WO2012147725A1

WO2012147725A1 - 半導体チップのピックアップ装置

Info

Publication number: WO2012147725A1
Application number: PCT/JP2012/060937
Authority: WO
Inventors: 敏史竹上; 金澤　明浩
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2012-04-24
Publication date: 2012-11-01
Anticipated expiration: 2013-10-28
Also published as: JP2012234882A; TW201304051A

Abstract

　粘着シートに貼られた半導体チップにダメージを与えず、確実に粘着シートから取り外すことができ、多品種に対応できるピックアップ装置を提供する。　具体的には、粘着シートに貼られた半導体チップのピックアップ装置において、半導体チップを支持する筐体と、ピックアップされる半導体チップを押し上げる爪部とを備え、　筐体にはサポート面と開口部が備えられ、　爪部は、半導体チップを押し上げる爪先端部と、爪本体屈曲部と、爪上側他端部とを有し、爪本体屈曲部には、支持ピンを通す孔部が備えられており、　筐体内部には、筐体内スライダ部と、上限ストッパ部とが備えられ、　筐体内スライダ部をスライドさせることにより、支持ピンが上昇して爪先端部が上昇するとともに、爪上側他端部が上限ストッパ部と当接することで爪先端部が半導体チップ内側へ向かって閉じる機構を備えていることを特徴とする、半導体チップのピックアップ装置。

Description

半導体チップのピックアップ装置

　本発明は、粘着シートに貼られた半導体チップを前記粘着シートから取り外す半導体チップのピックアップ装置に関する。

　粘着シートに貼りつけて縦横方向に格子状に切断された半導体ウエハから、半導体チップを１つずつ取り外すために、その半導体チップと粘着シートとの粘着力を弱め、ピックアップするということが、従来から行われてきた。このピックアップには種々の方式があり、予め半導体チップを吸引ノズルで吸引保持した状態から粘着シートを剥離させるもの（例えば特許文献１，２）や、半導体チップを粘着シートから剥離させながらピックアップして吸引ノズルで保持するもの（例えば特許文献３）が従来からある。

　半導体チップは薄板化が進んでおり、欠けや割れが起きやすい薄板化された半導体チップに、過度のストレスを加えることなくピックアップすることが求められている。
そのため、薄板化された半導体チップにダメージを与えない様にピックアップ機構を、薄いチップ用に最適設定化するなどして対応させていた。

特開２００１－１１８８６２号公報特許４２１５８１８号公報特開２００５－１９７３６８号公報

しかし、実際の生産工程においては品種替えなどがあり、薄板化された半導体チップだけでなく、従来からある厚みのある半導体チップも、同じ装置を使ってピックアップする場面が多くある。また、１つのシートには多数個に分割された半導体チップが貼り付いており、その状態から半導体チップを１つずつ取り外すため、ピックアップ対象となるチップの周囲に他の半導体チップが多数貼り付いている場合と、概ね半導体チップの取り外しが進み、ピックアップ対象となる半導体チップの周囲に他の半導体チップがない場合と、これらの中間の状態で部分的に他の半導体チップが隣接して存在する場合など、ピックアップ対象となる半導体チップが貼り付いているシートにかかる内部応力には、大きな差が生じている。そのため、多様な品種に対応できるピックアップ装置が求められてきた。

　そこで本発明は、粘着シートに貼られた半導体チップにダメージを与えず、確実に粘着シートから取り外すことができ、多様な品種に対応できるピックアップ装置を提供することを目的としている。

　以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
　粘着シートに貼られた半導体チップを前記粘着シートから取り外す半導体チップのピックアップ装置において、
ピックアップされる半導体チップを粘着シート側から支持する筐体と、
前記ピックアップされる半導体チップを粘着シート側から押し上げる複数の爪部とを備え、
　前記筐体には、
前記半導体チップ下面側を支持するサポート面と、
前記サポート面に設けられた開口部とが備えられ、
　前記爪部は、
前記開口部から突出して半導体チップを押し上げる爪先端部と、爪本体屈曲部と、爪他端部上側とを有し、
前記爪本体屈曲部には、前記爪先端部の回動動作の中心軸となる孔部が備えられており、
　前記筐体内部には、
前記筐体内部をスライドできる筐体内スライダ部と、
前記爪他端部上側の上昇を制限する上限ストッパ部とが備えられ、
　前記筐体内スライダ部には、
前記爪本体屈曲部の孔部を通る支持ピンが取り付けられており、
　前記筐体内スライダ部をスライドさせることにより前記支持ピンが上昇し、前記爪先端部が上昇して前記開口部から突出しつつ、前記爪他端部上側が前記上限ストッパ部と当接することで前記爪先端部が、前記爪他端部上側と前記上限ストッパ部との当接点側に回動する構造を有していることを特徴とする、
半導体チップのピックアップ装置である。

　上記半導体チップのピックアップ装置を用いるので、
粘着シートを吸着保持する力が強かったり、粘着シートの伸縮率が低かったりして、粘着シートからの反力が大きくても、半導体チップを持ち上げる動作が妨げられず、ピックアップしたい半導体チップを確実に持ち上げることができる。

　請求項２に記載の発明は、
　前記爪部はさらに爪下側他端部を有し、
　前記筐体内スライダ部には、さらに前記爪下側他端部を当接しながら押し上げる、爪押さえ部が取り付けられていることを特徴とする、
請求項１に記載の半導体チップのピックアップ装置である。

　上記半導体チップのピックアップ装置を用いれば、
前記爪他端部下側に上向きの力を加えておくことができるため、前記爪先端部が不意に回動することを防ぐことができる。さらに、前記筐体内スライダ部が下方に位置するときは、前記爪先端部を常に開放状態にしておくことができ、前記筐体内スライダ部の上昇とともに徐々に爪先端部が閉じる動作をスムーズに行うことができる。

　請求項３に記載の発明は、
前記爪部が４本備えられており、
前記爪部が２本一対で、当該一対を構成する前記爪部先端部が互いに対向して配置されており、前記筐体内スライダ部をスライドさせることにより、前記爪先端部が互いの間隔を狭めながら回動する構造を有している
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の半導体チップのピックアップ装置である。

　上記半導体チップのピックアップ装置を用いれば、
四角形の半導体チップの角部から内側に向けて、確実に粘着シートを剥離できるので、薄い半導体チップのピックアップには好適である。

　粘着シートに貼られた半導体チップにダメージを与えず、確実に粘着シートから取り外すことができ、多様な品種に対応できる。

本発明を具現化する形態の一例の開状態を示す平面図である。本発明を具現化する形態の一例の開状態を示す断面図である。本発明を具現化する形態の一例の閉状態を示す平面図である。本発明を具現化する形態の一例の閉状態を示す断面図である。本発明を具現化する形態の一例に用いられる爪部の側面図である。本発明を具現化する形態の一例に用いられる爪先端部の軌跡を示す図である。本発明を具現化する形態の別の例に用いられる爪先端部の軌跡を示す図である。本発明を具現化する形態のさらに別の例に用いられる爪先端部の軌跡を示す図である。

　本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。
図１Ａは、本発明を具現化する形態の一例の開状態を示す平面図であり、１つの半導体チップを４本の爪部でピックアップさせる直前の状態を示している。
図１Ｂは、本発明を具現化する形態の一例の開状態を示す断面図であり、図１ＡのＡ－Ａ矢視断面を示している。
各図において直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ平面を水平面、Ｚ方向を鉛直方向
とする。特にＺ方向は矢印の方向を上とし、その逆方向を下と表現する。また、Ｘ方向を軸中心とする回転方向をθｘ方向とし、Ｙ方向を軸中心とする回転方向をθｙ方向とする。

　ピックアップ装置１は、筐体２と、筐体内スライダ部３と、爪部４と、上限ストッパ部５と、アクチュエータ６とを含んで構成されている。ここでは、爪部４が４本、それぞれ平面視した場合に９０度の角度をなして配置されている場合を例示して説明する。

　筐体２は、略円筒形の中空形状をした筐体本体部２０と、筐体本体部２０の上端側を蓋するような構造のサポート面２１とを含んで構成されている。前記サポート面２１は、円形平面をしており、表面の一部には開口部２２を有している。開口部２２は、配管及び切替バルブなどを通じて真空源に接続されている。筐体２は、このような構造を備えているので、粘着シートに貼られた半導体チップをサポート面２１で支持しつつ、開口部２２の範囲で粘着シートを部分的に吸着保持できる。

　筐体内スライダ３は、筐体２の内部に配置されて、筐体２の内部をスライドできるような構造を備えている。筐体内スライダ３には、支持ピン３５が取り付けられており、支持ピン３５には、爪部４が取り付けられている。

　爪部４は、略Ｌ字型をしており、半導体チップが貼り付けられた粘着シート側を爪先端部４１、屈曲している部分を爪本体屈曲部４２、爪先端部４１でない他端側の上側を爪他端部上側４３、爪先端部４１でない他端側の下側を爪他端部下側４４と称する。爪本体屈曲部４２には、支持ピン３５を通す孔が設けられており、爪先端部４１は、支持ピン３５を回転中心として、θｘ方向又はθｙ方向に回動できるようになっている。
爪部４は、例えば図１Ａ，図１Ｂに示すように、２本を１対として対称的に配置する。さらに、４本の爪部４を、２対が互いに交差するように配置しても良い。

　筐体２内部には、上限ストッパ部５が取り付けられており、筐体内スライダ３０がスライドして爪部４全体が上昇し、爪先端部４１が開口部２２から所定寸法だけ突出した後又は突出する前に、爪他端部上側４３が上限ストッパ部５に当接するように、構成されている。そして、筐体内スライダ３０とともに支持ピン３５が上昇を続けても、上限ストッパ部５が爪他端部上側４３の上昇を制限するため、爪先端部４１は、上昇しながら、爪他端部上側４３と上限ストッパ５との当接点側に回動する。

　前述の爪先端部４１が当接点側に回動するとは、図１Ｂに示す左側の爪部４の様に支持ピン３５に対して前述の当接点が右側にあれば、爪先端部４１が時計回りに回動し、図１Ｂに示す右側の爪部４の様に支持ピン３５に対して前述の当接点が左側にあれば、爪先端部４１が反時計回りに回動することを意味する。
つまり、図１Ａ，図１Ｂように９０度毎に４本の爪部４を配置し、それらの支持ピン３５に対して前述の当接点が内側にあれば、爪先端部４１ａ～４１ｄは、上昇しつつ、互いに間隔を狭めながら近づき合うように回動することができる。

　そうすることで、爪先端部４１ａ～４１ｄは、筐体内スライダ部３が上昇することで、半導体チップ１０を上方に押し上げつつ、半導体チップ１０の端部から内側に向けて粘着シート１５を剥離することができる。
尚、爪他端部上側４３が上限ストッパ部５に当接したときに、爪先端部４１ａ～４１ｄが開口部２２より上側、下側若しくは同じ高さのいずれにするか、詳細を後述する水平方向及び垂直方向の移動量などは、爪部４の各部の寸法を適宜設計して決定すれば良い。

　ピックアップ装置１には、アクチュエータ６が取り付けられており、アクチュエータ６は、アクチュエータ本体部６０と可動部６１とを含んで構成されている。アクチュエータ６は、外部からのＯＮ／ＯＦＦ動作制御が可能な構造をしており、ＯＦＦ状態の時は可動部６１が下方に位置している。アクチュエータ本体部６０は、筐体本体部２０に連結部材などを介して取り付けられている。あるいは、アクチュエータ本体部６０を筐体本体部２０に直接取り付けても良い。

　さらに、筐体内スライダ３０は、爪他端部下側４４と当接する位置に、爪押さえ部３２を配置し、爪他端部上側４３が上限ストッパ５と当接していない状態にあっては、爪先端部４１が、爪他端部下側４４と爪押さえ部３２との当接点と反対側に回動する構造にしても良い。

　前述の爪先端部４１が当接点と反対側に回動するとは、図１Ｂに示す左側の爪部４の様に支持ピン３５に対して前述の当接点が右側にあれば、爪先端部４１が反時計回りに回動し、図１Ｂに示す右側の爪部４の様に支持ピン３５に対して前述の当接点が左側にあれば、爪先端部４１が時計回りに回動することを意味する。
つまり、図１Ａ，図１Ｂように９０度毎に４本の爪部４を配置し、それらの支持ピン３５に対して前述の当接点が内側にあれば、爪先端部４１ａ～４１ｄは、互いに遠ざかるように回動し、爪部４と筐体２とが接触した状態で静止し、開放状態となる。

　爪押さえ部３２は、ゴム材料などの弾性体により構成したり、図１Ｂに示すように、筐体内スライダ３０の中央部の凹み部にスプリング３３を介して爪押さえ部３２を取り付けて構成したりしても良い。そうすれば、爪他端部下側４４が適当な力で押し上げられるため、筐体内スライダ３０が上昇する際に、爪部先端部４１ａ～４１ｄが不意に閉じることが無くなる。さらに、筐体内スライダ３０の上昇動作に連動して、爪部先端部４１ａ～４１ｄが上昇しながらスムーズに互いに閉状態に変化させることができる。

　図２Ａは、本発明を具現化する形態の一例の閉状態を示す平面図であり、１つの半導体チップを４本の爪部でピックアップさせた直後の状態を示している。
図２Ｂは、本発明を具現化する形態の一例の閉状態を示す断面図であり、図２ＡのＡ－Ａ
矢視断面を示している。
図２Ａ及び図２Ｂで示す図の状態では、図１Ａ及び図１Ｂで示した状態と比較すると、アクチュエータ６がＯＮ状態となり、可動部６１が上方に移動している。アクチュエータ６としては、エア、油圧又は電動で可動部６１が上下方向に往復移動する構造のものが例示できる。

　本発明のピックアップ装置１は、上述のような構造を備えているので、前記アクチュエータのＯＮ／ＯＦＦ動作により、筐体内スライダ３及び支持ピン３５を上下にスライドさせ、支持ピン３５の上昇により爪本体屈曲部４２を上昇させる。そして、爪部４が全体的に上昇する一方で、筐体本体部２の内部に固定されている上限ストッパ部５の作用により爪他端部上側４３の上昇を制限することで、爪先端部４１を上昇させつつ、θｘ方向又はθｙ方向に回動させることができる構造を備えている。図１Ｂ及び図２Ｂに示すように、支持ピン３５よりも内側に、爪他端部上側４３と上限ストッパ部５とが当接するように配置することで、爪先端部４１が内側に閉じる動作を具現化できる。そして、対をなしている爪部４の爪先端部４１（つまり、爪先端部４１ａと４１ｂ、４１ｃと４１ｄ）は、互いに間隔が狭まりながらチップを押し上げる動作となる。

　半導体チップ１０は、上述のようにして爪先端部４１により押し上げられると、下面側の粘着シート１５との間に隙間１０ｕが生じる。その後、半導体チップ１０は、その上方に配置された移載部の吸引ノズルにより吸引される。そして、前記移載部は、吸引ノズルにより吸引した前記半導体チップを、さらに上方に持ち上げて完全にシートから剥離し、前記剥離したチップを次工程に運ぶように構成されている。このとき、半導体チップ１０は、下面側の角部や端部を含めた広い範囲が既に粘着シート１５から剥離しているので、ダメージを与えられることなくスムーズに取り出される。

［爪形状による剥離動作の違い］
　本発明を適用させ、爪部４の各寸法を適宜設定することで、爪先端部４１の上昇中の軌跡は、任意に変化させることができる。
図３は、本発明を具現化する形態の一例に用いられる爪部の側面図であり、１つの爪部４について着目し、爪部４の支持ピン３５に対する、爪先端部４１と爪他端部上側４３との位置寸法を示している。

　支持ピン３５の中心を基準点とし、爪先端部４１の水平方向の寸法をＬ１ａ、垂直方向の寸法をＬ１ｚ、爪他端部上側４３の水平方向の寸法をＬ２ａ、垂直方向の寸法をＬ２ｚと定義する。水平方向は、爪が閉じる方向をプラスとし、爪が開く方向をマイナスとして表す。垂直方向は、上側をプラスとし、下側をマイナスとして表す。
爪先端部が、支点よりも内側になるように配置すれば、爪先端部は少しずつ上昇しながら、内側に閉じ、終始、爪先端部の移動軌跡は直線的である。
一方、爪先端部が、支点よりも外側になるように配置し、爪先端部と支持ピンとの間隔を短めに設定すれば、爪先端部の移動軌跡はやや円弧状に近くなる。

　図４は、本発明を具現化する形態の一例に用いられる爪先端部の軌跡を示す図であり、図３に示した各寸法をそれぞれ、Ｌ１ａ＝＋１ｍｍ、Ｌ１ｚ＝＋１０ｍｍ、Ｌ２ａ＝＋３ｍｍ、Ｌ２ｚ＝＋２ｍｍとしたときの、爪先端部の上昇中の軌跡を示す図である
このとき爪先端部は、閉じ始めから閉じ終わりまでの上昇移動成分が、閉じる方向の移動成分と比較して小さくなっている。

　図５は、本発明を具現化する形態の別の例に用いられる爪先端部の軌跡を示す図であり、図３に示した各寸法をそれぞれ、Ｌ１ａ＝－１ｍｍ、Ｌ１ｚ＝＋１０ｍｍ、Ｌ２ａ＝＋３ｍｍ、Ｌ２ｚ＝＋２ｍｍとしたときの、爪先端部の上昇中の軌跡を示す図である
このとき爪先端部は、閉じ始めから閉じ終わりまでの上昇移動成分が、閉じる方向の移動成分と概ね直線的に増加している。

　図６は、本発明を具現化する形態のさらに別の例に用いられる爪先端部の軌跡を示す図であり、図３に示した各寸法をそれぞれ、Ｌ１ａ＝－１．５ｍｍ、Ｌ１ｚ＝＋５ｍｍ、Ｌ２ａ＝＋３．５ｍｍ、Ｌ２ｚ＝＋０ｍｍとしたときの、爪先端部の上昇中の軌跡を示す図である。このとき爪先端部は、閉じ始めから閉じ終わりまでの上昇移動成分が、閉じる方向の移動成分と概ね比例的に増加している。

　上述では、爪部及び爪先端部が二対（つまり４本）ある場合について説明をした。この場合、対をなしている爪先端部同士がが対向して配置されていることが好ましい。さらには、爪先端部がピックアップ対象となる半導体チップの角部の直下あるいは角部よりやや内側にまず当接するように配置することが、より好ましい。そうすれば、４本ある爪先端部が互いの間隔を狭めながら回動することで、正方形や長方形の外形をした半導体チップの角部から内側へ移動する。そのため、半導体チップの各角部から粘着シートが剥がれ、粘着シートから半導体チップをスムーズに取り外すことができる。

　一方、爪部及び爪先端部は、一対（つまり２本）のみで構成されていても良い。この場合、爪先端部をピックアップ対象となる半導体チップの長手方向の対辺端部に対応するように配置する。さらに、爪先端部は、前記対辺端部の対辺と同じか少し短い長さで当接しながら当該チップを押し上げつつ、内側へ向かって移動できるように構成する。図１Ａを参考にして説明するならば、爪部を構成する爪先端部が４１ａと４１ｂの一対のみで構成され、図１Ａで図示された爪先端部４１ｃと４１ｄが無い構成の場合である。
そうすれば、細長い形状の半導体チップであっても、本発明を適用させて、粘着シートからスムーズに取り外すことができる。

［従来技術との相違点］
　従来の技術（例えば、特許文献３）では、爪先端部の上昇と水平動作との動作比率は、円弧動作の軌跡に基づいて設定されていた。そのため、その変化比率を変化させたい場合、爪先端部の断面形状を設計し加工する必要があった。しかし、本発明の方式であれば、爪部全体の上昇は、爪部の中途部である屈曲部を貫通する支持ピンを、筐体内スライダを介して持ち上げることで具現化できる。爪先端部の水平方向の移動は、爪他端部上側が、爪他端部上側の上昇を制限する上限ストッパと当接した後、さらに支持ピンが上昇することで具現化されている。

　また、従来の技術では、爪先端部の動きを直線的な軌跡にしようとする場合は、筐体部を基板の厚み方向に長くし、爪先端部と支持ピンとの距離を長くする必要があり、現実的ではなく、剛性も低くなりがちである。しかし、本発明の方式であれば、爪先端部、爪他端部上側及び支持ピンの位置寸法を適宜決定すれば、爪先端部と支持ピンとの距離を極端に大きくすることなく爪先端部の上昇成分を小さくすることができる。そのため、筐体の上下方向の寸法をコンパクトにすることができ、剛性を保つことも容易となる。

［別の利点］
　従来の技術では、薄板化された半導体チップのピックアップに好適な構成として、剥離手段である爪部のスムーズな開閉動作のために、ばね付勢力を弱くすると、粘着シートを吸着保持する力が強かったり、粘着シートの伸縮が少ない場合には、半導体チップがバックアップ体から持ち上げられる前に、爪部の先端部が閉じてしまう（いわゆる、空振り）現象が起きる場合があった。一方、空振り現象を避けるために、ばね付勢力を強くしてしまうと、爪部のスムーズな開閉動作が妨げられたり、振動や衝撃が発生したりして、薄板化された半導体チップに割れや欠けを生じさせずに粘着シートから取り外すことが難しくなる場合がある。しかし、本発明の構成によれば、開閉機構の構造および開閉動作の原理が異なっているため、爪部の開閉動作をスムーズ、かつ、確実に行うことが容易となり、多様な品種にも対応できる。

　１　　ピックアップ装置
　２　筐体
　３　筐体内スライダ部
　４　爪部
　５　上限ストッパ部
　６　アクチュエータ

　１０　半導体チップ
　１２　角部
　１５　粘着シート

　２０　筐体本体部
　２１　サポート面
　２２　開口部

　３０　スライダ本体部
　３２　爪押さえ部
　３３　スプリング
　３５　支持ピン

　４１　爪先端部
　４２　爪本体屈曲部
　４３　爪他端部上側
　４４　爪他端部下側
　６０　アクチュエータ本体部
　６１　可動部

Claims

　粘着シートに貼られた半導体チップを前記粘着シートから取り外す半導体チップのピックアップ装置において、
ピックアップされる半導体チップを粘着シート側から支持する筐体と、
前記ピックアップされる半導体チップを粘着シート側から押し上げる複数の爪部とを備え、
　前記筐体には、
前記半導体チップ下面側を支持するサポート面と、
前記サポート面に設けられた開口部とが備えられ、
　前記爪部は、
前記開口部から突出して半導体チップを押し上げる爪先端部と、爪本体屈曲部と、爪他端部上側とを有し、
前記爪本体屈曲部には、前記爪先端部の回動動作の中心軸となる孔部が備えられており、
　前記筐体内部には、
前記筐体内部をスライドできる筐体内スライダ部と、
前記爪他端部上側の上昇を制限する上限ストッパ部とが備えられ、
　前記筐体内スライダ部には、
前記爪本体屈曲部の孔部を通る支持ピンが取り付けられており、
　前記筐体内スライダ部をスライドさせることにより前記支持ピンが上昇し、前記爪先端部が上昇して前記開口部から突出しつつ、前記爪他端部上側が前記上限ストッパ部と当接することで前記爪先端部が、前記爪他端部上側と前記上限ストッパ部との当接点側に回動する構造を有していることを特徴とする、
半導体チップのピックアップ装置。
　前記爪部はさらに爪下側他端部を有し、
　前記筐体内スライダ部には、さらに前記爪下側他端部を当接しながら押し上げる、爪押さえ部が取り付けられていることを特徴とする、
請求項１に記載の半導体チップのピックアップ装置。
前記爪部が４本備えられており、
前記爪部が２本一対で、当該一対を構成する前記爪部先端部が互いに対向して配置されており、前記筐体内スライダ部をスライドさせることにより、前記爪先端部が互いの間隔を狭めながら回動する構造を有している
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の半導体チップのピックアップ装置。