(57)【要約】【課題】半導体チップをパッケージのキャビティに収納した半導体デバイスを製造する際に、前記半導体チップを搭載したパッケージを封止するに先立ってパッケージ内のダストを確実に除去し再付着を防止できるようにする。【解決手段】パッケージ１の内面あるいは半導体チップ２の表面に対向して開口するダスト吸引ノズル14などのダスト吸引部12を有した構造とする。基本的にダストが飛散しにくいダスト吸引構造、すなわちダスト吸引ノズル14をパッケージ１の内面あるいは半導体チップ２の表面に近接させて開口させているので、吸引の際の流速を大きくし、ダストを確実に吸引することができる。【選択図】図１
2007300006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップをパッケージのキャビティに収納した半導体デバイスを製造する際に、前記半導体チップを搭載したパッケージを封止するに先立ってパッケージ内のダストを除去するダスト除去装置であって、前記パッケージの内面あるいは半導体チップの表面に対向して開口するダスト吸引部を有したダスト除去装置。
【請求項２】
半導体チップが光素子である請求項１記載のダスト除去装置。
【請求項３】
ダスト吸引部は半導体チップの上面に接近離間する方向に移動自在である請求項１記載のダスト除去装置。
【請求項４】
パッケージに接触してパッケージ内を密閉可能なカバー体と、前記カバー体に開口した給気部とを有した請求項１〜請求項３のいずれかに記載のダスト除去装置。
【請求項５】
カバー体は筒状に形成され、このカバー体内を筒状のダスト吸引部が半導体チップの上面に接近離間する方向に移動する請求項４記載のダスト除去装置。
【請求項６】
カバー体は、パッケージの端面に接続する下部筒体とダスト吸引部を保持する上部筒体とに分割して形成され、前記下部筒体と上部筒体との間に非発塵性の弾性体が介装されている請求項４記載のダスト除去装置。
【請求項７】
給気部はフィルターを介してクリーンルームに連通していて、カバー体によって形成される密閉空間が大気圧となるように自然吸気を行う請求項１記載のダスト除去装置。
【請求項８】
半導体チップをパッケージのキャビティに収納した半導体デバイスを製造する際に、前記半導体チップを搭載したパッケージを封止に先立ってカバー体で覆って密閉し、前記カバー体に設けられ前記パッケージの内面あるいは半導体チップの表面に対向する所定の吸引位置に開口したダスト吸引部により吸引して、前記パッケージ内のダストを除去するダスト除去方法。
【請求項９】
所定の吸引位置に開口したダスト吸引部により所定時間だけ吸引した後に、吸引を続けつつ、ダスト吸引部を所定の上方位置まで上昇させたうえで、カバー体をパッケージより離間させる請求項８記載のダスト除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスを製造する際のダスト除去装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップをパッケージのキャビティに収納した半導体デバイスを製造組立てする際には、半導体チップを、パッケージのキャビティ内に搭載し、パッケージに設けた配線などの導体にワイヤーボンディング等により電気的に接続させた後に、パッケージの上面にカバーガラスなどの蓋材を配置して封止している。
【０００３】
しかるに、蓋材で封止する前にパッケージ内面や半導体チップ表面にダストが付着することがあり、パッケージ内面に付着したダストが封止後に移動して半導体チップ表面に付着することもある。半導体チップがＣＣＤチップである場合には、その画素面上に５μm以上のダストが付着すると画面上に傷となって表示され、不良となるので、特に問題である。そこで歩留まり向上のために、封止に先立ってダスト等を除去する必要があり、パッケージ内のダストをエアブローによって飛散させ、飛散したダストを吸引する手法をとっている。
【０００４】
従来のダスト除去装置を図４に示す。図４(a)において、１は製造途中の半導体デバイスである。半導体チップ２を、パッケージ３のキャビティ４に搭載し、パッケージ３に設けた導体（図示せず）に金属細線５にてボンディングしており、後工程で、仮想線で示したように蓋材６で封止される。７は、半導体デバイス１を所定のダスト除去位置に位置決めする搬送キャリアである。
５０はダスト除去装置のダスト除去ユニットである。パッケージ３のキャビティ４を覆うキャップ型のカバー体５１の中央部にエアブローノズル５２を設け、カバー体５１の下部内周に開口するダスト吸引孔５３を設けている。図中の５４はダスト吸引ポート、５５はエア供給ポート、５６はインラインフィルター、５７は流量計、５８は真空減圧弁、５９はイオナイザー、６０はクリーンフィルター、６１はインラインフィルター、６２は流量計、６３はレギュレーター、６４はドライヤである。
ダスト除去処理時には、パッケージ３の上面にカバー体５１の下端を接触させてパッケージ３内を密閉した状態でエアブローノズル５２からエアブローして、パッケージ３内面や半導体チップ２上に付着しているダストを飛散させつつ、飛散したダストをダスト吸引孔５３へ吸引してカバー体５１外へ除去する。この際にエアブローとダスト吸引とのバランスを、エアブロー流量＞ダスト吸引流量とすることで、カバー体５１により形成される密閉空間の内圧を外部より若干高くして、外部からのダストの流入を防止する。
【０００５】
このようなダスト除去処理を５〜１０sec程度行った後、エアブロー及びダスト吸引を停止し、図４（b）に示すようにダスト除去ユニット５０を上昇させ、図４（c）に示すように、搬送キャリア７により処理済みの半導体デバイス１を送り出すとともに、次の処理対象の半導体デバイス１を位置決めする。そして再び図４（a）に示す状態としてダスト除去処理を行う。
【０００６】
他のダスト除去装置として、半導体デバイスの上方に配置されるヘッドの中央にエア噴出ノズルを形成するとともに、エア噴出ノズルの周りにパッケージのキャビティの外側に位置するようにダスト吸引口を設けておき、前記エア噴出ノズルをキャビティの直上方に位置させて、キャビティに向けて鉛直方向にエアを噴出させることでパッケージ内ダストをエア噴出流周りに飛散させつつ、飛散したダストをダスト吸引口から吸引することにより、飛散したダストが広く拡散する前に除去するようにしたものもある（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−１５８０４８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図４を用いて説明した従来のダスト除去装置には次のような問題があった。
ダスト除去ユニット５０においては、図５に拡大図示したように、エアブローノズル５２の出口から処理対象のチップ上面までの距離（ブロー距離）Ｌ１は、キャビティ内底面の全体がエア吹き付け領域（ブローエリア）Ａとなるように、パッケージ最大寸法（キャビティ最大寸法）とノズル径Ｂとに関係付けて所定の数式を満たすように設定されている。このため、エアブローノズル５２の出口からある距離までは、エアの流速・動圧・運動エネルギーが保存されるポテンシャルコア（図５の符号Ｃ）が形成される反面、ポテンシャルコアの外側は周囲の空気が強く引かれる加速領域となるため、図６に示すように、パッケージ３の内面や半導体チップ２の表面から飛散したダストＤがダスト吸引孔５３に吸引される途中でエアブローの流れに巻き込まれて降下し、半導体チップ２の表面に衝突して損傷させたり、再付着する等が起こることがあった。
【０００８】
また、上述したように、ダスト除去処理時には、周囲へのダストの飛散を防止するためにパッケージ３の上面にカバー体５１の下面を接触させて密閉状態としているので、パッケージ３内に直接に当たるエアでダスト除去ユニット５０が揚力を受けることになり、パッケージ３に対して揚力よりも強い力で押えつけておく必要がある。そのため、パッケージ３がセラミック材等の比較的もろい材料である場合に、処理終了後に図７に示すようにダスト除去ユニット５０を上昇させる際に、パッケージ３から発したダストＤが付着して持ち上がり、その後に重力により落下し、パッケージ３の内面や半導体チップ２の上などに再付着することがあった。
【０００９】
また図８に示すように、ダスト除去処理時にエアブローノズル５２やダスト吸引孔５３の周辺やダスト吸引配管内に付着したダストＤが、エアブロー及びダスト吸引を停止した際に落下し、パッケージ３の内面や半導体チップ２の上などに再付着することがあった。
【００１０】
特許文献１に記載されたダスト除去装置でも、パッケージ内のダストをエア噴出流周りに飛散させつつダスト吸引口から吸引するのは図４のダスト除去装置と同様の原理であり、ダストの再付着を確実に防止することは難しかった。
【００１１】
本発明は上記問題を解決するもので、パッケージ内のダストを確実に除去し再付着を防止できるダスト除去装置およびダスト除去方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明は、基本的にダストが飛散しにくいダスト吸引構造とすることで、すなわちダスト吸引部をパッケージの内面あるいは半導体チップの表面に対向して近接して配置することで、吸引の際の流速を大きくし、ダストを確実に吸引して除去するようにした。
【００１３】
すなわち本発明のダスト除去装置は、半導体チップをパッケージのキャビティに収納した半導体デバイスを製造する際に、前記半導体チップを搭載したパッケージを封止するに先立ってパッケージ内のダストを除去するダスト除去装置であって、前記パッケージの内面あるいは半導体チップの表面に対向して開口するダスト吸引部を有していることを特徴とする。半導体チップが光素子であるときに特に都合よい。
【００１４】
ダスト吸引部は半導体チップの上面に接近離間する方向に移動自在であることを特徴とする。
パッケージに接触してパッケージ内を密閉可能なカバー体と、前記カバー体に開口した給気部とを有していることを特徴とする。
【００１５】
カバー体は筒状に形成され、このカバー体内を筒状のダスト吸引部が半導体チップの上面に接近離間する方向に移動することを特徴とする。またカバー体は、パッケージの端面に接続する下部筒体とダスト吸引部を保持する上部筒体とに分割して形成され、前記下部筒体と上部筒体との間に非発塵性の弾性体が介装されていることを特徴とする。
【００１６】
給気部はフィルターを介してクリーンルームに連通していて、カバー体によって形成される密閉空間が大気圧となるように自然吸気を行うことを特徴とする。
本発明のダスト除去方法は、半導体チップをパッケージのキャビティに収納した半導体デバイスを製造する際に、前記半導体チップを搭載したパッケージを封止に先立ってカバー体で覆って密閉し、前記カバー体に設けられ前記パッケージの内面あるいは半導体チップの表面に対向する所定の吸引位置に開口したダスト吸引部により吸引して、前記パッケージ内のダストを除去することを特徴とする。
【００１７】
所定の吸引位置に開口したダスト吸引部により所定時間だけ吸引した後に、吸引を続けつつ、ダスト吸引部を所定の上方位置まで上昇させたうえで、カバー体をパッケージより離間させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明のダスト除去装置は、ダスト吸引部をパッケージの内面あるいは半導体チップの表面に対向して近接して開口させるようにしたことにより、吸引の際の流速を大きくし、ダストを確実に吸引して除去することができる。
【００１９】
またダスト吸引部を上下可動とし、カバー体によってパッケージ内を密閉している間も密閉解除したときも吸引できるようにしたので、ダスト吸引部の孔周辺に付着したダストが再び落下してパッケージの内面や半導体チップの表面に再付着するのを防止することが可能となる。仮にダストが落下してもダスト吸引部による吸引は常時行われるので、浮遊しているダストを吸引除去することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態におけるダスト除去装置の構成を示す。
１は処理対象である製造途中の半導体デバイスであり、半導体チップ２を、パッケージ３のキャビティ４内の底面に搭載し、パッケージ３に設けた導体（図示せず）に金属細線５にてボンディングしており、後工程で、仮想線で示したように蓋材６で封止される。半導体チップ２がＣＣＤチップである場合には、ＣＣＤ画素面を上面として搭載され、蓋材６としてのカバーガラスがＵＶ硬化性樹脂などで固着される。かかる半導体デバイス１は０．１〜１ｇ程度であり、設備、工程間の半導体デバイス１のハンドリングは専用の搬送キャリア７によって行われる。ただし半導体チップ２はＣＣＤチップ以外の光素子であってもよいし、光素子でなくてもかまわない。
【００２１】
ダスト除去装置のダスト除去ユニット１０は、パッケージ３に接触してパッケージ３内を密閉可能なカバー体１１と、半導体チップ２の上面（パッケージ３の内面でもよい）に対向して開口するダスト吸引部１２と、カバー体１１に開口したエア供給ポート１３とを有している。
【００２２】
カバー体１１は筒状に形成されていて、このカバー体１１内を筒状のダスト吸引部１２がカバー体１１との間をシールしつつ半導体チップ２の上面に接近離間する方向に摺動する。ダスト吸引部１２の一端に内径２〜３mmのダスト吸引ノズル１４が同軸状に取り付けられている。
カバー体１１は、パッケージ３の端面に下面において接続する下部筒体１２ａとダスト吸引部１２を保持する上部筒体１１ｂとに分割して形成されている。下部筒体１２ａに、その内周面で開口するように上述のエア供給ポート１３およびエア供給孔１５が形成されている。
【００２３】
エア供給ポート１３は、エア供給ライン１６を通じて、エア供給源としてのクリーンルーム１７に接続されている。エア供給ライン１６には、クリーンルーム１７側から順に、原動エアに含まれる水分を除去するためのドライヤ１８、エアに含まれる１０μm以上のダストを除去するインラインフィルター１９、さらにエアに含まれる０．０１μm以上のダストを除去するクリーンフィルター２０、半導体或いはダストの帯電を取り除くためのイオナイザー２１が配設されていて、カバー体１１によって形成される密閉空間が大気圧となるように、ダスト吸引ノズル１４による吸引に伴ってエアが自然送入される構造となっており、そのエアに含まれてダストが流入しないようになっている。
【００２４】
ダスト吸引部１２の他端は、排気ライン２２を通じて、減圧装置２３に接続している。排気ライン２２には、減圧装置２３側から順に、真空減圧弁２４、流量計２５、インラインフィルター２６が配設されている。
【００２５】
カバー体１１およびダスト吸引部１２は、ダスト吸引部１２がダスト吸引ノズル１４と一体になって常に摺動抵抗０で上下方向に移動可能なように、次のようなエアベアリング構造とされている。
【００２６】
ダスト吸引部１２は、上端から下端まで均一な穴径であるが、外形は、軸心方向における中央部に所定の長さにわたって径が大きい部分があり、この中央部分の上端に鍔状に突出した部分がある。以下、中央部の径が大きい部分を中径部２７、鍔状の部分を大径部２８、その他の部分を上部小径部２９、下部小径部３０という。
【００２７】
カバー体１１は、ダスト吸引部１２の上部小径部２９に摺接する上部小径開口部３１と、大径部２８に摺接する大径開口部３２と、中径部２７に摺接する中径開口部３３と、下部小径部３０に摺接する下部小径開口部３４とを有している。
【００２８】
カバー体１１およびダスト吸引部１２の寸法は、ダスト吸引部１２の大径部２８が、上部小径開口部３１と大径開口部３２との段差部に当たる上限位置と、大径開口部３２と中径開口部３３との段差部に当たる下限位置とにわたって所定の距離だけ上下移動することができ、大径部２８が下限位置まで下降したときに、中径開口部３３内に中径部２７だけでなく下部小径部３０の一部が位置して、下部小径部３０の外周側に間隙が形成されるように設定されている。
【００２９】
カバー体１１には、大径開口部３２に上部推力ポート３５が形成され、また中径開口部３３の下部であって上述の間隙が形成される位置に下部推力ポート３６が形成されている。上部推力ポート３５、下部推力ポート３６はそれぞれ、レギュレーター３７、３８を介装したエア供給ライン３９、４０に接続されている。
【００３０】
カバー体１１にはまた、上部推力ポート３５と下部推力ポート３６との間、すなわち中径開口部３３の上部に加圧ポート４１が形成され、この加圧ポート４１に繋がる空気溝４６が中径開口部３３および下部小径開口部３４の内周面に形成され、その空気溝４６内に多孔質ブロック４７が配置されている。加圧ポート４１はクリーンフィルター４２、インラインフィルター４３、レギュレーター４４を介装したエア供給ライン４５に接続されている。
【００３１】
図２(a)は、ダスト吸引状態を示している。処理対象の半導体デバイス１が搬送キャリア７により所定のダスト除去位置に位置決めされ、ダスト除去ユニット１０のカバー体１１がパッケージ３のキャビティ４を覆って密閉している。カバー体１１内においてダスト吸引部１２は上部推力ポート３５の圧力により下限位置にあり、ダスト吸引ノズル１４は半導体チップ２の上面２ａから０．５mmの高さで開口している。
【００３２】
この状態でダスト吸引ノズル１４を通じて吸引する。このことにより、エア供給孔１５を通じて密閉空間にクリーンな空気が自然送入され、この空気流によって、パッケージ３の内面や半導体チップ２の表面に付着しているダストが剥離され、空気流に伴われてダスト吸引ノズル１４を通じてカバー体１１の外部へと除去される。この吸引時には、カバー体１１によって形成される密閉空間が負圧にならないように、エア供給孔１５からのエア吸入量に注意する必要がある。
【００３３】
５〜１０secの吸引の後に、図２（b）に示すように、吸引を行ったままの状態で、上部推力ポート３５の圧力を下げつつ下部推力ポート３６の圧力を上げることにより、ダスト吸引部１２を上昇させて、ダスト吸引ノズル１４と半導体チップ２の上面との距離を大きくし、規定の位置で停止させる。この位置は、吸引ノズル１４の吸引力が処理対象の半導体デバイス１の重量未満となる位置として予め設定しておく。
【００３４】
次に、図２（c）に示すように、吸引を行ったままの状態で、図示しない駆動手段にてカバー体１１を上昇させることにより、ダスト除去ユニット１０の全体を上昇させる。このことにより、パッケージ３のキャビティ４が開放され、同時にエア供給孔１５からのエア供給も自然に停止される。ダスト除去ユニット１０の上昇後に、搬送キャリア７によって処理済みの半導体デバイス１を搬出するとともに、次の処理対象の半導体デバイス１をダスト除去位置に位置決めする。
【００３５】
その後に、ダスト除去ユニット１０を下降させてパッケージ３のキャビティ４を密閉する（図１（ｂ）と同様の配置となる）。
さらにその後に、下部推力ポート３６の圧力を下げつつ上部推力ポート３５の圧力を上げることにより、ダスト吸引部１２を下降させて、再び図１（a）に示す下限位置、つまり、ダスト吸引ノズル１４が半導体チップ２の上面から０．５mmの高さとなる規定の位置で停止させる。この状態で上述したのと同様にしてダスト除去を行う。
以上のように、このダスト除去装置は、ダスト吸引ノズル１４をダスト吸引部１２と一体に上下可動式とし、ダスト吸引を停止させることなく、パッケージ３の上面を押えているカバー体１１とは独立に規定の位置まで上昇させた後に、カバー体１１をも上昇させてパッケージ３のキャビティ４を開放するようにした。
【００３６】
このことにより、ダスト吸引ノズル１４の周辺或いはダスト吸引配管内に付着したダストが落下して、パッケージ３の内面や半導体チップ２の上面等に再び付着するのを効果的に防止することが可能となる。仮にダストが落下してもダスト吸引ノズル１４による吸引は常時行われているので、浮遊しているダストを吸引除去することが可能である。
【００３７】
つまり、第１段階では、ノズル吸引によりパッケージ３の内面や半導体チップ２の表面に付着しているダストを剥離し、空気流に伴わせてダスト吸引ノズル１４を通じてカバー体１１の外部へと除去する。
【００３８】
第２段階では、ダスト吸引部１２を上昇させることにより、パッケージ３の内面や半導体チップ２の表面上の吸引力を低下させ、浮遊ダストのみを吸引し、空気流に伴わせてダスト吸引ノズル１４を通じてカバー体１１の外部へと除去する。また、パッケージ３を押えているカバー体１１の上昇に伴う浮遊ダストも同様に除去する。
なおダスト吸引ノズル１４はパッケージ３の形状に合わせて複数本設置してもよく、それによりダスト除去効果を高めることができる。同時に複数本設置不可能な場合は、ダスト吸引ノズル１４の位置が異なる複数のダスト除去ユニット１０を搬送キャリア７のラインに沿って設置して各位置でダスト除去してもかまわない。
【００３９】
図３に示すように、カバー体１１の下部筒体１１ａと上部筒体１１ｂとの間にシリコン等の非発塵性の弾性体４８を介装しておけば、パッケージ３の上面に対して下部筒体１１ａが倣いやすくなり、密着性を向上することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、本発明のダスト除去装置および方法は、半導体デバイスの製造途中のパッケージ内のダスト除去に有用であり、特にＣＣＤチップなどの光素子を用いる場合に光学的部分へのダストの再付着やダストに起因する傷による不良を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態におけるダスト除去装置の構成を示す断面図
【図２】図１のダスト除去装置によるダスト除去方法を説明する断面図
【図３】本発明の他の実施形態におけるダスト除去装置の構成を示す断面図
【図４】従来のダスト除去装置の構成およびそれによるダスト除去方法を説明する断面図
【図５】図４のダスト除去装置の一部拡大断面図
【図６】図４のダスト除去装置におけるダスト再付着状況を説明する断面図
【図７】図４のダスト除去装置における他のダスト再付着状況を説明する断面図
【図８】図４のダスト除去装置におけるさらに他のダスト再付着状況を説明する断面図
【符号の説明】
【００４２】
１    半導体デバイス
２    半導体チップ
３    パッケージ
４    キャビティ
10    ダスト除去ユニット
11    カバー体
11a   下部筒体
11b   上部筒体
12    ダスト吸引部
13    エア供給ポート（給気部）
14    ダスト吸引ノズル
17    クリーンルーム
19    インラインフィルター
20    クリーンフィルター
48    弾性体
Ｄ    ダスト
【図１】
2007300006.tif 000003
【図２】
2007300006.tif 000004
【図３】
2007300006.tif 000005
【図４】
2007300006.tif 000006
【図５】
2007300006.tif 000007
【図６】
2007300006.tif 000008
【図７】
2007300006.tif 000009
【図８】
2007300006.tif 000010