JP2013171996A - 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】この発明は粘着シートから半導体チップを確実かつ容易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】上面が上記粘着シート３の下面を吸着保持するとともに、内部に複数の押し上げ体が上下方向に移動可能に設けられたバックアップ体１と、同心状に配置された複数の押し上げ体を、バックアップ体内の内側に位置する押し上げ体がその外側に位置する押し上げ体よりも高くなるよう上記ばねを圧縮しながら順次押し上げるカム体５３と、カム体によって押し上げられる複数の押し上げ体の中心に位置する押し上げ体の押し上げ高さを検出する接触式検出センサ１６と、押し上げ体がカム体によって押し上げられるときの実際の押し上げ高さを予め設定された設定高さと比較し、設定高さと実際の押し上げ高さの差を算出し、その差に基づいて押し上げ体を実際の押し上げ高さが補正されるようカム体によって作動させる制御装置１８を具備する。
【選択図】 図１

Description

この発明は粘着シートに貼着された半導体チップを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粘着シートに貼られており、この半導体チップを基板に実装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。

半導体チップを粘着シートからピックアップする場合、従来は吸着ノズルからなるピックアップツー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の上面によって吸着保持する。そして、その半導体チップを下面側から先端が鋭利な突き上げピンによって突き上げることで、上記半導体チップから上記粘着シートを剥離させ、上記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。

ところで、最近では半導体チップの厚さが５０μｍ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荷重を加えることで湾曲変形する柔軟性を備えている。そのため、そのように薄い半導体チップを突き上げピンによって粘着シートを引き伸ばしながら突き上げると、突き上げられた半導体チップの周辺部に上記粘着シートの張力が加わることになるから、その張力によって上記半導体チップは下方へ湾曲変形するということがある。

半導体チップが下方へ湾曲変形すると、その半導体チップの周辺部から粘着シートが剥離し難くなるため、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ないということがあったり、湾曲度合が大きくなると半導体チップが損傷するということがある。

そこで、半導体チップを突き上げたとき、その半導体チップが湾曲変形するのを防止し、しかも半導体チップの下面に貼着された粘着シートの剥離が半導体チップの周辺部から中心部に向かって徐々に進行するようにしたピックアップ装置が開発されている。

すなわち、上記ピックアップ装置は軸線を一致させて同芯的に設けられた複数の押し上げ体を有する。複数の押し上げ体がなす上面形状は、通常、ピックアップされる半導体チップと同等の形状、通常は四角形に形成されている。

そして、上記ピックアップ装置は、複数の押し上げ体を同時に所定の高さまで上昇させてピックアップされる半導体チップの下面全体を押圧して押し上げた後、最も外側に位置する押し上げ体を残し、他の押し上げ体を所定の高さまでさらに上昇させる。ついで、２番目の押し上げ体を残して他の押し上げ体を上昇させる。

このように、外側に位置する押し上げ体よりも内側に位置する押し上げ体の方が順次高くなるよう複数の押し上げ体を上昇させることで、半導体チップの下面の押し上げ体による支持は周辺部から中心部に向かって順次開放される。

それによって、半導体チップは押し上げ体による支持が開放された部分から粘着テープが剥離され、最終的に粘着テープは半導体チップの中心部分だけに貼着した状態となるから、その状態で半導体チップをピックアップツールによってピックアップすることができるというものである。

上記構成のピックアップ装置は、上記複数の押し上げ体の外周面と内周面との間、及び最も外側の押し上げ体の外周面と上記バックアップ体の内周面との間にそれぞれ隣り合う押し上げ体が上記ばねを圧縮しながら連動するよう、上記複数の押し上げ体がバックアップ体内に収容されている。

そして、各ばねのばね定数を設定することで、最も内側に位置する押し上げ体を、たとえばカムによって押し上げれば、複数の押し上げ体は、上述したように最初は一体的に所定高さまで上昇し、ついで外側に位置する押し上げ体が内側に位置する押し上げ体よりも順次高くなるよう押し上げられるようにしている。

特開２０１０−５６４６６号公報

ところで、上記構成のピックアップ装置によると、複数の押し上げ体は質量が異なるばかりか、内側と外側に位置する押し上げ体が接触しているために摩擦抵抗が生じる。しかも、複数の押し上げ体が上述したよう異なる高さで上昇するよう各ばねのばね定数を設定して製作したとしても、複数の押し上げ体は質量や互いに接触する押し上げ体間の摩擦抵抗などを考慮してばねを精密に製作することは困難である。

そのため、半導体チップをピックアップするために複数の押し上げ体を上昇させた場合、各押し上げ体が設定された高さにならないということがある。つまり、カムによって複数の押し上げ体を押し上げるようにしても、圧縮されたばねが所定の荷重とならずに各押し上げ体の上昇高さがカムによって設定された高さまで上昇しないということがある。

そして、各押し上げ体の実際の上昇高さが設定高さに到達しないと、各押し上げ体による半導体チップの押し上げ状態が不十分となることで、半導体ウエハの下面から粘着シートが十分に剥離されず、その半導体ウエハをピックアップツールであるノズル体によってピックアップできないということが生じたり、ピックアップ時に半導体ウエハの粘着シートに必要以上に貼着した部分が損傷するなどのことがある。

この発明は、複数の押し上げ体を予め設定された高さまで上昇させることができるようにすることで、半導体チップを粘着シートから確実にピックアップできるように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、粘着シートに貼着された半導体チップを、同心状に配置さればねによって弾性的に連動するよう設けられた複数の押し上げ体によって段階的に順次押し上げ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とともに、内部に上記複数の押し上げ体が上下方向に移動可能に設けられたバックアップ体と、
同心状に配置された上記複数の押し上げ体を、上記バックアップ体内の内側に位置する押し上げ体がその外側に位置する押し上げ体よりも高くなるよう上記ばねを圧縮しながら順次押し上げる駆動手段と、
この駆動手段によって押し上げられる上記複数の押し上げ体の中心に位置する押し上げ体の押し上げ高さを検出する検出手段と、
上記押し上げ体が上記駆動手段によって押し上げられるときの実際の押し上げ高さを予め設定された設定高さと比較し、上記設定高さと実際の押し上げ高さの誤差を算出し、その誤差に基づいて上記押し上げ体を実際の押し上げ高さが補正されるよう上記駆動手段によって作動させる制御手段と
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。

この発明は、粘着シートに貼着された半導体チップを、同心状に配置さればねによって弾性的に連動するよう設けられた複数の押し上げ体によって段階的に順次押し上げ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、
内部に上記複数の押し上げ体が上下方向に移動可能に設けられたバックアップ体の上面によって上記粘着シートの下面を吸着保持する工程と、
同心状に配置された上記複数の押し上げ体を、上記バックアップ体内の内側に位置する押し上げ体がその外側に位置する押し上げ体よりも高くなるよう上記ばねを圧縮しながら順次押し上げる工程と、
上記複数の押し上げ体の中心に位置する押し上げ体の押し上げ高さを検出する工程と、
上記押し上げ体が押し上げられるときの実際の押し上げ高さを予め設定された設定高さと比較し、上記設定高さと実際の押し上げ高さの差を算出し、その差に基づいて上記押し上げ体の実際の押し上げ高さを補正する工程と、
押し上げ高さが補正された上記押し上げ体によって押し上げられる半導体チップをピックアップする工程と
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。

この発明によれば、押し上げ体が押し上げられるときの実際の押し上げ高さを予め設定された設定高さと比較し、設定高さと実際の押し上げ高さの差を算出し、その差に基づいて押し上げ体の実際の押し上げ高さを補正するようにした。

そのため、押し上げ体を設定高さになるよう確実に押し上げることができるから、半導体チップのピックアップを、半導体チップを損傷させることなく確実に行なうことが可能となる。

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。 バックアップ体を示す縦断面図。 バックアップ体の上面を示す平面図。 （ａ）〜（ｄ）は半導体チップをピックアップする手順を順次示した説明図。

以下、この発明の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１に示すピックアップ装置はバックアップユニット１０を備えている。このバックアップユニット１０はバックアップ体１を備えている。このバックアップ体１は、ウエハリング２に張設された粘着シート３の下面側に対向して設けられ、図示しないＺ駆動源によってＺ方向において、後述するごとくバックアップ体１の上面が粘着シート３の下面に接触する位置と、粘着シート３から離れた位置との間で駆動されるようになっている。

上記ウエハリング２は固定リング５の上面に押圧リング６によって押圧保持される。このとき、ウエハリング２に保持された粘着シート３の下面周辺部はエキスパンドリング７に当たる。それによって、上記粘着シート３が引き伸ばされ、この粘着シート３の上面に多数の半導体チップ４に分割されて貼着された半導体ウエハが引き伸ばされ、各半導体チップ４の間隔が拡大される。

上記固定リング５、押圧リング６及びエキスパンドリング７はエキスパンド機構８を構成し、このエキスパンド機構８は図示しないＸ及びＹ駆動源によって水平方向に駆動可能になっている。それによって、粘着シート３に貼着された複数の半導体チップ４のうち、ピックアップされる半導体チップ４は上記バックアップユニット１０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、バックアップユニット１０に代わり、エキスパンド機構８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２とバックアップユニット１０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３の上面側で、上記バックアップユニット１０の上方にはピックアップ手段１１が設けられている。このピックアップ手段１１は可動体１２を有する。この可動体１２には軸線を垂直にして配置された駆動ねじ軸１３が螺合されている。この駆動ねじ軸１３は上下駆動モータ１４によって回転駆動される。それによって、上記可動体１２は上下方向である、Ｚ方向に駆動されるようになっている。

上記可動体１２にはノズル体としての吸着ノズル１７がばね１５によって弾性的に下方へ付勢されて設けられている。上記吸着ノズル１７には第１の接点１６ａが設けられ、上記可動体１２には上記第１の接点１６ａに上記ばね１５の付勢力によって弾性的に接触する第２の接点１６ｂが設けられている。

上記第１の接点１６ａと第２の接点１６ｂは、上記吸着ノズル１７がＺ方向下方に駆動されて下端の吸着面１７ａが上記半導体チップ４に接触したときに、その接触を検出する検出手段としての接触式検出センサ１６を構成している。

上記吸着ノズル１７が上記上下駆動モータ１４によってＺ方向下方に駆動され、吸着面１７ａが上記半導体チップ４に接触したことが上記接触式検出センサ１６によって検出されると、その検出信号は制御装置１８に出力される。それによって、制御装置１８は上記上下駆動モータ１４による上記吸着ノズル１７のＺ方向下方への駆動を停止するようになっている。つまり、上記上下駆動モータ１４は上記接触式検出センサ１６の検出信号に基づいて上記制御装置１８によって駆動が制御されるようになっている。

上記バックアップ体１は、図２と図３に示すように上端面に矩形状の開口部２３が形成され下端面が閉塞された角筒状をなしている。つまり、バックアップ体１には図２に示すように角柱状の収容部２４が上下方向に沿って形成されている。上記開口部２３は、図３に鎖線で示すピックアップの対象となる矩形状の半導体チップ４よりもわずかに小さな矩形状に形成されている。つまり、開口部２３は半導体チップ４と相似形状に形成されている。

図３に示すように、上記バックアップ体１の上面には、上記開口部２３を囲む３つの環状溝２５が同心的に形成されている。３つの環状溝２５はバックアップ体１の径方向に沿って形成された４つの連通溝２６によって連通している。４つの連通溝２６の１つには吸引孔２８の一端が開口している。この吸引孔２８は図２に示すように上記バックアップ体１の周壁に上下方向に沿って穿設されていて、その他端はバックアップ体１の下部側面に開口している。

上記吸引孔２８の他端には上記制御装置１８によって作動が制御される吸引ポンプ３１が配管３２（ともに図１に示す）によって接続されている。吸引ポンプ３１が作動すれば、吸引孔２８及び連通溝２６を介して３つの環状溝２５に吸引力が発生する。

したがって、バックアップ体１の上面を粘着シート３の下面に接触させれば、その上面に粘着シート３が吸着保持される。つまり、バックアップ体１の上面は粘着シート３を吸着保持する吸着面となっている。

上記バックアップ体１の角柱状の収容部２４にはピックアップされる半導体チップ４を押し上げるための押し上げ手段３３を構成する角筒状の第１の押し上げ体３４が上下動可能に収容され、この第１の押し上げ体３４には同じく角筒状の第２の押し上げ体３５が上下動可能に収容され、この第２の押し上げ体３５には角柱上の第３の押し上げ体３６が上下動可能に収容されている。つまり、第１乃至第３の押し上げ体３４〜３６は中心を一致させて同心的に設けられている。

上記第１乃至第３の押し上げ体３４，３５，３６には上下方向に貫通した吸引孔３４ａ，３５ａ，３６ａが穿設されている。第１、第２の押し上げ体３４，３５には複数の吸引孔３４ａ，３５ａが設けられ、第３の押し上げ体３６には中心部に１つの吸引孔３６ａが形成されている。

各吸引孔３４ａ，３５ａの下端は上記収容部２４に連通している。上記バックアップ体１には一端が上記収容部２４に連通し、他端が外面に開口した連通孔２９が穿設されている。この連通孔２９の他端は上記吸引ポンプ３１に上記配管３２によって接続されている。したがって、上記吸引ポンプ３１が作動すれば、上記第１、第２の押し上げ体３４，３５の上面にも吸引力が発生し、粘着シート３の下面を吸着するようになっている。

図２に示すように、上記外側押し上げ体３４の下端部の外周面の対向する一対の側面には断面形状がＬ字状の一対の第１の鍔３７が設けられている。

上記第１の鍔３７は上記収容部２４の対向する一対の内面に形成された第１の凹部３８に上下方向に移動可能に収容されている。つまり、第１の凹部３８の高さ寸法は上記第１の鍔３７の高さ寸法よりも大きく設定されている。

上記第１の鍔３７と上記第１の凹部３８の上面との間には第１のばね３９が圧縮状態で収容されている。それによって、上記外側押し上げ体３４は上記第１の鍔３７の下端面が上記第１の凹部３８の下端面に当たる位置で弾性的に保持されている。その状態において、第１の押し上げ体３４の上面は上記バックアップ体１の上面と同じ高さになるよう設定されている。

上記第２の押し上げ体３５は上記第１の押し上げ体３４内に収容される大きさの角筒状であって、その下端部の対向する一対の側面には断面形状がＬ字状の一対の第２の鍔４１が設けられている。この第２の鍔４１は上記外側押し上げ体３４の対向する一対の内面に形成された第２の凹部４２に上下方向に移動可能に収容されている。つまり、第２の凹部４２の高さ寸法は上記第２の鍔４１の高さ寸法よりも大きく設定されている。

上記第２の鍔４１と上記第２の凹部４２の上面との間には上記第１のばね３９よりも荷重に対する変形量が小さい、つまり強い第２のばね４３が圧縮状態で収容されている。それによって、上記第２の押し上げ体３５は上記第２の鍔４１の下端面が上記第２の凹部４２の下端面に当たる位置で弾性的に保持されている。その状態において、第２の押し上げ体３５の上面は上記第１の押し上げ体３４の上面と同じ高さになるよう設定されている。

上記第３の押し上げ体３６は上記第２の押し上げ体３５内に収容される大きさの角軸状であって、その下端部の対向する一対の側面には断面形状がＬ字状の一対の第３の鍔４４が設けられている。

上記第３の鍔４４は上記第２の押し上げ体３５の対向する一対の内面に形成された第３の凹部４５に上下方向に移動可能に収容されている。つまり、第３の凹部４５の高さ寸法は上記第３の鍔４４の高さ寸法よりも大きく設定されている。

上記第３の鍔４４と上記第３の凹部４５の上面との間には上記第２のばね４３よりも強い第３のばね４６が圧縮状態で収容されている。それによって、上記第３の押し上げ体３６は上記第３の鍔４４の下端面が上記第３の凹部４５の下端面に当たる位置で弾性的に保持されている。その状態において、第３の押し上げ体３６の上面は上記第２の押し上げ体３５の上面と同じ高さになるよう設定されている。

上記第３の押し上げ体３６の下端には駆動軸部４８が下方に向けて延出されている。この駆動軸部４８は上記バックアップ体１の底壁に形成された通孔５１から外部に気密に突出していて、その下端部にはカムフォロア５２が設けられている。

上記カムフォロア５２はカム体５３の外周面に当接している。このカム体５３は図１に示す回転モータ５４によって回転駆動される。図１に示すように、回転モータ５４の回転数はエンコーダ５０によって検出され、このエンコーダ５０の検出信号は上記制御装置１８に出力される。それによって、上記制御装置１８は上記回転モータ５４の回転、つまり上記回転モータ５４による上記カム体５３の回転角度を制御するようになっている。

上記カム体５３が回転駆動されると、上記第３の押し上げ体３６がこのカム体５３の上死点と下死点との間の所定の範囲で上下駆動される。図２は第３の押し上げ体３６が下降位置にある状態を示している。上記カム体５３と回転モータ５４は駆動手段５６を構成し、この駆動手段５６と上記第１乃至第３の押し上げ体３４，３５，３６とで上記押し上げ手段３３を構成している。

上記カム体５３が回転駆動されて上記第３の押し上げ体３６が上昇方向に駆動されると、この第３の押し上げ体３６の上昇に上記第２の押し上げ体３５と第１の押し上げ体３４が第３、第２のばね４６，４３を介して弾性的に連動する。このとき、押し上げ手段３３の最も外側に位置する第１の押し上げ体３４は第１のばね３９を圧縮する。

第１のばね３９を圧縮しながら第１の押し上げ体３４が上昇し、その第１の鍔３７の上端が第１の凹部３８の上面に当たると、この第１の押し上げ体３４の上昇が停止する。しかしながら、第２の押し上げ体３５は第２のばね４３を圧縮しながらさらに上昇し、それに第３のばね４６を介して連動する。

第２のばね４３が圧縮されて第２の押し上げ体３５の第２の鍔４１の上端が第２の凹部４２の上面に当たると、この第２の押し上げ体３５の上昇が停止して第３の押し上げ体３６だけが第３のばね４６を圧縮しながら上昇する。

そして、上記回転モータ５４がエンコーダ５０の検出信号に基づいて上記カム体５３を所定角度回転させて上記駆動軸部４８に設けられたカムフォロア５２、つまり上記第３の押し上げ体３６を後述するように設定された最大上昇位置まで上昇させると、上記制御装置１８によって上記回転モータ５４の回転が停止させられる。

その後、カム体５３の回転によって第３乃至第１の押し上げ体３６，３５，３４はそれぞれ第３乃至第１のばね４６，４２，３９の復元力によって上昇時とは逆方向に順次下降位置に戻ることになる。

すなわち、第１乃至第３のばね３９，４３，４６の強さを順次強くしたことで、第１乃至第３の押し上げ体３４，３５，３６を順次段階的に上昇させることができるようになっている。

上記第１乃至第３の押し上げ体３４〜３６による上記半導体チップ４の押し上げ高さは予め設定されている。つまり、第１乃至第３の押し上げ体３４〜３６の上昇高さが０の状態で上記カム体５３を回転させることで、上記第３の押し上げ体３６の上昇に上記第２の押し上げ体３５と第１の押し上げ体３４が連動して上昇する。このときの上昇を図４（ａ）にｈ１で示す第１の段階とし、第１の段階の上昇高さは１．０ｍｍに設定されている。

第１乃至第３の押し上げ体３４〜３６が１．０ｍｍ上昇した第１の段階の後、さらに上記第３の押し上げ体３６を上昇させると、第１の押し上げ体３４の上昇が停止して第２、第３の押し上げ体３５，３６が連動して上記第１の段階の上昇高さ１．０ｍｍから図４（ｂ）にｈ２で示す第２の段階まで上昇する。第２の段階の上昇高さは０．７ｍｍに設定されている。

そして、上記第３の押し上げ体３６を第２の段階からさらに上昇させると、第２の押し上げ体３５の上昇は停止し、第３の押し上げ体３６だけが図４（ｃ）にｈ３で示す第３の段階まで上昇する。第３の段階の上昇高さは０．５ｍｍに設定されている。

したがって、最終的に上記第３の押し上げ体３６は上面がバックアップ体１の上面と同じ高さの位置である、上昇高さが０の状態から、（ｈ１＋ｈ２＋ｈ３）の２．２ｍｍの高さまで上昇するよう設定されている。

上記第１乃至第３の段階における上記第３の押し上げ体３６の上昇高さは上記カム体５３のカム曲線に基づいて設定される。つまり、上記カム体５３のカム曲線に基づいてこのカム体５３の回転角度を制御することで設定される。上記カム体５３の回転角度の制御は、上記カム体５３を回転駆動する上記回転モータ５４の回転数を検出する上記エンコーダ５０の検出信号に基づいて行われる。

上記第１乃至第３の押し上げ体３４〜３６は上記第１乃至第３のばね３９，４３，４６を圧縮しながら上昇する。しかしながら、バックアップ体１に組み込まれた上記第１乃至第３のばね３９，４３，４６は、上述したように製作精度や材質などによって固有の圧縮特性を有する。つまり、性能が設計値と一致しないことがある。

そのため、上記エンコーダ５０が検出する上記回転モータ５４の回転数に基づいて上記第１乃至第３の段階における上記第１の押し上げ体３４の上昇高さを上述したように合計で２．２ｍｍになるよう設定しても、設定された各段階の上昇高さと実際の上昇高さとに誤差が生じることがある。つまり、設定された上昇高さに対して実際の上昇高さが低くなるということがある。

上記第１乃至第３の段階における上記第１乃至第３の押し上げ体３４〜３６の実際の上昇高さが設定された上昇高さに比べて低くなると、たとえば第１の段階では粘着シート３が矩形状の半導体チップ４の四隅部から確実に剥離しないということが生じ、第２の段階では半導体チップ４の四隅部から粘着シート３が剥離しない状態で半導体チップ４が押し上げられることで、半導体チップ４が下方へ大きく湾曲して割れが生じる虞がある。

そして、第３の段階では半導体チップ４からの粘着シート３の剥離が十分に進行していないために、半導体チップ４を吸着ノズル１７によって確実にピックアップすることができないということがある。

そこで、この実施の形態では、上記第１乃至第３の段階における上記第１の押し上げ体３４の実際の上昇高さ測定し、その測定に基づいて上記カム体５３により駆動される上記第３の押し上げ体３６の上昇高さを補正するようにしている。

なお、第１段階における第１、第２の押し上げ３４，３５の上昇高さ、及び第２の段階における第２の押し上げ体３５の上昇高さは上記第３の押し上げ体３６と同じ高さで上昇するから、各段階における上昇高さは上記第３の押し上げ体３６の上昇高さだけを測定すればよい。

上記第１の押し上げ体３４の実際の上昇高さの測定は上記接触式検出センサ１６を用いて後述するように行なわれる。なお、上記接触式検出センサ１６は半導体チップ４のピックアップ時に上記吸着ノズル１７がＺ方向下方に駆動されて吸着面１７ａが上記半導体チップ４に接触したとき、その接触を検出するためにピックアップ装置に予め備えられている。

上記制御装置１８は、図１に示すように設定部６１を有し、この設定部６１には第１の段階、第２の段階及び第３の段階における上記第３の押し上げ体３６の上昇高さがそれぞれ設定される。つまり、この実施の形態では上述したように第１の段階の上昇高さｈ１は１．０ｍｍ、第２の段階の上昇高さｈ２は０．７ｍｍ、第３の段階の上昇高さｈ３は０．５ｍｍに設定される。

なお、第２の段階の上昇高さｈ２は第１の段階の上昇高さｈ１である１ｍｍから０．７ｍｍということで、第３の段階の上昇高さｈ３は第２の段階の上昇高さｈ２の１．７ｍｍから０．５ｍｍということである。

上記設定部６１には比較部６２、記憶部６３及び駆動出力部６４が順次接続されている。上記比較部６２には上記接触式検出センサ１６が検出する第３の押し上げ体３６の第１乃至第３の段階における実際の上昇高さが出力され、各段階における実際の上昇高さが予め設定された各段階の設定値と比較される。

上記第３の押し上げ体３６の実際の上昇高さは、半導体チップ４をピックアップするピックアップ工程を行なう前の、ティーチング工程で上記接触式検出センサ１６によって検出される。

すなわち、上記カム体５３を上記回転モータ５４によって第１乃至第３の段階の設定高さに基づく回転角度で回転させ、そのときの上記第３の押し上げ体３６の上昇高さを上記接触式検出センサ１６によって検出する。

具体的なティーチング工程は、まず、上記上下駆動モータ１４によって上記吸着ノズル１７をバックアップ体１の上面から１．０ｍｍの高さに位置決めする。１．０ｍｍは第１の段階における第３の押し上げ体３６の上昇高さｈ１である。

ついで、上記第３の押し上げ体３６が第１の段階の設定高さ、つまりバックアップ体１の上面から１．０ｍｍの高さまで上昇するよう、上記カム体５３を上記回転モータ５４によって所定の角度で回転させる。このときの上記カム体５３の回転角度はエンコーダ５０が検出する上記回転モータ５４の回転数に基づいて制御される。

上記第３の押し上げ体３６を第１の段階の設定高さｈ１に基づいて上昇させたときに、この第３の押し上げ体３６の上面が上記吸着ノズル１７の吸着面１７ａに接触すれば、上記接触式検出センサ１６の第１の接点１６ａと第２の接点１６ｂが離れる。

つまり、第３の押し上げ体３６が１．０ｍｍ上昇したことが接触式検出センサ１６によって検出される。それによって、上記第３の押し上げ体３６の第１の段階における実際の上昇高さｈ１は設定高さと同じであるということになる。

しかしながら、上述したように第１乃至第３のばね３９，４３，４６の固有の特性によって、上記第３の押し上げ体３６の第１の段階における実際の上昇高さｈ１は設定高さよりも低くなることがある。

つまり、上記第３の押し上げ体３６を第１の段階の設定高さに基づいて１．０ｍｍ上昇させても、バックアップ体１の上面から下端面までの高さが１．０ｍｍとなるよう設定された上記吸着ノズル１７の吸着面１７ａに上記第３の押し上げ体３６が接触しないため、上記接触式検出センサ１６によって上記第３の押し上げ体３６が検出されない状態になることがある。

その場合、上記カム体５３をさらに回転させ、上記第３の押し上げ体３６の上端面が上記吸着ノズル１７の吸着面１７ａに接触し、その接触が上記接触式検出センサ１６によって検出される高さまで上記第３の押し上げ体３６を上昇させる。そして、そのときの上記第３の押し上げ体３６の上昇高さから、上記第３の押し上げ体３６の実際の上昇高さと設定高さの誤差ａを検出し、その誤差ａを上記記憶部６３に記憶する。

このようにして第１の段階における第３の押し上げ体３６の実際の上昇高さｈ１と設定高さの誤差ａを検出したならば、上記吸着ノズル１７を０．７ｍｍ上昇させる。つまり、第３の押し上げ体３６が第１の段階の上昇高さｈ１から第２の段階の上昇高さｈ２に上昇したときに、その上面が上記吸着ノズル１７の吸着面１７ａに接触するよう待機させる。このときの上記吸着ノズル１７の吸着面１７ａの上記バックアップ体１の上面からの高さは１ｍｍ＋０．７ｍｍ（１．７ｍｍ）となる。

そして、上記第３の押し上げ体３６を１ｍｍの高さから上端面が上記吸着ノズル１７の吸着面１７ａに接触して上記接触式検出センサ１６がそのことを検出する高さまで上昇させる。このときの第３の押し上げ体３６の実際の上昇高さを上記回転モータ５４に接続されたエンコーダ５０によって検出し、検出された実際の上昇高さと設定高さの誤差ｂを算出して上記記憶部６３に格納する。

このようにして第２の段階における第３の押し上げ体３６の実際の上昇高さと設定高さｈ２の誤差ｂを検出したならば、上記吸着ノズル１７を吸着面１７ａが第３の段階における実際の上昇高さとなるまで上昇させて待機させる。つまり、上記吸着ノズル１７を第２の段階で第３の押し上げ体３６が接触した位置から０．５ｍｍ上昇させて待機させる。

このときの上記吸着ノズル１７の吸着面１７ａの上記バックアップ体１の上面からの高さは１．７ｍｍ＋０．５ｍｍ（２．２ｍｍ）となる。

そして、上記第３の押し上げ体３６を１．７ｍｍの高さから上面が上記吸着ノズル１７の吸着面１７ａに接触して上記接触式検出センサ１６がそのことを検出する高さまで上昇させる。

このときの第３の押し上げ体３６の実際の上昇高さを上記回転モータ５４に接続されたエンコーダ５０によって検出し、検出された実際の上昇高さと設定高さｈ３の誤差ｃを算出して上記記憶部６３に格納する。

以上によって、上記第３の押し上げ体３６の第１乃至第３の段階の上昇高さのティーチングが終了する。

このようにして第１乃至第３の段階における上記第３の押し上げ体３６の上昇高さのティーチングが終了したならば、上記第３の押し上げ体３６は、ティーチングによって求められた各段階における実際の上昇高さと設定高さの誤差ａ，ｂ，ｃに基づいて上記回転モータ５４によって回転される上記カム体５３の回転角度が制御され、第１乃至第３の段階における上昇高さが補正されることになる。

それによって、粘着シート３上に貼着された所定の半導体チップ４が上記吸着ノズル１７によって以下のようにピックアップされることになる。

すなわち、第１の段階では、上記第３の押し上げ体３６が上記設定部６１で設定された１ｍｍの上昇高さに対し、上記記憶部６３に記憶された実際の上昇高さと設定高さの誤差ａによって補正された高さ（１＋ａ）ｍｍで駆動されるよう上記駆動出力部６４から上記回転モータ５４に駆動信号が出力される。

それによって、上記第３の押し上げ体３６は第１乃至第３のばね３９，４３，４６の固有の特性の影響を受けても、それに左右されることなく、設定高さが１．０ｍｍになるよう上昇させられるから、図４（ａ）に示すように粘着シート３は矩形状の半導体チップ４の四隅部で剥離が開始されることになる。

ついで、第２の段階では、上記第３の押し上げ体３６が１．０ｍｍ上昇した第１の段階から、上記設定部６１で設定された０．７ｍｍの設定高さに対し、上記記憶部６３に記憶された実際の上昇高さと設定高さの誤差ｂが補正された高さ（０．７＋ｂ）ｍｍで上昇するよう上記駆動出力部６４から上記回転モータ５４に駆動信号が出力される。

それによって、上記第３の押し上げ体３６は第１乃至第３のばね３９，４３，４６の固有の特性の影響を受けても、それに左右されることなく、１ｍｍ上昇した第１の段階から、第２の段階の設定高さの０．７ｍｍで上昇させられるから、図４（ｂ）に示すように第１の段階で半導体チップ４の四隅部から剥離が開始した粘着シート３はその剥離が四隅部から内方へ向かって確実に進行することになる。

このように、粘着シート３の剥離が四隅部から内方へ向かって進行すれば、１．７ｍｍの高さに上昇した半導体チップ４が粘着シート３によって必要以上に強く引張られて、とくに周縁部が下方へ大きく湾曲するのが防止される。それによって、半導体チップ４の周縁部に欠けヤ割れなどが生じるのが防止される。

ついで、第３の段階では、上記第３の押し上げ体３６が１．７ｍｍ上昇した第２の段階の高さから、上記設定部６１で設定された０．５ｍｍの上昇高さに対し、上記記憶部６３に記憶された実際の上昇高さと設定高さの誤差ｃが補正された高さ（０．５＋ｃ）ｍｍで上昇するよう、上記駆動出力部６４から上記回転モータ５４に駆動信号が出力される。

それによって、上記第３の押し上げ体３６は第１乃至第３のばね３９，４３，４６の固有の特性の影響を受けても、それに影響されることなく、設定高さの０．５ｍｍになるよう上昇させられることになるから、図４（ｃ）に示すように粘着シート３は半導体チップ４の下面の上記第３の押し上げ体３６の上面に対応する部分以外は剥離されることになる。

このようにして、上記第３の押し上げ体３６を第３の段階まで上昇させたならば、図４（ｃ）に示すように上記吸着ノズル１７を上記上下駆動モータ１４によって下降方向へ駆動しその下端面が上昇させられた半導体チップ４に接触して接触式検出センサ１６が作動する高さまで下降させる。

ついで、上記吸着ノズル１７に吸引力を発生させ、半導体チップ４の上面を吸着してから、この吸着ノズル１７を上記上下駆動モータ１４によって図４（ｄ）に示すように上昇させる。それによって、上記吸着ノズル１７は吸着した半導体チップ４を上記粘着シート３から剥離し、その半導体チップ４を実装位置に搬送して実装することになる。

以上のように上記構成のピックアップ装置によれば、第３の押し上げ体３６を第１乃至第３の段階の３段階に分けて押し上げて、粘着シート３に貼着された半導体チップ４をピックアップする場合、ピックアップの前にティーチングを行なって各段階における上記第３の押し上げ体３６の設定された押し上げ高さと、実際の押し上げ高さとの誤差ａ，ｂ，ｃを接触式検出センサ１６によって求め、その誤差ａ，ｂ，ｃを制御装置１８の記憶部６３に格納する。

そして、半導体チップ４を実際にピックアップするとき、上記第３の押し上げ体３６の各段階における実際の上昇高さを、ティーチングによって予め求めた、設定された押し上げ高さと実際の押し上げ高さとの誤差ａ，ｂ，ｃに基づいて補正するようにした。

そのため、上記第３の押し上げ体３６は第１乃至第３のばね３９，４３，４６の固有の性能や各ばね３９，４３，４６と第１乃至第３の押し上げ体３４，３５，３６との摩擦抵抗などが設計値と異なっても、各段階における上記第３の押し上げ体３６の実際の上昇高さがティーチングによって求められた高さの誤差ａ，ｂ，ｃによって補正される。

その結果、第３の押し上げ体３６を、第１乃至第３の段階で、制御装置１８の設定部６１に予め設定された設定高さになるよう上昇させることができるから、粘着シート３から半導体チップ４を確実に、しかも半導体チップ４を損傷させるようなことなく剥離することができるばかりか、第３の段階の高さに上昇させられた状態では、半導体チップ４を吸着ノズル１７によって粘着シート３から確実にピックアップすることができる。

上記第３の押し上げ体３６の実際の上昇高さの検出は、半導体チップ４を吸着ノズル１７によってピックアップする際、この吸着ノズル１７を下降させたときに、所定の高さに上昇させられた半導体チップ４に接触したことを検出する接触式検出センサ１６を利用して行なうようにしている。

つまり、ティーチング時の上記第３の押し上げ体３６の第１乃至第３の段階における実際の上昇高さの検出は、ピックアップ装置に予め組み込まれている上記接触式検出センサ１６を用いて行なうようにしている。

そのため、ティーチング時に上記第３の押し上げ体３６の設定高さと実際の上昇高さとの誤差ａ〜ｃを検出するために、ティーチング専用の検出手段を用意せずにすむから、上記ティーチングを簡単に、しかも余分なコストをかけることなく行なうことができるということもある。

上記一実施の形態では、第１乃至第３の押し上げ体を用いて半導体チップの押し上げを３段階に分けて行なうようにしたが、半導体チップの押し上げは３段階に限られず、２段階或いは４段階以上であってもよい。

また、半導体チップをピックアップする際、吸着ノズルを予め半導体チップの上面に接触させ、その吸着ノズルを第３の押し上げ体と同時して上昇させるようにしたが、上記吸着ノズルは半導体チップが第３の押し上げ体によって第３の段階まで上昇させられてから、その半導体チップの上面に接触させてピックアップするようにしてもよい。

また、第３の押し上げ体の第１乃至第３の段階への押し上げをカム体を用いて行なうようにしたが、例えばリニアモータなど、他の駆動手段を用いて行うようにしてもよい。

上記実施の形態では押し上げ体の上昇を検知する検知センサは接点が離れるか、接触しているかによって検知するようにしているが、光学式のセンサを用い手光の透過、非透過によって検知するようにしてもよく、さらに時期センサを用いて時期の強弱で検知するようにしてもよい。つまり、検知センサの種類は限定されるものでなく、要はきゅうちゃくのズルノ上昇を検知できるものであればよい。

１…バックアップ体、３…粘着シート、４…半導体チップ、１０…バックアップユニット、１１…ピックアップ手段、１７…吸着ノズル、１８…制御装置、３３…押し上げ手段、３４…第１の押し上げ体、３５…第２の押し上げ体、３６…第３の押し上げ体、３９，４３，４６…第１乃至第３のばね、５３…カム体、５６…駆動手段、６１…設定部，６２…比較部、６３…記憶部、６４…駆動出力部。

Claims (6)

1. 粘着シートに貼着された半導体チップを、同心状に配置さればねによって弾性的に連動するよう設けられた複数の押し上げ体によって段階的に順次押し上げ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とともに、内部に上記複数の押し上げ体が上下方向に移動可能に設けられたバックアップ体と、
   同心状に配置された上記複数の押し上げ体を、上記バックアップ体内の内側に位置する押し上げ体がその外側に位置する押し上げ体よりも高くなるよう上記ばねを圧縮しながら順次押し上げる駆動手段と、
   この駆動手段によって押し上げられる上記複数の押し上げ体の中心に位置する押し上げ体の押し上げ高さを検出する検出手段と、
   上記押し上げ体が上記駆動手段によって押し上げられるときの実際の押し上げ高さを予め設定された設定高さと比較し、上記設定高さと実際の押し上げ高さの差を算出し、その差に基づいて上記押し上げ体を実際の押し上げ高さが補正されるよう上記駆動手段によって作動させる制御手段と
   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. 上記制御手段には上記押し上げ体が上記駆動手段によって押し上げられたときの実際の押し上げ高さが上記検出手段によって測定されて記憶されていて、この制御手段は予め設定された上記押し上げ体の設定高さと、記憶された実際の押し上げ高さとの誤差が補正されるよう上記駆動手段を駆動制御す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. 上記制御手段は、
   上記押し上げ体の設定高さを設定する設定部と、
   上記設定高さと上記検出手段が検出する上記押し上げ体の実際の押し上げ高さを比較する比較部と、
   この比較部によって求められた上記設定高さと実際の押し上げ高さとの誤差を格納する記憶部とを具備し、
   上記記憶部に上記押し上げ体の上記設定高さと実際の押し上げ高さとの誤差を格納するティーチングを行なった後、上記記憶部に格納された上記設定高さと実際の押し上げ高さとの誤差に基づいて上記半導体チップが押し上げ体によって押し上げられ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. 上記検出手段は、上記押し上げ体によって押し上げられた半導体チップを上記粘着シートからノズル体によって吸着して受け取るときに、このノズル体が上記半導体チップに接触したことを検出するために設けられた接触式検出センサ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。
5. 粘着シートに貼着された半導体チップを、同心状に配置さればねによって弾性的に連動するよう設けられた複数の押し上げ体によって段階的に順次押し上げ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、
   内部に上記複数の押し上げ体が上下方向に移動可能に設けられたバックアップ体の上面によって上記粘着シートの下面を吸着保持する工程と、
   同心状に配置された上記複数の押し上げ体を、上記バックアップ体内の内側に位置する押し上げ体がその外側に位置する押し上げ体よりも高くなるよう上記ばねを圧縮しながら順次押し上げる工程と、
   上記複数の押し上げ体の中心に位置する押し上げ体の押し上げ高さを検出する工程と、
   上記押し上げ体が押し上げられるときの実際の押し上げ高さを予め設定された設定高さと比較し、上記設定高さと実際の押し上げ高さの誤差を算出し、その誤差に基づいて上記押し上げ体の実際の押し上げ高さを補正する工程と、
   押し上げ高さが補正された上記押し上げ体によって押し上げられる半導体チップをピックアップする工程と
   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。
6. 上記半導体チップをピックアップする工程の前にティーチング工程が設けられ、このティーチング工程で上記押し上げ体の上記設定高さと実際の押し上げ高さの誤差が算出されることを特徴とする請求項５記載の半導体チップのピックアップ方法。

Images