(57)【要約】【課題】ニードルレスでチップをピックアップし、チップの破損を防止できるウェハシート上のチップのピックアップ装置及びピックアップ方法を提供すること。【解決手段】外ケース３と内ケース４の上面をウェハシート１の下面に当接させ、第１のポンプ２４により内ケース４上のチップ２の側部のウェハシート１を外ケース３の第１の開口部３１に真空吸着する。チップピックアップ用のノズル９により内ケース４上のチップ２を真空吸着し、ノズル９を上昇させる。その際、第１のポンプ２４により第１の開口部３１にウェハシート１を強く真空吸着し、その吸着力によりウェハシート１をチップ２の下面から強制的に剥離させる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘着層によりチップが上面に貼着されたウェハシートの下面に当接する当接体を備え、この当接体の上面に真空吸引手段により吸引される第１の開口部が開口されており、ピックアップ対象となるチップの側部のウェハシートをこの第１の開口部に真空吸着するようにしたことを特徴とするウェハシート上のチップのピックアップ装置。
【請求項２】
前記当接体の上面にピックアップ対象となるチップの直下のウェハシートを真空吸引手段により真空吸着するための第２の開口部を開口したことを特徴とする請求項１記載のウェハシート上のチップのピックアップ装置。
【請求項３】
前記ウェハシートを振動させる振動手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載のウェハシート上のチップのピックアップ装置。
【請求項４】
前記振動手段が、前記当接体と、前記当接体を振動させる振動器であることを特徴とする請求項３記載のウェハシート上のチップのピックアップ装置。
【請求項５】
粘着層によりチップが上面に貼着されたウェハシートの下面に当接する当接体と、ウェハシートを振動させる振動手段を設けたことを特徴とするウェハシート上のチップのピックアップ装置。
【請求項６】
前記振動手段が、前記当接体と、前記当接体を振動させる振動器であることを特徴とする請求項５記載のウェハシート上のチップのピックアップ装置。
【請求項７】
請求項１記載のウェハシート上のチップのピックアップ装置を用いるチップのピックアップ方法であって、前記当接体の上面をウェハシートの下面に当接させ、前記真空吸引手段の駆動によりチップの側部のウェハシートを前記第１の開口部に真空吸着する工程と、チップピックアップ用のノズルの下端部に前記当接体上のチップを真空吸着し、前記ノズルを上昇させることによりチップをピックアップする工程とを含むことを特徴とするウェハシート上のチップのピックアップ方法。
【請求項８】
請求項２記載のウェハシート上のチップのピックアップ装置を用いるチップのピックアップ方法であって、前記当接体の上面をウェハシートの下面に当接させ、前記真空吸引手段の駆動によりチップの側部のウェハシートを前記第１の開口部に真空吸着する工程と、前記第２の開口部にチップの直下のウェハシートを真空吸着する工程と、チップピックアップ用のノズルの下端部に前記当接体上のチップを真空吸着し、前記ノズルを上昇させることによりチップをピックアップする工程とを含むことを特徴とするウェハシート上のチップのピックアップ方法。
【請求項９】
請求項３記載のウェハシート上のチップのピックアップ装置を用いるチップのピックアップ方法であって、前記当接体の上面をウェハシートの下面に当接させ、前記真空吸引手段の駆動によりウェハシートを前記第１の開口部および又は前記第２の開口部に真空吸着する工程と、チップピックアップ用のノズルの下端部に前記当接体上のチップを真空吸着する工程と、前記振動手段を駆動させることにより前記チップと前記ウェハシートの貼着力を低下させる工程と、前記ノズルを上昇させることによりチップをピックアップする工程とを含むことを特徴とするウェハシート上のチップのピックアップ方法。
【請求項１０】
請求項５記載のウェハシート上のチップのピックアップ装置を用いるチップのピックアップ方法であって、前記当接体の上面をウェハシートの下面に当接させる工程と、チップピックアップ用のノズルの下端部に前記当接体上のチップを真空吸着する工程と、前記振動手段を駆動させることにより前記チップと前記ウェハシートの貼着力を低下させる工程と、前記ノズルを上昇させることによりチップをピックアップする工程とを含むことを特徴とするウェハシート上のチップのピックアップ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ突上げ用のニードルを不要にしたウェハシート上のチップのピックアップ装置及びピックアップ方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ウェハシート上にボンドにより貼着されたチップは、移載ヘッドのノズルが下降してその下端部に真空吸着され、またペパーポットのニードルにより下方から突上げられ、ノズルが上昇することによりウェハシートから剥離されながらピックアップされるようになっていた。そして移載ヘッドは回路基板などの実装対象物の上方へ移動し、所定位置にチップを搭載するようになっていた。
【０００３】
図７（ａ），（ｂ）は従来のウェハシート上のチップのピックアップ装置のチップのピックアップ動作を示す部分断面図、図８は従来のペパーポットの上面図、図９は従来のチップの剥離力（ウェハシートからのチップの剥離抵抗）とノズルの上昇距離（剥離時間）の関係図である。
【０００４】
図７（ａ）は移載ヘッドのノズル９が下降してその下端部にチップを真空吸着する様子を示している。図中、１はウェハシートであり、その上面にチップ２がボンド（図示せず）により多数個貼着されている。ウェハシート１の下面は、有蓋筒形のペパーポット１４の上面に当接している。ペパーポット１４の内部にはチップ突上用のニードル５が昇降子６上に立設されており、昇降子６は上下動手段（図外）に駆動されて上下動する。またペパーポット１４も、図外の上下動手段により上下動する。ペパーポット１４の上面にはニードル５が上下動して突没するための孔部７が開孔されており、また孔部７の周囲にはチップ直下のウェハシート１を真空吸着するための吸着孔８が開孔されている（図８も参照）。ペパーポット１４の内部は真空吸引手段（図外）により真空吸引されるものであり、これにより、チップ２の直下のウェハシート１は、吸着孔８に真空吸着される。図７において、Ｐはその真空吸引圧を示している。
【０００５】
次にチップ２のピックアップ方法を説明する。図７（ａ）において、ペパーポット１４が上昇してその上面がウェハシート１の下面に当接した状態で、移載ヘッドのノズル９は下降し（矢印Ａ）、その下端部はペパーポット１４の孔部７上のチップ２の上面に着地してこれを真空吸着する。またこれと前後してニードル５および昇降子６は上昇し（矢印Ｂ）、ニードル５は孔部７から上方へ突出する。
【０００６】
チップ２を真空吸着したノズル９は上昇を開始し（図７（ｂ）の矢印Ｃ）、チップ２はニードル５で突上げられながらウェハシート１から剥離されノズル９でピックアップされる。チップ２をピックアップしたノズル９は、回路基板などの実装対象物の上方へ移動し、そこで下降上昇動作を行ってチップ２を実装対象物の所定位置に搭載する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図９は、従来のウェハシート１からのチップ２の剥離抵抗（チップ２をウェハシート１から剥離する際の剥離力）とノズルの上昇距離（完全剥離までの時間）の関係を示している。図中、図ｔ１はチップ２がウェハシート１から完全に剥離されるまでの時間、Ｆ１はウェハシート１からのチップ２の剥離力（チップ２のウェハシート１からの剥離抵抗）の最大値である。従来は、ノズル９でチップ２を真空吸着し、ニードル５でチップ２を突上げながらノズル９を上昇させることにより、短時間ｔ１で一気にチップ２をウェハシート１から完全剥離させてピックアップしていたものであり、完全剥離の瞬間が最大の剥離抵抗Ｆ１となる。
【０００８】
このように従来はチップ２をウェハシート１から瞬間的に一気に剥離させていたため、ピックアップ時にはチップ２には過大な負荷がかかり、チップ２が破損するなどのトラブルが発生しやすかった。殊に近年は、チップ２は薄形化する傾向にあり、その厚さが１００μｍあるいはそれ以下のきわめて薄いものも提案されていることから、上記問題点は益々無視できなくなっている。ペパーポットに複数本のニードルを備え、複数本のニードルによりチップを突上げる方式のものもあるが、このような方式のものにおいても、上記問題点は避けられないものであった。
【０００９】
したがって本発明は、ピックアップ時のチップの負荷を低減し、チップの破損を防止できるウェハシート上のチップのピックアップ装置及びピックアップ方法を提供することを目的とする。更に詳しくは、チップを突上げるためのニードルを不要にしたウェハシート上のチップのピックアップ装置及びピックアップ方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このために本発明のウェハシート上のチップのピックアップ装置は、粘着層によりチップが上面に貼着されたウェハシートの下面に当接する当接体を備え、この当接体の上面に真空吸引手段により吸引される第１の開口部が開口されており、ピックアップ対象となるチップの側部のウェハシートをこの第１の開口部に真空吸着するようにした。
【００１１】
また本発明のウェハシート上のチップのピックアップ方法は、前記当接体の上面をウェハシートの下面に当接させ、前記真空吸引手段の駆動によりチップの側部のウェハシートを前記第１の開口部に真空吸着する工程と、チップピックアップ用のノズルにより前記当接体上のチップを真空吸着し、前記ノズルを上昇させることによりチップをピックアップする工程とを含む。
【００１２】
上記構成によれば、従来必要であったチップ突上げ用ニードルを不要にし、チップをソフトにウェハシートから剥離しながらピックアップすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施の形態におけるウェハシート上のチップのピックアップ装置の全体構造を示す断面図、図２は本発明の一実施の形態におけるウェハシート上のチップのピックアップ装置の内ケースと外ケースの上面図、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の一実施の形態におけるウェハシート上のチップのピックアップ装置のチップのピックアップ動作を示す部分断面図、図４は本発明の一実施の形態におけるウェハシート上のチップのピックアップ装置の振動付与時の部分断面図、図５は本発明の一実施の形態におけるウェハシート上のチップのピックアップ装置の振動付与時のチップの平面図、図６は本発明の一実施の形態におけるウェハシート上のチップのピックアップ装置のチップのウェハシートからの剥離抵抗とノズルの上昇距離（剥離時間）の関係図である。
【００１４】
まず、図１を参照してウェハシート上のチップのピックアップ装置の全体構造を説明する。有蓋筒形且つ中空の第１の当接体としての外ケース３と、外ケース３の内部に設けられた有蓋筒形且つ中空の第２の当接体としての内ケース４は、コ字形の支持部１１上に装着されている。本形態では、外ケース３の内部に内ケース４を設け、両者をウェハシート１の下面に当接する当接体にしているが、当接体の形状は様々な設計変更が可能である。例えば、外ケース３と内ケース４を一体的に形成してもよい。支持部１１は上下動手段としてのシリンダ１２のロッド１３の先端部に支持されており、ロッド１３が突没すると支持部１１及び支持部１１上の外ケース３や内ケース４は上下動する。外ケース３と内ケース４の上面は面一にすることが望ましいが、後述する第１のポンプ２４と第２のポンプ２６によるウェハシート１の真空吸引を阻害しない範囲で段差があってもよい。
【００１５】
支持部１１の側部にはスライダ１７が設けられており、スライダ１７は垂直なリニアガイド１８にスライド自在に嵌合している。１９はリニアガイド１８の支持体である。したがってシリンダ１２のロッド１３が突没すると、支持部１１はリニアガイド１８に沿って垂直に上下動する。待機時には、図１に示すように外ケース３や内ケース４は下降位置にあって、これらの上面は、その上方のウェハシート１から離れているが、ロッド１３が突出するとこれらは上昇し、外ケース３と内ケース４の上面はウェハシート１の下面に当接する（図３（ａ）参照）。シリンダ１２や支持体１９などの上記諸要素は可動台２０上に設置されている。可動台２０は図示しない移動手段によりＸ方向やＹ方向へ水平移動し、外ケース３と内ケース４をピックアップ対象となる所定のチップ２の直下に位置させる。
【００１６】
内ケース４には振動器として超音波（ＵＳ）振動器２１が装着されており、これが駆動すると、内ケース４は超音波振動する。すなわち、内ケース４と超音波振動器２１は、ウェハシート１を振動させる振動手段となっている。望ましくは、本形態のように内ケース４をピックアップ対象となるチップ２の直下のウェハシート１の下面に当接させ、内ケース４を介してこの直下の下面に振動を付与することが望ましいが、例えば外ケース３などの内ケース４以外の他の部材をウェハシート１の下面に当接させ、この他の部材を振動器により振動させることによりウェハシート１を振動させるようにしてもよく、ウェハシート１を振動させるための振動手段は様々な設計変更が可能である。要は、振動手段は、ピックアップ対象となるチップ２をウェハシート１の上面に貼着する粘着層としてのボンド２８（図４）に振動を付与してキャビテーションを発生させ、これによりこのボンド２８に気泡を生じさせればよい。
【００１７】
外ケース３の上面には、ウェハシート１の下面を真空吸着するための第１の開口部３１が開口されている（図２も参照）。この第１の開口部３１は、ピックアップ対象となる内ケース４の第２の開口部３２上のチップ２の側部に位置し、この側部のウェハシート１の下面を真空吸着する。また内ケース４の上面にはピックアップ対象となるチップ２の直下のウェハシート１の下面を真空吸着するための第２の開口部３２が開口されている。
【００１８】
図１において、外ケース３の内部は、パイプ２３を通して第１の真空吸引手段である第１のポンプ２４に真空吸引される。また内ケース４の内部は、パイプ２５を通して第２の真空吸引手段である第２のポンプ２６に真空吸引される。
【００１９】
このウェハシート上のチップのピックアップ装置は上記のような構成より成り、次にチップのピックアップ動作を説明する。図３（ａ）〜（ｃ）はチップのピックアップ動作を動作順に示している。まず、シリンダ１２のロッド１３を突出させて外ケース３と内ケース４を上昇させ、これらの上面をウェハシート１の下面に当接させる（図３（ａ）参照）。次に移載ヘッドのノズル９を下降させ（矢印Ａ）、その下端部を内ケース４上のチップ２の上面に着地させ、チップ２を真空吸着する（図３（ａ）において、鎖線で示すノズル９を参照）。なお、外ケース３や内ケース４を上昇させず、ウェハシート１を下降させることにより、ウェハシート１の下面を外ケース３や内ケース４の上面に当接させてもよく、これらの上下動は相対的なものである。
【００２０】
このとき、第１のポンプ２４は駆動し、第１の開口部３１にチップ２の側部付近のウェハシート１の下面を強く真空吸着する（吸引圧はＰ１）。またＵＳ振動器２１を駆動し、内ケース４を超音波（ＵＳ）振動させる。するとチップ２の下面のボンド２８にはキャビテーションにより微細な気泡１０が多数発生し（図４、図５参照）、チップ２とウェハシート１の貼着力（ウェハシート１からのチップ２の剥離抵抗）は大巾に低下する。
【００２１】
またこれと前後して、第２のポンプ２６が駆動して内ケース４の内部を真空吸引し、これによりウェハシート１は第２の開口部３２に強く真空吸着され、チップ２の下面センターのウェハシート１からの剥離は促進される（吸引圧はＰ２）。なお、ノズル９によるチップ２の吸着タイミング、第１のポンプ２４と第２のポンプ２６の真空吸引タイミング、ノズル９の上昇タイミング等の各要素の動作タイミングは、本実施の形態に限定されず、チップ２の品種などに応じて最適に設定される。
【００２２】
さて、図３（ｃ）に示すように、ノズル９は更に上昇を続け（矢印Ｃ）、チップ２の下面に貼着していたウェハシート１は、ノズル９の上昇にともない、上記吸引圧Ｐ１の為に徐々にチップ２の下面から強制的に剥離される。図３（ｂ），（ｃ）において、チップ２の直下の実線と鎖線で示すウェハシート１は、チップ２の下面から徐々に剥れる様子を示している。この場合、上記のようにチップ２の下面のボンド２８にはキャビテーションにより微細な気泡１０が生じているので、チップ２をウェハシート１に貼着するボンド２８の貼着力は著しく低下しており、したがって上記吸引圧Ｐ１により、ウェハシート１はチップ２の下面からチップ２に過大な負荷をかけることなく容易に剥離する。そして図３（ｃ）において鎖線で示すように、ウェハシート１がチップ２の下面から完全に剥離されると、ノズル９はそのまま上昇しながらチップ２をピックアップし、実装対象物（図外）の上方へ移動して、このチップ２を実装対象物の所定の位置に搭載する。以上の動作を繰返すことにより、ウェハシート１上のチップ２は次々にノズル９にピックアップされて実装対象物を搭載される。
【００２３】
図６は、上記のようにしてウェハシート１上のチップ２をピックアップする際の剥離力（チップの剥離抵抗）とノズル９の上昇距離（完全剥離までの時間）の関係を示している。図中、Ｆ２は剥離抵抗の最大値である。図９に示す従来例と比較して、完全剥離までの時間ｔ２は従来例の剥離時間ｔ１よりも長いが、剥離抵抗の最大値Ｆ２は従来例の剥離抵抗Ｆ１よりもかなり小さい。このことは、チップ２は比較的小さな剥離抵抗でウェハシート１から徐々に且つソフトに剥離されることを意味しており、したがってピックアップの際にチップ２が受ける負荷も小さく、よってチップは破損されにくい。
【００２４】
なお内ケース４の第２の開口部３２によるウェハシート１の吸着タイミングは任意に決定できるが、第１の開口部３１でチップ２の側部のウェハシート１を真空吸着した後で（すなわち第１のポンプ２４による真空吸引よりもやや遅れて）吸着した方がチップ２をウェハシート１からより確実に剥がしやすい。またウェハシート１は第１の開口部３１だけで真空吸着するようにしてもよく、この場合、内ケース４の第２の開口部３２は不要であって内ケース４の上面は盲にしてもよく、またこの場合第２のポンプ２６は不要である。またウェハシート１は第２の開口部３２だけで真空吸着するようにしてもよく、この場合、外ケース３の第１の開口部３１は不要であって、外ケース３の上面は盲にしてもよく、またこの場合第１のポンプ２４は不要である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ニードルレスでチップをピックアップすることができ、したがって、特に薄形化したチップのピックアップにきわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるウェハシート上のチップのピックアップ装置の全体構造を示す断面図
【図２】本発明の一実施の形態におけるウェハシート上のチップのピックアップ装置の内ケースと外ケースの上面図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態におけるウェハシート上のチップのピックアップ装置のチップのピックアップ動作を示す部分断面図
（ｂ）本発明の一実施の形態におけるウェハシート上のチップのピックアップ装置のチップのピックアップ動作を示す部分断面図
（ｃ）本発明の一実施の形態におけるウェハシート上のチップのピックアップ装置のチップのピックアップ動作を示す部分断面図
【図４】本発明の一実施の形態におけるウェハシート上のチップのピックアップ装置の振動付与時の部分断面図
【図５】本発明の一実施の形態におけるウェハシート上のチップのピックアップ装置の振動付与時のチップの平面図
【図６】本発明の一実施の形態におけるウェハシート上のチップのピックアップ装置のチップのウェハシートからの剥離抵抗とノズルの上昇距離（剥離時間）の関係図
【図７】（ａ）従来のウェハシート上のチップのピックアップ装置のチップのピックアップ動作を示す部分断面図
（ｂ）従来のウェハシート上のチップのピックアップ装置のチップのピックアップ動作を示す部分断面図
【図８】従来のペパーポットの上面図
【図９】従来のチップのウェハシートからの剥離抵抗とノズルの上昇距離（剥離時間）の関係図
【符号の説明】
１　ウェハシート
２　チップ
３　外ケース
４　内ケース
９　ノズル
２１　超音波振動器
２４　第１のポンプ
２６　第２のポンプ
２８　ボンド
３１　第１の開口部
３２　第２の開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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