JP2007158103A - チップ突き上げ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】突き上げ部材の寸法または動作タイミングの僅かな違いにより、内側の突き上げ部材のみがチップを押す場合が生じることを防止し、チップに局部的力が加わり、チップ破損の危険を低減させたチップ突き上げ装置とする。

【解決手段】チップ突き上げ装置に次の手段を採用する。
第１に、上端に平面を有し中央に配置される中央突き上げ部材と、該中央突き上げ部材の外側に配置され、上端に平面を有する少なくとも一つのの環状突き上げ部材と、各突き上げ部材を個別に上下動させる駆動手段とを設ける。
第２に、粘着シートに貼られたチップの裏側を外側の突き上げ部材より順次突き上げるチップ突き上げ装置とする。
第３に、外側の突き上げ部材から順次内側の突き上げ部材を上昇させる際に、外側の突き上げ部材を上昇させてから、遅れて内側の突き上げ部材が上昇するようにする。

【選択図】 図４

Description

本発明は、チップを基板にボンディングするボンディング装置における突き上げ装置の改良に関するものであり、詳しくは、ボンディング装置のチップ供給部において、チップの供給のために粘着シートに貼り付けられたチップを突き上げ、粘着シートよりチップを剥離するためのチップ突き上げ装置に関するものである。

チップを基板等に搭載するボンディング装置においては、分割されたチップが、ウエハシートのような粘着シートに貼り付けられて供給される場合がある。このような場合、チップ供給部で粘着シートからチップを剥離する必要があり、その際にチップ突き上げ装置が利用されている。

薄いチップを突き上げるのに単一の突き上げピンで突き上げると、チップを破損する危険が極めて高いため、特許文献１及び２に開示されているように、突き上げピンを複数の突き上げ部材に分け順次突き上げる方法が採用されてきた。

引用文献１記載の発明は、図６に示すように外側の突き上げ部材で突き上げた後に、内側の突き上げ部材を上昇させ、その後に外側の突き上げ部材を下降させることによりチップを粘着シートから剥離しようとするものである。しかし、チップが貼り付けられたウエハシート等の粘着シートは、ウエハステージ等の載置ステージに保持のため吸引されているので、先行する外側の突き上げ部材によって生じた空部に向かってチップ及び粘着シートがくぼんでしまい、薄いチップにあっては破損する危険が高かった。

そこで引用文献２や図５に示すように順次外側の突き上げ部材の上昇を停止し、チップが外周部から中心部に向けて段階的に粘着シートからチップを剥離しようとするチップ突き上げ装置が提供された。しかし、チップと粘着シートとの剥離する部分が多くなると薄いチップにあっては割れやすいという問題点がある上、複数の突き上げ部材が同時に同じ高さまで上昇するので、突き上げ部材の寸法または動作タイミングの僅かな違いにより、内側の突き上げ部材のみがチップを押し上げる場合が生じ、チップに局部的力が加わることがあり、チップ破損の原因になっていた。

特開昭６３−２５５９３７号公開特許公報 特開２００３−１３３３９１号公開特許公報

本発明は、内側の突き上げ部材の上昇タイミングを外側の突き上げ部材の上昇よりも遅らせた後、内側の突き上げ部材を上昇させることにより、突き上げ部材の寸法または動作タイミングの僅かな違いにより、内側の突き上げ部材のみがチップを押し上げる場合が生じることを防止し、チップに局部的力が加わることによるチップ破損を低減することを目的とする。

第１の発明は、上記課題を解決するため、チップ突き上げ装置に次の手段を採用する。
第１に、上端に平面を有し中央に配置される中央突き上げ部材と、該中央突き上げ部材の外側に配置され、上端に平面を有する少なくとも1つの環状突き上げ部材と、各突き上げ部材を個別に上下動させる駆動手段とを設ける。
第２に、粘着シートに貼られたチップの裏側を外側の突き上げ部材より順次突き上げるチップ突き上げ装置とする。
第３に、外側の突き上げ部材から順次内側の突き上げ部材を上昇させる際に、外側の突き上げ部材を上昇させてから、遅れて内側の突き上げ部材が上昇するようにする。

第２の発明は、チップ突き上げ装置に次の手段を採用する。
第１に、上端に平面を有し中央に配置される中央突き上げ部材と、該中央突き上げ部材の外側に配置され、上端に平面を有する少なくとも１つの環状突き上げ部材と、各突き上げ部材を個別に上下動させる駆動手段とを設ける。
第２に、粘着シートに貼られたチップの裏側を外側の突き上げ部材より順次突き上げるチップ突き上げ装置とする。
第３に、突き上げ部材を上昇させる際に、外側の突き上げ部材を、内側の突き上げ部材との高低差がチップに悪影響を与えない程度に先行させて上昇させてから、遅れて内側の突き上げ部材を、外側の突き上げ部材より高くまで上昇させる。

本発明は、粘着シートに貼られたチップの裏側を外側の突き上げ部材より順次突き上げるチップ突き上げ装置において、外側の突き上げ部材から順次内側の突き上げ部材を上昇させる際に、外側の突き上げ部材を上昇させてから、遅れて内側の突き上げ部材が上昇するようにしたため、内側の突き上げ部材のみがチップを押し上げる場合が生じることを防止できた。これにより、チップに局部的力が加わることがなくなり、チップの損傷を低減できるものとなった。

以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。図１は、ボンディング装置１の全体を示す概略平面図であり、図２は、同概略正面図である。本実施例におけるボンディング装置１は、ウエハシートに貼り付けられたウエハを分割して形成されたチップ２を、順次基板となるウエハ基板４へボンディングする装置である。実施例におけるウエハ基板４は８インチウエハ基板が用いられている。

ボンディング装置１は、図１及び図２に示されるように、ウエハリング供給部５とチップ供給部６と中継ステージ７とボンディング部８と図示されていない基板側ウエハ供給部とによりなる。

ウエハリング供給部５は、リングフレームの内側に張り付けられた粘着性を有するウエハシート１１上面に多数に分割された薄型ＩＣチップが貼り付けられたウエハリング３が上下に多数収納されたマガジン１３を有し、ウエハ搬送装置９によりウエハリング３をマガジン１３より取り出し、該ウエハリング３をチップ供給部６のウエハステージ１０へ搬送する。

チップ供給部６は、ウエハリング３を位置決め固定するウエハステージ１０と、該ウエハステージ１０をＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させ位置決めを行うためのウエハステージ移動機構と、チップ２を一個ずつ供給するためウエハステージ１０上のチップ２を突き上げる突き上げ部材２５を有する突き上げ装置１５と、チップ２を吸着保持可能なピックアップノズル１２と、ピックアップノズル１２をチップ供給部６のピックアップ位置と中継ステージ７の間で移動させるピックアップノズル移動装置１４と、ピックアップノズル１２により取り上げようとするチップ２の位置を検出する第１のカメラ１６を有している。

尚、実施例でのウエハステージ１０の位置決めのためのウエハステージ移動機構は、Ｘ軸方向（チップ２の搬送方向と同方向）及びＹ軸方向（Ｘ軸と直交する方向）のみであるが、θ軸方向（回転方向）の位置決め移動機構（回転機構）を備えたものでもよい。ピックアップノズル移動装置１４は、Ｚ軸移動機構（昇降機構）とＸ軸移動機構（チップ２の搬送方向）を有している。

突き上げ装置１５の突き上げ部材２５は、図４に示されるように、上端に平面を有し中央に配置される中央突き上げ部材３２と、該中央突き上げ部材３２の外側に配置され、上端に平面を有する環状の外突き上げ部材３０と、中間突き上げ部材３１で構成される。各突き上げ部材３０，３１，３２は、図示されていない昇降装置により個別に上下動可能とされている。尚、外突き上げ部材３０の外形はチップ２より若干小さく形成されている。

突き上げ装置１５は、粘着シート１１に貼られたチップ２の裏側を外側の突き上げ部材より順次突き上げるもので、外側の突き上げ部材から順次内側の突き上げ部材を上昇させる際に、外側の突き上げ部材を上昇させてから、遅れて内側の突き上げ部材が上昇するようにしてある。

具体的には、次のように動作する。先ず図４（Ａ）に示されるように、外側の外突き上げ部材３０だけが、内側の突き上げ部材３１，３２に先行して、上昇する。この先行する上昇の高低差は僅かであって、外突き上げ部材３０と内側の突き上げ部材３１，３２との高低差が、チップ２に損傷や変形等の悪影響のでない範囲である。この外突き上げ部材３０のみの先行上昇により、チップ２が僅かに上昇し、内側の突き上げ部材３１，３２がチップ２の裏面を押し上げることがない。

続いて、図４（Ｂ）に示されるように、突き上げ部材３０，３１，３２全体が同速度で上昇し、チップ２を上昇させ、所定の高さで停止する。この状態では、チップ２は、外突き上げ部材３０の位置までしか、ウエハシート１１より剥離されていない。また、外突き上げ部材３０の内側で、各突き上げ部材間の隙間から吸引されることにより、粘着シート１１を介してチップ2が下方に湾曲しても、中間突き上げ部材３１及び中央突き上げ部材３２は、外突き上げ部材３０より、わずかに低いだけなので、チップ２は中間突き上げ部材３１及び中央突き上げ部材３２により支持され、高低差によるチップ２への悪影響の危険は回避される。

その後、図４（Ｃ）に示すように、内側に位置する中央突き上げ部材３２より、外側に位置する中間突き上げ部材３１が先行して、両者の高低差がチップ２に損傷や変形等の悪影響のでない範囲で上昇し、引き続いて、図４（Ｄ）に示すように中間突き上げ部材３１の上昇に追従して、中央突き上げ部材３２も上昇し、中間突き上げ部材３１が所定の高さで停止し、中央突き上げ部材３２の上昇も停止する。ウエハシート１１は、中間突き上げ部材３１の付近まで剥離される。これにより高低差によるチップ２への悪影響の危険が回避される。

続いて、図４（Ｅ）に示すように中央突き上げ部材３２のみが上昇し、外側に位置する中間突き上げ部材３１の上端より上方に中央突き上げ部材３２の上端平面が上昇し、予定の突き上げ動作を完了する。実施例は外突き上げ部材３０と中間突き上げ部材３１と中央突き上げ部材３２の３部材による３段突き上げであるが、他の数の突き上げ部材による多段突き上げであってもよい。尚、この突上装置１５の制御装置は、突き上げ動作における各突き上げ部材間の高低差及び上昇開始タイミングを自由に設定できるようになっており、その設定に従って自動的に突き上げ動作の制御が行われるようになっている。

中継ステージ７は、チップ２を載置可能なチップ載置テーブル１７が形成されており、中継ステージ７をＹ軸方向（図１中上下方向）へと移動させる中継ステージ移動装置１８と、第２のカメラ１９を備えている。中継ステージ７のチップ載置テーブル１７には、位置合わせのためのθ軸駆動機構を有すると共に、図示されていない吸引装置と接続されたチップ吸着部が形成されており、ピックアップノズル１２により載置されたチップ２の下面を吸着して保持する。

中継ステージ７のチップ載置テーブル１７の位置は、ピックアップノズル１２によりチップ２が載置される載置位置Ａと、ボンディングツール２１によりチップ２が取り上げられる取上位置Ｂとで、異なる位置に設定されている。具体的には図３に示されるように、ピックアップノズル１２及びボンディングツール２１の移動方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に、ピックアップノズル１２及びボンディングツール２１の走行ライン（移動路）を干渉しない程度に離れた位置に載置位置Ａ及び取上位置Ｂが設定される。このように設定することにより、ピックアップノズル１２が載置位置Ａに、ボンディングツール２１が取上位置Ｂに同時に位置するように移動しても衝突することがない。尚、図３中Ａが載置位置であって、Ｂが取上位置である。

該中継ステージ７は、中継ステージ移動装置１８により、往復移動可能とされている。その範囲は、チップ載置テーブル１７の位置が、載置位置Ａと取上位置Ｂの間で往復移動する範囲である。実施例での中継ステージ７のこの移動はＹ軸方向への移動によっているが、回転によって行ってもよい。

尚、中継ステージ７の上方には、第２のカメラ１９が固定して設置されている。実施例では第２のカメラ１９は、中継ステージ７のチップ載置テーブル１７移動範囲の取上位置Ｂの上方に設置される。すなわち、ピックアップノズル１２によりチップ２が載置される載置位置Ａと、ボンディングツール２１によりチップ２が取り上げられる取上位置Ｂとの間であればよい。

第２のカメラ１９は、ボンディングツール２１にチップ２を受け渡す前に、該チップ２の画像認識を行い、画像認識に基づきチップ２の外観検査や受渡時での位置の補正を行う。この受渡時での位置の補正は、ボンディングツール２１に対して相対的にチップ２をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθ軸方向に移動させればよいが、実施例では、中継ステージ移動装置１８によるＹ軸方向への移動、及びチップ載置テーブルのθ軸駆動機構によるθ軸方向の移動と、ボンディングツール移動装置２２によるＸ軸方向への移動によっている。

ボンディング部８は、ウエハ基板４を載置するボンディングステージ２０と、チップ２を吸着保持すると共にウエハ基板４に加熱圧着によりボンディングするボンディングツール２１と、ボンディングツール２１を中継ステージ７とボンディングステージ２０の間で移動させるボンディングツール移動装置２２と、第３のカメラ２３を備えている。

ボンディングステージ２０には、位置合わせのためのＸ軸駆動テーブル２６、Ｙ軸駆動テーブル２７及びθ軸駆動テーブル２８が備わっている。ボンディングツール移動装置２２は、中継ステージ７とボンディングステージ２０間の移動のためのＸ軸駆動機構と、チップ取上動作とボンディング動作のためのＺ軸駆動機構（昇降機構）を有している。

ボンディングツール２１は、下端面にチップ２を吸着保持可能になっており、中継ステージ７のチップ載置テーブル１７からチップ２を取り上げる際に、チップ２上面に付けられたアライメントマークを隠さないように取り上げるようになっている。第３のカメラ２３は、ボンディングツール２１のＺ軸駆動機構とは別のＺ軸駆動機構を有している。第３のカメラ２３は、チップ認識の高さと基板認識の高さを調整するため上下動する。ウエハ基板４にチップ２をボンディングした後の認識には、チップ２が薄い場合には、チップ２の厚さの半分の距離上昇した高さでチップ２及びウエハ基板４のマークを観察することによって行う。チップ２が厚いときには別々にマークを観察することになる。ボンディングツール移動装置２２によるボンディングツール２１の移動路は、上述したピックアップノズル移動装置１４によるピックアップノズル１２の移動路より奥側に平行に設けられている。

以下、図面に従って実施例のボンディング装置１の動作について説明する。まず、ウエハリング供給部５よりウエハリング３をウエハ搬送装置９が取り出し、搬送し、チップ供給部６のウエハステージ１０に載置する。そして、ウエハステージ移動機構によりウエハリング３からの取り出し対象チップ２が、第１のカメラ１６の下方になるように移動する。他方、ボンディングステージ２０には、基板側ウエハ供給部から取り出されたウエハ基板４が載置され、ボンディングステージ２０により、取り出し対象チップ２がボンディングされる位置で第３のカメラ２３の下方になるよう移動している。

取り出し対象のチップ２は、第１のカメラ１６により画像検査された後、ピックアップノズル１２が、ピックアップノズル移動装置１４により対象チップ２の上方に移動して、下降し、チップ２を吸着する。ピックアップノズル１２がチップ２を吸着した状態で、突上装置１５がチップ２を上方へ突き上げると共に、突き上げ高さに応じてピックアップノズル１２が上昇する。そして、突上装置１５よりウエハシート１１による粘着力が弱められた後、ピックアップノズル１２が上昇することによりチップ２は完全にウエハシート１１から剥離される。その後、ピックアップノズル１２は、中継ステージ７のチップ載置テーブル１７の上方へ移動し、下降し、チップ２をチップ載置テーブル１７に載置する。

中継ステージ７は、中継ステージ移動装置１８により、チップ載置テーブル１７をピックアップノズル１２によるチップ２の載置位置ＡからＹ軸方向の異なる位置（この位置を取上位置Ｂという）に移動する。この取上位置Ｂで第２のカメラ１９によりチップ載置テーブル１７上のチップ２の画像検査を行う。

他方、ボンディングツール２１は、ボンディングツール移動装置２２により取上位置Ｂ上方に移動し、下降して、取上位置Ｂに載置されているチップ２を吸着保持し、上昇し、ボンディングステージ２０上方に移動する。このときピックアップノズル１２は、ウエハステージ１０側に移動し、次のチップ２のピックアップ動作に入っている。

その後、ボンディングツール２１はウエハ基板４上のボンディング位置に移動して、所定の設定高さまで下降し、第３のカメラ２３によりチップ２上面のマーク及びウエハ基板４上面のマークを順に画像認識して、ボンディングステージ２０によりチップ２とウエハ基板４が位置合せされた後、チップ２をウエハ基板４に加熱圧着してボンディングを行う。このとき中継ステージ７はＹ軸方向に移動し、チップ載置テーブル１７は載置位置Ａへ移動している。一つのチップ２のボンディング終了後、次のボンディングのためにボンディングツール２１は、上昇し中継ステージ７へと戻る。この動作を繰り返すことにより、ウエハ基板４に所定のチップ２の搭載が完了すると、該ウエハ基板４は次の工程へと移送される。

本実施例にかかるボンディング装置の全体を示す概略平面図 同概略正面図 チップ突き上げ装置の位置関係を示す説明図 チップ突き上げ動作の説明図で、（Ａ）は動作開始時の第１段階説明図、（Ｂ）は、第２段階説明図、（Ｃ）は、第３段階説明図、（Ｄ）は、第４段階説明図、（Ｅ）は、突き上げ完了時の第５段階説明図である。 従来のチップ突き上げ動作の第１例を示す説明図 従来のチップ突き上げ動作の他例を示す説明図

符号の説明

１．．．．．．ボンディング装置
２．．．．．．チップ
３．．．．．．ウエハリング
４．．．．．．ウエハ基板
５．．．．．．ウエハリング供給部
６．．．．．．チップ供給部
７．．．．．．中継ステージ
８．．．．．．ボンディング部
９．．．．．．ウエハ搬送装置
１０．．．．．ウエハステージ
１１．．．．．ウエハシート
１２．．．．．ピックアップノズル
１３．．．．．マガジン
１４．．．．．ピックアップノズル移動装置
１５．．．．．突き上げ装置
１６．．．．．第１のカメラ
１７．．．．．．チップ載置テーブル
１８．．．．．中継ステージ移動装置
１９．．．．．第２のカメラ
２０．．．．．ボンディングステージ
２１．．．．．．ボンディングツール
２２．．．．．ボンディングツール移動装置
２３．．．．．．第３のカメラ
２５．．．．．突き上げ部材
２６．．．．．Ｘ軸駆動テーブル
２７．．．．．Ｙ軸駆動テーブル
２８．．．．．θ軸駆動テーブル
３０．．．．．外突き上げ部材
３１．．．．．中間突き上げ部材
３２．．．．．中央突き上げ部材
Ａ．．．．．．載置位置
Ｂ．．．．．．取上位置

Claims (2)

1. 上端に平面を有し中央に配置される中央突き上げ部材と、該中央突き上げ部材の外側に配置され、上端に平面を有する少なくとも１つの環状突き上げ部材と、各突き上げ部材を個別に上下動させる駆動手段とを設け、粘着シートに貼られたチップの裏側を外側の突き上げ部材より順次突き上げるチップ突き上げ装置において、
   外側の突き上げ部材から順次内側の突き上げ部材を上昇させる際に、外側の突き上げ部材を上昇させてから、遅れて内側の突き上げ部材が上昇するようにしたことを特徴とするチップ突き上げ装置。
   
2. 上端に平面を有し中央に配置される中央突き上げ部材と、該中央突き上げ部材の外側に配置され、上端に平面を有する少なくとも１つの環状突き上げ部材と、各突き上げ部材を個別に上下動させる駆動手段とを設け、粘着シートに貼られたチップの裏側を外側の突き上げ部材より順次突き上げるチップ突き上げ装置において、
   突き上げ部材を上昇させる際に、外側の突き上げ部材を、内側の突き上げ部材との高低差がチップに悪影響を与えない程度に先行させて上昇させてから、遅れて内側の突き上げ部材を、外側の突き上げ部材より高くまで上昇させることを特徴とするチップ突き上げ装置。
   

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