JPWO2011007398A1 - ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

突き上げ針を用いないことにより、チップにダメージを与えず、薄いチップにおいてもウエハシートから確実にピックアップすることの可能なピックアップ装置を提供する。ピックアップ装置（１）は、ウエハシート（Ｓ）からチップ（Ｄ）を切り離す際に、ウエハシート（Ｓ）を下方向に押し下げながら、チップ（Ｄ）の底面側に入り込んで吸着保持し、チップ（Ｄ）を掬い上げる載置台（１０）と、ウエハシート（Ｓ）に裏面から接して、載置台（１０）がウエハシート（Ｓ）からチップ（Ｄ）を掬い上げる際にこれを補助する剥離補助部（１１）とからなる。載置台（１０）は、載置台（１０）本体を上下方向に移動させる駆動機構（１２）と、一方の端部を載置口（１４）としてからチップ（Ｄ）をスライドさせるように掬い上げて保持する載置面（１３）と、載置面（１３）に搭載されたチップ（Ｄ）を吸着保持するため、吸着機構に接続され、空気の通り道を形成する吸着孔（１５）を載置面（１３）上に備える。

Description

本発明は、ウエハシート上でダイシングをしたチップをピックアップするピックアップ装置の改良に関する。

半導体製造工程は、一般に、ウェハを製造するウェハ製造工程、ウェハを検査するダイソータ工程、及びモジュールを組立て検査する後工程の３つに分けられる。すなわち、ウェハの設計、製造の過程を経て、ウェハシート上でダイシングにより個片のチップに切り離され、これをダイソータによってシートからチップをピックアップし、トレーに置いてチップの構造と機能が正常であるか否かの検査を行ったり、ダイボンダにより、複数に切断されたチップをピックアップし、リードフレームに移送して実装し、集積回路をプリント基板に配置する。

また、このようにダイシング、マウンティング、ボンディング、シーリングの各組立工程を経た半導体装置や電子部品等のチップは、テストハンドラと呼ばれる複合テスト装置に供給される。そして、テストハンドラに設けられた保持機構によって保持され、テストハンドラ内を搬送されながら、チップの電気特性測定、分類、マーキング、外観検査、梱包（テープ梱包）等の各工程処理が施される。

ダイソータ、ダイボンダ及びテストハンドラへのチップの供給方法には、ウエハシート（ＵＶシートなど）に貼り付けられダイシングで個片化されたチップを供給する方法がある。この場合、ウェハシートの下部から、ピンによりチップを突上げつつ、上部から吸着ノズル等により、ピックアップするようにするのが一般的である。

例えば、特許文献１には、ウエハリングのシート上に配置されたダイシング後のチップを、ウエハリングからターンテーブルのチャックへ受渡す際に、突上げ装置により、ウエハシートの下方からチップを突上げることで、チップを粘着シートから剥がすことにより行なう技術が提案されている。この先行技術では、ウエハリングのシートに載置されたチップを下方から突上げる突上げ装置を、チャックに対向して設け、チップを上面からのカメラで位置認識して、リング移動機構の位置決めを行い、チャック直下に正確に位置決めされたチップを、突上げ装置の突上げピンにより押し上げて、ピックアップするものである。

特開２００８−７１９６９号公報

ところで、上記従来の技術におけるように、ウエハシートの下方から突き上げ針によりチップを突上げると、チップ自体にダメージを与える可能性があった。特に、チップが極端に薄い場合、例えば、０．０５ｍｍ以下の場合などは、ＵＶ照射等により、シートの粘着力を抑えたとしても、突き上げピンによる押圧力により、チップが割れることがあった。

このような課題を解決するものとして、例えば、上方において、吸着ノズルにより、チップを吸着保持しつつ、下方では、粘着シート裏面においても、真空吸着することにより、真空吸着同士で引っ張り合って、シートからチップを剥がす方法がある。しかしながら、通常、チップのシートからの引き剥がしにおいては、例えば、突き上げ針で５０ｇ程度の力が必要であるところ、真空吸着では８ｇ／ｍｍ² 程度しかシートを引っ張ることができないため、この方法では、チップをシートから剥がすのが難しかった。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、突き上げ針を用いないことにより、チップにダメージを与えず、薄いチップにおいてもウエハシートから確実にピックアップすることの可能なピックアップ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、ウエハシートに貼着したチップを、ウエハシートから剥がしてピックアップするピックアップ装置であって、一方の端部を載置口として、この載置口からチップをスライドさせるように掬い上げて搭載し保持する載置面を備えた載置台と、前記載置台の載置面を平面方向としてこの平面上において、前記載置台の端部側である載置口に隣接して設けられ、前記載置台がウエハシートからチップを掬い上げる際にウエハシートに裏面から当接してこれを補助する台状の剥離補助部と、を備え、前記載置面の位置が、前記剥離補助部の台状の面と略同一平面上となる位置と、この位置より前記剥離補助部の台状の面側との間で、前記載置台を往復動させる駆動機構と、を備えることを特徴とする。

以上の態様では、ピックアップ装置は、載置台の端部側に、剥離補助部が隣接して設けられ、駆動機構により、この載置台を、この剥離補助部の台状の面と同一平面上の位置ないしはこれより下側の位置（略同一平面上）と、前記位置より台状の面側の位置とを往復動させることで、載置面が、ウエハシートに貼付されたチップの底面より下方又は奥側に位置するまで移動する。これにより、載置台の底面と剥離補助部によってウエハシートを挟むようにしてウエハシートを押し開くことができる。このような状態において、従来のリング移動機構の駆動により、ウエハシートを、載置台の端部側に移動させることで、ウエハシート上のピックアップ対象のチップが、載置台の端部から、載置面上に移動させることができる。なお、載置台の移動範囲の一方の基準を、略同一平面上とし、この剥離補助部の台状の面と同一平面上の位置だけでなくこれより下側の位置としたのは、載置台と同一平面上とした場合、載置台の載置面とチップ底面が擦れると傷などダメージが入る可能性が考えられるため、例えば、同一平面より下側の位置へ５０から１００μｍ程度まで載置面を下げることで、これを防止するものである。

このように、載置台の掬い上げにより、ウエハシートから非接触でチップを剥がすことができるため、突き上げ針で剥がすのに比べ、チップに掛かる荷重がない。また、載置台の載置面端部に設けた載置口よりチップをスライドするように載置面に載置するため、チップを、片側から剥がすことができるため、突き上げ針のように全周から剥がすのに比べ、チップに掛かる剥離力が小さくチップへのダメージを少なくすることができる。

請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、前記載置面には、載置されたチップを吸着保持するための吸着孔が設けられたことを特徴とする。
以上の態様では、載置面に搭載したチップを吸着孔から真空吸着することで、チップを適切に保持することができ、コレット等のピックアップ手段に適切に受け渡すことが可能となる。

請求項３の発明は、請求項１記載の発明において、前記載置面における前記載置口となる端部と反対の端部には、搭載するチップを位置決めする位置決め壁が設けられたことを特徴とする。
以上の態様では、載置台の載置口と反対の端部に位置決め壁を設けることで、載置面にスライド式に載置されるチップを載置面上で、この位置決め壁により留めることで、チップの載置面上での正確な位置決めが可能となる。

請求項４の発明は、請求項１記載の発明において、前記載置台の前記載置面を表面とし、この表面と対向する面を底面としたときに、当該底面は、前記載置口側である前記端部側からＲ状を形成したことを特徴とする。

以上の態様では、載置台の底面側は、載置口端部側から、Ｒ状に加工されているので、載置台が下降した後、リング移動機構がウエハシートを動かした際に、この載置台の底面側をシートが引っ掛かることなく、チップの載置面上へのスムースな移動を可能とする。

請求項５の発明は、請求項１記載の発明において、前記剥離補助部は、前記載置台の前記載置口側を中心として、コの字形又は馬蹄形のアーチ形状により、載置面の載置口端部及び両側を覆うように設けられたことを特徴とする。

以上の態様では、剥離補助部の平面形状が、載置台の周囲を覆うように形成した馬蹄形状ないしコの字形状を成していることで、駆動機構による載置台の移動によって、ウエハシートの剥離対象箇所のみが押し開かれることで、ウエハシート上に貼付された他のチップに影響を与えることなく、チップのピンポイントでのピックアップが可能となる。

本発明によれば、突き上げ針を用いないことにより、チップにダメージを与えず、薄いチップにおいてもウエハシートから確実にピックアップすることの可能なピックアップ装置を提供することができる。

本発明の実施形態におけるピックアップ装置の構成を示す図。 本発明の実施形態におけるピックアップ装置の作用の流れを示す模式図。 本発明の実施形態におけるピックアップ装置の補助剥離部の他の態様を示すイメージ図。 本発明の実施形態におけるピックアップ装置と同時に用いる従来のリング移動機構の構成を示す模式図。

次に、本発明を実施するための形態（以下、本実施形態という。）について、図１〜図４を参照して説明する。

［１．本実施形態］
［１−１．構成］
本実施形態におけるピックアップ装置１は、ウエハシートＳからチップＤを突上げ、ピックアップし、このチップＤをダイソータ、ダイボンダ又はテストハンドラなどにおける搬送手段に受け渡すため、この搬送手段又はその中継役としてのコレット等に対する受渡し装置として用いられるものである。

ピックアップ装置１は、ウエハシートＳからチップＤを切り離す際に、ウエハシートＳを下方向に押し下げながら、チップＤの底面側に入り込んで吸着保持し、チップＤを掬い上げる載置台１０と、ウエハシートＳに裏面から接して、載置台１０がウエハシートＳからチップＤを掬い上げる際にこれを補助する剥離補助部１１とからなる。

この載置台１０は、載置台１０本体を上下方向に移動させる駆動機構１２と、一方の端部を載置口１４としてからチップＤをスライドさせるように掬い上げて保持する載置面１３と、載置面１３に搭載されたチップＤを吸着保持するため、図示しない吸着機構に接続され、空気の通り道を形成する吸着孔１５を載置面１３上に備える。

載置台１０は、断面がＬ字型に形成され、チップＤの載置口１４と反対の端部である図中下方向に、チップＤを載置面１３上で位置決めするための位置決め壁１６が形成されている。吸着孔１５は、この載置台１３のＬ字型と同形状で構成され、載置台１０の半分程度の面積でその中心部分に設けられている。すなわち、載置台１０上では、掬い上げるチップＤに対して、吸着孔１５からの真空吸着により、載置台１０の位置決め壁１６側及び底面側方向に移動させるように力が働くこととなる。

また、載置台１０の底面側は、載置台１０が下降した後、リング移動機構がウエハシートＳを動かした際に、この載置台１０の底面側をシートが滑り易いように、チップＤの載置方向である載置口１４側から図中Ｚ方向に向って、Ｒ状に加工された平滑面を形成している。

駆動機構１２は、所定のタイミングで、載置台１０をウエハシートＳと近づき又は離間する方向に駆動するものであり、後述するウエハリングが垂直配置の場合には、載置台１０を水平方向に駆動し、ウエハリングが水平配置の場合には、載置台１０を垂直方向に駆動するものとなっている。

また、剥離補助部１１は、載置台１０がウエハシートＳ側に移動して、その載置面１３をチップＤ底面と同一平面、ないしはこれよりも例えば５０から１００μｍ程度下方位置まで至った際に、シートの沈みをピックアップ対象のチップＤ部分以外の部分に広げず、また、ピックアップ対象部分のシートのみを十分に沈み込ませることができるように作用するものである。具体的な構成として、剥離補助部１１は、図２（ａ）の平面図に示すように、ウエハシートＳ底面側において、シートに接する位置に設けられ、かつ載置台１０の載置口１４側端部に隣接して設けられ、その平面形状が方形状を成している。なお、この剥離補助部１１の平面形状は、方形状に限らず、例えば、図３に示すように、載置台１０の周囲を覆うように形成した馬蹄形状ないしコの字形状を成すようにしてもよい。

ここで、本実施形態におけるピックアップ装置１は、その前提として、ウエハリングを保持してこれを縦横に移動させるリング移動機構に用いられるものであり、このリング移動機構においてウエハシートＳ上のチップＤの受渡し手段として機能するものである。ここで、このリング移動機構の概要を図４のイメージ図（正面図）を用いて説明すると、リング移動機構は、保持するウエハリングの面を垂直又は水平方向に配置され、ウエハリングをリングホルダにより保持し、このリングホルダを図中点線で示す位置までＹ軸及びＺ軸方向に対してそれぞれ移動する。このようなリング移動機構において、図面正面側で、ウエハリングの初期位置の中央部分に設けられたピックアップ装置１により、シート上のデバイスを掬い上げることができるよう駆動するものである。

このようなリング移動機構により、ウエハシートＳを保持した状態で、ウエハリングをＸＹ軸方向に適宜移動させることにより、本実施形態の構成要素である載置台１０及び剥離補助部１１は、ＸＹ方向の移動を伴うことなく、チップＤのピックアップが可能となるものである。なお、リング移動機構の作用の詳細は、従来同様であるので省略する。

［１−２．作用］
以上のような構成を備えたピックアップ装置１の動作について、図２及び図４を用いて説明する。まず、リング移動機構により、ウエハリングが縦横方向（図中Ｚ方向）に移動し、保持されたウエハシートＳにおいて、ピックアップする対象のチップＤが、ピックアップ装置の載置台１０の載置口１４に隣接する位置であって、剥離補助部１１直上に位置する（図２（ａ）及び図４（ａ）参照）。

次に、図２（ｂ）に示すように、ピックアップ装置１は、駆動機構の作用により、ウエハシートＳ方向である図中Ｙ方向（図１参照）へ移動を開始し、載置面１３が、チップＤの底面より下方又は奥側に位置するまで移動した位置で停止する。なお、このとき、載置台１０の載置面１３と、ピックアップ対象のチップＤの底面とのクリアランスを５０から１００μｍ程度設けると良い。

この載置台１０の移動に際しては、載置台１０の底面と剥離補助部１１によってウエハシートＳを挟むようにして図中左右方向（Ｙ方向）に押し開くことで、ウエハシートＳの剥離該当部分のみが、伸びて同Ｙ方向に移動するようにする。

図２（ｃ）及び（ｄ）に示すように、載置台１０のＹ方向の移動が終わると、リング移動機構の駆動により、図中下方向（Ｚ軸方向）の、ウエハシートＳが、載置台１０の載置口１４側に移動する。これに伴い、ウエハシートＳ上のピックアップ対象のチップＤが、載置台１０の載置口１４から、載置面１３上に移動する。このリング移動機構の駆動に伴って、載置面１３上の吸着孔１５から真空吸着がオンとなり、対象チップＤは、載置面の位置決め壁１６の方向へ移動する。

図２（ｄ）及び（ｅ）に示すように、ピックアップ対象のチップＤが、載置面１３上で保持されると、載置台１０は、所定位置まで図中左方向（Ｙ軸方向）へ移動する。ここにおいて、ピックアップ手段であるコレットが、載置台１０の載置面方向に移動して、このチップＤを吸着し、これに伴って載置台１０における吸着孔１５の真空破壊がなされ、チップＤのコレットへの受渡しが完了する。

［１−３．効果］
以上のような本実施形態のピックアップ装置１によれば、載置台の端部側に、剥離補助部が隣接して設けられ、駆動機構により、この載置台を、この剥離補助部の台状の面と同一平面と同位置ないしこれより下側の位置（略同一平面上）と、前記位置より台状の面側の位置とを往復動させることで、載置面が、ウエハシートに貼付されたチップの底面より下方又は奥側に位置するまで移動する。これにより、載置台の底面と剥離補助部によってウエハシートを挟むようにしてウエハシートを押し開くことができる。

なお、載置台の移動範囲の一方の基準を、略同一平面上とし、この剥離補助部の台状の面と同一平面上の位置だけでなくこれより下側の位置としたのは、載置台と同一平面上とした場合、載置台の載置面とチップ底面が擦れると傷などダメージが入る可能性が考えられるため、例えば、同一平面より下側の位置へ５０から１００μｍ程度まで載置面を下げることで、これを防止するものである。

このような状態において、従来のリング移動機構の駆動により、ウエハシートを、載置台の端部側に移動させることで、ウエハシート上のピックアップ対象のチップが、載置台の端部から、載置面上に移動させることができる。

このように、載置台の掬い上げにより、ウエハシートから非接触でチップを剥がすことができるため、突き上げ針で剥がすのに比べ、チップに掛かる荷重がない。また、載置台の載置面端部に設けた載置口よりチップをスライドするように載置面に載置するため、チップを、片側から剥がすことができるため、突き上げ針のように全周から剥がすのに比べ、チップに掛かる剥離力が小さくチップへのダメージを少なくすることができる。

また、載置面に搭載したチップを吸着孔から真空吸着することで、チップを適切に保持することができ、コレット等のピックアップ手段に適切に受け渡すことが可能となる。

さらに、載置台の載置口と反対の端部に位置決め壁を設けることで、載置面にスライド式に載置されるチップを載置面上で、この位置決め壁により留めることで、チップの載置面上での正確な位置決めが可能となる。

また、載置台の底面側は、載置口端部側から、Ｒ状に加工されているので、載置台が下降した後、リング移動機構がウエハシートを動かした際に、この載置台の底面側をシートが引っ掛かることなく、チップの載置面上へのスムースな移動を可能とする。

また、剥離補助部の平面形状が、載置台の周囲を覆うように形成した馬蹄形状ないしコの字形状を成していることで、駆動機構による載置台の移動によって、ウエハシートの剥離対象箇所のみが押し開かれることで、ウエハシート上に貼付された他のチップに影響を与えることなく、チップのピンポイントでのピックアップが可能となる。

［２．他の実施形態］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば、次のような態様も包含するものである。上記の実施形態では、ウエハシートを垂直に配置した場合を例としているが、本発明のピックアップ装置は、ウエハシートを垂直に配置したリング移動機構に限らず、ウエハシートを水平配置したリング移動機構にも用いることができるものであり、構成や作用効果に変更はなく、９０度回転させて用いればよいものである。

また、上記実施形態では、載置台によるチップのピックアップを、一回につき１個としているが、例えば、載置台の載置面の載置方向に対する幅を倍とし、吸着孔を２つに分けることにより、一度に２個のチップをピックアップするような構成とすることも可能である。この場合、このような載置台の構成の変更にあわせて、剥離補助部の構成も、その幅方向の長さをチップ２個分とし、対応することで、上記実施形態と同様の効果を奏することが可能である。

また、上記実施形態では、載置台を図中左右方向に対して移動するようにするとともに、剥離補助部については移動しないようにし、リング移動機構によりウエハシートを縦横に移動させるように構成したが、本発明はこのような態様に限られず、例えば、載置台を図中左右方向への移動だけでなく、図中縦方向へも移動可能とするとともに剥離補助部もこれにあわせて図中縦方向へ移動可能とする態様も含む。この場合、リング移動機構を設けず、ウエハシートを固定としても良いし、リング移動機構を設けても良い。

１…ピックアップ装置
１０…載置台
１１…剥離補助部
１２…駆動機構
１３…載置面
１４…載置口
１５…吸着孔
１６…位置決め壁
Ｄ…チップ
Ｓ…ウエハシート
Ｖ…吸着機構

Claims (5)

1. ウエハシートに貼着したチップを、ウエハシートから剥がしてピックアップするピックアップ装置であって、
   一方の端部を載置口として、この載置口からチップをスライドさせるように掬い上げて搭載し保持する載置面を備えた載置台と、
   前記載置台の載置面を平面方向としてこの平面上において、前記載置台の端部側である載置口に隣接して設けられ、前記載置台がウエハシートからチップを掬い上げる際にウエハシートに裏面から当接してこれを補助する台状の剥離補助部と、
   前記載置面の位置が、前記剥離補助部の台状の面と略同一平面上となる位置と、この位置より前記剥離補助部の台状の面側との間で、前記載置台を往復動させる駆動機構と、を備えることを特徴とするピックアップ装置。
2. 前記載置面には、載置されたチップを吸着保持するための吸着孔が設けられたことを特徴とする請求項１記載のピックアップ装置。
3. 前記載置面における前記載置口となる端部と反対の端部には、搭載するチップを位置決めする位置決め壁が設けられたことを特徴とする請求項１記載のピックアップ装置。
4. 前記載置台の前記載置面により形成される面を表面とし、この表面と対向する面を底面としたときに、当該底面は、前記載置口側である前記端部側からＲ状を形成したことを特徴とする請求項１記載のピックアップ装置。
5. 前記剥離補助部は、前記載置台の前記載置口側を中心として、コの字形又は馬蹄形のアーチ形状により、載置面の載置口端部及び両側を覆うように設けられたことを特徴とする請求項１記載のピックアップ装置。

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