装置９に設置されている光学系（図示せず）によりチップ２の位置およびフレーム１７の位置が認識される。この時、フレーム１７は、フレーム搬送ユニット９ｃに設置された第２フレームクランパ１８によってクランプされており、フレーム１７のそりやたわみが補正されている。続いてチップ２の位置およびフレーム１７の位置の認識情報を基にマウントステージユニット９ａおよびマウントヘッドユニット９ｂの位置補正を行う。たとえばマウントステージユニット９ａでは、ＸＹテーブル１１によってＸＹ方向補正、回転テーブル１２によってθ補正が行われる。
【００２１】
次に、図５に示すように、マウントステージユニット９ａに設置された第１フレームクランパ１３によってフレーム１７をマウントステージユニット９ａ側からクランプする。第１フレームクランパ１３の駆動源には空圧・油圧シリンダ、モータなどが用いられ、ボールネジ１４、リンクなどを介した伝達手段によって第１フレームクランパ１３は駆動する。
【００２２】
このように、フレーム搬送ユニット９ｃに設置された第２フレームクランパ１８によってフレーム１７をクランプした後、チップ２の位置およびフレーム１７の位置の認識情報を基にマウントステージユニット９ａおよびマウントヘッドユニット９ｂの位置補正を行い、さらにマウントステージユニット９ａに設置された第１フレームクランパ１３によってフレーム１７がクランプされるので、フレーム１７の搬送によって生ずるフレーム１７のずれ、またはフレーム搬送ユニット９ｃの送り精度などに関係なく、チップ２の位置に対して再現性よくフレーム１７の位置を決めることができる。
【００２３】
次に、図６に示すように、マウントステージ１０を規定位置まで上昇させた後、図７に示すように、マウントヘッドユニット９ｂを構成するマウントツール１９を規定位置まで下降させて、チップ２とフレーム１７とに対して荷重および熱などを付与することにより、フレーム１７の主面のチップ搭載領域にチップ２を貼り付ける。
【００２４】
その後、上記と同様の方法で前記ダイシングテープ４から引き剥がした別のチップ２をフレーム１７の別のチップ搭載領域に貼り付ける。このようにして、ダイシングテープ４から引き剥がしたチップ２をフレーム１７の各チップ搭載領域に１個ずつ貼り付けすることによって、チップ２のダイボンディング工程が完了する。
【００２５】
図８に、ＩＬＢの製造におけるチップのダイボンディングを説明する概略図を示す。図８（ａ）は、チップの貼り付け前の概略図、同図（ｂ）は、チップの貼り付け時の概略図である。
【００２６】
ＩＬＢでは、チップマウンタ装置９を用いてフレーム（ここではリードが設けられたテープ状の配線基板）１７にチップ２を貼り付けると同時に、フレーム１７およびフレーム１７に設けられたリード２０を折り曲げて、リード２０とチップ２の主面に形成された各電極、たとえばＡｕバンプ２１とを直接接続する。このためチップ２の位置とフレーム１７の位置とのずれはＩＬＢのリード２０の形状を悪化させることから、ＩＬＢでは精度の高いフレーム１７の位置決めが要求される。しかし、本実施の形態では、前述したように、チップ２の位置に対して再現性よくフレーム１７の位置を決めることができるので、リード２０の形状の悪化を防ぐことができる。
【００２７】
このように、本実施の形態によれば、チップ２の位置、およびフレーム搬送ユニット９ｃに設置された第２フレームクランパ１８によってクランプされたフレーム１７の位置の認識情報を基に、マウントステージユニット９ａおよびマウントヘッドユニット９ｂの位置補正を行い、さらにマウントステージユニット９ａに設置された第１フレームクランパ１３によってフレーム１７がクランプされるので、フレーム１７の搬送によって生ずるフレーム１７のずれ、またはフレーム搬送ユニット９ｃの送り精度などに関係なく、チップ２の位置に対して再現性よくフレーム１７の位置を決めることができる。これにより、チップ２の貼り付け精度が向上する。ダイボンディング工程でチップ２の各電極にリード２０を直接ボンディングするＩＬＢ、ＣＯＦなどのパッケージにおいては、リード２０の形状の悪化を防ぐことができる。
【００２８】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００２９】
たとえば、前記実施の形態では、本発明をＩＬＢの製造に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、各種配線基板やリードフレームなどの上にチップをダイボンディングするパッケージ、たとえばＣＳＰ、ＢＯＣ、ＬＯＢ、ＣＯＦなどの製造に広く適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００３１】
チップをフレームに貼り付けるダイボンディング工程において、フレームの搬送によって生ずるフレームのずれ、またはフレーム搬送ユニットの送り精度などに関係なく、チップの位置に対して再現性よくフレームの位置を決めることができるので、チップの貼り付け精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法に用いる半導体ウエハの平面図である。
【図２】本発明の実施の形態である半導体ウエハのダイシング工程を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態である個片化した半導体チップをピックアップヘッドで真空吸着した状態を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態である半導体チップのダイボンディング工程で用いるチップマウンタ装置の動作プロセスを示す概略図である。
【図５】本発明の実施の形態である半導体チップのダイボンディング工程で用いるチップマウンタ装置の動作プロセスを示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態である半導体チップのダイボンディング工程で用いるチップマウンタ装置の動作プロセスを示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態である半導体チップのダイボンディング工程で用いるチップマウンタ装置の動作プロセスを示す概略図である。
【図８】本発明の実施の形態であるＩＬＢでの半導体チップのダイボンディング工程を示す概略図である。
【符号の説明】
１　半導体ウエハ
２　半導体チップ
２ａ　チップ形成領域
３　ボンディングパッド
４　ダイシングテープ
５　キャリア治具
６　ダイヤモンドブレード
８　ピックアップヘッド
８ａ　吸着部
９　チップマウンタ装置
９ａ　マウントステージユニット
９ｂ　マウントヘッドユニット
９ｃ　フレーム搬送ユニット
１０　マウントステージ
１１　ＸＹテーブル
１２　回転テーブル
１３　第１フレームクランパ
１４　ボールネジ
１５　ステージＺ駆動モータ
１６　ＬＭガイド
１７　フレーム
１８　第２フレームクランパ
１９　マウントツール
２０　リード
２１　Ａｕバンプ
ＳＬ　スクライブライン
【図１】
2004140140.tif 000003
【図２】
2004140140.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004140140.tif 000007
【図６】
2004140140.tif 000008
【図７】
2004140140.tif 000009
【図８】
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