JP6128459B2 - 金属箔から半導体チップを剥離する方法 - Google Patents

金属箔から半導体チップを剥離する方法 Download PDF

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Description

本発明は、金属箔から半導体チップを剥離する方法に関する。
半導体チップは、典型的には半導体実装装置上で処理するために、本分野でテープとして知られるフレームにより保持される金属箔上に提供される。半導体チップは、金属箔に付着している。金属箔を備えるフレームは、移動可能なウェーハテーブルにより収容される。ウェーハテーブルは、ある位置に半導体チップを順々に供給するために移動させられ、供給された半導体チップは、チップグリッパにより取り上げられ、周期的に基板上に置かれる。供給された半導体チップを金属箔から分離することは、金属箔の下方に配置されたチップエジェクタ（本分野ではダイエジェクタとして知られる）により支援される。
半導体チップを金属箔から剥離する方法が、米国特許第７１１５４８２号明細書により公知であり、本特許では、互いに対して隣接して配置されたプレートをいくつか有するダイエジェクタが使用される。プレートは、半導体チップを剥離するために一緒に持ち上げられ、次いで、外側から内側に順次下げられる、または支持平面を越えて突き出るピラミッド状の高所を形成するために、外側から内側に順次持ち上げられるかのいずれかである。このようなダイエジェクタおよび方法はまた、特開２０１０−１１４４４１号公報、米国特許出願公開第２０１０／２５２２０５号明細書および米国特許第８０９２６４５号明細書により公知である。
米国特許第７１１５４８２号明細書 特開２０１０−１１４４４１号公報 米国特許出願公開第２０１０／２５２２０５号明細書 米国特許第８０９２６４５号明細書
本発明は、このような剥離方法をさらに改善することを前提にしている。
本発明によれば、チップグリッパ、ならびに直線状支持エッジを有する第１のプレートおよびＬ字型支持エッジを有する第２のプレートを備えるダイエジェクタが、半導体チップを金属箔から剥離するために使用される。最初の位置で、プレートの支持エッジは、金属箔が載る支持平面を形成する。方法は：
Ａ）プレートを持ち上げるステップであって、その結果、プレートの支持エッジはダイエジェクタのカバープレートの表面の上方に高さＨ１を占めるステップ；
Ｂ）Ｌ字型支持エッジを有する第１の１対のプレートを下げるステップ；
Ｃ）任意選択で、Ｌ字型支持エッジを有する第２の１対のプレートを下げるステップ；
Ｄ）まだ下げられていないプレートを持ち上げるステップであって、その結果、まだ下げられていないプレートの支持エッジが、カバープレートの表面の上方に高さＨ２＞Ｈ１を占めるステップ；
Ｅ）まだ下げられていないプレートを特定の順序でずらして下げ、少なくとも１つまたはいくつかのプレートが下げられていないステップ；
Ｆ）任意選択で、少なくとも、まだ下げられていないプレートを下げるステップであって、その結果、まだ下げられていないプレートの支持エッジが、カバープレートの表面の上方に高さＨ３＜Ｈ２を占めるステップ；
Ｇ）すべてのプレートが下げられるまで、まだ下げられていないプレートを下げるステップ、および
Ｈ）半導体チップと共にチップグリッパを離すステップ
を備え、チップグリッパは、半導体チップの上方に配置され、遅くとも最後の３つのプレートを下げる前に半導体チップと接触するまで下げられる。
好ましくは、プレートはキャリアに固定され、キャリアはカバープレートの表面に対して垂直に移動可能であり、プレートは、キャリアに対して持ち上げ可能、かつ下げることが可能である。最初の位置で、キャリアは、所定の位置ｚ０に配置され、プレートはキャリアに対して持ち上げられ、その結果、プレートの支持エッジは金属箔が載る支持平面を形成する。好ましくは、ステップＡで、キャリアは所定の距離Δｚ１だけ持ち上げられ、ステップＤで、キャリアは、所定の距離Δｚ２だけ持ち上げられ、任意選択のステップＦで、キャリアは所定の距離Δｚ３だけ下げられる。
本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付図面は、本発明の１つまたは複数の実施形態を例示し、詳細な説明と共に、本発明の原理および実装形態を説明するのに役立つ。図面は正確に一定の縮尺ではあるわけではない。
ダイエジェクタの側面図および断面図を示す。 ダイエジェクタを上面図で示す。 Ｌ字型支持エッジを有するプレートを斜視図で示す。 ダイエジェクタのプレートの支持エッジの上面図を示す。 剥離過程のスナップショットを示す。 剥離過程のスナップショットを示す。 剥離過程のスナップショットを示す。 剥離過程のスナップショットを示す。 剥離過程のスナップショットを示す。 剥離過程のスナップショットを示す。 剥離過程のスナップショットを示す。 剥離過程のスナップショットを示す。 剥離過程のスナップショットを示す。
図１は、主に欧州特許第２１８４７６５号明細書により公知の構成を有するダイエジェクタ１の側面断面図を示す。ダイエジェクタ１は、真空を供給することができる密閉チャンバ２を備え、半導体チップ５を有する金属箔４の一部を載せる、好ましくは移動可能かつ交換可能なカバープレート３を備える。チャンバ２はまた、ダイエジェクタ１のハウジングまたはダイエジェクタ１の一部により形成することができる。カバープレート３はまた、カバーとすることができる。カバープレート３は、半導体チップ５とほぼ同じ大きさの長方形の孔６を中央に、および好ましくは複数の他の孔７を含み、複数の他の孔７は、図２だけに示されており、チャンバ２に真空が供給されたときに、金属箔４を吸引するために使用される。ダイエジェクタ１は、チャンバ２の内側に、互いに対して隣接して配置され、かつキャリア９に固定された複数のプレート８をさらに備える。ダイエジェクタ１は、キャリア９をカバープレート３の表面１２に対して垂直に、すなわち、この場合、ｚ方向に移動させるために使用される第１の駆動体１０を備える。ダイエジェクタ１は、プレート８をキャリア９に対して、カバープレート３の表面１２に対して垂直な方向に移動させるために使用される第２の駆動体１１を備える。したがって、キャリア９も、同じくプレート８も、金属箔４の表面に対して持ち上げることも、下げることもできる。
プレート８は、カバープレート３の中央の孔６の中に突き出る。プレート８および孔６のエッジの間の外周に間隙１３が存在する。チャンバ２に真空を供給することができる。ダイエジェクタ１のカバープレート３の孔６内部のプレート８により占められる領域は、好ましくは半導体チップ５の領域よりわずかに狭い、すなわち、半導体チップ５が、ほぼ０．５ｍｍ〜１ｍｍだけ横方向にすべての側面においてプレート８により占められる領域を越えて突き出すような寸法に作られる。プレート８の数および形状は、半導体チップ５の寸法に依存する。
非常に小型の半導体チップの場合、すなわち、典型的には、ほぼ５ｍｍまでのエッジ長を有する半導体チップ５の場合、直線状支持エッジを有するプレート８だけが使用される。中型の半導体チップの場合、すなわち、典型的には、ほぼ５ｍｍ〜７ｍｍの範囲内のエッジ長を有する半導体チップ５の場合、直線状支持エッジを有するプレート８およびＬ字型支持エッジを有する１対のプレートが使用される。さらに大きな半導体チップ５の場合、直線状支持エッジを有するプレート８およびＬ字型支持エッジを有する２対以上の（通常、２対）プレート８が使用される。直線状支持エッジを有するプレート８は中央に配置され、それぞれＬ字型支持エッジを有するプレートにより対で囲まれる。
明確に図示するために、図１には、直線状支持エッジを有するプレート８だけを示す。図３は、Ｌ字型支持エッジ１９を有するプレート８の斜視図を示す。この実施形態では、支持エッジ１９には複数の歯状突起が提供され、その結果、歯状突起間の中間にある空間内の真空が金属箔４の底部側に到達し、したがって、吸引力を増大させる。支持エッジはまた、歯状突起なしに、すなわち平坦なエッジとして配置することができる。
図４は、比較的大型の半導体チップのために構成されたダイエジェクタ１のプレート８の支持エッジ１９の上面図を示す。この実施形態のプレートは、直線状支持エッジを有する９つのプレート８Ａ、ならびにＬ字型支持エッジを有する２対のプレート８Ｂおよび８Ｃ、すなわち合計で、Ｌ字型支持エッジを有する４つのプレートを備える。用語「直線状」および「Ｌ字型」は、支持平面内の支持エッジ１９の形状と関係がある。
Ｌ字型支持エッジを有する第１の１対のプレート８Ｂは（内側の１対）、直線状支持エッジを有するプレート８Ａを取り囲む。Ｌ字型支持エッジを有する第２の１対のプレート８Ｃは（外側の１対）、Ｌ字型支持エッジを有する内側の１対のプレート８Ｂを取り囲む。
半導体チップ５を金属箔４から剥離し、分離することは、チップグリッパ１６（図１０）と協力してダイエジェクタ１を用いて行われる。チップグリッパ１６は、有利なことに、真空を供給することができ、かつ半導体チップを吸引し、かつ半導体チップをしっかりと保持する吸引部材を含む。チップグリッパ１６はまた、ベルヌーイ効果に基づく吸引部材を含むことができ、この吸引部材は、吸引効果を達成するために圧縮空気を供給される必要がある。半導体チップを剥離する方法が、図５〜図１３を参照して詳細に説明され、前記図面はそれぞれスナップショットを表す。図５〜図１３には、金属箔４、およびプレート８の移動用駆動手段は示されていない。プレート８の正のｚ方向の移動が、持ち上げると呼ばれ、プレート８の負のｚ方向の移動が、下げると呼ばれる。
次の半導体チップを金属箔４から剥離するために、金属箔４はダイエジェクタ１に対して移動させられ、その結果、剥離されるべき半導体チップ５は、カバープレート３の孔６の上方に位置する。さらに、すべてのプレート８がキャリア９に対して持ち上げられ、その結果、すべてのプレート８の支持エッジ１９は、同一平面内に位置し、キャリア９は所定の位置ｚ０に持って行かれ、この位置で、支持エッジ１９は、カバープレート３の表面１２と同一平面にある。この最初の位置で、金属箔４は、プレート８の支持エッジ１９の上に載っている。半導体チップ５を金属箔４から剥離する方法は：
Ａ）チャンバ２に真空を供給するステップであって、その結果、金属箔４はカバープレート３に向けて引っ張られるステップ；
Ｂ）キャリア９を所定の距離Δｚ１だけ持ち上げるステップであって、その結果、プレート８の支持エッジ１９は、カバープレート３の表面１２の上方で高さＨ１を占めるステップ；
Ｃ）Ｌ字型支持エッジを有する最も外側の１対のプレート８Ｃを下げるステップ；
Ｄ）任意選択で、Ｌ字型支持エッジを有する内部の１対のプレート８Ｂを下げるステップ；
Ｅ）キャリア９を所定の距離Δｚ２だけ持ち上げるステップであって、その結果、まだ下げられていないプレートの支持エッジが、カバープレート３の表面１２の上方で高さＨ２＞Ｈ１を占めるステップ；
Ｆ）まだ下げられていないプレート８を所定の順序でずらして下げ、少なくとも１つまたはいくつかの（好ましくは３つの）プレート８Ａが下げられないステップ；
Ｇ）任意選択で、キャリア９を所定の距離Δｚ３だけ下げるステップであって、その結果、まだ下げられていないプレートの支持エッジが、カバープレート３の表面１２の上方で高さＨ３＜Ｈ２を占めるステップ；
Ｈ）まだ下げられていないプレート８Ａをずらして下げるステップ；
Ｉ）半導体チップ５と共にチップグリッパ１６を離すステップ；
Ｊ）チップグリッパ１６は、半導体チップ５の上方に配置され、遅くとも最後の３つのプレート８Ａを下げる前に半導体チップに接触し、かつ半導体チップ５をしっかりと保持するまで、下げられる。
図５は、最初の位置のスナップショットを示す。
図６は、ステップＢ後のスナップショットを示す。
図７は、ステップＣ後のスナップショットを示す。
図８は、ステップＥ後のスナップショットを示す。
図９〜図１１は、ＥからＧの間の連続するスナップショットを示す。
図１２は、ステップＧ後のスナップショットを示す。
図１３は、ステップＨ後のスナップショットを示す。
次の個々のプレートを下げることは、図８〜図１２に示すように、直前のプレートが完全に下げられる前に行うことができる。半導体チップ５から金属箔４を剥離するためにチップグリッパ１６の支援が必要とされる時点は、いくつかの要因、たとえば、半導体チップ５の厚さ、半導体チップ５のサイズ、金属箔４の接着力、金属箔４に対して真空により加えられる吸引力に依存する。チップグリッパ１６が後で使用する必要があるほど、それだけ自動組立機械の処理量が大きくなる。
次の半導体チップ５を分離する準備をするために、プレート８は再び最初の位置に戻される。
Ｌ字型支持エッジを有するプレートを使用することにより、隣接する半導体チップに機械的負荷が及ぼす影響が低減され、したがって、最新技術のときよりも大きな高さＨ２に到達できるようになり、このため、金属箔からの半導体チップの剥離が促進される。
本発明の実施形態および用途が示され、説明されたが、本明細書における本発明の概念を逸脱することなく、上述よりも多くの修正形態が可能であることが、本開示の恩恵を受ける当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその均等物の精神以外で制限されない。

Claims (5)

  1. チップグリッパ（１６）およびダイエジェクタ（１）を用いて金属箔（４）から半導体チップ（５）を剥離する方法であって、前記ダイエジェクタ（１）は、直線状支持エッジを有する内側のプレート（８Ａ）、および、Ｌ字型支持エッジを有する外側のプレート（８Ｂ、８Ｃ）を備え、前記プレート（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ）は、カバープレート（３）の中央の穴を突き出ており、前記プレート（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ）の支持エッジ（１９）は、最初の位置で、前記金属箔（４）が載る支持平面を形成し、
    前記方法は：
    Ａ）前記プレート（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ）を持ち上げるステップであって、前記プレート（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ）の前記支持エッジ（１９）は前記カバープレート（３）の表面（１２）の上方に高さＨ１を占めるステップ；
    Ｂ）前記外側のプレート（８Ｃ）の最も外側の１対を下げるステップ；
    Ｃ）まだ下げられていない前記プレートを持ち上げるステップであって、その結果、まだ下げられていない前記プレートの前記支持エッジ（１９）が、前記カバープレート（３）の前記表面（１２）の上方に、高さＨ１よりも大きい高さＨ２を占めるステップ；
    Ｄ）まだ下げられていない前記プレートを特定の順序でずらして下げ、少なくとも１つまたはいくつかの前記プレートが下げられていないステップ；
    Ｅ）チップグリッパ（１６）を半導体チップ（５）の上方に配置するステップ；
    Ｆ）最後の３つのプレートを下げる前に、前記半導体チップ（５）に接触するまで前記チップグリッパ（１６）を下げるステップ；
    Ｇ）すべてのプレートが下げられるまで、まだ下げられていないプレートを下げるステップ；からなり、
    ステップＦおよびステップＧの前に、ステップＡからステップＤが順番に行われる、方法。
  2. ２つの追加の外側のプレートが、外側から２番目となる第２の１対の外側のプレート（８Ｂ）を形成するように配置され、ステップＢの後に、前記第２の１対の外側のプレート（８Ｂ）を下げるステップを有する、請求項１に記載の方法。
  3. ステップＤの後に、まだ下げられていないプレートを下げ、その結果、まだ下げられていないプレートの前記支持エッジがカバープレートの表面の上部に、高さＨ２よりも小さい高さＨ３を占めるステップを有する、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記プレート（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ）はキャリア（９）に固定され、前記キャリア（９）は、前記カバープレート（３）の前記表面（１２）に対して垂直に移動可能であり、前記プレート（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ）は前記キャリア（９）に対して持ち上げ可能、かつ下げることが可能であり、前記キャリア（９）は、前記最初の位置で所定の位置ｚ０に配置され、前記プレート（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ）は、前記キャリア（９）に対して持ち上げられ、その結果、前記プレート（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ）の支持エッジ（１９）は、前記金属箔（４）が載る支持平面を形成し、
    ステップＡで、前記キャリア（９）は、所定の距離Δｚ１だけ持ち上げられ、
    ステップＣで、前記キャリア（９）は、所定の距離Δｚ２だけ持ち上げられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
  5. 前記プレート（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ）はキャリア（９）に固定され、前記キャリア（９）は、前記カバープレート（３）の前記表面（１２）に対して垂直に移動可能であり、前記プレート（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ）は前記キャリア（９）に対して持ち上げ可能、かつ下げることが可能であり、前記キャリア（９）は、前記最初の位置で所定の位置ｚ０に配置され、前記プレート（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ）は、前記キャリア（９）に対して持ち上げられ、その結果、前記プレート（８Ａ、８Ｂ、８Ｃ）の支持エッジ（１９）は、前記金属箔（４）が載る支持平面を形成し、
    ステップＡで、前記キャリア（９）は、所定の距離Δｚ１だけ持ち上げられ、
    ステップＣで、前記キャリア（９）は、所定の距離Δｚ２だけ持ち上げられ、および、
    ステップＤで、前記キャリア（９）は、所定の距離Δｚ３だけ下げられることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
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