JP4693805B2 - 半導体装置の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の製造装置及び製造方法に関し、特に、粘着シートに貼付けられた半導体チップを突き上げ突部を用いて突き上げることにより粘着シートから剥がすようにした半導体装置の製造装置及び製造方法に関する。

下記特許文献１に記載されているように、粘着シートに貼付けられている半導体チップを突き上げ突部で突き上げることにより粘着シートから剥がし、粘着シートから剥がした半導体チップを用いて半導体装置を製造する半導体装置の製造装置が知られている。

上述の半導体装置の製造装置においては、半導体チップを粘着シートから剥がす場合に、複数本の突き上げ突部で１個の半導体チップを突き上げている。
特開平１０−１１２４６５号公報

しかしながら、上述した半導体装置の製造装置においては、以下の点について配慮がなされていない。

突き上げ突部を用いて半導体チップを粘着シートから剥がす場合には、突き上げ突部により半導体チップの両側の縁部を突き上げることが好ましい。半導体チップの両側の縁部を突き上げ突部で突き上げることにより、半導体チップが粘着シートから剥がれ易くなり、剥がれる場合の半導体チップの破損が生じにくくなる。

しかし、複数の突き上げ突部の間隔は固定されており、粘着シートに貼付けられている半導体チップのサイズが異なる場合には、半導体チップのサイズに応じて、複数の突き上げ突部をユニット化した突き上げ突部ユニットであって突き上げ突部の間隔が異なるものに交換する必要がある。

突き上げ突部ユニットの交換作業は時間と手間とがかかり、突き上げ突部ユニットを交換することにより半導体装置の生産性が低下する。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は、半導体チップのサイズが異なる場合でも、半導体チップを粘着シートから剥がれ易くすることができる半導体装置の製造装置及び製造方法を提供することである。

本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、半導体装置の製造装置において、一方の面に複数の半導体チップが貼付けられた粘着シートを保持する保持部と、前記半導体チップを、前記粘着シートの他方の面側から突き上げる複数個の突き上げ突部と、前記突き上げ突部の間隔を変える方向へ少なくとも一つの前記突き上げ突部をスライドさせるスライド機構と、を備え、前記スライド機構は、前記複数個の突き上げ突部と直交する向きに配置されたスライド軸と、前記スライド軸を長手方向にスライドする移動機構とを具備し、前記スライド軸は前記長手方向に沿って、前記複数個の突き上げ突部を挿通する複数の挿通穴を有し、少なくとも一つの前記突き上げ突部を挿通する前記挿通穴は前記長手方向の長さが大きい長穴形状に形成され、前記移動機構により、前記スライド軸を前記長手方向にスライドすることによって、少なくとも一つの前記突き上げ突部を前記複数個の突き上げ突部の間隔を変える方向にスライドすることである。

本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、半導体装置の製造方法において、第１の特徴に係る半導体装置の製造装置を用いて、粘着シートの一方の面に貼付けられた半導体チップを前記粘着シートの他方の面側から突き上げることにより前記粘着シートから剥がす工程を有することである。

本発明によれば、半導体チップのサイズに応じて突き上げ突部の間隔を調整し、間隔を調整した突き上げ突部によって半導体チップを突き上げることにより、粘着シートに貼付けられた半導体チップのサイズが異なる場合であってもそれらの半導体チップを粘着シートから剥がし易くすることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を用いて説明する。

半導体装置の製造装置は、図１に示すように、半導体チップ１の供給部としてのウエハステージ２を備えている。ウエハステージ２は、ベース３上に順次設けられたＸＹテーブル４及び保持部であるθテーブル５を有し、θテーブル５上には複数の半導体チップ１が貼付けられた粘着シート６が保持されている。ＸＹテーブル４は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に設けられ、θテーブル５はＺ軸の回りに回転可能に設けられている。複数の半導体チップ１は、１枚の半導体ウエハを粘着シート６に貼付け、貼付け後に半導体ウエハをダイシングソーで縦横にカットすることにより形成されている。さらに、カットした後に粘着シート６を引っ張って伸ばすことにより、隣接する半導体チップ１の間に隙間が形成されている。

θテーブル５の上方には、ピックアップ反転ユニット７が設けられている。ピックアップ反転ユニット７は、ガイド８と、ガイド８に沿ってＺ軸方向にスライド可能なＺ軸テーブル９と、Ｚ軸テーブル９に固定された取付部１０と、取付部１０の先端に回動可能に取付けられたＬ字状のピックアップ反転ツール１１とを備えている。ピックアップ反転ツール１１は、取付部１０への取付箇所を中心として実線で示す位置と鎖線で示す位置との間で１８０°回転可能に設けられ、ピックアップ反転ツール１１の先端部には半導体チップ１を吸着保持するピックアップヘッド１２が設けられている。

ピックアップ反転ツール１１の上方には、第１カメラ１３と第２カメラ１４とが設けられている。第１カメラ１３はθテーブル５上の半導体チップ１を撮影し、第１カメラ１３の撮影信号に基づいて、ピックアップヘッド１２により吸着保持される半導体チップ１が決定される。つまり、第１カメラ１３の撮影信号に基づいて、θテーブル５のＸ軸、Ｙ軸及びθ方向の位置決めが行われる。第２カメラ１４はピックアップヘッド１２により吸着保持された半導体チップ１を撮影し、第２カメラ１４によるピックアップヘッド１２により吸着保持された半導体チップ１の撮影は、ピックアップ反転ツール１１が実線で示す位置に回転した場合に行われる。第２カメラ１４の撮影信号に基づいてボンディングヘッド１５が駆動され、ピックアップヘッド１２により吸着保持された半導体チップ１がボンディングヘッド１５のボンディングツール１６に受け渡される。ボンディングツール１６に受け渡された半導体チップ１は、第３カメラ１７により撮影される。

ボンディングヘッド１５は、ベース１８を有している。ベース１８には、Ｘ軸テーブル１９がＸ軸方向に沿ってスライド可能に取付けられている。Ｘ軸テーブル１９には、Ｙ軸テーブル２０がＹ軸方向に沿ってスライド可能に取付けられている。Ｙ軸テーブル２０には、Ｚ軸テーブル２１がＺ軸方向にスライド可能に取付けられている。Ｚ軸テーブル２１には、θテーブル２２がＺ軸の回りに回転可能に取付けられ、θテーブル２２にボンディングツール１６が設けられている。したがって、ボンディングツール１６は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及びθ方向に移動可能となっている。

ボンディングヘッド１５の下方には、Ｘ軸方向に移動可能なボンディングステージ２３が設けられている。ボンディングステージ２３には基板２４が載置され、この基板２４上にボンディングツール１６に受け渡された半導体チップ１が実装される。

ボンディングステージ２３の上方には、ガイド２５が設けられている。ガイド２５には、Ｙ軸方向へスライド可能にＹ軸テーブル２６が取付けられ、Ｙ軸テーブル２６に第４カメラ２７がＺ軸方向へスライド可能に取付けられている。第４カメラ２７は、基板２４上に実装された半導体チップ１を撮影する。したがって、第４カメラ２７は、ボンディングステージ２３上の基板２４に対して、相対的にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向にスライド可能となっている。

θテーブル５の内部には、図２及び図３に示すように、中空の筒状に形成されたバックアップホルダ２８と、バックアップホルダ２８内に収納された突き上げ装置２９と、バックアップホルダ２８の内部を減圧する減圧装置（図示せず）とが設けられている。

バックアップホルダ２８は、内部に収納されている突き上げ装置２９と共にθテーブル５内においてＸ軸及びＹ軸方向にスライド可能に設けられている。また、バックアップホルダ２８の上端壁２８ａは、粘着シート６の下面に僅かな寸法をもって対向されている。バックアップホルダ２８の上端壁２８ａには、後述する突き上げ突部である突き上げピン３０ａ、３０ｂが挿通される挿通穴３１ａ、３１ｂが形成されており、突き上げピン３０ａが挿通される挿通穴３１ａは丸穴形状に形成され、突き上げピン３０ｂが挿通される挿通穴３１ｂは長穴形状に形成されている。挿通穴３１ａ、３１ｂの位置関係は、挿通穴３１ｂの長手方向の延長線上に挿通穴３１ａが位置する関係とされている。

突き上げ装置２９は、上述した突き上げピン３０ａ、３０ｂを用いて半導体チップ１を粘着シート６と共に突き上げ、半導体チップ１を粘着シート６から剥離させるための装置である。この突き上げ装置２９は、突き上げピン３０ａ、３０ｂと、往復動機構３２ａ、３２ｂと、スライド機構３３とを備えている。

突き上げピン３０ａ、３０ｂは、一端側を挿通穴３１ａ、３１ｂに対向させて配置され、他端側にはカム３３ａ、３３ｂが当接されている。突き上げピン３０ａ、３０ｂが軸心方向に往復動し、図４に示すように一端側が挿通穴３１ａ、３１ｂから突出することにより、一つの半導体チップ１が粘着シート６と共に突き上げられる。

往復動機構３２ａ、３２ｂは、突き上げピン３０ａ、３０ｂを軸心方向に往復動させる機構であり、突き上げピン３０ａ、３０ｂの他端側が当接されたカム３３ａ、３３ｂと、カム３３ａ、３３ｂに連結されたモータ３４ａ、３４ｂとを備えている。カム３３ａの横幅寸法“ａ”に比べ、カム３３ｂの横幅寸法“ｂ”が大きく設定されている。モータ３４ａ、３４ｂが駆動されてカム３３ａ、３３ｂが回転することにより、突き上げピン３０ａ、３０ｂが軸心方向に往復動する。なお、突き上げピン３０ａ、３０ｂには、突き上げピン３０ａ、３０ｂの他端側をカム３３ａ、３３ｂに当接させる向きに付勢するスプリング等の付勢体（図示せず）が取付けられている。

突き上げピン３０ａ、３０ｂの突き上げタイミングに関しては、同じタイミングで突き上げるモードと、異なるタイミングで突き上げるモードとに切替可能である。同じタイミングで突き上げるモードを選択した場合には、モータ３４ａ、３４ｂが同じタイミングで駆動され、２本の突き上げピン３０ａ、３０ｂが同じタイミングで突き上げられる。異なるタイミングで突き上げるモードを選択した場合には、モータ３４ａ、３４ｂが異なるタイミングで駆動され、突き上げピン３０ａ、３０ｂが時間差をおいて１本ずつ突き上げられる。

スライド機構３３は、突き上げピン３０ａと突き上げピン３０ｂとの間隔を変える方向に突き上げピン３０ｂをスライドさせる機構である。スライド機構３３は、突き上げピン３０ａ、３０ｂと直交する向きに配置されたスライド軸３５と、スライド軸３５に固定された雌ネジ部３６と、雌ネジ部３６に螺合されたボールネジ３７と、ボールネジ３７に連結されたモータ３８とを備えている。

スライド軸３５には、突き上げピン３０ａ、３０ｂが挿通される挿通穴３９ａ、３９ｂが形成されている。突き上げピン３０ａが挿通される挿通穴３９ａは、長穴形状に形成されている。突き上げピン３０ｂが挿通される挿通穴３９ｂは、突き上げピン３０ｂの外径寸法より僅かに大きい内径寸法の丸穴形状に形成されている。挿通穴３９ａ、３９ｂの位置関係は、挿通穴３９ａの長手方向の延長線上に挿通穴３９ｂが位置する関係とされている。

このような構成において、突き上げ装置２９を用いて半導体チップ１を粘着シート６から剥離させる作業について説明する。第１カメラ１３の撮影結果により剥離する半導体チップ１が決定されると、決定された半導体チップ１の下方位置へバックアップホルダ２８が移動する。

バックアップホルダ２８が目的とする半導体チップ１の下方位置へ移動した後、減圧装置が駆動され、バックアップホルダ２８内の空気が減圧装置へ吸引されるとともに、バックアップホルダ２８外の空気が挿通穴３１ａ、３１ｂからバックアップホルダ２８内に吸引される。挿通穴３１ａ、３１ｂからバックアップホルダ２８内に空気が吸引されることにより、粘着シート６が上端壁２８ａの上面に吸着される。

減圧装置による減圧が開始されてから所定時間経過後、モータ３４ａ、３４ｂが駆動されてカム３３ａ、３３ｂが回転し、図４に示すように突き上げピン３０ａ、３０ｂがカム３３ａ、３３ｂにより押し上げられる。カム３３ａ、３３ｂにより押し上げられた突き上げピン３０ａ、３０ｂの先端側は、挿通穴３１ａ、３１ｂを挿通して上昇し、一つの半導体チップ１を粘着シート６と共に突き上げる。このとき、突き上げられた半導体チップ１の真下の粘着シート６が引き伸ばされ、突き上げられた半導体チップ１と粘着シート６との粘着状態が弱くなり、半導体チップ１が粘着シート６から剥がれ易い状態となる。

なお、突き上げピン３０ａ、３０ｂの間隔は、半導体チップ１のサイズに応じ、突き上げピン３０ａ、３０ｂが半導体チップ１の両側の縁部を突き上げるように設定されている。

さらに、突き上げピン３０ａ、３０ｂの突き上げ動作と同期するタイミングでピックアップヘッド１２が突き上げられる半導体チップ１の上方に移動し、突き上げられた半導体チップ１がピックアップヘッド１２により吸着保持される。

ピックアップヘッド１２により吸着保持された半導体チップ１は、ボンディングヘッド１５のボンディングツール１６に受け渡され、ボンディングステージ２３上に載置された基板２４上に実装される。

図５及び図６は、粘着シート６上に貼付けられた半導体チップ１Ａのサイズが、半導体チップ１より大型である場合を示している。半導体チップ１Ａのサイズが大型になった場合は、それに応じて突き上げピン３０ａ、３０ｂの間隔を大きくする。

突き上げピン３０ａ、３０ｂの間隔を大きくする場合は、スライド機構３３により突き上げピン３０ｂをスライドさせる。スライド機構３３による突き上げピン３０ｂのスライドは、モータ３８を駆動させ、モータ３８の駆動によりボールネジ３７と雌ネジ部３６とを利用してスライド軸３５を右方へスライドさせることにより行う。スライド軸３５が右方へスライドすることにより、突き上げピン３０ｂの外径寸法より僅かに大きい内径寸法に形成された挿通穴３９ｂに挿通されている突き上げピン３０ｂは、スライド軸３５と共に右方にスライドする。一方、長穴形状の挿通穴３９ａに挿通されている突き上げピン３０ａは、スライド軸３５が右方にスライドしても挿通穴３９ａの縁部に干渉せず、スライドしない。これにより、突き上げピン３０ａはスライドせずに突き上げピン３０ｂのみが突き上げピン３０ａから離反する方向である右方へスライドし、突き上げピン３０ａ、３０ｂの間隔が大きくなる。

この場合における突き上げピン３０ａ、３０ｂの間隔は、半導体チップ１Ａのサイズに応じ、突き上げピン３０ａ、３０ｂが半導体チップ１Ａの両側の縁部を突き上げるように設定されている。

なお、スライドせずに位置固定に維持された突き上げピン３０ａの先端部は挿通穴３１ａに対向する状態を維持され、スライドした突き上げピン３０ｂの先端部は長穴形状の挿通穴３１ｂに対向する状態を維持されている。

また、カム３３ｂの横幅寸法“ｂ”が大きく形成されており、突き上げピン３０ｂがスライドした場合でも、突き上げピン３０ｂの端部がカム３３ｂに当接する状態を維持されている。

図５及び図６に示すように、半導体チップ１Ａのサイズに応じて突き上げピン３０ａ、３０ｂの間隔を調整した後、図４において説明した半導体チップ１を剥離する場合と同様に、剥離する半導体チップ１Ａの下方位置へバックアップホルダ２８を移動させ、減圧装置が駆動して粘着シート６を上端壁２８ａの上面に吸着する。ついで、モータ３４ａ、３４ｂを駆動してカム３３ａ、３３ｂを回転させ、突き上げピン３０ａ、３０ｂを押し上げ、突き上げピン３０ａ、３０ｂにより半導体チップ１Ａを粘着シート６と共に突き上げる。

したがって、粘着シート６に貼付けられた半導体チップ１、１Ａのサイズが異なる場合には、そのサイズに応じて突き上げピン３０ａ、３０ｂの間隔を調整することができ、突き上げピン３０ａ、３０ｂを半導体チップ１、１Ａの両側の縁部に当接させることができ、サイズの異なる各種の半導体チップ１、１Ａの粘着シート６からの剥離を良好に行うことができる。

突き上げピン３０ａ、３０ｂを突き上げるタイミングに関しては、同じタイミングで突き上げるモードと、異なるタイミングで突き上げるモードとのいずれを選択してもよい。同じタイミングで突き上げるモードを選択した場合には、モータ３４ａ、３４ｂが同じタイミングで駆動され、２本の突き上げピン３０ａ、３０ｂが同じタイミングで突き上げられる。一方、異なるタイミングで突き上げるモードを選択した場合には、モータ３４ａ、３４ｂが異なるタイミングで駆動され、まず、図７（ａ）に示すように、突き上げピン３０ａのみが突き上げられ、突き上げピン３０ａが突き上げられた後の設定時間経過後に図７（ｂ）に示すように突き上げピン３０ｂが突き上げられる。

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、突き上げピン３０ａ、３０ｂを異なるタイミングで突き上げることにより、突き上げピン３０ａが突き上げられた場合と突き上げピン３０ｂが突き上げられた場合との２度において、突き上げられる半導体チップ１Ａの真下の粘着シート６が引き伸ばされ、半導体チップ１Ａと粘着シート６との粘着状態が弱くなる。このため、突き上げピン３０ａ、３０ｂを異なるタイミングで突き上げる場合には、突き上げピン３０ａ、３０ｂを同じタイミングで突き上げる場合に比べて、半導体チップ１Ａが粘着シート６から剥がれ易い状態となる。

突き上げピン３０ａ、３０ｂにより突き上げられた半導体チップ１Ａは、ピックアップヘッド１２により吸着保持され、ピックアップヘッド１２からボンディングヘッド１５のボンディングツール１６に受け渡され、ボンディングステージ２３上に載置された基板２４上に実装される。

本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造装置を示す斜視図である。 突き上げ装置を示す縦断正面図である。 その平面図である。 半導体チップが突き上げピンにより突き上げられた状態を示す縦断正面図である。 突き上げピンの間隔を変更した状態の突き上げ装置を示す縦断正面図である。 その平面図である。 半導体チップが突き上げピンにより突き上げられた状態を示す縦断正面図である。

符号の説明

１、１Ａ…半導体チップ、５…保持部、６…粘着シート、３０ａ、３０ｂ…突き上げ突部

Claims (5)

1. 一方の面に複数の半導体チップが貼付けられた粘着シートを保持する保持部と、
   前記半導体チップを、前記粘着シートの他方の面側から突き上げる複数個の突き上げ突部と、
   前記突き上げ突部の間隔を変える方向へ少なくとも一つの前記突き上げ突部をスライドさせるスライド機構と、
   を備え、
   前記スライド機構は、前記複数個の突き上げ突部と直交する向きに配置されたスライド軸と、前記スライド軸を長手方向にスライドする移動機構とを具備し、
   前記スライド軸は前記長手方向に沿って、前記複数個の突き上げ突部を挿通する複数の挿通穴を有し、
   少なくとも一つの前記突き上げ突部を挿通する前記挿通穴は前記長手方向の長さが大きい長穴形状に形成され、
   前記移動機構により、前記スライド軸を前記長手方向にスライドすることによって、少なくとも一つの前記突き上げ突部を前記複数個の突き上げ突部の間隔を変える方向にスライドすることを特徴とする半導体装置の製造装置。
2. 前記移動機構は前記スライド軸に固定されたネジ部と、前記ネジ部に螺合されたボールネジと、前記ボールネジに連結されたモータからなり、前記モータを駆動することにより、前記スライド軸を前記長手方向にスライドすることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造装置。
3. 前記複数個の突き上げ突部の間隔は前記半導体チップのサイズに対応し、前記複数個の突き上げ突部が前記半導体チップの両側の縁部を突き上げるように設定されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造装置。
4. 個々の前記突き上げ突部の突き上げタイミングを異ならせる手段を備えることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載の半導体装置の製造装置を用いて、粘着シートの一方の面に貼付けられた半導体チップを前記粘着シートの他方の面側から突き上げることにより前記粘着シートから剥がす工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。

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