JP2003264203A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピックアップ工程にて半導体装置を損傷せず
に粘着シートから分離する。 【解決手段】 粘着シート５上で半導体ウェハをダイシ
ングして得られた複数の半導体チップ２（半導体装置）
の各々を、超音波振動が印加された突き上げピン１１で
粘着シート５を介して裏面側から押し上げることで、粘
着シート５を突き破らずに、超音波エネルギにて選択的
に剥離させ、剥離した半導体チップ２を吸着コレット１
６で吸着保持してピックアップする。半導体チップ２の
裏面損傷等を生じることなく、確実に粘着シート５から
分離することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
技術に関し、特に、半導体装置の組立工程における半導
体チップのピックアップ技術等に適用して有効な技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造における組立工程で
は、先行するウェハプロセスにて複数の半導体装置が一
括して形成された半導体ウェハを粘着シートに貼り付け
た状態で半導体装置単位（半導体チップ）に切断し、該
切断された半導体チップを粘着シートから剥がしてピッ
クアップする工程がある。

【０００３】このピックアップに関する従来技術とし
て、特開平６―２９５９３０号公報（従来技術１）及び
特開平７−１０６３５３号公報（従来技術２）が知られ
ている。

【０００４】上述の従来技術１には、摺動ピンとその周
囲に配置された複数の突き上げピンとを備えた剥離ヘッ
ドを粘着シートの下面に配置し、剥離すべき半導体チッ
プを接着している粘着シートの裏面をカム等の機構を介
して外部から駆動される摺動ピンで２〜３回程度擦るこ
とで、半導体チップとの粘着力を弱めた後、該摺動ピン
の周囲に設けられた複数の突き上げピンを摺動ピンと一
緒に上昇させて半導体チップを均等に持ち上げることに
よって、粘着力の弱まった半導体チップを粘着シートか
ら剥離する技術が記載されている。

【０００５】また上述の従来技術２には、ダイシングテ
ープを突き上げ棒によって下から上に押し当て、ダイ
（半導体チップ）上にコレットを被せてから、バイブレ
ータによってコレットをダイシングテープと平行に振動
させ、ダイをコレット内に吸着してリードフレームのア
イランドに装着する技術が記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体装置の大
容量化に伴う半導体チップの薄形化及び小形化により、
実装する半導体チップも薄く、微小寸法のチップが要求
されている。このように、薄形かつ小形の半導体チップ
を被搭載基板等に搭載する場合、半導体チップの強度を
確保するため、半導体チップに傷をつけたり、割ること
なく搭載する必要がある。

【０００７】しかし上記従来技術１は、摺動ピンによる
テープ裏面の摺動回数が２〜３回程度と少ないため、粘
着力の低下が不十分となる懸念があり、しかも、摺動ピ
ンの周囲に設けられた突き上げピンを摺動ピンと一緒に
上昇させて半導体チップを均等に持ち上げることによっ
て半導体チップを粘着シートから剥離するものであるた
め、チップが粘着シートの接着力に負けて剥がれない場
合には、分離できずに割ってしまう可能性がある。

【０００８】また、たとえば一辺が数ｍｍ以下の小形の
半導体チップを剥離する場合、チップ面積が小さいた
め、複数の突き上げピンや摺動ピンなどの多数のピンを
チップ裏面の微小面積に当てるような複雑な機構にする
ことが困難である。

【０００９】また、上記の従来技術２においては、ダイ
に接するコレットに対して水平面内で振動を与えるた
め、ダイの回路表面及び端面に傷を付けてしまう可能性
がある。

【００１０】本発明の目的は、半導体装置の組立工程に
おけるダイシング後の半導体チップのピックアップにお
いて、半導体チップの寸法の大小等に関係なく、半導体
チップを損傷することなく粘着シートから分離すること
にある。

【００１１】本発明の他の目的は、薄形かつ小形の半導
体チップのダイシング後のピックアップ工程において、
粘着シートを破ることなく粘着シートより半導体チップ
を分離し、半導体チップの裏面に傷がない信頼性の高い
半導体装置を提供することにある。

【００１２】本発明の他の目的は、組立工程における半
導体装置の歩留りを向上させることが可能な半導体装置
の製造技術を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体ウェハ
の状態で粘着シートに貼り付けられ、半導体装置単位に
切断された半導体チップのピックアップ工程において、
粘着シートを破ることなく半導体チップを粘着シートよ
り分離する製造プロセスを用いることにより、裏面等に
損傷のない半導体チップを得ること、および当該半導体
チップを用いた半導体装置の組立を可能とした。

【００１４】すなわち、上記裏面にキズのない半導体装
置を得るために、半導体ウェハの状態で粘着シートに貼
り付けられ、半導体装置単位に切断された半導体装置
を、粘着シートの裏面をピンで押し上げ、吸着コレット
で半導体装置を吸着する半導体装置の分離方法におい
て、粘着シートを介して半導体装置の裏面をピンで突き
上げながらピンに超音波の振動を付加することで、粘着
シートを破ることなく半導体装置を粘着シートより分離
する半導体装置の製造方法を提供する。

【００１５】また、粘着シートを介して半導体装置の裏
面を、偏心したピンを旋回させながら突き上げること
で、粘着シートを破ることなく半導体装置を粘着シート
より分離する半導体装置の製造方法を提供する。

【００１６】また、粘着シートを介して半導体装置の裏
面を、粘着シートに熱を与えながら突き上げることで、
粘着シートを破ることなく半導体装置を粘着シートより
分離する半導体装置の製造方法を提供する。

【００１７】また、半導体ウェハの状態で粘着シートに
貼り付けられ、半導体装置単位に切断された半導体装置
を分離する方法において、分離する半導体装置に紫外線
を選択的に照射して、分離する半導体装置部分の粘着力
だけを低下させることで半導体装置を粘着シートより分
離する半導体装置の製造方法を提供する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。

【００１９】図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施の
形態である半導体装置の製造方法において、半導体ウェ
ハを半導体装置単位に切断するダイシング工程の一例を
工程順に例示した断面図である。

【００２０】半導体ウェハ１は、シリコン等の半導体単
結晶基板上にウェハプロセス等の通常の半導体製造方法
によって、半導体回路がチップ単位で作り込まれる。半
導体回路が作り込まれた半導体ウェハ１は、ウェハを所
定の厚さにするため、ウェハ裏面を研削加工する。薄形
化した半導体ウェハ１はダイシング用の粘着シート５に
貼り付ける。この粘着シート５は例えばＰＶＣ（ポリ塩
化ビニール）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）
等の伸縮性を有する樹脂のシート基材４と、このシート
基材４の片面の粘着剤層３からなる。この粘着剤層３
は、紫外線（ＵＶ）の照射により硬化して粘着力が低下
する性質のものなどがある。

【００２１】半導体ウェハ１が貼り付けられた粘着シー
ト５は、金属枠７に外周部を弛みのないように引き伸ば
されて貼り付けられている（図１（ａ））。

【００２２】金属枠７に装着された粘着シート５上に貼
り付けられた半導体ウェハ１は、ダイシング工程におい
て、半導体装置（半導体チップ）２毎に切断される（図
１（ｂ））。

【００２３】切断された半導体チップ２の粘着シート５
に紫外線ＵＶを照射して粘着シート５の粘着剤層３を硬
化して粘着力を低下させる（図１（ｃ））。

【００２４】このようなダイシング工程の後、以下に例
示する本発明の各実施の形態のチップ分離（ピックアッ
プ）工程に供される。

【００２５】図２は、本発明の実施の形態１である半導
体装置の製造方法にて用いられるチップ分離装置の構成
の一例を示した断面図、図３（ａ）および（ｂ）は、本
実施の形態１のチップ分離装置における突き上げ動作の
一例を工程順に例示した断面図である。

【００２６】本実施の形態１のチップ分離装置は、ダイ
シング工程を経た粘着シート５および金属枠７を支持
し、水平方向の位置決め動作を行うピックアップステー
ジ１００と、このピックアップステージ１００の下方に
位置する吸着ステージ１５と、この吸着ステージ１５の
超音波部に開口した窓穴１３の位置に昇降可能に配置さ
れた突き上げピン１１と、突き上げピン１１を支持して
当該突き上げピン１１に超音波振動を印加する超音波振
動子１７を備えている。

【００２７】粘着シート５の裏面に対向する吸着ステー
ジ１５の上面には、外部の吸引機構に連通する複数の吸
引穴１４が開口しており、窓穴１３の周辺部の粘着シー
ト５の吸着保持および吸着解除動作が可能になってい
る。

【００２８】また、突き上げピン１１を支持した超音波
振動子１７は図示しない昇降機構に支持され、吸着ステ
ージ１５とは独立に昇降動作を行うことで、突き上げピ
ン１１による突き上げ動作が可能になっている。

【００２９】ピックアップステージ１００の上方には、
図示しない３次元移動機構に支持された吸着コレット１
６が設けられており、金属枠７に支持された粘着シート
５に貼付された複数の半導体チップ２の各々の直上部へ
の移動および位置決めや、吸着保持した半導体チップ２
の外部への搬送動作等が可能になっている。

【００３０】吸着コレット１６の下端（先端）部には、
外部の吸引機構に連通する吸着穴１６ａが開口してお
り、吸着穴１６ａに対する吸引機構からの吸引動作のＯ
Ｎ／ＯＦＦにて半導体チップ２の吸着保持および保持解
除動作が可能になっている。

【００３１】粘着力の低下した粘着シート５上に貼り付
けられた切断後の薄形かつ小形の半導体チップ２を粘着
シート５より分離するピックアップ工程では、まず、分
離対象となる半導体チップ２を所定の位置になるように
金属枠７、粘着シート５を移動する。分離対象となる半
導体チップ２の粘着シートの裏面を吸着ステージ１５の
吸引穴１４より真空吸引し、粘着シート５を吸着保持す
る。このとき、窓穴１３の大きさは半導体チップ２の１
チップ分に相当する大きさであり、分離対象以外の半導
体チップが貼り付けられている粘着シート部分を吸着す
ることとなる。上述のように、吸着ステージ１５の下部
には半導体チップ２を突き上げる突き上げピン１１が設
けられており、突き上げピン１１はモータ駆動及び空気
圧駆動で上下動作を行う。上記突き上げピン１１（ホー
ン）の下部には超音波振動子１７が内蔵されており、図
示されていないが、該超音波振動子１７には超音波発振
器が接続され、突き上げピン１１の先端が超音波振動す
る機構となっている。

【００３２】以下、本実施の形態１の作用の一例につい
て説明する。

【００３３】半導体チップ２のピックアップに際して
は、吸着コレット１６を分離対象の半導体チップ２の直
上部の所定の高さに位置決めするとともに、窓穴１３を
目的の分離対象の半導体チップ２の直下に一致するよう
に吸着ステージ１５を位置決めした後（図２）、吸着ス
テージ１５で窓穴１３の周辺部のシート裏面を真空吸引
し、粘着シート５を保持した状態で突き上げピン１１を
上昇させ、粘着シート５を介して半導体チップ２を押し
上げる（図３（ａ））。

【００３４】なお、吸着コレット１６の高さは、たとえ
ば、この突き上げピン１１による突き上げ状態における
半導体チップ２の上面に接触することなく近接する高さ
に設定される。

【００３５】突き上げピン１１の押し上げ量は吸着ステ
ージ１５の上面（粘着シート５の下面）を基準に１０〜
２００μｍとし、粘着シート５を破ることのない押し上
げ量とする。ただし、使用する粘着シート５によって、
シートの伸び量が異なるため、前記押し上げ量に限定さ
れるものではない。

【００３６】また、本実施の形態１では、前記突き上げ
ピン１１の先端形状は、平らあるいは円弧の形状のピン
とする。この形状により突き上げピン１１を押し上げる
時に粘着シート５が破れにくく、また超音波振動による
熱が伝わりやすくなる。円弧の大きさ、先端角度は使用
する粘着シートの特性に応じて設定する。

【００３７】突き上げピン１１を所定量上昇した後、超
音波振動子１７から、当該突き上げピン１１の先端が周
波数１０〜１００ｋＨｚ、振幅１０〜５０μｍになるよ
うに縦方向の超音波の振動を与え、粘着シート５を介し
て半導体チップ２に超音波の振動を与えることにより、
粘着シート５より半導体チップ２が剥がれる（図３
（ｂ））。

【００３８】このとき、本実施の形態１では、可撓性の
粘着シート５及び剛性の大きな半導体チップ２に超音波
の振動を与えることで、粘着シート５が張力変化を起こ
し、剛性等の物性の互いに異なる粘着シート５と半導体
チップ２の境界面の粘着剤層３の部分が破壊され、粘着
シート５より半導体チップ２が剥がれやすくなる。すな
わち、従来技術のように粘着シート５に数回の機械的な
摺動を与える場合に比較して、はるかに高いエネルギで
効率良く短時間に半導体チップ２を剥離状態とすること
ができる。

【００３９】また、突き上げピン１１に超音波を与える
ことで当該突き上げピン１１の先端部が数十度に発熱す
るが、発熱したピン先端を分離する半導体チップ２の貼
り付けられた粘着シート５に押しつけることにより、粘
着シート５が膨張、収縮し、上述の超音波振動の効果と
相まって半導体チップ２がより剥がれやすくなる。

【００４０】粘着シート５から剥離した半導体チップ２
は、粘着シート５から分離して直上部に位置する吸着コ
レット１６の吸引力にて当該吸着コレット１６側に移行
して吸着保持され、たとえば、ボンディングステージ２
００上のリードフレーム等の被搭載基板１９に搭載され
る。このとき、吸着コレット１６が半導体チップ２を吸
引するタイミングは、超音波振動を与える前でも後でも
よい。

【００４１】図１１に、本実施の形態１におけるチップ
分離装置の各部の連携動作の一例を示すタイミングチャ
ートを示す。この図１１において、グラフ３０１は吸着
コレット１６の吸引タイミング、グラフ３０２はコレッ
ト高さ位置、グラフ３０３はチップ上面位置、グラフ３
０４は突き上げピン高さ位置、グラフ３０５は超音波印
加タイミングである。

【００４２】突き上げピン１１に超音波振動を印加する
タイミングや印加時間Ｔusは、図１１のグラフ３０５に
例示されるように、一例として、たとえば０．０５秒〜
０．５秒程度である。また、印加開始のタイミングとし
ては、図１１のグラフ３０５のように突き上げピン１１
の突き上げ後に印加が開始されるように設定することが
できる。

【００４３】このように超音波振動を付加した突き上げ
ピン１１を備えた剥離機構を用いることにより、粘着シ
ート５を破ることなく、半導体チップ２の裏面に傷のな
い半導体装置を得ることができる。

【００４４】また、本実施の形態１の場合、単一の突き
上げピン１１の昇降動作による超音波振動を援用した剥
離が行われるので、たとえば突き上げピン１１の口径寸
法や形状等を、半導体チップ２のサイズに応じて変化さ
せるだけで、比較的大きなサイズの半導体チップ２から
１辺が数ｍｍ以下の薄形かつ小形の半導体チップ２ま
で、あらゆるサイズの半導体チップ２のピックアップに
適用でき、裏面に傷のないあらゆるサイズの半導体チッ
プ２からなる半導体装置を得ることができる。

【００４５】実施の形態の変形例として、 本実施の形態
１の場合、 単一の突き上げピン１１の昇降動作による超
音波振動を援用した剥離が行われているが、 半導体チッ
プが大きい場合、 剥離対象となる半導体チップの面積内
に、 突き上げピンを複数個設け、 同時に突き上げ、 超音
波を印加して、半導体チップを剥離するチップ分離装置
でもよい。

【００４６】実施の形態の変形例として、 本実施の形態
１の場合、 単一の突き上げピン１１の昇降動作による超
音波振動を援用した剥離を１つのチップのみを対象に行
われているが、 図２で示したチップ分離装置を同一ウェ
ハ内で複数個設け、 複数個の半導体チップを同時に剥離
するチップ分離装置でもよい。

【００４７】以上、実施の形態１について具体的に説明
したが、本発明の実施の形態１は上記開示内容に限定さ
れるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で変更で
きる。

【００４８】実施の形態１の変形例として、超音波を発
振するタイミングは、前記では突き上げピンを上昇後
に、突き上げピン１１に超音波の振動を加えていたが、
超音波の連続発振能力、超音波の発熱原理を考慮して、
前記とは逆に突き上げピンに超音波の振動を加えなが
ら、突き上げピン１１を押し上げる手順でもよい（図１
１の破線のグラフ３０５ａの開始タイミング）。

【００４９】上述の説明では突き上げピン１１に印加さ
れる超音波の振動方向及び振幅方向は縦方向だったが、
図４に例示されるように、突き上げピン１２に対して水
平方向の超音波振動を加える機構でもよい。振動方向を
水平方向にした場合も、チップ分離動作自体は、上述の
図１の場合と同様の動作手順である。

【００５０】分離対象の半導体チップ２は、吸着ステー
ジ１５でシート裏面を真空吸引し、粘着シート５を保持
した状態で突き上げピン１２を上昇し、粘着シート５を
介して半導体チップ２を押し上げる。押し上げた後、突
き上げピン１２に周波数１０〜１００ｋＨｚ、振幅１０
〜５０μｍの水平方向の超音波振動を加え、半導体チッ
プ２に粘着シート５を介して超音波の振動を与えること
により、粘着シート５より半導体チップ２が剥がれる。
このとき、半導体チップ２を粘着シート５を介して突き
上げピン１２で押し上げながら、水平方向に超音波振動
を与えることにより、まずシート裏面を擦ることで、粘
着シート５の張力変化を起こし、粘着シート５の半導体
チップ２に接する粘着剤層３の部分が破壊され、半導体
チップ２が剥がれやすくなる。また超音波による突き上
げピン１２の先端の加熱及びシート裏面を擦ることでの
摩擦熱の発生により、粘着シート５が膨張、収縮するこ
とでさらに半導体チップ２が剥がれやすくなる。

【００５１】また上記以外でも、超音波振動子１７に対
する突き上げピン１２の取付け角度を変えて、振動方向
に角度をつける振動方法でも同様の効果が得られる。

【００５２】次に本発明の実施の形態２である半導体装
置の製造方法について詳細に説明する。図５は本実施の
形態２の半導体装置の製造方法にて用いられるチップ分
離装置を示した断面図、図６（ａ）および（ｂ）は本実
施の形態２の突き上げ動作の一例を工程順に例示した断
面図である。

【００５３】上述の実施の形態１と同様に、半導体チッ
プ２が貼り付いた粘着シート５の裏面を吸着ステージ１
５の吸引穴より真空吸引し、粘着シート５を吸着保持す
る。このとき、窓穴１３の大きさは半導体チップ２の１
チップ分に相当する大きさであり、分離対象以外の半導
体チップ２が貼り付けられている粘着シート部分を吸着
することとなる。

【００５４】本実施の形態２の場合、吸着ステージ１５
の下部には半導体チップ２を突き上げる突き上げピン２
１が設けられており、モータ駆動及び空気圧駆動で上下
動作を行う。前記突き上げピン２１の下部には突き上げ
ピン２１を回転駆動する高速回転モータ２７が設けられ
ている。突き上げピン２１の先端の偏心した位置には偏
心ピン２２が設けられている。

【００５５】このような突き上げピン２１の先端部の偏
心した位置に偏心ピン２２を設けた構成により、突き上
げピン２１が高速回転すると、先端の偏心ピン２２が円
を描くように偏心旋回する機構となる。

【００５６】前記偏心ピン２２の先端形状は円弧の形状
のピンとする。この形状により偏心ピン２２を押し上げ
る時に粘着シート５が破れにくくなり、また、旋回する
偏心ピン２２が擦ることによって発生した摩擦熱が伝わ
りやすくなる。偏心ピン２２の先端部の円弧の大きさは
使用する粘着シート５の特性に応じて設定する。

【００５７】分離対象の半導体チップ２は、吸着ステー
ジ１５でシート裏面を真空吸引し、粘着シート５を保持
した状態で突き上げピン２１（偏心ピン２２）を上昇さ
せ、粘着シート５を介して半導体チップ２を押し上げ
る。突き上げピン２１（偏心ピン２２）の押し上げ量
は、吸着ステージ１５の上面を基準に１０〜２００μｍ
とし、粘着シート５を破ることのない押し上げ量とす
る。ただし、使用する粘着シート５によって、シート基
材４の伸び量が異なるため、前記押し上げ量は限定され
るものではない。

【００５８】突き上げピン２１（偏心ピン２２）を所定
量上昇した後、突き上げピン２１を高速回転させると、
偏心した位置に設けられた偏心ピン２２は円を描くよう
に旋回して粘着シート５の下面に摺接する。前記偏心ピ
ン２２（突き上げピン２１）の回転数は１０００〜３０
０００ｒｐｍとする。このように半導体チップ２の貼り
付けられた粘着シート５を偏心旋回する偏心ピン２２で
高速に擦ることにより、粘着シート５より半導体チップ
２が短時間に剥がれやすくなる。

【００５９】ここで突き上げピン２１と偏心ピン２２の
オフセット量ΔＲ（旋回半径）は分離する半導体チップ
２の辺の半分（図１２（ａ））から半導体チップ２の対
角長の半分（図１２（ｂ））に設定するのがよい。この
構造により、オフセット量ΔＲで偏心旋回する偏心ピン
２２の先端が図１２（ａ）のように半導体チップ２の四
辺近傍、あるいは図１２（ｂ）のように四隅近傍を通過
して擦ることになり、粘着シート５の張力変化及び粘着
シート５の粘着剤層３の部分の破壊により、半導体チッ
プ２が剥がれやすくなる。これは、粘着シート５に貼り
付けられた半導体チップ２はチップ端部近傍が剥がれる
と、そこを起点にして全体が剥がれやすくなる傾向のた
めである。またシート裏面を偏心ピン２２で擦ること
で、粘着シート５が摩擦熱を持ち、シート基材４が膨
張、収縮等の熱変形を生じてより剥がれやすくなる。

【００６０】粘着シート５から剥がした半導体チップ２
は、吸着コレット１６によって粘着シート５から分離し
て被搭載基板１９に搭載する。このとき、吸着コレット
１６が半導体チップ２を吸引するタイミングは、突き上
げピン２１（偏心ピン２２）を回転させる前でも後でも
よい。

【００６１】このようにピンを偏心回転させ、チップ端
近傍を擦る偏心ピン２２による剥離機構を用いることに
より、粘着シート５を破ることなく、また半導体チップ
２のサイズの大小に関係なく、半導体チップ２の裏面に
傷のない半導体装置を得ることができる。すなわち、半
導体チップ２のサイズの大小に合わせて、突き上げピン
２１および偏心ピン２２の口径や偏心ピン２２のオフセ
ット量ΔＲを設定することで半導体チップ２の四辺部分
や四隅部分を効果的に偏心ピン２２にて擦ることが可能
であり、薄形かつ小形の半導体チップ２から比較的大き
な半導体チップ２まで、あらゆるサイズの半導体チップ
２の剥離工程に用いることができる。

【００６２】以上、実施の形態２について具体的に説明
したが、本実施の形態２は上述の開示内容に限定される
ものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で変更でき
る。

【００６３】本実施の形態２の変形例として、図１１に
グラフ３０６として例示されるように、偏心ピン２２を
高速回転させるタイミングは、上述の説明では突き上げ
ピン２１を押し上げた後、偏心ピン２２を回転させた
（グラフ３０６のタイミング）が、前記とは逆に偏心ピ
ン２２を高速回転させながら（破線で示されるグラフ３
０６ａのタイミング）、突き上げピン２１を押し上げる
手順でもよい。また、偏心回転の継続時間Ｔspinは、上
述のＴusと同程度に設定できる。

【００６４】また上記以外でも、突き上げピン２１の取
付け角度を変えて、押し上げ方向に角度をつけて偏心ピ
ン２２を高速旋回させる方法でも同様の効果が得られ
る。

【００６５】さらに、偏心ピン２２は一つにかぎらず、
オフセット量ΔＲの異なる複数の偏心ピン２２を突き上
げピン２１の先端部に配置してもよい。

【００６６】あるいは、偏心ピン２２の代りに、先端部
を凹凸加工した突き上げピン２１を回転させることで偏
心ピン２２の高速旋回と同様の効果を得られるようにし
てもよい。

【００６７】次に本発明の実施の形態３である半導体装
置の製造方法について詳細に説明する。図７は、本実施
の形態３の半導体装置の製造方法にて用いられるチップ
分離装置を示した断面図、図８（ａ）および（ｂ）は本
実施の形態３の突き上げ動作の一例を工程順に例示した
断面図である。

【００６８】上述の実施の形態１と同様に、半導体チッ
プ２が貼り付いた粘着シート５の裏面を吸着ステージ１
５の吸引穴１４より真空吸引し、粘着シート５を吸着保
持する。このとき、窓穴１３の大きさは半導体チップ２
の１チップに相当する大きさであり、分離対象以外の半
導体チップ２が貼り付けられている粘着シート５の部分
を吸着することになる。吸着ステージ１５の下部には、
半導体チップ２を突き上げる突き上げピン３１が設けら
れており、突き上げピン３１はモータ駆動及び空気圧駆
動で上下動作を行う。

【００６９】本実施の形態３の場合、突き上げピン３１
にはヒータ３７が装備され、当該突き上げピン３１の先
端部が必要な温度に制御される構成となっている。この
場合、前記突き上げピン３１の先端形状は平らあるいは
円弧の形状とする。この形状により突き上げピン３１を
押し上げる時に粘着シート５が破れにくく、また熱が伝
わりやすくなる。突き上げピン３１の先端部の円弧の大
きさ、先端角度は使用する粘着シート５の特性に応じて
設定する。

【００７０】ヒータ３７にて制御される突き上げピン３
１の先端温度はチップが熱破壊しない温度、あるいは粘
着シートが熱によって膨張、収縮する温度とし、たとえ
ば５０℃〜８０℃に設定する。分離対象の半導体チップ
２は、吸着ステージ１５でシート裏面を真空吸引し、粘
着シート５を保持した状態で、突き上げピン３１の先端
が所定の温度になった状態で当該突き上げピン３１を上
昇させ、粘着シート５を介して半導体チップ２を押し上
げる。突き上げピン３１の押し上げ量は、吸着ステージ
１５の上面を基準に１０μｍ〜２００μｍとし、粘着シ
ート５を破ることのない押し上げ量とする。このように
粘着シート５の裏面を突き上げピン３１の先端部にて加
熱することで、粘着シート５が膨張、収縮など熱変形を
生じ、半導体チップ２が剥がれやすくなる。また、粘着
シート５の粘着剤層３の粘着力が、加熱することで弱ま
り、半導体チップ２が剥がれやすくなる。突き上げピン
３１の先端温度は、熱によるシート基材４の変形量及び
粘着剤層３の粘着力などの粘着シート５の諸特性に応じ
て適宜設定する。

【００７１】粘着シート５から剥がした半導体チップ２
を吸着コレット１６によって粘着シート５から分離して
被搭載基板１９にボンディング等で搭載する。このと
き、吸着コレット１６が半導体チップ２を真空吸引する
タイミングは、突き上げピン３１を押し上げる前でも後
でもよい。

【００７２】このように先端を加熱した突き上げピン３
１の突き上げ動作による剥離機構を用いることにより、
粘着シート５を破ることなく、半導体チップ２の裏面に
傷のない半導体装置を得ることができる。また、突き上
げピン３１の先端部の形状や口径寸法を半導体チップ２
のサイズ等に合わせて設定するだけで、サイズの大きな
ものから薄形で小形のサイズの半導体チップ２まで、あ
らゆるサイズの半導体チップ２に適用することができ
る。

【００７３】以上、実施の形態３について具体的に説明
したが、本発明の実施の形態３は上記開示内容に限定さ
れるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で変更で
きる。

【００７４】たとえば、上述の説明で突き上げピン３１
の先端の加熱温度を例示したが、半導体チップ２が熱破
壊しない範囲あるいは粘着シート５の特性に応じて適宜
設定することができる。

【００７５】また、粘着シート５の粘着剤層３等の特性
にもよるが、粘着シート５における剥離対象の半導体チ
ップ２の接着部位のみを選択的に冷却して粘着力を低下
させることで半導体チップ２を分離してもよい。

【００７６】また、突き上げピン３１を加熱するタイミ
ングは、前記では突き上げピン３１を押し上げる前、突
き上げピン３１の先端が所定の温度になるように加熱し
ていたが、前記とは逆に突き上げピン３１を押し上げて
から、突き上げピン３１の先端が所定の温度になるよう
に加熱する手順でもよい。ただし、突き上げピン３１の
先端が瞬間的に加熱するように、突き上げピン３１の材
料には熱伝導率のよい材料を用いる。

【００７７】次に本発明の実施の形態４である半導体装
置の製造方法について詳細に説明する。図９は本実施の
形態４の半導体装置の製造方法にて用いられるチップ分
離装置を示した断面図である。

【００７８】分離対象となる半導体チップ２が所定の位
置になるように、金属枠７および粘着シート５を支持し
たピックアップステージ１００を移動および位置決めす
る。分離する半導体チップ２の下方には、チップサイズ
とほぼ同様の窓穴４５ａの開口した遮蔽治具４５を設
け、下方よりＵＶ照射装置４１から紫外線ＵＶを照射す
る構造となっている。この機構により、分離対象となる
半導体チップ２の粘着シート５の粘着剤層３のみを選択
的に硬化させ、半導体チップ２を剥がれやすくする。次
に粘着シート５から剥がしやすくなった半導体チップ２
を吸着コレット１６によって、粘着シート５から分離し
て被搭載基板１９に搭載する。このとき、吸着コレット
１６が半導体チップ２を真空吸引するタイミングは、粘
着シート５に紫外線ＵＶを照射する前でも後でもよい。

【００７９】このように突き上げピンを用いることな
く、ピックアップする直前に紫外線ＵＶを選択的に照射
して粘着シート５の粘着力を低下させる突き上げピンレ
ス剥離機構を用いることにより、粘着シート５を破るこ
となく、半導体チップ２の裏面に傷のない半導体装置を
得ることができる。

【００８０】また、遮蔽治具４５に開口した窓穴４５ａ
の開口寸法を、単一の半導体チップ２のサイズに合わせ
て設定することで、比較的大きなサイズのものから薄形
かつ小形のサイズのものまであらゆる寸法の半導体チッ
プ２の剥離に適用することができる。

【００８１】ただし、この分離方法を用いる場合、使用
する粘着シート５上の粘着剤層３としては紫外線ＵＶの
照射により粘着力がほぼ零になる粘着剤層３及び粘着シ
ート５を用いる必要がある。

【００８２】以上、実施の形態４の半導体装置の製造方
法について具体的に説明したが、本実施の形態４は上記
開示内容に限定されるものではなく、その主旨を逸脱し
ない範囲で変更できる。

【００８３】図１０は本実施の形態４の変形例を示した
断面図である。上述の説明では、分離する半導体チップ
２の下方にはチップサイズと同様の窓穴４５ａの空いた
遮蔽治具４５を設け、下方より窓穴４５ａから紫外線Ｕ
Ｖを選択的に照射する構造であったが、スポット状に収
束された紫外線ＵＶの照射が可能なスポットＵＶ照射装
置４２を用いることで、遮蔽治具４５等の部品を用いる
ことなく、より簡単な装置構成にて、粘着シート５にお
ける分離対象の半導体チップ２の接着部位のみに選択的
に紫外線ＵＶを照射して粘着力を低下させて分離する方
法も用いることができる。

【００８４】また、紫外線ＵＶの代わりに、粘着シート
５における分離対象の半導体チップ２の接着部位のみに
レーザ５０を照射して選択的に瞬間的な加熱等のエネル
ギの印加により剥離を促進させる方法でもよい。

【００８５】その場合、図９に例示されるように、ブロ
ードなレーザ５０を出射するレーザ源５１と、遮蔽治具
４５とを併用して、窓穴４５ａから分離対象の半導体チ
ップ２の接着部位のみにレーザ５０を選択的に照射する
方法、および図１０に例示されるようにスポット状のレ
ーザ５０を出射するスポットレーザ源５２を用いて、遮
蔽治具４５を用いることなく、分離対象の半導体チップ
２の接着部位のみにレーザ５０を選択的に照射する方法
を用いることができる。

【００８６】また、紫外線ＵＶ等の代わりに、粘着シー
ト５における分離対象の半導体チップ２の接着部位のみ
にマイクロ波等を照射して加熱効果等による剥離促進を
用いてもよい。

【００８７】図１３は、本発明の半導体装置の製造方法
の全体工程の一例を示すフローチャートである。

【００８８】半導体単結晶のインゴットのスライス、研
磨等の工程にて半導体ウェハ１を準備する（ステップ５
０１）。

【００８９】フォトリソグラフィ技術等を用いたウェハ
プロセスにて、半導体ウェハに複数の半導体装置を一括
して形成する（ステップ５０２）。

【００９０】ウェハプロセス完了後、ウェハプローブ等
のウェハレベルでの各半導体装置の機能試験による良品
選別（たとえば、不良の半導体チップにマークを付けて
外観選別を可能にしておく）を行う（ステップ５０
３）。

【００９１】その後、図１に例示されるような半導体ウ
ェハのダイシングにて半導体装置を粘着シート５上で個
別の半導体チップ２に分離する（ステップ５０４）。

【００９２】さらに、上述の実施の形態１〜実施の形態
４等に例示された技術を用いて、粘着シート５からの不
良マークのない良品の半導体装置（半導体チップ２）の
みの選択的な剥離およびピックアップ（ステップ５０
５）を実行し、さらにリードフレーム等の被搭載基板１
９へのボンディング（ステップ５０６）、さらには封止
および外部接続端子の形成等のパッケージング工程を経
て製品としての半導体装置が完成する（ステップ５０
７）。

【００９３】さらに、エージング等の出荷前の良品選別
工程（出荷前検査）を経て（ステップ５０８）、良品の
半導体装置のみを出荷する（ステップ５０９）。

【００９４】本実施の形態の半導体装置の製造方法で
は、上述のようにピックアップ工程での半導体チップ２
（半導体装置）の裏面損傷等が全く発生しないので、半
導体チップ２の信頼性が向上し、これらの損傷等に起因
する製品不良が大きく減少し、半導体装置の製造歩留り
が向上する。また、大きなサイズの半導体チップから薄
形で小形のサイズの半導体チップまであらゆるサイズの
半導体チップのピックアップを、簡素な構成のチップ分
離装置を用いて迅速に行うことができ、製造工程での原
価低減やスループットの向上に寄与できる。

【００９５】本願の特許請求の範囲に記載された発明を
見方を変えて表現すれば以下の通りである。

【００９６】（１）．半導体ウェハの状態で粘着シート
に貼り付けられ、半導体装置単位に切断された半導体装
置において、粘着シートを破ることなく半導体装置を粘
着シートより分離する製造プロセスを用いることによ
り、半導体装置の裏面にキズがないことを特徴とする半
導体装置。

【００９７】（２）．前記項目（１）の半導体装置を得
るために、半導体ウェハの状態で粘着シートに貼り付け
られ、半導体装置単位に切断された半導体装置を、半導
体装置の裏面をピンで押し上げ、吸着コレットで吸着す
る半導体装置の分離方法において、粘着シートを介して
半導体装置の裏面をピンで突き上げながら、ピンに超音
波の振動を与えることで、粘着シートを破ることなく、
半導体装置を粘着シートより分離することを特徴とする
半導体装置の製造方法及び装置。

【００９８】（３）．粘着シートを介して半導体装置の
裏面を、偏心したピンを回転させながら突き上げること
で、粘着シートを破ることなく半導体装置を粘着シート
より分離することを特徴とする項目（２）記載の半導体
装置の製造方法及び装置。

【００９９】（４）．粘着シートを介して半導体装置の
裏面を、粘着シートに熱を与えながら突き上げること
で、粘着シートを破ることなく半導体装置を粘着シート
より分離することを特徴とする項目（２）記載の半導体
装置の製造方法及び装置。

【０１００】（５）．前記項目（１）の半導体装置を得
るために、半導体ウェハの状態で粘着シートに貼り付け
られ、半導体装置単位に切断された半導体装置を分離す
る方法において、分離する半導体装置だけに紫外線を照
射して、分離する半導体装置部分の粘着力だけを低下さ
せることで半導体装置を粘着シートより分離することを
特徴とする半導体装置の製造方法及び装置。

【０１０１】以上本発明者によってなされた発明を実施
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いうまでもない。

【０１０２】

【発明の効果】半導体装置の組立工程におけるダイシン
グ後の半導体チップのピックアップにおいて、半導体チ
ップの寸法の大小等に関係なく、半導体チップを損傷す
ることなく粘着シートから分離することができる。

【０１０３】薄形かつ小形の半導体チップのダイシング
後のピックアップ工程において、粘着シートを破ること
なく粘着シートより半導体チップを分離し、半導体チッ
プの裏面に傷がない信頼性の高い半導体装置を提供する
ことができる。

【０１０４】半導体装置の製造工程における歩留りを向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施の形態であ
る半導体装置の製造方法におけるダイシング工程の一例
を工程順に例示した断面図である。

【図２】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造
方法にて用いられるチップ分離装置の構成の一例を示し
た断面図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）は、実施の形態１のチップ
分離装置における突き上げ動作の一例を工程順に例示し
た断面図である。

【図４】実施の形態１のチップ分離装置の変形例を示す
断面図である。

【図５】本発明の実施の形態２の半導体装置の製造方法
にて用いられるチップ分離装置を示した断面図である。

【図６】（ａ）および（ｂ）は、実施の形態２の突き上
げ動作の一例を工程順に例示した断面図である。

【図７】本発明の実施の形態３の半導体装置の製造方法
にて用いられるチップ分離装置を示した断面図である。

【図８】（ａ）および（ｂ）は、本実施の形態３の突き
上げ動作の一例を工程順に例示した断面図である。

【図９】本発明の実施の形態４の半導体装置の製造方法
にて用いられるチップ分離装置を示した断面図である。

【図１０】実施の形態４の変形例を示した断面図であ
る。

【図１１】本発明の実施の形態１および実施の形態２に
おけるチップ分離装置の各部の連携動作の一例を示すタ
イミングチャートである。

【図１２】（ａ）および（ｂ）は、実施の形態２の作用
の一例を示す平面図である。

【図１３】本発明の半導体装置の製造方法の全体工程の
一例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…半導体ウェハ、２…半導体チップ、３…粘着剤層、
４…シート基材、５…粘着シート、７…金属枠、１１…
突き上げピン（当接治具）、１２…突き上げピン（当接
治具）、１３…窓穴、１４…吸引穴、１５…吸着ステー
ジ、１６…吸着コレット、１６ａ…吸着穴、１７…超音
波振動子、１９…被搭載基板、２１…突き上げピン（当
接治具）、２２…偏心ピン、２７…高速回転モータ、３
１…突き上げピン（当接治具）、３７…ヒータ、４１…
ＵＶ照射装置、４２…スポットＵＶ照射装置、４５…遮
蔽治具、４５ａ…窓穴、５０…レーザ、５１…レーザ
源、５２…スポットレーザ源、１００…ピックアップス
テージ、２００…ボンディングステージ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 忠一 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 和田 隆 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 Ｆターム(参考） 5F031 CA02 CA13 DA15 GA23 HA78 MA34 MA39 MA40 5F047 FA01 FA04

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の半導体装置が一括して形成された
   半導体ウェハを粘着シートに貼付して個別の前記半導体
   装置にダイシングして得られた複数のチップの各々を吸
   着治具にて吸着保持して前記粘着シートから採取するピ
   ックアップ工程を含む半導体装置の製造方法であって、 前記ピックアップ工程では、前記粘着シートを介して前
   記チップに当接される当接治具に超音波振動を印加する
   ことで前記粘着シートを破ることなく、前記チップを選
   択的に前記粘着シートより分離することを特徴とする半
   導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 前記当接治具は、前記超音波振動によって前記粘着シー
   トに対する前記チップの接着面に交差する方向、または
   前記接着面に平行な方向に加振されることを特徴とする
   半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 複数の半導体装置が一括して形成された
   半導体ウェハを粘着シートに貼付して個別の前記半導体
   装置にダイシングして得られた複数のチップの各々を吸
   着治具にて吸着保持して前記粘着シートから採取するピ
   ックアップ工程を含む半導体装置の製造方法であって、 前記ピックアップ工程では、先端部に偏心突起部を有す
   る当接治具を回転させて前記粘着シートを介して前記チ
   ップに当接させることで、前記粘着シートを破ることな
   く、前記チップを選択的に前記粘着シートより分離する
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 前記当接治具の回転による前記偏心突起の旋回半径は、
   前記チップの１辺の半分からチップの対角長の半分の範
   囲に設定されることを特徴とする半導体装置の製造方
   法。
5. 【請求項５】 複数の半導体装置が一括して形成された
   半導体ウェハを粘着シートに貼付して個別の前記半導体
   装置にダイシングして得られた複数のチップの各々を吸
   着治具にて吸着保持して前記粘着シートから採取するピ
   ックアップ工程を含む半導体装置の製造方法であって、 前記ピックアップ工程では、先端部の温度が可変な当接
   治具を前記粘着シートを介して前記チップに当接させる
   ことで、前記粘着シートを破ることなく、前記チップを
   選択的に前記粘着シートより分離することを特徴とする
   半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 前記当接治具を加熱または冷却した状態で前記粘着シー
   トを介して前記チップに当接させることで前記粘着シー
   トを破ることなく、前記チップを選択的に前記粘着シー
   トより分離することを特徴とする半導体装置の製造方
   法。
7. 【請求項７】 複数の半導体装置が一括して形成された
   半導体ウェハを粘着シートに貼付して個別の前記半導体
   装置にダイシングして得られた複数のチップの各々を吸
   着治具にて吸着保持して前記粘着シートから採取するピ
   ックアップ工程を含む半導体装置の製造方法であって、 前記ピックアップ工程では、前記粘着シートにおける個
   々の前記チップの搭載部位の裏面に電磁波を選択的に照
   射することで、前記粘着シートを破ることなく、前記チ
   ップを選択的に前記粘着シートより分離することを特徴
   とする半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項７記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 前記粘着シートの裏面における前記電磁波の照射部位を
   選択的に露出させる開口部を備えた遮蔽治具を用いるこ
   とで前記電磁波を選択的に照射する方法、または、前記
   電磁波を収束して前記照射部位に選択的に照射する方法
   のいずれかを用いることを特徴とする半導体装置の製造
   方法。
9. 【請求項９】 請求項７または８記載の半導体装置の製
   造方法において、 前記電磁波は紫外線であることを特徴とする半導体装置
   の製造方法。
10. 【請求項１０】 半導体ウェハを準備する工程と、 ウェハプロセスにて前記半導体ウェハの一主面に複数の
    半導体装置を一括して形成する工程と、 前記半導体ウェハ上の個々の前記半導体装置における機
    能の良否を判別する工程と、 一主面に粘着シートが貼付された前記半導体ウェハを個
    々の前記半導体装置からなるチップにダイシングする工
    程と、 個々の前記チップを吸着治具にて吸着保持して前記粘着
    シートから採取するピックアップ工程と、 採取された前記チップを封止する工程と、 を含む半導体装置の製造方法であって、 前記ピックアップ工程では、 請求項１，２，３，４，５，６，７，８または９記載の
    半導体装置の製造方法におけるピックアップ工程を用い
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。