JP2007073602A - 半導体チップのピックアップ装置及びピックアップ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粘着シートから半導体チップを確実にピックアップすることができるようにしたピックアップ装置を提供することにある。
【解決手段】粘着シートの上面に貼られた半導体チップを吸着ノズルによってピックアップする半導体チップのピックアップ装置であって、
上面が粘着シートの下面を吸着保持する保持面に形成されたバックアップ体１と、吸着ノズルによってピックアップされる半導体チップを粘着シートを介して突き上げる突き上げ部材１３と、バックアップ体に設けられ粘着シートの突き上げ部材によって突き上げられる半導体チップが貼着された部分を加熱するヒータ２４とを具備する。
【選択図】 図２

Description

この発明は粘着シートに貼着された半導体チップを吸着ノズルによってピックアップするピックアップ装置及びピックアップ方法に関する。

半導体ウエハをさいの目状に切断して形成された半導体チップは合成樹脂製の粘着シートに貼られており、この半導体チップを基板にボンディングする場合には吸着ノズルによって上記粘着シートから１つずつピックアップするようにしている。

半導体チップを吸着ノズルによって粘着シートからピックアップする場合、従来は特許文献１に示されるように、吸着ノズルによってピックアップされる半導体チップが貼着された粘着シートの、上記半導体チップの周辺部をバックアップ体によって吸着保持するとともに、その半導体チップを下面側から突き上げピンによって突き上げることで、上記半導体チップを上記粘着シートから分離させながら、吸着ノズルによってピックアップするということが行なわれていた。

つまり、半導体チップを突き上げピンによって突き上げると、粘着シートは突き上げピンによって突き上げられた部分を頂点とする山形状に弾性変形するから、その変形によって粘着シートが半導体チップから剥がれるから、その半導体チップを上記吸着ノズルによってピックアップすることができる。
特開２００２−１００６４４号公報

ところで、最近では半導体チップの厚さが１００μｍ以下と非常に薄い場合があり、そのように薄い半導体チップは可撓性を有する。そのため、半導体チップを突き上げピンによって突き上げて粘着シートを山形状に変形させても、この粘着シートの粘着力によって粘着シートが半導体チップから剥がれず、半導体チップが粘着シートとともに変形してしまうということがある。

その結果、半導体チップを吸着ノズルによってピックアップすることができないということがあったり、半導体チップに大きな曲げ応力が加わり、その応力で割れが生じるなどのことがある。

この発明は、半導体チップを突き上げたときに、半導体チップから粘着シートが剥離し易くしたピックアップ装置及びピックアップ方法を提供することにある。

この発明は、粘着シートの上面に貼られた半導体チップを吸着ノズルによってピックアップする半導体チップのピックアップ装置であって、
上面が上記粘着シートの下面を吸着保持する保持面に形成されたバックアップ体と、
上記吸着ノズルによってピックアップされる半導体チップを上記粘着シートを介して突き上げる突き上げ部材と、
上記バックアップ体に設けられ上記粘着シートの上記突き上げ部材によって突き上げられる半導体チップが貼着された部分を加熱する加熱手段と
を具備したことを特徴とする半導体チップのピックアップ装置にある。

上記加熱手段は上記バックアップ体の上面に設けられ上記粘着シートをパルスヒートする電熱ヒータであることが好ましい。

上記バックアップ体の上面には上記突き上げ部材が突出する開口部が開口形成され、上記加熱手段は上記開口部の周囲に設けられていることが好ましい。

この発明は、粘着シートの上面に貼られた半導体チップを吸着ノズルによってピックアップする半導体チップのピックアップ方法であって、
上記粘着シートの上記吸着ノズルによってピックアップされる上記半導体チップが貼着された部分を吸着保持する工程と、
吸着保持された上記粘着シートの上記吸着ノズルによってピックアップされる上記半導体チップが貼着された部分を加熱する工程と、
上記粘着シートの加熱された部分に貼着された半導体チップを突き上げる工程と
を具備したことを特徴とする半導体チップのピックアップ方法にある。

上記粘着シートの上記吸着ノズルによってピックアップされる上記半導体チップが貼着された部分をパルスヒートすることが好ましい。

この発明によれば、粘着シートの吸着ノズルによってピックアップされる半導体チップが貼着された部分を加熱するため、粘着シートのその部分の粘着力が低下する。そのため、半導体チップを突き上げることで、粘着シートを山形状に変形させると、この粘着シートが半導体チップから剥離し易くなるから、吸着ノズルによって容易かつ確実にピックアップすることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図３はこの発明の一実施の形態を示す。図１に示すピックアップ装置はバックアップ体１を有する。このバックアップ体１は、保持面としての上面を図示しないウエハリングに張設された粘着シート２の下面に対向させて設けられている。このバックアップ体１は、図示しないＺ駆動源によって上面が粘着シート２の下面に接触する位置と、粘着シート２にから離れた位置との間でＺ方向（図１に矢印で示す）に駆動されるようになっている。

上記粘着シート２の上面には半導体ウエハをさいの目状に分割した複数の半導体チップ３が貼着されている。上記ウエハリングは図示しないＸ及びＹ駆動源によって水平方向に駆動されるようになっている。それによって、粘着シート２に貼着された半導体チップ３はバックアップ体１に対してＸ及びＹ方向に位置決め可能となっている。

なお、バックアップ体１に代わり、ウエハリングをＺ方向に駆動するようにしてもよく、要はウエハリングとバックアップ体１とが相対的にＸ、Ｙ及びＺ方向に駆動されるようになっていればよい。

上記粘着シート２の上面側で、上記バックアップ体１の上方には位置決めされた半導体チップ３を吸着保持する吸着ノズル４が設けられている。この吸着ノズル４は、図示しないＸ、Ｙ及びＺ駆動源によってＸ、Ｙ及びＺ方向に駆動されるようになっている。なお、Ｚ駆動源としてはボイスコイルモータなどを用い、吸着ノズル４による押圧荷重を一定制御できるようにすることが好ましい。

上記バックアップ体１の上方にはカメラ５が配置され、このカメラ５からの撮像信号によって上記ウエハリング、つまり上記吸着ノズル４によってピックアップされた半導体チップ３が上記吸着ノズル４に対して位置決めされるようになっている。

なお、カメラ５は吸着ノズル４をこのカメラ５の下方から退避させた状態で半導体チップ３を撮像し、撮像後に上記吸着ノズル４が上記カメラ５の撮像結果に基いて位置決めされる。

上記バックアップ体１は図２に示すように下端面が開放し上面に開口部６が形成された円筒状をなしている。このバックアップ体１の下端開口には円柱状の閉塞部材１１が一端部を気密に嵌合させて設けられている。この閉塞部材１１の中心部には軸方向に貫通する挿通孔１２が穿設されている。

上記挿通孔１２には軸状の突き上げ部材１３がＯリング１３ａによって気密な状態でスライド可能に挿通されている。突き上げ部材１３の上記閉塞部材１１の下端面から突出した下端部にはカムフォロア１４が回転可能に設けられている。このカムフォロア１４の下方には、図１に示すように回転軸１５に設けられて矢印方向に偏心回転するカム１６が設けられ、このカム１６の外周面に上記カムフォロア１４が当接している。したがって、上記回転軸１５が図示しない駆動源によって回転駆動されると、上記突き上げ部材１３がカム１５の偏心回転によって上下動するようになっている。

上記閉塞部材１１には吸引路１８が形成されている。この吸引路１８は一端を閉塞部材１１の外周面に開口させ、他端を上面に開口させている。吸引路１８の一端には吸引ポンプ１９（図１に示す）が接続されている。

上記バックアップ体１の上部壁１ａの保持面である上面には環状の連通溝２１が形成されている。さらに、バックアップ体１の上部壁１ａには一端を上記連通溝２１に開口させ、他端を下面に開口させた複数の吸引孔２２が周方向に所定間隔で形成されている。

上記吸引ポンプ１９を作動させると、その吸引力が上記開口部６及び吸引孔２２を通じて上記連通溝２１に作用する。それによって、バックアップ体１に対して位置決めされた粘着シート２がこのバックアップ体１の上面に吸着保持される。

つまり、粘着シート２は、上記吸着ノズル４によってピックアップされる半導体チップ３の中心が上記開口部６の中心に一致するようウエハリングによって位置決めされた後、上記バックアップ体１が上昇してその上面に吸着保持される。

上記バックアップ体１の上部壁１ａには、上記開口部６の周囲に加熱手段としての電熱式のヒータ、たとえばセラミックヒータなどのヒータ２４が設けられている。このヒータ２４はリング状に形成されていて、制御装置２５によってパルスヒートされるようになっている。つまり、バックアップ体１の上面に粘着シート２を吸着保持するために吸引ポンプ１９が作動したときに、上記ヒータ２４がパルスヒートされる。

それによって、粘着シート２の上記突き上げ部材１３によって突き上げられる半導体チップ３が貼着された部分が所定の温度、例えば８０〜１００℃程度の加熱されるようになっている。粘着シート２がヒータ２４によって加熱されると、粘着シート２上に層状に設けられた接着剤の温度が高くなって粘性が低下する。それによって、上記粘着シート２の粘着力が低下することになる。

なお、ヒータ２４によって粘着シート２のパルスヒートを開始するタイミングは吸引ポンプ１９が作動する前や作動した後であってもよく、要は突き上げ部材１３によって半導体チップ３が突き上げられるまでに、粘着シート２の半導体チップ３が貼着された部分が所定の温度の加熱されるタイミングでパルスヒートを開始すればよい。

つぎに、上記構成のピックアップ装置によって半導体チップ３をピックアップする手順を図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
まず、カメラ５からの撮像信号に基いて、粘着シート２をウエハリングによってＸ、Ｙ方向に駆動し、ピックアップする半導体チップ３が吸着ノズル４の下方に位置するよう位置決めする。ついで、図３（ａ）に示すようにバックアップ体１を上昇させ、その上面を位置決めされた粘着シート２の下面に接触させたなら、吸引ポンプ１９を作動させ、バックアップ体１の上面に粘着シート２のピックアップされる半導体チップ３が貼着された部分の下面を吸着保持する。

バックアップ体１に粘着シート２を吸着保持したならば、吸着ノズル４を下降させ、ピックアップする半導体チップ３の上面に所定の圧力で接触させて吸着する。
上記吸引ポンプ１９の作動と同時或いはその前後のタイミングで、制御装置２５によってヒータ２４をパルスヒートする。このヒータ２４をパルスヒートすると、粘着シート２のピックアップする半導体チップ３が貼着された部分が８０〜１００℃の温度に加熱される。粘着シート２が所定の温度に加熱されると、図３（ｂ）に示すように突き上げ部材１３を上昇方向に駆動する。

それによって、上記突き上げ部材１３は、その先端で粘着シート２のヒータ２４によって加熱された部分を介してバックアップ体１の上面に位置決めされた半導体チップ３を突き上げる。このとき、吸着ノズル４は半導体チップ３を吸着した状態で、上記突き上げ部材１３とともに上昇する。

上記突き上げ部材１３によって粘着シート２を介して半導体チップ３が突き上げられると、粘着シート２は山形状に弾性変形する。粘着シート２のピックアップされる半導体チップ３が貼着された部分は、ヒータ２４によって加熱されている。そのため、粘着シート２のピックアップされる半導体チップ３が貼着された部分の粘着力は低下しているから、この粘着シート２が山形状に弾性変形することで、半導体チップ３から容易に剥がれることになる。

したがって、突き上げ部材１３を上昇させて半導体チップ３を突き上げてから、吸着ノズル４をさらに上昇させることで、半導体チップ３は変形や損傷することなく、粘着シート２から確実にピックアップされることになる。

上記ヒータ２４は、粘着シート２のピックアップされる半導体チップ３が貼着された部分だけを局部的に加熱している。そのため、粘着シート２のヒータ２４からの熱影響を受ける部分は、ピックアップされる半導体チップ３を貼着した部分だけに制限されることになる。

それによって、粘着シート２は、ピックアップされる半導体チップ３を貼着した部分以外が加熱されて不均一な伸びが生じるなどして変形するということがないから、粘着シート２の不均一な伸びによって半導体チップ３が傾き、カメラ５による位置認識が精度よく行えなくなるということがない。つまり、半導体チップ３のピックアップ精度及びピックアップ精度に基く実装精度を向上させることができる。

しかも、ヒータ２４は制御装置２５によってパルスヒートされるため、ヒータ２４の熱が粘着シート２に必要以上に供給されるのが防止される。そのため、そのことによっても、粘着シート２の変形を小さくすることが可能となる。

上記一実施の形態では、突き上げ部材として軸状のものを挙げたが、突き上げ部材の形状は半導体チップの大きさなどによって種々のものが用いられるから、その形状はなんら限定されるものでない。

また、上記一実施の形態ではヒータがリング状に形成されている場合について説明したが、半導体チップとほぼ同じ大きさの四角形状とすれば、粘着シートのピックアップする半導体チップが貼着された部分だけを加熱することができる。それによって、粘着シートの不均一な伸びを抑制し、ピックアップ精度の向上を図ることができる。

また、バックアップ体の上部壁にヒータを着脱可能に設けるようにすれば、半導体チップのサイズなどの品種が変更になったとき、上記ヒータの交換を容易に行うことができる。バックアップ体の上部壁にヒータを着脱可能に設ける構造としては、その上部壁の上面に外周面に開放する取り付け溝を形成し、その取り付け溝にヒータを着脱可能に装着してボールプランジャなどによって脱落しないように押えるようにすればよい。

この発明の一実施の形態を示すピックアップ装置の概略的構成図。 ピックアップ体の軸方向に沿う拡大縦断面図。 （ａ），（ｂ）は半導体チップをピックアップするときの動作の説明図。

符号の説明

１…バックアップ体、２…粘着シート、３…半導体チップ、４…吸着ノズル、６…開口部、１３…突き上げ部材、２２…吸引孔、２４…ヒータ、２５…制御装置。

Claims (5)

1. 粘着シートの上面に貼られた半導体チップを吸着ノズルによってピックアップする半導体チップのピックアップ装置であって、
   上面が上記粘着シートの下面を吸着保持する保持面に形成されたバックアップ体と、
   上記吸着ノズルによってピックアップされる半導体チップを上記粘着シートを介して突き上げる突き上げ部材と、
   上記バックアップ体に設けられ上記粘着シートの上記突き上げ部材によって突き上げられる半導体チップが貼着された部分を加熱する加熱手段と
   を具備したことを特徴とする半導体チップのピックアップ装置。
2. 上記加熱手段は上記バックアップ体の上面に設けられ上記粘着シートをパルスヒートする電熱ヒータであることを特徴とする請求項１記載の半導体チップのピックアップ装置。
3. 上記バックアップ体の上面には上記突き上げ部材が突出する開口部が開口形成され、上記加熱手段は上記開口部の周囲に設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体チップのピックアップ装置。
4. 粘着シートの上面に貼られた半導体チップを吸着ノズルによってピックアップする半導体チップのピックアップ方法であって、
   上記粘着シートの上記吸着ノズルによってピックアップされる上記半導体チップが貼着された部分を吸着保持する工程と、
   吸着保持された上記粘着シートの上記吸着ノズルによってピックアップされる上記半導体チップが貼着された部分を加熱する工程と、
   上記粘着シートの加熱された部分に貼着された半導体チップを突き上げる工程と
   を具備したことを特徴とする半導体チップのピックアップ方法。
5. 上記粘着シートの上記吸着ノズルによってピックアップされる上記半導体チップが貼着された部分をパルスヒートすることを特徴とする請求項４記載の半導体チップのピックアップ方法。

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