JP2013222715A - ピックアップ方法およびピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃緩和部材（クッション材）等を追加したりすることなく、また、サイクルタイムが遅くなることなくチップをピックアップすることが可能なピックアップ方法およびピックアップ装置を提供する。
【解決手段】コレット１３が下降してきてチップ１１に接触した際には、押し上げ手段Ｍにて、チップ１１はコレット１３の押圧力よりも小さい押し上げ力にて押し上げられている。コレット１３の下降とともに、チップ１１は押し上げ手段Ｍによる押し上げ力に抗して、下降する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ピックアップ方法およびピックアップ装置に関する。

半導体装置の製造においては、多数個の素子を一括して造り込まれたウェーハをダイシングして個々の半導体チップに分離し、これを一個ずつリードフレーム等の所定位置にボンディングするというチップボンディングの手法が採用されている。そして、このチップボンディングにはダイボンダ（ピックアップ装置）が用いられる（特許文献１）。

このようなダイボンダは、図５に示すように、供給部２の半導体チップ１を吸着するコレット３を有するボンディングアーム（図示省略）と、供給部２の半導体チップ１を観察する確認用カメラ（図示省略）と、ボンディング位置でリードフレーム４のアイランド部５を観察する確認用カメラ（図示省略）とを備える。

供給部２は半導体ウェーハ６（図６参照）を備え、半導体ウェーハ６が多数の半導体チップ１に分割されている。すなわち、ウェーハ６は粘着シート７（ダイシングシート）(図４参照)に貼り付けられ、このダイシングシート７が環状のフレームに保持される。そして、このダイシングシート７上のウェーハ６に対して、円形刃（ダイシング・ソー）等を用いて、個片化してチップ１を形成する。また、コレット３を保持しているボンディングアームは搬送手段を介して、ピックアップ位置とボンディング位置との間の移動が可能となっている。

また、このコレット３は、その下端面に開口した吸着孔を介してチップ１が真空吸引され、このコレット３の下端面にチップ１が吸着する。なお、この真空吸引（真空引き）が解除されれば、コレット３からチップ１が外れる。

次にこのダイボンダを使用したダイボンディング方法を説明する。まず、供給部２の上方に配置される確認用カメラにてピックアップすべきチップ１を観察して、コレット３をこのピックアップすべきチップ１の上方に位置させた後、矢印Ａのようにコレット３を下降させてこのチップ１をピックアップする。その後、矢印Ｂのようにコレット３を上昇させる。

次に、ボンディング位置の上方に配置された確認用カメラにて、ボンディングすべきリードフレーム４のアイランド部５を観察して、コレット３を矢印Ｃ方向へ移動させて、このアイランド部５の上方に位置させた後、コレット３を矢印Ｄのように下降移動させて、このアイランド部５にチップ１を供給する。また、アイランド部５にチップを供給した後は、コレット３を矢印Ｅのように上昇させた後、矢印Ｆのように、ピップアップ位置の上方の待機位置に戻す。

すなわち、コレット３を、順次、矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆのように移動させることによって、ピックアップ確認用カメラの観察に基づいて位置決めされたチップ１をコレット３でピックアップし、このチップ１をアイランド部５に実装することになる。

ところで、ピックアップポジションにおいて、図４に示すように、粘着シート７を受けるステージ８と、このステージ８内に配置される突き上げピン９とを備えたものがある。

このような場合、図４（ａ）に示すように、チップ１の上方位置からコレット３を下降して、図４（ｂ）（ｃ）に示すように、チップ１に接触させ、その後、ステージ８の上面８ａから所定量（ｍ）だけ後退している突き上げピン９が上昇して、この突き上げピン９にて粘着シート７を突き破って、コレット３にて吸着しているチップ１を粘着シート７から剥離させることになる。

突き上げ時に、チップ１が回転もしくはずれる等を防止するため、図４（ｂ）に示す状態では、コレット３は目標のチップ表面よりも僅か（例えば、１０μｍ〜１００μｍ程度）に下方にコレット３の下端面を位置させる。このため、図４（ｂ）に示すように、コレット３がチップ１に接触するときには、ある程度の速度が残っている状態である。しかも、図４（ｂ）に示すように、コレット３がチップ１に接触した後、この状態のまま、図４（ｃ）に示すように、所定時間（ｔ秒）の間、コレット３にてチップ１を押えることになる。

特開２０００−６８２９６号公報 特開２００６−７３６３１号公報

しかしながら、粘着シート７は、剛体であるステージ８にて受けられており、コレット３がチップ１に接触する際には、チップ１は衝撃を受けることになり、しかも、コレット３による押さえ付け状態が継続されることになる。このため、チップ１が損傷したり変形したりする。

そこで、チップ１の上方、例えば、５０μｍから３００μｍで下降速度を小さくして、接触時の衝撃力を緩和することを提案できる。しかしながら、下降速度を小さくすれば、サイクルタイムが遅くなり生産性が低下することになる。

また、チップ１側及び／又はコレット３側に衝撃緩和部材（クッション材）を配置することも提案できる。衝撃緩和部材を用いれば、装置全体の部品点数が増加するとともに、この装置の組立て時に衝撃緩和部材の配置作業を行う必要があり、生産性に劣ることになる。

そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、衝撃緩和部材（クッション材）等を追加したりすることなく、また、サイクルタイムが遅くなることなくチップをピックアップすることが可能なピックアップ方法およびピックアップ装置を提供しようとするものである。

本発明のピックアップ方法は、粘着シート上のチップを、ピップアップ位置上方のコレットを下降させてこのコレットにて吸着してピップアップするピックアップ方法であって、コレットが下降して最下点に到達した際に、コレットがチップに接触するときは、コレットがチップに接触する際の押圧力よりも小さい押し上げ力にてチップ側を押し上げた状態で、コレットを下降させてチップに接触させるものである。

本発明のピックアップ方法によれば、コレットが下降してきて最下点に到達した際に、チップに接触した際には、チップはコレットの押圧力よりも小さい押し上げ力にて押し上げられており、コレットの下降とともに、チップは下降する。これによって、コレットの接触によるチップの衝撃を緩和することができる。しかも、チップはコレットの押圧力よりも小さい押し上げ力にて押し上げられているので、コレットとチップとの密接性が維持される。

また、コレットが下降してきて最下点に到達した際に、コレットとチップとの間に隙間が生じたときには、チップ側を押し上げてその隙間を無くすことができ、チップをコレットに吸着できる。

チップは粘着シートを介して突き上げピンにて押し上げられ、前記突き上げピンが下降することによって、コレットからのチップへの衝撃を緩和するものであってもよい。この際、前記突き上げピンは、粘着シートからのチップの剥離の際に用いるチップ突き上げピンであるのが好ましい。

チップが粘着されている粘着シートを、押し上げられた状態のステージにて受け、このステージが下降することによって、コレットからのチップへの衝撃を緩和するものであってもよい。

本発明のピックアップ装置は、粘着シート上のチップを、ピップアップ位置上方のコレットを下降させてこのコレットにて吸着してピップアップするピックアップ装置であって、チップ側を押し上げる押し上げ手段を備え、この押し上げ手段は、コレットが下降して最下点に到達した際に、コレットがチップに接触するときは、コレットがチップに接触する際の押圧力よりも小さい押し上げ力にてチップ側を押し上げた状態で、コレットを下降させてチップに接触させるものである。

本発明のピックアップ装置は、コレットが下降して最下点に到達した際に、コレットがチップに接触するときは、押し上げ手段にて、チップはコレットの押圧力よりも小さい押し上げ力にて押し上げられており、コレットの下降とともに、チップは押し上げ手段による押し上げ力に抗して、下降する。これによって、コレットの接触によるチップの衝撃を緩和することができる。しかも、チップはコレットの押圧力よりも小さい押し上げ力にて押し上げられているので、コレットとチップとの密接性が維持される。

また、コレットが下降して最下点に到達した際に、コレットとチップとの間に隙間が生じたときには、押し上げ手段にてチップ側を押し上げてその隙間を無くすので、チップをコレットに吸着できる。

押し上げ手段を、粘着シートからのチップの剥離の際に用いるチップ突き上げピンにて構成することによって、ピックアップ装置として、従来のこの種の装置に別の部材を付加する必要がない。

前記押し上げ手段が、ステージと、ステージを押し上げる押し上げ機構とで構成したことによって、チップを平面状態に維持したまま押し上げることができる。また、コレットの下降によるチップの押し下げ時においてチップを平面状態に維持したまま押し下げることができる。

本発明では、コレットの接触によるチップの衝撃を緩和することができ、衝撃緩和部材（クッション材）等を追加したりすることなく、ピックアップ動作時のチップの割れ、損傷、及び変形等を有効に防止できる。しかも、下降速度を遅くする必要がなく、サイクルタイムの低下を防止できる。また、コレットとチップとの密接性が維持され、コレットによるチップの吸着が安定する。さらに、コレットが下降して最下位に達した際に、コレットとチップとの間に隙間が生じたとしても、チップ側の上昇で、チップをコレットに接触させることができ、コレットによるチップの吸着が可能となって、安定したピックアップ動作が可能となる。しかも、チップ側の上昇であるので、コレットとの接触時における衝撃を生じないようにできる。

チップ側の押し上げを突き上げピンにて構成するものでは、装置として別途押し上げ用の構造を形成する必要がなく、低コスト化を図ることができる。また、ステージを昇降させるものでは、チップを平面状態に維持したまま上下動させることができ、チップの割れ、損傷、及び変形等をより有効に防止できる。

本発明の実施形態を示すピックアップ方法を示す簡略断面図である。 前記ピックアップ方法の全体を示す簡略図である。 本発明の他の実施形態を示すピックアップ方法を示す簡略断面図である。 従来のピックアップ方法を示す簡略断面図である。 従来のピックアップ方法の全体を示す簡略図である。 チップを示す簡略斜視図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。

図２は本発明に係るピックアップ装置を示し、ピックアップ装置は、ウェーハから切り出されるチップ１１を（ピックアップポジションＰ）にてコレット１３にてピックアップして、リードフレームなどの基材１２のボンディングポジションＱに移送（搭載）するものである。ウェーハは、金属製のリング（ウェーハリング）に張設されたウェーハシート（粘着シート１５）上に粘着されており、ダイシング工程によって、多数のチップ１１に分断（分割）される。

コレット１３は、移動機構（図示省略）にて、ピックアップポジションＰ上での矢印Ａ方向の上昇および矢印Ｂ方向の下降と、ボンディングポジションＱ上での矢印Ｃ方向の上昇および矢印Ｄ方向の下降と、ピックアップポジションＰとボンディングポジションＱとの間の矢印Ｅ、Ｆ方向の往復動とが可能とされる。移動機構は図示省略の制御手段にて前記矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの移動が制御される。なお、移動機構としては、シリンダ機構、ボールねじ機構、モーターリニア機構等の種々の機構にて構成することができ，ＸＹＺθ軸ステージや、ＸＹＺθ方向に移動可能なロボットアーム等を使用することができる。制御手段は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューターである。なお、ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。

コレット１３は、その下端面（吸着面）１３ａに開口する吸着用の吸着孔が形成され、この吸着孔に図外の真空発生器が接続されている。この真空発生器の駆動にて吸着孔のエアが吸引され、チップ１１が真空吸引され、コレット１３の下端面にチップ１１が吸着する。なお、この真空吸引（真空引き）が解除されれば、コレット１３からチップ１１が外れる。真空発生器としては、例えば、高圧空気を開閉制御してノズルよりディフューザに放出して拡散室に負圧を発生させるエジェクタ方式のものを採用できる。

ピックアップポジションＰには、図１に示すように、チップ１１を押し上げる押し上げ手段Ｍが設けられている。すなわち、ピックアップポジションＰには、粘着シート１５を受けるステージ２０と、このステージ２０に配設される突き上げピン２１とを備える。この場合、ステージ２０は上下動せず、突き上げピン２１が図示省略の上下動機構２２およびこの上下動機構２２を制御する制御手段２３によって上下動する。このため、突き上げピン２１でもって、押し上げ手段Ｍを構成することができる。

上下動機構２２としては、ねじ軸とこのねじ軸に螺合するボールナットとを有するボルト・ナット機構、シリンダ機構、モーターリニア機構等にて構成できる。また、制御手段２３としては、コレット１３を制御する前記制御手段にて構成できるが、このコレット１３を制御する制御手段と相違する制御手段（マイクロコンピュータ）にて構成してもよい。

次に前記のように構成されたピックアップ装置を用いたピックアップ方法を図１を用いて説明する。この際、コレット１３が最下点に達したときに、コレット１３とチップ１１とが接触しないように、コレット１３の下降量を制御する。例えば、５μｍ〜２０μｍ程度の隙間を設けるようにする。このため、突き上げピン２１を上昇させて、ピックアップすべきチップ１１をステージ２０から浮かした状態として、チップ１１をコレット１３に接触させる。これによって、コレット１３によるチップ１１の吸着を可能とする。

しかしながら、コレット１３の最下点を設定したとしても、コレット１３の下降の慣性等によって、設定した最下点よりも下降して、コレット１３とチップ１１とが接触するおそれがある。このため、コレット１３が実際の最下点に達した際に、コレット１３とチップ１１とが接触する場合、図１（ａ）に示すように、突き上げピン２１を上昇させて、ピックアップすべきチップ１１をステージ２０から所定量だけ浮かした状態とする。

この際、突き上げピン２１の突き上げ力は、図１（ｂ）に示すように、コレット１３がチップ１１に接触する際の押圧力よりも小さい押し上げ力である。すなわち、突き上げピン２１の突き上げ力をＦ１とし、コレット１３がチップ１１に接触する際の押圧力をｆ１としたときに、Ｆ１＜ｆ１となる。

このため、図１（ｂ）に示すように、コレット１３が下降して、チップ１１に接触すれば、この押圧力が突き上げピン２１の突き上げ力に勝って図１（ｃ）に示すように、突き上げピン２１を矢印Ａ１のように押し下げることになる。この場合の押し下げは、突き上げピン２１の先端が、ステージ２０の上面２０ａとほぼ同一高さとなるまでである。このため、コレット１３によるチップ接触時に衝撃が緩和される。すなわち、衝撃の吸収量としてはＳａとなり、Ｆ１≧ｆ１か吸収量＝０まで吸収動作が行われる。

前記実施形態では、突き上げピン２１をサーボ上で、見かけ上剛性を小さくするようにして、衝撃を緩和させた。この場合、突き上げピン２１を下側へ動作することで、力に対する変位量を大きくして、見かけ上の剛性を低下させることができる。

そして、図１（ｃ）に示す状態では、チップ１１がコレット１３に吸着され、その後、突き上げピン２１を再度上昇させて、この突き上げピン２１にて粘着シート１５を突き破るとともに、コレット１３を上昇させることによって、コレット１３にて吸着されているチップ１１を粘着シート１５から剥離させて、ピックアップする。ピックアップ後は、図２に示すように、ボンディングポジションＱまで搬送して、チップ１１をボンディングする。

前記実施形態において、図１（ｂ）に示すように、コレット１３とチップ１１とが接触する際には、コレット１３側が停止していても、上昇又は下降していてもよい。この際のコレット１３側の速度としては、任意である。

本発明によれば、コレット１３が下降してきて最下点に到達した際に、チップ１１に接触した際には、チップ１１はコレット１３の押圧力よりも小さい押し上げ力にて押し上げられており、コレット１３の下降とともに、チップ１１は下降する。これによって、コレット１３の接触によるチップの衝撃を緩和することができる。衝撃緩和部材（クッション材）等を追加したりすることなく、ピックアップ動作時のチップ１１の割れ、損傷、及び変形等を有効に防止できる。しかも、下降速度を遅くする必要がなく、サイクルタイムの低下を防止できる。また、チップ１１はコレット１３の押圧力よりも小さい押し上げ力にて押し上げられているので、コレット１１とチップ１３との密接性が維持され、コレット１３によるチップ１１の吸着が安定する。さらに、コレット１３が下降して最下位に達した際に、コレット１３とチップ１１との間に隙間が生じたとしても、チップ側の上昇で、チップ１１をコレット１３に接触させることができ、コレット１３によるチップ１１の吸着が可能となって、安定したピックアップ動作が可能となる。しかも、チップ側の上昇であるので、コレット１３との接触時における衝撃を生じないようにできる。

チップ側の押し上げ手段Ｍを突き上げピン２１にて構成ことができ、装置として別途押し上げ用の構造を形成する必要がなく、低コスト化を図ることができる。

図１に示すピックアップ装置では、押し上げ手段Ｍを突き上げピン２１にて構成していたが、図３に示すように、ステージ２０を用いてもよい。この場合、ステージ２０が上下動機構（図示省略）を介して上下動が可能となっている。上下動機構としては、ねじ軸とこのねじ軸に螺合するボールナットとを有するボルト・ナット機構、シリンダ機構、モーターリニア機構等にて構成できる。また、この上下動機構は制御手段（図示省略）にて制御される。この場合の制御手段としては、コレット１３を制御する前記制御手段にて構成できるが、このコレット１３を制御する制御手段と相違する制御手段（マイクロコンピュータ）にて構成してもよい。

次に図３に示すピックアップ装置を用いたピックアップ方法を説明する。この場合も、コレット１３が最下点に達したときに、コレット１３とチップ１１とが接触しないように、コレット１３の下降量を制御する。例えば、５μｍ〜２０μｍ程度の隙間を設けるようにする。このため、ステージ２０を上昇させて、チップ１１をコレット１３に接触させる。これによって、コレット１３によるチップ１１の吸着を可能とする。

コレット１３が実際の最下点に達した際に、コレット１３とチップ１１とが接触する場合、図３（ａ）に示すように、ピックアップすべきチップ１１上にコレット１３を位置させ、この状態において、ステージ２０を上昇させておく。この場合、図３（ｂ）に示すように、コレット１３がチップ１１に接触する際の押圧力よりも小さい押し上げ力である。すなわち、ステージ２０の突き上げ力をＦ２とし、コレット１３がチップ１１に接触する際の押圧力をｆ２としたときに、Ｆ２＜ｆ２となる。

このため、図３（ｂ）に示すように、コレット１３が下降して、チップ１１に接触すれば、この押圧力がステージ２０の押し上げ力に勝って図３（ｃ）に示すように、ステージ２０を押し下げることになる。このため、コレット１３によるチップ接触時に衝撃が緩和される。すなわち、衝撃の吸収量としてはＳａとなる。

そして、図３（ｃ）に示す状態では、チップ１１がコレット１３に吸着され、その後、突き上げピン２１を上昇させて、この突き上げピン２１にて粘着シート１５を突き破るとともに、コレット１３を上昇させることによって、コレット１３にて吸着されているチップ１１を粘着シート１５から剥離させて、ピックアップする。ピックアップ後は、図２に示すように、ボンディングポジションＱまで搬送して、チップ１１をボンディングする。

このように、ステージ２０を上下動させるものであっても、コレット１３の接触によるチップ１１の衝撃を緩和することができる。すなわち、この図３に示すピックアップ装置を用いたヒップアップ方法であっても、前記図１に示すピックアップ装置を用いたヒップアップ方法と同様の作用効果を奏する。

また、ステージ２０を昇降させるものでは、チップ１１を平面状態に維持したまま上下動させることができ、チップ１１の割れ、損傷、及び変形等をより有効に防止できる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、図１（ａ）に示す突き上げピン２１の突き上げ量としては、この突き上げによって、粘着シート１５を突き破らない程度であって、かつ、図１（ｃ）に示すように、突き上げピン２１が押し下げらされた際に、チップ１１の割れ、損傷、及び変形等を有効に防止できるものであればよい。また、突き上げ量や押し上げ力として、一定のものであっても、ピックアップするチップ１１の種類や粘着シートの材質、肉厚寸法等に応じて種々変更できるものであってよい。

また、チップ１１にコレット１３が接触する際に、図１に示すピックアップ装置では、突き上げピン２１を押し下げられ、図３に示すピックアップ装置ではステージ２０が押し下げられるものであったが、突き上げピン２１及びステージ２０が押し下げられるものであってもよい。また、突き上げピン２１として、前記実施形態では、一枚のチップ１１に対して１本であったが、一枚のチップ１１に対して２本以上であってもよい。さらに、コレット１３として複数個備えたものであってもよい。

１１ チップ
１３ コレット
１５ 粘着シート
２０ ステージ
２１ ピン
Ｍ 押し上げ手段

Claims (9)

1. 粘着シート上のチップを、ピップアップ位置上方のコレットを下降させてこのコレットにて吸着してピップアップするピックアップ方法であって、
   コレットが下降して最下点に到達した際に、コレットがチップに接触するときは、コレットがチップに接触する際の押圧力よりも小さい押し上げ力にてチップ側を押し上げた状態で、コレットを下降させてチップに接触させることを特徴とするピックアップ方法。
2. コレットが下降して最下点に到達した際に、コレットとチップとの間に隙間が生じたときには、チップ側を押し上げてその隙間を無くすことを特徴とする請求項１に記載のピックアップ方法。
3. チップは粘着シートを介して突き上げピンにて押し上げられ、前記突き上げピンが下降することによって、コレットからのチップへの衝撃を緩和することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のピックアップ方法。
4. 前記突き上げピンは、粘着シートからのチップの剥離の際に用いるチップ突き上げピンであることを特徴とする請求項３に記載のピックアップ方法。
5. チップが粘着されている粘着シートを、押し上げられた状態のステージにて受け、このステージが下降することによって、コレットからのチップへの衝撃を緩和することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のピックアップ方法。
6. 粘着シート上のチップを、ピップアップ位置上方のコレットを下降させてこのコレットにて吸着してピップアップするピックアップ装置であって、
   チップ側を押し上げる押し上げ手段を備え、この押し上げ手段は、コレットが下降して最下点に到達した際に、コレットがチップに接触するときは、コレットがチップに接触する際の押圧力よりも小さい押し上げ力にてチップ側を押し上げた状態で、コレットを下降させてチップに接触させることを特徴とするピックアップ装置。
7. 前記押し上げ手段は、コレットが下降して最下点に到達した際に、コレットとチップとの間に隙間が生じたときには、チップ側を押し上げてその隙間を無くすことを特徴とする請求項６に記載のピックアップ装置。
8. 押し上げ手段を、粘着シートからのチップの剥離の際に用いるチップ突き上げピンにて構成し、前記突き上げピンが下降することによって、コレットからのチップへの衝撃を緩和することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のピックアップ装置。
9. 前記押し上げ手段を、チップが粘着されている粘着シートを受けるステージと、コレットがチップに接触する際の押圧力よりも小さい押し上げ力にて前記ステージを押し上げる押し上げ機構とで構成し、このステージが下降することによって、コレットからのチップへの衝撃を緩和することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のピックアップ装置。

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