JP2017041532A - チップ剥離装置、およびチップ剥離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップを保持する粘着シートから半導体チップを確実かつ正確に剥離可能なチップ剥離装置、およびチップ剥離方法を提供すること。
【解決手段】半導体チップが貼付可能な粘着シートを保持するとともに、粘着シートを真空吸着する保持部材と、半導体チップを保持部材の吸着方向とは反対の方向へ真空吸着する吸着部材と、保持部材のうち粘着シートを介して半導体チップを保持するチップ受け部材の保持面と吸着部材の吸着面が平行な状態において、チップ受け部材または吸着部材の少なくとも一方を傾斜させる制御部材と、を有し、保持部材および吸着部材が真空吸着している場合に、制御部材がチップ受け部材または吸着部材の少なくとも一方を傾斜させると、保持部材または吸着部材の真空吸着により半導体チップの一部が粘着シートから剥離する。
【選択図】図７

Description

本発明は、チップ剥離装置、およびチップ剥離方法に関する。

近年、半導体装置の高密度実装を目的として、配線基板上に厚さが数１０μｍ程度の半導体チップを積層して実装するパッケージが実用化されている。このようなパッケージの組み立て工程の中には、ダイシングされた半導体チップを粘着シートから剥離する工程が含まれる。例えば、特許文献１では、粘着シートを保持する保持部材と、保持部材に対して進退する突き上げ台と、突き上げ台によって突き上げられるニードルと、を備える装置を用いたチップ剥離方法が開示されている。

特開２００６−２０３０２３号公報

しかしながら、特許文献１のように、ニードルを使用するチップ剥離装置では、ニードルが半導体チップを突き上げて粘着シートから剥離する際に、粘着テープを突き破るおそれがある。このような場合、半導体チップの裏面を傷付けてしまう。また、粘着シートと半導体チップとの接着強度等の条件によって、半導体チップに無理な力が加わる可能性がある。この結果、突き上げによって、半導体チップが破損（欠け、割れ等）するおそれがある。

このような課題に鑑みて、本発明は、半導体チップを保持する粘着シートから半導体チップを正確に剥離可能なチップ剥離装置、およびチップ剥離方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面としてのチップ剥離装置は、半導体チップが貼付可能な粘着シートを保持するとともに、前記粘着シートを真空吸着する保持部材と、前記半導体チップを前記保持部材の吸着方向とは反対の方向へ真空吸着する吸着部材と、前記保持部材のうち前記粘着シートを介して前記半導体チップを保持するチップ受け部材の保持面と前記吸着部材の吸着面が平行な状態において、前記チップ受け部材または前記吸着部材の少なくとも一方を傾斜させる制御部材と、を有し、前記保持部材および吸着部材が真空吸着している場合に、前記制御部材が前記チップ受け部材または前記吸着部材の少なくとも一方を傾斜させると、前記保持部材または前記吸着部材の真空吸着により前記半導体チップの一部が前記粘着シートから剥離することを特徴とする。

また、本発明の他の側面としてのチップ剥離方法は、粘着シートを保持する保持部材が前記粘着シートを真空吸着するステップと、吸着部材が前記粘着シートに貼り付けられた半導体チップを前記保持部材の吸着方向とは反対の方向へ真空吸着するステップと、前記保持部材のうち前記粘着シートを介して前記吸着部材に吸着される半導体チップを保持するチップ受け部材の保持面と前記吸着部材の吸着面が平行な状態において、前記チップ受け部材または前記吸着部材の少なくとも一方を傾斜させ、前記保持部材または前記吸着部材の真空吸着により前記半導体チップの一部が前記粘着シートから剥離するステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、半導体チップを保持する粘着シートから半導体チップを確実かつ正確に剥離可能なチップ剥離装置、およびチップ剥離方法を提供することができる。

本実施形態に係るチップ剥離装置を備える半導体製造装置の概略図である。 チップ剥離装置の要部簡略図である。 チップ剥離処理のフローチャートである。 チップ剥離装置の要部簡略図である。 チップ剥離装置の要部簡略図である。 チップ剥離装置の要部簡略図である。 チップ剥離装置の要部簡略図である。 チップ剥離装置の要部簡略図である。 制御部材の上面図である。 チップ剥離装置の要部簡略図である（変形例）。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本実施形態に係るチップ剥離装置を備える半導体製造装置の概略図である。チップ剥離装置は、半導体チップ５０を製造する半導体製造装置に用いられ、粘着シート上に貼り付けられた複数の半導体チップ５０を、粘着シート４０から順次取り出す装置である。

図１（ａ）は、ウエハ５０Ｗから半導体チップ５０を粘着シート４０から剥離する状態を示している。ウエハ５０Ｗは、ＵＶシート等の粘着シート４０に貼り付けられている。ウエハ５０Ｗは、前工程においてダイサー等により複数の半導体チップ５０に分割されている。本実施形態では、半導体チップ５０を矩形状に形成しているが、正方形状に形成してもよい。粘着シート４０は、ウエハリング６０に粘着固定されている。ウエハリング６０は、ＸＹテーブル（不図示）上に保持され、ｘ方向およびｙ方向へ移動することが可能である。受渡バッファ７０は複数の腕部を備え、各腕部の先端には半導体チップ５０を粘着シート４０から剥離した後に移送するボンドヘッド８０（本実施例では、各腕部に取り付けられているボンドヘッドを順次８０Ａ、８０Ｂとする）が設けられている。例えば、ボンドヘッド８０Ａが半導体チップ５０を粘着シート４０から剥離すると、受渡バッファ７０は矢印（Ａ）方向へ回転する。そうすることで、ボンドヘッド８０Ｂが半導体チップ５０を粘着シート４０から剥離可能な位置に移動する。このとき、ＸＹテーブルは、ボンドヘッド８０によって半導体チップ５０が粘着シート４０から剥離する位置にウエハリング６０を移動させる。そして、ボンドヘッド８０Ｂが、半導体チップ５０を粘着シート４０から剥離する。

全てのボンドヘッド８０が半導体チップ５０を保持する状態になると、半導体チップ５０を基板２００に固着するために、受渡バッファ７０を移動させる。図１（ｂ）は、ボンドヘッド８０の位置合わせの状態を示している。ボンドヘッド８０は、半導体チップ５０を真空吸着するコレット３０と、コレット３０を取り付けるノズルホルダ８１を備える。コレット３０は、透明材で構成される。ノズルホルダ８１は、内部にプリズムミラー８２を備え、ｘｙθ軸で位置制御を行うことが可能である。本実施形態では、カメラ９０が撮像した半導体チップ５０の画像データと、カメラ９１がプリズムミラー８３を介して認識した基板２００側のアライメントに基づいて、位置合わせを行う。

なお、本実施形態では、ボンドヘッド８０が半導体チップ５０を粘着シート４０から剥離した後、ダイボンディング工程を行うために半導体チップ５０を移送させているが、トレイに収納等を行うために移送させてもよい。

図２は、チップ剥離装置１００の要部簡略図である。半導体チップ５０を貼付可能な粘着シート４０は、保持部材１０によって保持されている。保持部材１０は、粘着シート４０を介して剥離される半導体チップ５０を保持する剥離用チップ受け（チップ受け部材）１１と、真空吸着するための複数の吸引孔１２を備える。剥離用チップ受け１１の粘着シート４０を保持する保持面１１ａは、半導体チップ５０の粘着シート４０に貼り付けられている貼付面５０ａよりも小さい。制御部材２０は、支持部材２１ａ，２１ｂを介して剥離用チップ受け１１を支持するとともに、支持部材２１ａ，２１ｂをそれぞれ図中上下方向に沿って移動させることで剥離用チップ受け１１を傾斜させる。コレット（吸着部材）３０は、真空吸着するための吸引孔３１が形成され、半導体チップ５０を吸着可能である。

次に、チップ剥離装置１００のチップ剥離方法について説明する。本実施例では、厚さ２５μｍの半導体チップ５０が粘着シート４０から剥離する方法について説明する。

図３は、チップ剥離処理のフローチャートである。半導体チップ５０の剥離処理が開始されると、ステップＳ１では、図４に示されるように、保持部材１０が粘着シート４０を矢印（Ｂ）方向へ真空吸着する。ステップＳ２では、図５に示されるように、コレット３０が下降し、吸引孔３１を介して半導体チップ５０を保持部材の吸着方向とは反対方向である矢印（Ｃ）方向へ真空吸着する。

ステップＳ３では、図６に示されるように、制御部材２０が支持部材２１ａ，２１ｂを介して剥離用チップ受け１１を矢印（Ｄ）方向へ押し上げる。本実施形態では、剥離用チップ受け１１の保持面１１ａは、半導体チップ５０の貼付面５０ａよりも小さい。そのため、剥離用チップ受け１１を矢印（Ｄ）方向へ押し上げると、半導体チップ５０の貼付面５０ａのうち、剥離用チップ受け１１の保持面１１ａよりも大きい領域、すなわち半導体チップの貼付面５０ａの外周領域が粘着シート４０から剥離する。なお、本実施形態では、粘着シート４０の厚みが１００−１５０μｍ程度であるので、剥離用チップ受け１１の保持面１１ａの一辺と半導体チップ５０の貼付面５０ａの対応する一辺との差分を３００−５００μｍ程度となるように構成している。そうすることで、半導体チップ５０が、破損することなく粘着シート４０から剥離することが可能となる。

ステップＳ４では、制御部材２０が、コレット３０の吸着面３０ａと剥離用チップ受け１１の保持面１１ａが略平行である図６の状態において、剥離用チップ受け１１を傾斜させる。このときの状態が図７の状態である。剥離用チップ受け１１が傾斜すると、保持部材１０が粘着シート４０を真空吸着しているので、半導体チップ５０は粘着シート４０から剥離する。このとき、半導体チップ５０は、粘着シート４０から一気に剥離するのではなく、粘着シート４０の一部の領域（本実施形態では支持部材２１ａ側の領域）から徐々に剥離し、最終的に粘着シート４０全体から剥離する。そのため、厚みの薄い半導体チップ５０を破損させることなく、剥離することができる。

剥離用チップ受け１１の傾斜方法としては、支持部材２１ａを支持部材２１ｂよりも速く下降させてもよいし、支持部材２１ａを支持部材２１ｂよりも先に下降させてもよい。なお、支持部材２１ｂを支持部材２１ａよりも速く下降させてもよいし、支持部材２１ａを支持部材２１ｂよりも先に下降させてもよい。すなわち、制御部材２０は、支持部材２１ａ，２１ｂのいずれか一方の支持部材の移動速度を他方の支持部材の移動速度よりも速くする、または一方の支持部材の移動開始のタイミングを他方の支持部材の移動開始のタイミングよりも早くするように制御する。

また、剥離用チップ受け１１を傾斜させる際、制御部材２０は、半導体チップ５０が粘着シート４０によって破損しないで下降するように、支持部材２１ａ，２１ｂの下降速度を制御する。半導体チップ５０が破損しやすい各支持部材の下降開始直後の速度を、半導体チップ５０が粘着シート４０によって破損しない速度に設定し、各支持部材が下降するに従って下降速度を徐々に加速させてもよい。そうすることで、組立速度の向上につながる。

ステップＳ５では、図８に示されるように、コレット３０を上昇させると同時に、剥離用チップ受け１１を下降させる。半導体チップ５０の一部が粘着シート４０に貼り付けられていた場合でも、ステップＳ４で半導体チップ５０の大部分が粘着シート４０から剥離しているため、半導体チップ５０を破損させることなく粘着シート４０から剥離させることが可能である。

なお、本実施形態では、図９（ａ）に示されるように、制御部材２０は、２つの支持部材２１ａ，２１ｂを備えているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、図９（ｂ）に示されるように、制御部材２０が４つの支持部材１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄを備えてもよい。各支持部材を下降させる方法として、基準となる支持部材を決定し、その支持部材から時計回りまたは反時計回りで下降させてもよいし、下降速度を徐々に速くしてもよい（または下降速度を急速に速くしてもよい）。例えば、支持部材１２１ａを基準とすると、支持部材１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄの順に下降させてもよいし、下降速度を速くしてもよい。また、基準となる支持部材を決定し、その支持部材から対向する支持部材に沿って下降させてもよいし、下降速度を速くしてもよい。例えば、支持部材１２１ａを基準とすると、支持部材１２１ａ、支持部材１２１ｂ，１２１ｄ、支持部材１２１ｃの順に下降させてもよいし、下降速度を早くしてもよい。

また、本実施形態では、剥離用チップ受け１１を傾斜させているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１０（ａ）に示されるように、剥離用チップ受け１１を固定し、制御部材２２０がコレット３０を支持部材２２１ａ，２２１ｂを介して支持してもよい。この場合、コレット３０の吸着面と剥離用チップ受け１１の保持面が略平行な図６の状態において、各支持部材を図中上下方向に沿って移動させることで、コレット３０を傾斜させる。そうすることで、半導体チップ５０を破損させることなく粘着シート４０から剥離可能である。コレット３０の傾斜方法は、ステップＳ４で説明した剥離用チップ受け１１の傾斜方法と同様である。

また、図１０（ｂ）に示されるように、制御部材３２０が剥離用チップ受け１１を支持部材３２１ａ，３２１ｂを介して支持し、制御部材４２０がコレット３０を支持部材４２１ａ，４２１ｂを介して支持してもよい。この場合、コレット３０の吸着面と剥離用チップ受け１１の保持面が略平行な図６の状態において、各支持部材を図中上下方向に沿って移動させることで、剥離用チップ受け１１およびコレット３０を傾斜させる。そうすることで、半導体チップ５０を破損させることなく粘着シート４０から剥離可能である。剥離用チップ受け１１およびコレット３０の傾斜方法は、ステップＳ４で説明した剥離用チップ受け１１の傾斜方法と同様である。

また、保持部材１０にヒーターを内蔵してもよい。ヒーターを６０度程度に設定することで、より半導体チップ５０が粘着シート４０から剥離し易くなる。

以上説明したように、本実施例のチップ剥離装置を用いることで、半導体チップ５０を粘着シート４０から確実かつ正確に剥離することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０ 保持部材
１１ 剥離用チップ受け（チップ受け部材）
１１ａ 保持面
２０ 制御部材
３０ コレット（吸着部材）
３０ａ 吸着面
４０ 粘着シート
５０ 半導体チップ
１００ チップ剥離装置

Claims (8)

1. 粘着シートを保持するとともに、前記粘着シートを真空吸着する保持部材と、
   前記粘着シートに貼り付けられた半導体チップを前記保持部材の吸着方向とは反対の方向へ真空吸着する吸着部材と、
   前記保持部材のうち前記粘着シートを介して前記吸着部材に吸着される半導体チップを保持するチップ受け部材の保持面と前記吸着部材の吸着面が平行な状態において、前記チップ受け部材または前記吸着部材の少なくとも一方を傾斜させる制御部材と、を有し、
   前記保持部材および吸着部材が真空吸着している場合に、前記制御部材が前記チップ受け部材または前記吸着部材の少なくとも一方を傾斜させると、前記保持部材または前記吸着部材の真空吸着により前記半導体チップの一部が前記粘着シートから剥離することを特徴とするチップ剥離装置。
2. 前記チップ受け部材または前記吸着部材の少なくとも一方は、複数の支持部材に支持され、
   前記制御部材は、前記複数の支持部材のうち少なくとも１つの支持部材が支持する位置を他の支持部材が支持する位置と異ならせることで、前記チップ受け部材または前記吸着部材の少なくとも一方を傾斜させることを特徴とする請求項１に記載のチップ剥離装置。
3. 前記制御部材は、前記支持部材の移動速度、または前記支持部材の移動開始のタイミングを制御することで、前記チップ受け部材または前記吸着部材の少なくとも一方を傾斜させることを特徴とする請求項２に記載のチップ剥離装置。
4. 前記チップ受け部材の保持面は、前記半導体チップの前記粘着シートに貼り付けられている貼付面よりも小さく、
   前記制御部材は、前記チップ受け部材または前記吸着部材の少なくとも一方を傾斜させる前に、前記保持部材を押し上げることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のチップ剥離装置。
5. 前記制御部材が前記チップ受け部材を押し上げることで、前記半導体チップの外周領域が前記粘着シートから剥離することを特徴とする請求項４に記載のチップ剥離装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の前記チップ剥離装置を有することを特徴とする半導体製造装置。
7. 粘着シートを保持する保持部材が前記粘着シートを真空吸着するステップと、
   吸着部材が前記粘着シートに貼り付けられた半導体チップを前記保持部材の吸着方向とは反対の方向へ真空吸着するステップと、
   前記保持部材のうち前記粘着シートを介して前記吸着部材に吸着される半導体チップを保持するチップ受け部材の保持面と前記吸着部材の吸着面が平行な状態において、前記チップ受け部材または前記吸着部材の少なくとも一方を傾斜させ、前記保持部材または前記吸着部材の真空吸着により前記半導体チップの一部が前記粘着シートから剥離するステップと、を有することを特徴とするチップ剥離方法。
8. 前記吸着部材が前記半導体チップを吸着した後、前記半導体チップが吸着される面よりも小さい前記チップ受け部材の保持面を備えた前記チップ受け部材を押し上げるステップを更に有することを特徴とする請求項７に記載のチップ剥離方法。