JP2010114441A - ダイエジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップを損傷せずに金属箔から剥離可能なダイエジェクタを提供する。
【解決手段】ダイエジェクタ１は、真空状態にすることが可能で、孔６を有するカバープレート３を備えるチャンバ２と、前記チャンバの内部に配置され、前記孔内に突出し、前記カバープレートの表面９に対して垂直もしくは斜角に伸長する方向に同時におよび個別に変位可能な複数のプレート８と、前記プレートを変位するための駆動手段とを備える。前記駆動手段は、モータ１４および前記モータにより所定の経路に沿って２個の位置間を前後に移動可能なピン１３を備える駆動機構１２を備える。前記プレートの各々は経路状の開口部を備える。前記ピンは、前記プレートの各々における前記経路状の開口部内を誘導される。前記経路状の開口部は、前記ピンが前記経路に沿って移動すると前記プレートが所定の手順で前述の方向に変位するよう、プレートごとに異なる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップの実装工程に用いられる、半導体チップを金属箔から剥離および分離する工程を支持するためのダイエジェクタに関する。

半導体チップは通常、半導体実装装置上で加工することを目的として、当該分野においてはテープとしても知られ、フレーム内に保持される金属箔上に設けられる。半導体チップは金属箔に固着する。金属箔を保持するフレームは、変位可能なウエハテーブルに収容される。ウエハテーブルは、半導体チップを所定の場所に順次供給するために周期的に変位し、当該供給された半導体チップはチップグリッパに収容され、基板上に配置される。当該供給された半導体チップを金属箔から分離する工程は金属箔の下に配置されるダイエジェクタにより支持される。

多くの場合、ダイエジェクタ内に配置される１個もしくは複数のニードルにより、半導体チップの金属箔からの剥離を支持する。ニードル支持による公知の方法は、例えば特許文献１もしくは特許文献２等、多くの特許文献に記載されている。特許文献３に記載のダイエジェクタは、平らな端部を有する複数のロッドを有する基台および複数のニードルを有する第２の基台を備え、前記ニードルは前記ロッド間に配置され、各ロッドにおける前記平らな端部表面はニードル断面の数倍である。半導体チップを剥離するため、まずロッドを有する基台を上昇させ、ニードルを備える基台をニードルがロッドから突出するまで上昇させる。

特許文献４に記載の公知のダイエジェクタは支持構造体を有し、金属箔は剥離処理全体を通して変位しない。支持構造体は平らな端部を有するロッドにより囲まれており、前記平らな端部は半導体チップに対して接近する方向および分離する方向に変位可能である。前記支持構造体および前記ロッドは、各々がマトリクス状に配置される複数のタペット式ロッドにより構成されていてもよい。

特許文献５に記載の公知のダイエジェクタは相互に隣接して配置される複数のプレートを備え、半導体チップを剥離するため、前記複数のプレートを同時に上昇させ、その後外側から内側にかけて順次降下させるか、もしくは外側から内側にかけて順次上昇させて、支持面から突出するピラミッド状の隆起を形成する。

また、ニードルを使用せずに金属箔から半導体チップを剥離する様々な公知の方法がある。特許文献６においては、半導体チップ下の金属箔を様々な箇所で吸引し、金属箔を当該箇所において半導体チップから分離する。特許文献７および特許文献８においては、金属箔はダイエジェクタの端部上を移動することにより分離される。特許文献９においては、金属箔を半導体チップとの境界部分において真空を利用して吸引し、チップグリッパにより把持される半導体チップに対して変位することにより、半導体チップを金属箔から剥離する。

剥離する半導体チップの厚さは日々薄くなり続けている。今日、多くの場合で厚さは１００マイクロメートルより薄く、また、２０〜１０マイクロメートル、もしくは５マイクロメートルまでと、厚さは更に薄くなる傾向にある。また、更なる要素として、ウエハによっては裏面に接着層を備えるものがあることが挙げられる。これにより、半導体チップの金属箔に対する接着性が高くなる。上述の技術は、今日ではもはや十分ではなく、および／もしくは信頼性が十分ではない場合が多く、もしくは相対的に遅く、従って剥離処理中の半導体チップの損傷、もしくは破損が頻繁に発生することになる。

米国公開公報２００４０１０５７５０号 米国特許第７２６５０３５号 米国公開公報２００８０８６８７４号 ＰＣＴ国際公開公報ＷＯ２００５１１７０７２号 米国公開公報２００５００５９２０５号 米国特許第４９２１５６４号 米国公開公報２００２１２９８９９号 米国特許第７２３８５９３号 米国特許第６５６１７４３号

本発明は、半導体チップ、特に薄型半導体チップを損傷せずに金属箔から迅速かつ確実に剥離可能なダイエジェクタを提供する目的に基づく。

本発明によるダイエジェクタは、真空状態にすることが可能で、孔を有するカバープレートを備えるチャンバと、前記チャンバ内部に配置され、前記第１の孔内に突出し、前記カバープレートの表面に対して垂直もしくは斜角に伸長する方向に変位可能な複数のプレートとを備える。前記ダイエジェクタは更に、前記プレートを変位するための駆動手段を備える。前記駆動手段は、モータおよび前記モータにより２個の位置間を所定の経路に沿って前後に移動可能なピンを有する少なくとも１個の駆動機構を備える。前記プレートの各々は経路状の開口部を備える。前記ピンは、前記プレートの各々における前記経路状の開口部内を誘導され、前記経路状の開口部は、前記ピンが前記経路に沿って移動すると前記プレートが所定の手順で前述の方向に変位されるようプレートごとに異なる。

前記駆動手段は、前記プレートを前述の方向に同時に変位可能な駆動機構を更に備えると効果的である。

前記プレートは好ましくは２個の部材、すなわち前記経路状の開口部を備える第１の部分および前記第１の部分に挿入される第２の部分からなる。各プレートの前記第１の部分は前述のチャンバ内に配置され、前記駆動機構に結合される。これにより、前記ダイエジェクタを簡単に異なる大きさの半導体チップに対応させることが可能である。従って、各プレートの前記第１の部分は前記駆動機構の構成要素と考えてもよいのに対し、前記プレートの前記第２の部分は用途に合わせて挿入され、前記第２の部分の数は前記第１の部分の数より少なくてもよく、実質的なプレートであると考えてもよい。

本明細書に組み込まれて一部をなす添付の図面は、詳細な説明と併せて、本発明の少なくとも１個の実施の形態を図示し、本発明の原理および実施例を説明する。図は原寸大ではない。

図１は、本発明によるダイエジェクタの側面断面図を示す。 図２は、ダイエジェクタの平面図を示す。 半導体チップを金属箔から剥離および分離する工程のスナップショットを示す。 半導体チップを金属箔から剥離および分離する工程のスナップショットを示す。 半導体チップを金属箔から剥離および分離する工程のスナップショットを示す。 半導体チップを金属箔から剥離および分離する工程のスナップショットを示す。 図７は、ダイエジェクタの部材を示す。 図８は、２個の部材を備えるプレートを示す。

図１は、本発明によるダイエジェクタ１の側面断面図を示す。前記ダイエジェクタ１は封止されたチャンバ２を備え、前記チャンバ２は真空状態にすることが可能であり、半導体チップ５を保持する金属箔４が配置される好ましくは着脱可能および交換可能なカバープレート３を備える。前記チャンバ２はまた、前記ダイエジェクタ１のハウジングにより、もしくはその一部により構成されていてもよい。また、前記カバープレート３も封止部材からなっていてもよい。前記カバープレート３は、前記半導体チップ５にほぼ同一な大きさを有する矩形の孔６を中央に備え、好ましくは、図２にのみ示す、前記チャンバ２が真空状態にある場合に前記金属箔４を吸引する複数の孔７を更に備える。前記ダイエジェクタ１は更に複数のプレート８を備え、前記複数のプレート８は前記チャンバ２内部において相互に隣接して配置され、ｚ方向として規定する方向に同時におよび／もしくは個別に変位可能である。実施例に示すように、前記ｚ方向は好ましくは前記カバープレート３の表面９に垂直に伸長し、もしくは少なくとも前記カバープレート３の前記表面９に対して斜角に伸長し、前記斜角の角度は前記ｚ方向が前記カバープレート３の前記表面９に対する垂直線により封止する角度を規定する。前記角度は０度から８０度と広範囲の角度が可能であり、通常、利用可能空間によってのみ制限される。しかしながら、前記プレート８が前記カバープレート３の前記表面９に平行に変位する場合は本発明の範囲には含まれないため、前記角度は明らかに９０度ではない。前記プレート８は前記カバープレート３の前記中央孔６内に突出し、相互に接触していると効果的である。前記プレート８および前記孔６縁部の間には周辺部空隙１０が存在する。チャンバ２は真空状態にすることが可能である。前記ダイエジェクタ１（図１）の前記カバープレート３の前記孔６内部において、前記プレート８により覆われる表面積は好ましくは各半導体チップ５の表面積よりやや小さく、すなわち、前記半導体チップ５が前記プレート８により規定される表面から全ての側部について横方向に約０．５から１ミリメートル突出するよう寸法構成される。プレート８の数は前記半導体チップ５の寸法により決定される。３×３ミリメートルの極小の半導体チップの場合、プレート８の数は少なくとも３個である。

プレートという用語は、同様の機能を有する材料全てを含むものとする。プレート８は例えば、ロッドもしくはビームからなっていてもよい。前記プレート、ロッド、ビーム等は、相互に接して配置されていてもよく、もしくは、十分な空間がある場合は相互に離して配置されていてもよい。

前記ダイエジェクタ１は更に、前記プレート８を同時におよび個別に前記ｚ方向に変位する駆動手段を備える。実施例に示すように、好ましくは、当該駆動手段は第１の駆動機構１１および第２の駆動機構１２を備える。前記第１の駆動機構１１は全プレート８を同時に前記ｚ方向に変位するために用いられ、本実施例においては、更に前記第２の駆動機構１２を前記ｚ方向に変位するために用いられる。前記第２の駆動機構１２は、前記プレート８を所定の手順で個別に前記ｚ方向に変位するために用いられる。前記第２の駆動機構１２はカムディスクの原理に基づき、前記プレート８を制限的誘導により前記ｚ方向に変位するよう構成される。本解決方法は、ばねを必要としないという利点を備える。

図２は、前記ダイエジェクタ１における前記チャンバ２の前記カバープレート３の平面図を示す。

半導体チップ５を前記金属箔４から剥離および分離する工程は、前記ダイエジェクタ１をチップグリッパ１５（図４）と連動して用いることにより実行される。チップグリッパ１５は、真空状態にすることが可能な、半導体チップを吸引し強固に保持する吸引部材を有すると効果的である。前記チップグリッパ１５はまた、ベルヌーイ効果に基づき、吸引効果を実現するために圧縮空気の供給が必要な吸引部材を有する。各々がスナップショットを示す図１および図３〜図６を参照して、半導体チップの剥離方法を以下に詳細に説明する。図３から図６においては、前記プレート８を移動する前記駆動手段は図示しない。前記プレート８の正の前記ｚ方向への移動を上昇と規定し、前記プレート８の負の前記ｚ方向への移動を降下と規定する。前記プレート８の前記金属箔４に面する側部は当初、前記カバープレート３の前記表面９と略一直線をなす。
前記プレート８のうちいくつかを特にプレート８、８”および８”’と規定する。

前記方法は以下の工程Ａから工程Ｄを備える。
Ａ）剥離する前記半導体チップ５’が前記カバープレート３の前記孔６上部に配置されるよう、前記金属箔４を前記ダイエジェクタ１に対して変位する工程。
Ｂ）チャンバ２を真空状態にして前記金属箔４を前記カバープレート３に吸着させる工程。
Ｃ）前記プレート８を個別に、もしくは全て同時に所定の手順で連続して降下させる工程。
Ｄ）工程Ａもしくは工程Ｂもしくは工程Ｃの後で、前記チップグリッパ１５を降下させて前記半導体チップ５’を吸引および強固に保持し、前記チップグリッパ１５および前記半導体チップ５’を移動する工程。

多くの場合、工程Ｂおよび工程Ｃの間に次の工程を実行すると効果的である。
ＢＣ）前記プレート８を、前記プレート８の前記金属箔４に面する側部が前記カバープレート３の前記表面９から突出するよう決定される所定の距離だけ、同時に上昇させる工程。

好ましくは、工程Ｃにおける前記プレート８の降下は、２個の最も外側のプレート８’およびプレート８”、すなわち最も外側の左プレート８’もしくは最も外側の右プレート８”のうちどちらか１個から開始するか、もしくは２個の最も外側のプレート８’およびプレート８”から同時に開始する。前記プレート８の降下はまた、任意のその他のプレートから開始してもよい。前記プレート８は、第２の所定の距離だけ降下させる。工程ＢＣが実行された場合、前記第２の所定の距離は前記第１の所定の距離より大きい。

図１は、工程Ａ後のスナップショットを示す。図３は、工程ＢＣ後のスナップショットを示す。図４は、前記２個の最も外側のプレート８’およびプレート８”が完全に降下し、前記最も外側のプレート８’およびプレート８”に隣接するプレートがある程度降下した時点のスナップショットを示す。前記金属箔４は既に前記半導体チップ５の縁部から剥離されている。図５は、前記プレート８うち複数が既に完全に降下した時点のスナップショットを示す。前記金属箔４の前記半導体チップ５からの剥離が更に進行している。図６は、１個のプレート８”’を除く全てのプレート８が中央において完全に降下した時点のスナップショットを示す。プレート８’”は、既にある程度降下し、前記金属箔４は前記半導体チップ５から完全に剥離されている。空隙１０における真空状態により前記金属箔４の底面に吸引力が作用して前記金属箔４を前記ダイエジェクタ１の前記カバープレート３方向に吸引し、これにより、工程ＢＣが実行された場合は工程ＢＣにおいて、および工程Ｃにおいて前記金属箔４が前記半導体チップ５から徐々に剥離し、遅くとも工程Ｄにおいて剥離が完了する。

前記金属箔４を前記半導体チップ５から剥離するために、いつの時点で前記チップグリッパ１５により支持する必要があるかは、前記半導体チップ５の厚さ、前記半導体チップ５の大きさ、前記金属箔４の保持力、真空により前記金属箔４に作用する吸引力等、複数の要素により決定される。前記チップグリッパ１５を使用する時点が遅くなればなる程、自動組立機の処理能力が高くなる。

次の半導体チップ５を分離するための準備として、前記プレート８は図１に示す初期状態に配置される。

前記ダイエジェクタ１の前記駆動手段は、本発明によれば、工程Ｃもしくは工程ＢＣおよび工程Ｃが通常１００ｍｓより短い、非常に短時間の間に実行されるよう決定される。これは、前記プレート８を強制的に誘導することにより可能となる。前記駆動手段の好ましい実施の形態は、２個の工程ＢＣおよび工程Ｃの速度を個別に最適化可能な２個の駆動機構を有する。

前記第１の駆動機構１１（図１）は、例えば第１の降下位置および第２の上昇位置を規定してもよい、空気圧により移動可能なシリンダからなる。前記第１の駆動機構１１はまた、プログラム制御により調節可能なｚ位置を有する電気駆動装置からなっていてもよい。前記第２の駆動機構１２はカムディスクの原理に基づく機構からなる。前記第２の駆動機構１２は、モータ１４、および所定の経路１７に沿って移動可能で、前記モータ１４により２個の終端位置間を前後に移動するピン１３を備える。前記所定の経路１７は、好ましくは直線もしくは円形路からなる。前記プレート８の各々は、経路状の開口部１６ （図７）を備え、前記ピン１３は各開口部内を誘導される。図７は、前記経路状の開口部１６および、前記開口部１６内を誘導される前記ピン１３を備える前記プレート８の平面図を示す。ピン１３が、本実施例においては水平方向に直線状に伸長する前記経路１７に沿って、前記経路１７の左端から右端まで移動する場合、前記プレート８は負の前記ｚ方向、すなわち開口部１６の側部に対して斜角に伸長する短い中央部を移動する。本実施の形態においてピン１３は常に同一のｚ位置を規定するため、前記プレート８は、前記ピン１３が前記斜角な中央部を通過する際、前記ｚ方向に降下する。前記開口部１６の前記中央部はプレート８ごとに異なる位置に設けられ、これにより前記プレート８を必要に応じて所定の手順で前記ｚ方向に降下する。前記ピン１３が直線上ではなく円形路上を移動する場合、前記経路状の開口部１６はそれぞれ異なる形状を有する。

また、前記第１の駆動機構１１（図１）により実行される移動を前記第２の駆動機構１２に統合し、前記第１の駆動機構１１を省略することも可能である。この場合、前記プレート８の前記経路状の開口部１６には、前記プレート８を同時に所定の距離だけ前記ｚ方向に上昇させる他の部位が設けられる。

前記ダイエジェクタ１を異なる大きさの半導体チップに確実に対応させるため、好ましくは前記プレート８は図８に示すように２個の部材、すなわち前記経路状の開口部１６を備える下部８Ａ、および前記下部８Ａに挿入される上部８Ｂからなる。前記上部８Ｂおよび前記カバープレート３における前記孔６の数および幅Ｂは半導体チップの寸法に合わせて調整されるのに対し、前記プレート８の前記下部８Ａは前記ダイエジェクタ１内において何ら変更されない。

本発明の実施の形態および用途を上記に提示および記述したが、本開示の恩恵を受ける当業者にとって、上述したもの以外に本発明の精神から逸脱することなく多くの変更が可能であることは明らかである。従って、本発明は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。

Claims (3)

1. 孔（６）を有する表面を備えるカバープレート（３）を有し、真空状態にすることが可能なチャンバ（２）と、
   前記チャンバ（２）の内部に配置され、前記第１の孔（６）内に突出し、前記カバープレート（３）の前記表面（９）に対して垂直もしくは斜角に伸長する方向に変位可能な複数のプレート（８）と、
   モータ（１４）、および前記モータ（１４）により所定の経路（１７）に沿って２個の位置間を前後に移動可能なピン（１３）を備える駆動機構（１２）を備える、前記プレート（８）を変位するための駆動手段とを備え、
   前記プレート（８）の各々は経路状の開口部（１６）を有し、前記ピン（１３）は前記プレート（８）の各々における前記経路状の開口部（１６）内を誘導され、前記経路状の開口部（１６）は前記ピン（１３）が前記経路（１７）に沿って移動すると前記プレート（８）が所定の手順で前述の方向に変位するようプレート（８）ごとに異なる、ダイエジェクタ（１）。
2. 前記駆動手段は更に、前記プレート（８）を前述の方向に同時に変位可能な駆動機構（１１）を備える、請求項１に記載のダイエジェクタ（１）。
3. 前記プレート（８）は、前記経路状の開口部（１６）を有し、前記チャンバ（２）に配置され、前記駆動機構（１２）に結合される第１の部分（８Ａ）と、前記第１の部分（８Ａ）に挿入される第２の部分（８Ｂ）とを備える、請求項１もしくは請求項２に記載のダイエジェクタ（１）。

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