JP4816654B2 - チップ剥離装置およびチップ剥離方法ならびにチップピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェハから切り出されシートに貼り付けられた状態のチップをピックアップする際に、チップとシートとの剥離を促進するチップ剥離装置およびチップ剥離方法ならびにこのチップ剥離装置を用いたチップピックアップ装置に関するものである。

半導体装置の製造工程において、半導体チップは多数の個片チップより成るウェハから切り出される。この個片チップの切り出しは、粘着性のシートにウェハを貼り付けた状態で行われ、切り出された個片チップは取り出しノズルによってシートからピックアップされる。このピックアップ作業においては、個片チップをシートから剥離する必要があり、このチップ剥離は従来よりシートを下面側から吸着した状態で、シートの下面側からチップをピンによって突き上げて剥離させるエジェクタ方式が主に用いられていた。

近年の電子部品の小型化に伴ってチップは薄型化する傾向にあり、１００μｍ以下の極薄のチップが実用化されるようになっている。このように薄型化したチップは低剛性で撓みやすく極めて破損しやすいことから、従来技術で用いられていたエジェクタによる方法でチップをシートから剥離させると、チップの割れや欠けなどのダメージを生じる場合があった。このため、チップのピックアップ時にシートを下面側から真空吸引するとともに、ピン以外の突き上げ部材によって突き上げることにより剥離動作を行う方式が用いられるようになっている（特許文献１参照）。特許文献１に示す例では、大きさの異なる複数の突き上げブロックを同軸位置に多段配置し、ピックアップ動作において順次突き上げ範囲を変えながらシートの下面側を突き上げるようにしている。
特開２００５−１１７０１９号公報

しかしながら、チップの薄型化はますます進行する趨勢にあり、上述の特許文献に示すように真空吸引による剥離方式を用いてもなお確実に効率よくチップを剥離することが困難になりつつある。すなわちチップは近年薄型化するとともに、ダイボンディング用の接着剤が予めダイアタッチフィルムの形で貼着された形態で用いられる場合がある。このような場合には、チップは撓みやすくて取り扱いが難しい上にシートとの貼着力が従来よりも強く、ピックアップ時のシートからの剥離難度が増している。このため、このような薄型のチップにダメージを与えることなく、確実に効率よくシートから剥離させる技術が求められていた。

そこで本発明は、薄型のチップにダメージを与えることなく確実に効率よくシートから剥離させることができるチップ剥離装置およびチップ剥離方法ならびにチップピックアップ装置を提供することを目的とする。

本発明のチップ剥離装置は、シートに貼り付けられた板状のチップをピックアップするチップピックアップ装置において、取出しノズルによって前記チップをシート保持部に保持された前記シートから取り出す際に、前記シートの下面に当接して前記チップとシートとの剥離を促進するチップ剥離装置であって、前記シートの下面を吸着する吸着面が設けられ前記シート保持部に対して相対的に昇降する吸着昇降部と、前記チップの外縁形状に対応して前記吸着面に設定された矩形状のチップ範囲の内側に前記チップ範囲よりも小さい開口サイズで開口する矩形開口部と、前記矩形開口部に相対昇降動作が自在に嵌合して設けられ上昇状態において上面が前記吸着面から突出する第１昇降部材と、前記第１昇降部材に対して相対昇降動作が自在に設けられ上昇状態において上面が第１昇降部材の上面から突出する第２昇降部材と、前記第２昇降部材に対して相対昇降動作が自在に設けられ上昇状態において上面が第２昇降部材の上面から突出する第３昇降部材と、前記第１昇降部材、第２昇降部材および第３昇降部材をそれぞれ昇降させる第１昇降機構、第２昇降機構および第３昇降機構と、前記吸着面において前記チップ範囲の外側に設けられた吸着孔と、前記第１昇降部材の上面において前記第３昇降部材を平面視して囲んで配置された吸着開口部と、前記吸着開口部および前記吸着孔から真空吸引する真空吸引手段とを備え、前記第１昇降部材の平面形状は、前記矩形開口部に嵌合する第２昇降部材の外縁を構成する矩形外縁線のうち、少なくとも４辺の中点を含む直線部を外形線の一部とする形状であり、前記第２昇降部材の平面形状は、前記第１昇降部材の上面において前記矩形外縁線のコーナ部を少なくとも含む外縁部から前記第３昇降部材を囲む前記吸着開口部に向けて内側に延出する形状であり、前記第１昇降部材、第２昇降部材および第３昇降部材のそれぞれの相対昇降動作を所定の昇降順序と時間差を組み合わせた昇降パターンで行いながら前記吸着孔および吸着開口部から真空吸引して前記シートを下方に撓ませることにより、前記チップの外縁部を剥離の起点として前記チップと前記シートとを剥離させ、さらに、前記第２昇降部材の平面形状は前記コーナ部側が突状であり、前記コーナ部を起点として発生した剥離を前記第２昇降部材に沿って内側へ進展させる。

本発明のチップ剥離方法は、シートに貼り付けられた板状のチップをピックアップするチップピックアップ装置において、取出しノズルによって前記チップをシート保持部に保持された前記シートから取り出す際に、前記シートの下面にチップ剥離装置を当接させて前記チップとシートとの剥離を促進するチップ剥離方法であって、前記チップ剥離装置は、前記シートの下面を吸着する吸着面が設けられ前記シート保持部に対して相対的に昇降する吸着昇降部と、前記チップの外縁形状に対応して前記吸着面に設定された矩形状のチップ範囲の内側に前記チップ範囲よりも小さい開口サイズで開口する矩形開口部と、前記矩形開口部に相対昇降動作が自在に嵌合して設けられ上昇状態において上面が前記吸着面から突出する第１昇降部材と、前記第１昇降部材に対して相対昇降動作が自在に設けられ上昇状態において上面が第１昇降部材の上面から突出する第２昇降部材と、前記第２昇降部材に対して相対昇降動作が自在に設けられ上昇状態において上面が第２昇降部材の上面から突出する第３昇降部材と、前記第１昇降部材、第２昇降部材および第３昇降部材をそれぞれ昇降させる第１昇降機構、第２昇降機構および第３昇降機構と、前記吸着面において前記チップ範囲の外側に設けられた吸着孔と、前記第１昇降部材の上面において前記第３昇降部材を平面視して囲んで配置された吸着開口部と、前記吸着開口部および前記吸着孔から真空吸引する真空吸引手段とを備え、前記第１昇降部材の平面形状は、前記矩形開口部に嵌合する第２昇降部材の外縁を構成する矩形外縁線のうち、少なくとも４辺の中点を含む直線部を外形線の一部とする形状であり、前記第２昇降部材の平面形状は、前記第１昇降部材の上面において前記矩形外縁線のコーナ部を少なくとも含む外縁部から前記第３昇降部材を囲む前記吸着開口部に向けて内側に延出する形状であり、前記第１昇降部材、第２昇降部材および第３昇降部材のそれぞれの相対昇降動作を所定の昇降順序と時間差を組み合わせた昇降パターンで行いながら前記吸着孔および吸着開口部から真空吸引して前記シートを下方に撓ませることにより、前記チップの外縁部を剥離の起点として前記チップと前記シートとを剥離させ、さらに、前記第２昇降部材の平面形状は前記コーナ部側が突状であり、前記コーナ部を起点として発生した剥離を前記第２昇降部材に沿って内側へ進展させる。

本発明のチップピックアップ装置は、シートに貼り付けられた板状のチップをピックアップするチップピックアップ装置であって、前記シートを保持するシート保持部と、ノズル昇降機構によって前記シート保持部に対して相対的に昇降し、前記チップの上面に当接してこのチップを吸着保持するとともに平坦な状態に保つ保持面が設けられた取出しノズルと、前記シート保持部の下方に配設され前記シートの下面に当接して前記チップとシートとの剥離を促進させるチップ剥離装置とを備え、前記チップ剥離装置は、請求項１または２のいずれかに記載のチップ剥離装置である。

本発明によれば、シートの下面を吸着する吸着面から突出する第１昇降部材、第１昇降部材の上面から突出する第２昇降部材および第２昇降部材の上面から突出する第３昇降部材を備えた構成において、第１昇降部材、第２昇降部材および第３昇降部材のそれぞれの相対昇降動作を所定の昇降順序で組み合わせた昇降パターンで行いながら吸着孔および吸着開口部から真空吸引してシートを下方に撓ませてチップの外縁部を剥離の起点としてチップとシートとを剥離させ、さらに、第２昇降部材の平面形状はコーナ部側が突状であり、このコーナ部を起点として発生した剥離を第２昇降部材に沿って内側へ進展させる構成を用いることにより、薄型のチップにダメージを与えることなく確実に効率よくシートからチップを剥離させることができる。

図１は本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置の構成を示すブロック図、図２は本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置における取出しノズルの部分断面図、図３は本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置における剥離促進機構の斜視図、図４は本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置における剥離促進機構の部分断面図、図５、図６は本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置における剥離促進機構の平面図、図７、図８、図９、図１０は本発明の一実施の形態のチップ剥離方法の工程説明図である。

まず図１を参照してチップピックアップ装置の構成について説明する。このチップピックアップ装置は、ダイシングによって個片に分割されシートに貼り付けられた状態の半導体チップを、真空吸引用の開口部を有する取出しノズルで吸着保持してピックアップする機能を有するものである。図１においてチップ供給部１は、ＸＹテーブル２に立設されたブラケット３上に保持テーブル４を結合して構成されている。保持テーブル４には複数の半導体チップ６（以下、単に「チップ６」と略記する）が貼り付けられたシート５が保持されている。保持テーブル４はシート５を保持するシート保持部となっている。ここで、チップ６は薄化加工された薄型チップであり、剛性が小さく撓みやすい特性を有している。

保持テーブル４の下方には剥離促進機構７（チップ剥離装置）が配設されている。剥離促進機構７は、以下に説明するピックアップヘッド８によるチップ６のピックアップ動作において、シート５の下面に当接してチップ６とシート５との剥離を促進させる機能を有している。ＸＹテーブル２を駆動することにより、ピックアップ対象のチップ６は剥離促進機構７に対して位置合わせされる。チップ供給部１の上方には、移動テーブル９に装着されたピックアップヘッド８が水平動自在に配設されている。ピックアップヘッド８の下部には、取出しノズル２０が装着されており、取出しノズル２０はピックアップヘッド８に内蔵されたノズル昇降機構によって昇降自在となっている。

図２に示すように、取出しノズル２０には真空吸引用の開口部２０ａが設けられており、開口部２０ａの下面には吸着板２０ｂが装着されている。吸着板２０ｂは焼結体などの多孔質材より製作されており、真空吸引源（図示省略）を駆動して開口部２０ａから真空吸引（矢印ａ）することにより、吸着板２０ｂの下面の保持面２０ｄにチップ６の全範囲を均等に吸着して保持することができるようになっている。吸着板２０ｂの外周側面には、樹脂膜など気密性を有するシール膜２０ｃが設けられており、真空吸着時の吸着性能を確保するようにしている。

保持面２０ｄは平坦面に加工されており、薄くて撓みやすいチップ６を対象とする場合にあっても、チップ６の全範囲を真空吸着によって保持面２０ｄに密着させて保持することにより、チップ６を平坦な状態に保つことができる。すなわち、取出しノズル２０はノズル昇降機構によって保持テーブル４に対して相対的に昇降し、吸着板２０ｂの下面にはチップ６の上面に当接してこのチップ６を吸着保持するとともに平坦な状態に保つ保持面
２０ｄが設けられている。

シート５から剥離されたチップ６は、取出しノズル２０によって真空吸着によりピックアップされる。ピックアップされたチップ６は、移動テーブル９によってピックアップヘッド８が移動することにより、取出しノズル２０とともに基板保持テーブル１０の上方に移動する。そしてここで取出しノズル２０を昇降させることにより、チップ６は基板保持テーブル１０に保持された基板１１上に実装される。

保持テーブル４の上方には、カメラ１３を備えた撮像部１２が配設されている。撮像部１２はシート５上のチップ６を上方から撮像し、撮像結果を画像認識部１４に対して出力する。画像認識部１４はこの撮像結果を認識処理することにより、チップ６の位置を検出する。演算部１５はＣＰＵであり、記憶部１６に記憶されたプログラムを実行することにより各種動作処理や演算を行うことにより、以下に説明する各部を制御する。記憶部１６は各部の動作に必要なプログラムや認識対象のチップ６のサイズや、シート５上での配列データなどの各種データを記憶する。

機構制御部１７は、ピックアップヘッド８およびピックアップヘッド８を移動させる移動テーブル９、剥離促進機構７、ＸＹテーブル２を制御する。ＸＹテーブル２，保持テーブル４，移動テーブル９、演算部１５および機構制御部１７は、位置検出手段によるチップ６の位置検出結果に基づいてピックアップ対象のチップを取出しノズル２０の開口部２０ａに対して相対的に位置決めする位置決め手段となっている。表示部１８は撮像されたチップ６の画像や操作・入力時の画面を表示する。操作・入力部１９はキーボードなどの入力装置であり、操作入力やデータ入力を行う。

次に図３、図４、図５を参照して、剥離促進機構７の構成について説明する。図３に示すように剥離促進機構７は、機構本体部７ａ，機構本体部７ａに昇降自在に保持された支持軸部２１および剥離ツール２２より構成される。剥離ツール２２は対象となるチップ６の形状・サイズに応じて別体で準備され、支持軸部２１の上面に交換自在に装着される。

機構本体部７ａ内にはツール昇降機構（図示省略）が内蔵されており、ツール昇降機構を駆動することにより、剥離ツール２２は保持テーブル４に保持されたシート５に対して下面側から相対的に昇降する。剥離ツール２２の上面はシート剥離動作においてシート５の下面を吸着する吸着面２２ａとなっている。したがって、剥離ツール２２は、シート５の下面を吸着する吸着面２２ａが設けられ保持テーブル４に対して相対的に昇降する吸着昇降部となっている。

図３，図５に示すように、吸着面２２ａには、ピックアップの対象となるチップ６の外縁形状に対応して、平面視して矩形状のチップ範囲２２ｃが設定されている。剥離ツール２２をピックアップ対象のチップ６に位置合わせした状態では、チップ範囲２２ｃはチップ６の外形と略一致する。

チップ範囲２２ｃの内側には、チップ範囲２２ｃよりも小さい開口サイズで開口する矩形開口部２２ｄが、支持軸部２１に設けられた嵌合孔２１ｂと連通して設けられている。矩形開口部２２ｄおよび嵌合孔２１ｂには、第１昇降部材２３が剥離ツール２２に対して相対昇降動作が自在に嵌合して設けられている。第１昇降部材２３は第１昇降機構２７によって昇降駆動され、上昇状態において第１昇降部材２３の上面２３ａは、吸着面２２ａから図４（ｂ）に示す第１昇降代ｈ１だけ突出する。

第１昇降部材２３には上下方向に貫通する嵌合孔２３ｂが設けられており、嵌合孔２３ｂには第２昇降部材２４が相対昇降動作が自在に嵌合している。さらに第２昇降部材２４
には上下方向に貫通する嵌合孔２４ｃが設けられており、嵌合孔２４ｃには第３昇降部材２５が相対昇降動作が自在に嵌合して設けられている。第２昇降部材２４、第３昇降部材２５がそれぞれ嵌合孔２３ｂ、嵌合孔２４ｃに嵌合した状態において、第２昇降部材２４の上部に設けられた突没部２４ａおよび第３昇降部材２５の上部に設けられたチップ突き上げ部２５ａは第１昇降部材２３の上面２３ａまで到達する。第１昇降部材２３の上面２３ａには、突没部２４ａおよびチップ突き上げ部２５ａを平面視して囲む形状で、吸着開口部２３ｃが開口している（図５参照）。

第２昇降部材２４、第３昇降部材２５はそれぞれ第２昇降機構２８、第３昇降機構２９によって昇降駆動され、第２昇降部材２４の上昇状態において、突没部２４ａの上面２４ｂは上面２３ａよりも第２昇降代ｈ２だけ突出する。また第３昇降部材２５の上昇状態において、チップ突き上げ部２５ａの上端部は突没部２４ａよりも第３昇降代ｈ３だけ突出する。これらｈ１，ｈ２，ｈ３の数値は、後述するチップ剥離動作が良好に行えるよう、試行結果に基づいて設定される。

嵌合孔２３ｂの上部には孔径が拡大した段差部２３ｄが設けられており、第２昇降部材２４の上部は段差部２３ｄによって下方から係止される形状となっている。同様に嵌合孔２４ｃの上部には孔径が拡大した段差部２４ｄが設けられており、第３昇降部材２５の上部は段差部２４ｄによって下方から係止される形状となっている。

このような構成により、第１昇降機構２７を駆動することによって第１昇降部材２３のみならず、第２昇降部材２４、第３昇降部材２５も同時に剥離ツール２２に対して相対昇降動作を行う。また第２昇降機構２８を駆動することによって第２昇降部材２４のみならず、第３昇降部材２５も同時に第１昇降部材２３に対して相対昇降動作を行う。すなわち、第１昇降部材２３、第２昇降部材２４、第３昇降部材２５を同時に剥離ツール２２に対して相対昇降動作を行わせる場合には第１昇降機構２７を駆動する。また第２昇降部材２４、第３昇降部材２５を同時に第１昇降部材２３に対して相対昇降動作を行わせる場合には第２昇降機構２８を駆動する。そして第３昇降部材２５のみを第２昇降部材２４に対して相対昇降動作を行わせる場合には第３昇降機構２９を駆動する。なお、本実施の形態においては、第１昇降機構２７、第２昇降機構２８はいずれもエアシリンダなど上昇位置と下降位置の２位置のみが設定可能な昇降機構であり、第３昇降機構２９はサーボモータ駆動の直動機構など、上昇位置や上昇速度が可変設定可能な昇降機構を用いている。

図４（ａ）は図３におけるＡ−Ａ断面を示しており、チップ範囲２２ｃの外側には、同心配置で複数の吸着孔２２ｂが設けられている。それぞれの吸着孔２２ｂは垂直な吸引孔２２ｅと連通しており、吸引孔２２ｅはさらに吸引孔２２ｆ、２２ｇ、２３ｅを介して吸着開口部２３ｃに連通している。さらに吸引孔２２ｅは支持軸部２１の内部に設けられた吸引路２１ａを介して真空吸引源２６と連通している。真空吸引源２６を駆動することにより吸着孔２２ｂおよび吸着開口部２３ｃから真空吸引し（矢印ｃ，ｄ）、これにより後述するように、チップ６からシート５を剥離させるためのシート剥離動作が行われる。真空吸引源２６は、吸着孔２２ｂおよび吸着開口部２３ｃから真空吸引する真空吸引手段となっている。

図５（ｂ）に示すように、第１昇降部材２３の上面２３ａの平面形状は、矩形開口部２２ｄに僅かな嵌合隙間で嵌合する第２昇降部材２３の外縁を構成する矩形外縁線２３ｆのうち、少なくとも４辺の中点Ｃを含む直線部Ｌを外形線の一部とする形状となっている。また突没部２４ａの上面２４ｂの平面形状は、第１昇降部材２３の上面２３ａにおいて、矩形外縁線２３ｆのコーナ点Ｐ近傍のコーナ部を少なくとも含む外縁部から、第３昇降部材２５のチップ突き上げ部２５ａを囲む吸着開口部２３ｃに向けて内側に延出する形状となっている。突没部２４ａ上面２４ｂは、後述するように、剥離ツール２２をシート５の
下面に対して上昇させてシート５のチップ６からの剥離を促進させるシート剥離動作において、シート５の下面に当接して部分的に支持する機能を有するものである。

すなわちチップ６に貼着された状態にあるシート５が、チップ６とともに突没部２４ａによってチップ６の外縁部において部分的に支持されている状態で、吸着孔２２ｂや吸着開口部２４から真空吸引して吸引力をシート５に下面側から及ぼすことにより、チップ６の外縁部においてシート５とチップ６との貼着界面に口開きを生じさせ（図７（ｂ）参照）、これにより、シート５をチップ６の外縁部を起点として剥離させるようにしている。

このような機能を満足させるため、本実施の形態においては突没部２４ａの平面形状および配置を図５に示すような設定としている。すなわち突没部２４ａの平面形状は、細長矩形の一方側を２面カットして突状部２４ｅとした細長形状の５角形となっている。そして突没部２４ａの配置は、突状部２４ｅをコーナ点Ｐに近接させて突状部２４ｅの各辺をチップ範囲２２ｃの外縁線から所定の間隔ｒだけ内側に位置させ、突状部２４ｅの反対側をチップ範囲２２ｃの対角方向内側に吸着開口部２３ｃまで延出させた配置となっている。突没部２４ａをこのような形状とすることにより、コーナ部近傍を起点として発生した剥離を突没部２４ａに沿って内側に進展させて、剥離を促進することが可能となっている。なお突没部２４ａの平面形状としては、上述のような細長形状の５角形が望ましいが、これ以外の形状、例えば円形や楕円形または多角形など、各種の形状を選択することができる。

ここで、間隔ｒは突没部２４ａがシート５の下面に当接してチップ６をシート５を介して下方から支持した状態において、チップ６が突没部材２４ａからオーバハング状態ではみ出した寸法に相当する。間隔ｒが大きすぎてもまた反対に小さすぎてもシート５を下方に引き下げてチップ６との間に口開きを生じさせることができにくくなることから、間隔ｒには適正範囲が存在する。この適正範囲は、チップの厚み・サイズ・剛性、シート５の剛性、チップ６との貼着力、シート５に作用する吸引力の大きさなど各種要素に依存しており、実際に口開き試験を試行した結果に基づいて決定される。

上記構成において、第１昇降部材２３、第２昇降部材２４および第３昇降部材２５のそれぞれの相対昇降動作を所定の昇降順序で組み合わせた昇降パターンで行いながら、吸着孔２２ｂおよび吸着開口部２３ｃから真空吸引してシート５を下方に撓ませることにより、チップ６の外縁部を剥離の起点としてチップ６とシート５とを剥離させることができる。上記実施形態においては、第１昇降部材２３、第２昇降部材２４および第３昇降部材２５の順序で、チップ６の外縁側から内側に向かってこれらの昇降部材を順次上昇させる昇降パターンや、第１昇降部材２３、第２昇降部材２４および第３昇降部材２５を同時に一括して上昇させた後に、第１昇降部材２３、第２昇降部材２４を順次外側から下降させる昇降パターンを用いるようにしている。

なお、第１昇降部材２３の上面２３ａの形状、突没部２４ａの形状・配置についても、図５に示す形態には限定されず、種々の変更が可能である。例えば、図６（ａ）に示す例では、第１昇降部材２３の上面２３ａの平面形状として、図５（ｂ）に示す矩形外縁線２３ｆのうち上面２３ａの４つのコーナ部２３ｇの頂点近傍の所定範囲、すなわちコーナ点Ｐを含んで突没部２４ａの先端部２４ｅよりも広く設定された範囲を欠いた形状となっている。そして第２昇降部材２４の突没部２４ａの平面形状は、先端部２４ｅがコーナ部２３ｇまで延出して設けられて上記上面２３ａが部分的に切り欠かれた所定範囲の一部を占位する形状、すなわち前述の所定範囲のうち少なくともコーナ点Ｐを含む位置を突没部２４ａの先端部２４ｅが占める形状となっている。

また図６（ｂ）に示す例では、チップ範囲２２ｃの内側において、矩形外形線２３ｆの
コーナ部からチップ突き上げ部２５ａを囲む吸着開口部２３ｃに向けて延出する突没部２４ａの他に、矩形外形線２３ｆの中点近傍から吸着開口部２３ｃに向けて延出する突没部２４ａ＊を追加して設けた形態となっている。すなわち、第２昇降部材２４の平面形状は、第１昇降部材２３の上面において矩形外縁線２３ｆのコーナ部を少なくとも含む外縁部から、第３昇降部材２５ａを囲む吸着開口部２３ｃに向けて内側に延出する形状となっている。

第１昇降部材２３の上面２３ａの形状、突没部２４ａの形状・配置は、上記以外の構成を採用することも可能であり、要はチップの厚み・サイズ・剛性、シート５の剛性、チップ６との貼着力、シート５に作用する吸引力の大きさなど前述の各種要素と、前述の間隔ｒとの組み合わせによって、チップ６の外縁部においてシート５とチップ６との貼着界面を口開きさせるのに適正な条件が満たされればよい。

このチップのピックアップ装置は上記のように構成されており、次に図７，図８を参照して、このチップのピックアップ装置によるチップピックアップ動作におけるチップ剥離方法について説明する。ここではチップ６として薄型で剛性が低く、エジェクタピンを用いる従来方法ではダメージを生じやすい種類のものを対象とする例を示している。

図７（ａ）は、剥離促進機構７の剥離ツール２２をピックアップ対象となるチップ６に位置合わせした後、剥離ツール２２を上昇させて（矢印ｆ）、吸着面２２ａをシート５の下面に当接させた状態を示している。すなわち保持テーブル４を移動させることによりチップ６が貼着されたシート５を水平移動させ、ピックアップ対象のチップ６の位置を吸着面２２ａの上面のチップ範囲２２ｃ（図５）に合わせる。このとき、剥離ツール２２において第１昇降部材２３、第２昇降部材２４、第３昇降部材２５はいずれも没入状態にあり、吸着面２２ａと同一高さレベルにある。

次いで図７（ｂ）に示すように、第１昇降機構２７を駆動して第１昇降部材２３、第２昇降部材２４、第３昇降部材２５を同時に上昇させる（矢印ｇ）。これにより、第１昇降部材２３の上面２３ａ、突没部２４ａの上面２４ｂ、チップ突き上げ部２５ａの上端部はいずれも吸着面２２ａから規定の第１昇降代ｈ１（図４（ｂ）参照）だけ突出した状態となり、この状態でシート５の下面に当接してシート５を突き上げる。そしてこの状態で、真空吸引源２６を駆動して、吸引路２１ａを介して吸着孔２２ｂ、吸着開口部２３ｃから真空吸引する（矢印ｃ、ｄ）。

これにより、チップ範囲２２ｃの外側に位置するシート５は吸着孔２２ｂによって真空吸引されて吸着面２２ａに吸着保持されるとともに、ピックアップ対象のチップ６の下面のシート５のうち、チップ６のチップ外縁部６ａの下面に位置するシート５ａが下方に吸引され、チップ外縁部６ａにおいてシート５ａとチップ６との貼着界面には、シート５がチップ６から下方に引き剥がされた口開きが生じる。このとき、上面２３ａの外縁のエッジはチップ６の外縁から僅かに内側の部分に位置しており、チップ６はその大部分が上面２３ａによって下面側から保持されていることから、シート５が下方に吸引された状態においてシート５をチップ６方引き剥がす力はチップ外縁部６ａのみに作用する。従って薄型のチップ６を対象とする場合においても、チップ６には大きな曲げ応力が作用しない。これにより、チップ６の破損を招くことなく、チップ外縁部６ａにおいてシート５を確実に剥離させて口開きを生じさせることができる。

次に図８（ａ）に示すように、第２昇降機構２８を駆動して、第２昇降部材２４を第３昇降部材２５とともに同時に第１昇降部材２３に対して上昇させる。これにより、第２昇降部材２４の上面２４ｂ、チップ突き上げ部２５ａの上端部はいずれも上面２３ａから規定の第２昇降代ｈ２（図４（ｂ）参照）だけ突出した状態となり、この状態で吸着孔２２
ｂおよび吸着開口部２３ｃからの真空吸引をさらに継続することにより、外縁部６ａを起点として生じたチップ６とシート５との剥離が突没部２４ａに沿って内側へ進展する。この結果、突没部２４ａ、チップ突き上げ部２５ａによって下面側から支持された部分を除いて、ピックアップ対象のチップ６の広い範囲においてシート５がチップ６から剥離した状態となる。

次いで図８（ｂ）に示すように、第３昇降機構２９を駆動して、第３昇降部材２５を第２昇降部材２４に対して上昇させる。これにより、チップ突き上げ部２５ａの上端部は上面２４ｂから規定の第３昇降代ｈ３（図４（ｂ）参照）だけ突出した状態となる。そしてこの状態で吸着孔２２ｂおよび吸着開口部２３ｃからの真空吸引をさらに継続することにより、チップ突き上げ部２５ａによって突き上げられた部分のシート中央部５ｂを除いて、シート５はチップ６から大部分が剥離される。このとき、第３昇降機構２９による上昇動作は、シート５をチップ６から徐々に剥離させるのに適した速度パターンによって行われる。

そしてチップ６の取出しノズル２０による取り出しはこの状態で行われる。すなわち、図８（ｂ）に示すように、取出しノズル２０を取り出し対象のチップ６に対して位置合わせしながら昇降動作を行わせ（矢印ｊ）、吸着板２０ｂをチップ６の上面に当接させた状態で、開口部２０ａから真空吸引（矢印ａ）する。これにより、チップ６は吸着板２０ｂによって吸着保持される。そしてこの状態で取出しノズル２０が上昇することにより、チップ６はシート５から最終的に剥離して取り出される。

すなわち上述のチップ剥離方法では、第１昇降部材２３、第２昇降部材２４および第３昇降部材２５を同時に第１高さ（ｈ１）まで上昇させ、次いで第２昇降部材２４および第３昇降部材２５を前記第１高さより高い第２高さ（ｈ１＋ｈ２）まで同時に上昇させ、次いで第３昇降部材２５を第２高さより高い第３高さ（ｈ１＋ｈ２＋ｈ３）まで上昇させる昇降パターンを用いた形態となっている。

なお、本実施の形態に示すチップのピックアップ装置においては、第１昇降部材２３、第２昇降部材２４、第３昇降部材２５をそれぞれ個別に昇降させることが可能となっていることから、第１昇降部材２３、第２昇降部材２４、第３昇降部材２５のそれぞれの相対昇降動作を所定の昇降順序で組み合わせた幾通りかの昇降パターンで行いながらシート５をチップ６から剥離させることが可能となっている。例えば、図９，図１０に示すような動作パターンを用いても良い。

まず図９（ａ）は、図７（ａ）に示す状態から、第１昇降部材２３、第２昇降部材２４、第３昇降部材２５を同時に上昇させた後の状態を示している。ここでは第１昇降機構２７を駆動して予め設定された第４高さｈ４だけ第１昇降部材２３、第２昇降部材２４、第３昇降部材２５を上昇させる（矢印ｌ）。ここでｈ４の数値は、チップ剥離動作が良好に行われるよう、試行結果に基づいて設定される。これにより、第１昇降部材２３の上面２３ａ、突没部２４ａの上面２４ｂ、チップ突き上げ部２５ａの上端部はいずれも吸着面２２ａから第４高さｈ４だけ突出した状態となり、この状態でシート５の下面に当接する。そしてこの状態で、真空吸引源２６を駆動して、吸引路２１ａを介して吸着孔２２ｂ、吸着開口部２３ｃから真空吸引する（矢印ｃ、ｄ）。

これにより、チップ範囲２２ｃの外側に位置するシート５は吸着孔２２ｂによって真空吸引されて吸着面２２ａに吸着保持されるとともに、ピックアップ対象のチップ６の下面のシート５のうち、チップ６のチップ外縁部６ａの下面に位置するシート５ａが下方に吸引され、チップ外縁部６ａにおいてシート５ａとチップ６との貼着界面には、シート５がチップ６から下方に引き剥がされた口開きが生じる。このとき、上面２３ａの外縁のエッ
ジはチップ６の外縁から僅かに内側の部分に位置しており、チップ６はその大部分が上面２３ａによって下面側から保持されていることから、シート５が下方に吸引された状態においてシート５をチップ６方引き剥がす力はチップ外縁部６ａのみに作用する。従って薄型のチップ６を対象とする場合においても、チップ６には大きな曲げ応力が作用せず、チップ６の破損を招くことなく、チップ外縁部６ａにおいてシート５を確実に剥離させて口開きを生じさせることができる。

次に図９（ａ）に示すように、第１昇降機構２７を駆動して第１昇降部材２３を第４高さｈ４だけ下降させて上面２３ａを吸着面２２ａと同一高さレベルに合わせるとともに、第２昇降機構２８を駆動して、第２昇降部材２４を第３昇降部材２５とともに同時に第１昇降部材２３に対して第４高さｈ４だけ上昇させる。これにより、突没部２４ａの上面２４ｂ、チップ突き上げ部２５ａの上端部はいずれも上面２３ａから規定の第４高さｈ４だけ突出した状態となる。そしてこの状態で吸着孔２２ｂおよび吸着開口部２３ｃからの真空吸引をさらに継続することにより、チップ外縁部６ａを起点として生じたチップ６とシート５との剥離が突没部２４ａに沿って内側へ進展する。この結果、突没部２４ａ、チップ突き上げ部２５ａによって下面側から支持された部分を除いて、ピックアップ対象のチップ６の広い範囲においてシート５がチップ６から剥離した状態となる。

次いで図１０（ａ）に示すように、第２昇降機構２８を駆動して第２昇降部材２４を第４高さｈ４だけ下降させて上面２４ｂを上面２３ａと同じ高さレベルに合わせるとともに、第３昇降機構２９を駆動して、第３昇降部材２５を第２昇降部材２４に対して第４高さｈ４だけ上昇させる。これにより、チップ突き上げ部２５ａの上端部は上面２４ｂから規定の第４高さｈ４だけ突出した状態となる。そしてこの状態で吸着孔２２ｂおよび吸着開口部２３ｃからの真空吸引をさらに継続することにより、チップ突き上げ部２５ａによって突き上げられた部分のシート中央部５ｂを除いて、シート５はチップ６から大部分が剥離される。このとき、第３昇降機構２９による上昇動作は、シート５をチップ６から徐々に剥離させるのに適した速度パターンによって行われる。

そしてチップ６の取出しノズル２０による取り出しはこの状態で行われる。すなわち、図８（ｂ）に示すように、取出しノズル２０を取り出し対象のチップ６に対して位置合わせしながら昇降動作を行わせ（矢印ｊ）、吸着板２０ｂをチップ６の上面に当接させた状態で、開口部２０ａからの真空吸引（矢印ａ）する。これにより、チップ６は吸着板２０ｂによって吸着保持される。そしてこの状態で取出しノズル２０が上昇することにより、チップ６はシート５から最終的に剥離して取り出される。

また上記実施の形態においては、吸着開口部２３ｃを円形の凹部とした例を示しているが、取り出し対象のチップ６の有効に撓ませることが可能な形状であれば、吸着開口部２３ｃの形状は円形以外の形状でもよい。さらにチップ突き上げ部２５ａの上面の形状も、球面が望ましいが、シート５の下面に当接してこのシート５の過大な撓みを防止することが可能な形状であれば、球面以外の形状を用いてもよい。

上記説明したように、本実施の形態に示すチップ剥離装置においては、シートの下面を吸着する吸着面から突出する第１昇降部材２３、第１昇降部材２３の上面から突出する第２昇降部材２４および第２昇降部材２４の上面から突出する第３昇降部材２５を備えた構成において、第１昇降部材２３、第２昇降部材２４および第３昇降部材２５のそれぞれの相対昇降動作を所定の昇降順序で組み合わせた昇降パターンで行いながら、吸着孔２２ｂおよび吸着開口部２３ｃから真空吸引してシート５を下方に撓ませてチップ６の外縁部を剥離の起点としてチップ６とシート５とを剥離させる構成を用いるようにしている。

これにより従来のエジェクタによってチップを突き上げる方法と比較して、チップに与
えるダメージを極めて小さくすることができる。したがって低剛性で極めて破損しやすい極薄のチップを対象とする場合にあっても、チップにダメージを与えることなく、効率よくシートから剥離させることができる。

本発明のチップ剥離装置およびチップ剥離方法ならびにチップピックアップ装置は、チップにダメージを与えることなく効率よくシートから剥離させることができるという効果を有し、薄型のチップをピックアップの対象としてシートからチップを取り出して基板に実装する分野において有用である。

本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置における取出しノズルの部分断面図 本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置における剥離促進機構の斜視図 本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置における剥離促進機構の部分断面図 本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置における剥離促進機構の平面図 本発明の一実施の形態のチップピックアップ装置における剥離促進機構の平面図 本発明の一実施の形態のチップ剥離方法の工程説明図 本発明の一実施の形態のチップ剥離方法の工程説明図 本発明の一実施の形態のチップ剥離方法の工程説明図 本発明の一実施の形態のチップ剥離方法の工程説明図

符号の説明

４ 保持テーブル
５ シート
６ チップ
７ 剥離促進機構
８ ピックアップヘッド
２０ 取出しノズル
２２ 剥離ツール
２２ａ 吸着面
２２ｂ 吸着孔
２２ｃ チップ範囲
２３ 第１昇降部材
２３ｃ 吸着開口部
２４ 第２昇降部材
２５ 第３昇降部材

Claims (6)

1. シートに貼り付けられた板状のチップをピックアップするチップピックアップ装置において、取出しノズルによって前記チップをシート保持部に保持された前記シートから取り出す際に、前記シートの下面に当接して前記チップとシートとの剥離を促進するチップ剥離装置であって、
   前記シートの下面を吸着する吸着面が設けられ前記シート保持部に対して相対的に昇降する吸着昇降部と、前記チップの外縁形状に対応して前記吸着面に設定された矩形状のチップ範囲の内側に前記チップ範囲よりも小さい開口サイズで開口する矩形開口部と、
   前記矩形開口部に相対昇降動作が自在に嵌合して設けられ上昇状態において上面が前記吸着面から突出する第１昇降部材と、前記第１昇降部材に対して相対昇降動作が自在に設けられ上昇状態において上面が第１昇降部材の上面から突出する第２昇降部材と、前記第２昇降部材に対して相対昇降動作が自在に設けられ上昇状態において上面が第２昇降部材の上面から突出する第３昇降部材と、前記第１昇降部材、第２昇降部材および第３昇降部材をそれぞれ昇降させる第１昇降機構、第２昇降機構および第３昇降機構と、
   前記吸着面において前記チップ範囲の外側に設けられた吸着孔と、前記第１昇降部材の上面において前記第３昇降部材を平面視して囲んで配置された吸着開口部と、前記吸着開口部および前記吸着孔から真空吸引する真空吸引手段とを備え、
   前記第１昇降部材の平面形状は、前記矩形開口部に嵌合する第２昇降部材の外縁を構成する矩形外縁線のうち、少なくとも４辺の中点を含む直線部を外形線の一部とする形状であり、
   前記第２昇降部材の平面形状は、前記第１昇降部材の上面において前記矩形外縁線のコーナ部を少なくとも含む外縁部から前記第３昇降部材を囲む前記吸着開口部に向けて内側に延出する形状であり、
   前記第１昇降部材、第２昇降部材および第３昇降部材のそれぞれの相対昇降動作を所定の昇降順序と時間差を組み合わせた昇降パターンで行いながら前記吸着孔および吸着開口部から真空吸引して前記シートを下方に撓ませることにより、前記チップの外縁部を剥離の起点として前記チップと前記シートとを剥離させ、
   さらに、前記第２昇降部材の平面形状は前記コーナ部側が突状であり、前記コーナ部を起点として発生した剥離を前記第２昇降部材に沿って内側へ進展させることを特徴とするチップ剥離装置。
2. 前記第１昇降部材の平面形状は、前記矩形外縁線のうち４つのコーナ部の頂点近傍の所定範囲を欠いた形状となっており、前記第２昇降部材の平面形状は前記所定範囲の一部を占位する形状となっていることを特徴とする請求項１記載のチップ剥離装置。
3. シートに貼り付けられた板状のチップをピックアップするチップピックアップ装置において、取出しノズルによって前記チップをシート保持部に保持された前記シートから取り出す際に、前記シートの下面にチップ剥離装置を当接させて前記チップとシートとの剥離を促進するチップ剥離方法であって、
   前記チップ剥離装置は、前記シートの下面を吸着する吸着面が設けられ前記シート保持部に対して相対的に昇降する吸着昇降部と、前記チップの外縁形状に対応して前記吸着面に設定された矩形状のチップ範囲の内側に前記チップ範囲よりも小さい開口サイズで開口する矩形開口部と、
   前記矩形開口部に相対昇降動作が自在に嵌合して設けられ上昇状態において上面が前記吸着面から突出する第１昇降部材と、前記第１昇降部材に対して相対昇降動作が自在に設けられ上昇状態において上面が第１昇降部材の上面から突出する第２昇降部材と、前記第２昇降部材に対して相対昇降動作が自在に設けられ上昇状態において上面が第２昇降部材の上面から突出する第３昇降部材と、前記第１昇降部材、第２昇降部材および第３昇降部材をそれぞれ昇降させる第１昇降機構、第２昇降機構および第３昇降機構と、
   前記吸着面において前記チップ範囲の外側に設けられた吸着孔と、前記第１昇降部材の上面において前記第３昇降部材を平面視して囲んで配置された吸着開口部と、前記吸着開口部および前記吸着孔から真空吸引する真空吸引手段とを備え、
   前記第１昇降部材の平面形状は、前記矩形開口部に嵌合する第２昇降部材の外縁を構成する矩形外縁線のうち、少なくとも４辺の中点を含む直線部を外形線の一部とする形状であり、
   前記第２昇降部材の平面形状は、前記第１昇降部材の上面において前記矩形外縁線のコーナ部を少なくとも含む外縁部から前記第３昇降部材を囲む前記吸着開口部に向けて内側に延出する形状であり、
   前記第１昇降部材、第２昇降部材および第３昇降部材のそれぞれの相対昇降動作を所定の昇降順序と時間差を組み合わせた昇降パターンで行いながら前記吸着孔および吸着開口部から真空吸引して前記シートを下方に撓ませることにより、前記チップの外縁部を剥離の起点として前記チップと前記シートとを剥離させ、
   さらに、前記第２昇降部材の平面形状は前記コーナ部側が突状であり、前記コーナ部を起点として発生した剥離を前記第２昇降部材に沿って内側へ進展させることを特徴とするチップ剥離方法。
4. 前記第１昇降部材、第２昇降部材および第３昇降部材を同時に第１高さまで上昇させ、次いで第２昇降部材および第３昇降部材を前記第１高さより高い第２高さまで同時に上昇させ、次いで第３昇降部材を前記第２高さより高い第３高さまで上昇させることを特徴とする請求項３記載のチップ剥離方法。
5. 前記第１昇降部材、第２昇降部材および第３昇降部材をそれぞれの上面が同一高さとなるように同時に上昇させ、次いで第１昇降部材および第２昇降部材を順次下降させることを特徴とする請求項３記載のチップ剥離方法。
6. シートに貼り付けられた板状のチップをピックアップするチップピックアップ装置であって、
   前記シートを保持するシート保持部と、ノズル昇降機構によって前記シート保持部に対して相対的に昇降し、前記チップの上面に当接してこのチップを吸着保持するとともに平坦な状態に保つ保持面が設けられた取出しノズルと、前記シート保持部の下方に配設され前記シートの下面に当接して前記チップとシートとの剥離を促進させるチップ剥離装置とを備え、
   前記チップ剥離装置は、請求項１または２のいずれかに記載のチップ剥離装置であることを特徴とするチップピックアップ装置。

Images