JP2023091470A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は半導体製造装置に関し、半導体チップ角のダイシングテープ剥離が進行しやすい半導体製造装置の提供を目的とする。
【解決手段】本開示の半導体製造装置は、四角形状の半導体チップを昇降する機構を有するピックアップステージを備え、ピックアップステージは四隅に第一の突き上げブロックを備える。第一の突き上げブロックは、半導体チップの一辺と平行な第一の辺と、半導体チップの他方の辺と平行な第二の辺と、第一の辺と前記第二の辺との間に第一の辺と第二の辺それぞれの延長線の交点よりも内側にオフセットするよう形成されたオフセット部とを備えるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本開示は、半導体チップのダイシングテープからの剥離に用いる半導体製造装置に関する。

特許文献１には、半導体チップをダイシングテープから剥離させる技術が開示されている。半導体製造工程の一つであるダイシング工程では、複数の半導体チップが一括形成された半導体基板の裏面にダイシングテープを貼着し、続けて半導体基板を切断する。その後半導体チップをダイシングテープから剥離させ、ピックアップしている。

特開２０１２－１６４９５１号公報

しかし上述の方法では、ブロックが半導体チップの角を突き上げるため、チップ角のダイシングテープ剥離が進行しにくくなる課題があった。

本開示は上述の問題を解決するため、半導体チップ角のダイシングテープ剥離
が進行しやすい半導体製造装置の提供を目的とする。

本開示の態様は、四角形状の半導体チップを昇降する機構を有するピックアップステージを備え、ピックアップステージは四隅に第一の突き上げブロックを備え、第一の突き上げブロックは、半導体チップの一辺と平行な第一の辺と、半導体チップの他方の辺と平行な第二の辺と、第一の辺と第二の辺との間に第一の辺と第二の辺それぞれの延長線の交点よりも内側にオフセットするよう形成されたオフセット部とを備える半導体製造装置であることが好ましい。

本開示の態様によれば、半導体チップ角のダイシングテープ剥離が進行しやすくなり、その結果半導体チップのチップ割れ及びチップ欠けを抑制できる。

本開示の実施の形態１に係る突き上げブロックの平面図である。 本開示の実施の形態１に係る突き上げブロックの変形例の平面図である。 本開示の実施の形態１に係る半導体ピックアップ装置の断面図である。 本開示の実施の形態２に係る突き上げブロックの構成を示す図である。 本開示の実施の形態２に係る中央部突き上げブロックの変形例を示す正面図である。 本開示の実施の形態２に係る中央部突き上げブロックの平面図である。 本開示の実施の形態２に係る中央部突き上げブロックの変形例を示す平面図である。 本開示の実施の形態２に係る中央部突き上げブロックの変形例を示す平面図である。 本開示の実施の形態３に係る突き上げブロックの構成を示す正面図である。 本開示の実施の形態３に係る突き上げブロックの構成を示す断面図である。 本開示の実施の形態３に係る突き上げブロックの動作を示す図である。 本開示の実施の形態４に係る突き上げブロックの平面図である。 本開示の実施の形態４に係るダイシングテープ剥離進行を示す正面図である。 本開示の実施の形態４に係る変形例を示す平面図である。 本開示の実施の形態４に係る変形例を示す平面図である。

実施の形態１
図１は本開示の実施の形態１に係る突き上げブロックの平面図である。説明のため、半導体チップ１の載置位置を想像線で図示している。角部突き上げブロック２は半導体チップ１の四隅を突き上げるよう位置し、半導体チップ１の一辺と平行な第一の辺２ａと、半導体チップ１の他方の辺と平行な第二の辺２ｂを有する。また角部突き上げブロック２は、第一の辺２аと第二の辺２ｂそれぞれの延長線の交点よりも内側にオフセットするよう形成されたオフセット部２ｃを有する。

角部突き上げブロック２は、載置される半導体チップ１を外縁と重ならない内側の位置で突き上げる。オフセット部２ｃは、第一の辺２ａ及び第二の辺２ｂそれぞれの延長線の交点を考えた場合、第一の辺２ａの交点側の端点と第二の辺２ｂの交点側の端点を結ぶ線分と比較して内側に凹型となるよう形成されている。なおオフセット部２ｃは外側に凸の形となる態様でも良い。

半導体チップ１の剥離はその角を剥離起点とし、半導体チップ１の中央に向かって進行する。そのため従来の構成のようにチップ角を突き上げると、突き上げ動作によりチップ角にダイシングテープが押し付けられ、チップ角の剥離が阻害される問題がある。本実施形態１の構成ではブロック上面がチップ角及びチップ辺と接触していないため、ダイシングテープ剥離の開始を阻害することなく、半導体チップ１の剥離を進行させることができる。

またチップ角が剥離し始めてから剥離し終わるまでの間、チップ角が折れる方向に力が加わることから、チップ折れを防ぐために半導体チップ角部に近接する位置を保持する必要がある。本実施形態１の構成ではチップ角の両側を同じ角部突き上げブロック２で突き上げることで、チップ角の両側を均等に保持することができる。そのためチップ角部の割れ及び欠けを発生させることなく、半導体チップ１の剥離を進行させることができる。

また半導体チップ１の各辺の中央部分は剥離が遅いため、力がかかりチップ割れが発生しやすい。そのため半導体チップ１が２辺の長さが異なる長方形であった場合、角部突き上げブロック２の上面は半導体チップの長辺と平行な側の辺が長くなるよう構成する。それにより割れやすい長辺中央部分を十分支持することができるため、半導体チップ１にチップ割れ及びチップ欠けが発生するリスクを抑えることができる。

図２は本開示の実施の形態１に係る突き上げブロックの変形例の平面図である。本変形例の角部突き上げブロック３は、半導体チップ１と接触する接触平面３ａと、接触平面３ａとの接線からチップ中央方向に向かって低くなるよう傾斜する傾斜平面３ｂを有する。

図３は本開示の実施の形態１に係る半導体ピックアップ装置の断面図である。図３は角部突き上げブロック３が、図２の接触平面３ａ及び傾斜平面３ｂを通過するように切断された様子を示す。半導体ピックアップ装置は、ピックアップステージ１００を備える。ピックアップステージ１００は、その上面部から先端部を突出可能な角部突き上げブロック３を備える。角部突き上げブロック３は、ピックアップステージ１００から先端を突出させることでダイシングテープ５０を下面から突き上げる。ダイシングテープ５０上にはダイシングにより個々に分離された半導体チップ１が貼付されているため、この際半導体チップ１が突き上げられ、ダイシングテープ５０からの剥離が開始する。

角部突き上げブロック３を突き上げた後、接触平面３ａは角部突き上げブロック２について前述したのと同様に、チップ角部の割れ及び欠けを発生させることなく、半導体チップ１の剥離を進行させる。また角部突き上げブロック３は傾斜平面３ｂを有するため、シート剥離がチップ角部及びチップ周辺部からだけではなく、傾斜平面３ｂと半導体チップ１との間の空間にも回り込んで進行する。結果、傾斜平面３ｂを有する角部突き上げブロック３の方が速やかにシート剥離を進行させることができる。

また角部突き上げブロック３は、接触平面３ａにスリットによる凹部を含んだり、球形または針状部材による凸部を含んだりすることで凹凸形状を有していても良い。ブロックの表面に凹凸形状を有することで、シートと半導体チップ１との間に空間が生まれるため、より速やかにシート剥離を進行させることができる。

ピックアップステージ１００は、チップと接する面に吸着溝や吸着穴を有しても良く、吸着溝のエッジ部はＲ面取り又はＣ面取り仕上げされている構造でも良い。この場合ピックアップステージ１００はダイシングテープ５０を吸引する機構を有し、半導体チップ１を突き上げる際にダイシングテープ５０を吸引することで剥離を進めやすくできる機能を備える。また吸引機構の吸着圧力が変更可能な構成でも良い。

実施の形態２
図４は本開示の実施の形態２に係る突き上げブロックの構成を示す図である。上の図が平面図、下の図が斜視図である。本実施形態２は角部突き上げブロック３の他に、中央部突き上げブロック４を備える。

ダイシングテープ５０の剥離が進行していく際、本実施形態１のように半導体チップ１の角部のみを突き上げると、半導体チップ１の各辺中心部に力がかかりチップ割れ及びチップ欠けが発生することがある。中央部突き上げブロック４は、ダイシングテープ５０の剥離が半導体チップ１の角部から中央部まで進行していく間、半導体チップ１を突き上げる。それにより半導体チップ１の各辺中央部付近が支持されるため、チップ割れ及びチップ欠けを抑制できる。

また本実施形態２の角部突き上げブロック３及び中央部突き上げブロック４は、別々に動作する昇降機構を有しても良い。角部突き上げブロック３が半導体チップ１を突き上げる動作は、チップ角のダイシングテープ剥離は阻害しないが、支持しているチップ角周辺での剥離は阻害する。そこで前述の昇降機構により、半導体チップ１の角部のダイシングテープ剥離が開始したところで、角部突き上げブロック３の上昇を止めるまたは下降を開始させる。それにより角部突き上げブロック３が中央部突き上げブロック４より低くなるためチップ角部のダイシングテープが剥離しやすくなり、半導体チップ１の中央方向へのダイシングテープ剥離が進行する。

なお、ピックアップステージ１００は穴の開いたブロック立ての構造としている。複数の角部突き上げブロック３について取り付け部を同一形状にすることで、それぞれをピックアップステージ１００の任意の場所に設置可能なため、部品の種類削減による低コスト化を実現できる。また取り付け部さえ共通していればブロック自体の大きさは変更可能なため、半導体チップ１のサイズが異なる場合でもブロックを交換すれば対応可能となり、その点でも低コスト化できる。

図５は、本開示の実施の形態２に係る中央部突き上げブロックの変形例を示す正面図である。本変形例は、上面を平面ではなく中央部が最も高い曲面とした中央部突き上げブロック５を備える。上面が平面の場合は上面外周に力が集中して加わっていたが、上面が曲面の場合はその力が分散されるため、チップ割れ及びチップ欠けを抑制できる。また中央部が最も高い形状のため、半導体チップ１の外周から中央に向かって進むダイシングテープ剥離を妨げにくい。

図６は、本開示の実施の形態２に係る中央部突き上げブロックの平面図である。中央部突き上げブロック４は、平面図で見た場合円形となる上面を有する。

図７は、本開示の実施の形態２に係る中央部突き上げブロックの変形例を示す平面図である。本変形例は、平面図で見た場合菱形となる上面を有する中央部突き上げブロック６を備える。

また図８は、本開示の実施の形態２に係る中央部突き上げブロックの変形例を示す平面図である。本変形例は、平面図で見た場合十字形状となる上面を有する中央部突き上げブロック７を備える。ここで言う十字形状とは、菱形を形成する四つの各辺を底辺とする互いに重ならない二等辺三角形四つを、菱形から取り除いた形状を指す。

本実施形態２は半導体チップ１の各辺中央部付近に加わる力を分散させることを目的とするため、各辺中央部付近を支持できる形状であれば良い。そのため、中央部突き上げブロック６及び７のような、菱形及び十字形状の上面を有する突き上げブロックでも良い。

実施の形態３
図９は本開示の実施の形態３に係る突き上げブロックの構成を示す正面図であり、図１０は本開示の実施の形態３に係る突き上げブロックの構成を示す断面図である。本実施形態３の角部突き上げブロック８は、図１０に示すように内部にバネ９等の弾性機構を有する。

図１１は本開示の実施の形態３に係る突き上げブロックの動作を示す図である。ダイシングテープ５０の剥離が進む様子を、左の図から右の図へ順に示す。本実施形態３のバネ９は、剥離直前のダイシングテープ５０の復元力よりも小さい復元力を有するものを選定している。そのため突き上げ動作の初期では左の図のように、角部突き上げブロック８が半導体チップ１を押し上げている。しかし突き上げ動作の後期では、ダイシングテープ５０の復元力がバネ９の復元力を上回る。そのため右の図のように、ダイシングテープ５０に押し戻される形で角部突き上げブロック８がピックアップステージ１００側に沈み込む。この際、半導体チップ１とダイシングテープ５０が剥離する。

上述のバネの働きにより、角部突き上げブロック８と中央部突き上げブロック４をまとめて一つの昇降機構で駆動させた場合でも、角部突き上げブロック８と中央部突き上げブロック４に別々の動作をさせることができる。そのため装置の低コスト化が実現できる。

実施の形態４
図１２は本開示の実施の形態４に係る突き上げブロックの平面図である。説明のため、半導体チップ１の載置位置を想像線で図示している。実施の形態４は格子状に配置され、同じ形状の上面を有する複数の突き上げブロックを備える。そして半導体チップ１の各辺及び角部周辺に接するブロックは使用せず、それらのブロックより内側で半導体チップ１と接するブロックだけでダイシングテープ５０を剥離させる。図１２ではブロック２００ａが半導体チップ１の各辺に接し、ブロック２００ｂが半導体チップ１の角部に接するため、これらより内側のブロック２０１、２０２、２０３、２０４、２０５を使用することとなる。

上述の複数の突き上げブロックは、それぞれ別々に動作する昇降機構を有し、内側のブロックほど高くなるよう順次動作する。図１２の場合、まずブロック２０１、２０２、２０３、２０４、２０５が同時に突き上がる。一定時間後にブロック２０１は突き上げを止め、残りのブロック２０２、２０３、２０４、２０５は突き上げを続ける。更に一定時間後にブロック２０２が突き上げを止め、残りのブロック２０３、２０４，２０５が突き上げを続ける。このようにチップ角に近いブロックから順に突き上げを止めることで、内側のブロックが相対的に高くなるため、ダイシングテープ剥離をスムーズに進めることができる。

この形態であれば、半導体チップの大きさが変わった場合も使用ブロックを変更するだけで対応できる。つまり１つの半導体製造装置で複数サイズの半導体チップ１への適用が可能となるため、部品削減及び管理の簡便化が期待できる。

図１３は本開示の実施の形態４に係るダイシングテープ剥離進行を示す正面図である。この図は図１２と同じ半導体製造装置を正面から見ているため、突き上げに使用していないブロック２００ａ及び２００ｂはピックアップステージ１００内にあり見えず、突き上げに使用していて手前にあるブロック２０１、２０２、２０３、２０４のみが見えている状態である。

まず左の図のように、ブロック２０１、２０２、２０３、２０４が協調して突き上げられる。半導体チップ１端部の剥離が始まった後、真ん中の図のように突き上げられているブロックの中で最も外側に位置するブロック２０１は上昇を止め、それ以外のブロック２０２、２０３、２０４は上昇を続ける。更に剥離が進んだ後、右の図のように突き上げられているブロックの中で最も外側に位置するブロック２０２は上昇を止め、それ以外のブロック２０３、２０４は上昇し続ける。これを繰り返すことで、半導体チップ１の中央部を支持してチップ割れ及びチップ欠けを抑制しつつ、ダイシングテープ剥離をスムーズに進めることができる。

図１４、１５は本開示の実施の形態４に係る変形例を示す平面図である。図１４は半導体チップ１の外周及び角部に近接するブロック、そして半導体チップ１の対角線付近に接するブロック以外を使用する変形例を示す。ただし、半導体チップ１の中心と接するブロック２１５は使用する。これにより半導体チップ１とブロック全体との接触面積が少なくなるため、ダイシングテープ剥離が促進されやすくなる。具体的にはブロック２１０を使用せず、ブロック２１１、２１２、２１３、２１４、２１５を突き上げてダイシングテープ剥離を開始する。そしてブロック２１１、２１２、２１３、２１４、２１５の順に上昇を止め、剥離を進めていく。

図１５は半導体チップ１の外周及び角部に近接するブロックを除き、それより内側のブロックを一つ置きに使用した変形例を示す。これにより半導体チップ１とブロック全体との接触面積がさらに少なくなるため、ダイシングテープ剥離が促進されやすくなる。具体的にはブロック２２０を使用せず、ブロック２２１、２２２、２２３、２２４を突き上げてダイシングテープ剥離を開始する。そしてブロック２２１、２２２、２２３、２２４の順に上昇を止め、剥離を進めていく。

なお本開示で示した突き上げブロックは金属製でも良く、樹脂製でも良い。金属製であれば摩耗しにくいため高寿命であり、形状変化による半導体チップ割れの防止にもつながる。樹脂製であれば材料費が安価なため低コスト化が実現できる。また本開示の半導体製造装置は、処理能力向上のため同時に複数の半導体チップを突き上げられる構成でも良い。

また本開示で示した突き上げブロックは、上昇速度及び突き出し量が変更可能な昇降機構を有しても良い。ダイシングテープの粘着力が強い場合は上昇速度を遅くしてチップ割れ及びチップ欠けのリスクを低減させ、突き出し量を大きくすることでダイシングテープ剥離を進めやすくする。逆に粘着力が弱い場合は上昇速度を早くして工程時間を短縮し、突き出し量を小さくすることでチップ割れ及びチップ欠けのリスクを低減させる。

さらに本開示は珪素で形成される基板を用いる場合を示しているが、珪素と比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体を用いても良い。ワイドバンドギャップ半導体としては例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドがある。

１ 半導体チップ、２ 第一の辺、２ａ 第一の辺、２ｂ 第二の辺、２ｃ オフセット部、１００ ピックアップステージ、２００ ブロック、２００ａ ブロック、２００ｂ ブロック、２０１ ブロック、２０２ ブロック、２０３ ブロック、２０４ ブロック、２０５ ブロック、２１０ ブロック、２１１ ブロック、２１２ ブロック、２１３ ブロック、２１４ ブロック、２１５ ブロック、２２０ ブロック、２２１ ブロック、２２２ ブロック、２２３ ブロック、２２４ ブロック

Claims (13)

1. 四角形状の半導体チップを昇降する機構を有するピックアップステージを備え、
   前記ピックアップステージは、四隅に第一の突き上げブロックを備え、
   前記第一の突き上げブロックは、
   前記半導体チップの一辺と平行な第一の辺と、
   前記半導体チップの他方の辺と平行な第二の辺と、
   前記第一の辺と前記第二の辺との間に、該第一の辺と該第二の辺それぞれの延長線の交点よりも内側にオフセットするよう形成されたオフセット部とを備える
   半導体製造装置。
2. 前記オフセット部が、前記第一の辺の前記交点の側の端点と前記第二の辺の前記交点の側の端点を結ぶ線分と比較して内側に凹形である請求項１に記載の半導体製造装置。
3. 前記第一の突き上げブロックは、前記半導体チップの中央側の方が低くなるよう傾斜がついた面を有する請求項１または２に記載の半導体製造装置。
4. 前記第一の突き上げブロックの上面が凹凸のある形状である請求項１から３の何れか一項に記載の半導体製造装置。
5. 前記凹凸のある形状は、スリットによる凹部、球形による凸部または針状部材による凸部の何れか一つを含む形状である請求項４に記載の半導体製造装置。
6. 前記ピックアップステージは、前記第一の突き上げブロックの内側で該第一の突き上げブロックと協調して動作する第二の突き上げブロックを備える請求項１から５の何れか一項に記載の半導体製造装置。
7. 前記第一の突き上げブロックが、内部に弾性機能を有する請求項６に記載の半導体製造装置。
8. 前記第二の突き上げブロックの上面が、前記半導体チップの各辺の中心付近を支持する形状である請求項６または７に記載の半導体製造装置。
9. 前記第二の突き上げブロックの上面は、中央部が最も高くなるよう傾斜がついた曲面である請求項６から８の何れか一項に記載の半導体製造装置。
10. 前記第二の突き上げブロックが複数のブロックから構成され、各ブロックが内側のブロックほど高くなるよう順次動作する請求項６に記載の半導体製造装置。
11. 前記ピックアップステージが吸引機構を備える
    請求項１から１０の何れか一項に記載の半導体製造装置。
12. 前記半導体チップがワイドバンドギャップ半導体で形成されている
    請求項１から１１の何れか一項に記載の半導体製造装置。
13. 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドである請求項１２に記載の半導体製造装置。

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