JP3945331B2 - 半導体チップのピックアップ装置および吸着剥離ツール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェハから切り出され粘着シートに貼着された状態の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および吸着剥離ツールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の電子部品の小型化に伴って半導体チップは薄型化する傾向にあり、１００μｍ以下の極薄の半導体チップが実用化されるようになっている。しかしながら、このように薄型化した半導体チップは極めて破損しやすいことから、取り扱いが難しく、特にウェハから切り出された個片の半導体チップを取り出す作業が極めて困難になっている。この作業においては、粘着シートに貼着された状態の半導体チップを粘着シートから個片毎に剥離しながら吸着ノズルによってピックアップする動作が反復して行われるが、薄型の半導体チップに従来より用いられていた半導体チップの剥離方法、すなわち粘着シートの下方からニードルによって半導体チップを突き上げる方法を用いると、半導体チップの割れや欠けなどの不具合が多発する。
【０００３】
この不具合を解消するため、粘着シートから半導体チップを取り出す際に、真空吸引力によって粘着シートを半導体チップの下面から引き剥がす方法が用いられるようになっている（例えば特開２００１−１１８８６２号公報参照）。この方法によれば、ニードルによって半導体チップを突き上げる必要がないため、割れや欠けなどの不具合を防止することが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法では、粘着シートを下方から真空吸引するのみでは粘着シートの剥離が困難で、粘着シートの剥離を促進する補助手段、たとえば真空吸着面を粘着シートの下面に対して面方向に相対移動させることによって粘着力を低下させるなどの剥離促進動作の併用を必要としている。このため、機構系の複雑な制御を必要とするとともに、各ピックアップ動作毎に複雑な動作を反復することによるタクトタイムの遅延が避けられず、高い生産性を実現することができなかった。
【０００５】
そこで本発明は、薄型の半導体チップを対象として、割れや欠けなどの不具合を防止するとともに高い生産性を実現することができる半導体チップのピックアップ装置および吸着剥離ツールを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の半導体チップのピックアップ装置は、粘着シートに貼着された半導体チップをピックアップヘッドでピックアップする半導体チップのピックアップ装置であって、前記粘着シートを保持する保持テーブルと、この保持テーブルの下方に配設され前記粘着シートの下面に吸着面を当接させてこの吸着面から真空吸引することにより粘着シートを半導体チップから剥離する粘着シート剥離機構とを備え、前記吸着面は、複数の直線状の吸引溝と、隣接する吸引溝相互を区分するとともに真空吸引時に粘着シートの下面に当接して支持する境界部とを有し、前記吸引溝から真空吸引することにより粘着シートに貼着された半導体チップを粘着シートとともに撓み変形させ、この撓み変形によって粘着シートを半導体チップの下面から剥離させるものであり、且つ前記半導体チップは、前記吸着面と同一面である複数の前記境界部によって粘着シートを介して支持されており、また前記半導体チップの形状は矩形であり、前記吸引溝は、前記矩形の半導体チップの一辺に対して４５°の角度をなす方向に設けられており、前記吸着面が粘着シートの下面に当接した状態において、前記半導体チップの角端部が前記境界部の直上に位置しないように吸引溝が配列されている。
【００１０】
請求項２記載の半導体チップのピックアップ装置は、請求項１記載の半導体チップのピックアップ装置であって、前記吸引溝は別体の吸着剥離ツールに設けられており、この吸着剥離ツールは前記粘着シート剥離機構に交換自在に装着される。
【００１１】
請求項３記載の吸着剥離ツールは、粘着シートに貼着された矩形の半導体チップをピックアップヘッドでピックアップする半導体チップのピックアップ装置において、前記粘着シートの下面に吸着面を当接させてこの吸着面から真空吸引することにより粘着シートを半導体チップから剥離する粘着シート剥離機構に装着される吸着剥離ツールであって、この吸着剥離ツールに設けられた前記吸着面は、前記矩形の半導体チップの一辺に対して４５°の角度をなす方向に設けられた複数の直線状の吸引溝と、隣接する吸引溝相互を区分するとともに真空吸引時に粘着シートの下面に当接して支持する境界部とを有し、前記半導体チップは、前記吸着面と同一面である複数の前記境界部によって粘着シートを介して支持されており、且つ前記吸着面が粘着シートの下面に当接した状態において、前記半導体チップの角端部が前記境界部の直上に位置しないように吸引溝が配列されており、前記吸引溝から真空吸引することにより粘着シートに貼着された半導体チップを粘着シートとともに撓み変形させ、この撓み変形によって粘着シートを半導体チップの下面から剥離させる。
【００１２】
本発明によれば、吸引溝から真空吸引して粘着シートに貼着された半導体チップを粘着シートとともに撓み変形させ、この撓み変形によって粘着シートを半導体チップの下面から剥離させることにより、割れや欠けなどの不具合を発生することなく、生産性の高いピックアップ動作を実現することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の構成を示すブロック図、図２は本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の粘着シート剥離機構の斜視図、図３は本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の粘着シート剥離機構の部分断面図、図４は本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の吸着剥離ツールの形状説明図、図５、図６，図７，図８は本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ方法における粘着シート剥離動作の動作説明図、図９は本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の吸着剥離ツールの平面図である。
【００１４】
まず図１を参照して半導体チップのピックアップ装置の構成について説明する。図１においてチップ供給部１は、ＸＹテーブル２に立設されたブラケット３上に保持テーブル４を結合して構成されている。保持テーブル４には半導体チップ６（以下、単に「チップ６」と略記する）が多数貼着された粘着シート５が保持されている。
【００１５】
ここで、チップ６は薄化加工された薄型チップであり、剛性が小さく撓みやすい特性を有している。粘着シート５の材質には、撓みやすいシリコーン系の樹脂が用いられ、チップ６が貼着された状態において粘着シート５がチップ６とともに容易に撓み変形を生じるようになっている。後述する粘着シート剥離動作では、この性質を利用して、粘着シート５をチップ６ととも撓み変形させることにより、粘着シート５をチップ６の下面から剥離するようにしている。
【００１６】
保持テーブル４の下方には粘着シート剥離機構７が配設されている。粘着シート剥離機構７は、粘着シート５の下面に当接して吸引する吸着面をそなえており、粘着シート剥離動作においては、この吸着面から真空吸引することにより粘着シート５をチップ６ととも撓み変形させる。
【００１７】
チップ供給部１の上方には、移動テーブル９に装着されたピックアップヘッド８が水平動自在に配設されており、粘着シート５が剥離されたチップ６はピックアップヘッド８の吸着ノズル８ａによって真空吸着によりピックアップされる。ピックアップされたチップ６は、移動テーブル９によって移動するピックアップヘッド８にて、基板保持テーブル１０に載置されたワーク１１上に実装される。
【００１８】
保持テーブル４の上方には、カメラ１３を備えた撮像部１２が配設されている。撮像部１２は粘着シート５上のチップ６を撮像し、撮像によって取得された画像データは画像認識部１４に伝達される。画像認識部１４は画像データを画像処理し、チップ６の位置を検出する。演算部１５はＣＰＵであり、記憶部１６に記憶されたプログラムを実行することにより各種動作処理や演算を行う。すなわち、画像認識部１４の認識結果を受け取る他、以下に説明する各部を制御する。
【００１９】
記憶部１６は各部の動作に必要なプログラムや認識対象のチップ６のサイズや粘着シート５上での配列データなどの各種データを記憶する。機構制御部１７は、ピックアップヘッド８およびピックアップヘッドを移動させる移動テーブル９、粘着シート剥離機構７、ＸＹテーブル２を制御する。表示部１８は撮像されたチップ６の画像や操作・入力時の画面を表示する。操作・入力部１９はキーボードなどの入力装置であり、操作入力やデータ入力を行う。
【００２０】
次に図２，図３を参照して、粘着シート剥離機構７の構成について説明する。図２に示すように、粘着シート剥離機構７は機構本体部２０，機構本体部２０に回転自在に保持された支持軸部２１および吸着剥離ツール２２より構成される。吸着剥離ツール２２は対象となるチップ６の形状・サイズに応じて別体で準備され、ボルト孔２２ｅ（図４参照）を用いて、ボルト２３によって支持軸部２１の上面に交換自在に装着される。
【００２１】
吸着剥離ツール２２の上面は粘着シート５に当接して真空吸引する吸着面２２ａとなっている。吸着面２２ａには、複数の直線状の吸引溝２２ｂが形成されており、各吸引溝２２ｂの底部に設けられた吸引孔２２ｃは、支持軸部２１の内部孔２１ａに連通している。内部孔２１ａは真空吸引源２５と接続されており、真空吸引源２５を駆動することにより、吸引溝２２ｂから真空吸引することができる。ここで、吸引孔２２ｃは１つの吸引溝２２ｂについて複数設けられており、１つの吸引孔２２ｃが閉塞された状態にあっても、吸引溝２２ｂ内の真空吸引が可能となっている。
【００２２】
機構本体部２０内には、図３に示す回転駆動機構２４が内蔵されており、吸着剥離ツール２２は回転駆動機構２４によって垂直軸廻りに回転可能となっている。これにより、吸着剥離ツール２２の吸着面２２ａの垂直軸廻りの平面角度を任意の角度に設定することができ、後述するように吸引溝２２ｂの方向を、剥離対象の矩形のチップ６の一辺に対して吸着剥離動作に最適な所定の角度で設定することができるようになっている。なお、吸着剥離ツール２２を回転させる替わりに、保持テーブル４をθ回転させる構成を用いてもよい。
【００２３】
次に図４を参照して、吸着面２２ａに形成された吸引溝２２ｂの形状について説明する。図４に示すように、吸着面２２ａには幅Ｂ、長さＬの吸引溝２２ｂが４列設けられている。隣接する吸引溝相互は、境界部２２ｄによって区分されており、各吸引溝２２ｂの内部には突起物などが設けられておらず、粘着シート５の吸着時に粘着シート５の撓み変形を妨げないようになっている。
【００２４】
吸引溝２２ｂの幅Ｂや長さＬおよび溝配列数は、対象とするチップ６の大きさに応じて設定されており、吸着面２２ａを粘着シート５の下面に当接させた状態において、１つのチップ６に対応する範囲が複数の吸引溝２２ｂによって吸引されるように、しかもチップ６の端部が境界部２２ｄの直上に位置しないように、吸引溝２２ｂの幅Ｂおよび吸着面２２ａとチップ６との相対位置が設定される（図５参照）。
【００２５】
そしてこの吸着面２２ａによる真空吸引に際しては、境界部２２ｄは吸着面２２ａと同一面であることから、複数の吸引溝２２ｂを区分する複数の境界部２２ｄの上面が粘着シート５の下面に当接して下方から支持する。すなわち、チップ６も同様に粘着シート５を介して複数の境界部２２ｄによって支持され、吸引過程においてチップ６の姿勢が水平に保持される。
【００２６】
そしてこの状態で真空吸引を行うことにより、後述するように、粘着シート５に貼着されたチップ６を粘着シート５とともに撓み変形させ、この撓み変形によって粘着シート５をチップ６の下面から剥離させる。なお、境界部２２ｄとしては、各吸引溝２２ｂを連続した仕切面で完全に区切る必要はなく、途中が途切れた不連続形状であってもよく、さらには上面が吸着面２２ａと同一面に位置する柱状の仕切部を点列状に設ける構成でもよい。
【００２７】
この半導体チップのピックアップ装置は上記のように構成されており、次にチップ６のピックアップ工程における粘着シート５の剥離動作について各図を参照して説明する。まずチップ６が貼着された粘着シート５を保持テーブル４に保持させる（図１参照）。次に、粘着シート剥離機構７の吸着面２２ａを粘着シート５の下面に当接させる。
【００２８】
このとき、図５に示すように、剥離対象となるチップ６の辺６ａに対して、吸引溝２２ｂが予め設定された所定の角度α（この例では４５゜）になるよう、粘着シート剥離機構７の回転駆動機構２４を駆動して吸着剥離ツール２２の回転角度を調整する。また、チップ６の角端部６ｂが、境界部２２ｄの直上に位置することなく、吸引溝２２ｂの幅方向の略中間に位置するよう、粘着シート５に対する粘着シート剥離機構７の相対位置を調整する。なお、図５以降の各図面では、粘着シート５に格子状に貼着されたチップ６のうち、当該吸着剥離動作で対象となるチップ６のみを図示して他のチップの図示は省略している。
【００２９】
次いで、吸着剥離動作を実行する。まず真空吸引源２５を駆動して、図６（ａ）に示すように、吸引孔２２ｃから真空吸引し、粘着シート５に貼着されたチップ６を、吸引溝２２ｂ内に凹入する形状に撓み変形させる。このときの変形挙動について、図７，図８を参照して説明する。
【００３０】
図７（ａ）は、チップ６の支持位置と変形範囲を示している。この例では、チップ６は対角線位置を中心にして、３つの境界部２２ｄによって下方から支持された形態となっている。そしてこの状態で真空吸引することにより、図７（ｂ）に示すように、真空吸引によって吸引溝２２ｂと外部との間に生じる圧力差によってチップ６には上方からの等分布押圧力が作用する。そしてこの押圧力によって、チップ６は粘着シート５とともに下に凸の形状に撓み変形する。また、チップ６の各辺の外側のダイシング溝に対応する範囲の粘着シート５には、この圧力差による押圧力が直接作用する。
【００３１】
上記チップ６の撓み変形は、図７（ａ）の平面図において各境界部２２ｄ間の斜線範囲で示すように、チップ６の１つの辺６ａの外縁部から他の辺６ａの外縁部にいたる範囲で、略同一の撓み形状で生じる。そしてこの撓み変形においては、チップ６と粘着シート５との機械的性質の相違により膜方向の変位量が異なり、この結果チップ６と粘着シート５の貼着界面５ａには相対的なすべりが生じる。
【００３２】
そして吸引孔２２ｃからの吸引をさらに継続すると撓み量Ｄが増大して大撓み変形を生じる。これにより貼着界面５ａの相対すべりは増大しチップ６と粘着シート５の密着力が低下する。この密着力の低下につれて、図８（ｂ）に示すように、チップ６の外縁部では貼着界面５ａが部分的に分離する口開き（図中矢印で示す隙間Ｇ参照）が発生し易くなる。
【００３３】
この口開きは、チップ６の外縁部のうち形状的に突形状となった角端部６ｂにおいて顕著に発生する。そして一旦口開きが発生すると、この部分の粘着シート５には吸引溝２２ｂ内部との圧力差分の押圧力が作用して口開きがさらに促進される。そして口開きにより粘着シート５から分離した角端部６ｂの近傍は、チップ６の弾性復元力により撓みが減少し、これによりチップ６と粘着シート５との口開きを促進して剥離を進展させるするように作用する。このようにして、口開き部位が増大することにより、吸引孔２２ｃからの真空吸引によって粘着シート５のみが下方に押し下げられ、図８（ｃ）に示すように、チップ６の下面の全範囲にわたって粘着シート５が剥離される。
【００３４】
この後、さらに粘着シート５のチップ６からの剥離が進展し、図６（ｂ）に示すように粘着シート５が吸引溝２２ｂ内の吸引孔２２ｃに吸着された状態では、チップ６は弾性復元力により撓みが消失して平面状態に復帰する。このとき、吸引溝２２ｂ内には複数の吸引孔２２ｃが設けられているため、１つの吸引孔２２ｃが粘着シート５によって閉塞された場合にあっても、他の吸引孔２２ｃから真空吸引を継続できる。この吸着剥離動作は数十ｍｓ以下の短時間のうちに完了し，極めて効率的に粘着シートの剥離が行える。そして図６（ｃ）に示すように、このチップ６に対して吸着ノズル８ａを上下動させて取り出すことにより、チップ６のピックアップが完了する。
【００３５】
上記説明したように、本実施の形態に示す粘着シート剥離動作においては、チップ６の貼着界面における貼着力が低下して粘着シート５との間に口開きが生じる程度にチップ６を粘着シート５とともに大撓み変形させ、発生した口開き部位を起点として、粘着シート５とチップ６との剥離をチップ全面に伝播させるようにしている。
【００３６】
これにより、粘着シートの剥離を促進する補助手段、たとえば真空吸着面を粘着シートの下面に対して面方向に相対移動させることによって粘着力を低下させるなどの剥離促進動作の併用を必要とする従来の方法と比較して、極めて優れた粘着シート剥離機構が実現される。
【００３７】
すなわち、剥離動作においては単に吸着剥離ツール２２の吸着面２２ａを粘着シート５に当接させて真空吸引するのみでよいため、従来方法では不可欠であった機構系の複雑な制御を必要とせず、しかも各ピックアップ動作毎に複雑な動作を反復することによるタクトタイムの遅延が発生しない。これにより、薄型の半導体チップを対象として、割れや欠けなどの不具合を防止するとともに高い生産性を実現することが可能となる。
【００３８】
なお、吸着剥離ツール２２における吸引溝の形状・配置において、同一形状の吸着溝を複数配置する替わりに、図９に示すように異なる形状の吸引溝を組み合わせるようにしてもよい。ここに示す例では、吸着剥離ツール３２の上面に、幅Ｂ１の吸引溝３２ａを３本配列し、さらにその外側にＢ１よりも広い幅Ｂ２の吸引溝３２ｂを配置して、各吸引溝３２ａ、３２ｂに吸引孔３２ｃを設けた例を示している。このように、外側に位置する吸引溝３２ｂの幅を大きくすることにより、チップ６の角端部６ｂの張出代を大きく確保することができ、口開きを生じやすくすることができるという利点がある。
【００３９】
また上記実施の形態では、チップ６の対角線方向を吸引溝２２ｂの方向に合わせて、チップ６の辺６ａを吸引溝２２ｂに対して４５゜の角度に設定する例を示しているが、チップ６や粘着シート５の剛性、吸引溝２２ｂの幅Ｂおよび真空吸引力などの条件の組み合わせによっては、辺６ａを吸引溝２２ｂの方向に略一致させるようにしてもよい。要は、真空吸引によってチップ６の外縁部の貼着界面に口開きを生じさせるに足りる撓み変形を発生させる条件が実現されればよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、吸引溝から真空吸引して粘着シートに貼着された半導体チップを粘着シートとともに撓み変形させ、この撓み変形によって粘着シートを半導体チップの下面から剥離させることにより、割れや欠けなどの不具合を発生することなく、生産性の高いピックアップ動作を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の粘着シート剥離機構の斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の粘着シート剥離機構の部分断面図
【図４】本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の吸着剥離ツールの形状説明図
【図５】本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ方法における粘着シート剥離動作の動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ方法における粘着シート剥離動作の動作説明図
【図７】本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ方法における粘着シート剥離動作の動作説明図
【図８】本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ方法における粘着シート剥離動作の動作説明図
【図９】本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の吸着剥離ツールの平面図
【符号の説明】
１ チップ供給部
４ 保持テーブル
５ 粘着シート
６ 半導体チップ
６ａ 辺（外縁部）
６ｂ 角端部
７ 粘着シート剥離機構
８ ピックアップヘッド
２２ 吸着剥離ツール
２２ａ 吸着面
２２ｂ 吸引溝
２２ｃ 吸引孔
２２ｄ 境界部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェハから切り出され粘着シートに貼着された状態の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および吸着剥離ツールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の電子部品の小型化に伴って半導体チップは薄型化する傾向にあり、１００μｍ以下の極薄の半導体チップが実用化されるようになっている。しかしながら、このように薄型化した半導体チップは極めて破損しやすいことから、取り扱いが難しく、特にウェハから切り出された個片の半導体チップを取り出す作業が極めて困難になっている。この作業においては、粘着シートに貼着された状態の半導体チップを粘着シートから個片毎に剥離しながら吸着ノズルによってピックアップする動作が反復して行われるが、薄型の半導体チップに従来より用いられていた半導体チップの剥離方法、すなわち粘着シートの下方からニードルによって半導体チップを突き上げる方法を用いると、半導体チップの割れや欠けなどの不具合が多発する。
【０００３】
この不具合を解消するため、粘着シートから半導体チップを取り出す際に、真空吸引力によって粘着シートを半導体チップの下面から引き剥がす方法が用いられるようになっている（例えば特開２００１−１１８８６２号公報参照）。この方法によれば、ニードルによって半導体チップを突き上げる必要がないため、割れや欠けなどの不具合を防止することが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法では、粘着シートを下方から真空吸引するのみでは粘着シートの剥離が困難で、粘着シートの剥離を促進する補助手段、たとえば真空吸着面を粘着シートの下面に対して面方向に相対移動させることによって粘着力を低下させるなどの剥離促進動作の併用を必要としている。このため、機構系の複雑な制御を必要とするとともに、各ピックアップ動作毎に複雑な動作を反復することによるタクトタイムの遅延が避けられず、高い生産性を実現することができなかった。
【０００５】
そこで本発明は、薄型の半導体チップを対象として、割れや欠けなどの不具合を防止するとともに高い生産性を実現することができる半導体チップのピックアップ装置および吸着剥離ツールを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の半導体チップのピックアップ装置は、粘着シートに貼着された半導体チップをピックアップヘッドでピックアップする半導体チップのピックアップ装置であって、前記粘着シートを保持する保持テーブルと、この保持テーブルの下方に配設され前記粘着シートの下面に吸着面を当接させてこの吸着面から真空吸引することにより粘着シートを半導体チップから剥離する粘着シート剥離機構とを備え、前記吸着面は、複数の直線状の吸引溝と、隣接する吸引溝相互を区分するとともに真空吸引時に粘着シートの下面に当接して支持する境界部とを有し、前記吸引溝から真空吸引することにより粘着シートに貼着された半導体チップを粘着シートとともに撓み変形させ、この撓み変形によって粘着シートを半導体チップの下面から剥離させるものであり、且つ前記半導体チップは、前記吸着面と同一面である複数の前記境界部によって粘着シートを介して支持されており、また前記半導体チップの形状は矩形であり、前記吸引溝は、前記矩形の半導体チップの一辺に対して４５°の角度をなす方向に設けられており、前記吸着面が粘着シートの下面に当接した状態において、前記半導体チップの角端部が前記境界部の直上に位置しないように吸引溝が配列されている。
【００１０】
請求項２記載の半導体チップのピックアップ装置は、請求項１記載の半導体チップのピックアップ装置であって、前記吸引溝は別体の吸着剥離ツールに設けられており、この吸着剥離ツールは前記粘着シート剥離機構に交換自在に装着される。
【００１１】
請求項３記載の吸着剥離ツールは、粘着シートに貼着された矩形の半導体チップをピックアップヘッドでピックアップする半導体チップのピックアップ装置において、前記粘着シートの下面に吸着面を当接させてこの吸着面から真空吸引することにより粘着シートを半導体チップから剥離する粘着シート剥離機構に装着される吸着剥離ツールであって、この吸着剥離ツールに設けられた前記吸着面は、前記矩形の半導体チップの一辺に対して４５°の角度をなす方向に設けられた複数の直線状の吸引溝と、隣接する吸引溝相互を区分するとともに真空吸引時に粘着シートの下面に当接して支持する境界部とを有し、前記半導体チップは、前記吸着面と同一面である複数の前記境界部によって粘着シートを介して支持されており、且つ前記吸着面が粘着シートの下面に当接した状態において、前記半導体チップの角端部が前記境界部の直上に位置しないように吸引溝が配列されており、前記吸引溝から真空吸引することにより粘着シートに貼着された半導体チップを粘着シートとともに撓み変形させ、この撓み変形によって粘着シートを半導体チップの下面から剥離させる。
【００１２】
本発明によれば、吸引溝から真空吸引して粘着シートに貼着された半導体チップを粘着シートとともに撓み変形させ、この撓み変形によって粘着シートを半導体チップの下面から剥離させることにより、割れや欠けなどの不具合を発生することなく、生産性の高いピックアップ動作を実現することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の構成を示すブロック図、図２は本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の粘着シート剥離機構の斜視図、図３は本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の粘着シート剥離機構の部分断面図、図４は本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の吸着剥離ツールの形状説明図、図５、図６，図７，図８は本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ方法における粘着シート剥離動作の動作説明図、図９は本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の吸着剥離ツールの平面図である。
【００１４】
まず図１を参照して半導体チップのピックアップ装置の構成について説明する。図１においてチップ供給部１は、ＸＹテーブル２に立設されたブラケット３上に保持テーブル４を結合して構成されている。保持テーブル４には半導体チップ６（以下、単に「チップ６」と略記する）が多数貼着された粘着シート５が保持されている。
【００１５】
ここで、チップ６は薄化加工された薄型チップであり、剛性が小さく撓みやすい特性を有している。粘着シート５の材質には、撓みやすいシリコーン系の樹脂が用いられ、チップ６が貼着された状態において粘着シート５がチップ６とともに容易に撓み変形を生じるようになっている。後述する粘着シート剥離動作では、この性質を利用して、粘着シート５をチップ６ととも撓み変形させることにより、粘着シート５をチップ６の下面から剥離するようにしている。
【００１６】
保持テーブル４の下方には粘着シート剥離機構７が配設されている。粘着シート剥離機構７は、粘着シート５の下面に当接して吸引する吸着面をそなえており、粘着シート剥離動作においては、この吸着面から真空吸引することにより粘着シート５をチップ６ととも撓み変形させる。
【００１７】
チップ供給部１の上方には、移動テーブル９に装着されたピックアップヘッド８が水平動自在に配設されており、粘着シート５が剥離されたチップ６はピックアップヘッド８の吸着ノズル８ａによって真空吸着によりピックアップされる。ピックアップされたチップ６は、移動テーブル９によって移動するピックアップヘッド８にて、基板保持テーブル１０に載置されたワーク１１上に実装される。
【００１８】
保持テーブル４の上方には、カメラ１３を備えた撮像部１２が配設されている。撮像部１２は粘着シート５上のチップ６を撮像し、撮像によって取得された画像データは画像認識部１４に伝達される。画像認識部１４は画像データを画像処理し、チップ６の位置を検出する。演算部１５はＣＰＵであり、記憶部１６に記憶されたプログラムを実行することにより各種動作処理や演算を行う。すなわち、画像認識部１４の認識結果を受け取る他、以下に説明する各部を制御する。
【００１９】
記憶部１６は各部の動作に必要なプログラムや認識対象のチップ６のサイズや粘着シート５上での配列データなどの各種データを記憶する。機構制御部１７は、ピックアップヘッド８およびピックアップヘッドを移動させる移動テーブル９、粘着シート剥離機構７、ＸＹテーブル２を制御する。表示部１８は撮像されたチップ６の画像や操作・入力時の画面を表示する。操作・入力部１９はキーボードなどの入力装置であり、操作入力やデータ入力を行う。
【００２０】
次に図２，図３を参照して、粘着シート剥離機構７の構成について説明する。図２に示すように、粘着シート剥離機構７は機構本体部２０，機構本体部２０に回転自在に保持された支持軸部２１および吸着剥離ツール２２より構成される。吸着剥離ツール２２は対象となるチップ６の形状・サイズに応じて別体で準備され、ボルト孔２２ｅ（図４参照）を用いて、ボルト２３によって支持軸部２１の上面に交換自在に装着される。
【００２１】
吸着剥離ツール２２の上面は粘着シート５に当接して真空吸引する吸着面２２ａとなっている。吸着面２２ａには、複数の直線状の吸引溝２２ｂが形成されており、各吸引溝２２ｂの底部に設けられた吸引孔２２ｃは、支持軸部２１の内部孔２１ａに連通している。内部孔２１ａは真空吸引源２５と接続されており、真空吸引源２５を駆動することにより、吸引溝２２ｂから真空吸引することができる。ここで、吸引孔２２ｃは１つの吸引溝２２ｂについて複数設けられており、１つの吸引孔２２ｃが閉塞された状態にあっても、吸引溝２２ｂ内の真空吸引が可能となっている。
【００２２】
機構本体部２０内には、図３に示す回転駆動機構２４が内蔵されており、吸着剥離ツール２２は回転駆動機構２４によって垂直軸廻りに回転可能となっている。これにより、吸着剥離ツール２２の吸着面２２ａの垂直軸廻りの平面角度を任意の角度に設定することができ、後述するように吸引溝２２ｂの方向を、剥離対象の矩形のチップ６の一辺に対して吸着剥離動作に最適な所定の角度で設定することができるようになっている。なお、吸着剥離ツール２２を回転させる替わりに、保持テーブル４をθ回転させる構成を用いてもよい。
【００２３】
次に図４を参照して、吸着面２２ａに形成された吸引溝２２ｂの形状について説明する。図４に示すように、吸着面２２ａには幅Ｂ、長さＬの吸引溝２２ｂが４列設けられている。隣接する吸引溝相互は、境界部２２ｄによって区分されており、各吸引溝２２ｂの内部には突起物などが設けられておらず、粘着シート５の吸着時に粘着シート５の撓み変形を妨げないようになっている。
【００２４】
吸引溝２２ｂの幅Ｂや長さＬおよび溝配列数は、対象とするチップ６の大きさに応じて設定されており、吸着面２２ａを粘着シート５の下面に当接させた状態において、１つのチップ６に対応する範囲が複数の吸引溝２２ｂによって吸引されるように、しかもチップ６の端部が境界部２２ｄの直上に位置しないように、吸引溝２２ｂの幅Ｂおよび吸着面２２ａとチップ６との相対位置が設定される（図５参照）。
【００２５】
そしてこの吸着面２２ａによる真空吸引に際しては、境界部２２ｄは吸着面２２ａと同一面であることから、複数の吸引溝２２ｂを区分する複数の境界部２２ｄの上面が粘着シート５の下面に当接して下方から支持する。すなわち、チップ６も同様に粘着シート５を介して複数の境界部２２ｄによって支持され、吸引過程においてチップ６の姿勢が水平に保持される。
【００２６】
そしてこの状態で真空吸引を行うことにより、後述するように、粘着シート５に貼着されたチップ６を粘着シート５とともに撓み変形させ、この撓み変形によって粘着シート５をチップ６の下面から剥離させる。なお、境界部２２ｄとしては、各吸引溝２２ｂを連続した仕切面で完全に区切る必要はなく、途中が途切れた不連続形状であってもよく、さらには上面が吸着面２２ａと同一面に位置する柱状の仕切部を点列状に設ける構成でもよい。
【００２７】
この半導体チップのピックアップ装置は上記のように構成されており、次にチップ６のピックアップ工程における粘着シート５の剥離動作について各図を参照して説明する。まずチップ６が貼着された粘着シート５を保持テーブル４に保持させる（図１参照）。次に、粘着シート剥離機構７の吸着面２２ａを粘着シート５の下面に当接させる。
【００２８】
このとき、図５に示すように、剥離対象となるチップ６の辺６ａに対して、吸引溝２２ｂが予め設定された所定の角度α（この例では４５゜）になるよう、粘着シート剥離機構７の回転駆動機構２４を駆動して吸着剥離ツール２２の回転角度を調整する。また、チップ６の角端部６ｂが、境界部２２ｄの直上に位置することなく、吸引溝２２ｂの幅方向の略中間に位置するよう、粘着シート５に対する粘着シート剥離機構７の相対位置を調整する。なお、図５以降の各図面では、粘着シート５に格子状に貼着されたチップ６のうち、当該吸着剥離動作で対象となるチップ６のみを図示して他のチップの図示は省略している。
【００２９】
次いで、吸着剥離動作を実行する。まず真空吸引源２５を駆動して、図６（ａ）に示すように、吸引孔２２ｃから真空吸引し、粘着シート５に貼着されたチップ６を、吸引溝２２ｂ内に凹入する形状に撓み変形させる。このときの変形挙動について、図７，図８を参照して説明する。
【００３０】
図７（ａ）は、チップ６の支持位置と変形範囲を示している。この例では、チップ６は対角線位置を中心にして、３つの境界部２２ｄによって下方から支持された形態となっている。そしてこの状態で真空吸引することにより、図７（ｂ）に示すように、真空吸引によって吸引溝２２ｂと外部との間に生じる圧力差によってチップ６には上方からの等分布押圧力が作用する。そしてこの押圧力によって、チップ６は粘着シート５とともに下に凸の形状に撓み変形する。また、チップ６の各辺の外側のダイシング溝に対応する範囲の粘着シート５には、この圧力差による押圧力が直接作用する。
【００３１】
上記チップ６の撓み変形は、図７（ａ）の平面図において各境界部２２ｄ間の斜線範囲で示すように、チップ６の１つの辺６ａの外縁部から他の辺６ａの外縁部にいたる範囲で、略同一の撓み形状で生じる。そしてこの撓み変形においては、チップ６と粘着シート５との機械的性質の相違により膜方向の変位量が異なり、この結果チップ６と粘着シート５の貼着界面５ａには相対的なすべりが生じる。
【００３２】
そして吸引孔２２ｃからの吸引をさらに継続すると撓み量Ｄが増大して大撓み変形を生じる。これにより貼着界面５ａの相対すべりは増大しチップ６と粘着シート５の密着力が低下する。この密着力の低下につれて、図８（ｂ）に示すように、チップ６の外縁部では貼着界面５ａが部分的に分離する口開き（図中矢印で示す隙間Ｇ参照）が発生し易くなる。
【００３３】
この口開きは、チップ６の外縁部のうち形状的に突形状となった角端部６ｂにおいて顕著に発生する。そして一旦口開きが発生すると、この部分の粘着シート５には吸引溝２２ｂ内部との圧力差分の押圧力が作用して口開きがさらに促進される。そして口開きにより粘着シート５から分離した角端部６ｂの近傍は、チップ６の弾性復元力により撓みが減少し、これによりチップ６と粘着シート５との口開きを促進して剥離を進展させるするように作用する。このようにして、口開き部位が増大することにより、吸引孔２２ｃからの真空吸引によって粘着シート５のみが下方に押し下げられ、図８（ｃ）に示すように、チップ６の下面の全範囲にわたって粘着シート５が剥離される。
【００３４】
この後、さらに粘着シート５のチップ６からの剥離が進展し、図６（ｂ）に示すように粘着シート５が吸引溝２２ｂ内の吸引孔２２ｃに吸着された状態では、チップ６は弾性復元力により撓みが消失して平面状態に復帰する。このとき、吸引溝２２ｂ内には複数の吸引孔２２ｃが設けられているため、１つの吸引孔２２ｃが粘着シート５によって閉塞された場合にあっても、他の吸引孔２２ｃから真空吸引を継続できる。この吸着剥離動作は数十ｍｓ以下の短時間のうちに完了し，極めて効率的に粘着シートの剥離が行える。そして図６（ｃ）に示すように、このチップ６に対して吸着ノズル８ａを上下動させて取り出すことにより、チップ６のピックアップが完了する。
【００３５】
上記説明したように、本実施の形態に示す粘着シート剥離動作においては、チップ６の貼着界面における貼着力が低下して粘着シート５との間に口開きが生じる程度にチップ６を粘着シート５とともに大撓み変形させ、発生した口開き部位を起点として、粘着シート５とチップ６との剥離をチップ全面に伝播させるようにしている。
【００３６】
これにより、粘着シートの剥離を促進する補助手段、たとえば真空吸着面を粘着シートの下面に対して面方向に相対移動させることによって粘着力を低下させるなどの剥離促進動作の併用を必要とする従来の方法と比較して、極めて優れた粘着シート剥離機構が実現される。
【００３７】
すなわち、剥離動作においては単に吸着剥離ツール２２の吸着面２２ａを粘着シート５に当接させて真空吸引するのみでよいため、従来方法では不可欠であった機構系の複雑な制御を必要とせず、しかも各ピックアップ動作毎に複雑な動作を反復することによるタクトタイムの遅延が発生しない。これにより、薄型の半導体チップを対象として、割れや欠けなどの不具合を防止するとともに高い生産性を実現することが可能となる。
【００３８】
なお、吸着剥離ツール２２における吸引溝の形状・配置において、同一形状の吸着溝を複数配置する替わりに、図９に示すように異なる形状の吸引溝を組み合わせるようにしてもよい。ここに示す例では、吸着剥離ツール３２の上面に、幅Ｂ１の吸引溝３２ａを３本配列し、さらにその外側にＢ１よりも広い幅Ｂ２の吸引溝３２ｂを配置して、各吸引溝３２ａ、３２ｂに吸引孔３２ｃを設けた例を示している。このように、外側に位置する吸引溝３２ｂの幅を大きくすることにより、チップ６の角端部６ｂの張出代を大きく確保することができ、口開きを生じやすくすることができるという利点がある。
【００３９】
また上記実施の形態では、チップ６の対角線方向を吸引溝２２ｂの方向に合わせて、チップ６の辺６ａを吸引溝２２ｂに対して４５゜の角度に設定する例を示しているが、チップ６や粘着シート５の剛性、吸引溝２２ｂの幅Ｂおよび真空吸引力などの条件の組み合わせによっては、辺６ａを吸引溝２２ｂの方向に略一致させるようにしてもよい。要は、真空吸引によってチップ６の外縁部の貼着界面に口開きを生じさせるに足りる撓み変形を発生させる条件が実現されればよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、吸引溝から真空吸引して粘着シートに貼着された半導体チップを粘着シートとともに撓み変形させ、この撓み変形によって粘着シートを半導体チップの下面から剥離させることにより、割れや欠けなどの不具合を発生することなく、生産性の高いピックアップ動作を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の粘着シート剥離機構の斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の粘着シート剥離機構の部分断面図
【図４】本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の吸着剥離ツールの形状説明図
【図５】本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ方法における粘着シート剥離動作の動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ方法における粘着シート剥離動作の動作説明図
【図７】本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ方法における粘着シート剥離動作の動作説明図
【図８】本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ方法における粘着シート剥離動作の動作説明図
【図９】本発明の一実施の形態の半導体チップのピックアップ装置の吸着剥離ツールの平面図
【符号の説明】
１ チップ供給部
４ 保持テーブル
５ 粘着シート
６ 半導体チップ
６ａ 辺（外縁部）
６ｂ 角端部
７ 粘着シート剥離機構
８ ピックアップヘッド
２２ 吸着剥離ツール
２２ａ 吸着面
２２ｂ 吸引溝
２２ｃ 吸引孔
２２ｄ 境界部
Claims (3)
- 粘着シートに貼着された半導体チップをピックアップヘッドでピックアップする半導体チップのピックアップ装置であって、前記粘着シートを保持する保持テーブルと、この保持テーブルの下方に配設され前記粘着シートの下面に吸着面を当接させてこの吸着面から真空吸引することにより粘着シートを半導体チップから剥離する粘着シート剥離機構とを備え、前記吸着面は、複数の直線状の吸引溝と、隣接する吸引溝相互を区分するとともに真空吸引時に粘着シートの下面に当接して支持する境界部とを有し、前記吸引溝から真空吸引することにより粘着シートに貼着された半導体チップを粘着シートとともに撓み変形させ、この撓み変形によって粘着シートを半導体チップの下面から剥離させるものであり、且つ前記半導体チップは、前記吸着面と同一面である複数の前記境界部によって粘着シートを介して支持されており、また前記半導体チップの形状は矩形であり、前記吸引溝は、前記矩形の半導体チップの一辺に対して４５°の角度をなす方向に設けられており、前記吸着面が粘着シートの下面に当接した状態において、前記半導体チップの角端部が前記境界部の直上に位置しないように吸引溝が配列され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。
- 前記吸引溝は別体の吸着剥離ツールに設けられており、この吸着剥離ツールは前記粘着シート剥離機構に交換自在に装着され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。
- 粘着シートに貼着された矩形の半導体チップをピックアップヘッドでピックアップする半導体チップのピックアップ装置において、前記粘着シートの下面に吸着面を当接させてこの吸着面から真空吸引することにより粘着シートを半導体チップから剥離する粘着シート剥離機構に装着される吸着剥離ツールであって、この吸着剥離ツールに設けられた前記吸着面は、前記矩形の半導体チップの一辺に対して４５°の角度をなす方向に設けられた複数の直線状の吸引溝と、隣接する吸引溝相互を区分するとともに真空吸引時に粘着シートの下面に当接して支持する境界部とを有し、前記半導体チップは、前記吸着面と同一面である複数の前記境界部によって粘着シートを介して支持されており、且つ前記吸着面が粘着シートの下面に当接した状態において、前記半導体チップの角端部が前記境界部の直上に位置しないように吸引溝が配列されており、前記吸引溝から真空吸引することにより粘着シートに貼着された半導体チップを粘着シートとともに撓み変形させ、この撓み変形によって粘着シートを半導体チップの下面から剥離させることを特徴とする吸着剥離ツール。
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