(57)【要約】【課題】従来の吸着装置１では、表面のカケと下部のバリの両方を良否判定するために、上方からの第１の照明装置９に加えて、粘着シート３裏面側に第２の照明装置１２を配置するに際し、充分な光量が得にくかったり、半導体チップ２ａの大きさが小さすぎると明瞭なシルエットが得にくいと言う問題があった。【解決手段】チップ吸着装置１０１は、粘着シート３を固定するウェーハリング４ａ，４ｂを保持する移動テーブルと、吸着ステージ５と、半導体チップ２ａ裏面を突上げる突上ニードル７と、その上下駆動機構と、吸着コレット８と、真空ポンプと、上方の第１の照明装置９と、発光面を上にして、吸着ステージ５上面に貼付けた第２の照明装置としてのエレクトロルミネッセンス素子１０２と、ＣＣＤカメラ１０と、画像処理装置１１とで構成されている。【選択図】  図１
2004253600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、半導体チップを貼付けた透光性の粘着シートの裏面に当接する吸着ステージと、前記吸着ステージ上の半導体チップに対して前記粘着シートの裏面側から照明光を照射する照明手段と、前記照明手段によって照明された前記半導体チップのシルエットを取込む撮像手段と、そのシルエットを画像処理し外形の良否を判定する画像処理手段と、前記吸着ステージ内に配設され、前記粘着シートを介して前記半導体チップの裏面を突上げる突上ニードルと、前記半導体チップ表面を吸着移送する吸着コレットとを備えたチップ吸着装置において、前記照明手段による照明光は、前記吸着ステージ上面領域から照射されることを特徴とするチップ吸着装置。
【請求項２】
前記照明手段は、前記吸着ステージ上面領域に配置した薄型エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項１に記載のチップ吸着装置。
【請求項３】
前記吸着ステージ上面を透光性材料で成し、前記吸着ステージ上面の下方に、前記照明手段を配置したことを特徴とする請求項１に記載のチップ吸着装置。
【請求項４】
前記照明手段は、ＬＥＤ素子であることを特徴とする請求項３に記載のチップ吸着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粘着シート上に貼付けられた半導体チップを吸着コレットで吸着移送する際に、半導体チップの外形を例えば、ＣＣＤカメラなどで撮像し、外形の良否判定をした後、外形良品のみを吸着移送するチップ吸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のチップ吸着装置の一例の断面図を図５に示す。
【０００３】
チップ吸着装置１は、多数の半導体チップ２を貼付けた透明な粘着シート３を固定するウェーハリング４ａ，４ｂを保持して、水平移動機構（図示せず）により、Ｘ−Ｙ方向に移動可能な移動テーブル（図示せず）と、粘着シート３の裏面に当接する吸着ステージ５と、その吸着ステージ５の中央に設けた開口部６より突出して粘着シート３の裏面側から吸着ステージ５上にある半導体チップ２ａの裏面を突上げて剥がれやすくする突上ニードル７と、突上ニードル７を上下動作させる上下駆動機構（図示せず）と、半導体チップ２ａの上方より下降して半導体チップ２ａ表面を真空吸着して移送する吸着コレット８と、吸着コレット８と末端で接続された真空ポンプ（図示せず）と、半導体チップ２ａの上方から照明光を照射する第１の照明装置９と、その反射光を取込むＣＣＤカメラ１０と、その反射光を画像処理して半導体チップ２ａの正確な位置を認識するとともに、半導体チップ２ａの表面外形が所定の基準を満足しているかどうか判定する画像処理装置１１とで構成されている。尚、上記では、吸着ステージ５は固定して、ウェーハリング４ａ，４ｂが移動する構成としたが、反対に、ウェーハリング４ａ，４ｂは固定して、吸着ステージ５が移動する構成であってもよい。
【０００４】
上記のチップ吸着装置１の動作は、先ず、図６（ａ）に示すように、多数の半導体チップ２を貼付けた粘着シート３を固定するウェーハリング４ａ，４ｂを水平移動機構（図示せず）により移動させ、吸着ステージ５上に、順次、吸着予定の半導体チップ２ａが来るようにする。このとき、第１の照明装置９から吸着ステージ５上の半導体チップ２ａに照明光を照射し、その反射光をＣＣＤカメラ１０に取込み、画像処理装置１１で画像処理して半導体チップ２ａの正確な位置を認識しながら、所定の吸着位置に移動させる。また、これと同時に、この画像を用いて、半導体チップ２ａの表面外形が所定の基準を満足しているかどうか良否を判定する。ここで、半導体チップ２ａの表面外形の良否を判定するのは、主に回路パターンが形成されている半導体チップ２ａ表面側に一定の大きさ以上のカケがあると電気的特性の信頼性に欠けるため、良否判定して表面外形の良品だけを吸着移送するためである。このため、通常、ＣＣＤカメラ１０のピントは、半導体チップ２ａ上面高さに合せてある。尚、このとき、吸着コレット８は上方の待機位置にあり、突上ニードル７は開口部６内に引っ込んでいる。
【０００５】
そして、良否判定の結果、表面外形が良品であれば、図６（ｂ）に示すように、画像処理装置１１からの信号に基づいて、上下駆動機構（図示せず）を作動し、突上ニードル７を上昇させ、粘着シート３を介して半導体チップ２ａ裏面を突上げて、半導体チップ２ａが粘着シート３から剥がれやすい状態にする。そして、この突上とタイミングを合せて、上方から吸着コレット８を下降させ、半導体チップ２ａ表面を吸着して移送する。
【０００６】
尚、良否判定の結果、表面外形が不良品であれば、その半導体チップ２ａは、吸着移送することなく、そのままとし、次の半導体チップ２を吸着ステージ５上に移動させる。
【０００７】
このようにして、順次、ＣＣＤカメラ１０で吸着ステージ５上の半導体チップ２ａの正確な位置と半導体チップ２ａの表面外形の良否を判定しながら、表面外形の良品のみを吸着移送する。
【０００８】
ところが、半導体チップ２ａの外形不良は、半導体チップ２ａ表面側の外形不良（主にカケ不良）だけではなく、チップ分割の際に半導体チップ２ａ下部にバリが残るバリ不良があり、このバリ不良は、電気的特性は問題ないため、カケ不良ほど重大な欠点ではないが、後工程の組立工程で、半導体チップ２ａ側面をチャックする際に邪魔になり、正確な位置にマウントできないなどの不具合の原因となる場合があった。
【０００９】
このため、本来、カケとバリの両方を精度よく良否判定することが望ましいが、実際のところ、上述したように、重大な欠点であるカケを感度よく認識するため、ＣＣＤカメラ１０のピントは半導体チップ２ａ上面高さに合せてあり、どうしても、半導体チップ２ａ下部に発生しやすいバリに対する感度は低下した。例えば、図７（ａ）に示すような表面のカケの画像は、図７（ｂ）に示すように、明瞭な画像となり、カケの大きさを正確に検出できるが、図７（ｃ）に示すような半導体チップ２ａ下部のバリの画像は、ピントがしっかり合っていないことに加えて、バリの傾斜のばらつきによっては、図７（ｄ）に示すように、実際のバリの大きさよりも小さく検出してしまうことがあった。
【００１０】
これに対して、図８（ａ）に示すように、吸着ステージ５の下方に第２の照明装置１２を配置する構成がある。（例えば、特許文献１参照）
【００１１】
この場合、先ず、第１の照明装置９の反射光で表面のカケの良否判定を行った後、第２の照明装置１２に切換えて、図８（ｂ）に示すような半導体チップ２ａのシルエットをＣＣＤカメラ１０に取入れて画像処理しバリの良否判定を行う。このように、バリに対してはシルエットを利用すると、ピントの若干の不一致やバリの傾斜のばらつきに拘わらず、比較的明瞭な輪郭の正確な大きさの画像が得られやすい。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−２８９６２８号広報（第５頁、００５２段落、図５）
【００１３】
しかしながら、第２の照明装置１２を図８（ａ）に示すように、吸着ステージ５の下方に配置すると、第２の照明装置１２と吸着ステージ５との位置関係によっては、吸着ステージ５が邪魔になって、充分な光量が得にくい場合があった。また、半導体チップ２ａの大きさが、吸着ステージ５上面の大きさに比べて小さすぎると明瞭なシルエットが得にくいと言う問題があった。
【００１４】
これに対して、図９（ａ）に示すように、複数（例えば、２個）の第２の照明装置１２ａ，１２ｂ（あるいは、リング状照明）を、吸着ステージ５の下方ではなく、半導体チップ２ａに近い吸着ステージ５の側方に配置して光量の増加を図る構成も考えられるが、このようにすると、図９（ｂ）に示すように、吸着ステージ５と第２の照明装置１２ａ，１２ｂ（あるいは、リング状照明）とで水平方向に占領するスペースが増大し、ウェーハリング４ａ，４ｂの端付近に貼付いた半導体チップ２の吸着移送がスペース的に困難となる場合があった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のチップ吸着装置１では、半導体チップ２ａ表面のカケと半導体チップ２ａ下部のバリの両方を良否判定するために、上方からの第１の照明装置９に加えて、粘着シート３裏面側に第２の照明装置１２を配置するに際し、第２の照明装置１２を吸着ステージ５の下方に配置すると、吸着ステージ５が邪魔になって、充分な光量が得にくかったり、半導体チップ２ａの大きさが吸着ステージ５上面の大きさよりも小さすぎると明瞭なシルエットが得にくいと言う問題があった。また、第２の照明装置１２ａ，１２ｂ（あるいは、リング状照明）を吸着ステージ５側方に配置すると水平方向に占領するスペースが増大し、ウェーハリング４ａ，４ｂの端付近の半導体チップ２の吸着移送がスペース的に困難となると言う問題があった。
【００１６】
本発明の目的は、半導体チップ表面のカケと半導体チップ下部のバリの両方を精度よく良否判定するため、上方からの第１の照明装置に加えて、粘着シート裏面側に第２の照明装置を配置するに際し、半導体チップの大きさに拘わらず、充分な光量で明瞭なシルエットを得ることが出来、かつ、水平方向に占領するスペースが増大することのないチップ吸着装置を提供するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のチップ吸着装置は、少なくとも、半導体チップを貼付けた透光性の粘着シートの裏面に当接する吸着ステージと、吸着ステージ上の半導体チップに対して粘着シートの裏面側から照明光を照射する照明手段と、照明手段によって照明された半導体チップのシルエットを取込む撮像手段と、そのシルエットを画像処理し外形の良否を判定する画像処理手段と、吸着ステージ内に配設され、粘着シートを介して半導体チップの裏面を突上げる突上ニードルと、半導体チップ表面を吸着移送する吸着コレットとを備えたチップ吸着装置において、照明手段による照明光は、吸着ステージ上面領域から照射されることを特徴とするチップ吸着装置である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明のチップ吸着装置の一例の断面図を図１に示す。尚、図５と同一部分には同一符号を付す。
【００１９】
チップ吸着装置１０１は、多数の半導体チップ２を貼付けた透明な粘着シート３を固定するウェーハリング４ａ，４ｂを保持して、水平移動機構（図示せず）により、Ｘ−Ｙ方向に移動可能な移動テーブル（図示せず）と、粘着シート３の裏面に当接する吸着ステージ５と、その吸着ステージ５の中央に設けた開口部６より突出して粘着シート３の裏面側から吸着ステージ５上にある半導体チップ２ａの裏面を突上げて剥がれやすくする突上ニードル７と、突上ニードル７を上下動作させる上下駆動機構（図示せず）と、半導体チップ２ａの上方より下降して半導体チップ２ａ表面を真空吸着して移送する吸着コレット８と、吸着コレット８と末端で接続された真空ポンプ（図示せず）と、半導体チップ２ａの上方から照明光を照射する第１の照明装置９と、発光面を上にして、吸着ステージ５の上面に貼付けた第２の照明装置としてのエレクトロルミネッセンス素子１０２と、反射光やシルエットを取込むＣＣＤカメラ１０と、その反射光やシルエットを画像処理して半導体チップ２ａの正確な位置を認識するとともに、半導体チップ２ａのカケやバリの良否を判定する画像処理装置１１とで構成されている。尚、上記では、吸着ステージ５は固定して、ウェーハリング４ａ，４ｂ側が移動する構成としたが、反対に、ウェーハリング４ａ，４ｂは固定して、吸着ステージ５が移動する構成であってもよい。
【００２０】
ここで、エレクトロルミネッセンス素子１０２は、例えば、絶縁性基板１０３，下部電極１０４，下部絶縁層１０５，発光層１０６，上部絶縁層１０７，透明上部電極１０８，ガラス基板１０９などを積層形成して成る一般的な薄型エレクトロルミネッセンス素子である。そして、その外径は吸着ステージ５上面と同じ大きさとし、吸着ステージ５の開口部６と対応した中央部に突上ニードル用開口部１１０を設けたリング状とし、突上ニードル用開口部１１０を吸着ステージ５の開口部６に対応させて貼付けてあり、吸着ステージ５下方に配置したＡＣ電源１１１に接続している。また、第１の照明装置９と第２の照明装置１０２とは、共に画像処理装置１１に接続され切換制御可能となっている。
【００２１】
上記のチップ吸着装置１０１の動作は、先ず、図２（ａ）に示すように、多数の半導体チップ２を貼付けた粘着シート３を固定するウェーハリング４ａ，４ｂを水平移動機構（図示せず）により移動させ、吸着ステージ５上に、順次、吸着予定の半導体チップ２ａが来るようにする。このとき、第１の照明装置９から吸着ステージ５上の半導体チップ２ａに照明光を照射し、その反射光をＣＣＤカメラ１０に取込み、画像処理装置１１で画像処理して半導体チップ２ａの正確な位置を認識しながら、所定の吸着位置に移動させる。また、これと同時に、この画像を用いて、半導体チップ２ａの表面外形が所定の基準を満足しているかどうか良否を判定する。ここで、半導体チップ２ａの表面外形の良否を判定するのは、主に回路パターンが形成されている半導体チップ２ａ表面側に一定の大きさ以上のカケがあると電気的特性の信頼性に欠けるため、良否を判定して表面外形の良品のみを吸着移送するためである。このため、通常、ＣＣＤカメラ１０のピントは、半導体チップ２ａ上面高さに合せてある。尚、このとき、吸着コレット８は上方の待機位置にあり、突上ニードル７は開口部６内に引っ込んでいる。また、エレクトロルミネッセンス素子１０２は、オフ状態である。
【００２２】
そして、もし、表面外形が良品であれば、次に、第１の照明装置９からエレクトロルミネッセンス素子１０２に切換えて、半導体チップ２ａの裏面側から照射光を照射し、半導体チップ２ａのシルエットをＣＣＤカメラ１０に取込み、画像処理装置１１でバリの良否を判定する。ここで、ＣＣＤカメラ１０のピントは、半導体チップ２ａ上面高さに合せてあるが、半導体チップ２ａのシルエットを利用することにより、ピントの若干の不一致やバリの傾斜のばらつきに拘わらず、正確な大きさのバリの画像を得ることが出来る。
【００２３】
次に、もし、バリの良否判定の結果、良品であれば、図３（ｃ）に示すように、画像処理装置１１からの信号に基づいて、上下駆動機構（図示せず）を作動し、突上ニードル７を上昇させ、粘着シート３を介して半導体チップ２ａ裏面を突上げて、半導体チップ２ａが粘着シート３から剥がれやすい状態にする。そして、この突上とタイミングを合せて、上方から吸着コレット８を下降させ、半導体チップ２ａ表面を吸着して移送する。
【００２４】
もし、表面外形、または、バリの良否判定のいずれかの結果が不良であった場合、該半導体チップ２ａは、移送することなく、そのままとし、次の半導体チップ２を吸着ステージ５上に移動させる。
【００２５】
このようにして、順次、ＣＣＤカメラ１０で吸着ステージ５上の半導体チップ２ａの正確な位置と、半導体チップ２ａの表面外形およびバリの良否を判定しながら、良品のみを吸着移送する。
【００２６】
尚、上記では、第２の照明装置として、薄型エレクトロルミネッセンス素子１０２を吸着ステージ５上面に配置する構成で説明したが、他の構成として、図４に示すように、吸着ステージ５の上面に透明硬質樹脂やガラスなどの透光性部材１１２を配置し、その下方に例えば、２個のＬＥＤ素子１１３ａ，１１３ｂを配置して、透光性部材１１２を通過した照射光で、半導体チップ２ａのシルエットを得る構成としてもよい。この場合、光源としては、ＬＥＤ素子１１３ａ，１１３ｂに限るものではないが、吸着ステージ５の大きさを極力増大させない小型化が可能な光源が望ましい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のチップ吸着装置によれば、上方の第１の照明装置９からの照射光と、薄型エレクトロルミネッセンス素子１０２吸着ステージ５上面に配置した薄型エレクトロルミネッセンス素子１０２からの照射光とを切換可能とするため、半導体チップ２ａの表面外形（主にカケ）と半導体チップ２ａ下部のバリの両方を精度よく良否判定できる。また、半導体チップ２ａの大きさに拘わらず、充分な光量で明瞭なシルエットを得ることが出来、かつ、水平方向に占領するスペースが増大することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のチップ吸着装置の一例の断面図
【図２】本発明のチップ吸着装置の一例の動作を説明する断面図
【図３】本発明のチップ吸着装置の一例の動作を説明する断面図
【図４】本発明のチップ吸着装置の他の例の断面図
【図５】本発明のチップ吸着装置の他の例の動作を説明する要部断面図
【図６】従来のチップ吸着装置の断面図
【図７】従来のチップ吸着装置の動作を説明する断面図
【図８】従来のチップ吸着装置の他の例の断面図
【図９】従来のチップ吸着装置の他の例の断面図
【符号の説明】
１  従来のチップ吸着装置
２  半導体チップ
２ａ  吸着予定の半導体チップ
３  粘着シート
４ａ，４ｂ  ウェーハリング
５  吸着ステージ
６  開口部
７  突上ニードル
８  吸着コレット
９  第１の照明装置
１０  ＣＣＤカメラ
１１  画像処理装置
１２  第２の照明装置
１０１  本発明のチップ吸着装置
１０２  エレクトロルミネッセンス素子
１０３  絶縁性基板
１０４  下部電極
１０５  下部絶縁層
１０６  発光層
１０７  上部絶縁層
１０８  透明上部電極
１０９  ガラス基板
１１０  突上ニードル用開口部
１１１  ＡＣ電源
１１２  透光性部材
１１３ａ，１１３ｂ  ＬＥＤ素子
【図１】
2004253600.tif 000003
【図２】
2004253600.tif 000004
【図３】
2004253600.tif 000005
【図４】
2004253600.tif 000006
【図５】
2004253600.tif 000007
【図６】
2004253600.tif 000008
【図７】
2004253600.tif 000009
【図８】
2004253600.tif 000010
【図９】
2004253600.tif 000011