(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハシートに貼り付けられた半導体チップを個々にウェーハシートから剥離するピックアップ装置であって、
ピックアップステージに形成されウェーハシートと共に半導体チップ個片を受け入れる平面寸法を有した凹陥部と、ウェーハシートと共に半導体チップ個片を該凹陥部に挿入するための挿入手段と、前記凹陥部内の半導体チップを吸着してピックアップするコレットと、前記凹陥部内への半導体チップの挿入深さを決めるために、前記凹陥部の底面から突出するニードルとを備えたことを特徴とするピックアップ装置。
【請求項２】
前記挿入手段が、前記コレットにより半導体チップを前記凹陥部内に押し下げる操作によって達成されることを特徴とする請求項１に記載のピックアップ装置。
【請求項３】
前記挿入手段が、ピックアップステージにおいてウェーハシートと共に半導体チップを凹陥部内へ吸引する減圧手段により達成されることを特徴とする請求項１に記載のピックアップ装置。
【請求項４】
前記ニードルが、前記凹陥部の底面から突出する高さを調節可能とされていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のピックアップ装置。
【請求項５】
ピックアップステージに対して上下動可能に支持された可動ブロックをさらに備え、該可動ブロックは、前記凹陥部に対応する平面寸法を有し、前記ピックアップステージの周縁部と同じ高さの待機位置と、上方に前記凹陥部を形成する下降位置とをとるように上下動し、前記可動ブロックには、前記ニードルを通すための縦孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハシートに貼り付けられた半導体チップを個々にウェーハシートから剥離するピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、ウェーハシートに貼り付けられ個片にダイシングされた半導体チップを、ピックアップステージにおいて個々にコレットで吸着してウェーハシートから剥離し、ボンディング工程に送る。
【０００３】
従来のピックアップ装置は、移送された半導体チップのウェーハシートをピックアップステージに真空吸引すると共に、コレットで半導体チップを吸着しつつ、ステージから突上げ針を突出させて、半導体チップを持ち上げることにより、チップをウェーハシートから剥離していた。
【０００４】
また、突き上げ針を用いないピックアップ装置としては、ピックアップステージにチップ送り方向に延びる多数の吸着溝を形成し、その手前側に僅かに上方へ突出した駒を設けたものが提案されている（特許文献１）。この装置は、吸着溝で吸引しながらウェーハシート及び半導体チップを送って駒上を越えさせることにより、駒のエッジから吸着溝上に突出した部分のウェーハシートとチップを送りと共に順次剥離して行く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−６４１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体チップによっては、基板への接着用のダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）を下面に装着したものがある。ＤＡＦはダイシング時に半導体チップ単位に切り込みが形成され、半導体チップと共にウェーハシートから剥離される。しかしながら、この場合は、上記いずれの装置においても、ＤＡＦの粘着性のため、ウェーハシートからの剥離が不十分であったり、ウェーハシートから剥離した後に隣のチップのＤＡＦに接着したりすることがある。その結果、コレットによる適正な移送が行なわれず、製品不良を生じたり、制御パラメータの変更を要したりすることとなる。また、特許文献１の装置では、吸着溝で吸引しながら半導体チップを送るので、送り速度が制限されてしまい、剥離操作に時間を要するという欠点があった。
【０００７】
さらに、ＤＡＦを装着しない半導体チップであっても、ウェーハシートからの剥離をより迅速確実に行える装置が望まれている。
【０００８】
そこで、本発明は、上記要請に応えるべく、半導体チップをウェーハシートから迅速確実に剥離し得るピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、ウェーハシートに貼り付けられた半導体チップを個々にウェーハシートから剥離するピックアップ装置であって、ピックアップステージに形成されウェーハシートと共に半導体チップ個片を受け入れる平面寸法を有した凹陥部と、ウェーハシートと共に半導体チップ個片を該凹陥部に挿入するための挿入手段と、前記凹陥部内の半導体チップを吸着してピックアップするコレットと、前記凹陥部内への半導体チップの挿入深さを決めるために、前記凹陥部の底面から突出するニードルとを備えたことを特徴とするピックアップ装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るピックアップ装置は、ピックアップステージに形成されウェーハシートと共に半導体チップ個片を受け入れる平面寸法を有した凹陥部と、ウェーハシートと共に半導体チップ個片を該凹陥部に挿入するための挿入手段と、前記凹陥部内の半導体チップを吸着してピックアップするコレットとを備えているので、挿入手段によりウェーハシートと共に半導体チップを凹陥部に挿入することにより、凹陥部内の半導体チップとその周囲に位置する半導体チップとの間に生じる段差により、半導体チップはウェーハシートから直ちに剥離される。また、半導体チップにＤＡＦが装着されている場合、隣り合う半導体チップのＤＡＦは、凹陥部の段差によって相互に引き離されるので、確実に分離され、剥離不良や隣りのＤＡＦへの接着の問題が回避される。
【００１１】
特に、半導体チップはウェーハシートと共に凹陥部上に送られた後に、コレットによる押し下げ、またはピックアップステージの減圧手段による吸引を挿入手段として作用させることにより、凹陥部上への送りと凹陥部内への挿入との双方を円滑に行なうことができるので、操作が迅速である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るピックアップ装置の作動段階を示す断面図である。
【図２】図１に続くピックアップ装置の作動段階を示す断面図である。
【図３】図１のピックアップ装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の他の実施形態に係るピックアップ装置の作動段階を示す断面図である。
【図５】図４に続くピックアップ装置の作動段階を示す断面図である。
【図６】図５に続くピックアップ装置の作動段階を示す断面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態に係るピックアップ装置の作動段階を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。図１及び図２は、本発明の一実施形態に係るピックアップ装置について、ピックアップステージを中心にして、作動段階を示す断面図である。なお、以下の図では、理解を容易にするために、高さ方向の寸法を実際より拡大して示している。
【００１４】
ダイシング工程を経た半導体チップＰは、図外のウェーハリングに張設されたウェーハシートＳ上に貼り付けられた状態でピックアップステージに送られる。ピックアップステージでは、その周囲のテーブルＴに配置されたホルダによりウェーハシートＳを面方向に延伸する。この半導体チップＰは、下面にＤＡＦが装着されている。
【００１５】
ピックアップステージ１は、テーブルＴの装着孔内に配置されたハウジング１０を備えている。ハウジング１０は、上壁１１と、該上壁１１から垂下する側壁１２とを備え、下部は図外の吸引装置に接続されている。上壁１１は、テーブルＴと同一平面に並ぶ周縁部１４と、中央の凹陥部１３とを備えている。凹陥部１３は、ウェーハシートＳ及びＤＡＦと共に半導体チップＰを受け入れる平面寸法を有している。その深さは、半導体チップＰの挿入により以下に説明するウェーハシートＳからの剥離が行なわれるのに十分な寸法とされ、例えば、３００〜５００μｍとすることができる。周縁部１４には複数の吸引孔１６が形成され、凹陥部１３の中央部にはニードルの通し孔１５が形成され、各々上壁１１を上下方向に貫通している。
【００１６】
通し孔１５に臨む位置にニードル２が配置されている。ニードル２の下部は、図外の昇降装置に接続されており、該昇降装置の作動によりニードル２は、凹陥部１３より低い後退位置と、通し孔１５から凹陥部１３底面より上方へ突出した前進位置とをとり得るようになっている。この実施形態では、ニードル２はさらに、コレットの上昇に追随して動作する突上げ針としても機能する。
【００１７】
ピックアップステージ１の上方には、コレット３が配置されている。コレット３は、吸引源に通じる吸着口を下面に備え、図外の駆動装置により上下動及び水平動を行ない、ウェーハシートＳ上の半導体チップＰを順次吸着してボンディング工程に移送する。
【００１８】
以下、このピックアップ装置を用いて半導体チップＰをピックアップする工程について説明する。工程の段階を図１(a) 〜図２(e) に図示し、これに対応するタイミングチャートを図３に示す。
【００１９】
図１(a) は、ＤＡＦを装着しウェーハシートＳに貼り付けられた半導体チップＰがピックアップステージ１上に移送された状態を示している（図３のタイミングチャートにおける段階１(a) ）。
【００２０】
ニードル２は、凹陥部１３より低い後退位置にある。ハウジング１０から吸引孔１６を経た吸引は、ウェーハシートＳがピックアップステージ１上に移送した後に行なうようになっており、これにより、移送が円滑迅速に行なわれ、移送後は吸引によりウェーハシートＳが周縁部１４上に保持される。コレット３は、ピックアップステージ１の上方に待機している。
【００２１】
次に、図１(b) に示すように、ニードル２が前進位置に上昇する。この位置により、凹陥部１３内に挿入されるウェーハシートＳの高さが決められる（図３の段階１(b) ）。凹陥部１３からの突出高さは、凹陥部１３の深さの範囲内で適宜決めることができる。
【００２２】
次に、図１(c) に示すように、コレット３が下降し、半導体チップＰに接してさらに下降することにより、半導体チップＰを凹陥部１３内に挿入する（図３の段階１(c) ）。下降は、ウェーハシートＳがニードル２に当接するように、予め設定された距離に亘って行なわれる。このように、この実施形態では、コレット３が、ウェーハシートと共に半導体チップ個片を該凹陥部に挿入するための挿入手段として機能する。
【００２３】
ハウジング１０内の吸引力は、通し孔１５を通じて凹陥部１３内のウェーハシートＳにも作用する。この挿入の際、凹陥部１３内の半導体チップＰとその周囲に位置する半導体チップＰ’との間に生じる段差により、半導体チップＰはウェーハシートＳから直ちに剥離される。また、半導体チップＰのＤＡＦは、隣り合う半導体チップＰ’のＤＡＦから凹陥部の段差によって引き離されるので、確実に分離される。その結果、ＤＡＦの剥離不良や隣のＤＡＦへの接着が回避される。さらに、半導体チップＰを凹陥部１３内に挿入する際に、ウェーハシートＳが凹陥部１３の段差により引き伸ばされるので、半導体チップＰ周縁部に位置するウェーハシート部分が、面方向にずれる剪断作用によって剥がれを生じる。これにより、次のコレット３上昇による剥離がより円滑に行なわれる。
【００２４】
また、ニードル２が前進位置にあるので、半導体チップＰ及びウェーハシートＳは、下方からニードル２で支持された状態でコレット３から下降圧を受け、両者に挟まれた安定した状態で上記操作が行なわれる。
【００２５】
次に、図２(d) に示すように、コレット３が吸引を作用させながら上昇する（図３の段階２(d) ）。隣り合う半導体チップＰ’下面のウェーハシート部分は、吸引孔１６からの吸引により上壁１１上に吸着されているので、コレット３の上昇と共に、半導体チップＰはウェーハシートＳから剥離される。この時、剥離を生じる高さまたはその近傍まで、コレット３と同期してニードル２も上昇させるのが望ましい。これにより、ニードル２の押し上げ力がコレット３の吸引力を補足して、剥離操作をより確実にすることができる。尤も、コレット３による吸引のみで十分な場合は、ニードル２の同期上昇を省略してもよい。
【００２６】
次に、図２(e) に示すように、半導体チップＰがコレット３に吸着された状態で、ニードル２は下降して後退位置に戻る（図３の段階２(e) ）。これにより、コレット３は、所定位置に水平移動して半導体チップＰをボンディング工程に移送することができる。
【００２７】
図４及び図５は、本発明の他の実施形態に係るピックアップ装置の作動段階を、ピックアップステージを中心に示す断面図である。図中、先の実施形態と同一又は同種の部分については、同じ番号を付して説明を一部省略する。
【００２８】
このピックアップ装置のハウジング１０内には、ピックアップステージの周縁部１に対して上下動可能に支持された可動ブロック１７が設けられている。ハウジング１０内には側壁１２の内側に案内壁１９が固定されており、可動ブロック１７は案内壁１９に沿って上下動可能となっている。可動ブロック１７の下端部には駆動ロッド１８が結合され、該駆動ロッドは図外の駆動装置に連結され、該駆動装置の作動により可動ブロック１７は、ピックアップステージの周縁部１４と同じ高さの待機位置と、上方に凹陥部１３を形成する下降位置とをとるように上下動する。ハウジング１０内にはまた、凹陥部１３内における半導体チップの挿入深さを決めるためのニードル２が備えられている。ニードル２は、先の実施形態において説明したものと同様の構成とすることができる。
【００２９】
可動ブロック１７は、先の実施形態において説明した凹陥部に対応する平面寸法を有し、この実施形態では、平面視において外形が矩形をなし、中央部にはニードル２を緩く通すための縦孔２１が形成されている。これに代えて、可動ブロック１７は、半導体チップＰの搬送方向またはこれに垂直な方向に２個のブロック体が並び間にニードル２を通す間隙を設けた形態とすることもできる。
【００３０】
図４(a) は、可動ブロック１７及びニードル２が下降位置にある状態を示しており、可動ブロック１７の上方が凹陥部１３となっている。図４(b) は、可動ブロック１７及びニードル２が待機位置にある状態を示しており、可動ブロック１７及びニードル２はピックアップステージ１の周縁部１４と同じ高さとなっている。
【００３１】
このピックアップ装置は、次のように作動する。ＤＡＦを装着しウェーハシートＳに貼り付けられた半導体チップＰがピックアップステージ１上に移送される間は、図４(b) に示すように、可動ブロック１７及びニードル２は待機位置にある。この段階では、ハウジング１０内の吸引は作用していない。
【００３２】
所定の半導体チップＰがピックアップステージ１上に到達すると、ハウジング１０内に吸引が作用すると共に、コレット３が下降して半導体チップＰの上面に接する。この状態で、図５(c) に示すように、可動ブロック１７及びニードル２が下降し、コレット３もこれらと同期して下降する。これに伴って、半導体チップＰはウェーハシートＳと共に可動ブロック１７及びニードル２の上端に支持された状態で下降する。
【００３３】
したがって、例えば、図４(a) の状態から突然吸引が作用したときには半導体チップＰ及びウェーハシートＳが急激に下降して衝撃を受け、位置ずれや傾斜等の支障を生じる畏れがあるが、可動ブロック１７及びニードル２の上端に支持されることにより、半導体チップＰ及びウェーハシートＳは吸引作用下でも所定速度で下降するので、そのような支障が回避される。
【００３４】
次に、図５(d) に示すように、可動ブロック１７は、上方に凹陥部１３を形成する高さまで下降し、ニードル２の先端部が、凹陥部１３内に挿入されるウェーハシートＳの高さを決める。すなわち、先の実施形態に従って記述すると、ニードル２は、図４(a) の後退位置に対して、図５(c) では凹陥部１３底面より上方へ突出した前進位置をとる。こうして、半導体チップＰ及びウェーハシートＳは、下方からニードル２で支持された状態でコレット３から下降圧を受け両者に挟まれた安定した状態で凹陥部１３内に挿入される。この挿入による作用効果は、先の実施形態において説明した内容と同じであるので、ここでは説明を省略する。
【００３５】
次に、図６(e) に示すように、コレット３が吸引を作用させながら上昇する。これにより、図２(d) について説明したのと同様にして、半導体チップＰはウェーハシートＳから剥離される。この時、コレット３の吸引力を補足するように、剥離を生じる高さまたはその近傍まで、コレット３と同期してニードル２も上昇させるのが望ましい。ただし、コレット３による吸引のみで十分な場合は、ニードル２の同期上昇を省略してもよい。
【００３６】
次に、図６(f) に示すように、ニードル２は下降して後退位置に戻り、コレット３は、所定位置に水平移動して半導体チップＰをボンディング工程に移送することができる。
【００３７】
図７(e') は、コレット３上昇時の変形態様を示している。図６(e) では、ニードル２のみが上昇したが、ここでは、図６(d) の状態から可動ブロック１７及びニードル２が上昇する。ピックアップステージ１の周縁部１４より高い所定の位置（剥離高さ）まで、ニードル２はコレット３と同期して上昇し、可動ブロック１７は上昇途中で停止して周縁部１４とニードル２との間の高さに留まる。このように、可動ブロック１７で或る程度持ち上げた状態で、ニードル２が突出するので、ウェーハシートＳは、半導体チップＰからより広範囲に亘って剥離される。また、ウェーハシートＳがニードル２から受ける突上げ力が緩和される。そしてこの後は、図６(f) と同じ状態となる。
【００３８】
このように、可動ブロック１７が上下動可能になっているので、前述のように半導体チップＰの下降速度を制御することができる他、可動ブロック１７の下降距離を調節することにより、凹陥部１３の深さを変えることができ、さらにニードル２の高さを変えることにより、操作のフレキシブル性が高まり、凹陥部への挿入量を容易に最適化することができる。
【００３９】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、ハウジングに作用させる吸引は、ウェーハシートの移動が可能であれば、ピックアップ操作の段階を通じて連続して作用させてもよい。そのためには、ニードルを周縁部と同じまたはこれに近い高さまで上昇させて、ウェーハシートが凹陥部内に進入することなく移動できるようにするのが望ましい。
【００４０】
半導体チップがＤＡＦを備えない場合にも、上記と同様の操作により半導体チップＰのピックアップを行なうことができる。この場合にも、凹陥部への挿入により、半導体チップはウェーハシートから迅速且つ確実に剥離される。
【００４１】
ニードルは、前進位置を調節可能とすることにより、異なる厚さの半導体チップ、ウェーハシート等に対応することができるが、それらの厚さが一定の場合には、前進位置を所定高さに設定することもできる。またそれらの厚さが一定の場合には、ニードルを凹陥部の底面から突出した位置に固定し、或いは、ニードルを省略して凹陥部底面でウェーハシートを受けるようにしてもよい。その場合は、凹陥部から昇降可能な突上げ針を別個に設け、半導体チップを下方から支持しながら、コレットと同期して上昇させるのが望ましい。
【００４２】
また、凹陥部への半導体チップの挿入量を決めるニードルとは別個に突上げ針を設け、吸着した半導体チップを伴って上昇するコレットと同期して突上げ針を上昇させるようにすることもできる。この場合は、ニードルと突上げ針とに各々の駆動源を接続するのが望ましい。
【００４３】
凹陥部に作用する吸引により、半導体チップ個片をウェーハシートと共に凹陥部に挿入することもでき、この場合は、凹陥部に吸引を作用させる減圧手段が挿入手段として機能する。この吸引は、半導体チップが凹陥部上に移動した後に作用させるのが望ましい。また、コレットによる押し下げと、凹陥部に作用する吸引との双方を、挿入手段とすることもできる。
【００４４】
ウェーハシート上の半導体チップを順次ピックアップするために、１つのピックアップ操作が終了する毎に、コレットを水平方向に移動させるのに代えて、ピックアップステージを水平方向に移動させてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１      ピックアップステージ
２      ニードル
３      コレット
１３    凹陥部
１７    可動ブロック１７
Ｐ      半導体チップ
Ｓ      ウェーハシート
【図１】
0005583475.tif 000002
【図２】
0005583475.tif 000003
【図３】
0005583475.tif 000004
【図４】
0005583475.tif 000005
【図５】
0005583475.tif 000006
【図６】
0005583475.tif 000007
【図７】
0005583475.tif 000008