WO2022158166A1 - 半導体装置の製造装置 - Google Patents

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耕平 瀬山
孝寛 清水
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    • Y10T156/1928—Differential fluid pressure delaminating means
    • Y10T156/1944—Vacuum delaminating means [e.g., vacuum chamber, etc.]

Definitions

  • This specification discloses a manufacturing apparatus that manufactures a semiconductor device by bonding a chip to a substrate.
  • the chip In flip-chip mounting, the chip is bonded to the bonding target by pressing the bonding surface of the chip against the bonding target, which is a substrate or another chip.
  • the bonding quality of the chip to the bonding object largely depends on the quality of the bonding surface.
  • the bonding surface of the chip is required to maintain high quality.
  • the quality of the bonding surface sometimes deteriorated during the process of picking up the chip. That is, the chip before bonding is usually adhesively held on a dicing tape with its bonding surface facing upward. In order to pick up the chip from the dicing tape, the conventional pick-up device holds the chip by suction and mechanically contacts the bonding surface of the chip during the pick-up process. Due to such mechanical contact, the bonding surface of the chip may change mechanically or chemically, degrading the quality of bonding with the bonding target.
  • Patent Document 1 a dicing process in which a dicing tape whose adhesive strength is reduced by applying a stimulus is attached to the wafer and then the wafer is diced into individual chips, and a dicing process in which the dicing tape is stimulated to increase the adhesive strength.
  • a method is disclosed that includes a step of reducing the adhesive strength to be reduced and a pickup step of picking up the chips by suction with a suction nozzle. According to this technology, since the adhesive strength of the dicing tape is lowered before picking up, the chip can be picked up with a small force.
  • this specification discloses a semiconductor device manufacturing apparatus capable of further improving the bonding quality of a chip to an object.
  • a semiconductor device manufacturing apparatus disclosed in this specification is a manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor device by bonding a chip having a bonding surface and a holding surface facing the bonding surface to an object to be bonded, wherein the holding surface a wafer holding device for holding, together with the dicing tape, one or more chips adhesively held on the surface of a dicing tape; a pickup device having a head for picking up the target chip from the dicing tape; An energy irradiation device for reducing the adhesive force of the dicing tape, and a controller for controlling the operations of the pickup device and the energy irradiation device, wherein the adhesive layer of the dicing tape is reduced in adhesive force as the energy is irradiated.
  • the controller controls the time from bringing the pickup head close to the target chip for picking up to taking off the target chip from the dicing tape.
  • the position of the pickup head is controlled so that the target chip and the pickup head do not come into contact with each other even if the target chip floats during the take-off preparation period.
  • the controller raises the pickup head so as to offset the floating of the target chip, so that the distance between the attraction surface of the pickup head and the bonding surface of the target chip A certain face-to-face distance may be kept constant.
  • the pickup head draws the target chip to the suction surface when the inter-surface distance is smaller than the maximum effective distance and is greater than the neutral distance, and when the inter-surface distance is smaller than the neutral distance, the The target chip may be pressed away from the attraction surface, and the controller may keep the inter-surface distance constant at a distance smaller than the neutral distance during the takeoff preparation period.
  • controller may position-load control the pickup head so as to keep the load acting on the pickup device constant during the takeoff preparation period.
  • the controller stores a target profile indicating a time change of the target position of the pickup head for keeping the inter-surface distance constant during the takeoff preparation period, and according to the target profile during the takeoff preparation period.
  • a position of the pickup head may be controlled.
  • the controller causes the pickup head to wait at a standby height during the takeoff preparation period, and the standby height is such that the pickup head contacts the target chip when the target chip is completely floated.
  • the height may be such that the target chip can be held without the height.
  • the pickup head picks up the target chip when the inter-surface distance, which is the distance between the suction surface of the pickup head and the bonding surface of the target chip, is smaller than the maximum effective distance and larger than the neutral distance.
  • the object chip is pulled toward the attraction surface, and when the inter-surface distance is smaller than the neutral distance, the target chip is pushed away from the attraction surface, and the standby height is set at the timing before the target chip starts to float.
  • the interplanar distance may be a height that is smaller than the maximum effective distance and larger than the neutral distance.
  • the pickup head forms an air layer between itself and the object to be adsorbed, and the object to be adsorbed can be held in a non-contact manner by blowing air from the adsorption surface or by applying ultrasonic vibration to the adsorption surface.
  • the controller may start the injection of the air or the application of the ultrasonic vibration at the same time as or before the start of irradiation of the energy by the energy irradiation device.
  • Another semiconductor device manufacturing apparatus disclosed in the present specification is a manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor device by bonding a chip having a bonding surface and a holding surface facing the bonding surface to an object to be bonded, a wafer holding device for holding, together with the dicing tape, at least one chip whose holding surface is adhesively held to the surface of a dicing tape;
  • a pick-up device for holding and picking up a target chip, which is a target chip, in a non-contact manner; It is characterized by comprising an energy irradiation device that reduces the adhesive force of the dicing tape, and a controller that controls operations of the pickup device and the energy irradiation device.
  • the adhesive layer of the dicing tape is a UV self-peeling adhesive layer that decreases in adhesive force and generates gas when irradiated with ultraviolet rays, and the energy irradiation device emits ultraviolet rays as the energy,
  • the device ejects air from the center of the adsorption surface to generate a vacuum suction force at the center and forms an air layer between the adsorption target and the adsorption target, thereby holding the adsorption target without contact. It may have an air ejection type non-contact chuck.
  • the controller may cause the energy irradiation device to start irradiating the ultraviolet rays after or at the same time that the pick-up device starts blowing the air.
  • the controller may control the energy irradiation device so that the energy irradiation area is an area extending outward from the outline of the target chip.
  • the pickup device is provided with a detection unit that detects a reaction force received from the target chip, and the controller determines whether the target chip is separated from the dicing tape based on a change in the load detected by the detection unit. You can judge the timing.
  • the controller performs a pre-irradiation process for irradiating the energy irradiation device with an amount of the energy in which the adhesive force remains before the pick-up apparatus starts sucking the target chip, and after the pre-irradiation process, the residual and a main irradiation process of causing the energy irradiation device to irradiate the energy in an amount that eliminates the adhesive strength that is being applied.
  • the adhesive layer of the dicing tape loses its adhesive force as it is irradiated with heat, the energy irradiation device irradiates heat as the energy, and the pickup device radially outwards from the center of the adsorption surface.
  • An air ejection type non-contact chuck that holds the adsorption target in a non-contact manner by ejecting air to generate a vacuum suction force at the center and form an air layer between the adsorption target and the adsorption target.
  • the controller may cause the pickup device to start ejecting the air after causing the energy irradiation device to irradiate the energy irradiation device with an amount of energy that causes the adhesive force to disappear.
  • the semiconductor device manufacturing apparatus disclosed in this specification locally eliminates the adhesive force of the dicing tape. Therefore, the target chip can be picked up even by a non-contact pick-up device with a small suction force. As a result, it is possible to effectively prevent deterioration of the bonding surface of the target chip, thereby further improving the bonding quality of the chip to the target.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a PU head;
  • FIG. FIG. 4 is an image diagram showing how a pickup is performed by a PU head;
  • FIG. 4 is an image diagram showing how a pickup is performed by a PU head;
  • FIG. 4 is an image diagram showing how a pickup is performed by a PU head;
  • 4 is a flowchart showing the flow of pick-up processing;
  • 9 is a flowchart showing another flow of pick-up processing;
  • It is a figure which shows the structure of an ultrasonic non-contact chuck. It is a figure which shows an example of a regulation mechanism.
  • FIG. 4 is an image diagram showing the behavior of a target chip accompanying energy irradiation;
  • FIG. 4 is an image diagram showing the behavior of a target chip accompanying energy irradiation;
  • FIG. 4 is an image diagram showing the behavior of a target chip accompanying energy irradiation;
  • FIG. 4 is an image diagram showing the behavior of
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the relationship between the force exerted by the air layer on the target chip and the interplanar distance;
  • FIG. 10 is an image diagram showing how the position of the PU head is controlled during the takeoff preparation period; It is an example of a timing chart in pick-up processing.
  • FIG. 11 is an image diagram showing another example of position control of the PU head during the takeoff preparation period; It is another example of the timing chart in the pick-up process.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a manufacturing apparatus 10.
  • the manufacturing apparatus 10 picks up the chip 100 from the dicing tape 130 and bonds it to the substrate 110 or another chip 100 to be bonded, thereby manufacturing a semiconductor device.
  • One surface of the chip 100 is provided with a bonding material, and the chip 100 is bonded to the bonding target by pressing the one surface against the bonding target.
  • bonding surface 102 the surface of the chip 100 on which the bonding material is formed
  • holding surface is referred to as "holding surface”.
  • the joint surface 102 is illustrated with a thick line.
  • the chip 100 When the chip 100 is bonded to the object to be bonded, the chip 100 may be heated so that the bonding material melts, but in this example, the chip 100 is bonded to the object to be bonded at room temperature without heating.
  • room temperature bonding is bonding using atomic bonding or molecular bonding.
  • the bonding surface 102 of the chip 100 of this example is required to maintain high quality.
  • the manufacturing apparatus 10 has a mounting head 18 and a stage 20 for bonding the chip 100 to the bonding target.
  • the stage 20 is a table on which the substrate 110 is placed.
  • the mounting head 18 is arranged to face the stage 20, and suction-holds the holding surface of the chip 100 at its end. In other words, the mounting head 18 holds the chip 100 so that the bonding surface 102 of the chip 100 faces the stage 20 .
  • the mounting head 18 By moving the mounting head 18 relative to the stage 20, the chip 100 is pressed against the object to be bonded.
  • the manufacturing apparatus 10 is further provided with a wafer holding device 12, a pickup device (hereinafter referred to as "PU device") 14, and an energy irradiation device 16.
  • the wafer holding device 12 holds the wafer together with the dicing tape 130 .
  • the wafer is previously attached with a dicing tape 130 and then diced into individual chips 100 . Therefore, a plurality of chips 100 are arranged on the surface of the dicing tape 130 .
  • the dicing tape 130 has a base material 132 and an adhesive layer 134, as will be described in detail later, and the individual chips 100 are held by the adhesive force of the adhesive layer 134.
  • a wafer ring 136 is attached to the dicing tape 130 so as to surround the wafer.
  • the plurality of chips 100 are held by the dicing tape 130 in such a posture that the holding surfaces are in contact with the adhesive layer 134 and the bonding surfaces 102 face upward (so-called face-up posture).
  • the wafer holding device 12 holds the dicing tape 130 while applying tension to the outside in the plane direction, and has an expand ring 30 and a ring retainer 32 .
  • the expand ring 30 is a substantially tubular member having a through-hole formed therethrough in the axial direction, and a flange extending radially outward is provided at the lower end thereof.
  • the inner diameter of this expand ring 30 is larger than the diameter of the wafer and smaller than the inner diameter of the wafer ring 136 .
  • the dicing tape 130 is placed on this expand ring 30 . Also, the wafer ring 136 attached to the dicing tape 130 is pressed against the flange of the expand ring 30 by the ring retainer 32 and fixed. At this time, the dicing tape 130 covers the upper ends of the through holes of the expand ring 30, and the dicing tape 130 can be accessed from below through the through holes.
  • the PU device 14 picks up the chip 100 from the dicing tape 130 in a face-up state, changes the posture to a face-down posture, and directly or indirectly delivers it to the mounting head 18 .
  • the PU device 14 is arranged to face the joint surface 102 of the chip 100, and holds the joint surface 102 of the chip 100 to be picked up (hereinafter referred to as "target chip 100"). It has a PU head 40 . After picking up the target chip 100, the PU head 40 rotates 180 degrees to change the target chip 100 into a face-down posture. The PU device 14 hands over the target chip 100 in this face-down posture to the mounting head 18 .
  • the target chip 100 is directly passed from the PU device 14 to the mounting head 18 in FIG. 1, it may be passed through another device.
  • the energy irradiation device 16 is provided on the back side of the dicing tape 130, that is, on the opposite side of the PU device 14 with the dicing tape 130 interposed therebetween. This energy irradiation device 16 selectively irradiates energy toward the target chip 100 to locally reduce the adhesive force of the dicing tape 130 .
  • the energy is selected according to the properties of the adhesive layer of dicing tape 130 . In this example, the energy is light, more specifically, ultraviolet rays.
  • the energy irradiation device 16 may change the position and/or orientation of the energy generation source (eg, UV lamp), or may change the position and/or orientation of the energy generation source and the dicing tape 130 .
  • the energy generation source eg, UV lamp
  • a mask member may be provided to limit the irradiation area.
  • the energy irradiation device 16 changes the energy irradiation position according to the position of the target chip 100 . The reason why such an energy irradiation device 16 is provided will be described later.
  • the controller 22 controls driving of the mounting head 18, the PU device 14, and the energy irradiation device 16 described above.
  • Controller 22 is physically a computer having processor 50 and memory 52 .
  • the PU head 40 holds the joint surface 102 of the target chip 100 and picks it up. may be mechanically or chemically altered, degrading the quality of the mating surface 102 . This causes deterioration in bonding quality between the chip 100 and the object to be bonded.
  • it is required to prevent mechanical contact between the PU head 40 and the bonding surface 102 .
  • the PU head 40 is provided with a non-contact chuck 60 that holds the bonding surface 102 of the target chip 100 in a non-contact manner. Further, an energy irradiation device 16 is provided for reducing the adhesive strength of the dicing tape 130 by irradiating the target chip 100 with energy.
  • the non-contact chuck 60 and the energy irradiation device 16 will be described in detail below.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the PU head 40.
  • FIG. The PU head 40 of this example has the non-contact chuck 60 that holds the bonding surface 102 of the target chip 100 in a non-contact manner, as described above.
  • the non-contact chuck 60 is formed with a plurality of ejection holes (not shown) for ejecting compressed air CA from substantially the center of the bottom surface (that is, the adsorption surface 62) toward the outside in the surface direction.
  • a vacuum 64 is formed at substantially the center of the adsorption surface 62 by the compressed air CA flowing radially or cyclone-wise from the ejection holes along the adsorption surface 62 .
  • the target chip 100 is attracted to the attraction surface 62 by bringing the attraction surface 62 close to the bonding surface 102 until the distance from the bonding surface 102 becomes equal to or less than a predetermined attraction distance.
  • an air layer is formed by the compressed air CA flowing outward in the surface direction. This air layer prevents the joint surface 102 from contacting the adsorption surface 62 .
  • the suction force generated by the formation of the vacuum 64 and the repulsive force generated by the air layer are simultaneously generated on the lower side of the adsorption surface 62 .
  • the target chip 100 can be held without contact.
  • the energy irradiation device 16 is provided in order to locally reduce the adhesive force of the dicing tape 130 .
  • the dicing tape 130 handled in this example will be described.
  • 3 to 5 are image diagrams showing pickup by the PU head 40.
  • the dicing tape 130 is configured by laminating a base material 132 and an adhesive layer 134 .
  • the adhesive layer 134 is a UV self-peeling adhesive layer from which the target chip 100 is automatically peeled off as it loses adhesiveness when irradiated with energy, more specifically, ultraviolet rays.
  • a UV self-releasing adhesive layer can be composed, for example, of a special acrylic polymer and a UV-functional gas generant.
  • the base material 132 may be made of a sheet made of a transparent resin such as polyacrylic, polyolefin, polycarbonate, vinyl chloride, ABS, polyethylene terephthalate (PET), nylon, polyurethane, polyimide, etc., as long as it can transmit ultraviolet rays. .
  • the base material 132 may be composed of a sheet having a mesh structure, a sheet having holes, or the like.
  • the target chip 100 When the area of the dicing tape 130 corresponding to the target chip 100 is irradiated with the ultraviolet rays 70 by the energy irradiation device 16, as shown in FIG. A gas is generated from the , and the target chip 100 is automatically peeled off. By separating the target chip 100 from the dicing tape 130 , the target chip 100 can be picked up even with a small suction force of the non-contact chuck 60 . Finally, the non-contact chuck 60 non-contactly holds and lifts the target chip 100 with an air layer interposed between the target chip 100 and the target chip 100, as shown in FIG.
  • the non-contact chuck 60 can be used to pick up the target chip 100 by irradiating the adhesive layer 134 with energy to locally reduce the adhesive force.
  • quality deterioration of the joint surface 102 can be effectively prevented, and the joint quality between the target chip 100 and the joint target can be further improved.
  • the irradiation of the ultraviolet rays 70 by the energy irradiation device 16 starts at the same time as or after the non-contact chuck 60 starts blowing compressed air CA at a position close to the target chip 100 .
  • This is to prevent the target chip 100 from jumping due to gas generated from the UV self-peeling adhesive layer.
  • the adhesive layer 134 of the dicing tape 130 of this example is a UV self-peeling adhesive layer, and the UV self-peeling adhesive layer generates gas when irradiated with the ultraviolet rays 70 .
  • the target chip 100 may jump off the dicing tape 130 due to the force of this gas ejection.
  • the irradiation area Ea of the ultraviolet rays 70 (that is, energy) is an area that extends slightly outward from the outline of the target chip 100 so that the target chip 100 can be completely covered.
  • the irradiation area Ea is an area that extends slightly outward from the outline of the target chip 100 so that the target chip 100 can be completely covered.
  • the irradiation area Ea had to be slightly smaller than the external shape of the target chip 100 in order not to erroneously suck other adjacent chips 100 .
  • the non-contact chuck 60 used in this example has a small suction force, even if the adhesive force of a part of the other chip 100 is reduced, the other chip 100 cannot be mistakenly sucked. do not have. Therefore, even if the irradiation area Ea is set larger than the target chip 100, there is no problem.
  • the PU device 14 raises the PU head 40 when the target chip 100 is peeled off from the dicing tape 130 by irradiation with the ultraviolet rays 70 .
  • the timing at which the target chip 100 is peeled off, and thus the timing at which the PU head 40 is lifted, may be determined from the elapsed time from the start of the irradiation of the ultraviolet rays 70, or from the change in the load acting on the PU head 40. good too. For example, the time required from the start of irradiation of the ultraviolet rays 70 to the peeling is obtained in advance as the peeling time as the peeling time. may be determined to be peeled off.
  • the PU head 40 is provided with a detection unit 44 for detecting the load acting on the PU head 40, and the separation timing is determined based on the change in the load detected by the detection unit 44. can be judged. That is, when the non-contact chuck 60 is brought close to the target chip 100 while the compressed air CA is jetted, a vertically upward suction force Fa is generated in the target chip 100 (see FIGS. 3 and 4). When the target chip 100 is adhesively held by the adhesive layer 134 , the PU head 40 is acted upon by a vertically downward reaction force Fb that opposes the attraction force Fa. This reaction force Fb drops sharply at the timing when the target chip 100 is peeled off from the adhesive layer 134 .
  • the detection unit 44 may detect this reaction force Fb and, in turn, the downward force acting on the PU head 40, and the timing at which the detected load suddenly drops may be determined as the peeling timing.
  • the detection unit 44 may have a load sensor that detects the load acting on the PU head 40 .
  • the detection unit 44 may be a mechanism that detects a downward force acting on the PU head 40 by monitoring the output of a motor capable of torque feedback that drives the PU head 40 .
  • FIG. 6 is a flowchart showing the flow of pickup processing.
  • the controller 22 first positions the PU head 40 (S10). That is, the PU head 40 is horizontally moved directly above the target chip 100, and the PU head 40 is lowered to move the PU head 40 to the target chip 100 up to the distance at which the suction force acts on the target chip 100, that is, the suction distance. bring close to
  • the controller 22 supplies the compressed air CA to the non-contact chuck 60 of the PU head 40, and ejects the compressed air CA from the adsorption surface 62 (S12). Thereby, a vacuum 64 is formed under the non-contact chuck 60 and a suction force acts on the target chip 100 .
  • the controller 22 starts irradiation of ultraviolet rays 70 by the energy irradiation device 16 (S14).
  • the energy irradiation device 16 irradiates only the area corresponding to the target chip 100 with the ultraviolet rays 70 .
  • the controller 22 continues irradiation of the ultraviolet rays 70 until a predetermined peeling time elapses from the irradiation of the ultraviolet rays 70 .
  • the controller 22 determines that the target chip 100 has been peeled from the dicing tape 130.
  • the load acting on the PU head 40 may be used to grasp the peeling timing.
  • the controller 22 stops the irradiation of the ultraviolet rays 70 (S18) and raises the PU head 40 (S20). This completes the pickup of one target chip 100 .
  • the PU device 14 delivers the picked up target chip 100 to the mounting head 18 as required. Also, if a new chip 100 needs to be picked up, steps S10 to S20 are repeated again.
  • the target chip 100 can be picked up by the PU device 14 without coming into contact with the bonding surface 102 . It is possible to further improve the quality of bonding with the object to be bonded.
  • the configuration described so far is only an example, and the PU device 14 that holds and picks up the target chip 100 in a non-contact manner and the target chip 100 are irradiated with energy in an area-selective manner to form a dicing tape 130.
  • the energy irradiation device 16 that locally reduces the adhesive force is provided, other configurations may be changed as appropriate.
  • the irradiation of the ultraviolet rays 70 is started after the compressed air CA is jetted.
  • a pre-irradiation process may be performed to irradiate an amount of energy that maintains adhesive strength.
  • the main irradiation treatment may be performed to irradiate energy in such an amount that the remaining adhesive strength disappears.
  • the pre-irradiation process may be performed in advance on all of the plurality of chips 100 on the dicing tape 130 at one time. Further, as another form, while the PU device 14 is performing processing other than suction of the chip 100, for example, processing of transporting the chip 100 to the mounting head 18, a single pickup scheduled to be picked up next is performed. A pre-irradiation process may be performed on the chip 100 . By performing the pre-irradiation process in advance in this manner, the energy irradiation time in the main irradiation process can be shortened, and the time required for pickup can be shortened.
  • the adhesive constituting the adhesive layer 134 may be a thermosetting adhesive that is crosslinked by heating to improve the elastic modulus and thereby reduce the adhesiveness, or a thermal foaming adhesive that contains a foaming agent that foams when heated.
  • the compressed air CA when the compressed air CA is ejected from the non-contact chuck 60, wind is generated around the target chip 100, so the temperature of the target chip 100 and the surrounding dicing tape 130 tends to decrease. Therefore, if the compressed air CA is jetted in parallel with the heat irradiation, the temperature of the peeling layer may not rise sufficiently, and the peeling of the target chip 100 may be insufficient. Therefore, when heat is applied as energy, the compressed air CA may be ejected from the non-contact chuck 60 after peeling of the target chip 100 is completed, in other words, after heat irradiation is completed.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the flow of pick-up processing when irradiating heat.
  • the thermal self-peeling dicing tape 130 is used, after positioning the PU head 40 (S30), heat irradiation is started prior to ejection of the compressed air CA (S36). (S32). Then, when a predetermined peeling time has passed (Yes in S34) and it can be judged that the peeling of the target chip 100 is completed, the injection of compressed air CA is started (S36), and the target chip 100 is held by the PU head 40 in a non-contact manner. do.
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of an ultrasonic non-contact chuck 60.
  • the non-contact chuck 60 has a sonotrode 66 that micro-vibrates at a high frequency by applying a voltage.
  • a so-called squeeze film 68 is formed on the lower surface of the non-contact chuck 60 by this micro-vibration.
  • This squeeze film 68 excludes contact of the target chip 100 with the attraction surface 62 .
  • the non-contact chuck 60 also performs air suction in parallel with the formation of the squeeze film 68 . As a result, while the target chip 100 is attracted to the adsorption surface 62 , the squeeze film 68 prevents contact with the adsorption surface 62 , so the non-contact chuck 60 can hold the target chip 100 without contact.
  • the non-contact chuck 60 constrains the object to be sucked (target chip 100) in its axial direction, but in the direction of the sucking surface 62, it restrains the object to be sucked. do not restrain. Therefore, the target chip 100 sucked by the non-contact chuck 60 tends to move relatively easily in the surface direction of the sucking surface 62 .
  • the PU head 40 may be provided with a restriction mechanism that restricts the movement of the target chip 100 in the planar direction.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a regulation mechanism.
  • a restricting pin 80 that can advance and retreat in the axial direction is provided on the peripheral surface of the PU head 40 .
  • the restricting pin 80 is biased downward by a spring 82 .
  • the regulating pins 80 contact the bonding surface 102 of another chip 100 adjacent to the target chip 100 .
  • the regulating pin 80 retreats upward against the biasing force of the spring 82 due to the reaction force received from the other chip 100 .
  • the regulation pin 80 advances downward due to the biasing force of the spring.
  • the lower end of the regulating pin 80 is lower than the upper surface (bonding surface 102 ) of the target chip 100 , and the regulating pin 80 is close to the peripheral surface of the target chip 100 . Therefore, even if the target chip 100 tries to move in the planar direction, the target chip 100 comes into contact with the regulating pin 80, and the target chip 100 is restricted from moving in the planar direction.
  • the regulating pin 80 contacts the bonding surface 102 of another target chip 100 .
  • the position of the regulating pin 80 is determined so that this contact does not degrade the bonding quality of the chip 100 to the bonding target. That is, even in the joint surface 102, the joint material to be joined to the object to be joined (for example, the electrode portion) is required to maintain high quality, but the area without the joint material may have a slight change in quality. , does not adversely affect the joint quality. Therefore, when the regulation pin 80 is provided, its position and size should be determined so as to make contact with a portion that does not affect the joint quality.
  • the configuration of the manufacturing apparatus 10 of this embodiment is substantially the same as that of the apparatus 10 shown in FIG.
  • the manufacturing apparatus 10 of the present embodiment performs special control during a period from bringing the PU head 40 close to the target chip 100 to taking off (hereinafter referred to as a "takeoff preparation period"). I am assuming.
  • the dicing tape 130 used in this embodiment floats the target chip 100 as it is irradiated with energy (for example, ultraviolet light, heat, or the like). This will be described with reference to FIG.
  • the dicing tape 130 has a base material 132 and an adhesive layer 134 .
  • State S1 in FIG. 10 shows the initial state before the dicing tape 130 is irradiated with energy. In the initial state S ⁇ b>1 , the adhesive layer 134 adheres and holds the target chip 100 .
  • This adhesive layer 134 generates gas and expands as it is irradiated with energy. Due to the generation and expansion of such gas, the target chip 100 is naturally peeled off from the adhesive layer 134 . Furthermore, due to the generation and expansion of the gas, the target chip 100 floats upward as shown in state S2 in FIG. Therefore, if the height position of the PU head 40 is fixed at a height position that is too close to the target chip 100 in the initial state S1 (for example, height ha in FIG. There is a risk of contact with the head 40 . On the other hand, if the PU head 40 is fixed at a position far away from the target chip 100 in the initial state S1, the non-contact chuck 60 cannot hold the target chip 100 . Therefore, the target chip 100 may jump up from the dicing tape 130 and scatter as shown in state S3 in FIG. 10 due to the force of the gas.
  • position control of the PU head 40 is performed in consideration of the floating behavior of the target chip 100 accompanying energy irradiation.
  • inter-surface distance Df the distance between the attraction surface 62 and the bonding surface 102 (hereinafter referred to as "inter-surface distance Df") and the force exerted by the non-contact chuck 60 on the target chip 100 will be explained. Describe relationships.
  • a layer of vacuum 64 (see FIG. 2) is formed below the chucking surface 62, and when it is of the ultrasonic type, a layer of vacuum 64 (see FIG. 2) is formed below the chucking surface 62.
  • a squeeze film 68 (see FIG. 8) is formed on the side. Both the layer of vacuum 64 and the squeeze film 68 are air layers 72 having an attractive force and a repulsive force. When the inter-surface distance Df becomes smaller than the predetermined maximum effective distance Dv, the force of the air layer 72 acts on the target chip 100 .
  • position control of the PU head 40 in this embodiment will be described. As described above, in the present embodiment, position control of the PU head 40 is performed in consideration of the floating behavior of the target chip 100 accompanying energy irradiation.
  • the PU head 40 is brought close to the target chip 100 and the target chip 100 is irradiated with energy.
  • the PU head 40 is raised to take off the target chip 100 from the dicing tape 130 .
  • FIG. 12 is an image diagram showing how this position control is performed. As shown in FIG. 12, in this embodiment, when the target chip 100 floats by the distance ⁇ h between the initial state S1 and the state S2, the PU head 40 is also raised by the distance ⁇ h, and the inter-surface distance Df is kept constant. keep to
  • the load acting on the PU head 40 is detected, and the PU head 40 is subjected to load-position control so that this load becomes constant. .
  • the load acting on the PU head 40 is estimated from the current applied to the motor that moves the PU head 40 in the Z direction (hereinafter referred to as "drive current").
  • drive current the current applied to the motor that moves the PU head 40 in the Z direction
  • a dedicated load sensor may be mounted on the PU head 40 .
  • the controller 22 raises the PU head 40 if the load acting on the PU head 40 is greater than the target value, and lowers the PU head 40 if the load is less than the target value.
  • FIG. 13 is an example of a timing chart in pick-up processing.
  • the first row represents the inter-surface distance Df.
  • a tensile force acts on the target chip 100 .
  • 13 shows the position of the PU head 40 in the Z direction, and the third row shows the position of the target chip 100 in the Z direction.
  • the fourth row in FIG. 13 shows the drive current applied to the motor that drives the PU head 40. In FIG. This drive current is proportional to the load acting on the PU head 40 .
  • the PU head 40 has an air ejection type non-contact chuck 60, and the energy irradiation device 16 irradiates ultraviolet rays 70 as energy.
  • the controller 22 When picking up the target chip 100, the controller 22 lowers the PU head 40 to a predetermined target height h1.
  • the target height h1 in this case is a value at which the face-to-face distance Df is greater than zero and smaller than the neutral distance Dn.
  • Such target height h1 is specified in advance by conducting experiments and simulations.
  • the PU head 40 reaches the target height h1 at time t1.
  • the controller 22 starts air injection from the non-contact chuck 60.
  • an air layer 72 is formed under the attraction surface 62 , and the force of the air layer 72 generates a pressing force of a predetermined magnitude against the chip 100 .
  • a reaction force is generated in the PU head 40 in accordance with the pressing force.
  • the controller 22 load-position controls the PU head 40 so that the drive current maintains a predetermined target current A1.
  • the target current A1 is a value corresponding to the pressing force.
  • Such target current A1 is obtained in advance by experiment or simulation.
  • the controller 22 drives the energy irradiation device 16 to start irradiating the target chip 100 with the ultraviolet rays 70 at time t3.
  • gas is generated from the adhesive layer 134 that adhesively holds the target chip 100, or the adhesive layer 134 expands.
  • the target chip 100 gradually floats.
  • the controller 22 raises the PU head 40 until the drive current reaches the target current A1.
  • the PU head 40 rises following the floating of the target chip 100, and the inter-surface distance Df is kept substantially constant. Accordingly, even if the target chip 100 floats, contact between the target chip 100 and the PU head 40 can be reliably prevented.
  • the controller 22 raises the PU head 40 to take off the target chip 100.
  • the timing at which the peeling of the target chip 100 is completed, in other words, the timing at which the take-off is executed may be determined from the flying height of the target chip 100 (and thus the PU head 40), or the time elapsed after the start of energy irradiation. You can judge by time.
  • the inter-surface distance Df can be kept constant even if the target chip 100 floats, and the PU head 40 contact with the target chip 100 can be prevented.
  • the target chip 100 can be held down by the air layer 72 until immediately before takeoff, preventing the target chip 100 from being scattered due to gas ejection. can be effectively prevented.
  • the position of the PU head 40 is controlled so that the load is constant in order to keep the face-to-face distance Df constant.
  • a target profile indicating temporal changes in the target position of the PU head 40 for keeping the face-to-face distance Df constant during the take-off preparation period is stored in advance. During the takeoff preparation period, the position of the PU head 40 is controlled according to this target profile.
  • the controller 22 controls the position of the PU head 40 according to the target profile stored in the memory 52 when energy irradiation is started. That is, the actual position of the PU head 40 is compared with the target position at each control sampling timing, and the PU head 40 is moved up and down so that the actual position approaches the target position. With such a configuration, even if the target chip 100 floats, the inter-surface distance Df can be kept constant, and contact between the PU head 40 and the target chip 100 can be prevented.
  • FIG. 14 is an image diagram showing another embodiment.
  • the PU head 40 is kept waiting at a predetermined waiting height hw during the takeoff preparation period.
  • the standby height hw is a height at which the target chip 100 can be held without the PU head 40 contacting the target chip 100 when the target chip 100 is completely floated.
  • the standby height hw is a height at which the inter-surface distance Df becomes smaller than the maximum effective distance Dv at the timing before the target chip 100 starts to float.
  • the standby height hw is set to a height at which the inter-surface distance Df becomes larger than the neutral distance Dn at the timing before the target chip 100 starts to float.
  • FIG. 15 is an example of a timing chart in pick-up processing in this embodiment.
  • the first row represents the inter-surface distance Df. 15 shows the position of the non-contact chuck 60 in the Z direction, and the third row shows the position of the target chip 100 in the Z direction.
  • the controller 22 When picking up the target chip 100, the controller 22 lowers the PU head 40 to a predetermined standby height hw. In FIG. 15, the PU head 40 reaches the standby height hw at time t1. As a result, the face-to-face distance Df is less than the maximum effective distance Dv and exceeds the neutral distance Dn.
  • the controller 22 starts jetting air from the non-contact chuck 60 at time t2.
  • an air layer 72 is formed below the adsorption surface 62 .
  • Dn ⁇ Df ⁇ Dv a tensile force of a predetermined magnitude is generated in the target chip 100 .
  • the Z-direction position of the target chip 100 does not change even if it receives a pulling force.
  • the controller 22 drives the energy irradiation device 16 to start irradiating the target chip 100 with the ultraviolet rays 70 at time t3.
  • gas is generated from the adhesive layer 134 that adhesively holds the target chip 100, or the adhesive layer 134 expands.
  • the target chip 100 gradually floats.
  • the face-to-face distance Df drops sharply.
  • the inter-surface distance Df of the target chip 100 becomes less than the neutral distance Dn, and a pressing force acts on the target chip 100 . If the target chip 100 can be completely peeled off, the controller 22 raises the PU head 40 to take off the target chip 100 at time t6.
  • the PU head 40 is on standby at the standby height hw during the takeoff preparation period. Therefore, even when the target chip 100 floats, the PU head 40 can be prevented from contacting the target chip 100 .
  • the standby height hw is set to a value that makes the inter-surface distance Df smaller than the maximum effective distance Dv before the target chip 100 starts to float. Therefore, the force of the air layer 72 can be applied to the target chip 100 during the takeoff preparation period. As a result, the target chip 100 is always held by the non-contact chuck 60, so even if the gas suddenly blows out from the adhesive layer 134, the target chip 100 is prevented from scattering.
  • the configuration described so far is only an example, and even if the target chip 100 floats during the takeoff preparation period, the position of the PU head 40 is controlled so that the target chip 100 and the PU head 40 do not come into contact with each other.
  • Other configurations, if any, may be changed.
  • an air-jet non-contact chuck 60 is employed, and a dicing tape 130 that self-separates upon irradiation with ultraviolet rays 70 is employed.
  • the non-contact chuck 60 may be of an ultrasonic type, and the dicing tape 130 may be self-peeling by heat irradiation.

Landscapes

  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Dicing (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

半導体装置を製造する製造装置（１０）は、ウエハ保持装置（１２）と、対象チップ（１００）を非接触で保持するＰＵヘッド（４０）を有するＰＵ装置（１４）と、ダイシングテープ（１３０）の裏面側から前記対象チップ（１００）にエネルギを照射して、前記ダイシングテープ（１３０）の粘着力を低減させるエネルギ照射装置（１６）と、コントローラ（２２）と、を備え、前記ダイシングテープ（１３０）の粘着層は、前記エネルギの照射に伴い粘着力が低下するとともに前記対象チップ（１００）を微小距離だけ浮上させる自己剥離粘着層であり、前記コントローラ（２２）は、テイクオフ準備期間において、前記対象チップ（１００）が浮上しても前記対象チップ（１００）と前記ＰＵヘッド（４０）とが接触しないように、前記ＰＵヘッド（４０）の位置を制御する。

Description

半導体装置の製造装置
　本明細書は、チップを基板に接合して半導体装置を製造する製造装置を開示する。
　フリップチップ実装では、チップの接合面を、基板または他のチップである接合対象に押し当てることで、当該チップを接合対象に接合している。この場合、チップの接合対象への接合品質は、接合面の品質に大きく依存する。特に、原子結合または分子結合を利用して、チップを接合対象に常温で接合する常温接合を行う場合、チップの接合面は、高い品質を保つことが要求される。
特開２００８－１３０７４２号公報
　しかしながら、従来、チップのピックアップの過程で、接合面の品質が低下することがあった。すなわち、通常、ボンディング前のチップは、その接合面を上に向けた姿勢で、ダイシングテープ上に粘着保持されている。従来のピックアップ装置は、チップをダイシングテープからピックアップするために、チップを吸引保持しており、ピックアップの過程で、チップの接合面に機械的に接触していた。こうした機械的接触に起因して、チップの接合面が機械的または化学的に変化し、接合対象との接合品質が低下することがあった。
　なお、特許文献１には、刺激を与えることにより粘着力が低下するダイシングテープをウエハに貼付したうえで当該ウエハを個々のチップにダイシングするダイシング工程と、ダイシングテープに刺激を与えて粘着力を低下させる粘着力低下工程と、チップを吸引ノズルで吸引してピックアップするピックアップ工程と、を有する方法が開示されている。かかる技術によれば、ピックアップ前に、ダイシングテープの粘着力が低下しているため、チップを小さい力でピックアップできる。
　しかし、特許文献１の技術でも、ピックアップの際、吸引ノズルが、チップの接合面に機械的に接触するため、接合面の変質を防ぐことができず、チップの対象物への接合品質の低下を防止できない。
　そこで、本明細書では、チップの対象物への接合品質をより向上できる半導体装置の製造装置を開示する。
　本明細書で開示する半導体装置の製造装置は、接合面と前記接合面と対向する保持面とを有するチップを、接合対象に接合して半導体装置を製造する製造装置であって、前記保持面がダイシングテープの表面に粘着保持された１以上の前記チップを、前記ダイシングテープとともに保持するウエハ保持装置と、前記１以上のチップのうちピックアップ対象のチップである対象チップを非接触で保持するピックアップヘッドを有し、前記対象チップを前記ダイシングテープからピックアップするピックアップ装置と、前記ダイシングテープの裏面側から前記対象チップに向かって、エリア選択的に、光または熱であるエネルギを照射して、前記ダイシングテープの粘着力を低減させるエネルギ照射装置と、前記ピックアップ装置およびエネルギ照射装置の動作を制御するコントローラと、を備え、前記ダイシングテープの粘着層は、前記エネルギの照射に伴い粘着力が低下するとともに前記対象チップを微小距離だけ浮上させる自己剥離粘着層であり、前記コントローラは、前記ピックアップのために前記ピックアップヘッドを前記対象チップに近接させてから前記対象チップを前記ダイシングテープからテイクオフさせるまでのテイクオフ準備期間において、前記対象チップが浮上しても前記対象チップと前記ピックアップヘッドとが接触しないように、前記ピックアップヘッドの位置を制御する、ことを特徴とする。
　この場合、前記コントローラは、前記テイクオフ準備期間において、前記対象チップの浮上を相殺するように前記ピックアップヘッドを上昇させることで、前記ピックアップヘッドの吸着面と前記対象チップの前記接合面との距離である面間距離を一定に保ってもよい。
　また、前記ピックアップヘッドは、前記面間距離が、最大有効距離より小さく、かつ、中立距離より大きい場合に前記対象チップを前記吸着面に引き寄せ、前記面間距離が前記中立距離より小さい場合に前記対象チップを前記吸着面から離れる方向に押し付け、前記コントローラは、前記テイクオフ準備期間において、前記面間距離を中立距離より小さい距離で一定に保ってもよい。
　また、前記コントローラは、前記テイクオフ準備期間において、前記ピックアップ装置に作用する荷重を一定に保つように、前記ピックアップヘッドを位置－荷重制御してもよい。
　また、前記コントローラは、前記テイクオフ準備期間において前記面間距離を一定に保つための前記ピックアップヘッドの目標位置の時間変化を示す目標プロファイルを記憶しており、前記テイクオフ準備期間中、前記目標プロファイルに従って前記ピックアップヘッドの位置を制御してもよい。
　また、前記コントローラは、前記テイクオフ準備期間において、前記ピックアップヘッドを待機高さで待機させ、前記待機高さは、前記対象チップが完全に浮上した際に、前記ピックアップヘッドが前記対象チップに接触することなく前記対象チップを保持できる高さであってもよい。
　この場合、前記ピックアップヘッドは、前記ピックアップヘッドの吸着面と前記対象チップの前記接合面との距離である面間距離が、最大有効距離より小さく、かつ、中立距離より大きい場合に前記対象チップを前記吸着面に引き寄せ、前記面間距離が前記中立距離より小さい場合に前記対象チップを前記吸着面から離れる方向に押し付け、前記待機高さは、前記対象チップが浮上開始する前のタイミングで、前記面間距離が、最大有効距離より小さく、かつ、中立距離より大きくなる高さであってもよい。
　また、前記ピックアップヘッドは、吸着面からエアを噴出、または、前記吸着面に超音波振動を付与することで、吸着対象物との間に空気層を形成しつつ前記吸着対象物を非接触で保持し、前記コントローラは、前記エネルギ照射装置による前記エネルギの照射の開始と同時、または照射の開始より前に、前記エアの噴出または前記超音波振動の付与を開始させてもよい。
　本明細書で開示する他の半導体装置の製造装置は、接合面と前記接合面と対向する保持面とを有するチップを、接合対象に接合して半導体装置を製造する製造装置であって、前記保持面がダイシングテープの表面に粘着保持された１以上のチップを、前記ダイシングテープとともに保持するウエハ保持装置と、前記チップの前記接合面に対向して配置され、前記１以上のチップのうちピックアップ対象のチップである対象チップを非接触で保持してピックアップするピックアップ装置と、前記ダイシングテープの裏面側から前記対象チップに向かって、エリア選択的に、光または熱であるエネルギを照射して、前記ダイシングテープの粘着力を低減させるエネルギ照射装置と、前記ピックアップ装置およびエネルギ照射装置の動作を制御するコントローラと、を備える、ことを特徴とする。
　この場合、前記ダイシングテープの粘着層は、紫外線の照射に伴い粘着力が低下するとともにガスを発生するＵＶ自己剥離粘着層であり、前記エネルギ照射装置は、前記エネルギとして紫外線を照射し、前記ピックアップ装置は、その吸着面の中央からエアを噴出して、前記中央に真空吸引力を発生させつつ前記吸着対象物との間にエア層を形成することで、前記吸着対象物を非接触で保持するエア噴出式の非接触チャックを有してもよい。
　この場合、前記コントローラは、前記ピックアップ装置による前記エアの噴出開始後または同時に、前記エネルギ照射装置による前記紫外線の照射を開始させてもよい。
　また、前記コントローラは、前記エネルギの照射エリアが、前記対象チップの外形より外側に広がったエリアになるように、前記エネルギ照射装置を制御してもよい。
　また、さらに、前記ピックアップ装置が前記対象チップから受ける反力を検出する検出部を備え、前記コントローラは、前記検出部による検出荷重の変化に基づいて、前記対象チップが前記ダイシングテープから剥離されたタイミングを判断してもよい。
　また、前記コントローラは、前記ピックアップ装置による前記対象チップの吸引開始前に、前記粘着力が残存する量の前記エネルギを前記エネルギ照射装置に照射させるプレ照射処理と、前記プレ照射処理の後、残存している前記粘着力が消失する量の前記エネルギを前記エネルギ照射装置に照射させる本照射処理と、を実行するように構成されていてもよい。
　また、前記ダイシングテープの粘着層は、熱の照射に伴い粘着力が低下し、前記エネルギ照射装置は、前記エネルギとして熱を照射し、前記ピックアップ装置は、その吸着面の中央から径方向外側にエアを噴出して、前記中央に真空吸引力を発生させつつ前記吸着対象物との間にエア層を形成することで、前記吸着対象物を非接触で保持するエア噴出式の非接触チャックを有しており、前記コントローラは、前記粘着力が消失する量の前記エネルギを前記エネルギ照射装置に照射させた後、前記ピックアップ装置による前記エアの噴出を開始させてもよい。
　本明細書で開示する半導体装置の製造装置では、ダイシングテープの粘着力を局所的に消失させる。そのため、吸引力の小さい非接触のピックアップ装置でも、対象チップをピックアップできる。そして、これにより、対象チップの接合面の品質低下を効果的に防止でき、チップの対象物への接合品質をより向上できる。
製造装置の構成を示す図である。 ＰＵヘッドの構成を示す概略図である。 ＰＵヘッドによるピックアップの様子を示すイメージ図である。 ＰＵヘッドによるピックアップの様子を示すイメージ図である。 ＰＵヘッドによるピックアップの様子を示すイメージ図である。 ピックアップ処理の流れを示すフローチャートである。 ピックアップ処理の他の流れを示すフローチャートである。 超音波式の非接触チャックの構成を示す図である。 規制機構の一例を示す図である。 エネルギ照射に伴う対象チップの挙動を示すイメージ図である。 空気層が対象チップに及ぼす力と面間距離との関係を説明する図である。 テイクオフ準備期間中におけるＰＵヘッドの位置制御の様子を示すイメージ図である。 ピックアップ処理におけるタイミングチャートの一例である。 テイクオフ準備期間中におけるＰＵヘッドの位置制御の他の例の様子を示すイメージ図である。 ピックアップ処理におけるタイミングチャートの他の一例である。
　以下、図面を参照して半導体装置の製造装置１０の構成について説明する。図１は、製造装置１０の構成を示す図である。製造装置１０は、ダイシングテープ１３０からチップ１００をピックアップし、これを基板１１０または他のチップ１００である接合対象に接合し、半導体装置を製造する。チップ１００は、その一面に接合材が設けられており、当該一面を接合対象に押し付けることで接合対象に接合される。なお、以下では、チップ１００のうち、接合材が形成される面を、「接合面１０２」と呼び、その反対側の面を「保持面」と呼ぶ。また、以下の図面では、接合面１０２を太線で図示する。
　チップ１００を接合対象に接合する際、接合材が溶融するように、チップ１００を加熱してもよいが、本例では、チップ１００を加熱することなく、常温で接合対象に接合する。こうした常温接合は、原子結合または分子結合を利用した接合である。常温接合を行うために、本例のチップ１００の接合面１０２は、高い品質を維持することが求められている。
　チップ１００を接合対象に接合するために、製造装置１０は、実装ヘッド１８とステージ２０とを有している。ステージ２０は、基板１１０が載置される台である。実装ヘッド１８は、ステージ２０と対向配置されており、その末端においてチップ１００の保持面を吸引保持する。換言すれば、実装ヘッド１８は、チップ１００の接合面１０２がステージ２０に向くように、チップ１００を保持する。この実装ヘッド１８が、ステージ２０に対して相対移動することで、チップ１００が接合対象に押し付けられる。
　実装ヘッド１８にチップ１００を供給するために、製造装置１０には、さらに、ウエハ保持装置１２と、ピックアップ装置（以下「ＰＵ装置」と呼ぶ）１４と、エネルギ照射装置１６と、が設けられている。ウエハ保持装置１２は、ダイシングテープ１３０とともにウエハを保持する。ウエハは、予め、ダイシングテープ１３０を貼付したうえで、ダイシングされ、個々のチップ１００に分割されている。そのため、ダイシングテープ１３０の表面には、複数のチップ１００が並んでいる。ダイシングテープ１３０は、後に詳説するように、基材１３２と、粘着層１３４と、を有しており、粘着層１３４の粘着力で個々のチップ１００を保持している。ダイシングテープ１３０には、ウエハを取り囲むように、ウエハリング１３６が取り付けられている。複数のチップ１００は、保持面が粘着層１３４に接触し、接合面１０２が上側を向く姿勢（いわゆるフェイスアップの姿勢）でダイシングテープ１３０に保持されている。
　ウエハ保持装置１２は、ダイシングテープ１３０に、面方向外側の張力を付与した状態で保持するもので、エキスパンドリング３０とリング押さえ３２とを有している。エキスパンドリング３０は、軸方向に貫通する貫通孔が形成された略筒状部材であり、その下端には径方向外側に延びるフランジが設けられている。このエキスパンドリング３０の内径は、ウエハの径よりも大きく、ウエハリング１３６の内径よりも小さい。
　ダイシングテープ１３０は、このエキスパンドリング３０の上に載置される。また、ダイシングテープ１３０に取り付けられたウエハリング１３６は、リング押さえ３２により、エキスパンドリング３０のフランジに押し付けられて固定される。このとき、ダイシングテープ１３０は、エキスパンドリング３０の貫通孔の上端を覆う状態であり、貫通孔を介して、ダイシングテープ１３０に下側からアクセスできる。
　ＰＵ装置１４は、ダイシングテープ１３０から、チップ１００をフェイスアップ状態でピックアップしたのち、フェイスダウン姿勢に変更して、実装ヘッド１８に、直接または間接的に受け渡す。かかるＰＵ装置１４は、図１に示すように、チップ１００の接合面１０２に対向して配置されており、ピックアップ対象のチップ１００（以下「対象チップ１００」と呼ぶ）の接合面１０２を保持するＰＵヘッド４０を有している。ＰＵヘッド４０は、対象チップ１００を、ピックアップした後、１８０度回転し、対象チップ１００をフェイスダウン姿勢に変更する。ＰＵ装置１４は、このフェイスダウン姿勢の対象チップ１００を実装ヘッド１８に引き渡す。なお、図１では、対象チップ１００を、ＰＵ装置１４から実装ヘッド１８に直接、渡しているが、他の装置を介在させて渡すようにしてもよい。
　エネルギ照射装置１６は、ダイシングテープ１３０の裏面側、すなわち、ダイシングテープ１３０を挟んでＰＵ装置１４の反対側に設けられている。このエネルギ照射装置１６は、対象チップ１００に向かって、エリア選択的に、エネルギを照射して、ダイシングテープ１３０の粘着力を局所的に低減させる。エネルギは、ダイシングテープ１３０の粘着層の特性に応じて選択される。本例では、エネルギとして光、より具体的には、紫外線を照射している。エネルギをエリア選択的に照射するために、エネルギ照射装置１６は、エネルギ発生源（例えばＵＶランプ）の位置および／または姿勢を変更させてもよいし、エネルギ発生源とダイシングテープ１３０との間に、照射エリアを限定するためのマスク部材を設けてもよい。いずれにしても、エネルギ照射装置１６は、対象チップ１００の位置に応じて、エネルギの照射位置を変更する。こうしたエネルギ照射装置１６を設けている理由については、後述する。
　コントローラ２２は、上述した実装ヘッド１８やＰＵ装置１４、エネルギ照射装置１６の駆動を制御する。コントローラ２２は、物理的には、プロセッサ５０とメモリ５２とを有したコンピュータである。
　ところで、上述した通り、ＰＵヘッド４０は、対象チップ１００の接合面１０２を保持してピックアップするが、この際、ＰＵヘッド４０の一部が、接合面１０２に機械的に接触すると、接合面１０２が機械的または化学的に変化してしまい、接合面１０２の品質が低下することがある。これは、チップ１００と接合対象との接合品質の低下の原因となる。特に、上述した通り、常温接合する際には、接合面１０２の品質を高く保つ必要があるため、ＰＵヘッド４０と接合面１０２との機械的接触を防止することが求められている。
　そこで、本例では、ＰＵヘッド４０に、対象チップ１００の接合面１０２を非接触で保持する非接触チャック６０を設けている。また、対象チップ１００に対してエネルギを照射することでダイシングテープ１３０の粘着力を低減させるエネルギ照射装置１６を設けている。以下、この非接触チャック６０およびエネルギ照射装置１６について詳説する。
　図２は、ＰＵヘッド４０の構成を示す概略図である。本例のＰＵヘッド４０は、上述した通り、対象チップ１００の接合面１０２を非接触で保持する非接触チャック６０を有する。この非接触チャック６０には、その底面（すなわちの吸着面６２）の略中央から面方向外側に向かって圧縮エアＣＡを噴出する噴出孔（図示せず）が複数形成されている。この噴出孔から圧縮エアＣＡが、放射状に、あるいは、サイクロン状に、吸着面６２に沿って流れることで、吸着面６２の略中央には、真空６４が形成される。この真空６４が形成された状態で、接合面１０２との距離が所定の吸引距離以下になるまで、吸着面６２が接合面１０２に近接することで、対象チップ１００が吸着面６２に引き寄せられる。その一方で、接合面１０２と吸着面６２との間には、面方向外側に流れる圧縮エアＣＡによるエア層が形成されている。このエア層により、接合面１０２が吸着面６２に接触することが排斥される。つまり、吸着面６２の下側には、真空６４の形成で生じる吸引力と、エア層で生じる排斥力と、が同時に生じており、これにより、非接触チャック６０は、エア層を介して、非接触で、対象チップ１００を保持できる。
　このように、非接触チャック６０で対象チップ１００を保持することで、接合面１０２の損傷を確実に防止できる。しかしながら、非接触チャック６０による吸引力は、非常に小さい。そのため、非接触チャック６０では、ダイシングテープ１３０の粘着力に抗して、対象チップ１００をダイシングテープ１３０から引き剥がすことは難しかった。
　そこで、本例では、ダイシングテープ１３０の粘着力を局所的に低減させるために、エネルギ照射装置１６を設けている。ここで、本例で取り扱うダイシングテープ１３０について説明する。図３から図５は、ＰＵヘッド４０によるピックアップの様子を示すイメージ図である。
　図３～図５に示すように、ダイシングテープ１３０は、基材１３２と、粘着層１３４と、を積層して構成される。粘着層１３４は、エネルギ、より具体的には、紫外線を照射することで粘着力を失うとともに、対象チップ１００が自動的に剥離されるＵＶ自己剥離粘着層である。かかるＵＶ自己剥離粘着層は、例えば、特殊アクリル系ポリマーとＵＶ官能型ガス発生剤と、で構成できる。ＵＶ自己剥離粘着層に紫外線を照射すると粘着剤中に窒素ガスが発生し、そのガスが粘着剤の外部、粘着面界面に放出され、接着界面にガスが溜まっていくことによって、接着対象物が自然に剥がれていく。基材１３２は、紫外線を透過できればよく、例えば、ポリアクリル、ポリオレフィン、ポリカーボネート、塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン、ポリウレタン、ポリイミド等の透明な樹脂からなるシートで構成されてもよい。また、別の形態として、基材１３２は、網目状の構造を有するシート、孔が開けられたシート等で構成されてもよい。
　こうしたダイシングテープ１３０のうち対象チップ１００に対応するエリアに、エネルギ照射装置１６により紫外線７０を照射すると、図４に示すように、当該エリアの粘着力が低減されるとともに、当該エリアにおける粘着層１３４からガスが発生し、対象チップ１００が、自動的に剥離される。そして、対象チップ１００がダイシングテープ１３０から剥離されることで、非接触チャック６０の小さな吸引力でも、対象チップ１００をピックアップすることができる。最終的に、非接触チャック６０は、図５に示すように、対象チップ１００との間にエア層を介在させた状態で、非接触で、対象チップ１００を保持して持ち上げる。
　以上の説明で明らかなとおり、本例によれば、粘着層１３４にエネルギを照射して局所的に粘着力を低減させることで、非接触チャック６０を用いて、対象チップ１００をピックアップできる。そして、これにより、接合面１０２の品質劣化を効果的に防止でき、対象チップ１００と接合対象との接合品質をより向上できる。
　なお、エネルギ照射装置１６による紫外線７０の照射は、非接触チャック６０が、対象チップ１００の近接位置において圧縮エアＣＡの噴出を開始すると同時、または、噴出を開始した後に、開始する。これは、ＵＶ自己剥離粘着層から発生するガスによる対象チップ１００の飛び跳ねを防止するためである。すなわち、上述した通り、本例のダイシングテープ１３０の粘着層１３４は、ＵＶ自己剥離粘着層であるが、かかるＵＶ自己剥離粘着層は、紫外線７０の照射によりガスを発生させる。このガスの噴出力によって、対象チップ１００が、ダイシングテープ１３０から飛び跳ねることがあった。本例では、紫外線７０の照射の前、換言すれば、ガスの発生前に、非接触チャック６０のエア噴出を開始することで、対象チップ１００の飛び跳ねを、圧縮エアＣＡの力で抑えることができる。その結果、対象チップ１００を適切な姿勢でピックアップすることができる。
　また、紫外線７０（すなわちエネルギ）の照射エリアＥａは、対象チップ１００を完全にカバーできるように、対象チップ１００の外形より僅かに外側に広がるエリアとしている。照射エリアＥａを、対象チップ１００よりも大きくすることで、照射エリアＥａの位置決めに若干の誤差があったとしても、対象チップ１００の全面を確実に照射できる。そして、対象チップ１００の全面の粘着力が確実に低減することで、吸引力が小さい非接触チャック６０でも、対象チップ１００を確実に吸引できる。なお、従来の接触式チャックの場合、隣接する他のチップ１００を誤って吸引しないために、照射エリアＥａは、対象チップ１００の外形より僅かに小さくする必要があった。しかし、繰り返し述べる通り、本例で用いる非接触チャック６０は、吸引力が小さいため、他のチップ１００の一部の粘着力が低減したとしても、当該他のチップ１００を誤って吸引することはない。したがって、照射エリアＥａを、対象チップ１００より大きく設定したとしても、問題はない。
　ＰＵ装置１４は、紫外線７０の照射により対象チップ１００がダイシングテープ１３０から剥離されれば、ＰＵヘッド４０を上昇させる。対象チップ１００が剥離されたタイミング、ひいては、ＰＵヘッド４０を上昇させるタイミングは、紫外線７０の照射開始からの経過時間で判断してもよいし、ＰＵヘッド４０に作用する荷重の変化から判断してもよい。例えば、紫外線７０の照射開始から剥離までに要する時間を剥離時間として予め実験により取得しておき、実際のピックアップ処理の際には、紫外線７０の照射開始から剥離時間が経過したタイミングで対象チップ１００が剥離されたと判断してもよい。
　また、別の形態として、ＰＵヘッド４０に、当該ＰＵヘッド４０に作用する荷重を検知する検出部４４を設けておき、この検出部４４で検知される検知荷重の変化に基づいて、剥離のタイミングを判断してもよい。すなわち、圧縮エアＣＡを噴出した状態で非接触チャック６０を対象チップ１００に近づけた場合、対象チップ１００には、垂直上向きの吸引の力Ｆａが生じる（図３、図４参照）。対象チップ１００が粘着層１３４により粘着保持されている場合には、この吸引力Ｆａに抗する垂直下向きの反力ＦｂがＰＵヘッド４０に作用する。この反力Ｆｂは、対象チップ１００が、粘着層１３４から剥離されたタイミングで急激に低下する。そこで、この反力Ｆｂ、ひいては、ＰＵヘッド４０に作用する下向きの力を検出部４４で検知し、検知荷重が急低下したタイミングを、剥離のタイミングとして判断してもよい。なお、検出部４４は、ＰＵヘッド４０に作用する荷重を検知する荷重センサを有してもよい。また、別の形態として、検出部４４は、ＰＵヘッド４０を駆動するトルクフィードバック可能なモータの出力を監視することによりＰＵヘッド４０に作用する下向きの力を検知する機構でもよい。
　次に、対象チップ１００をピックアップする処理の流れについて説明する。図６は、ピックアップ処理の流れを示すフローチャートである。対象チップ１００をピックアップする際、コントローラ２２は、最初に、ＰＵヘッド４０の位置決めを行う（Ｓ１０）。すなわち、ＰＵヘッド４０を、対象チップ１００の真上に水平移動させるとともに、ＰＵヘッド４０を下降させて、ＰＵヘッド４０を対象チップ１００に吸引力が作用する距離、すなわち、吸引距離まで対象チップ１００に近接させる。
　ＰＵヘッド４０が対象チップ１００に近接すれば、コントローラ２２は、ＰＵヘッド４０の非接触チャック６０に圧縮エアＣＡを供給し、吸着面６２から圧縮エアＣＡを噴出させる（Ｓ１２）。これにより、非接触チャック６０の下側に真空６４が形成され、対象チップ１００に吸引力が作用する。
　圧縮エアＣＡの噴出が開始されれば、コントローラ２２は、エネルギ照射装置１６による紫外線７０の照射を開始する（Ｓ１４）。エネルギ照射装置１６は、対象チップ１００に対応するエリアにのみ、紫外線７０を照射する。コントローラ２２は、この紫外線７０の照射から、所定の剥離時間が経過するまで、紫外線７０の照射を継続する。そして、剥離時間が経過すれば（Ｓ１６でＹｅｓ）、コントローラ２２は、対象チップ１００がダイシングテープ１３０から剥離されたと判断する。なお、上述した通り、経過時間に替えて、ＰＵヘッド４０に作用する荷重で、剥離のタイミングを把握してもよい。いずれにしても、対象チップ１００が剥離できれば、コントローラ２２は、紫外線７０の照射を停止させたうえで（Ｓ１８）、ＰＵヘッド４０を上昇させる（Ｓ２０）。これにより、一つの対象チップ１００のピックアップが完了となる。ピックアップ後、ＰＵ装置１４は、必要に応じて、ピックアップした対象チップ１００を実装ヘッド１８に引き渡す。また、新たなチップ１００のピックアップが必要になれば、再び、ステップＳ１０～Ｓ２０を繰り返す。
　以上の説明で明らかなとおり、本例によれば、ＰＵ装置１４が、接合面１０２に接触することなく、対象チップ１００をピックアップできるため、接合面１０２の品質低下を防止でき、対象チップ１００と接合対象との接合品質をより向上できる。なお、ここまで説明した構成は、一例であり、対象チップ１００を非接触で保持してピックアップするＰＵ装置１４と、対象チップ１００に向かって、エリア選択的にエネルギを照射してダイシングテープ１３０の粘着力を局所的に低減させるエネルギ照射装置１６と、を備えるのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。
　例えば、これまでの説明では、圧縮エアＣＡの噴出後に、紫外線７０の照射を開始している。しかし、圧縮エアＣＡの噴出前、換言すれば、ＰＵ装置１４による対象チップ１００の吸引開始前に、粘着力が残存する量のエネルギを照射させるプレ照射処理を実行してもよい。そして、このプレ照射処理の後に、残存している粘着力が消失する量のエネルギを照射する本照射処理を実行してもよい。
　この場合、プレ照射処理は、ダイシングテープ１３０上の複数のチップ１００全てに対して、予め、一括して実行してもよい。また、別の形態として、ＰＵ装置１４が、チップ１００の吸引以外の処理、例えば、チップ１００を実装ヘッド１８に搬送する処理等を行っている期間中に、次にピックアップする予定の単一のチップ１００に対してプレ照射処理を行ってもよい。このように、プレ照射処理を予め行うことで、本照射処理におけるエネルギ照射時間を短縮でき、ピックアップに要する時間を短縮できる。
　また、これまでの説明では、粘着力を消失させるためのエネルギとして、光、より具体的には紫外線を照射しているが、他の種類のエネルギ、例えば、熱を照射してもよい。すなわち、ダイシングテープ１３０の種類によっては、紫外線ではなく、熱により粘着力を消失するものがある。例えば、粘着層１３４を構成する粘着剤として、加熱により架橋して弾性率が向上、ひいては、粘着性が低下する熱硬化型粘着剤や、加熱により発泡する発泡剤を含有した熱発泡型粘着剤を用いたダイシングテープ１３０が知られている。かかるダイシングテープ１３０でチップ１００を保持する場合、エネルギ照射装置１６は、エネルギとして熱を照射してもよい。
　ところで、非接触チャック６０から圧縮エアＣＡを噴出した場合、対象チップ１００の周辺に風が生じるため、対象チップ１００およびその周辺のダイシングテープ１３０の温度が低下しやすい。そのため、熱の照射と並行して圧縮エアＣＡの噴出を行うと、剥離層の温度が十分に上昇せず、対象チップ１００の剥離が不十分となるおそれがある。そこで、エネルギとして熱を照射する場合、非接触チャック６０からの圧縮エアＣＡの噴出は、対象チップ１００の剥離完了後、換言すれば、熱の照射完了後に行うようにしてもよい。
　図７は、熱を照射する場合のピックアップ処理の流れを示すフローチャートである。図７に示すように、熱自己剥離型のダイシングテープ１３０を用いる場合には、ＰＵヘッド４０を位置決めした後（Ｓ３０）は、圧縮エアＣＡの噴出（Ｓ３６）に先立って、熱照射を開始する（Ｓ３２）。そして、所定の剥離時間が経過し（Ｓ３４でＹｅｓ）、対象チップ１００の剥離が完了したと判断できれば、圧縮エアＣＡの噴出を開始し（Ｓ３６）、対象チップ１００をＰＵヘッド４０で非接触保持する。
　また、これまでの説明では、圧縮エアＣＡを噴出することで、吸着対象を非接触保持するエア噴出式の非接触チャック６０を用いているが、他の形態の非接触チャック６０を用いてもよい。例えば、高周波振動を利用して吸着対象を非接触保持する超音波式の非接触チャック６０を用いてもよい。図８は、超音波式の非接触チャック６０の構成を示す図である。かかる非接触チャック６０は、電圧を印可することで、高周波で微振動するソノトロード６６を有している。この微振動により、非接触チャック６０の下面には、圧縮された薄い空気の膜、いわゆるスクイーズ膜６８が形成される。このスクイーズ膜６８が、吸着面６２への対象チップ１００の接触を排斥する。非接触チャック６０は、こうしたスクイーズ膜６８の形成と並行して、エア吸引も行う。その結果、対象チップ１００は、吸着面６２に吸引される一方で、スクイーズ膜６８により吸着面６２への接触が阻害されるため、非接触チャック６０は、対象チップ１００を非接触で保持できる。
　ところで、エア噴出式および超音波式のいずれの場合でも、非接触チャック６０は、その軸方向において、吸着対象物（対象チップ１００）を拘束するが、吸着面６２方向においては、吸着対象物を拘束しない。そのため、非接触チャック６０で吸引された対象チップ１００は、吸着面６２の面方向には、比較的容易に移動しやすかった。
　そこで、こうした対象チップ１００の面方向移動を抑制するために、ＰＵヘッド４０に、対象チップ１００の面方向移動を規制する規制機構を設けてもよい。図９は、規制機構の一例を示す図である。図９では、ＰＵヘッド４０の周面に、軸方向に進退可能な規制ピン８０を設けている。規制ピン８０は、バネ８２により下方向に付勢されている。非接触チャック６０が、ダイシングテープ１３０上の対象チップ１００に近接した場合、規制ピン８０は、対象チップ１００に隣接する他のチップ１００の接合面１０２に接触する。このとき、規制ピン８０は、他のチップ１００から受ける反力により、バネ８２の付勢力に抗して、上方に退避する。一方、ＰＵヘッド４０が対象チップ１００を持ち上げれば、規制ピン８０は、バネの付勢力により下方に進出する。このとき、規制ピン８０の下端は、対象チップ１００の上面（接合面１０２）より低く、規制ピン８０は、対象チップ１００の周面に近接する。そのため、対象チップ１００が、面方向に移動しようとしても、対象チップ１００が規制ピン８０に当接することになり、対象チップ１００の面方向の移動が規制される。
　なお、上述の説明から明らかなとおり、規制ピン８０は、他の対象チップ１００の接合面１０２に接触する。この接触により、チップ１００の接合対象への接合品質が低下しないように、規制ピン８０の位置を決定する。すなわち、接合面１０２の中でも、接合対象に接合される接合材（例えば電極部）等は、高い品質を保つことが求められるが、当該接合材が無いエリアは、その品質が若干変化しても、接合品質に悪影響を与えない。したがって、規制ピン８０を設ける場合は、この接合品質に影響を与えない箇所に接触するように、その位置やサイズを決定すればよい。
　次に、他の実施形態について説明する。本実施形態の製造装置１０の構成は、図１に示した装置１０とほぼ同じである。本実施形態の製造装置１０は、対象チップ１００をピックアップするために、ＰＵヘッド４０を対象チップ１００に近接させてからテイクオフさせるまでの期間（以下「テイクオフ準備期間」と呼ぶ）における制御を特殊なものとしている。
　また、本実施形態で用いるダイシングテープ１３０は、エネルギ（例えば紫外線または熱等）の照射に伴い、対象チップ１００を浮上させる。これについて図１０を参照して説明する。上述した通り、また、図１０に示す通り、ダイシングテープ１３０は、基材１３２と、粘着層１３４と、を有する。図１０の状態Ｓ１は、このダイシングテープ１３０にエネルギを照射する前の初期状態を示している。初期状態Ｓ１において、粘着層１３４は、対象チップ１００を粘着保持している。
　この粘着層１３４は、エネルギの照射に伴い、ガスを発生させたり、膨張したりする。こうしたガスの発生および膨張により、対象チップ１００が、粘着層１３４から自然に剥がれる。また、ガスの発生および膨張により、対象チップ１００は、図１０の状態Ｓ２に示すように、対象チップ１００が上方に浮上する。そのため、ＰＵヘッド４０の高さ位置を、初期状態Ｓ１において対象チップ１００に過度に近接する高さ位置（例えば図１０における高さｈａ）で固定すると、エネルギ照射に伴い浮上した対象チップ１００とＰＵヘッド４０とが接触するおそれがあった。一方で、ＰＵヘッド４０を、初期状態Ｓ１において対象チップ１００から大きく離れた位置で固定すると、非接触チャック６０で対象チップ１００を保持できない。そのため、ガスの噴出力により、対象チップ１００が、図１０の状態Ｓ３に示すように、ダイシングテープ１３０から跳ね上がって、飛散することがあった。
　そこで、本実施形態では、エネルギ照射に伴う対象チップ１００の浮上の挙動を考慮して、ＰＵヘッド４０の位置制御を行う。このＰＵヘッド４０の位置制御の説明に先立って、吸着面６２と接合面１０２との距離（以下「面間距離Ｄｆ」と呼ぶ）と、非接触チャック６０が対象チップ１００に及ぼす力と、の関係について説明する。
　上述した通り、非接触チャック６０がエア噴出式の場合には、吸着面６２の下側に真空６４（図２参照）の層が形成され、超音波式の場合には、吸着面６２の下側にスクイーズ膜６８（図８参照）が形成される。この真空６４の層およびスクイーズ膜６８は、いずれも、吸着力と斥力とを有する空気層７２である。面間距離Ｄｆが、所定の最大有効距離Ｄｖより小さくなれば、空気層７２の力が対象チップ１００に作用する。
　より具体的に説明すると、図１１（ａ）に示すように、面間距離Ｄｆが、最大有効距離Ｄｖより小さく、かつ、所定の中立距離Ｄｎより大きい場合、空気層７２は、Ｄｆ＝Ｄｎに近づくように、対象チップ１００を引き付けたまま縮小しようとする。つまり、この場合、対象チップ１００には、吸着面６２に向かう引き寄せの力Ｆａが作用する。
　一方、図１１（ｃ）に示すように、面間距離Ｄｆが中立距離Ｄｎより小さい場合、空気層７２は、Ｄｆ＝Ｄｎに近づくように、膨張しようとする。このとき、対象チップ１００がダイシングテープ１３０で支持されている場合、対象チップ１００は、空気層７２により押さえつけられ、ＰＵヘッド４０には、当該押さえつけの力Ｆｂに応じた反力が作用する。
　次に、本実施形態におけるＰＵヘッド４０の位置制御について説明する。上述したとおり、本実施形態では、エネルギ照射に伴う対象チップ１００の浮上の挙動を考慮して、ＰＵヘッド４０の位置制御を行う。
　具体的に説明すると、ピックアップ処理の際には、ＰＵヘッド４０を対象チップ１００に近接させるとともに、対象チップ１００にエネルギを照射する。そして、対象チップ１００がダイシングテープ１３０から離間されれば、ＰＵヘッド４０を上昇させ、対象チップ１００をダイシングテープ１３０からテイクオフさせる。
　本実施形態では、テイクオフ準備期間中、対象チップ１００とＰＵヘッド４０との接触を防止するために、対象チップ１００の浮上を相殺するようにＰＵヘッド４０を上昇させる。また、このとき、対象チップ１００に押さえつけの力が作用するように、面間距離Ｄｆを、中立距離Ｄｎよりも小さい値で一定に保つ。図１２は、この位置制御の様子を示すイメージ図である。図１２に示すように、本実施形態では、初期状態Ｓ１と状態Ｓ２との間で、対象チップ１００が距離Δｈだけ浮上した場合、ＰＵヘッド４０も距離Δｈだけ上昇させ、面間距離Ｄｆを一定に保つ。
　ここで、本実施形態では、面間距離Ｄｆを一定に保つために、ＰＵヘッド４０に作用する荷重を検知し、この荷重が一定になるように、ＰＵヘッド４０を荷重－位置制御している。荷重を一定に保つことで、空気層７２の厚み、ひいては、面間距離Ｄｆが一定に保たれる。ＰＵヘッド４０に作用する荷重は、ＰＵヘッド４０をＺ方向に動かすモータへの印可する電流（以下「駆動電流」と呼ぶ）から推定する。また、別の形態として、専用の荷重センサをＰＵヘッド４０に搭載してもよい。いずれにしても、コントローラ２２は、テイクオフ準備期間中、ＰＵヘッド４０に作用する荷重が目標値より大きければ、ＰＵヘッド４０を上昇させ、荷重が目標値より小さければＰＵヘッド４０を下降させる。
　図１３は、ピックアップ処理におけるタイミングチャートの一例である。図１３において、一段目は、面間距離Ｄｆを表しており、当該面間距離Ｄｆが中立距離Ｄｎより小さい場合は、対象チップ１００に押さえつけの力が作用し、中立距離Ｄｎより大きい場合は、対象チップ１００に引っ張りの力が作用する。また、図１３における二段目は、ＰＵヘッド４０のＺ方向位置を、三段目は、対象チップ１００のＺ方向位置を示している。さらに、図１３における四段目は、ＰＵヘッド４０を駆動するモータに印加される駆動電流を示している。この駆動電流は、ＰＵヘッド４０に作用する荷重に比例する。また、図１３において、ＰＵヘッド４０は、エア噴出式の非接触チャック６０を有しており、エネルギ照射装置１６は、エネルギとして紫外線７０を照射する。
　対象チップ１００をピックアップする場合、コントローラ２２は、ＰＵヘッド４０を、所定の目標高さｈ１まで下降させる。この場合の目標高さｈ１は、面間距離Ｄｆが、ゼロより大きく、中立距離Ｄｎより小さくなる値である。かかる目標高さｈ１は、予め、実験やシミュレーションを行うことで特定される。図１２では、時刻ｔ１において、ＰＵヘッド４０が目標高さｈ１に到達している。
　ＰＵヘッド４０が目標高さｈ１に到達した後の時刻ｔ２において、コントローラ２２は、非接触チャック６０のエア噴射を開始する。これにより、吸着面６２の下側には空気層７２が形成され、この空気層７２の力により、チップ１００には、所定の大きさの押さえつけの力が発生する。また、ＰＵヘッド４０には、当該押さえつけの力に応じた反力が生じる。これにより、ＰＵヘッド４０に作用する荷重、ひいては、駆動電流が急激に上昇する。コントローラ２２は、駆動電流が、所定の目標電流Ａ１を維持するように、ＰＵヘッド４０を荷重－位置制御する。ここで、目標電流Ａ１は、押さえつけ力に応じた値である。かかる目標電流Ａ１は、予め、実験またはシミュレーションにより求めておく。
　続いて、コントローラ２２は、時刻ｔ３において、エネルギ照射装置１６を駆動し、対象チップ１００への紫外線７０の照射を開始する。これにより、対象チップ１００を粘着保持する粘着層１３４からガスが発生したり、粘着層１３４が膨張したりする。その結果、時刻ｔ４以降、対象チップ１００が徐々に浮上する。
　対象チップ１００が浮上し、面間距離Ｄｆが小さくなると、押さえつけ力、ひいては、駆動電流が上昇する。コントローラ２２は、駆動電流が上昇すれば、当該駆動電流が、目標電流Ａ１になるまで、ＰＵヘッド４０を上昇させる。こうした処理を継続することで、ＰＵヘッド４０は、対象チップ１００の浮上に追従して上昇することとなり、面間距離Ｄｆが、ほぼ一定に保たれる。そして、これにより、対象チップ１００が浮上したとしても、対象チップ１００とＰＵヘッド４０との接触が確実に防止できる。
　対象チップ１００が、ダイシングテープ１３０から完全に剥離された時刻ｔ６において、コントローラ２２は、ＰＵヘッド４０を上昇させて、対象チップ１００をテイクオフさせる。なお、対象チップ１００の剥離完了したタイミング、換言すれば、テイクオフを実行するタイミングは、対象チップ１００（ひいてはＰＵヘッド４０）の浮上量から判断してもよいし、エネルギ照射開始してからの経過時間で判断してもよい。
　以上の説明から明らかな通り、ＰＵヘッド４０を、荷重が一定になるように駆動制御することで、対象チップ１００が浮上しても、面間距離Ｄｆを一定に保つことができ、ＰＵヘッド４０と対象チップ１００との接触を防止できる。また、本実施形態では、面間距離Ｄｆを、中立距離Ｄｎ未満に保つため、テイクオフの直前まで対象チップ１００を空気層７２で押さえつけることができ、ガスの噴出に起因する対象チップ１００の飛散を効果的に防止できる。
　次に他の実施形態について説明する。上述の例では、面間距離Ｄｆを一定に保つために、ＰＵヘッド４０を、荷重が一定になるように位置制御していた。本実施形態では、テイクオフ準備期間において面間距離Ｄｆを一定に保つためのＰＵヘッド４０の目標位置の時間変化を示す目標プロファイルを予め記憶しておく。そして、テイクオフ準備期間中、この目標プロファイルに従ってＰＵヘッド４０の位置制御を行う。
　すなわち、予め、実験やシミュレーションを行い、エネルギ照射してからの対象チップ１００のＺ方向位置の時間変化を求めておく。この対象チップ１００のＺ方向位置の時間変化に基づいて、面間距離Ｄｆを一定に保つことができるＰＵヘッド４０の目標位置の時間変化を、目標プロファイルとして求め、メモリ５２に記憶する。すなわち、図１３の二段目に示すような、ＰＵヘッド４０の時間－位置曲線を予めメモリ５２に記憶しておく。
　コントローラ２２は、エネルギの照射が開始されれば、メモリ５２に記憶された目標プロファイルに従ってＰＵヘッド４０の位置を制御する。すなわち、制御のサンプリングタイミングごとに、ＰＵヘッド４０の実際の位置と、目標位置と、を比較し、実位置が目標位置に近づくように、ＰＵヘッド４０を昇降させる。かかる構成とすることで、対象チップ１００が浮上しても、面間距離Ｄｆを一定に保つことができ、ＰＵヘッド４０と対象チップ１００との接触を防止できる。
　次に他の実施形態について説明する。図１４は、他の実施形態の様子を示すイメージ図である。図１４に示すように、本実施形態では、テイクオフ準備期間中、ＰＵヘッド４０を、所定の待機高さｈｗで待機させる。待機高さｈｗとは、対象チップ１００が完全に浮上した際に、ＰＵヘッド４０が対象チップ１００に接触することなく、対象チップ１００を保持できる高さである。
　また、本実施形態では、待機高さｈｗを、対象チップ１００が浮上開始する前のタイミングで、面間距離Ｄｆが、最大有効距離Ｄｖより小さくなる高さとしている。かかる構成とすることで、テイクオフ準備期間中、空気層７２の力を対象チップ１００に作用させることができるため、対象チップ１００の飛散を効果的に防止できる。
　さらに、本実施形態では、待機高さｈｗを、対象チップ１００が浮上開始する前のタイミングで、面間距離Ｄｆが、中立距離Ｄｎより大きくなる高さとしている。かかる構成とすることで、浮上開始前の段階で、面間距離Ｄｆを比較的大きく確保できるため、対象チップ１００が浮上したとしても、ＰＵヘッド４０と対象チップ１００との接触をより確実に防止できる。こうした待機高さｈｗは、予め、実験やシミュレーションを行って、特定しておく。
　図１５は、本実施形態における、ピックアップ処理におけるタイミングチャートの一例である。図１５において、一段目は、面間距離Ｄｆを表している。また、図１５における二段目は、非接触チャック６０のＺ方向位置を、三段目は、対象チップ１００のＺ方向位置を示している。
　対象チップ１００をピックアップする場合、コントローラ２２は、ＰＵヘッド４０を、所定の待機高さｈｗまで下降させる。図１５では、時刻ｔ１において、ＰＵヘッド４０が待機高さｈｗに到達している。これにより、面間距離Ｄｆは、最大有効距離Ｄｖ未満、中立距離Ｄｎ超過となる。
　続いて、コントローラ２２は、時刻ｔ２において、非接触チャック６０のエア噴射を開始する。これにより、吸着面６２の下側には空気層７２が形成される。この時点で、Ｄｎ＜Ｄｆ＜Ｄｖであるため、対象チップ１００には、所定の大きさの引っ張りの力が発生する。ただし、この時点で、対象チップ１００は、ダイシングテープ１３０に貼りついているため、引っ張りの力を受けても、対象チップ１００のＺ方向位置は変化しない。
　その後、コントローラ２２は、時刻ｔ３において、エネルギ照射装置１６を駆動し、対象チップ１００への紫外線７０の照射を開始する。これにより、対象チップ１００を粘着保持する粘着層１３４からガスが発生したり、粘着層１３４が膨張したりする。その結果、時刻ｔ４以降、対象チップ１００が徐々に浮上する。
　対象チップ１００の浮上に伴い、面間距離Ｄｆが急激に低下する。そして、対象チップ１００が完全に剥離した時刻ｔ５の時点で、対象チップ１００には、面間距離Ｄｆは、中立距離Ｄｎ未満となり、対象チップ１００には、押し付けの力が作用する。対象チップ１００が完全に剥離できれば、時刻ｔ６において、コントローラ２２は、ＰＵヘッド４０を上昇させて、対象チップ１００をテイクオフさせる。
　以上の説明から明らかな通り、本実施形態によれば、テイクオフ準備期間中、ＰＵヘッド４０は、待機高さｈｗで待機している。そのため、対象チップ１００が浮上する場合でも、ＰＵヘッド４０が対象チップ１００に接触することを防止できる。また、待機高さｈｗは、対象チップ１００が浮上開始する前の段階で、面間距離Ｄｆが最大有効距離Ｄｖより小さくなる値としている。そのため、テイクオフ準備期間中、空気層７２の力を対象チップ１００に作用させることができる。これにより、対象チップ１００は、常に、非接触チャック６０で保持されるため、粘着層１３４から急激にガスが噴出したとしても、対象チップ１００の飛散が防止される。
　なお、これまで説明した構成は、一例であり、テイクオフ準備期間において、対象チップ１００が浮上しても、対象チップ１００とＰＵヘッド４０とが接触しないように、ＰＵヘッド４０の位置を制御するのであれば、その他の構成は、変更されてもよい。例えば、図１３、図１５の実施形態では、エア噴射式の非接触チャック６０を採用し、紫外線７０の照射で自己剥離するダイシングテープ１３０を採用している。しかし、非接触チャック６０は、超音波式でもよいし、ダイシングテープ１３０は、熱の照射で自己剥離するものでもよい。
　１０　製造装置、１２　ウエハ保持装置、１４　ＰＵ装置、１６　エネルギ照射装置、１８　実装ヘッド、２０　ステージ、２２　コントローラ、３０　エキスパンドリング、３２　リング押さえ、４０　ＰＵヘッド、４４　検出部、５０　プロセッサ、５２　メモリ、６０　非接触チャック、６２　吸着面、６４　真空、６６　ソノトロード、６８　スクイーズ膜、７０　紫外線、８０　規制ピン、８２　バネ、１００　チップ、１０２　接合面、１１０　基板、１３０　ダイシングテープ、１３２　基材、１３４　粘着層、１３６　ウエハリング。

Claims (8)

  1. 　接合面と前記接合面と対向する保持面とを有するチップを、接合対象に接合して半導体装置を製造する製造装置であって、
    　前記保持面がダイシングテープの表面に粘着保持された１以上の前記チップを、前記ダイシングテープとともに保持するウエハ保持装置と、
    　前記１以上のチップのうちピックアップ対象のチップである対象チップを非接触で保持するピックアップヘッドを有し、前記対象チップを前記ダイシングテープからピックアップするピックアップ装置と、
    　前記ダイシングテープの裏面側から前記対象チップに向かって、エリア選択的に、光または熱であるエネルギを照射して、前記ダイシングテープの粘着力を低減させるエネルギ照射装置と、
    　前記ピックアップ装置およびエネルギ照射装置の動作を制御するコントローラと、
    　を備え、前記ダイシングテープの粘着層は、前記エネルギの照射に伴い粘着力が低下するとともに前記対象チップを微小距離だけ浮上させる自己剥離粘着層であり、
    　前記コントローラは、前記ピックアップのために前記ピックアップヘッドを前記対象チップに近接させてから前記対象チップを前記ダイシングテープからテイクオフさせるまでのテイクオフ準備期間において、前記対象チップが浮上しても前記対象チップと前記ピックアップヘッドとが接触しないように、前記ピックアップヘッドの位置を制御する、
    　ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  2. 　請求項１に記載の半導体装置の製造装置であって、
    　前記コントローラは、前記テイクオフ準備期間において、前記対象チップの浮上を相殺するように前記ピックアップヘッドを上昇させることで、前記ピックアップヘッドの吸着面と前記対象チップの前記接合面との距離である面間距離を一定に保つ、ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  3. 　請求項２に記載の半導体装置の製造装置であって、
    　前記ピックアップヘッドは、前記面間距離が、最大有効距離より小さく、かつ、中立距離より大きい場合に前記対象チップを前記吸着面に引き寄せ、前記面間距離が前記中立距離より小さい場合に前記対象チップを前記吸着面から離れる方向に押し付け、
    　前記コントローラは、前記テイクオフ準備期間において、前記面間距離を中立距離より小さい距離で一定に保つ、
    　ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  4. 　請求項２または３に記載の半導体装置の製造装置であって、
    　前記コントローラは、前記テイクオフ準備期間において、前記ピックアップ装置に作用する荷重を一定に保つように、前記ピックアップヘッドを位置－荷重制御する、ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  5. 　請求項２または３に記載の半導体装置の製造装置であって、
    　前記コントローラは、前記テイクオフ準備期間において前記面間距離を一定に保つための前記ピックアップヘッドの目標位置の時間変化を示す目標プロファイルを記憶しており、前記テイクオフ準備期間中、前記目標プロファイルに従って前記ピックアップヘッドの位置を制御する、ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  6. 　請求項１に記載の半導体装置の製造装置であって、
    　前記コントローラは、前記テイクオフ準備期間において、前記ピックアップヘッドを待機高さで待機させ、
    　前記待機高さは、前記対象チップが完全に浮上した際に、前記ピックアップヘッドが前記対象チップに接触することなく前記対象チップを保持できる高さである、
    　ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  7. 　請求項６に記載の半導体装置の製造装置であって、
    　前記ピックアップヘッドは、前記ピックアップヘッドの吸着面と前記対象チップの前記接合面との距離である面間距離が、最大有効距離より小さく、かつ、中立距離より大きい場合に前記対象チップを前記吸着面に引き寄せ、前記面間距離が前記中立距離より小さい場合に前記対象チップを前記吸着面から離れる方向に押し付け、
    　前記待機高さは、前記対象チップが浮上開始する前のタイミングで、前記面間距離が、最大有効距離より小さく、かつ、中立距離より大きくなる高さである、
    　ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  8. 　請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造装置であって、
    　前記ピックアップヘッドは、吸着面からエアを噴出、または、前記吸着面に超音波振動を付与することで、吸着対象物との間に空気層を形成しつつ前記吸着対象物を非接触で保持し、
    　前記コントローラは、前記エネルギ照射装置による前記エネルギの照射の開始と同時、または照射の開始より前に、前記エアの噴出または前記超音波振動の付与を開始させる、
    　ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
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