JP2007109799A

JP2007109799A - 板状物品のピックアップ方法およびその装置

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Publication number: JP2007109799A
Application number: JP2005297694A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Koseki; 良治小関
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2005-10-12
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2025-10-12
Also published as: JP4678512B2

Abstract

【解決手段】支持部材３の熱剥離性シート１２の表面には、切断された複数の半導体チップ１が接着保持されている。
加熱手段６は、レーザ発振器３１から発振したＣＯ_２レーザ光をｆθレンズ３３により集光し、集光したレーザ光の照射スポットＳが熱剥離性シート１２に接着された半導体チップ１の接着範囲よりも狭い範囲となるようにする。そして走査手段３２は第１ガルバノミラー３６及び第２ガルバノミラー３７を作動させて上記照射スポットＳを接着範囲の中心付近かららせん状に外周に向けて走査する。
照射スポットＳの軌跡に沿って熱剥離性シート１２が加熱されると、熱剥離性シート１２の粘着力が失われ、半導体チップ１を吸着保持手段７によってピックアップすることができる。
【効果】板状物品の形状が変更されても、迅速に対応することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は板状物品のピックアップ方法およびその装置に関し、詳しくは、加熱により粘着力が低下する熱剥離性シートの表面に接着保持された板状物品のピックアップ方法およびその装置に関する。

従来、加熱により粘着力が低下する熱剥離性シートの表面で複数の板状物品を接着保持し、その状態から所要の板状物品が接着されている接着範囲を熱剥離性シートの裏面側から加熱して、該接着範囲における熱剥離性シートの粘着力を低下させ、当該所要の板状物品を表面から吸着保持する板状物品のピックアップ方法が知られている。
このような板状物品のピックアップ方法として、表面に複数の被着物を貼着した加熱剥離型粘着シートの裏面側から、被着物の形状に合わせた加熱部を備えた加熱手段により加熱する方法が知られている。（特許文献１）
また、他の板状物品のピックアップ方法として、ベース基材の表面に光エネルギーに反応して粘着力を失う粘着剤を設け、該粘着剤の表面に複数の半導体チップを貼着し、その状態から、エネルギー供給部によって上記ベース基材の裏面側から半導体チップの接着されている第１のエリアにエネルギーを供給する方法が知られている。（特許文献２）
特開２００２−３２２４３６号公報特開２００４−２８１６６０号公報

しかしながら、上記特許文献１の場合、隣接する被着物が剥離しないよう、上記加熱部を被着物の形状に合わせて作成しなければならず、また特許文献２の場合、エネルギーの供給される第１のエリアは、ガイド部によって半導体チップの形状に照射領域が規制されている。
このため、これら特許文献１、２の場合、形状の異なる多種の板状物品をピックアップするには、上記加熱部やガイド部を板状物品の形状に応じて交換しなければならなかった。
このように、特許文献１、２では、板状物品の形状に応じて部品の交換作業が必要となり、作業効率が低いといった問題があった。
このような問題に鑑み、本発明は板状物品の形状の変更に効率的に対応が可能な板状物品のピックアップ方法およびその装置を提供するものである。

すなわち、請求項１に記載の板状物品のピックアップ方法は、加熱により粘着力が低下する熱剥離性シートの表面で複数の板状物品を接着保持し、所要の板状物品が接着されている接着範囲を熱剥離性シートの裏面側から加熱して該接着範囲における熱剥離性シートの粘着力を低下させ、当該所要の板状物品を表面から吸着保持手段により取り上げる板状物品のピックアップ方法において、
上記所要の板状物品が接着されている接着範囲に遠赤外線領域の波長のレーザ光を照射して熱剥離性シートを加熱することを特徴としている。

また、請求項８に記載の板状物品のピックアップ装置は、表面に複数の板状物品を接着保持するとともに、加熱により粘着力が低下する熱剥離牲シートと、該熱剥離性シートの周囲を保持する支持手段と、板状物品を吸着して保持する吸着保持手殴と、板状物品の裏面側からレーザ光を照射して熱剥離性シートを加熱する加熱手段とを備え、
上記加熱手段により所要の板状物品が接着されている接着範囲を加熱して該接着範囲における熱剥離性シートの粘着力を低下させ、上記吸着保持手段により板状物品を取り上げるようにした板状物品のピックアップ装置において、
上記加熱手段は、遠赤外線領域の波長のレーザ光を発振するレーザ発振器を備え、該レーザ発振器からのレーザ光を所要の板状物品が接着されている接着範囲に照射して熱剥離性シートを加熱することを特徴としている。

本発明によれば、遠赤外線領域の波長のレーザ光により、熱剥離性シートにおける板状物品の接着範囲の加熱を効率よく行うことができ、しかも指向性の高いレーザ光を用いることで、板状物品の形状が変更されても接着範囲にレーザ光を集中させることができ、隣接する板状物品の接着範囲の熱剥離性シートが不必要に加熱されることはない。つまり、特許文献１、２のように部品の交換を行わずとも、板状物品の形状変更に効率的に対応することができる。

以下、図示実施例について説明すると、図１は板状物品としての半導体チップ１を吸着保持して後工程へ供給するピックアップ装置２を示し、当該ピックアップ装置２は図示しないクリーンルーム内に設置されている。なお、図１において、図示左右方向をＸ軸方向、紙面に対して直交する方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向として説明する。
ピックアップ装置２は、予め切断された複数の半導体チップ１を支持する支持部材３と、該支持部材３をＸ−Ｙ軸方向に移動させる支持手段４と、支持部材３上の半導体チップ１を撮影する撮影手段５と、半導体チップ１の裏面側から支持部材３を加熱する加熱手段６と、半導体チップ１をその表面から吸着保持する吸着保持手段７とを備えており、ピックアップ装置２は図示しない制御手段によって制御されるようになっている。
上記半導体チップ１は、図２に示すように、略円形の半導体ウェハ１Ａを格子状に切断したものとなっており、半導体ウェハ１Ａの厚さは５〜７００μｍで、各半導体チップ１の形状は仕様に合わせて自由に変更することが可能となっている。
この半導体ウェハ１Ａの切断には図示しない切断装置が用いられ、この切断装置は、上記支持部材３によって支持された半導体ウェハ１Ａをダイシング加工やレーザ加工、さらにはウォータージェット内にレーザ光を導光して切断するハイブリッドレーザ加工などの方法を用いて、所要形状の半導体チップ１に切断するようになっている。
そして上記切断装置は、半導体ウェハ１Ａを切断したら、支持部材３ごと半導体チップ１を本実施例のピックアップ装置２に供給し、ピックアップ装置２では支持部材３に保持されている各半導体チップ１を上記吸着保持手段７によって一枚ずつピックアップして、図示しない後工程の装置に供給するようになっている。

図２に示すように、上記支持部材３は、リング状のウェハリング１１と、該ウェハリング１１の内側に張り付けられた熱剥離性シート１２とから構成され、該熱剥離性シート１２の上面には、上記半導体チップ１が上記切断装置によって切断されたままの状態で接着保持されている。
上記熱剥離性シート１２は、図３に示すように高分子樹脂からなるフィルムまたはファイバークロスなどのベース基材１２ａの表面に、粘着性で加熱すると膨張する粘着剤１２ｂを積層させたものであり、上記ベース基材１２ａは遠赤外線領域の波長の光の吸収率が高く、光を吸収することにより発熱し、その熱が粘着剤１２ｂに伝わると、粘着剤１２ｂ内部に含有された熱膨張性微小カプセルが膨張するようになっている。
粘着剤１２ｂが熱により膨張すると、当該部分の粘着剤１２ｂ層が盛り上がることにより粘着力が消失し、半導体チップ１を表面側から吸着保持した上記吸着保持手段７を上昇させると、熱剥離性シート１２から半導体チップ１を痛めずに離脱させることが可能となる。
なお、このような熱剥離性シート１２は上記特許文献１、２にも記載されており、従来公知であるので、これ以上の詳細な説明は省略する。

上記支持手段４は、Ｘ軸方向に設けられた第１レール２１上を移動するＸ軸テーブル２２と、該Ｘ軸テーブル２２上にＹ軸方向に設けられた第２レール２３上を移動するＹ軸テーブル２４と、該Ｙ軸テーブル２４上に設けられ、上記ウェハリング１１を水平に支持するリング支持部材２５とを備えている。
この支持手段４は上記支持部材３をＸ−Ｙ軸方向に移動させ、上記吸着保持手段７によって吸着保持したい所要の半導体チップ１を、ピックアップ位置に移動させるようになっている。
上記撮影手段５は、従来公知のＣＣＤカメラであり、ピックアップ位置の上方に下向きに設けられている。そして撮影手段５はピックアップする半導体チップ１を撮影し、その画像を上記制御手段に送信するようになっている。
そして制御手段では撮影された画像から、画像処理により半導体ウェハ１Ａの切断時に形成された切断線１ａ（図２参照）を認識して、各半導体チップ１の形状と位置とを認識し、さらに認識した各半導体チップ１の形状を、各半導体チップ１が上記熱剥離性シート１２に接着されている範囲を接着範囲として認識する。

上記加熱手段６は支持部材３におけるウェハリング１１の裏面側に設けられており、レーザ光を発振するレーザ発振器３１と、レーザ光の照射スポットを移動させる走査手段３２と、レーザ光を集光する集光手段としてのｆθレンズ３３と、レーザ光を所要の半導体チップ１の裏面側に導光する導光手段３４とを備えている。
レーザ発振器３１は、遠赤外線領域のレーザ光であるＣＯ_２レーザ光を発振するＣＯ_２レーザ発振器３１であり、ＣＯ_２レーザ光が上記熱剥離性シート１２のベース基材１２ａに照射されると、該照射された部分のベース基材１２ａが発熱して、この熱により粘着剤１２ｂが膨張するようになっている。
なお、上記レーザ発振器３１は、ＣＷ発振およびパルス発振のいずれも可能であり、ＣＯ_２レーザ光のほか、ベース基材１２ａに吸収されやすい遠赤外線領域の波長のレーザ光を発振するものであればよい。
上記走査手段３２は、所要の半導体チップ１の接着範囲に照射されたレーザ光をＸ軸方向に移動させる第１ガルバノミラー３６と、Ｙ軸方向に移動させる第２ガルバノミラー３７とを備えており、これら第１、第２ガルバノミラー３６，３７は上記制御手段によって制御される。
ｆθレンズ３３は、レーザ発振器３１より発振されたレーザ光が上記走査手段３２および導光手段３４を介して半導体チップ１の裏面側に照射された際に、そのレーザ光の照射スポットＳが上記接着範囲よりも十分に狭い範囲となるように集光するようになっている。（図４参照）
このとき、照射スポットＳでのレーザ光のエネルギー密度が高くなりすぎてしまうと、該照射スポットＳ内のベース基材１２ａが溶融し、ガスが発生してしまう恐れがあるため、レーザ発振器３１と第１ガルバノミラー３６との間にビームホモジナイザを設けてエネルギー密度を分散させるようにしてもよい。
導光手段３４は、レーザ発振器３１から発振され走査手段３２を通過してまたレーザ光をピックアップ位置にある半導体チップ１の裏面側に導光する２枚のベンドミラー３９，４０とを備えている。
本実施例においては、上記ｆθレンズ３３は上記ベンドミラー３９，４０の間に設置されており、特に、集光されるレーザ光がベース基材１２ａにおいて焦点を形成しないデフォーカス位置に設置されている。

そして制御手段は、図４に示すように、最初のレーザ光の照射スポットＳの位置を接着範囲の中央付近とし、その後、第１ガルバノミラー３６と第２ガルバノミラー３７とを交互に制御して、照射スポットＳをＸ軸方向およびＹ軸方向に交互に移動させ、外側に広がるらせん状の軌跡を描くように移動させる。
このとき、制御手段は照射スポットＳの移動する軌跡を、半導体チップ１の中央側から外周側となるにしたがい、隣接する軌跡の間隔が狭くなるようにしている。
これにより、半導体チップ１の外周側に位置するベース基材１２ａに対する単位面積あたりのエネルギ投入量を増大させており、熱の逃げやすい半導体チップ１の外周側の加熱を行っている。
なお、ベース基材１２ａに対するエネルギ投入量を変化させる他の方法として、レーザ発振器３１によるパルス照射の回数を増減させたり、パルス幅を増減させることも可能である。
そして、上記照射スポットＳの軌跡は、上記撮影手段５が半導体チップ１の形状を認識してその接着範囲を認識すると、制御手段は半導体チップ１の接着範囲に最適な照射スポットＳの軌跡を自動的に設定するようになっている。
なお、照射スポットＳの軌跡を接着範囲の中心付近から外側に向けて広がるように走査すればよく、円弧状の螺旋の軌跡を描くようにすることも可能である。また照射スポットＳによるレーザ光の照射範囲が多少半導体チップ１の外側にはみ出しても問題はない。

吸着保持手段７は、半導体チップ１の表面側を吸着保持する吸着ヘッド４１と、該吸着ヘッド４１をＹ軸方向およびＺ軸方向に移動させるＹ−Ｚステージ４２とを備えている。
吸着ヘッド４１は図示しない負圧発生手段に接続されており、その下端部で半導体チップ１の上面を吸着するようになっている。
上記Ｙ−Ｚステージ４２は、Ｙ軸方向に設けられた第３レール４３上を移動するＹ軸テーブル４４と、該Ｙ軸テーブル４４の側面にＺ軸方向に設けられた第４レール４５上を移動するとともに、上記吸着ヘッド４１を保持するＺ軸テーブル４６とを備えている。
このＹ−Ｚステージ４２により、上記吸着ヘッド４１をピックアップ位置に移動させた後、該吸着ヘッド４１を下降させて半導体チップ１を吸着保持し、さらに吸着ヘッド４１を上昇させる。すると半導体チップ１を粘着力が低下した上記熱剥離性シート１２より離脱させることができ、その後吸着ヘッド４１をＹ軸方向に移動させることで、吸着保持した半導体チップ１を後工程へと搬送するようになっている。
またＹ−Ｚステージ４２は、上記撮影手段５が半導体チップ１を撮影する際、吸着ヘッド４１をＹ軸方向に移動させてウェハリング１１の上方から退避させ、撮影手段５がピックアップすべき半導体チップ１を撮影できるようにする。
本実施例では、ピックアップ時の吸着ヘッド４１の位置と、撮影手段５の撮影中心は一致するようになっており、また照射されるレーザ光の照射スポットＳの最初の位置も一致するように照射されるようになっている。

以下、上記構成を有するピックアップ装置２の動作について説明する。
最初に、ピックアップ装置２の前工程に位置する切断装置において、支持部材３における熱剥離性シート１２の接着面１２ｂに接着保持された半導体ウェハ１Ａをダイシング加工などにより所要形状の半導体チップ１に切断する。このとき切断された各半導体チップ１は熱剥離性シート１２の表面に接着保持された状態を維持する。
切断装置での半導体ウェハ１Ａの切断加工が終了したら、各半導体チップ１は支持部材３ごとピックアップ装置２に搬送され、支持部材３は上記支持手段４に保持される。
そして、支持手段４ではＸ軸テーブル２２およびＹ軸テーブル２４を移動させることで、ピックアップする半導体チップ１を撮影手段５の真下のピックアップ位置に移動させる。
このとき、上記吸着保持手段７におけるＹ−Ｚステージ４２は吸着ヘッド４１を上方に移動させておき、また吸着ヘッド４１をＹ軸方向に移動させてウェハリング１１の上方より退避させておく。
すると、撮影手段５はピックアップする半導体チップ１を撮影し、制御手段は撮影された画像から各半導体チップ１の外周に形成された切断線１ａを認識して、半導体チップ１の形状を認識する。
さらに制御手段は、認識した半導体チップ１の形状を該半導体チップ１の接着範囲であると認識し、該接着範囲内で上記加熱手段６によるレーザ光の照射スポットＳを走査させる軌跡を設定する。

次に、上記Ｙ−Ｚステージ４２は、吸着ヘッド４１をピックアップすべき半導体チップ１の上方のピックアップ位置に移動させた後、吸着ヘッド４１を下降させて、該半導体チップ１を吸着する。
この状態となったら、制御手段は加熱手段６を作動させ、レーザ発振器３１はレーザ光を照射し、走査手段３２の第１、第２ガルバノミラー３６、３７はレーザ光の照射スポットＳが半導体チップ１の接着範囲の中央付近に照射されるようにレーザ光を導光する。
走査手段３２は図４に示すような接着範囲の中心を始点とする螺旋状の軌跡を描くよう、第１、第２ガルバノミラー３７を交互に作動させて照射スポットＳを移動させ、これにより照射スポットＳの移動した軌跡に沿って熱剥離性シート１２のベース基材１２ａが加熱され、該部分の粘着剤１２ｂが熱により膨張し、粘着剤１２ｂの粘着力が低下する。
接着範囲における粘着剤１２ｂの粘着力が低下すると、Ｙ−Ｚステージ４２は吸着ヘッド４１を上昇させ、半導体チップ１は熱剥離性シート１２より離脱し、その後吸着ヘッド４１に吸着されたままＹ軸方向に移動されることで、該半導体チップ１は図示しない後工程の装置に１枚ずつ供給される。
そしてＸ軸テーブル２２およびＹ軸テーブル２４は次に吸着保持する半導体チップ１を吸着ヘッド４１の真下となるピックアップ位置まで移動させ、上述したような作業を繰り返すことで、すべての半導体チップ１を吸着保持して後工程に搬送する。
このとき、既に制御手段によって各半導体チップ１の接着範囲及び該接着範囲における照射スポットＳの走査される軌跡は設定されているので、改めて設定する必要はない。
なお、上記実施例ではあらかじめ吸着ヘッド４１によりピックアップすべき半導体チップ１を吸着保持してから、レーザ光を照射し、粘着剤１２ｂの粘着力を低下させるようにしているが、最初にレーザ光を照射し、粘着剤１２ｂの粘着力を低下させてから吸着ヘッド４１を下降させて半導体チップ１を吸着保持するようにしてもよい。ただし、あらかじめ吸着保持してからレーザ光を照射するほうが、より安定して半導体チップ１をピックアップすることができる。

このように、切断された半導体チップ１の接着範囲内でレーザ光の照射スポットＳを移動させることで、照射スポットＳの移動した軌跡に沿って熱剥離性シート１２が加熱されるので、仮に熱剥離性シート１２に接着保持されている半導体チップ１の形状が変更されても、制御手段が照射スポットＳを移動させる軌跡を設定するので、効率的に対応することができる。
これに対し、特許文献１、２では切断された半導体チップの形状が変更されるとそれに合わせて加熱部やガイド部の部品を交換しなければならず、効率的に設定を変更することができなかった。

なお、上記実施例では、走査手段３２における２つのガルバノミラー３６，３７を作動させてレーザ光の照射スポットＳを接着範囲内で移動させているが、その他の方法で上記照射スポットＳを移動させることも可能である。
たとえば、上記加熱手段６を、上記レーザ発振器３１と、発振されたレーザ光の横断面における強度分布を均一にするビームホモジナイザや、レーザ光が上記接着範囲に照射されるように導光する複数のベンドミラーとからなる導光手段３４と、これらレーザ発振器３１および導光手段３４を一体的に移動させる上記走査手段３２としてのＸ−Ｙテーブルとから構成するようにしてもよい。
そして上記Ｘ−ＹテーブルをＸ−Ｙ軸方向に移動させることで、照射スポットＳを移動させることができ、ピックアップすべき半導体チップの接着範囲を加熱することができ、上記接着範囲の粘着剤１２ｂの粘着力を低下させることができる。

本実施例に係る半導体チップのピックアップ装置を示す側面図。半導体チップおよび支持部材を示す平面図。熱剥離性シートにレーザ光を照射している状態を示す拡大図。レーザ光を走査する軌跡を示した平面図。

符号の説明

１半導体チップ１Ａ半導体ウェハ
２ピックアップ装置３支持部材
５撮影手段６加熱手段
７保持手段１２熱剥離性シート
３３走査手段３６第１ガルバノミラー
３７第２ガルバノミラー４１吸着ヘッド

Claims

加熱により粘着力が低下する熱剥離性シートの表面で複数の板状物品を接着保持し、所要の板状物品が接着されている接着範囲を熱剥離性シートの裏面側から加熱して該接着範囲における熱剥離性シートの粘着力を低下させ、当該所要の板状物品を表面から吸着保持手段により取り上げる板状物品のピックアップ方法において、
上記所要の板状物品が接着されている接着範囲に遠赤外線領域の波長のレーザ光を照射して熱剥離性シートを加熱することを特徴とする板状物品のピックアップ方法。
上記レーザ光の照射スポットを上記接着範囲よりも狭く形成するとともに、該レーザ光の照射スポットを移動させて接着範囲の熱剥離性シートを加熱することを特徴とする請求項１に記載の板状物品のピックアップ方法。
上記レーザ光の照射スポットを接着範囲の中央部から外周側に向けてらせん状に移動させることを特徴とする請求項２に記載の板状物品のピックアップ方法。
上記レーザ光の単位面積あたりのエネルギー投入量を、接着範囲の中央部より外周側の部分で多くすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の板状物品のピックアップ方法。
上記レーザ光をＣＯ_２レーザ光とすることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の板状物品のピックアップ方法。
上記所要の板状物品をその表面側から吸着保持した状態で、接着範囲の熱剥離性シートを加熱することを特徴とする請成項１ないし請求項５のいずれかに記載の板状物品のピックアップ方法。
上記板状物品は、半導体ウエハを所要形状に切断した半導体チップであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の板状物品のピックアップ方法。
表面に複数の板状物品を接着保持するとともに、加熱により粘着力が低下する熱剥離牲シートと、該熱剥離性シートの周囲を保持する支持手段と、板状物品を吸着して保持する吸着保持手段と、板状物品の裏面側からレーザ光を照射して熱剥離性シートを加熱する加熱手段とを備え、
上記加熱手段により所要の板状物品が接着されている接着範囲を加熱して該接着範囲における熱剥離性シートの粘着力を低下させ、上記吸着保持手段により板状物品を取り上げるようにした板状物品のピックアップ装置において、
上記加熱手段は、遠赤外線領域の波長のレーザ光を発振するレーザ発振器を備え、該レーザ発振器からのレーザ光を所要の板状物品が接着されている接着範囲に照射して熱剥離性シートを加熱することを特徴とする板状物品のピックアップ装置。
上記加熱手段は、レーザ光を上記接着範囲よりも狭い照射スポットで熱剥離性シートに照射する集光手段と、上記照射スポットを移動させて上記接着範囲を加熱させる走査手段を備えることを特徴とする請求項８に記載の板状物品のピックアップ装置。
上記走査手段は、レーザ光の照射スポットを水平なＸ軸方向に移動させる第１ガルバノミラーと、上記Ｘ軸方向に直交する水平なＹ軸方向に移動させる第２ガルバノミラーとを備えることを特徴とする請求項８ないし請求項９のいずれかに記載の板状物品のピックアップ装置。
上記レーザ発振器はＣＯ_２レーザ発振器であることを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれかに記載の板状物品のピックアップ装置。