JP7241786B2 - 半導体チップのピックアップ装置、半導体チップの実装装置および実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体チップのピックアップ装置、半導体チップの実装装置および実装方法に関する。

半導体チップをリードフレームや配線基板、インターポーザ基板等の基板上に実装する実装工程が知られている。この実装工程では、ウエーハリング上から、半導体チップを１つずつ取り出し、基板上に移送して実装することが行われている。ウエーハリングは、半導体チップ毎に切断されて個片化された半導体ウエーハが貼着された粘着シートを保持するリング状の部材である。ウエーハリングからの半導体チップの取り出しには、半導体チップを吸着する吸着ノズルを有するピックアップ機構と、吸着ノズルに吸着された半導体チップを下面から突上げピンで突き上げて、粘着シートから半導体チップの剥離および取り出しを補助する突き上げ機構と、を備えるピックアップ装置が用いられている。

ところで、最近の半導体チップは、その厚さが５０μｍ以下というように薄化が進められている。そのような薄い半導体チップを先端の尖った突き上げピンで単に突き上げた場合、半導体チップが割れるなどの損傷を生じるおそれが大きくなる。そこで、特許文献１に示されるように、複数の押し上げ体を有するピックアップ装置が開発されている。複数の押し上げ体は、軸線を一致させて同心的に設けられ、半導体チップの下面に貼着された粘着シートの剥離が半導体チップの周辺部から中心部に向かって徐々に進行するように作動する。複数の押し上げ体の上面形状は、通常、ピックアップされる半導体チップと同じ形状、例えば四角形に形成されている。

このようなピックアップ装置においては、まず複数の押し上げ体を同時に所定の高さまで上昇させて、ピックアップされる半導体チップの下面全体を押し上げる。その後、最も外側に位置する押し上げ体を残し、他の押し上げ体を所定の高さまでさらに上昇させる。次いで、２番目の押し上げ体を残して他の押し上げ体を上昇させる。半導体チップの下面の押し上げ体による支持は、周辺から中心部に向かって順次開放される。そのため、粘着シートは、半導体チップの外周側から徐々に剥離される。さらに、半導体チップの下面からの粘着シートの剥離を促進するために、押し上げ体の粘着シートとの接触面（上面）に、粘着シートとの間に吸引力を作用させるための凹部を設けることが提案されている。押し上げ体に設けられた凹部は、粘着シートが半導体チップから剥離し始める個所となり、粘着テープの半導体チップからの剥離を促進することができる。

特開２０１０－０５６４６６号公報

しかしながら、上述したようなピックアップ装置を用いた場合においても、半導体チップに破損を生じることがあることを本願発明者等は発見した。すなわち、本願発明者等が実験用として使用している実装装置において、複数の品種の半導体チップを用いて実装実験を行なっていたところ、粘着シートから剥離してピックアップする際に破損が生じる半導体チップがあることが確認された。

本願発明者等が鋭意検討したところ、半導体チップの厚さが概ね３０μｍ以下の半導体チップで破損が比較的生じやすいことを突き止めた。そこで、３０μｍ以下の複数の品種の半導体チップを用いて、所定の単位数の半導体チップをピックアップする実験を行なった。その結果、同じ品種の半導体チップであっても単位数毎に破損の発生頻度が大きく異なる場合があることが判明した。具体的には、厚さが２７μｍの半導体チップについて、ある日の午前中に行なったピックアップの実験では、破損の発生率が９２％であった。対して、翌日の午前中に同じ品種の半導体チップで行なったピックアップの実験では、破損の発生頻度が４％であった。また、さらに別の日に行った実験では、所定の単位数のうち、前半に破損が集中し、後半では破損がほとんど見られないものがあった。

これらの結果を受け発明者等が更に鋭意検討した結果、押し上げ時に押し上げ体と粘着シートの間に作用させている吸引力が変動していることを突き止めた。すなわち、吸引力は、実験室に設備されている負圧供給用の配管設備から得ている。この配管設備の負圧が、共に負圧を利用する他の実験装置の使用状況によって変動していたのである。つまり、本願発明者等は、半導体チップの破損と突き上げ時の吸引力との間には密接な関係があることを突き止めた。

本発明の目的は、半導体チップを粘着シートから安定して剥離することができる半導体チップのピックアップ装置、半導体チップの実装装置および実装方法を提供することにある。

本実施形態の半導体チップのピックアップ装置は、粘着シートに貼着保持された半導体チップを前記粘着シートからピックアップする半導体チップのピックアップ装置であって、 前記粘着シートから前記半導体チップをピックアップするピックアップ機構と、軸心を同じにして配置され互いに軸心方向に移動自在に設けられた複数の押し上げ体と、前記粘着シートを半導体チップとは反対側からバックアップ面で支持するバックアップ体とを有し、前記粘着シートにおいて前記ピックアップ機構によってピックアップされる前記半導体チップが位置する部分を、前記バックアップ面に負圧を作用させて吸着保持し、当該半導体チップが前記ピックアップ機構によってピックアップされるときに、当該半導体チップを前記複数の押し上げ体によって突き上げる突き上げ機構と、前記負圧の大きさを設定する負圧調整機構と、前記負圧調整機構にゲージ圧で－８５ｋＰａ以下の負圧を安定して供給する負圧源と、を備え、前記半導体チップの厚さは１５μｍ～３５μｍであり、前記突き上げ機構は、前記厚さの半導体チップを貼着保持した前記粘着シートを、前記負圧調整機構によってゲージ圧で－８５ｋＰａ以下とした負圧で前記バックアップ面に吸着保持した状態で、当該半導体チップを突き上げる。

本実施形態の半導体チップの実装装置は、半導体チップを貼着保持した粘着シートを保持する供給装置と、基板を載置する基板ステージと、前記供給装置が保持した前記粘着シートから前記半導体チップをピックアップする前記ピックアップ装置と、前記ピックアップ装置によって取り出された前記半導体チップを、前記基板に実装する実装機構と、を備える。

本実施形態の半導体チップの実装方法は、粘着シートに貼着保持された半導体チップを前記粘着シートからピックアップし、ピックアップした半導体チップを基板上に実装する半導体チップの実装方法であって、前記半導体チップの厚さは１５μｍ～３５μｍであり、 前記粘着シートから前記厚さの半導体チップをピックアップするピックアップ機構によって前記半導体チップを前記粘着シートからピックアップするときに、当該半導体チップとは反対側から、前記粘着シートに負圧を作用させるとともに、軸心を同じにして配置され互いに軸心方向に移動自在に設けられた複数の押し上げ体によって当該半導体チップを突き上げるにあたり、ゲージ圧で－８５ｋＰａ以下の負圧を安定して供給する負圧源から負圧を負圧調整機構に供給し、前記負圧調整機構によってゲージ圧で－８５ｋＰａ以下とした負圧を前記粘着シートに作用させる。

本発明によれば、半導体チップを粘着シートから安定して剥離することができる。

実施形態の半導体チップの実装装置の概略構成を示す側面図である。 実施形態の半導体チップのピックアップ装置の突き上げ機構を示す斜視図である。 図２に示す突き上げ機構を示す概略断面図である。 図３に示す押し上げ機構の押し上げ体を示す平面図である。 実施形態のピックアップ装置の動作を示す断面図である。 実施形態のピックアップ装置の動作を示す断面図である。 実施形態のピックアップ装置の動作を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態（以下、実施形態と呼ぶ）について、図面を参照して具体的に説明する。なお、各構成部の位置及び大きさ等は、構造を分かり易くするための便宜的な表現に過ぎない。

図１は、実施形態の半導体チップの実装装置の概略構成を示す側面図である。半導体チップの実装装置１は、半導体チップｔを供給する供給装置１０、半導体チップｔが実装される基板Ｋを載置する基板ステージ２０、この供給装置１０と基板ステージ２０との間に配置され、半導体チップｔを載置する中間ステージ３０、供給装置１０から半導体チップｔを一つずつピックアップして中間ステージ３０に移送するピックアップ機構４０、中間ステージ３０に載置された半導体チップｔを吸着保持し、基板ステージ２０上に載置された基板Ｋ上の所定の位置に実装する実装機構５０、供給装置１０内に配置され、ピックアップ機構４０でピックアップされる半導体チップｔを押し上げる突き上げ機構６０、および、供給装置１０、基板ステージ２０、ピックアップ機構４０、実装機構５０、突き上げ機構６０等を制御する制御装置７０、を備える。なお、ピックアップ機構４０と突き上げ機構６０は、ピックアップ装置の構成要素である。

供給装置１０は、半導体ウエーハＷが切断されて個片化された複数の半導体チップｔが貼着された粘着シート１１を保持するウエーハリング１２が、不図示のウエーハリング供給装置によって供給されるウエーハテーブル１３を有する。ウエーハテーブル１３は、不図示のＸＹθ方向駆動装置によってＸ、Ｙ、θ（水平回転）方向に移動可能とされる。Ｘ方向、Ｙ方向は、互いに直交する水平方向である。図示のＺ方向は、水平方向に対して垂直な方向である。

基板ステージ２０は、不図示の基板搬入装置によって実装前の基板Ｋが供給載置され、半導体チップｔが実装された後の基板Ｋが不図示の基板搬出装置によって取り出されて搬出される。基板ステージ２０は、不図示のＸＹθ方向駆動装置に支持され、Ｘ、Ｙ、θ（水平回転）方向に移動可能とされる。

中間ステージ３０は、ピックアップ機構４０がピックアップした半導体チップｔを実装機構５０に受け渡す際に、半導体チップｔを一時的に載置するステージである。

ピックアップ機構４０は、半導体チップｔを吸着保持する吸着ノズル４１と、この吸着ノズル４１を、図１に破線矢印で示すように、供給装置１０と中間ステージ３０との間で移動させる駆動装置（不図示）とを備える。

実装機構５０は、半導体チップｔを吸着保持し、吸着保持した半導体チップｔを基板Ｋ上の所定の位置に加圧（加熱を併用する場合もある。）して実装する実装ツール５１と、この実装ツール５１を、破線矢印で示すように、中間ステージ３０と基板ステージ２０との間で移動させる駆動装置（不図示）とを備える。

次に、突き上げ機構６０について、さらに図２および図３を用いて説明する。

突き上げ機構６０は、ウエーハテーブル１３に支持された粘着シート１１の下面に対向して設けられたバックアップ体６１と、バックアップ体６１に内蔵され、粘着シート１１に貼着された半導体チップｔを突き上げる押し上げ機構６２とを備える。

バックアップ体６１は、吸着ノズル４１による半導体チップｔのピックアップ位置に合わせて固定的に配置される。バックアップ体６１は、上下面が閉塞された中空の円柱形状を成しており、その上面は、粘着シート１１を下側から吸着支持するバックアップ面６１ａとされている。また、バックアップ体６１の中空部分は、内部空間６１ｂとなっている。

バックアップ面６１ａには、ピックアップされる半導体チップｔの周囲に位置する粘着シート１１を吸着するための環状の吸引溝６１ｃと複数の吸引孔６１ｄが設けられる。これらの吸引溝６１ｃと複数の吸引孔６１ｄは、連通溝６１ｅや不図示の連通孔を介してバックアップ体６１の内部空間６１ｂに連通している。すなわち、バックアップ体６１の内部空間６１ｂには、吸引ポンプ６３に連通する真空配管６３ａが接続されており、内部空間６１ｂ内に負圧を供給できるようになっている。内部空間６１ｂ内を負圧にすることによって、吸引溝６１ｃと複数の吸引孔６１ｄに負圧を作用させることができるようになっている。また、真空配管６３ａには、電空レギュレータ等の圧力制御装置６３ｂと、電磁弁等の開閉弁６３ｃとが、吸引ポンプ６３側からこの順で設けられており、吸引溝６１ｃと複数の吸引孔６１ｄに作用させる負圧のオン・オフ、および負圧の大きさを制御できるようになっている。圧力制御装置６３ｂは、負圧調整機構として機能する。圧力制御装置６３ｂは、ゲージ圧で－８５ｋＰａ以下、好ましくは－９０ｋＰａ以下の負圧が吸引溝６１ｃと複数の吸引孔６１ｄに作用するように設定するとよい。本実施形態では、－９０ｋＰａとした例で説明する。ここで、ゲージ圧とは、大気圧を基準（０ｋＰａ）とした相対的な圧力のことである。したがって、ゲージ圧で－８５ｋＰａ以下とは、大気圧よりも８５ｋＰａ低い圧力を含み、この圧力（－８５ｋＰａ）よりも真空度が高い圧力のことを指す。つまり、－９０ｋＰａは、－８５ｋＰａよりも真空度が高い圧力である。また、「－８５ｋＰａ以下の負圧」、「負圧の大きさを－８５ｋＰａ」等の表現をすることがあるが、いずれもゲージ圧での圧力値を指すものである。

なお、圧力制御装置６３ｂに設定した圧力がそのまま内部空間６１ｂおよび吸引溝６１ｃ、吸引孔６１ｄに作用すると考えられる。そこで、本実施形態では、真空配管６３ａにおける開閉弁６３ｃと内部空間６１ｂの間の部分に圧力検出器６３ｄを設けている。そして、圧力検出器６３ｄの検出値が－９０ｋＰａになるように、圧力制御装置６３ｂの制御圧力を設定している。なお、内部空間６１ｂ、或いは、吸引溝６１ｃや複数の吸引孔６１ｄに作用する圧力を検出し、この検出値が上記の圧力範囲となるように圧力制御装置６３ｂの制御圧力を設定するようにしてもよい。また、吸引ポンプ６３は、実装装置１に部品として組み込まれるものとしてもよいが、これに限らず、実装装置１とは別に用意されたものであってもよいし、例えば、工場等に設備されている負圧供給用の配管設備であってもよい。要は、圧力制御装置６３ｂにゲージ圧で－８５ｋＰａ以下の負圧を安定して供給することができる負圧源であればよい。

押し上げ機構６２は、第１～第４の押し上げ体６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄと、第１～第４の押し上げ体６２ａ～６２ｄに対応して設けられ、第１～第４の押し上げ体６２ａ～６２ｄを個別に昇降動させる第１～第４の昇降駆動装置６２ｅ、６２ｆ、６２ｇ、６２ｈと、を備える。

第１～第４の押し上げ体６２ａ～６２ｄのうち、第１～第３の押し上げ体６２ａ～６２ｃは平面視で矩形の角筒状を成し、軸心を同じにした三重構造となっている。第４の押し上げ体６２ｄは角柱状を成し、第１～第３の押し上げ体６２ａ～６２ｃと軸心を同じにしてこれらの中央に配置されている。なお、本実施形態では、４個の押し上げ体６２ａ～６２ｄを設けたが、４個に限られるものでは無く、２個、３個、或いは５個以上であってもよい。

第１の押し上げ体６２ａは、最も外側に位置する押し上げ体であり、バックアップ体６１の上面、つまり、バックアップ面６１ａの中央に設けられた矩形の開口部６１ｆ内に、この開口部６１ｆの縁との間に隙間を設けて配置される。すなわち、開口部６１ｆは、第１の押し上げ体６２ａの外形と相似形で、第１の押し上げ体６２ａの外形よりもわずかに大きく形成されている。また、第１の押し上げ体６２ａの先端面は、平面視において、押し上げる対象となる半導体チップｔと相似形状であって半導体チップｔよりもわずかに小さな大きさに形成されている。したがって、半導体チップｔを押し上げたとき、半導体チップｔの縁部が第１の押し上げ体６２ａの周囲からわずかにはみ出すようになっている。

第２の押し上げ体６２ｂは、第１の押し上げ体６２ａの内側に、第１の押し上げ体６２ａの内側面にガイドされる状態で配置される。第３の押し上げ体６２ｃは、第２の押し上げ体６２ｂの内側に、第２の押し上げ体６２ｂの内側面にガイドされる状態で配置される。第４の押し上げ体６２ｄは、第３の押し上げ体６２ｃの内側に、第３の押し上げ体６２ｃの内側面にガイドされる状態で配置される。

これらの押し上げ体６２ａ～６２ｄは、第１～第４の昇降駆動装置６２ｅ～６２ｈによって、予め設定された動作条件に従って上下動する。本実施形態では、最初に全ての押し上げ体６２ａ～６２ｄがバックアップ面６１ａの高さから所定量突出する高さまで上昇する。この後、外側から順、つまり、第１、第２、第３、第４の押し上げ体の順でバックアップ面６１ａの高さ以下まで順次下降するように、動作条件が設定されている。なお、動作条件は、ピックアップ対象の半導体チップｔ、半導体チップｔが貼着される粘着シート１１の品種等に応じた動作に設定すればよい。

また、第１～第３の押し上げ体６２ａ～６２ｃの上端部には、図４（Ａ）に示すように、それぞれ凸部６４、６５と凹部６６が設けられる。なお、図４では、凹部６６の形成位置に斜線を付し、凸部６４、６５との区別を明確にしている。第１の押し上げ体６２ａの矩形枠状を成す上端面の４つのコーナー部にはそれぞれ凸部６４Ａが形成される。また、第１の押し上げ体６２ａの矩形枠状の上端面の４つの側辺部には、略均等の間隔で複数の凸部６５Ａがそれぞれ設けられる。そして、凸部６４Ａと凸部６５Ａの間および凸部６５Ａ同士の間にはそれぞれ凹部６６Ａが設けられる。第２の押し上げ体６２ｂの矩形枠状の上端面の４つのコーナー部にはそれぞれ凸部６４Ｂが形成される。また、第２の押し上げ体６２ｂの矩形枠状の上端面の４つの側辺部には、略均等の間隔で複数の凸部６５Ｂがそれぞれ設けられる。そして、凸部６４Ｂと凸部６５Ｂの間および凸部６４Ｂ同士の間にはそれぞれ凹部６６Ｂが設けられる。また、第２の押し上げ体６２ｂの凸部６５Ｂと凹部６６Ｂの配置は、第１の押し上げ体６２ａの凸部６５Ａと凹部６６Ａの配置に対して互い違いの関係となっている。第３の押し上げ体６２ｃの矩形枠状の上端面にも、第１、第２の押し上げ体６２ａ、６２ｂと同様に、凸部６４Ｃ、６５Ｃと凹部６６Ｃが形成される。第３の押し上げ体６２ｃの凸部６５Ｃと凹部６６Ｃの配置は、第２の押し上げ体６２ｂの凸部６５Ｂと凹部６６Ｂの配置に対して互い違いの関係となっている。これらの凸部６４Ａ～６４Ｃ、６５Ａ～６５Ｃの上面および第４の押し上げ体６２ｄの上面は、バックアップ面６１ａと同一平面上で粘着シート１１を支持できるように形成されている。そして、凸部６４Ａ～６４Ｃ、６５Ａ～６５Ｃの上面と第４の押し上げ体６２ｄの上面によって形成される平面の面精度が２０μｍ以下となるように形成されている。

また、側辺部に設けられた各凸部６５Ａ～６５Ｃは、側辺部に沿う方向の長さが０．４ｍｍ以上２．０ｍｍ以下となるように形成することが好ましい。また、各凹部６６Ａ～６６Ｃは、側辺部に沿う方向の長さが、凸部６５Ａ～６５Ｃの長さと同じとしてもよいし、異なってもよいが、凸部６５Ａ～６５Ｃと同様に、側辺部に沿う方向の長さが０．４ｍｍ以上２．０ｍｍ以下となるように形成することが好ましい。また、隣接する凹部６６Ａと凹部６６Ｂおよび凹部６６Ｂと凹部６６Ｃは、一部が重なるような配置としてもよいが、重なる部分の長さは、側辺部に沿う方向における凹部６６Ａ～６６Ｃの長さの２０％以下とすることが好ましい。したがって、凹部６６Ａ～６６Ｃの長さは、凸部６５Ａ～６５Ｃの長さに対して０．８倍以上１．２倍以下となるように形成することが好ましい。

さらに、第１～第４の押し上げ体６２ａ～６２ｄがバックアップ体６１と共に粘着シート１１を支持した状態で、第１～第４の押し上げ体６２ａ～６２ｄの上端面と粘着シート１１との間には、負圧を作用させることができるようになっている。すなわち、バックアップ体６１の開口部６１ｆは内部空間６１ｂに連通しており、第１の押し上げ体６２ａと開口部６１ｆの縁との間には隙間がある。また、押し上げ体６２ａ～６２ｄ同士の間にも隙間がある。したがって、これらの隙間を通して内部空間６１ｂ内の負圧が第１～第４の押し上げ体６２ａ～６２ｄの上端面と粘着シート１１との間に作用する。つまり、突き上げ機構６０と粘着シート１１との間には、上述の圧力範囲に設定された負圧、具体的には、－９０ｋＰａの負圧が作用するように構成されている。

制御装置７０は、記憶部７１を備える。記憶部７１には、押し上げ体６２ａ～６２ｄの動作条件など、実装装置１の動作に必要なデータが記憶される。制御装置７０は、記憶部７１に記憶されたデータを参照し、供給装置１０、基板ステージ２０、ピックアップ機構４０、実装機構５０、突き上げ機構６０等を制御する。
（作動の説明）
次に、実装装置１およびピックアップ装置の作動について、図１及び図５～図７を用いて説明する。

まず、粘着シート１１に複数の半導体チップｔが貼着されたウエーハリング１２が、供給装置１０のウエーハテーブル１３にセットされる。また、基板ステージ２０には、不図示の基板搬入装置によって実装前の基板Ｋが載置される。

この状態で、ピックアップ機構４０の吸着ノズル４１は、供給装置１０上でピックアップ位置に位置付けられた半導体チップｔをピックアップして中間ステージ３０に移送する。実装機構５０の実装ツール５１は、中間ステージ３０に移送された半導体チップｔを受取り、基板ステージ２０に載置された基板Ｋの所定の実装位置に実装する。このような動作を繰り返し実行し、半導体チップｔを基板Ｋの各実装位置に順次実装する。

なお、ピックアップ装置によるピックアップの際、すなわち、吸着ノズル４１が半導体チップｔをピックアップする際、突上げ機構６０は次のように作動する。

図５（Ａ）に示すように、突き上げ機構６０の直上、つまり、ピックアップ位置にピックアップ対象の半導体チップｔが位置付けられると、突上げ機構６０はバックアップ面６１ａによって粘着シート１１の下面を支持する。そして、開閉弁６３ｃを開くことによって吸引溝６１ｃおよび吸引孔６１ｄに所定の負圧（－９０ｋＰａの負圧）を作用させて粘着シート１１を吸着保持する。

バックアップ面６１ａによって粘着シート１１を吸着保持したならば、図５（Ｂ）に示すように、吸着ノズル４１を下降させて半導体チップｔに当接させ、半導体チップｔを吸着保持させる。

吸着ノズル４１が半導体チップｔを吸着したならば、図５（Ｃ）に示すように、第１～第４の押し上げ体６２ａ～６２ｄを予め設定された高さだけ上昇させる。このとき、吸着ノズル４１は同期して上昇する。これにより、粘着シート１１は、第１～第４の押し上げ体６２ａ～６２ｄによって凸状に押し上げられる。このとき、粘着シート１１とバックアップ面６１ａおよび第１～第４の押し上げ体６２ａ～６２ｄの上端面との間には－９０ｋＰａの負圧が作用されている。そのため、粘着シート１１において第１～第４の押し上げ体６２ａ～６２ｄによって押し上げられて傾斜した部分１１ａには、負圧によって引き下げられる力が作用する。これにより、半導体チップｔの外縁部、より具体的には、半導体チップｔにおいて第１の押し上げ体６２ａからはみ出した外縁部において、粘着シート１１には半導体チップｔから引き剥がそうとする力が作用する。これにより、半導体チップｔの前記外縁部から粘着シート１１が剥離する。なおこのとき、半導体チップｔのはみ出し量がわずかであるから、半導体チップｔの各辺の全域で一度に粘着シート１１の剥離を開始したとしても、半導体チップｔの損傷が発生することがない。

またこのとき、第１の押し上げ体６２ａの凹部６６Ａにも－９０ｋＰａの負圧が作用する。そのため、半導体チップｔの縁のうち凹部６６Ａに対向する部分では、粘着シート１１に作用する負圧により、半導体チップｔからの粘着シート１１の剥離が他の縁よりも促進される。図４（Ｂ）は、凹部６６において粘着シート１１の剥離が進行した状態を模式的に示した平面図であるが、凹部６６には、図中に符号Ｐで示すような概略三日月形状（斜線で示した凹部６６内の白抜き部分）の剥離部が生じる。なお、図４（Ｂ）では、全ての凹部６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃに剥離部Ｐを示しているが、この段階では概ね第１の押し上げ体６２ａの凹部６６Ａの部分にのみ剥離部Ｐが生じる。また、この剥離部Ｐは、後述の第２の押し上げ体６２ｂが下降を開始するまでの間に負圧の作用によって第２の押し上げ体６２ｂに向けて伸長するように拡大する。

第１～第４の押し上げ体６２ａ～６２ｄが上昇してから所定の待機時間が経過した後、図６（Ａ）に示すように、第１の押し上げ体６２ａが下降する。第１の押し上げ体６２ａは、第１の押し上げ体６２ａの上端面がバックアップ面６１ａよりも所定の高さ低くなる位置まで下降する。これにより、第１の押し上げ体６２ａは半導体チップｔから離間する。第１の押し上げ体６２ａが下降することで、粘着シート１１のうち今まで第１の押し上げ体６２ａで支持されていた部分には、自身の張力と負圧によって引き下げる方向、つまり、半導体チップｔから引き剥がす方向に力が作用する。この力により、半導体チップｔの中央に向けて粘着シート１１の剥離が進行する。図６（Ａ）に示す状態は、第１の押し上げ体６２ａで支持されていた粘着シート１１が半導体チップｔから引き剥がされた状態である。またこのとき、第２の押し上げ体６２ｂの凹部６６Ｂにも負圧が作用するので、凹部６６Ｂに対向する部分で粘着シート１１の剥離が進行する。これにより、図４（Ｂ）に示すように、第２の押し上げ体６２ｂの凹部６６Ｂに対応する部分に剥離部Ｐが生じる。

更に、所定の待機時間が経過した後、図６（Ｂ）に示すように、第２の押し上げ体６２ｂが、第１の押し上げ体６２ａの位置まで下降する。このときにも、第１の押し上げ体６２ａが下降したときと同様に、粘着シート１１のうち第２の押し上げ体６２ｂで支持されていた部分の剥離が進行する。また、図６（Ｂ）に示すように、第３の押し上げ体６２ｃの凹部６６Ｃに対向する部分で粘着シート１１の剥離が進行し、剥離部Ｐが生じる。また更に所定の待機時間が経過した後、図６（Ｃ）に示すように、第３の押し上げ体６２ｃが第１、第２の押し上げ体６２ａ、６２ｂの位置まで下降する。このときにも、第１、第２の押し上げ体６２ａ、６２ｂが下降したときと同様に、粘着シート１１のうち第３の押し上げ体６２ｃで支持されていた部分の剥離が進行する。

第３の押し上げ体６２ｃが下降してから所定の待機時間が経過した後、図７（Ａ）に示すように、第４の押し上げ体６２ｄが、第１～第３の押し上げ体６２ａ～６２ｃの位置まで下降する。これにより、粘着シート１１のうち第４の押し上げ体６２ｄで支持されていた部分の剥離が進行する。図７（Ａ）に示す状態は、この剥離の進行過程を示す。

なお、各押し上げ体６２ａ～６２ｄを下降させるまでの待機時間は、同じ時間に設定してもよいし、個別の時間を設定してもよい。ただし、この待機時間を長く設定することは、生産性を低下させることにつながるので、生産性を考慮して設定するとよい。すなわち、半導体チップｔの実装工程で用いられる実装装置１において、１時間当たりに実装可能な半導体チップｔの数を表すＵＰＨ（Ｕｎｉｔ Ｐｅｒ Ｈｏｕｒ）は生産性を左右する重要な要素である。そのため、生産性の向上を図るためには、ＵＰＨの数値が高い方が好ましい。この数値を高めるためには、一つ一つの半導体チップｔの実装を極力短い時間で行うことが必要である。この際、半導体チップｔを基板Ｋに対して加圧接合（加熱を併用することもある）する時間、所謂、ボンディング時間は短くすることができない。そこで、半導体チップｔの加圧接合と同時並行的に実行される半導体チップｔの移送に要する時間をボンディング時間内で納めることが要求される。なお、移送に要する時間とは、吸着ノズル４１が、ピックアップ位置の直上に位置してからピックアップ位置に位置付けられた半導体チップｔに向けて下降し、半導体チップｔをピックアップし、中間ステージ３０上に移送して載置するまでに要する時間のことである。

そこで、上述した待機時間は、移送に要する時間がボンディング時間以内となる条件で設定することが要求される。例えば、ボンディング時間が１．２秒であり、ピックアップ位置の直上に位置した吸着ノズル４１が半導体チップｔまで下降する時間および吸着ノズル４１がピックアップした半導体チップｔを中間ステージ３０に移送して載置するまでの時間が合わせて０．５秒であった場合、押し上げ機構６２による半導体チップｔの突き上げに使える時間は、１．２秒－０．５秒＝０．７秒足らずとなる。この場合、上述の待機時間は、０．１秒弱～０．３秒程度に設定する必要が生じる。すなわち、待機時間は、設定可能な範囲がボンディング時間によって極めて短い時間の範囲内に制限されるものであり、ピックアップ装置にはこの短い時間内に粘着シート１１を半導体チップｔから剥離することが求められるのである。

本実施形態のように、突き上げ機構６０と粘着シート１１との間に上述の圧力範囲に設定された負圧を作用させることで、上述の待機時間が０．１秒弱～０．３秒程度の短い時間に設定されたとしても、その間に、押し上げ体６２ａ～６２ｃの支持が解除された粘着シート１１の部分を半導体チップｔから剥離させることができるだけの力を十分に作用させることが可能となる。

なお、第４の押し上げ体６２ｄが下降してから所定の待機時間が経過した後、図７（Ｂ）に示すように、吸着ノズル４１を上昇させて、半導体チップｔをピックアップする。また、開閉弁６３ｃが閉じられて負圧が停止され、第１～第４の押し上げ体６２ａ～６２ｄがもとの高さ、つまり、上端がバックアップ面６１ａに一致する高さまで上昇する。
（作用効果）
このような実施形態の実装装置１によれば、ピックアップ機構４０と突き上げ機構６０を有して構成されるピックアップ装置を備え、ピックアップ機構４０の吸着ノズル４１によって粘着シート１１から半導体チップｔをピックアップする際、突き上げ機構６０の押し上げ機構６２を用いて、ピックアップされる半導体チップｔを粘着シート１１の下側から突き上げる。この突き上げの際に、突き上げ機構６０と粘着シート１１との間に作用させる負圧の大きさを、ゲージ圧で－８５ｋＰａ以下に設定した。突き上げ機構６０と粘着シート１１との間に作用させる負圧とは、具体的には、バックアップ体６１の吸引溝６１ｃと吸引孔６１ｄ、および、各押し上げ体６２ａ～６２ｄと粘着シート１１との間、押し上げ体６２ａ～６２ｄの凹部６６Ａ～６６Ｃ内に作用させる負圧のことである。

このような負圧を作用させることにより、押し上げ機構６２で粘着シート１１の下から半導体チップｔを突き上げる際、複数の押し上げ体６２ａ～６２ｄによる半導体チップｔの支持面積を段階的に減少させていくときに、支持面積の減少に追従して粘着シートを半導体チップｔから剥離させることができる。

また、設定する負圧の圧力範囲を－８５ｋＰａ以下としたので、複数の押し上げ体６２ａ～６２ｄのうちの１つを半導体チップｔから離間させてから次の押し上げ体が離間するまでの時間（上述の待機時間）が０．１秒弱～０．３秒程度と短い時間であっても、この間に、押し上げ体６２ａ～６２ｃの支持が解除された粘着シート１１の部分を半導体チップｔから剥離させることができる。このため、３０μｍ以下の厚みの半導体チップであっても、粘着シート１１から迅速に剥離することが可能となり、生産性を損ねることが防止できる。

また、第１～第３の押し上げ体６２ａ～６２ｃの上端部に凸部６４、６５と凹部６６を交互に形成した。これにより、凸部６４と凸部６５の間および凸部６５同士の間に設けられた凹部６６に対向する粘着シート１１の部位には、上述の圧力範囲に設定された負圧（－８５ｋＰａ以下の負圧）が作用する。そのため、凹部６６に対応する粘着シート１１の部分においては、押し上げ体６２ａ～６２ｃの下降（半導体チップｔからの離間）を待たずして、半導体チップｔからの粘着シート１１の剥離を進行させることが可能となる。この結果、押し上げ体６２ａ～６２ｃを下降させた際、半導体チップｔからの粘着シート１１の剥離をより一層迅速に進行させることができる。しかも、押し上げ体６２ａ～６２ｃが下降し始めたときには、当該押し上げ体６２ａ～６２ｃの凹部６６に対応する粘着シート１１の部分では半導体チップｔからの剥離が進行している。そのため、押し上げ体６２ａ～６２ｃで支持されていた部分の粘着シート１１の剥離が２回に分けて行われることになるので、押し上げ体６２ａ～６２ｃが下降して初めて当該部分の剥離が一斉に始まる場合に比べて、半導体チップｔに作用するストレスを格段に低減させることができる。このため、破損が生じやすい厚みの薄い半導体チップｔ、例えば、３０μｍ以下の厚みの半導体チップｔであっても良好にピックアップすることができる。さらに、凹部６６に対応する粘着シート１１の部分が半導体チップｔから剥離するときには、半導体チップｔは凹部６６の両側（半導体チップｔの辺に沿う方向の両側）と中央側の三方側から凸部６４、６５によって支持されている。そのため、粘着シート１１に半導体チップｔから引き剥がす方向の力が作用したとしても、半導体チップｔの周縁部の全域の支持が解除された状態で粘着シート１１に力が作用する場合に比べて、半導体チップｔに生じるストレスを格段に低減させることができる。

また、矩形の第１～第３の押し上げ体６２ａ～６２ｃの上端部に設けた凹部６６の周方向に沿う長さ、つまり、側辺部に沿う方向の長さが、０．４ｍｍ以上２．０ｍｍ以下となるように形成した。凹部６６の長さが０．４ｍｍよりも短い場合、凹部６６内に－８５ｋＰａ以下の負圧を作用させたとしても、粘着シート１１において負圧が作用する面積が過少となり、剥離部Ｐを良好に形成することが困難になる。一方、凹部６６の長さが２．０ｍｍよりも長い場合、粘着シート１１において負圧が作用する面積が過大となり、剥離部Ｐが形成されるときに半導体チップｔに過度のストレスが加わり、破損を生じるおそれがある。凹部６６の長さを０．４ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とすることにより、半導体チップｔの支持性を確保しつつ、粘着シート１１の剥離性が確保できる。その結果、半導体チップｔに加わるストレスを抑制しつつ良好に剥離部Ｐを形成することが可能となり、半導体チップｔを粘着シート１１から迅速かつ良好に剥離することができる。

また、四角形の第１～第３の押し上げ体６２ａ～６２ｃの上端部に設けた凹部６６の周方向に沿う長さ、つまり、側辺部に沿う方向の長さを、凸部６５における側辺部に沿う方向の長さに対して０．８倍以上１．２倍以下に設定した。０．８倍よりも小さい場合、各押し上げ体６２ａ～６２ｃの側辺部の長さに対して、剥離部Ｐの形成される領域の割合が少なくなる。そのため、その後の押し上げ体６２ａ、６２ｂ、６２ｃの下降による粘着シート１１の剥離の際に、隔離の起点となる剥離部Ｐが小さく、剥離の進行が滞る確率が高くなる。反対に、１．２倍よりも大きい場合、各押し上げ体６２ａ～６２ｃの側辺部の長さに対して凸部６４、６５によって支持される領域の割合が少なくなる。そのため、剥離部Ｐが形成されるときに半導体チップｔに加わるストレスが大きくなり、半導体チップｔの破損の確率が高くなる。また、凹部６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ同士を互い違いの位置関係で形成することで、剥離部Ｐが半導体チップｔの中央まで連続して形成されることを防止し、半導体チップｔに加わるストレスの軽減を図っている。しかしながら、凹部６６の長さが１．２倍を超えると、隣接する凹部６６Ａ、６６Ｂおよび６６Ｂ、６６Ｃを伝って剥離部Ｐが半導体チップｔの中央まで広がり易くなる。そうすると、凹部６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ同士を互い違いに形成したことによるダメージの抑制効果が低下してしまう。したがって、凹部６６は凸部６５の０．８倍以上１．２倍以下の長さに設定することが好ましい。

（他の実施の形態）
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実装形態において、突き上げ機構６０の第１～第４の押し上げ体６２ａ～６２ｄの動作を、第１～第４の押し上げ体６２ａ～６２ｄを一緒に上昇させた後、外側に位置する第１の押し上げ体６２ａから順に下降させる例としたが、これに限られるものでは無い。例えば、第１～第４の押し上げ体６２ａ～６２ｄを、内側に位置する押し上げ体ほど高くなるように上昇動作させるようにしてもよい。すなわち、第１～第４の押し上げ体６２ａ～６２ｄを所定高さだけ一緒に上昇させた後、第２～第４の押し上げ体６２ｂ～６２ｄを更に所定高さ上昇させ、その後、第３～第４の押し上げ体６２ｃ～６２ｄを更に所定高さ上昇させ、最後に第４の押し上げ体６２ｄを更に所定高さ上昇させるようにしてもよい。要は、複数の押し上げ体６２ａ～６２ｄが半導体チップｔから順次離間するように動作させればよい。

また、上記実施形態において、基板ステージとして、基板ＫをＸＹθ方向に移動する基板ステージ２０の例で説明したが、これに限られるものでは無い。例えば、供給装置１０と中間ステージ３０の配列方向とは交差する方向に沿って一対のガイドレールを配置し、このガイドレール上を基板Ｋが、実装機構５０による実装作業位置に搬送位置決めされるように構成してもよい。すなわち、基板Ｋを、実装機構５０による実装作業位置に搬入し、実装作業位置に位置付け、実装作業位置から搬出する搬送部も基板ステージに含まれる。

（実施例と比較例）
次に、本発明の実施例とその評価結果について述べる。

上述した実施形態の実装装置１により、以下の条件でピックアップ試験を行なった。なお、ピックアップ機構４０でピックアップした半導体チップｔは、実装機構５０によって基板ステージ２０に載置した試験用のガラス基板の上に配置した。ガラス基板には粘着性を有するフィルムを貼付しておき、配置した半導体チップｔが基板ステージ２０の移動中に動かないようにした。突き上げ機構には、図３に示した突き上げ機構６０を使用し、図５～７に示した動作で突き上げを行なった。

直径３００ｍｍのウエーハから半導体チップｔを５０個ピックアップし、ピックアップ時に割れが発生した半導体チップｔの数を計測した。具体的には、ピックアップの前に、ピックアップ対象の５０個の半導体チップｔに割れが無いことを確認し、ガラス基板に配置された５０個の半導体チップｔの中に割れが発生している半導体チップｔがいくつあるかを数えることで、ピックアップ時に割れが発生した半導体チップｔの数を計測した。

＜試験条件＞
・半導体チップの大きさ：３×４ｍｍ
・半導体チップの厚さ：３５μｍ、２５μｍ、１５μｍの３種類
・突き上げ機構６０と粘着シート１１との間に作用させる負圧の大きさ：－９０ｋＰａ、－８８ｋＰａ、－８５ｋＰａ、－８３ｋＰａ、－８０ｋＰａの５条件
・突き上げ量：１ｍｍ
※突き上げ量は、図５（Ｃ）に示す第１～第４の押し上げ体６２ａ～６２ｄを上昇させる量のこと。
・待機時間：０．２秒

（実施例１）
上記試験条件のうち、負圧の大きさを－９０ｋＰａとし、厚さ３５μｍの半導体チップｔを用いてピックアップ試験を行なった。結果は、表１に示す。
（実施例２）
上記試験条件のうち、負圧の大きさを－９０ｋＰａとし、厚さ２５μｍの半導体チップｔを用いてピックアップ試験を行なった。結果は、表１に示す。
（実施例３）
上記試験条件のうち、負圧の大きさを－９０ｋＰａとし、厚さ１５μｍの半導体チップｔを用いてピックアップ試験を行なった。結果は、表１に示す。
（実施例４）
上記試験条件のうち、負圧の大きさを－８８ｋＰａとし、厚さ３５μｍの半導体チップｔを用いてピックアップ試験を行なった。結果は、表１に示す。
（実施例５）
上記試験条件のうち、負圧の大きさを－８８ｋＰａとし、厚さ２５μｍの半導体チップｔを用いてピックアップ試験を行なった。結果は、表１に示す。
（実施例６）
上記試験条件のうち、負圧の大きさを－８８ｋＰａとし、厚さ１５μｍの半導体チップｔを用いてピックアップ試験を行なった。結果は、表１に示す。
（実施例７）
上記試験条件のうち、負圧の大きさを－８５ｋＰａとし、厚さ３５μｍの半導体チップｔを用いてピックアップ試験を行なった。結果は、表１に示す。
（実施例８）
上記試験条件のうち、負圧の大きさを－８５ｋＰａとし、厚さ２５μｍの半導体チップｔを用いてピックアップ試験を行なった。結果は、表１に示す。
（実施例９）
上記試験条件のうち、負圧の大きさを－８５ｋＰａとし、厚さ１５μｍの半導体チップｔを用いてピックアップ試験を行なった。結果は、表１に示す。

（比較例１）
上記試験条件のうち、負圧の大きさを－８３ｋＰａとし、厚さ３５μｍの半導体チップｔを用いてピックアップ試験を行なった。結果は、表１に示す。
（比較例２）
上記試験条件のうち、負圧の大きさを－８３ｋＰａとし、厚さ２５μｍの半導体チップｔを用いてピックアップ試験を行なった。結果は、表１に示す。
（比較例３）
上記試験条件のうち、負圧の大きさを－８３ｋＰａとし、厚さ１５μｍの半導体チップｔを用いてピックアップ試験を行なった。結果は、表１に示す。
（比較例４）
上記試験条件のうち、負圧の大きさを－８０ｋＰａとし、厚さ３５μｍの半導体チップｔを用いてピックアップ試験を行なった。結果は、表１に示す。
（比較例５）
上記試験条件のうち、負圧の大きさを－８０ｋＰａとし、厚さ２５μｍの半導体チップｔを用いてピックアップ試験を行なった。結果は、表１に示す。
（比較例６）
上記試験条件のうち、負圧の大きさを－８０ｋＰａとし、厚さ１５μｍの半導体チップｔを用いてピックアップ試験を行なった。結果は、表１に示す。

以上、本発明の実施形態および実施例、比較例を説明したが、これらは発明の範囲を限定することを意図していない。上述した新規の実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。

１ 実装装置
１０ 供給装置
１１ 粘着シート
１２ ウエーハリング
１３ ウエーハテーブル
２０ 基板ステージ
３０ 中間ステージ
４０ ピックアップ機構
４１ 吸着ノズル
５０ 実装機構
５１ 実装ツール
６０ 突き上げ機構
６１ バックアップ体
６１ａ バックアップ面
６１ｂ 内部空間
６１ｃ 吸引溝
６１ｄ 吸引孔
６１ｅ 連通溝
６１ｆ 開口部
６２ 押し上げ機構
６２ａ 第１の押し上げ体
６２ｂ 第２の押し上げ体
６２ｃ 第３の押し上げ体
６２ｄ 第４の押し上げ体
６２ｅ 昇降駆動装置
６２ｆ 昇降駆動装置
６２ｇ 昇降駆動装置
６２ｈ 昇降駆動装置
６３ 吸引ポンプ
６３ａ 真空配管
６３ｂ 圧力制御装置（負圧調整機構）
６３ｃ 開閉弁
６３ｄ 圧力検出器
６４ 凸部
６５ 凸部
６６ 凹部
７０ 制御装置
７１ 記憶部
ｔ 半導体チップ
Ｋ 基板
Ｗ ウエーハ

Claims (6)

1. 粘着シートに貼着保持された半導体チップを前記粘着シートからピックアップする半導体チップのピックアップ装置であって、
   前記粘着シートから前記半導体チップをピックアップするピックアップ機構と、
   軸心を同じにして配置され互いに軸心方向に移動自在に設けられた複数の押し上げ体と、前記粘着シートを半導体チップとは反対側からバックアップ面で支持するバックアップ体とを有し、前記粘着シートにおいて前記ピックアップ機構によってピックアップされる前記半導体チップが位置する部分を、前記バックアップ面に負圧を作用させて吸着保持し、当該半導体チップが前記ピックアップ機構によってピックアップされるときに、当該半導体チップを前記複数の押し上げ体によって突き上げる突き上げ機構と、
   前記負圧の大きさを設定する負圧調整機構と、
   前記負圧調整機構にゲージ圧で－８５ｋＰａ以下の負圧を安定して供給する負圧源と、
   を備え、
   前記半導体チップの厚さは１５μｍ～３５μｍであり、
   前記突き上げ機構は、前記厚さの半導体チップを貼着保持した前記粘着シートを、前記負圧調整機構によってゲージ圧で－８５ｋＰａ以下とした負圧で前記バックアップ面に吸着保持した状態で、当該半導体チップを突き上げる
   ことを特徴とする半導体チップのピックアップ装置。
2. 前記複数の押し上げ体は、中央に配置された角柱状の押し上げ体と、この角柱状の押し上げ体と軸心を同じにして配置された少なくとも１つの角筒状の押し上げ体とを有することを特徴とする請求項１記載の半導体チップのピックアップ装置。
3. 前記角筒状の押し上げ体は、その上端部に周方向に沿って凸部と凹部とが交互に設けられてなることを特徴とする請求項２記載の半導体チップのピックアップ装置。
4. 前記凹部の前記周方向に沿う長さは、前記凸部の前記周方向に沿う長さに対して、０．８倍以上１．２倍以下に設定されることを特徴とする請求項３記載の半導体チップのピックアップ装置。
5. 半導体チップを貼着保持した粘着シートを保持する供給装置と、
   基板を載置する基板ステージと、
   前記供給装置が保持した前記粘着シートから前記半導体チップをピックアップするピックアップ装置と、
   前記ピックアップ装置によって取り出された前記半導体チップを、前記基板に実装する実装機構と、を備え、
   前記ピックアップ装置は、請求項１～４いずれかに記載のピックアップ装置である
   ことを特徴とする半導体チップの実装装置。
6. 粘着シートに貼着保持された半導体チップを前記粘着シートからピックアップし、ピックアップした半導体チップを基板上に実装する半導体チップの実装方法であって、
   前記半導体チップの厚さは１５μｍ～３５μｍであり、
   前記粘着シートから前記厚さの半導体チップをピックアップするピックアップ機構によって前記半導体チップを前記粘着シートからピックアップするときに、当該半導体チップとは反対側から、前記粘着シートに負圧を作用させるとともに、軸心を同じにして配置され互いに軸心方向に移動自在に設けられた複数の押し上げ体によって当該半導体チップを突き上げるにあたり、
   ゲージ圧で－８５ｋＰａ以下の負圧を安定して供給する負圧源から負圧を負圧調整機構に供給し、前記負圧調整機構によってゲージ圧で－８５ｋＰａ以下とした負圧を前記粘着シートに作用させることを特徴とする半導体チップの実装方法。

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