JP2009206134A - チップのピックアップ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイアタッチフィルム付きの薄型のチップを、高速でダメージを与えることなくピックアップすることができるチップのピックアップ方法を提供することを目的とする。
【解決手段】下面にダイアタッチフィルムが貼着された板状のチップをシートからダイアタッチフィルムとともにピックアップするチップのピックアップ方法において、取り出しノズルによってチップを吸着保持して取り出すピックアップ動作に先立って、エジェクタ機構８の吸着部２３に設けられた冷媒循環溝２３ｄに冷媒を循環させることによりダイアタッチフィルム７を冷却して硬化させ、次いでエジェクタ機構８のエジェクタピン２４によってシート５の下方から硬化して剛性が増大した状態のダイアタッチフィルム７をチップ６とともに突き上げ、チップ６をダメージなく安定してシート５から剥離させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ウェハから切り出されシートに貼り付けられた状態のチップをピックアップするチップのピックアップ方法に関するものである。

半導体装置の製造工程において、半導体チップは多数の個片のチップより成るウェハから切り出される。この個片チップの切り出しは、粘着性のシートにウェハを貼り付けた状態で行われ、切り出された個片のチップはシートから剥ぎ取られてピックアップされる（例えば特許文献１参照）。このピックアップ作業は、シートを下面側から吸着した状態で、シートの下面側からチップをエジェクタによって突き上げることによりシートから剥離させながら、チップを取出しヘッドによって吸着保持して取り出すようにしている。
特許第２６７９２６６号公報

最近の電子部品の小型化に伴ってチップは薄型化する傾向にあり、１００μｍ以下の極薄のチップが実用化されるようになっている。このような極薄のチップを接着剤を介して基板に固着するダイボンディング工程において、従来のように予め接着剤が塗布された基板にチップを搭載すると、チップ厚みが小さいことに起因して、チップの上面に接着剤が回り込んで汚損する不具合が生じやすい。このため、このような極薄のチップに対してはダイボンディング用の接着剤の供給形態として、接着剤が予めダイアタッチフィルムの形でチップの下面に貼着される場合が多い。このような場合には、チップは撓みやすくて取り扱いが難しい上にシートとの貼着力が従来よりも強い場合も多くなっており、ピックアップ時にシートから剥離させる際の難度が増している。このためピックアップ動作の高速高能率化が難しく、このようなダイアタッチフィルム付きの薄型のチップを対象として、チップにダメージを与えることなく確実に効率よくシートから剥離させる技術が求められていた。

そこで本発明は、ダイアタッチフィルム付きの薄型のチップを高速でダメージを与えることなくピックアップすることができるチップのピックアップ方法を提供することを目的とする。

本発明のチップのピックアップ方法は、下面にダイアタッチフィルムが貼着された板状のチップが前記ダイアタッチフィルムを介して貼り付けられたシートを保持するシート保持部と、ノズル昇降機構によって昇降自在に設けられ前記チップの上面に当接してこのチップを吸着保持する取出しノズルと、前記シート保持部の下方にこのシート保持部に対して相対的に昇降自在に配設され、前記シートの下面に当接して前記チップとシートとの剥離を促進させる剥離促進機構と、前記剥離促進機構を前記シートに貼り付けられたチップに対して相対的に位置合わせする位置合わせ手段とを備えたチップのピックアップ装置によって、前記シートから前記チップを前記ダイアタッチフィルムとともにピックアップするチップのピックアップ方法であって、前記取り出しノズルによって前記チップを吸着保持して取り出すピックアップ動作に先立って、ピックアップ対象のチップに貼着されたダイアタッチフィルムを冷却して硬化させる。

本発明によれば、取り出しノズルによってチップを吸着保持して取り出すピックアップ
動作に先立って、ピックアップ対象のチップに貼着されたダイアタッチフィルムを冷却して硬化させることにより、ダイアタッチフィルム付きのチップを高速でダメージをほとんど与えることなくピックアップすることができる。

図１は本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置の構成を示すブロック図、図２は本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置における取出しノズルの部分断面図、図３は本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置における剥離促進機構の斜視図、図４は本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置における剥離促進機構の部分断面図、図５、図６は本発明の一実施の形態のチップのピックアップ方法の工程説明図、図７は本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置の取り出し対象となるチップに貼着されたダイアタッチフィルムの貯蔵弾性率の温度依存性を示すグラフである。

まず図１を参照してチップピックアップ装置の構成について説明する。このチップピックアップ装置は、ダイシングによって個片に分割されシートに貼り付けられた状態の半導体チップを取出しノズルで吸着保持してピックアップする機能を有するものである。図１においてチップ供給部１は、ＸＹテーブル２に立設されたブラケット３上に保持テーブル４を結合して構成されている。保持テーブル４には複数の半導体チップ６（以下、単に「チップ６」と略記する）が貼り付けられたシート５が保持されている。チップ６は薄化加工された薄型チップであり、剛性が小さく撓みやすい特性を有している。

本実施の形態においては、チップ６は下面（回路形成面の裏面）にダイボンディング時の接着剤として機能するダイアタッチフィルムが貼り付けられたダイアタッチフィルム付きのチップとなっている。すなわち、ダイアタッチフィルムは半導体ウェハの状態においてシート状で貼り付けられ、半導体ウェハを個片に分割するダイシング時にチップ６とともに個片に分割される。チップ６は個片毎に分割されたダイアタッチフィルム７を介してシート５に貼り付けられており（図２参照）、チップ６をシート５から取り出す際には、シート５からチップ６をダイアタッチフィルム７とともにピックアップする。保持テーブル４は、下面にダイアタッチフィルムが貼着された板状のチップがダイアタッチフィルムを介して貼り付けられたシート５を保持するシート保持部となっている。

ここで本実施の形態においてダイアタッチフィルム７として用いられる樹脂材料の組成例について説明する。ダイアタッチフィルム７は、チップ６を基板などの実装した状態においてチップ６を固着する接着剤としての機能を有するものであるため、適正な固着力とともにチップと基板との熱膨張係数の差を吸収して熱応力を緩和する機能が求められる。さらにダイアタッチフィルム７は予めチップ６に貼り付けられ、シート５からチップ６を取り出すピックアップ動作時にはシート５からダイアタッチフィルム７を剥離させる必要があることから、ピックアップ時において適正な粘着性を有していることが求められる。

このようなダイアタッチフィルムとして求められる特性を満たすため、ここでは、エポキシ樹脂とアクリルポリマを主成分とし、さらに熱膨張係数の差を吸収するためのフィラ成分を含有させた樹脂をフィルム状にして、Ｂステージ状態、すなわち熱硬化が中途で停止した半硬化状態とした樹脂膜をダイアタッチフィルムとして用いる。具体例としては、クリジジルメタクリレートを共重合した架橋性アクリルポリマ、エポキシ樹脂（例：ビスフェノールＡ型官能エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型多官能エポキシ樹脂）、フェノールノボラック系硬化剤、高架促進剤（イミダゾール化合物）からなる樹脂材料に必要に応じてシリカなどのフィラ粒子を加えた樹脂材料を、離型処理したＰＥＴフィルムに塗布して膜状とし、１４０℃の温度で約５分間乾燥することによってＢステージ状態としたものを用いている。

保持テーブル４の下方には剥離促進機構としてのエジェクタ機構８が配設されている。エジェクタ機構８は、以下に説明するピックアップヘッド９によるチップ６のピックアップ動作において、シート５の下面に当接してチップ６の下面に貼着されたダイアタッチフィルム７とシート５との剥離を促進させる機能を有している。すなわち、エジェクタ機構８は、ピックアップ対象のチップ６をダイアタッチフィルム７とともにシート５の下面側からエジェクタピン２４（図３参照）によって突き上げることにより、ダイアタッチフィルム７とシート５との界面の剥離を促進させる。

ＸＹテーブル２を駆動することにより、ピックアップ対象のチップ６はエジェクタ機構８に対して位置合わせされる。したがってＸＹテーブル２は、剥離促進機構であるエジェクタ機構８を、シート５に貼り付けられたチップ６に対して相対的に位置合わせする位置合わせ手段となっている。チップ供給部１の上方には、移動テーブル９ａに装着されたピックアップヘッド９が水平動自在に配設されている。ピックアップヘッド９の下部には、取出しノズル２０が装着されており、取出しノズル２０はピックアップヘッド９に内蔵されたノズル昇降機構によって昇降自在となっている。

図２に示すように、取出しノズル２０には真空吸引用の開口部２０ａが設けられており、開口部２０ａの下面には吸着板２０ｂが装着されている。吸着板２０ｂは焼結体などの多孔質材より製作されており、真空吸引源（図示省略）を駆動して開口部２０ａから真空吸引（矢印ａ）することにより、吸着板２０ｂの下面の保持面２０ｄにチップ６の全範囲を均等に吸着して保持することができるようになっている。吸着板２０ｂの外周側面には、樹脂膜など気密性を有するシール膜２０ｃが設けられており、真空吸着時の吸着性能を確保するようにしている。

保持面２０ｄは平坦面に加工されており、薄くて撓みやすいチップ６を対象とする場合にあっても、チップ６の全範囲を真空吸着によって保持面２０ｄに密着させて保持することにより、チップ６を平坦な状態に保つことができる。すなわち、取出しノズル２０はノズル昇降機構によって保持テーブル４に対して相対的に昇降し、吸着板２０ｂの下面にはチップ６の上面に当接してこのチップ６を吸着保持するとともに平坦な状態に保つ保持面２０ｄが設けられている。

シート５から剥離されたチップ６は、ダイアタッチフィルム７とともに取出しノズル２０によって真空吸着によりピックアップされる。ピックアップされたチップ６は、移動テーブル９ａによってピックアップヘッド９が移動することにより、取出しノズル２０とともに基板保持テーブル１０の上方に移動する。そしてここで取出しノズル２０を昇降させることにより、チップ６は基板保持テーブル１０に保持された基板１１上にダイアタッチフィルム７を介して搭載される。

保持テーブル４の上方には、カメラ１３を備えた撮像部１２が配設されている。撮像部１２はシート５上のチップ６を上方から撮像し、撮像結果を画像認識部１４に対して出力する。画像認識部１４はこの撮像結果を認識処理することにより、チップ６の位置を検出する。演算部１５はＣＰＵであり、記憶部１６に記憶されたプログラムを実行することにより各種動作処理や演算を行うことにより、以下に説明する各部を制御する。記憶部１６は各部の動作に必要なプログラムや認識対象のチップ６のサイズや、シート５上での配列データなどの各種データを記憶する。

機構制御部１７は、ピックアップヘッド９およびピックアップヘッド９を移動させる移動テーブル９ａ、エジェクタ機構８、ＸＹテーブル２を制御する。ＸＹテーブル２，保持テーブル４，移動テーブル９ａ、演算部１５および機構制御部１７は、位置検出手段によるチップ６の位置検出結果に基づいてピックアップ対象のチップを取出しノズル２０の開
口部２０ａに対して相対的に位置決めする位置決め手段となっている。表示部１８は撮像されたチップ６の画像や操作・入力時の画面を表示する。操作・入力部１９はキーボードなどの入力装置であり、操作入力やデータ入力を行う。

次に図３、図４、図５を参照して、エジェクタ機構８の構成について説明する。図３に示すようにエジェクタ機構８は、機構本体部８ａ，機構本体部８ａに昇降自在に保持された支持軸部２１および剥離ツール２２より構成される。剥離ツール２２は対象となるチップ６の形状・サイズに応じて別体で準備され、支持軸部２１の上面に交換自在に装着される。 機構本体部８ａ内にはツール昇降機構（図示省略）が内蔵されており、ツール昇降機構を駆動することにより、剥離ツール２２は保持テーブル４に保持されたシート５に対して下面側から相対的に昇降する（矢印ｂ参照）。

剥離ツール２２には、同心形状の吸着部２３がそれぞれの上面を面一状態として装着されており、剥離ツール２２の上面および吸着部２３の上面はシート剥離動作においてシート５の下面を吸着する吸着面２２ａ、２３ａとなっている。吸着面２３ａには、ピックアップ対象のチップ６の外形形状に対応して、複数の吸着孔２３ｂが等配配置で形成されており、吸着面２３ａの中心位置には、突き上げ孔２３ｃが開孔している。

図４は、図３におけるＡ−Ａ断面を示しており、突き上げ孔２３ｃにはエジェクタピン２４が挿通している。エジェクタピン２４はピン保持部２４ａによって保持されており、ピン保持部２４ａはエジェクタ昇降機構２５によって昇降自在となっている。エジェクタ昇降機構２５を駆動することによりエジェクタピン２４は昇降し（矢印ｇ）、エジェクタ機構８による剥離促進動作においては、エジェクタピン２４が突き上げ孔２３ｃから突没する。また吸着部２３に設けられた吸着孔２３ｂは、剥離ツール２２の内部に設けられた吸引空間２２ｃと連通している。吸引空間２２ｃはさらに吸引孔２２ｄを介して真空吸引源２６に接続されており、真空吸引源２６を駆動することにより、吸引孔２２ｄから真空吸引し（矢印ｄ）、これにより、吸着面２３ａに開孔した吸着孔２３ｂから真空吸引する（矢印ｃ）。この真空吸引により、チップ６のピックアップ動作においてシート５は剥離ツール２２によって下面側から吸着保持される。真空吸引源２６は、吸着孔２３ｂから真空吸引する真空吸引手段となっている。

吸着部２３には、外周面に沿って上下２段に冷媒循環溝２３ｄが形成されており、吸着部２３を剥離ツール２２に装着した状態において、冷媒循環溝２３ｄは剥離ツール２２の内部において冷媒を循環させるための冷媒流路として機能し、剥離ツール２２の内部には冷却ジャケットが形成される。これらの冷媒循環溝２３ｄは剥離ツール２２に設けられた冷媒孔２２ｂと連通しており、冷媒孔２２ｂはさらに管路２７を介して冷媒循環装置２８に接続されている。冷媒循環装置２８は水などの液状の冷媒を所定の温度に冷却して循環させる機能を有しており、冷媒循環装置２８を駆動することにより、管路２７を介して冷媒が冷媒循環溝２３ｄの内部を循環し（矢印ｅ，ｆ）、これにより吸着部２３が予め設定された所定温度に冷却される。冷媒循環溝２３ｄ、管路２７および冷媒循環装置２８は、エジェクタ機構８に備えられて吸着部２３を冷却する冷却手段となっている。

このように吸着部２３を冷却することにより、後述するチップのピックアップ動作において、シート５を介してチップ６に貼着されたダイアタッチフィルム７を常温よりも低温に冷却することができる。これによりダイアタッチフィルム７を硬化させて剛性を増大させ、ピックアップ動作時にチップ６の剛性を補う効果を得る。なお、エジェクタ機構８に備えられて吸着部２３を冷却する冷却手段として、吸着部２３内に形成された冷却ジャケット内に冷媒を循環させる方式以外にも、ペルチエ素子によって吸着部２３の温度を任意に設定する方式、さらにはシート５の上方から対象となるチップ６に冷却気体を吹き付ける方法など、各種の冷却手段を用いることができる。

このチップのピックアップ装置は上記のように構成されており、次に図５，図６を参照して、このチップのピックアップ装置によって、保持テーブル４に保持されたシート５からチップ６をダイアタッチフィルム７とともにピックアップするチップのピックアップ方法について説明する。

図５（ａ）は、エジェクタ機構８の剥離ツール２２をピックアップ対象となるチップ６に位置合わせした状態を示している。すなわち保持テーブル４を移動させることによりチップ６が貼着されたシート５を水平移動させ、ピックアップ対象のチップ６の中心位置を、突き上げ孔２３ｃに合わせる。このとき、突き上げ孔２３ｃ内においてはエジェクタピン２４が没入した状態となっている。

この後、図５（ｂ）に示すように、剥離ツール２２を上昇させて（矢印ｈ）、吸着面２３ａをシート５の下面に当接させる。次いで真空吸引源２６を駆動して吸着孔２３ｂから真空吸引し、シート５を吸着面２３ａに密着させる。このとき吸着部２３は、予め冷媒循環装置２８を駆動して冷媒循環溝２３ｄ内に冷媒を循環させておくことにより所定の温度まで冷却されており、これによりダイアタッチフィルム７はシート５を介して冷却される。ここでは、約０℃を目標温度として吸着部２３の冷却が行われる。

このように、ダイアタッチフィルム７を常温より低い温度に冷却することによるダイアタッチフィルム７の物性変化を、図７を参照して説明する。図７は、前述の樹脂組成によって製造されたＢステージ状態のダイアタッチフィルム７の貯蔵弾性率の温度依存性を示したものである。図７のグラフから判るように、ダイアタッチフィルム７の外力に対する剛性の度合いを示す貯蔵弾性率は、０℃以下の温度域では１０００Ｍｐａのオーダでほぼ一定であるが、０℃を超えると急激に低下して２０℃前後の常温域では１００Ｍｐａのオーダとなり、さらに温度が上昇すると約９０℃前後で最小値の約１Ｍｐａまで貯蔵弾性率が低下する。

換言すれば、下面側にＢステージ状態のダイアタッチフィルム７が貼着された状態におけるチップ６は、温度を常温（１５℃〜２５℃程度）から０℃程度まで低下させることにより、ダイアタッチフィルム７の貯蔵弾性率が１桁大きいオーダに増大することによって、チップ６をダイアタッチフィルム７と一体で取り扱う上での剛性が大幅に増大する。これにより、１００μｍ以下の薄型で剛性が低く、取り扱いが難しい種類のチップ６を取り出し対象とする場合にあっても、以下に説明するピックアップ動作を、厚みが大きく取り扱いが容易な通常のチップと同様の容易さで実行することができる。

すなわちピックアップ動作においては、図６（ａ）に示すように、真空吸引源２６を駆動して吸着孔２３ｂによるシート５の真空吸着を継続しながら、エジェクタ昇降機構２５を駆動してエジェクタピン２４を上昇させる突き上げ動作を行う（矢印ｉ）。これにより、エジェクタピン２４はシート５を突き破ってダイアタッチフィルム７を下面側から突き上げる。このとき、上述のようにダイアタッチフィルム７は冷却によって温度が低下して剛性が増大していることから、それ自体では剛性が低い薄型のチップ６とダイアタッチフィルム７が一体となった状態での剛性が大幅に増大し、シート５からの剥離がクラックなどのダメージを生じることなく安定して行われる。さらにこの剥離において、シート５もダイアタッチフィルム７とともに冷却されていることから、シート５とダイアタッチフィルム７の界面の密着力は低下しており、エジェクタピン２４の突き上げによってダイアタッチフィルム７はシート５から容易に剥離する。

そしてチップ６の取出しノズル２０による取り出しはこの状態で行われる。すなわち、図６（ｂ）に示すように、取出しノズル２０を取り出し対象のチップ６に対して位置合わ
せしながら昇降動作を行わせ（矢印ｊ）、吸着板２０ｂをチップ６の上面に当接させた状態で、開口部２０ａから真空吸引（矢印ａ）する。これにより、チップ６は吸着板２０ｂによって吸着保持される。そしてこの状態で取出しノズル２０が上昇することにより、チップ６はダイアタッチフィルム７とともにシート５から取り出される。

なお図６においては、エジェクタピン２４の突き上げによってチップ６がダイアタッチフィルム７とともにシート５から完全に剥離した状態を図示しているが、実際例においては、ダイアタッチフィルム７が部分的にシート５に貼着された状態のまま、取り出しノズル２０による取り出し動作を実行する形態であってもよい。この場合には、エジェクタピン２４によって突き上げられた部分の近傍がシート５から剥離するが、その他の範囲においては局部的にシート５とダイアタッチフィルム７とが貼着状態にあり、取り出しノズル２０によってチップ６を上方に引き上げることによって、ダイアタッチフィルム７はシート５から完全に剥離する。このような場合には、エジェクタピンによる突き上げは、ダイアタッチフィルム７とシート５との剥離を容易にすることを目的とした剥離促進動作に該当する。

すなわち本実施の形態に示すチップチップのピックアップ方法では、取り出しノズル２０によってチップ６を吸着保持して取り出すピックアップ動作に先だって、ピックアップ対象のチップ６に貼着されたダイアタッチフィルム７を冷却して硬化させ、エジェクタ機構８をシート５に貼り付けられたピックアップ対象のチップ６に対して相対的に位置合わせして、ダイアタッチフィルム７とシート５との剥離を容易にすることを目的とした剥離促進動作を実行するようにしている。これにより、薄型で下面にダイアタッチフィルムが貼着され剥離動作の難度が高いダイアタッチフィルム付きのチップを対象とする場合にあっても、高速でダメージを与えることなくピックアップすることができる。

なお上記実施の形態においては、剥離促進機構としてエジェクタピン２４をシート５の下面側から突き上げる方式のエジェクタ機構８を用いた例を示したが、剥離促進機構と例としてはエジェクタ機構に限定されるものではなく、各種の剥離促進機構を用いることができる。例えば、シート５の下面側からシート５を真空吸着により下方に撓ませて、シート５をダイアタッチフィルム７から剥離させる方法や、凸形状の押し上げ面を有する押し上げ部材によってシート５の下面を徐々に押し上げることによってシート５をダイアタッチフィルム７から剥離させる方法など、各種の方法を用いることが可能である。

本発明のチップのピックアップ方法は、ダイアタッチフィルム付きの薄型のチップを高速でダメージを与えることなくピックアップすることができるという効果を有し、薄型のチップをピックアップの対象としてシートからチップを取り出して基板に実装する分野において有用である。

本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置における取出しノズルの部分断面図 本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置における剥離促進機構の斜視図 本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置における剥離促進機構の部分断面図 本発明の一実施の形態のチップのピックアップ方法の工程説明図 本発明の一実施の形態のチップのピックアップ方法の工程説明図 本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置の取り出し対象となるチップに貼着されたダイアタッチフィルムの貯蔵弾性率の温度依存性を示すグラフ

符号の説明

４ 保持テーブル
５ シート
６ チップ
７ ダイアタッチフィルム
８ エジェクタ機構（剥離促進機構）
９ ピックアップヘッド
２０ 取出しノズル
２２ 剥離ツール
２２ａ、２３ａ 吸着面
２３ 吸着部
２３ｂ 吸着孔
２３ｃ 突き上げ孔
２３ｄ 冷媒循環溝
２４ エジェクタピン

Claims (2)

1. 下面にダイアタッチフィルムが貼着された板状のチップが前記ダイアタッチフィルムを介して貼り付けられたシートを保持するシート保持部と、ノズル昇降機構によって昇降自在に設けられ前記チップの上面に当接してこのチップを吸着保持する取出しノズルと、前記シート保持部の下方にこのシート保持部に対して相対的に昇降自在に配設され、前記シートの下面に当接して前記チップとシートとの剥離を促進させる剥離促進機構と、前記剥離促進機構を前記シートに貼り付けられたチップに対して相対的に位置合わせする位置合わせ手段とを備えたチップのピックアップ装置によって、前記シートから前記チップを前記ダイアタッチフィルムとともにピックアップするチップのピックアップ方法であって、
   前記取り出しノズルによって前記チップを吸着保持して取り出すピックアップ動作に先立って、ピックアップ対象のチップに貼着されたダイアタッチフィルムを冷却して硬化させることを特徴とするチップのピックアップ方法。
2. 前記剥離促進機構は、前記ピックアップ対象のチップをダイアタッチフィルムとともに前記シートの下面側からエジェクタピンによって突き上げるエジェクタ機構であり、このエジェクタ機構に備えられた冷却手段によって前記ダイアタッチフィルムを冷却することを特徴とする請求項１記載のチップのピックアップ方法。

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