JPWO2007026497A1

JPWO2007026497A1 - 半導体チップのピックアップ装置及びピックアップ方法

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Publication number: JPWO2007026497A1
Application number: JP2007533147A
Authority: JP
Inventors: 太田　誠; 誠太田; 宣明小西; 泰雄岩城; 康一志賀
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2009-03-26
Anticipated expiration: 2026-07-31
Also published as: CN101253613A; CN100565831C; TW200715426A; KR20080039444A; TWI396241B; KR100990418B1; WO2007026497A1; JP5201990B2

Abstract

粘着シートに貼着された半導体チップを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、上面が粘着シート（２）のピックアップされる半導体チップ（３）の周辺部分を吸着保持する吸着面に形成されたバックアップ体（１）と、バックアップ体内に上下方向に駆動可能に設けられ粘着シートのピックアップされる半導体チップが貼着された部分を押圧して半導体チップをバックアップ体の上面から押し上げる下部吸着ノズル体（２７）を有する押し上げ軸（２３）と、ピックアップされる半導体チップの上面を吸着保持し押し上げ軸によって押し上げられた半導体チップを粘着シートからピックアップする吸着ノズル体（４）を具備する。

Description

この発明は粘着シートに貼着された半導体チップをピックアップするピックアップ装置及びピックアップ方法に関する。

半導体ウエハをさいの目状に切断して形成された半導体チップは粘着シートに貼られており、この半導体チップを基板にボンディングする場合には吸着ノズルによって上記粘着シートから１つずつピックアップするようにしている。

半導体チップを粘着シートからピックアップする場合、従来は特許文献１に示されるように、吸着ノズルによってピックアップされる半導体チップが貼着された粘着シートの、上記半導体チップの周辺部をバックアップ体の上面によって吸着保持するとともに、その半導体チップを下面側から先端が鋭利な突き上げピンによって突き上げることで、上記半導体チップを上記粘着シートから分離させながら、上記吸着ノズルによってピックアップするということが行なわれていた。
特開２００２−１００６４４号公報

ところで、最近では半導体チップの厚さが５０μｍ以下と非常に薄い場合がある。そのように薄い半導体チップを突き上げピンの鋭利な先端によって突き上げると、その先端が当たった箇所には応力が集中することになる。そのため、半導体チップは突き上げピンから受ける応力によって破損してしまうということがあった。

応力集中による半導体チップの破損を防止するためには突き上げピンによる半導体チップの突き上げ速度を遅くするということが考えられるが、突き上げピンの突き上げ速度を遅くすると、ピックアップ速度も遅くなり、生産性の低下を招くということがあったり、突き上げ速度を遅くしても半導体チップが薄い場合にはその損傷を確実に防止することが難しいということがあった。

この発明は、半導体チップを破損させることなく粘着シートから確実に剥離することができるようにしたピックアップ装置及びピックアップ方法を提供することにある。

すなわち、この発明は、粘着シートに貼着された半導体チップを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、
上面が上記粘着シートのピックアップされる上記半導体チップの周辺部分に対応する部分を吸着保持する吸着面に形成されたバックアップ体と、
このバックアップ体内に上下方向に駆動可能に設けられ上記粘着シートのピックアップされる上記半導体チップが貼着された部分の下面を押圧して上記半導体チップを上記バックアップ体の上面から押し上げる押し上げ手段と、
ピックアップされる上記半導体チップの上面を吸着保持し上記押し上げ手段によって押し上げられた上記半導体チップを上記粘着シートからピックアップするピックアップ手段と
を具備したことを特徴とする半導体チップのピックアップ装置にある。

図１はこの発明の第１の実施の形態を示すピックアップ装置の概略的構成図である。図２Ａはバックアップ体の縦断面図である。図２Ｂは押し上げ軸の上部と下部吸着ノズル体を示す分解斜視図である。図３はバックアップ体の吸着面を示す平面図である。図４Ａは吸着ノズル体を下降させた状態の説明図である。図４Ｂは下部吸着ノズル体を上昇させた状態の説明図である。図４Ｃは半導体チップを下部吸着ノズル体によって押し上げた状態の説明図である。図４Ｄは下部吸着ノズル体によって押し上げた半導体チップを吸着ノズルによってピックアップする状態の説明図である。図５はピックアップされる半導体チップを下部吸着ノズル体によって押し上げた状態を拡大して示した断面図である。図６Ａはこの発明の第２の実施の形態を示すバックアップ体の上部の断面図である。図６Ｂはバックアップ体の上部の斜視図である。図６Ｃは押し上げ軸の上端に設けられる盤体の平面図である。図７はこの発明の第３の実施の形態を示すバックアップ体の上部の縦断面図である。図８はこの発明の第４の実施の形態を示すバックアップ体の上部の縦断面図である。図９はこの発明の第５の実施の形態を示す押し上げ軸及び下部押し上げ体の斜視図である。図１０はこの発明の第６の実施の形態を示すバックアップ体の上部の縦断面図である。図１１は押し上げ軸の上端に設けられるブロックの平面図である。図１２はバックアップ体の上面を示す平面図である。図１３はこの発明の第７の実施の形態を示すバックアップ体の上面を示す平面図である。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１乃至図５はこの発明の第１の実施の形態を示す。図１に示すピックアップ装置はバックアップユニット１０を備えている。このバックアップユニット１０は図示しないウエハリングに張設された粘着シート２の下面側に対向して設けられ、図示しないＺ駆動源によってＺ方向において、後述するごとくバックアップ体１の上面が粘着シート２に接触する位置と、粘着シート２から離れた位置との間を駆動されるようになっている。

上記粘着シート２の上面には半導体ウエハをさいの目状に分割した複数の半導体チップ３が貼着されている。上記ウエハリングは図示しないＸ及びＹ駆動源によって水平方向に駆動されるようになっている。

それによって、粘着シート２に貼着された半導体チップ３はバックアップユニット１０に対してＸ及びＹ方向に位置決め可能となっている。なお、バックアップユニット１０に代わり、ウエハリングをＺ方向に駆動するようにしてもよく、要はウエハリングとバックアップユニット１０とが相対的にＸ、Ｙ及びＺ方向に駆動されるようになっていればよい。

上記粘着シート２の上面側で、上記バックアップユニット１０の上方にはピックアップ手段を構成する上部吸着ノズル機構４が設けられている。この上部吸着ノズル機構４は、図示しないＸ、Ｙ及びＺ駆動源によってＸ、Ｙ及びＺ方向に駆動されるピックアップ軸５を有する。このピックアップ軸５の下端面には凸部６が設けられている。

上記ピックアップ軸５には先端を上記凸部６の端面に開口させた吸引孔７が軸方向に沿って形成されている。この吸引孔７は図示しない吸引ポンプに接続されている。上記凸部６にはゴムや軟質の合成樹脂などの弾性材料によって形成された上部吸着ノズル体８が着脱可能に取着されている。この上部吸着ノズル体８には一端が上記吸引孔７に連通し、他端が先端面に開口したノズル孔９が形成され、さらに下面は平坦面８ａに形成されている。

なお、上記ピックアップ軸５をＺ方向に駆動するＺ駆動源としてはボイスコイルモータなどを用い、上部吸着ノズル機構４による押圧荷重を一定制御できるようにすることが好ましい。

上記バックアップ体１は、図２Ａと図３に示すように下端面が開放し上面に矩形状の開口部１２が開口形成された円筒状をなしている。上記開口部１２は、図３に鎖線で示すピックアップの対象となる矩形状の半導体チップ３よりもわずかに小さな矩形状に形成されている。つまり、開口部１２は半導体チップ３と相似形状に形成されている。

上記バックアップ体１の上面には、図３に示すように上記開口部１２を囲む３つの環状溝１４ａ〜１４ｃが同心的に形成されている。３つの環状溝１４ａ〜１４ｃはバックアップ体１の径方向に沿って形成された２つの連通溝１５によって連通している。連通溝１５は、ピックアップ予定の半導体チップ３の対向する２辺（端部）と平行に、かつその辺より外側に位置するように形成されている。

なお、図示しないが、バックアップ体１の上面にはさらに連通溝１５を半導体チップ３の他の対向する２辺と平行に、かつその辺より外側に位置するように形成してもよい。

最も内側に位置する環状溝１４ａには周方向に９０度間隔で４つの吸引孔１６ａがバックアップ体１の上部壁を厚さ方向に貫通して形成されている。さらに、この環状溝１４ａの直径は、ピックアップする半導体チップ３の対角線長さより大きく設定されている。

２番目の環状溝１４ｂには周方向に１８０度間隔で２つの吸引孔１６ｂが形成されている。各環状溝１４ａ〜１４ｃと連通溝１５には上記吸引孔１６ａ，１６ｂを介して後述するように吸引力が作用する。なお、環状溝１４ａ〜１４ｃ、吸引孔１６ａ，１６ｂは図３だけに示し、他の図では省略している。

図２Ａに示すように上記バックアップ体１の下端開口には円柱状の閉塞部材２１が一端部を気密に嵌合させて設けられている。この閉塞部材２１の中心部には軸方向に貫通する挿通孔２２が穿設されている。この挿通孔２２には押し上げ手段を構成する押し上げ軸２３がスライド可能かつ挿通孔２２の下端部に設けられたＯリング２４によって気密に保持されている。

図２Ｂに示すように、上記押し上げ軸２３の上記閉塞部材２１の上端面から突出した上端には矩形状の盤体２５が設けられている。この盤体２５の上面の中央部には円柱状の凸部２６が設けられている。この凸部２６にはゴムや軟質の合成樹脂などの弾性材料で作られた下部吸着ノズル体２７が着脱可能に取着されている。

上記押し上げ軸２３には吸引孔２８が軸方向に沿って形成されている。この吸引孔２８の上端は上記盤体２５に設けられた凸部２６の上面に開口し、下端は上記押し上げ軸２３の側面に開口している。上記下部吸着ノズル体２７にはノズル孔２９が上下方向に貫通して形成されている。このノズル孔２９は、上記下部吸着ノズル体２７を上記凸部２６に取着すると、下端が上記凸部２６の吸引孔２８に連通する。

上記下部吸着ノズル体２７は上面が平坦面２７ａであって、平面形状が図３に鎖線で示す半導体チップ３の短辺よりもわずかに小径な円形状に形成されている。つまり、図２Ｂに示すように、上記下部吸着ノズル体２７はほぼ円錐台形状に形成されている。

図２Ａに示すように、上記バックアップ体１の下部開口を閉塞した閉塞部材２１には吸引孔３１が形成されている。この吸引孔３１は一端を上記閉塞部材２１の上端面、つまりバックアップ体１の内部空間に開口させ、他端を上記閉塞部材２１の外周面に開口させている。

図１に示すように、上記閉塞部材２１に形成された吸引孔３１と、上記押し上げ軸２３に形成された吸引孔２８は吸引ポンプ３２に配管３３を介して接続されている。この吸引ポンプ３２が作動すると、上記バックアップ体１の上面に開口した吸引孔１６ａ，１６ｂ及び連通溝１５を介して環状溝１４ａ〜１４ｃに吸引力が生じるとともに、押し上げ軸２３に形成された吸引孔２８を介して下部吸着ノズル体２７のノズル孔２９にも吸引力が生じる。

上記環状溝１４ａ〜１４ｃに吸引ポンプ３２の吸引力が作用すると、バックアップ体１の上面は半導体チップ３が貼着された貼着シート２の下面を吸着保持する吸着面となる。つまり、バックアップ体１の上面は、上記粘着シート２のピックアップされる半導体チップ３の周囲に位置する部分である、上記粘着シート２の上記開口部１２の周囲に位置する部分を吸着保持する。

また、下部吸着ノズル体２７のノズル孔２９に吸引力が作用すると、このノズル孔２９が開口した下部吸着ノズル体２７の平坦面２７ａは、上記粘着シート２の上記バックアップ体１の開口部１２に対向位置する部分の下面を吸着保持する。つまり、粘着シート２はピックアップされる半導体チップ３の下面に対応する部分と、開口部１２の周囲に位置する部分とがそれぞれ吸着保持されるようになっている。

図１に示すように、上記押し上げ軸２３の上記閉塞部材２１の下端面から突出した下端部にはカムフォロア３５が回転可能に設けられている。このカムフォロア３５は、図示しない駆動源によって矢印方向に回転駆動されるカム３６の外周面に当接している。したがって、カム３６が回転駆動されれば、上記押し上げ軸２３が上下方向に駆動されるから、この上下方向の動きに上記下部吸着ノズル体２７が連動する。

上記カムフォロア３５が上記カム３６の下死点に当たり、押し上げ軸２３が下降位置にあるときは、上記下部吸着ノズル体２７は平坦面２７ａをバックアップ体１の上面の吸着面よりもわずかに下方に位置させている。

カム３６が回転してその上死点にカムフォロア３５が当たり、押し上げ軸２３が上昇位置にあるときには、上記下部吸着ノズル体２７はその平坦面２７ａが上記バックアップ体１の吸着面から上方へ所定寸法、たとえば１．０ｍｍ突出するよう設定されている。
なお、上部吸着ノズル機構４、バックアップユニット１０などの駆動制御は、図示しない制御装置によって後述するように動作が制御される。

つぎに、上記構成のピックアップ装置の作用を図４Ａ〜図４Ｄを参照しながら説明する。
図１に示すようにバックアップ体１を、その上面が粘着シート２の下面に接触する位置まで上昇させたならば、図示しないウエハリングによって粘着シート２をＸ、Ｙ方向に駆動し、ピックアップする半導体チップ３をバックアップ体１の開口部１２の上方に位置決めする。つまり、半導体チップ３の中心が開口部１２の中心に一致するよう位置決めする。

ピックアップされる半導体チップ３を位置決めしたならば、図４Ａに示すように上部吸着ノズル機構４を下降させてその下端に設けられた上部吸着ノズル体８の下端の平坦面８ａによってピックアップする半導体チップ３の上面を吸着する。このとき、上部吸着ノズル体８は、所定の荷重で半導体チップ３を押圧する。また、下部吸着ノズル体２７の上面は粘着シート２の下面よりもわずかに下方に位置している。

上部吸着ノズル体８を下降させて半導体チップ３の上面を吸着保持したならば、図４Ｂに示すように下部吸着ノズル体２７の平坦面２７ａがバックアップ体１の吸着面（上面）同じ高さになるよう押し上げ軸２３を上昇させた後、吸引ポンプ３２を作動させる。

それによって、上記吸引ポンプ３２の吸引力が作用した下部吸着ノズル体２７の平坦面２７ａによって、ピックアップされる半導体チップ３の下面は粘着シート２を介して吸着保持される。つまり、ピックアップされる半導体チップ３は、弾性材料によって形成された上部吸着ノズル体８と下部吸着ノズル体２７によって上下面が挟持される。

上記吸引ポンプ３２を作動させると、バックアップ体１の内部空間が減圧され、その上面の環状溝１４ａ〜１４ｃと連通溝１５に吸引力が生じるから、その吸引力によって粘着シート２のピックアップされる半導体チップ３の周囲に位置する部分がバックアップ体１の吸着面に吸着保持される。

このとき、バックアップ体１の開口部１２にも吸引力が発生し、この開口部１２に対向位置する半導体チップ３が粘着シート２を介してバックアップ体１の内部に吸引される。

しかしながら、半導体チップ３は開口部１２よりもわずかに大きな矩形状である。そのため、下部吸着ノズル体２７によって半導体チップ３の下面が吸着保持される前に、バックアップ体１の開口部１２に吸引力が生じても、この開口部１２に対向位置する半導体チップ３は周辺部がバックアップ体１の上面の開口部１２の周辺部分に係合して保持される。そのため、半導体チップ３は、バックアップ体１内に生じる吸引力によって粘着シート２とともに開口部１２内へ吸引されて湾曲変形し、損傷するということが防止される。

ピックアップされる半導体チップ３の上下面を上部吸着ノズル体８と下部吸着ノズル体２７によって挟持したならば、図４Ｃに示すように押し上げ軸２３を、上記下部吸着ノズル体２７の上端面がバックアップ体１の吸着面と同じ高さから、たとえば０．５ｍｍ突出する高さまで上昇させる。この上昇を第１の上昇工程とする。
なお、吸引ポンプ３２を作動させるタイミングは、上記第１の上昇工程が終了した時点であってもよい。

押し上げ軸２３を上昇させると、粘着シート２が引き伸ばされるとともに、粘着シート２の開口部１２に対向する部分に作用する吸引力によって半導体チップ３の下面四隅部から粘着シート２が剥がれ始める。

半導体チップ３の下面四隅部から粘着シート２が剥がれ始めたならば、上記下部吸着ノズル体２７をさらに０．５ｍｍ上昇させる。この上昇を第２の上昇工程とする。つまり、カム３６の回転を制御することで、下部吸着ノズル体２７は０．５ｍｍずつ２段階に分けて上昇させ、結果的に下部吸着ノズル体２７の平坦面２７ａをバックアップ体１の吸着面から１ｍｍ上昇させる。

このようにして下部吸着ノズル体２７を上昇させると、粘着シート２は半導体チップ２に対する粘着シート２の剥離状態が下面四隅部から中心部に向かって進行する。すなわち、下部吸着ノズル体２７が上昇することで、図５に拡大して示すように粘着シート２の上記下部吸着ノズル体２７の平坦面２７ａから外れた部分が山形状に引き伸ばされる。

つまり、下部吸着ノズル体２７は粘着シート２を台形の山形状に変形させながら、上記半導体チップ３をバックアップ体１の吸着面から押し上げる。このとき、上部吸着ノズル機構４は押し上げ軸２３の上昇に連動して上昇する。

半導体チップ３が押し上げられると、粘着シート２は山形状に変形しながら引き伸ばされる。粘着シート２が引き伸ばされると、粘着シート２の面積が増加するから、その面積の増加に応じて単位面積当たりの粘着力が減少する。そのため、半導体チップ３が粘着シート２から剥離し易くなる。

また、粘着シート２が下部吸着ノズル体２７に押し上げられて山形状に変形することで、上記下部吸着ノズル体２７の平坦面２７ａの中心から最も離れた部分である、半導体チップ３の四隅部から粘着シート２が剥離する。図５に半導体チップ３の四隅部から粘着シート２が剥離した部分をＲで示している。

半導体チップ３は弾性材料によって形成された下部吸着ノズル体２７の平坦面２７ａによって押し上げられる。そのため、押し上げ時に半導体チップ３に局部的な応力が加わることがないから、半導体チップ３を損傷させずに押し上げることができる。

しかも、下部吸着ノズル体２７の平坦面２７ａは平面形状が円形状である。そのため、上記平坦面２７ａには角（エッジ）がないから、そのことによっても半導体チップ３に局部的な応力を加えることなく押し上げることができる。

下部吸着ノズル体２７の平坦面２７ａが円形状であるから、半導体チップ３の四隅部から上記平坦面２７ａまでの距離を大きくとることができる。そのため、半導体チップ３が下部吸着ノズル体２７によって押し上げられることで、半導体チップ３が変形しても、半導体チップ３の湾曲の曲率半径を大きくすることができるから、半導体チップ３に局部的な応力が加わるのを防止できる。

さらに、半導体チップ３は、下部吸着ノズル体２７の平坦面２７ａによって押し上げられるとともに、上面は同じく弾性材料によって形成された上部吸着ノズル体８の下面の平坦面８ａによって保持されている。そのため、押し上げ時に粘着シート２が山形状に変形しても、半導体チップ３は一対の吸着ノズル体８，２７によって粘着シート２とともに山形状に変形するのが弾性的に抑制されるから、そのことによっても押し上げられた半導体チップ３が損傷するのが防止される。

しかも、半導体チップ３は弾性材料によって形成された上下一対の吸着ノズル体２７，８によって弾性的に挟持されているから、押し上げられる半導体チップ３に加わる応力が緩和され、その半導体チップ３が損傷するのが防止される。

半導体チップ３を下部吸着ノズル体２７によってバックアップ体１の上面から上方へ押し上げたならば、図４Ｄに示すように上部吸着ノズル体８を上昇させる。このとき、下部吸着ノズル体２７は、ノズル孔２９に作用する吸引力によって粘着シート２のピックアップされる半導体チップ３の下面に対応する部分を吸着保持している。

そのため、上昇する上部吸着ノズル体８の吸引力と、下部吸着ノズル体２７の吸引力がそれぞれピックアップされる半導体チップ３と、その半導体チップ３の下面に貼着された粘着シート２を剥離する力として作用することになる。

したがって、半導体チップ３を従来のように単に上部吸着ノズル体８によって吸着してピックアップするだけの場合に比べ、上下からの吸引力によって約２倍の力で半導体チップ３を粘着シート２から剥離することができるから、上記半導体チップ３を容易に、しかも確実にピックアップすることが可能となる。

つまり、上部吸着ノズル体８は半導体チップ３を上方へ持ち上げ、下部吸着ノズル体２７は粘着シート２を下方へ引く。そのため、粘着シート２の剥離は、押し上げ時に生じた半導体チップ３の角部の剥離部分から中央に向かって進行することになるから、上記半導体チップ３を上部吸着ノズル体８によって粘着シート２から迅速かつ確実にピックアップすることができる。

また、上部吸着ノズル機構４の上部吸着ノズル体８と、押し上げ軸２３の下部吸着ノズル体２７はそれぞれ着脱可能となっている。そのため、各吸着ノズル体８，２７を異なる直径のものに交換できるから、半導体チップ３のサイズが変更になる場合であっても、それに応じた大きさの吸着ノズル８，２７を用いることで、対応することが可能である。

図６Ａ〜図６Ｃはこの発明の第２の実施の形態を示す。この実施の形態は押し上げ軸２３の上端に設けられた盤体２５に複数、この実施の形態では４つの凸部２６が上記盤体２５の四隅部に設けられている。これら４つの凸部２６にはそれぞれ弾性材料によって形成された下部吸着ノズル体２７が着脱可能に取着されている。

上記押し上げ軸２３に形成された吸引孔２８は、この押し上げ軸２３の上端面に開放して形成された凹部４１に連通している。上記盤体２５と上記凸部２６には、上記下部吸着ノズル体２７に形成されたノズル孔２９に、上記凹部４１を介して連通する連通孔４２が形成されている。したがって、図１に示す吸引ポンプ３２が作動して押し上げ軸２３の吸引孔２８が作用すれば、下部吸着ノズル体２７のノズル孔２９に吸引力が生じるようになっている。

このように、盤体２５に４つの下部吸着ノズル体２７を設ければ、押し上げ軸２３を上昇させて半導体チップ３を押し上げるとき、この半導体チップ３の下面を盤体２５の四隅部に設けられた４つの下部吸着ノズル体２７によって吸着保持しながら押し上げることができる。

そのため、半導体チップ３を１つの下部吸着ノズル体２７で押し上げる場合に比べて図６ＣにＺで示す下部吸着ノズル体２７の外周から盤体２５のエッジまでの寸法、つまり半導体チップ３の角部から下部吸着ノズル体２７までの寸法を小さくできるから、その寸法Ｚに応じて半導体チップ３を押し上げるときに、半導体チップ３の角部に生じるたわみ量を小さくし、その角部が破損するのを防止することができる。

４つの下部吸着ノズル体２７の配置は、対角線方向に対して大きくしたり、小さくすることができるから、たとえば長方形の半導体チップ３に対し、押し上げ時のたわみ量が小さくなるよう配置することができる。それによって、押し上げ時に半導体チップ３の角部に局部的な応力が生じるのを防止することができる。

図７はこの発明の第３の実施の形態を示す。この実施の形態は弾性材料によって形成された下部吸着ノズル体２７は、押し上げ軸２３の盤体２５に設けられた凸部２６に対し、この下部吸着ノズル体２７よりも柔らかな弾性材料で筒状に形成された弾性支持部材４４を介して着脱可能に保持されている。

このような構成によれば、下部吸着ノズル体２７によって半導体チップ３を押し上げるとき、下部吸着ノズル体２７は弾性支持部材４４の柔らかな弾力性によって弾性変位しながら粘着シート２を介して半導体チップ３を押し上げ、上記弾性支持部材４４が圧縮変形し終わると、下部吸着ノズル体２７が弾性変形することになる。

つまり、下部吸着ノズル体２７によって半導体チップ３を押し上げるときの弾力性は、下部吸着ノズル体２７が半導体チップ３に当たったときが最も柔らかく、押し上げるにつれて次第に強くなる。すなわち、下部吸着ノズル体２７が半導体チップ３に接触するときの衝撃を極力小さくて損傷を防止するとともに、押し上げ時に下部吸着ノズル体２７が粘着シート２を介して半導体チップ３を押圧するとき、半導体チップ３に衝撃を与えて損傷させるのを防止することができる。
この第３の実施の形態において、弾性支持部材４４は下部吸着ノズル体２７よりも硬い弾性材料によって形成してもよい。

図８はこの発明の第４の実施の形態を示す。この実施の形態は下部吸着ノズル体２７が取着される凸部２６を有する盤体２５が押し上げ軸２３に対して分離されている。すなわち、上記盤体２５の下面には支軸４５が設けられ、押し上げ軸２３には上記支軸４５がスライド可能に支持される支持孔４６が形成されている。

上記盤体２５と上記押し上げ軸２３との間には弾性支持部材としてのコイルばね４７が設けられている。このコイルばね４７は上記下部吸着ノズル体２７を形成する弾性材料よりも柔らかな弾力性となっている。

上記支軸４５の中途部には抜け止めピン４８が設けられている。この抜け止めピン４８は、上記支軸４５が上記コイルばね４７の付勢力によって上昇方向に付勢されることで、上記押し上げ軸２３の中途部に形成された長孔４９の上端に係合している。

それによって、上記支軸４５は、上昇位置で上記抜け止めピン４８によって支持孔４６から抜出するのが防止され、その上昇位置から上記コイルばね４７を圧縮変形させて下降方向に変位可能となっている。

なお、上記支軸４５には押し上げ軸２３に形成された吸引孔２８に連通する連通孔５０が軸方向に沿って形成されている。そして、上記吸引孔２８は上記連通孔５０を介して下部吸着ノズル体２７に形成されたノズル孔２９に連通している。

このような構成によれば、下部吸着ノズル体２７が半導体チップ３に接触するとき、そのチップ３には下部吸着ノズル体２７と盤体２５の重量だけが加わり、コイルばね４７の弾性変形によって押し上げ軸２３の上昇力が直接加わることがないから、半導体チップ３に加わる衝撃を小さくし、そのチップ３が損傷するのを防止することができる。

しかも、下部吸着ノズル体２７が半導体チップ３に接触してから押し上げるとき、下部吸着ノズル体２７よりも柔らかなコイルばね４７が圧縮変形してから、下部吸着ノズル体２７が弾性変形する。

そのため、図７に示す第３の実施の形態と同様、下部吸着ノズル体２７によって半導体チップ３を押し上げるときの弾力性は、下部吸着ノズル体２７が半導体チップ３に当たったときが最も柔らかく、半導体チップ３を押し上げるにつれて次第に強くなるため、押し上げ時に半導体チップ３に衝撃を与えて損傷させるのを防止することができる。
なお、この第４の実施の形態において、コイルばね４７に下部吸着ノズル体２７よりも硬い弾力性を持たせるようにしてもよい。

また、第３、第４の実施の形態では、下部吸着ノズル体２７が１つの例を挙げて説明したが、第２の実施の形態のように下部吸着ノズル体２７が複数設けられていてもよい。

下部吸着ノズル体２７が複数設けた場合、各下部吸着ノズル体２７を弾性的に支持する弾性支持部材４４又はコイルばね４７のバネ定数、つまり荷重に対する圧縮変形量は同じであっても、異なっていても差し支えない。

バネ定数の異なる複数の弾性支持部材４４又はコイルばね４７を用いた場合、弾性力の弱い弾性支持部材４４又はコイルばね４７によって支持された下部吸着ノズル体２７は、弾性力の強い弾性支持部材４４又はコイルばね４７によって支持された下部吸着ノズル体２７に比べて粘着シート２との摩擦力が小さくなる。それによって、下部吸着ノズル体２７はその上面が粘着シート２に対して滑りながら上昇するから、その摺接によって粘着シートが半導体チップ３から剥離され易くなる。

図９はこの発明の第５の実施の形態を示す。この実施の形態は押し上げ手段の変形例を示し、上記各実施の形態に示された下部吸着ノズル体２７に代わって弾性材料で形成された下部押し上げ体５１からなる。

上記下部押し上げ体５１は、平面形状が半導体チップ３よりも小さな矩形状に形成されていて、その上面には幅方向に沿う複数の凸条５２と凹溝５３が幅方向と交差する長手方向に対して交互に形成された波形状となっている。

上記下部押し上げ体５１は押し上げ軸２３の上端に設けられた盤体２５の凸部２６に対して着脱可能に設けられる。また、バックアップ体１に形成される開口部１２は、上記下部押し上げ体５１よりも大きく、しかも半導体チップ３よりも小さな矩形状となっている。

なお、この実施の形態では、上記下部押し上げ体５１には上記各実施の形態の下部吸着ノズル体２７のようにノズル孔２９は形成されていないが、上記下部押し上げ体５１の突条５２の上面に開口する吸引孔を形成するようにしてもよい。

上記構成の下部押し上げ体５１を用いれば、この下部押し上げ体５１が半導体チップ３よりも小さな矩形状であるため、半導体チップ３を押し上げたときに開口部１２に作用する吸引力によって半導体チップ３が下方へ大きく湾曲変形するのが抑制される。それによって、半導体チップ３が２０〜３０μｍ程度に薄い場合であっても、吸引力によって大きく湾曲して破損するのが防止される。

しかも、下部押し上げ体５１には複数の凹溝５３が形成されているから、粘着シート２の下部押し上げ体５１によって押し上げられた部分のうち、凹溝５３に対応する部分は開口部１２に発生する吸引力が作用する。それによって、半導体チップ３は粘着性シート２から剥離され易い状態となるから、その半導体チップ３を上部吸着ノズル体８によって確実にピックアップすることができる。

図１０乃至図１２はこの発明の第６の実施の形態を示す。この実施の形態は押し上げ手段の変形例を示し、押し上げ軸２３の上端には図１０に示すように上記各実施の形態の盤体２５に相当するブロック２５Ａが設けられている。このブロック２５Ａには弾性材料によって上面が平坦な円錐台形状に形成された複数の下部押し上げ体、この実施の形態では図１１に示すように第１乃至第５の５つの下部押し上げ体５５ａ〜５５ｅが設けられている。

なお、各下部押し上げ体５５ａ〜５５ｅの形状は円錐台形状に限られず、円柱状や角柱状などであってもよい。

５つの下部押し上げ体５５ａ〜５５ｅのうち、たとえば上記ブロック２５Ａの所定方向の一端部の角部に位置する第１の下部押し上げ体５５ａは、可動軸５６の上端に設けられた円盤５７に着脱可能に取付けられている。第２乃至第４の下部押し上げ体５５ｂ〜５５ｅは上記ブロック２５Ａの上面に着脱可能に設けられている。

上記ブロック２５Ａの所定方向の一端部の角部には凹状の段部５４が形成されている。この段部５４にはその上面に開口した大径部５８ａを有する支持孔５８が形成されている。この支持孔５８に上記可動軸５６が上記大径部５８ａに設けられたコイルばね５９によって弾性的に変位可能に支持されている。

そして、第１の下部押し上げ体５５ａは、上記コイルばね５９が圧縮されない状態において、上面が図１０にｈで示す寸法だけ他の押し上げ体５５ａの上面よりも上方に突出するよう、その高さが設定されている。なお、寸法ｈは１ｍｍ程度である。

図１０に示すように、上記ブロック２５Ａには上記押し上げ軸２３に形成された吸引孔２８に連通する吸引分配部６１が形成されている。この吸引分配部６１には、５つの吸引分岐路６２（図１０には３つだけ示す）の一端が接続されている。これら分岐路６２の他端は上記支持孔５８及び第２乃至第５の下部押し上げ体５５ｂ〜５５ｅに形成された吸引孔２９に連通している。

上記支持孔５８に支持された上記可動軸５６には、この支持孔５８に連通した吸引分岐路６２と上記可動軸５６に設けられた第１の下部押し上げ体５５ａに形成された吸引孔２９を連通する連通路６３が形成されている。

それによって、第１乃至第５の下部押し上げ体５５ａ〜５５ｅの平坦な上面には、押し上げ軸２３の吸引孔２８を介して図１に示す吸引ポンプ３２の吸引力が作用するようになっている。

図１２に示すように、上記バックアップ体１の上面の吸着面には、上記押し上げ軸２３が上昇方向に駆動されたときに、上記第１乃至第５の下部押し上げ体５５ａ〜５５ｅが突出可能な形状、つまり５つの下部押し上げ体５５ａ〜５５ｅの平面形状（円形状）を組み合わせた形状に対応する開口部１２Ａが形成されている。
なお、開口部１２Ａの形状は半導体チップ３よりもわずかに小さな矩形状であっても差し支えない。

上記バックアップ体１の上面には、上記開口部１２Ａの周辺部に矩形溝６４が形成されている。この矩形溝６４は、内周が図１２に鎖線で示す半導体チップ３の外形よりもわずかに小さく、外周が半導体チップ３の外周縁よりもわずかに大きくなるよう形成されている。それによって、バックアップ体１の上面に粘着シート２を介して位置決めされて吸着保持される上記半導体チップ３は、その外周縁が上記矩形溝６４の幅方向中途部の上方に位置することになる。

図１２に示すように、上記バックアップ体１の上面には複数の環状溝６５及びこの環状溝６５と上記矩形溝６４を連通する４本の放射溝６６が形成されていて、この放射溝６６にはバックアップ体１の内部と上面を連通する貫通孔６７が開口している。それによって、吸引ポンプ３２の吸引力がバックアップ体１の内部空間及び上記貫通孔６７から上記放射溝６６を介して矩形溝６４及び環状溝６５に作用するようになっている。

上記環状溝６５と放射溝６６の数は限定されず、たとえば放射溝６６は４本に限らず、６本或いはそれ以上であってもよい。
なお、図１０はバックアップ体１の吸着面に形成された矩形溝６４、環状溝６５及び放射溝６６のうち、矩形溝６４だけを示している。

このような構成によれば、バックアップ体１に対してピックアップする半導体チップ３を位置決めし、上部吸着ノズル機構４を下降させて半導体チップ３の上面を吸着保持した後、吸引ポンプ３２を作動させてバックアップ体１の吸着面に吸引力を発生させる。それによって、上記バックアップ体１の吸着面に位置決めされた半導体チップ３が粘着シート２を介して吸着保持される。

上記バックアップ体１の吸着面には矩形溝６４が形成され、この矩形溝６４の幅方向中途部に半導体チップ３の外周縁が位置するよう、その半導体チップ３が位置決めされている。そのため、上記矩形溝６４に発生する吸引力によって上記粘着シート２の上記半導体チップ３の外周縁に対応する部分が強く吸引される。

つぎに、押し上げ軸２３を上昇方向に駆動する。それによって、５つの下部押し上げ体５５ａ〜５５ｅのうち、第２乃至第５の４つの下部押し上げ体５５ｂ〜５５ｅに比べて上面が高い位置にある第１の押し上げ体５５ａが粘着シート２を介して半導体チップ３の４つの角部のうちの１つの角部に対応する部分の下面を吸着してから弾性的に押圧する。

半導体チップ３の１つの角部に対応する部分だけが押し上げられると、その角部の粘着シート２が他の部分に比べて大きく引き伸ばされることになる。そのため、粘着シート２は半導体チップ３の第１の下部押し上げ体５５ａによって押し上げられた角部に対応する部分から剥離し始める。

このとき、粘着シート２は矩形溝６４によって半導体チップ３の外周縁に対応する部分が強く吸引されているから、第１の下部押し上げ体５５ａによって押し上げられた半導体チップ３の角部の外縁に対応する部分の剥離が円滑に進行することになる。

しかも、半導体チップ３は第１の押し上げ体５５ａだけによって部分的に押し上げられることで傾斜するから、傾斜方向の上端に位置する角部から粘着シート２の剥離が進行し易くなる。

第１の下部押し上げ体５５ａが半導体チップ３の下面を押し上げた後、押し上げ軸２３がさらに上昇して上記第１の下部押し上げ体５５ａに加わる押圧力が増加すると、コイルばね５９が圧縮変形するから、上記第１の下部押し上げ体５５ａは押し上げ軸２３に対して相対的に下方へ変位する。

そして、上記第１の下部押し上げ体５５ａが他の４つの下部押し上げ体５５ｂ〜５５ｅと同じ高さになると、半導体チップ３の下面は第１乃至第４の下部押し上げ体５５ａ〜５５ｄによって四隅部が押し上げられ、第５の下部押し上げ体５５ｅによって中央部分が押し上げられる。

粘着シート２は第１の下部押し上げ体５５ａによって押し上げられた半導体チップ３の１つの角部に対応する部分が予め剥離されている。さらに、矩形溝６４に生じた吸引力で半導体チップ３の外周縁に対応する部分が強く吸引されている。

そのため、半導体チップ３の四隅部が第１乃至第４の下部押し上げ体５５ａ〜５５ｄの平坦な上面によって押し上げられて粘着シート２が引き伸ばされると、第１の下部押し上げ体５５ａによって予め剥離された１つの角部を起点として他の部分も円滑に剥離されることになる。

つまり、最初に第１の下部押し上げ体５５ａだけによって半導体チップ３の一部を押し上げると、その部分の粘着シート２が剥離され易い。ついで、半導体チップ３の他の角部が第２乃至第４の下部押し上げ体５５ｂ〜５５ｄによって押し上げられると、第１の下部押し上げ体５５ａによって剥離された部分を起点として他の部分も比較的円滑に剥離されることになる。

しかも、粘着シート２の半導体チップ３の外周縁に対応する部分は、矩形溝６４に生じる吸引力によって強く吸引されているから、そのことも相俟って粘着シート２の剥離が円滑に進行することになる。

上記半導体チップ３の下面の中央部は第５の下部押し上げ体５５ｅによって支持される。そのため、半導体チップ３はバックアップ体１の吸着面に形成された開口部１２Ａに生じる吸引力によってその開口部１２Ａ内へ吸引されて湾曲変形して損傷するのが阻止される。

このようにして、半導体チップ３の下面から粘着シート２が剥離されることで、上部吸着ノズル機構４によって上記半導体チップ３を確実にピックアップすることが可能となる。ピックアップ時には、第１乃至第５の下部押し上げ体５５ａ〜５５ｅの上面に発生した吸引力によって粘着シート２が下方に吸引される。そのため、その吸引力が半導体チップ３の下面から粘着シート２を剥離する力として作用するから、そのことによっても半導体チップ３のピックアップが円滑に行なわれることになる。

この第６の実施の形態において、ブロック２５Ａに設けられる下部押し上げ体の数は５つに限定されず、２〜４或いは６つ以上であってもよく、たとえば６つの場合、２つずつ３列に設け、そのうち、所定方向の一端に位置する１列の２つの下部弾性体をコイルばねによって他の４つの下部弾性体よりも上方に位置するよう弾性的に下方へ変位可能に保持するようにしてもよい。

このような構成とすれば、ピックアップ時、押し上げ軸を上昇させると、最初に半導体チップは粘着シートを介して所定方向の一端部が押し上げられることになるから、粘着シートは半導体チップの所定方向一端から他の部分に向かって順次剥離されることになる。

また、第６の実施の形態において、第１乃至第５の下部押し上げ体にノズル孔を形成し、それらの上面に吸引力を発生させるようにしたが、各下部押し上げ体にはノズル孔が形成されていなくてもよい。

図１３はこの発明の第７の実施の形態であって、この実施の形態は図１０乃至図１２に示す第６の実施の形態の変形例である。すなわち、第６の実施の形態では、バックアップ体１の吸着面に矩形溝６４を形成したが、矩形溝６４に代わり、半導体チップ３の４つの角部に対応する位置に吸引孔６８を形成するようにした。吸引孔６８は最も内側に位置する環状溝６５に連通する大きさに設定されている。

そのような構成によれば、吸引孔６８に作用する吸引力によって、粘着シート２には半導体チップ３の四隅部に対応する部分に強い吸引力が作用することになるから、その半導体チップ３を下部押し上げ体５５ａ〜５５ｅによって押し上げたとき、粘着シート２は半導体チップ３の四隅部に対応する部分が円滑に剥離されることになる。

粘着シート２が半導体チップ３の四隅部から剥離されれば、その剥離が四隅部から他の部分に伝播し易いから、半導体チップ３のピックアップを円滑に、しかも四隅部に下毛が生じるようなことなく確実に行なうことが可能となる。

上記各実施の形態では、カムを用いて押し上げ軸を上下動させるようにしたが、シリンダなど、他の駆動源を用いるようにしてもよい。また、上部吸着ノズル体と下部吸着ノズル体の平面形状は円形だけに限られず、矩形などであってもよく、その点は限定されるものでない。

また、ピックアップ手段のピックアップ軸の下端と、押し上げ手段の押し上げ軸の上端に、それぞれ弾性材料で形成された吸着ノズルを着脱可能に取付けるようにしたが、ピックアップ軸と押し上げ軸の先端部に弾性材料で形成された吸着ノズルを設けなくてもよい。つまり、ピックアップ手段はピックアップする半導体チップの上面を吸着保持することができればよく、押し上げ上げ手段は粘着シートの半導体チップの下面に貼着された部分を吸着保持できればよい。

また、バックアップ体の開口部は半導体チップよりもわずかに小さな矩形状としたが、半導体チップよりも大きく形成してもよく、その点も限定されることはない。

第６の実施の形態において、バックアップ体の吸着面に矩形溝を形成したが、矩形溝は第１乃至第５の実施の形態に用いられるバックアップ体の吸着面に形成するようにしてもよい。同様に、半導体チップの四隅部に対応する部分に吸引孔を形成する構成も第１乃至第５の実施の形態に適用してもよい。

この発明によれば、半導体チップを粘着シートからピックアップするとき、粘着シートの半導体チップの周辺部に位置する部分を吸着保持して上記半導体チップを押し上げるようにした。

そのため、半導体チップに局部的な応力が加わって損傷するのを防止できるばかりか、半導体チップの押し上げられた部分に対応する粘着シートの伸びが大きくなるから、その伸びによって粘着シートが半導体チップから剥がれ易くなる。

すなわち、この発明は、粘着シートに貼着された半導体チップを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、
上面が上記粘着シートのピックアップされる上記半導体チップの周辺部分に対応する部分を吸着保持する吸着面に形成されたバックアップ体と、
このバックアップ体内に上下方向に駆動可能に設けられ上記粘着シートのピックアップされる上記半導体チップが貼着された部分の下面を押圧して上記半導体チップを上記バックアップ体の上面から押し上げる上端部分が弾性材料によって着脱可能に形成された押し上げ手段と、
ピックアップされる上記半導体チップの上面を吸着保持し上記押し上げ手段によって押し上げられた上記半導体チップを上記粘着シートからピックアップするピックアップ手段と
を具備したことを特徴とする半導体チップのピックアップ装置にある。

Claims

粘着シートに貼着された半導体チップを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、
上面が上記粘着シートのピックアップされる上記半導体チップの周辺部分に対応する部分を吸着保持する吸着面に形成されたバックアップ体と、
このバックアップ体内に上下方向に駆動可能に設けられ上記粘着シートのピックアップされる上記半導体チップが貼着された部分の下面を押圧して上記半導体チップを上記バックアップ体の上面から押し上げる押し上げ手段と、
ピックアップされる上記半導体チップの上面を吸着保持し上記押し上げ手段によって押し上げられた上記半導体チップを上記粘着シートからピックアップするピックアップ手段と
を具備したことを特徴とする半導体チップのピックアップ装置。
上記押し上げ手段は、少なくともピックアップされる半導体チップを押し上げる上端部分が弾性材料によって形成されてい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。
上記押し上げ手段は、上記粘着シートのピックアップされる半導体チップが貼着された部分の下面を吸着することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体チップのピックアップ装置。
上記押し上げ手段は、着脱可能に設けられた複数の下部吸着ノズル体からな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。
上記押し上げ手段は、上記粘着シートのピックアップされる半導体チップが貼着された部分を押し上げる面が平坦面であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体チップのピックアップ装置。
上記平坦面は、上記半導体チップの平面形状よりも小さな面積であることを特徴とする請求項５記載の半導体チップのピックアップ装置。
上記ピックアップ手段は、少なくともピックアップされる半導体チップを吸着する下端部が弾性材料によって形成されてい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。
上記バックアップ体の吸着面には、上記粘着シートを介してピックアップされる上記半導体チップを押し上げるために上記押し上げ手段を上昇可能とする開口部が上記半導体チップよりも小さな形状で開口形成されてい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。
上記押し上げ手段は、上下方向に駆動される押し上げ軸を有し、この押し上げ軸の上端には弾性材料によって形成された下部吸着ノズル体が、この下部吸着ノズル体を弾性的に支持するとともに下部吸着ノズル体と異なる弾力性を有する弾性支持部材を介して設けられてい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。
上記押し上げ手段は上下方向に駆動される押し上げ軸と、この押し上げ軸の上端に設けられた下部吸着ノズル体を有し、この下部吸着ノズル体は、上記押し上げ軸が上昇方向に駆動されて上記半導体チップに接触したとき、この半導体チップには上記下部吸着ノズル体の重量だけが加わるよう上記押し上げ軸に上下方向に弾性的に変位可能に支持されてい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。
上記押し上げ手段は、上下方向に駆動される押し上げ軸を有し、この押し上げ軸の上端には弾性材料によって上面に突条と凹溝が交互に形成された波形状の下部押し上げ体が設けられてい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。
上記押し上げ手段は上下方向に駆動される押し上げ軸を有し、この押し上げ軸の上端には複数の下部押し上げ体が設けられ、複数の押し上げ体のうちの少なくとも１つは他の押し上げ体よりも上面が高い位置になるよう弾性的に下降可能に保持されてい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。
上記バックアップ体の上面には吸引力が発生する矩形溝が形成されていて、
この矩形溝は、上記粘着シートを介して上記バックアップ体の上面に吸着保持される半導体チップの外周縁が上記矩形溝の幅方向中途部に位置する大きさに設定されてい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。
上記バックアップ体には、上記粘着シートを介して上記バックアップ体の上面に吸着保持される半導体チップの四隅部に対応する位置に吸引孔が設けられてい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。
粘着シートに貼られた半導体チップをピックアップする半導体チップのピックアップ方法であって、
上記粘着シートのピックアップされる上記半導体チップの周辺に位置する部分を吸着保持するとともに、上記半導体チップの下面に対応する部分を支持する工程と、
上記半導体チップの上面を吸着保持する工程と、
上記半導体チップの上面及び上記粘着シートのピックアップされる半導体チップの周辺部に対応する部分を吸着保持した状態で上記半導体チップを押し上げて上記粘着シートを山形状に弾性変形させる工程と、
上記半導体チップの上面を吸着してこの半導体チップを上記粘着シートからピックアップする工程と
を具備したことを特徴とする半導体チップのピックアップ方法。