JP2015198251A - チップデタッチング装置およびチップデタッチング方法 - Google Patents

チップデタッチング装置およびチップデタッチング方法 Download PDF

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Abstract

【課題】半導体チップに伝達される衝撃を最小限に抑えながら効果的に半導体チップをテープから分離することができるチップデタッチング装置およびチップデタッチング方法を提供する。【解決手段】テープＴから分離すべき半導体チップＣの外周のテープの下面を支持する支持体１１、テープの下面を吸着させることができる吸着孔１２、および支持体の上面の中央部を上下に貫通するように設けられたプッシュホール１３を備えるイジェクトフード１０と、吸着したテープを上下に昇降可能に設置される昇降体２１、上方に膨らむように弾性変形し、テープを半導体チップと共に押し上げることができる弾性材質のメンブレイン３０と、イジェクトフードの上側に配置され、メンブレインによって押し上げられる半導体チップを吸着させ上昇させて半導体チップを分離するピックアップヘッド４０とで構成される。【選択図】図６

Description

本発明は、チップデタッチング(detaching)装置およびチップデタッチング方法に係り、さらに詳しくは、テープに付着した半導体チップを分離してパッケージまたは基板に実装されるように供給するチップデタッチング装置およびチップデタッチング方法に関する。
ウエハ上に形成された半導体チップは、粘着力のある薄いテープに付着した状態で後続の工程に伝達される。
図１はテープに付着して供給される半導体チップの一例を示す。多数の半導体チップが形成されたウエハ(wafer)は、薄いテープに付着した後、各半導体チップ単位で切断(sawing)される。このような状態で、テープＴに張力を加えて均一に引っ張ると、図１に示すように、複数の半導体チップＣが一定の間隔でテープＴに付着した状態となる。
図１に示すように、テープＴに付着した状態の多数の半導体チップＣは、一つずつ順次テープＴから分離(detaching)されて基板(circuit board)に付着する。最近、このような半導体チップＣが非常に薄い厚さに製作される場合が多い。半導体チップＣの厚さが薄い場合、半導体チップＣをテープＴから分離(detaching)する過程で半導体チップＣが破損しやすい。特に、半導体チップＣの厚さに比べて半導体チップＣの面積が広い場合には、テープＴから半導体チップＣを分離する過程でテープＴと半導体チップＣとの粘着力により、半導体チップＣが容易に破損してしまうという問題点がある。従来では、テープＴを固定し、テープＴの下側からピンでテープＴを押し上げて半導体チップＣの縁部をテープＴから分離した。このように縁部がテープＴから分離された半導体チップＣをピックアップヘッドで持ち上げて基板に移し付ける。このようにピンでテープＴを押し上げる方法の場合、ピンが半導体チップＣにぶつかる衝撃によって半導体チップＣが破損してしまうという問題点が発生した。また、上述したように、半導体チップＣの厚さに比べて半導体チップＣの面積が比較的広い場合には、ピンでテープＴを押し上げても、テープＴが弾性変形したり破れたりしながら半導体チップＣはテープＴから分離されないことも発生する。
本発明は、上述したような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、半導体チップに伝達される衝撃を最小限に抑えながら効果的に半導体チップをテープから分離することができるチップデタッチング装置およびチップデタッチング方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明のチップデタッチング装置は、薄いテープに粘着された半導体チップを分離するためのチップデタッチング装置において、前記テープから分離すべき前記半導体チップの外周の前記テープの下面を支持する支持体と、前記支持体に接触する部分の前記テープの下面を吸着させることができるように前記支持体の上面に設けられた吸着孔と、前記支持体の上面の中央部を上下に貫通するように設けられたプッシュホール(push hole)とを備えるイジェクトフード；前記イジェクトフードの吸着孔を介して伝達された真空によって吸着した前記テープを前記プッシュホールを介して上方に押し上げることができるように前記イジェクトフードのプッシュホールに挿入されて上下に昇降可能に設置される昇降体と、前記昇降体の上面の中央部を上下に貫通するように設けられたメンブレインホールとを備える昇降部材；前記昇降部材のメンブレインホールを介して伝達される圧力によって上方に膨らむように弾性変形し、前記テープを前記半導体チップと共に押し上げることができるように前記昇降部材のメンブレインホールに設置される弾性材質のメンブレイン；および前記イジェクトフードの上側に配置され、前記メンブレインによって押し上げられるべき前記半導体チップを吸着させ上昇させて前記半導体チップを分離するピックアップヘッド；を含んでなることを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明のチップデタッチング方法は、薄いテープに粘着された半導体チップを分離するためのチップデタッチング方法において、（ａ）イジェクトフード上に前記テープが配置された状態で、前記テープから分離すべき前記半導体チップの外周の前記テープの下面を、前記イジェクトフードの上面に設けられた複数の吸着孔を介して吸着させる段階と、（ｂ）前記イジェクトフードの中央部に設けられたプッシュホールに挿入された昇降部材を上昇させて、前記昇降部材に接触する前記テープを押し上げる段階と、（ｃ）前記昇降部材の中央部に設けられたメンブレインホールに設置された弾性材質のメンブレインに圧力を加えて、前記メンブレインを上方に膨らむように弾性変形させることにより、前記半導体チップの周囲の前記テープを前記半導体チップと分離させる段階と、（ｄ）前記イジェクトフードの上側に配置されたピックアップヘッドを下降させて前記半導体チップの上面を吸着させる段階と、（ｅ）前記（ｄ）段階で前記半導体チップを吸着させた前記ピックアップヘッドを上昇させて前記半導体チップを前記テープから分離する段階とを含んでなることを特徴とする。
本発明のチップデタッチング装置およびチップデタッチング方法は、テープに付着した半導体チップの破損を防止するとともに効果的に分離することができる装置および方法を提供するという効果がある。
テープに半導体チップが粘着された状態を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るチップデタッチング装置に半導体チップの粘着されたテープが配置された状態を示す平面図である。 図２に示したチップデタッチング装置を用いて半導体チップを分離する過程を説明するためのII−II線に沿った断面図である。 図２に示したチップデタッチング装置を用いて半導体チップを分離する過程を説明するためのII−II線に沿った断面図である。 図２に示したチップデタッチング装置を用いて半導体チップを分離する過程を説明するためのII−II線に沿った断面図である。 図２に示したチップデタッチング装置を用いて半導体チップを分離する過程を説明するためのII−II線に沿った断面図である。 図２に示したチップデタッチング装置を用いて半導体チップを分離する過程を説明するためのII−II線に沿った断面図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るチップデタッチング装置を詳細に説明する。
図２は本発明の一実施形態に係るチップデタッチング装置に半導体チップの粘着されたテープが配置された状態を示す平面図、図３は図２に示したチップデタッチング装置のII−II線に沿った断面図である。
図２〜図７を参照すると、本実施形態のチップデタッチング装置は、イジェクトフード１０、昇降部材２０、メンブレイン３０、およびピックアップヘッド４０を含んでなる。
イジェクトフード１０は、支持体１１、吸着孔１２およびプッシュホール(push hole)１３を備える。支持体１１は、上下に延びた四角管に類似した形態で形成される。支持体１１の上面は四角形状の外周を有する。支持体１１の上面の外周は、テープＴから分離しようとする半導体チップＣの外郭サイズより大きく形成される。支持体１１の上面には複数の吸着孔１２が設けられる。イジェクトフード１０は、吸着孔１２を介して真空を形成して、吸着孔１２に接触する部分のテープＴの下面を吸着させる。図２を参照すると、吸着孔１２は半導体チップＣの外周に沿って配列される。好ましくは、テープＴに粘着された半導体チップＣの間の位置に吸着孔１２が配置されることでテープＴを吸着させることがよい。支持体１１の上面の中央部には、支持体１１を上下に貫通するプッシュホール１３が設けられる。その結果、吸着孔１２はプッシュホール１３の外周に沿って配列される。プッシュホール１３は四角形状に設けられる。プッシュホール１３の大きさは半導体チップＣの大きさよりも少し小さい方が良い。
昇降部材２０は昇降体２１とメンブレインホール２２を備える。昇降体２１の上部はイジェクトフード１０のプッシュホール１３に昇降可能に挿入される。昇降体２１の上面の外周は、四角形状をし、プッシュホール１３の大きさに合わせて形成される。昇降体２１の上面外周の大きさは半導体チップＣの大きさより小さい方が良い。昇降体２１の上面の中央部にはメンブレインホール２２が設けられる。メンブレインホール２２は昇降体２１の上面の中央部を上下に貫通するように設けられる。メンブレインホール２２の外郭形状は四角形である。
メンブレイン３０は昇降部材２０のメンブレインホール２２に挿入されて設置される。メンブレイン３０は、メンブレインホール２２の内周形状に合わせて形成され、メンブレインホール２２の上面を防ぐ。メンブレイン３０は、空気圧によって弾性変形できるように薄い弾性膜の形で形成される。
ピックアップヘッド４０はイジェクトフード１０の上側に配置される。ピックアップヘッド４０は多孔性のセラミックから形成された吸着板４１を備える。ピックアップヘッド４０は吸着板４１を昇降させることができるように構成される。ピックアップヘッド４０は、半導体チップＣの上面に吸着板４１を接触させて半導体チップＣを吸着させた後、この状態で半導体チップＣを上昇させて半導体チップＣをテープＴから分離(detaching)する。
以下、上述したように構成されたチップデタッチング装置を用いて半導体チップＣを分離する過程を説明する。
まず、図２および図３に示すように、テープＴに粘着された半導体チップＣのうち、分離しようとする半導体チップＣをイジェクトフード１０および昇降部材２０の上面に配置する。このような状態で、イジェクトフード１０の吸着孔１２を介して真空を伝達してイジェクトフード１０の上面にテープＴの下面を吸着させる（（ａ）段階）。
次に、図４に示すように、イジェクトフード１０の上側に配置されたピックアップヘッド４０を下降させて半導体チップＣの上面に接触させ、その半導体チップＣを吸着させる（（ｄ）段階）。上述したように、ピックアップヘッド４０の吸着板４１を介して真空が伝達され、半導体チップＣの上面を吸着させることになる。
その後、図５に示すように、昇降部材２０を上昇させて半導体チップＣの縁部がテープＴから剥がれるようにする（（ｂ）段階）。上述したように昇降部材２０の上面の外郭サイズが半導体チップＣの外郭サイズよりも小さい場合は、図５に示すように、半導体チップＣの縁部からテープＴが分離され始める。上述したように、吸着孔１２によって半導体チップＣの外側のテープＴは固定されているので、半導体チップＣとその半導体チップＣの下側のテープＴが昇降部材２０によって上昇すると、半導体チップＣの外周のテープＴが半導体チップＣから剥がれることになる。一方、昇降部材２０によって半導体チップＣが上昇するとき、ピックアップヘッド４０も昇降部材２０の動きに同期して上昇する（（ｅ）段階）。このようにピックアップヘッド４０が昇降部材２０の動きに同期して上昇することにより、半導体チップＣの破損が防止される。
次いで、図６に示すように、メンブレイン３０の下側から圧力を加えてメンブレイン３０を上方に膨らむように弾性変形させることにより、テープＴと半導体チップＣを上方に押し上げる（（ｃ）段階）。この場合にも、メンブレイン３０の動きに同期してピックアップヘッド４０が半導体チップＣを上昇させる（（ｅ）段階）。メンブレイン３０が膨らむように弾性変形する間に、メンブレイン３０によって下面が支持されない部分のテープＴは、漸進的に半導体チップＣの下面から分離される。すなわち、半導体チップＣの縁部から半導体チップＣの中心部に向かってテープＴのデタッチング（分離）が行われる。上述したように、メンブレイン３０に作用する圧力によってテープＴを支持しながら、半導体チップＣのデタッチング（分離）を行うので、効果的にテープＴを半導体チップＣの下面から分離することができるという利点がある。また、メンブレイン３０の連続的な弾性変形に従って半導体チップＣの下面からテープＴを分離することができるので、テープＴの粘着力によって半導体チップＣを破損させることなく効率的にデタッチング作業を行うことができるという利点がある。メンブレインホール２２に空圧を作用させてメンブレイン３０を弾性変形させることもでき、場合によっては油などの液体をメンブレインホール２２に加えてメンブレイン３０を弾性変形させることも可能である。
上述したように昇降部材２０を上昇させる段階（（ｂ）段階）とメンブレイン３０を上昇させる段階（（ｃ）段階）を行う間にピックアップヘッド４０を上昇させる段階（（ｅ）段階）は同時に連続的に行われる。
一方、場合によっては、前述したように吸着孔１２を介してテープＴを吸着させた後、半導体チップＣを吸着させるためにピックアップヘッド４０を下降させるのではなく、昇降部材２０を上昇させる段階（（ｂ）段階）まで行った後、ピックアップヘッド４０を下降させて半導体チップＣを吸着（（ｄ）段階）させるようにチップデタッチング装置を作動させることも可能である。
また、場合によっては、昇降部材２０を上昇させる段階（（ｂ）段階）とメンブレイン３０を上昇させる段階（（ｃ）段階）を行った後、ピックアップヘッド４０を下降させて半導体チップＣを吸着（（ｄ）段階）させるようにチップデタッチング装置を作動させることも可能である。
図７に示すように、半導体チップＣがテープＴから取り外された後は、メンブレインホール２２の圧力を除去して、メンブレイン３０が再び図３〜図５に示すように平板状となるようにする。場合によっては、図６に示すように、半導体チップＣの分離がある程度進んだ状態でメンブレインホール２２の圧力を急速に減少させる方法によって半導体チップＣの分離を行うこともできる。膨らむように弾性変形したメンブレイン３０が瞬間的に平板状に復帰すると、メンブレイン３０に接していたテープＴの部分も瞬間的に平板状に戻りながら、半導体チップＣの下面からテープＴが完全に分離できる。
Ｔ テープ
Ｃ 半導体チップ
１０ イジェクトフード
１１ 支持体
１２ 吸着孔
１３ プッシュホール
２０ 昇降部材
２１ 昇降体
２２ メンブレインホール
３０ メンブレイン
４０ ピックアップヘッド
４１ 吸着板。

Claims (12)

  1. 薄いテープに粘着された半導体チップを分離(detaching)するためのチップデタッチング装置において、
    前記テープから分離すべき前記半導体チップの外周の前記テープの下面を支持する支持体、前記支持体に接触する部分の前記テープの下面を吸着させることができるように前記支持体の上面に設けられた吸着孔、および前記支持体の上面の中央部を上下に貫通するように設けられたプッシュホール(push hole)を備えるイジェクトフードと、
    前記イジェクトフードの吸着孔を介して伝達された真空によって吸着した前記テープを前記プッシュホールを介して上方に押し上げることができるように前記イジェクトフードのプッシュホールに挿入されて上下に昇降可能に設置される昇降体、および前記昇降体の上面の中央部を上下に貫通するように設けられたメンブレインホールを備える昇降部材と、
    前記昇降部材のメンブレインホールを介して伝達される圧力によって上方に膨らむように弾性変形し、前記テープを前記半導体チップと共に押し上げることができるように前記昇降部材のメンブレインホールに設置される弾性材質のメンブレインと、
    前記イジェクトフードの上側に配置され、前記メンブレインによって押し上げられる前記半導体チップを吸着させ上昇させて前記半導体チップを分離するピックアップヘッドとを含んでなることを特徴とする、チップデタッチング装置。
  2. 前記イジェクトフードの吸着孔は、複数設けられ、前記プッシュホールの外周に沿って配列されることを特徴とする、請求項１に記載のチップデタッチング装置。
  3. 前記昇降部材の外郭サイズは前記半導体チップの外郭サイズより小さいことを特徴とする、請求項２に記載のチップデタッチング装置。
  4. 前記イジェクトフードの複数の吸着孔は前記半導体チップの外周で前記テープを吸着させることを特徴とする、請求項３に記載のチップデタッチング装置。
  5. 前記イジェクトフードが前記テープを吸着させ、前記ピックアップヘッドが前記半導体チップを吸着させた後、前記昇降部材は上昇して前記昇降部材の上側の前記テープと前記半導体チップを上昇させることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のチップデタッチング装置。
  6. 前記昇降部材によって前記テープと前記半導体チップが上昇した後、前記メンブレインホールの内部の圧力を上昇させて前記メンブレインを弾性変形させることにより、前記メンブレインによって前記テープと前記半導体チップを押し上げることを特徴とする、請求項５に記載のチップデタッチング装置。
  7. 前記昇降部材および前記メンブレインによって前記半導体チップが押し上げられるとき、前記ピックアップヘッドは、前記半導体チップを吸着させた状態で前記半導体チップを上昇させながら、前記半導体チップを前記テープから分離することを特徴とする、請求項５に記載のチップデタッチング装置。
  8. 薄いテープに粘着された半導体チップを分離するためのチップデタッチング方法において、
    （ａ）イジェクトフード上に前記テープが配置された状態で前記テープから分離すべき前記半導体チップの外周の前記テープの下面を、前記イジェクトフードの上面に設けられた複数の吸着孔を介して吸着させる段階と、
    （ｂ）前記イジェクトフードの中央部に設けられたプッシュホールに挿入された昇降部材を上昇させ、前記昇降部材に接触する前記テープを押し上げる段階と、
    （ｃ）前記昇降部材の中央部に設けられたメンブレインホールに設置された弾性材質のメンブレインに圧力を加えて、前記メンブレインを上方に膨らむように弾性変形させることにより、前記半導体チップの周囲の前記テープを前記半導体チップと分離させる段階と、
    （ｄ）前記イジェクトフードの上側に配置されたピックアップヘッドを下降させて前記半導体チップの上面を吸着させる段階と、
    （ｅ）前記（ｄ）段階で前記半導体チップを吸着させた前記ピックアップヘッドを上昇させて前記半導体チップを前記テープから分離する段階とを含んでなることを特徴とする、チップデタッチング方法。
  9. 前記（ａ）段階を行った後、前記（ｄ）段階を行い、
    前記（ｂ）段階および（ｃ）段階を行う間に前記（ｅ）段階では前記イジェクトフードおよび前記メンブレインの作動に同期して前記半導体チップをピックアップヘッドに上昇させることを特徴とする、請求項８に記載のチップデタッチング方法。
  10. 前記（ａ）段階および前記（ｂ）段階を行った後、前記（ｄ）段階を行い、
    前記（ｃ）段階を行う間に前記（ｅ）段階では前記メンブレインの作動に同期して前記半導体チップをピックアップヘッドに上昇させることを特徴とする、請求項８に記載のチップデタッチング方法。
  11. 前記（ａ）段階、前記（ｂ）段階および前記（ｃ）段階を行った後、
    前記（ｄ）段階と前記（ｅ）段階を行うことを特徴とする、請求項８に記載のチップデタッチング方法。
  12. 前記（ｂ）段階では、前記半導体チップの外郭サイズより小さい外郭サイズを有する前記昇降部材を用いて前記半導体チップを押し上げることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のチップデタッチング方法。
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