特開 2015-115346 封止シート貼付け方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-115346(P2015-115346A)

(43)【公開日】2015年6月22日

(54)【発明の名称】封止シート貼付け方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20150526BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-254044(P2013-254044)

(22)【出願日】2013年12月9日

(71)【出願人】

【識別番号】000003964

【氏名又は名称】日東電工株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】394016601

【氏名又は名称】日東精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100093056

【弁理士】

【氏名又は名称】杉谷 勉

(74)【代理人】

【識別番号】100142930

【弁理士】

【氏名又は名称】戸高 弘幸

(74)【代理人】

【識別番号】100175020

【弁理士】

【氏名又は名称】杉谷 知彦

(74)【代理人】

【識別番号】100180596

【弁理士】

【氏名又は名称】栗原 要

(72)【発明者】

【氏名】松下 孝夫

(72)【発明者】

【氏名】橋本 淳

(72)【発明者】

【氏名】森 伸一郎

【テーマコード（参考）】

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F131AA02

5F131BA53

5F131CA32

5F131DA13

5F131DA16

5F131DA32

5F131DA33

5F131DA42

5F131DB02

5F131DB27

5F131DB62

5F131EA07

5F131EB81

5F131EC32

5F131EC62

5F131EC63

5F131EC64

5F131EC65

5F131FA17

5F131FA35

(57)【要約】

【課題】半導体基板と封止シートの接着界面に気泡を巻き込むことなく当該封止シートを半導体基板に精度よく貼り付ける。
【解決手段】粘着テープＤＴの貼り付けられたリングフレームｆの中央に半導体基板Ｗと同形状の封止シートを貼り付けた後に、減圧室３０内のヒータ３２の埋設された保持テーブル２３に半導体基板Ｗを載置するとともに、当該保持テーブル２３の周りに配備されたフレーム支持部２５にリングフレームｆを載置し、半導体基板Ｗと粘着テープＤＴを対向させる。この状態で減圧室３０内を減圧して真空状態にした後に、保持テーブル２３に埋設されたヒータ３２および押圧部材３１に埋設されたヒータ３３によって封止シートを加熱しながら押圧部材３１で当該封止シートを加圧して半導体基板Ｗに貼り付ける。
【選択図】図１４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体装置を製造する過程で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、
粘着テープの貼り付けられたリングフレームの中央に前記半導体基板と同形状の封止シートを貼り付ける第１貼付け過程と、
減圧室内のヒータの埋設された保持テーブルに前記半導体基板を載置するとともに、当該保持テーブルの周りに配備された支持部材に前記リングフレームを載置し、半導体基板と粘着テープを対向させる載置過程と、
前記減圧室内を減圧して真空状態する減圧過程と、
真空状態の前記減圧室内でヒータによって封止シートを加熱しながら加圧部材で加圧して半導体基板に貼り付ける第２貼付け過程と、
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、
前記載置過程は、進退可能な支持部材によってリングフレームを載置保持し、
前記第２貼付け過程は、加圧部材の昇降によって封止シートに付与される荷重に応じて前記支持部材を昇降させる
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、
前記加圧部材は、ヒータを備え、
前記第２貼付け過程は、保持テーブルと加圧部材によって封止シートを加熱させる
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、半導体装置を製造する過程で、回路基板を含む半導体基板の回路面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、当該回路面を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をそれぞれから挟み込み、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効率よく、かつ、精度よく貼り付けることのできる封止シート貼付け方法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、ダイシング処理によって分断されたチップに比べて大面積の半導体基板と同形状の封止シートを当該半導体基板に貼り付ける当該方法の場合、封止シート自体が厚みおよび剛性を有している。その結果、貼付け過程で封止シートと半導体基板との接着界面に気泡が巻き込まれやすく、封止層内にボイドが発生する。特に、封止シートを貼り付けた後に、加熱よって封止層の重合反応を促進させて本硬化させる場合、気泡が膨張して半導体装置が不良品になるといった問題が新たに発生した。

【0010】

また、減圧室内を真空状態にして封止シートを半導体基板に加熱しながら貼り付けたにも関わらず、接着界面に気泡が巻き込まれていた。

【0011】

当該原因を究明すべく実験を繰り返した結果、貼付け処理を連続的に繰り返した場合に頻繁に生じることが判明した。すなわち、保持テーブル上の半導体基板に樹脂シートを載置したまま減圧室の減圧を開始すると、室内が真空状態に達するまでに保持テーブルの余熱または輻射熱の影響で封止層が軟化して気泡を巻き込むことが分かった。

【0012】

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。

【0013】

すなわち、半導体装置を製造する過程で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、
粘着テープの貼り付けられたリングフレームの中央に前記半導体基板と同形状の封止シートを貼り付ける第１貼付け過程と、
減圧室内のヒータの埋設された保持テーブルに前記半導体基板を載置するとともに、当該保持テーブルの周りに配備された支持部材に前記リングフレームを載置し、半導体基板と粘着テープを対向させる載置過程と、
前記減圧室内を減圧して真空状態する減圧過程と、
真空状態の前記減圧室内でヒータによって封止シートを加熱しながら加圧部材で加圧して半導体基板に貼り付ける第２貼付け過程と、
を備えたことを特徴とする。

【0014】

（作用・効果） 上記方法によれば、減圧室内が真空状態に達するまで、半導体基板と封止シートが対向している。すなわち、半導体基板と封止シートは、非接触状態が保たれている。したがって、真空状態に達するまでに封止層が保持テーブルの熱によって軟化するのを抑制させるとともに、半導体基板に封止シートが接触するのを回避させる。その結果、封止シートと半導体基板の接着界面からエアーが完全に排出されるので、当該接着界面に気泡が巻き込まれるのを回避することができ、ひいては半導体装置の不良率を低減させることができる。

【0015】

なお、上記方法において、載置過程で進退可能な支持部材によってリングフレームを載置保持し、
第２貼付け過程で加圧部材の昇降によって封止シートに付与される荷重に応じて前記支持部材を昇降させることが好ましい。

【0016】

この方法によれば、加圧部材の昇降に支持部材が追従するので、封止シートに略均一な荷重を付与することができる。

【0017】

また、上記方法において、加圧部材にヒータを備え、
第２貼付け過程は、保持テーブルと加圧部材によって封止シートを加熱させてもよい。

【0018】

この方法によれば、加熱部材と保持テーブルとによって挟み込まれた封止シートに熱を効率よく伝達させることができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明の封止シート貼付け方法によれば、リングフレームに接着保持された封止シートを半導体基板に精度よく貼り付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】封止シートの断面図である。

【図2】封止シートの貼付け処理を示すフローチャートである。

【図3】基板および封止シートの搬送を示す図である。

【図4】第１貼付け工程の構成を示す正面図である。

【図5】粘着テープの貼付け動作を示す正面図である。

【図6】粘着テープの貼付け動作を示す正面図である。

【図7】粘着テープの切断動作を示す正面図である。

【図8】粘着テープの剥離動作を示す正面図である。

【図9】第１剥離ライナの剥離動作を示す正面図である。

【図10】基板の搬送動作を示す正面図である。

【図11】基板を保持テーブルにセットする動作を示す正面図である。

【図12】リングフレームをフレーム支持部にセットする動作を示す正面図である。

【図13】基板への封止シートの貼付け動作を示す正面図である。

【図14】基板への封止シートの貼付け動作を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

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。

【0022】

＜封止シート＞
封止シートＴは、例えば、図１に示すように、半導体基板Ｗ（以下、単に「基板Ｗ」という）と同形状のもが利用される。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。第１剥離ライナＳ１および第２剥離ライナＳ２は、同形状または矩形で、かつ、基板Ｗと同サイズ以上のもが利用される。

【0023】

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。

【0024】

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、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：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、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ、ＣａＳｉＮ_２：Ｅｕなどの窒化物蛍光体などが挙げられる。

【0025】

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。

【0026】

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Ｍ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Ｍ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。

【0027】

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Ｍ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。

【0028】

＜封止シート貼付け方法＞
粘着テープを介してリングフレームの中央に封止シートを貼り付けた後に、当該封止シートを基板に貼り付ける一巡の動作を図２のフローチャートおよび図３から図１４に基づいて説明する。

【0029】

先ず、搬送機構１の吸着リング２が、ストッカ１８に積層収納されているリングフレームｆを上から吸着保持した後に封止シート供給部へと移動する（ステップＳ１Ａ）。図３に示すように、搬送機構１は、中央の吸着プレート３の底面がリングフレームｆより低い位置なるように下降させ、積層されている封止シートＴを吸着保持する（ステップＳ２Ａ）。その後、搬送機構１は、吸着プレート３を上昇させて封止シートＴの底面とリングフレームｆの底面を同じ高さにし、封止シートＴとリングフレームｆを保持したまま第１貼付け工程へと移動する。

【0030】

第１貼付け工程では、図４および図５に示すように、テープ供給部４の原反ロールから繰り出される粘着テープＤＴ（ダイシングテープ）が、剥離ローラ５、ガイドローラおよび剥離ユニット６を介して適度のテンションが付与された状態でテープ回収部７まで巻きかけられている。当該粘着テープＤＴは、剥離ローラ５によって表面のセパレータＳが剥離された状態で貼付け位置に供給される。剥離ローラ８で剥離されたセパレータＳは、セパレータ回収部９によって巻き取り回収される。貼付け位置に達した搬送機構１は、所定の高さまで下降し、リングフレームｆと封止シートＴを粘着テープＤＴに近接対向させる。

【0031】

粘着テープＤＴの下方に配備されている貼付けユニット１０が、図６に示すように、粘着テープＤＴの送り方向に沿って水平移動する。このとき、貼付けユニット１０に備わった粘着テープＤＴよりも幅よりも長い貼付けローラ１１が、所定の高さまで上昇しているので、当該貼付けローラ１１によって粘着テープＤＴが押圧され、リングフレームｆと封止シートＴとにわたって貼り付けられてゆく（ステップＳ３Ａ）。

【0032】

貼付けユニット１０が、終端位置に達すると、粘着テープＤＴの下方に配備された切断ユニット１２が、図７に示すように、所定高さまで上昇する。切断ユニット１２は、アーム１３の先端にホルダを介して刃先を上向きにしたカッタ１４を備えている。切断ユニット１２は、カッタ１４の先端を粘着テープＤＴに突き刺した状態で、リングフレームｆの形状に沿って旋回しながら粘着テープＤＴを切断する。このとき、他のアーム１５に装着されたローラ１６が、カッタ１４の後方から追従する。つまり、ローラ１６は、切断された粘着テープＤＴの浮き上がり部位を押圧してリングフレームｆに貼り付ける。

【0033】

粘着テープＤＴの切断が完了すると、切断ユニット１２は、下方の待機位置へと移動する。同時に、剥離ユニット６が粘着テープＤＴにニップを解除し、当該剥離ユニット６および貼付けユニット１０が、図８に示すように、貼り付け開始位置側へと水平移動する。このとき、リングフレームｆの形状に切り抜かれた粘着テープＤＴが、剥離ローラ１７によって当該リングフレームｆから剥離されるとともに、テープ回収部４に巻き取り回収されてゆく。その後、剥離ユニット６は、初期位置へと戻る。このとき、剥離ユニット６の移動に伴ってテープ供給部４から所定長さの粘着テープＤＴが繰り出される。

【0034】

粘着テープＤＴを介してリングフレームに保持された封止シートＴは、搬送機構１によって第２貼付け工程へと搬送される。この搬送過程で、リングフレームｆは、他の搬送機構１９の吸着プレートに受け渡され、図９に示すように、上下反転させられる。

【0035】

搬送機構１９によって搬送される過程で、剥離ユニットの剥離ローラ２４によって剥離テープＴｓが、第１剥離ライナＳ１の端部に貼り付けられた後、搬送機構１９を水平移動させることにより、剥離ローラ２４が転動しながら剥離テープＴｓを第１剥離ライナＳ１に貼り付けるとともに、当該剥離テープＴｓを巻き上げることにより当該第１剥離ライナＳ１を封止層Ｍから剥離してゆく（ステップＳ４Ａ）。

【0036】

他方、昇降可能なカセット台に載置されたカセットＣに所定間隔をおいて多段に収納されている基板Ｗが、ベルヌーイチャック２０によって表面を非接触で懸垂保持される。ベルヌーイチャック２０は、図１０に示すように、カセットＣから取り出した基板Ｗをアライナ２１の保持面中央から突出する吸着パッド２２に受け渡す（ステップＳ１Ｂ）。アライナ２１は、基板Ｗに形成されたノッチなどに基づいて位置合わせをする（ステップＳ２Ｂ）。その後、基板Ｗは、再度ベルヌーイチャック２０によってアライナ２１から保持テーブル２３に搬送および載置される（ステップＳ３Ｂ）。

【0037】

図１１に示すように、保持テーブル２３の周りを囲燒する環状のフレーム支持部２５が配備されている。フレーム支持部２５は、弾性体であるバネ２６によって昇降可能な複数本の支持ピン２７によって上向きに弾性付勢されている。したがって、フレーム支持部２５にリングフレームｆを載置したとき、封止シートＴの底面が、保持テーブル２３に載置された基板Ｗの表面の高さよりも高くなるよう設定されている。フレーム支持部２５の高さは、使用する封止シートＴの厚さおよび基板Ｗの厚さに応じて適宜に設定される。なお、フレーム支持部２５は、本発明の支持部材に相当する。

【0038】

したがって、図１２に示すように、保持テーブル２３に基板Ｗが載置保持された後に、搬送機構１９によって、リングフレームｆがフレーム支持部２５に載置される（ステップＳ５）。

【0039】

保持テーブル２３とフレーム支持部２５を収納している下ハウジング３０Ａに向けて上方で待機していた上ハウジング３０Ｂが所定高さまで下降する。上下ハウジング３０Ａ、３０Ｂの上端と下端とが突き合わされて減圧室３０が形成される（ステップＳ６）。その後、減圧室３０の内部が真空に達するまで減圧してゆく（ステップＳ７）。

【0040】

チャンバ２の内部が真空状態に達すると、図１３に示すように、上ハウジング３０Ｂ内でシリンダ２９によって昇降可能な押圧部材３１を下降させて封止シートＴに当接させる。このとき、上ハウジング３０Ｂ内で押圧部材３１および保持テーブル２３に備わったヒータ３２、３３を作動させて封止シートＴを加熱する（ステップＳ８）。加熱により封止シートＴが軟化を開始するのに伴って、図１４に示すように、さらに押圧部材３１を所定高さまで下降させて封止シートＴを押圧し、封止シートＴを基板Ｗの表面に貼り付ける（ステップＳ９）。

【0041】

加熱および加圧処理が所定時間に達すると、ヒータ３２、３３の作動を停止させる。また、押圧部材３１を上昇させて封止シートＴの加圧を解除する（ステップＳ１０）。さらに、減圧室３０の内部の気圧を徐々に上げて大気状態に戻す。

【0042】

その後、減圧室３０の内部が大気状態に達した時点で、上ハウジング３０Ｂを上昇させた後に、基板Ｗが封止シートＴに貼り付けられて成るマウントフレームをロボットアームなどの搬送機構によって保持して次の工程に搬送またはカセットに収納する（ステップＳ１１）。以上で一連の動作が終了する。その後、所定の処理枚数に達するまで、この一連の処理が繰り返される（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ３Ａが、本発明の第１貼付け過程に、ステップＳ６−ステップＳ８が本発明の第２貼付け過程に相当する。

【0043】

上述の封止シート貼付け方法によれば、減圧室３０が真空状態に達するまで、封止シートＴと基板Ｗが、互いに離間した状態を保っているので、保持テーブル２３の熱の伝達が遮断されるとともに、保持テーブル２３からの輻射熱の影響で封止層Ｍが軟化するのを抑制される。したがって、封止シートＴを貼り付けるまでに封止シートＴと基板Ｗの接着界面に気泡が巻き込まれるのを回避することができる。したがって、封止シートＴを貼り付けた後に、封止シートＴを完全に硬化させる本硬化処理を行っても、封止層Ｍにボイドが発生して製品不良を招くことがない。

【0044】

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。

【0045】

（１）上記各実施例において、保持テーブル２３と押圧部材３１のいずれか一方にヒータを備えた構成であってもよい。

【0046】

（２）上記実施例では、円形の基板Ｗを例にとって説明したが、基板形状は、正方形、長方形または多角形であってもよい。

【0047】

（３）上記実施例において、フレーム支持部２５の支持ピン２７をシリンダなどのアクチュエータを利用し、押圧部材３１の昇降に同期させて昇降させてもよい。

【0048】

（４）上記実施例において、基板Ｗを搬送する搬送機構は、先端が馬蹄形で吸着機能を有するロボットアームを利用してもよい。ロボットアームを利用する場合、基板Ｗの裏面をロボットアームで吸着保持して搬送すればよい。また、保持テーブル２３は、アライナ２１と同様に、保持面の中央から出退する吸着バッドを備え、当該吸着バッドがフレーム支持部２５よりも高い位置で基板Ｗを受け取るように構成すればよい。

【0049】

（５）上記実施例において、封止シートＴから第１剥離ライナＳ１を剥離した状態で粘着テープＤＴに貼り付けてもよい。

【0050】

（６）上記実施例において、第１貼付け工程において、テープ供給部４およびテープ回収部９などの各構成を上下反転させ、リングフレームｆと封止シートＴの裏面側から粘着テープＤＴを貼り付けるよう構成してもよい。

【符号の説明】

【0051】

２３ … 保持テーブル
２５ … フレーム支持部
２６ … バネ
２７ … 支持ピン
３０ … 減圧室
３１ … 押圧部材
３２ … ヒータ
３３ … ヒータ
ＤＴ … 粘着テープ
ｆ … リングフレーム
Ｔ … 封止シート
Ｍ … 封止層
Ｓ１ … 第１剥離ライナ
Ｓ２ … 第２剥離ライナ
Ｗ … 半導体基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】