JP2003023018A - 半導体チップハンドリング装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体チップのハンドリング時に、チップの変
形を抑制すること。 【解決手段】金属製の箱状のヘッド１０１の外側底面に
セラミック基板１０２が設置されている。セラミック基
板１０２の表面に、温度に応じて粘着力が変化し、粘着
力により半導体チップ１１０を吸着する粘着材１０３が
突起状に複数設置されている。ヘッド１０１内の底面上
に、粘着材１０３を加熱するためのヒータ１０４が設け
られている。また、ヘッド１０１に送風機１０５が接続
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップの搬
送に用いられる半導体チップハンドリング装置及び半導
体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体チップの搬送には、図６に
示すような半導体チップハンドリング装置が用いられて
いた。図６において、１１０は半導体チップ、６０１は
ヘッド、６０２は吸着穴、６０３は真空ポンプである。

【０００３】この装置では、真空ポンプ６０３の動作に
よる真空吸着によって半導体チップ１１０をヘッド６０
１に吸着させ、所望の場所で真空吸着を切って半導体チ
ップ１１０をヘッド６０１から外していた。半導体チッ
プの厚さが数１００μｍと厚い場合には、上述した装置
で特に問題が生じていなかった。

【０００４】近年、パッケージの小型化により、半導体
チップの厚さが１００μｍ以下と薄くなってきており、
半導体チップの厚さが薄くなる傾向は更に強くなってき
ている。このため、従来用いられていた真空吸着による
ハンドリング方法において、吸着穴６０２部分で半導体
チップ１１０に大きな応力がかかって、半導体チップ１
１０に変形が生じ、クラックが生じるという問題があっ
た。また、半導体チップ１１０にクラックが生じないま
でも、半導体チップ１１０の変形により素子及び絶縁膜
が劣化するという問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、真空
吸着による薄型化された半導体チップのハンドリングに
おいては、半導体チップの変形により、クラックが生じ
たり、素子及び絶縁膜が劣化したりするという問題があ
った。

【０００６】本発明の目的は、半導体チップの搬送時に
チップに変形が生じることがない半導体チップハンドリ
ング装置及び半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】［構成］本発明は、上記
目的を達成するために以下のように構成されている。

【０００８】（１）本発明に係わる半導体チップハンド
リング装置は、粘着力により半導体チップを接着する粘
着材と、前記半導体チップに対する前記粘着材の粘着力
を変化させて、該半導体チップの脱着を制御する脱着制
御機構とを具備してなることを特徴とする。

【０００９】（２）本発明に係わる半導体チップハンド
リング装置は、温度により粘着力が変化し、粘着力に応
じて半導体チップの着脱が行われる粘着材と、この粘着
材の温度を制御する温度制御機構とを具備してなること
を特徴とする。

【００１０】（３）本発明に係わる半導体チップハンド
リング装置は、粘着力により半導体チップを接着する粘
着材と、この粘着材と前記半導体チップとの接触面積を
変化させ、該粘着材からの該半導体チップの脱着を制御
する脱着制御機構とを具備してなることを特徴とする。

【００１１】（４）本発明に係わる半導体装置の製造方
法は、第１の位置上に載置された半導体チップを粘着材
に接着させるステップと、前記粘着材に接着された前記
半導体チップを第２の位置上に移動させるステップと、
前記粘着材の粘着力を弱めることによって該粘着材から
前記半導体チップを外し、該半導体チップを第２の位置
上に載置するステップとを含むことを特徴とする。

【００１２】［作用］本発明は、上記構成によって以下
の作用・効果を有する。

【００１３】粘着材の粘着力の変化により、半導体チッ
プの脱着を制御することによって、半導体チップに変形
が生じることがないので、半導体チップにクラック等が
生じることがない。

【００１４】温度により粘着力が変化する粘着材を用
い、温度を変化させて粘着力が高い状態で半導体チップ
を接着し、温度を変化させて粘着力を弱くすることで接
着している半導体チップを脱離させることが可能とな
る。

【００１５】半導体チップに対する粘着材の接触面積を
変化させることにより、半導体チップに対する粘着力を
変えることができる。その結果、粘着力が高い状態で半
導体チップを接着し、粘着力を弱くすることで接着して
いる半導体チップを脱離させることが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。

【００１７】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態に係わる半導体チップハンドリング装置の概
略構成を示す図である。

【００１８】図１に示すように、金属製の箱状のヘッド
１０１の外側底面に厚さ１ｍｍのセラミック基板１０２
が設置されている。セラミック基板１０２の表面に、温
度に応じて粘着力が変化し、粘着力に応じて半導体チッ
プ１１０の脱着が行われる粘着材１０３が複数設置され
ている。粘着材１０３は、セラミック基板１０２表面に
対して突起状に形成されている。粘着材１０３は、低温
時に比べ高温時の粘着力が高くなる。粘着材１０３の粘
着特性としては、例えば５０℃程度で粘着力が最も強
く、室温程度で粘着力が弱い。粘着材１０３の大きさ
は、径１〜４ｍｍ、高さ０．５〜１ｍｍである。粘着材
１０３の材料としては、アクリルをベースとする樹脂、
或いはシリコーンが用いられる。

【００１９】箱状のヘッド１０１内の底面上に、粘着材
１０３を加熱するためのヒータ（温度制御機構）１０４
が設けられている。また、ヘッド１０１に送風機１０５
（温度制御機構）が接続されている。送風機１０５から
送られた風によりヘッド１０１の温度が下げられること
により、粘着材１０３の温度が低下する。

【００２０】ヘッド１０１は、ヘッドを任意の位置に動
かすことができる搬送部１０６に接続されている。ヒー
タ１０４，送風機１０５，搬送部１０６の動作は、制御
部１０７によって制御される。

【００２１】この半導体チップハンドリング装置を用い
た半導体チップのハンドリングについて図２（ａ）〜
（ｃ）を参照して説明する。なお、図２においては、搬
送部１０６及び制御部１０７の図示を省略している。図
２（ａ）に示すように、テープ（第１の位置）１１１上
にチップ１１０が固定されている。このチップ１１０
は、例えば素子が形成された半導体ウェハを裏面研削し
て１００μｍ以下に薄型化した後にダイシングを行った
ものである。また、チップ１１０を固定しているテープ
１１１は、ＵＶ照射等により接着力を落とした状態にし
ている。

【００２２】予め、ヒータ１０４により粘着材１０３を
加熱して、粘着材１０３の粘着力を高めた状態で、ヘッ
ド１０１をチップ１１０上に配置する。ヒータ１０４に
よる複数の粘着材１０３の加熱時、セラミック基板１０
２が均熱板として働き、セラミック基板１０２表面に形
成された各粘着材１０３は略均一に加熱される。

【００２３】ハンドリング装置１００を半導体チップ１
１０上に配置した後、粘着材１０３が半導体チップ１１
０表面に接触するまでヘッド１０１を下降させた後、ヘ
ッド１０１を上昇させる。この時、粘着材１０３の粘着
力により、テープ１１１からハンドリング装置１００に
チップ１１０を移すことができる。そして、図２（ｂ）
に示すように、搬送部により半導体チップ１１０を接着
した状態でハンドリング装置１００をトレー（第２の位
置）１１２上まで移動させる。

【００２４】チップ１１０をハンドリング装置１００か
らトレー１１２に移す場合、ヒータ１０４をオフにする
と共に、送風機１０５を動作させてヘッド１０１内にド
ライエアを導入してヘッド１０１部分を冷却させる。こ
の時、粘着材１０３が冷却されることでその粘着力が弱
くなり、図２（ｃ）に示すように、半導体チップ１１０
はトレー１１２に移る。なお、半導体チップの厚さが５
０μｍ以下と薄く軽い場合には、粘着力が弱くなっただ
けでは半導体チップ１１０の自重だけではハンドリング
装置１００から外れない状況が生じることがある。この
ような場合には、トレー１１２の表面に、粘着材１０３
の弱くなった粘着力より強い粘着力をもつ粘着シートを
設置しておき、粘着力の差によってチップをトレーに受
け渡す。

【００２５】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、温度によって粘着力が変化する粘着材１０３によ
り、半導体チップ１１０を接着することにより、半導体
チップ１１０に変形が生じることがないので、クラック
等が生じることがない。また、粘着材１０３の温度を変
化させて粘着力を弱めることにより、容易に接着してい
る半導体チップ１１０を外すことができる。なお、粘着
材に変えて、熱可塑性の接着剤を用いても良い。

【００２６】また、このハンドリング装置はフリップチ
ップボンダ装置やチップボンダ装置に組み込んで良いこ
とは言うまでもなく、チップのマウントに用いても良好
な結果が得られた。これらボンダ装置に組み込む場合、
前述したトレー（第１の位置）上に載置された半導体チ
ップをガラスエポキシ基板（第２の位置）上に搬送す
る。或いは、前述したテープ（第１の位置）上に固定さ
れた半導体チップを、直接リードフレームやガラスエポ
キシ基板上に搬送する。さらには、テープ上で固定され
た半導体チップを一旦位置修正ステージまで搬送し、こ
の位置修正ステージでヘッドに対して半導体チップを所
望の位置関係に調整した後、リードフレームやガラスエ
ポキシ基板上に半導体チップを搬送することも可能であ
る。

【００２７】（第２の実施形態）本実施形態では、温度
制御部として、第１の実施形態と異なる実施の形態につ
いて説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係わ
る半導体チップハンドリング装置の概略構成を示す図で
ある。なお、図１と同一な部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。図３に示すように、半導体チップハ
ンドリング装置２００は、セラミック基板１０２に突起
状に設けられた粘着材１０３と、セラミック基板１０２
が張り付けられたペルチェ素子２０１と、ペルチェ素子
２０１に対して電流を供給する電源２０２と、ペルチェ
素子２０１に張り付けられた熱源（恒温熱源）２０３と
を具備する。熱源２０３は、それ自体の温度を常に一定
（５０℃）にするように働く。

【００２８】熱源２０３は、熱源２０３を任意の位置に
動かすことができる搬送部１０６に接続されている。電
源２０２，搬送部１０６の動作は、制御部２０４によっ
て制御される。

【００２９】本装置２００では、制御部２０４により電
源２０２から供給されるペルチェ素子２０１の電流の向
きを切り替えることで、粘着材１０３を加熱又は冷却し
て、粘着材１０３の粘着力を変化させ、半導体チップ１
１０の脱着を制御することが可能となる。

【００３０】本実施形態のように、ペルチェ素子を用い
ることにより、第１の実施形態の装置に比べて、粘着材
の温度を素早く変えることができ、搬送作業にかかる時
間を短縮することができる。

【００３１】（第３の実施形態）図４は、本発明の第３
の実施形態に係わるハンドリング装置の概略構成を示す
図である。図４に示すように、本実施形態の半導体チッ
プハンドリング装置３００における粘着材３０１は、支
持台３０２を介して、圧電効果により伸縮する圧電素子
３０３に接続されている。圧電素子３０３は、電源３０
５から印加される電圧の向きに応じて伸縮する。圧電素
子３０３は、箱状のステージ３０４内部に固定されてい
る。箱状のステージ３０４には、圧電素子３０３の伸縮
により粘着材３０１が出入り可能なステージ穴３０４ａ
が設けられている。

【００３２】ステージ３０４は、ステージ３０４を任意
の位置に動かすことができる搬送部１０６に接続されて
いる。電源３０５，搬送部１０６の動作は、制御部３０
６によって制御される。

【００３３】本装置３００は、圧電素子３０３の伸縮に
より粘着材３０１が上下し、ステージ穴３０４ａを通し
てステージ３０４から露出する粘着材３０１の大きさが
変わることで、粘着材３０１と半導体チップ１１０との
接触面積が変化するようになっている。

【００３４】本装置３００に半導体チップ１１０を接着
させる場合、圧電素子３０３を伸ばして、ステージ穴３
０４ａから粘着材３０１をなるべく多く出し、半導体チ
ップ１１０に対する粘着材３０１の接触面積が大きく、
粘着力が大きくなるようにする。半導体チップ１１０に
対する粘着材３０１の粘着力が大きい状態で、粘着材３
０１を半導体チップ１１０に接触させ、本装置３００に
半導体チップ１１０を接着させる。

【００３５】半導体チップ１１０を本装置３００から外
す場合には、圧電素子３０３を縮めて、ステージ穴３０
４ａから粘着材３０１を引っ込ませ、粘着材３０１と半
導体チップ１１０との接触面積を小さくし、粘着材３０
１の粘着力を弱くすることで可能となる。なお、ステー
ジ穴３０４ａは、半導体チップ１１０の変形にも関係す
るので、配置間隔を２ｍｍ以下、ステージ穴の径を１ｍ
ｍ以下にすることが好ましい。

【００３６】本実施形態の半導体チップハンドリング装
置３００によれば、粘着材３０１をステージ穴３０４ａ
から出入りさせて、粘着材３０１の粘着力を変化させて
半導体チップ１１０の脱着の制御を行っている。従っ
て、半導体チップ１１０に大きな応力が加わることがな
いので、半導体チップ１１０が変形することがなく、チ
ップ変形に起因するクラックや素子及び絶縁膜の劣化の
発生を抑制することができる。なお、本実施形態では、
粘着材の上下駆動を圧電素子で行っているが、例えば空
気圧や油圧を用いた伸縮機構等を用いても良い。

【００３７】（第４の実施形態）図５は、本発明の第４
の実施形態に係わる半導体チップハンドリング装置の概
略構成を示す図である。図５（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、半導体チップ１１０と接触する側の面に溝４０２が
設けられたヘッド４０１にシート状の粘着シート４０３
が設置されている。溝４０２はパイプ４０４を介して真
空ポンプ（脱着制御機構）４０５に接続されている。パ
イプ４０４にはリークバルブ（脱着制御機構）４０６が
設けられている。

【００３８】ヘッド４０１は、ヘッド４０１を任意の位
置に動かすことができる搬送部１０６に接続されてい
る。真空ポンプ４０５，リークバルブ４０６及び搬送部
１０６の動作は、制御部４０７によって制御される。

【００３９】粘着シート４０３で蓋がされた状態の溝４
０２内の圧力は、真空ポンプ４０５及びリークバルブ４
０６を用いて制御される。本装置４００に半導体チップ
１１０を接着させる場合、図５（ａ）に示すように、リ
ークバルブ４０６を開き、溝４０２内の圧力と外圧とを
等しくし、粘着シート４０３表面をほぼ平滑にする。粘
着シート４０３表面が平滑な状態で粘着シート４０３に
半導体チップ１１０を接触させた場合、粘着シート４０
３と半導体チップ１１０との接触面積が大きく、半導体
チップ１１０全体にかかる粘着力は強くなる。その結
果、粘着シート４０３に半導体チップ１１０を接着させ
ることができる。

【００４０】半導体チップ１１０を本装置４００から外
す場合、リークバルブ４０６を閉じると共に、真空ポン
プ４０５を動作させ、溝４０２内の圧力は外圧に比べて
低くし、粘着シート４０３表面に凹凸を形成する。粘着
シート４０３表面に凹凸があると、粘着シート４０３と
半導体チップ１１０との接触面積が小さくなり、半導体
チップ１１０全体にかかる粘着力は弱くなって、半導体
チップ１１０が粘着シート４０３から外れる。

【００４１】本実施形態の半導体チップハンドリング装
置４００によれば、溝４０２内部の圧力を変化させて、
粘着シート４０３と半導体チップ１１０との接触面積を
変えることによって、半導体チップ１１０の脱着の制御
を行っている。従って、半導体チップ１１０に大きな応
力が加わることがないので、半導体チップ１１０が変形
することがなく、チップ変形に起因するクラックや素子
及び絶縁膜の劣化の発生を抑制することができる。

【００４２】なお、本実施形態では、溝内を減圧して粘
着シートと半導体チップとの接触面積を変化させたが、
溝内を加圧して粘着シートと半導体チップとの接触面積
を変化させることも可能である。

【００４３】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することが可能である。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、粘
着材の粘着力の変化により、半導体チップの脱着を制御
することによって、半導体チップに変形が生じることが
ないので、半導体チップにクラック等が生じることがな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係わる半導体チップハンドリ
ング装置の概略構成を示す図。

【図２】図１に示す半導体チップハンドリング装置の使
用法の説明に用いる図。

【図３】第２の実施形態に係わる半導体チップハンドリ
ング装置の概略構成を示す図。

【図４】第３の実施形態に係わる半導体チップハンドリ
ング装置の概略構成を示す図。

【図５】第４の実施形態に係わる半導体チップハンドリ
ング装置の概略構成を示す図。

【図６】従来の半導体チップハンドリング装置の概略構
成を示す図。

【符号の説明】

１００…ハンドリング装置 １０１…ヘッド １０２…セラミック基板 １０３…粘着材 １０４…ヒータ １０５…送風機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥村 勝弥 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粘着力により半導体チップを接着する粘着
   材と、 前記半導体チップに対する前記粘着材の粘着力を変化さ
   せて、該半導体チップの脱着を制御する脱着制御機構と
   を具備してなることを特徴とする半導体チップハンドリ
   ング装置。
2. 【請求項２】温度により粘着力が変化し、粘着力に応じ
   て半導体チップの着脱が行われる粘着材と、 この粘着材の温度を制御する温度制御機構とを具備して
   なることを特徴とする半導体チップハンドリング装置。
3. 【請求項３】前記粘着材が、突起形状を有していること
   を特徴とする請求項２に記載の半導体チップハンドリン
   グ装置。
4. 【請求項４】前記温度制御機構が、恒温熱源と、この恒
   温熱源に接触するペルチェ素子とから構成されているこ
   とを特徴とする請求項２に記載の半導体チップハンドリ
   ング装置。
5. 【請求項５】粘着力により半導体チップを接着する粘着
   材と、 この粘着材と前記半導体チップとの接触面積を変化さ
   せ、該粘着材からの該半導体チップの脱着を制御する脱
   着制御機構とを具備してなることを特徴とする半導体チ
   ップハンドリング装置。
6. 【請求項６】第１の位置上に載置された半導体チップを
   粘着材に接着させるステップと、 前記粘着材に接着された前記半導体チップを第２の位置
   上に移動させるステップと、 前記粘着材の粘着力を弱めることによって該粘着材から
   前記半導体チップを外し、該半導体チップを第２の位置
   上に載置するステップとを含むことを特徴とする半導体
   装置の製造方法。
7. 【請求項７】前記半導体チップを第２の位置上に載置す
   るステップは、半導体チップのマウントを行うステップ
   であることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の
   製造方法