JP2010040657A - チップ剥離装置およびチップ剥離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チップの転写の信頼性に優れ、しかも転写される相手側の基板の形状に影響を受けることがないチップ転写装置およびチップ転写方法を提供する。
【解決手段】粘着シート２２に貼り付けられた半導体素子等のチップ２１を基板２３側に転写するものである。押さえ部材１４の押さえ面２４ａにてチップ２１を基板２３の転写面２３ａに押えている状態から、イジェクトピン２６が押さえ面２４ａから突出した状態となるように、押さえ部材２４のみをチップ２１から離間する方向に移動させる。これによって、チップ２１を基板側に残して、押さえ面２４ａに吸着されている粘着シート２２をチップ２１から離間させていていく。
【選択図】図１

Description

本発明は、チップ剥離装置およびチップ剥離方法に関するものである。

半導体装置を製造する場合、被実装部材としてのリードフレームに半導体チップ（ダイ）を実装するダイボンディングが行なわれる。このダイボンディングには、チップを吸着するコレットを備えたダイボンダが使用される。

通常のダイボンダは、半導体チップを吸着するコレットを有するボンディングアームを備え、粘着シートに貼り付けられているチップをコレットに吸着して、この状態でボンディングアームを移動させて、リードフレームのボンディング位置までチップを搬送し、このボンディング位置でコレットを下降させて、チップをボンディングする。

しかしながら、前記のようなボンディングでは、半導体チップの表面をコレットにて吸着するものであるので、このボンディング作業中に、チップに欠けが生じたり、チップ表面に傷が付いたりするおそれがあった。そこで、従来には、チップに欠けが生じたり傷が付かないようにする方法が提案されている（特許文献１および特許文献２）。

特許文献１の半導体製造装置では、まず、図５（ａ）に示すように、半導体ウエハ２の表面２ａ側に粘着シート１を貼り付けるウエハマウント工程を行い、その後、図５（ｂ）に示すように、半導体ウエハ２を裏面２ｂ側から切断するダイシング工程を行う。次に、図５（ｃ）に示すように、ダイシングされて個々に分割されてなる半導体素子３を粘着シート１を上側にして、図５（ｄ）に示すように、ダイボンディング用治具５で粘着シート１を介して半導体素子３の表面３ａを押圧する。これによって、図５（ｅ）に示すように、粘着シート１から半導体素子３を剥がすと同時にリードフレーム６に移送し搭載する。すなわち、半導体素子３はその裏面３ｂがリードフレーム６に貼り付けられる。

また、特許文献２に記載のものは、まず、図６（ａ）に示すように、半導体素子３に分割したダイシング後の半導体ウエハ２に対して、その半導体ウエハ２に貼付されたダイシング時の粘着シート１を介して、コレット１０により、１つの半導体素子３を押圧する。この時、半導体ウエハ２の下方に配置したリードフレーム６のダイパッド部１１の開口部１２に吸着コレット１３を挿入し、コレット１０により押圧された半導体素子３の裏面３ｂを吸着し、保持する。

次に、予め半導体素子３を接合するための銀ペースト等の接着剤が設けられたリードフレーム６のダイパッド部１１に向けて、コレット１０で半導体素子３の表面３ａを押圧し、かつ半導体素子３の裏面３ｂを吸着コレット１３で吸着保持した状態のまま、半導体素子３を下降させ、図４（ｂ）に示すように、ダイボンドする。なお、図６（ａ）（ｂ）の１５は半導体ウエハ２を保持するウエハリングである。
特開平６−２０４２６７号公報 特許第３２８９６３１号公報

特許文献１に記載のものでは、チップ３をフレーム６側へ移送（転写）する場合、治具５を粘着シート１を介して押し付けるものである。このため、半導体素子（チップ）３をフレーム６側へ押し付けた後、治具５を上昇させる際に、粘着シート１側の粘着力がフレーム６側の粘着力よりも小さくなる必要がある。しかしながら、この場合の粘着力の大小関係は安定せず、粘着シート１側の粘着力がフレーム６側の粘着力よりも大きい場合もある。このような場合、治具５を上昇させる際に、図５（ｅ）に示す状態とならずに、チップ３が粘着シート１側に粘着したままの状態となって、半導体素子（チップ）３の転写を行うことができない。

また、特許文献２に記載のものでは、吸着コレット１３で半導体素子（チップ）３を吸着保持しているので、半導体素子（チップ）３の転写（剥離）の信頼性に優れる。しかしながら、吸着コレット１３をリードフレーム６に設けられた開口部１２を介して出し入れするものであるので、対象となるリードフレームに制約がある。

本発明は、上記課題に鑑みて、チップの転写の信頼性に優れ、しかも転写される相手側の基板の形状に影響を受けることがないチップ転写装置およびチップ転写方法を提供する。

本発明のチップ剥離装置は、粘着シートに貼り付けられた半導体素子等のチップを基板側に転写するためのチップ剥離装置であって、チップを粘着シートを介して基板の転写面に接触乃至押し付ける押さえ部材と、粘着シートを押さえ部材の押さえ面に吸着させる吸着手段と、押さえ部材を基板に対して相対的に接近・離間させる駆動機構と、前記押さえ部材と同期した駆動と押さえ部材とは独立した軸線方向のスライドが可能なイジェクトピンとを備え、イジェクトピンの先端を押さえ部材の押さえ面に合わせて、この押さえ面にてチップを基板の転写面に押えている状態から、押さえ部材のみをチップから離間する方向に移動させて、イジェクトピンが押さえ面から突出した状態としつつ、チップを基板側に残して、押さえ面に吸着されている粘着シートをチップから離間させるものである。

本発明のチップ剥離装置によれば、イジェクトピンの先端を押さえ部材の押さえ面に合わせて、この押さえ面にてチップを基板の転写面に押えている状態とすることができる。この状態から、イジェクトピンをその位置に停止させたまま、押さえ部材のみをチップから離間する方向に移動させることができる。すなわち、イジェクトピンで粘着シートをチップに押し付けたまま、押さえ部材のみをチップから離間させることになる。この場合、粘着シートは吸着手段によって、押さえ部材の押さえ面に吸着されており、この押さえ部材の離間によって、チップが張り付いている範囲のうちイジェクトピン対応部位以外が押さえ部材と一緒にチップから離間していき、最終的に、粘着シートにおけるイジェクトピン対応部もチップから離間する。すなわち、押さえ部材がチップから離間していけば、押さえ部材の押さえ面とイジェクトピンの先端との間の寸法が次第に大きくなって、粘着シートのイジェクトピン対応部が破れることになって、このイジェクトピン対応部もチップから離間する。

押さえ部材は直接的にチップを押えるものではなく、さらには、イジェクトピンが粘着シートを破った場合においても、イジェクトピンの先端とチップとの間には、粘着シートの厚さ分だけの隙間が形成されており、イジェクトピンもチップに対して直接的に接触するものではない。

また、この装置においては、基板側からチップを吸着するための吸着コレット等を必要としない。このため、基板としての制約はなく、この装置を種々の半導体装置の製造に使用することができる。

押さえ部材をチップから離間する方向に移動させた際に、粘着シートを破るためにイジェクトピンの先端を先細尖部とするのが好ましい。

押さえ部材は、イジェクトピンが軸線方向に沿ってスライドする孔部を有し、この孔部が押さえ部材の軸心に沿って配設されているものであっても、この孔部が周方向に沿って所定ピッチで複数個配設されているものであってもよい。

吸着手段は、吸着口が押さえ部材の押さえ面に開口する吸着用孔を有するものが好ましい。吸着口が押さえ面に開口するものでは、押さえ部材の押え面への粘着シートの吸着が安定する。

吸着手段の吸着口が押さえ部材の押さえ面にリング状に開口しても、吸着口が複数個有するものであってもよい。

本発明のチップ剥離方法は、粘着シートに貼り付けられた半導体素子等のチップを基板側に転写するチップ剥離方法であって、押さえ部材の押さえ面にてチップを粘着シートを介して基板の転写面に押えている状態から、イジェクトピンが押さえ面から突出した状態となるように、押さえ部材のみをチップから離間する方向に移動させて、チップを基板側に残して、押さえ面に吸着されている粘着シートをチップから離間させていていくものである。

本発明のチップ剥離方法によれば、まず、押さえ部材の押さえ面にてチップを基板の転写面に押えた状態とする。次に、この状態から、押さえ部材のみをチップから離間する方向に移動させる。この状態では、イジェクトピンをそのままの状態に維持しておき、押さえ部材のチップからの離間によって、押さえ部材の押さえ面からイジェクトピンが突出していくことになる。すなわち、粘着シートは、イジェクトピンに対応する部位をチップに押し付けた状態で、粘着シートがチップから離間する。このため、チップを基板側に残して、押さえ面に吸着されている粘着シートをチップから離間させていていくことなる。さらに、押さえ部材がチップから離間していけば、押さえ部材の押さえ面とイジェクトピンの先端との間の寸法が次第に大きくなって、粘着シートのイジェクトピン対応部が破れることになって、このイジェクトピン対応部もチップから離間する。

押さえ部材のみをチップから離間する方向に移動させながら、イジェクトピンの先端の先細尖部にて、積極的に粘着シートを破るのが好ましい。

本発明では、チップからの粘着シートの剥離が安定して行われることになり、剥離（転写）の信頼性に優れる。また、押さえ部材およびイジェクトピンは直接的にチップに接触するものではないので、チップの欠けや傷つきを安定して防止でき、高精度の転写工程を行うことができる。

基板側からチップを吸着するための吸着コレット等を必要とせず、基板としての制約はなく、この装置を種々の半導体装置の製造に使用することができ、適用範囲の拡大を図ることができる。

イジェクトピンの先端を先細尖部とすることによって、粘着シートからのチップの剥離の信頼性が向上する。

押さえ部材の軸心に沿って配設されている孔部にイジェクトピンがスライドするものでは、押さえ部材の押さえ面の中央部でチップを押えることができ、１本のイジェクトピンで、粘着シートの剥離初期段階の押さえ機能を十分に発揮することができる。また、孔部が周方向に沿って所定ピッチで複数個配設されているものであれば、複数本のイジェクトピンによって、粘着シートの剥離初期段階の押さえ機能を安定して発揮することができる。

吸着口が押さえ部材の押さえ面に開口するものでは、押さえ部材の押え面への粘着シートの吸着が安定し、剥離作用の信頼性が向上する。また、吸着口がリング状に開口しているものでは、広面積において吸着することができ、安定した吸着性を発揮できる。吸着口を複数個有するものでは、各吸着口で強力に吸引でき、全体として安定した吸着性を発揮できる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。

図１は本発明にかかるチップ剥離装置を用いたチップ剥離方法を示している。このチップ剥離装置は、チップ２１を粘着シート２２を介して基板（リードフレーム）２３の転写面２３ａに接触乃至押し付ける押さえ部材２４と、粘着シート２２を押さえ部材２４の押さえ面２４ａに吸着させる吸着手段２５（図３参照）と、押さえ部材２４を基板２３に対して相対的に接近・離間させる駆動機構（図示省略）と、押さえ部材２４と同期した駆動と押さえ部材２４とは独立した軸線方向のスライドが可能なイジェクトピン２６とを備える。

押さえ部材２４は、イジェクトピン２６がその軸線方向に沿ってスライドする孔部（軸心孔）２７を有する筒状体からなる。また、イジェクトピン２６はその先端が先細尖部２６ａに形成され、前記駆動機構の駆動によって、押さえ部材２４と同期して上下方向に往復動する。

駆動機構は、シリンダ機構、ボールねじ機構、リニアモータ、リニアアクチュエータ等の往復動機構にて構成することができる。また、イジェクトピン２６は、押さえ部材２４と同期した駆動に加えて、イジェクトピン２６単独の軸線方向の駆動が可能とされる。このイジェクトピン２６単独の駆動も、シリンダ機構、ボールねじ機構、リニアモータ、リニアアクチュエータ等の往復動機構にて構成することができる。この際、イジェクトピン２６に対する駆動機構は、押さえ部材２４の駆動機構を用いても、別途イジェクトピン２６用に駆動機構を用いてもよい。

押さえ部材２４には前記吸着手段２５の一部を構成する吸着孔３０が設けられている。すなわち、吸着孔３０は、押さえ部材２４内に設けられる円筒状の本体部３０ａと、本体部３０ａに連通されて押さえ面２４ａに開口する吸着口３３（３３ａ）と、本体部３０ａに連通されて押さえ部材２４の周壁に開口する吸引口３４とを備える。この吸着孔３０の吸着口３３（３３ａ）は、図２に示すように円環状である。また、吸引口３４は、周方向に沿って所定ピッチで複数個設けられている。そして、吸引口３４には、吸引路３１を介して真空発生器３２が連結されている。このため、この真空発生器３２の駆動によって吸着孔３０のエアを吸引して粘着シート２２を吸着することができる。すなわち、真空発生器３２と吸着孔３０と吸引路３１等で前記吸着手段２５を構成することができる。

次に前記のように構成されたチップ剥離装置を用いたチップ剥離方法を説明する。この場合、まず、図５（ａ）に示すウエハマウント工程と同様に、半導体ウエハに表面側に粘着シート２２を貼り付けるウエハマウント工程を行い、その後、図５（ｂ）に示すダイシング工程と同様のダイシング工程を行って、半導体ウエハを裏面側から切断して、個々に分割された半導体素子（チップ）２１を粘着シート２２を上側にした状態とする。すなわち、図５（ｃ）と同様の状態とする。

このように、表面２１ａ側に粘着シート２２が貼り付けられたチップ２１を下側とし、粘着シート２２を上側にした状態において、図１（ａ）に示すように、基板（リードフレーム）２３に転写すべきチップ２１に対して粘着シート２２を介して、押さえ部材２４の押さえ面２４ａに吸着させる。すなわち、真空発生器３２を駆動して、吸着孔３０のエアを吸引して粘着シート２２を押さえ面２４ａに吸着する。この際、押さえ部材２４の押さえ面２４ａとイジェクトピン２６の先端（先細尖部２６ａの先端）とを同一高さ位置とする。すなわち、押さえ部材２４の押さえ面２４ａとイジェクトピン２６の先端とを同一平面上に配置する。

その後、図１（ｂ）に示すように、押さえ部材２４のイジェクトピン２６とを同期させて、矢印Ｂのように下降させて、チップ２１を基板２３のボンディング位置に載置する。次に、この状態からイジェクトピン２６を停止したまま、押さえ部材２４のみを、図１（ｃ）の矢印Ｃのように、上昇させる。この際、イジェクトピン２６はこの位置に停止しているので、粘着シート２２におけるイジェクトピン２６の対応部位２８は、このイジェクトピン２６に押さえられたままである。しかしながら、粘着シート２２は押さえ部材２４の押さえ面２４ａに吸着口３３ａを介して吸着されているので、粘着シート２２はイジェクトピン２６の対応部位２８以外が押さえ面２４ａに吸着されたまま押さえ部材２４と一体に上昇する。

このため、粘着シート２２は、イジェクトピン２６の対応部位２８以外がチップ２１から剥がれる。その後、さらに押さえ部材２４のみを上昇させて、押さえ部材２４をチップ２１から離間させていく。押さえ部材２４がチップ２１から離間していけば、押さえ部材２４の押さえ面２４ａとイジェクトピン２６の先端との間の寸法が次第に大きくなって、図１（ｄ）に示すように、粘着シート２２のイジェクトピン対応部が破れることになって、このイジェクトピン対応部もチップ２１から離間する。

その後は、図１（ｅ）の矢印ｅに示すように、イジェクトピン２６を上昇させて、押さえ部材２４の押さえ面２４ａとイジェクトピン２６の先端（先細尖部２６ａの先端）とを同一高さ位置とする。これによって、チップ２１が基板２３に転写された状態となって、チップ剥離作業が終了する。

本発明では、押さえ部材２４にて基板側へ押し付けることができ、チップ２１を基板側へ粘着することができる。その後は、チップ２１をイジェクトピン２６で基板側へ押し付けながら、粘着シート２２を押さえ部材２４の押さえ面２４ａに吸着させつつチップ２１から剥離していくことができる。また、押さえ部材２４がチップ２１から離間していくことによって、粘着シート２２のイジェクトピン対応部が破れ、これによって、チップ２１からの粘着シート２２の剥離が安定して行われることになり、剥離（転写）の信頼性に優れる。

また、図１（ａ）（ｂ）等に示すように、押さえ部材２４は直接的にチップ２１を押えるものではない。さらには、イジェクトピン２６が粘着シートを破った場合においても、イジェクトピン２６の先端とチップ２１との間には、図３に示すように、粘着シート２２の厚さｔ分だけの隙間Ｓが形成されており、イジェクトピン２６もチップ２１に対して直接的に接触するものではない。このため、チップ２１の欠けや傷つきを安定して防止でき、高精度の転写工程を行うことができる。

しかも、従来（特許文献２等に記載ものもの）のように、基板側からチップを吸着するための吸着コレット等を必要とせず、基板としての制約はなく、この装置を種々の半導体装置の製造に使用することができ、適用範囲の拡大を図ることができる。

イジェクトピン２６の先端を先細尖部２６ａとすることによって、積極的に粘着シート２２を破ることができ、粘着シート２２からのチップ２１の剥離の信頼性が向上する。

押さえ部材２４の軸心に沿って配設されている孔部２７にイジェクトピン２６がスライドするものでは、押さえ部材２４の押さえ面２４ａの中央部でチップ２１を押えることができ、１本のイジェクトピン２６で、粘着シートの剥離初期段階の押さえ機能を十分に発揮することができる。

ところで、吸着手段２５の吸着孔３０としては、図４（ａ）で示すように、周方向に沿って複数個備えたものであってもよい。この場合、吸着口３３（３３ｂ）が周方向に沿って複数個が押さえ面２４ａに配設される。吸着口３３（３３ａ）がリング状に開口しているものでは、広面積において吸着することができ、安定した吸着性を発揮できる。吸着口３３（３３ｂ）が複数個有するものでは、各吸着口３３ｂで強力に吸引でき、全体として安定した吸着性を発揮できる。

また、イジェクトピン２６としても１本に限らず、図４（ｂ）に複数本備えたものであってもよい。すなわち、押さえ部材２４に周方向に沿って所定ピッチで配設される複数個の孔部２７を設け、各孔部２７にイジェクトピン２６をスライド自在に挿入するようにすればよい。このような場合であっても、各イジェクトピン２６は、押さえ部材２４と同期した駆動と押さえ部材２４とは独立した軸線方向のスライドが可能とされる。

なお、図４（ｂ）では、吸着手段２５の吸着孔３０は、押さえ部材２４の押さえ面２４ａの外周面に沿って配設される円環状の吸着口３３ａを有するものと、押さえ部材２４の押さえ面２４ａの中心部に配設される吸着口３３ｃを有するものとを備える。

このため、このような押さえ部材２４を用いても、チップ２１をイジェクトピン２６で基板側へ押し付けながら、粘着シート２２を押さえ部材２４の押さえ面２４ａに吸着させつつチップ２１から剥離していくことができる。複数本のイジェクトピンによって、粘着シートの剥離初期段階の押さえ機能を安定して発揮することができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、イジェクトピン２６を複数本備える場合、その数の増減は任意であり、配設ピッチ、配設位置も任意に設定できる。イジェクトピンが１本であっても、複数本であっても、その外径寸法も任意に設定できる。また、吸着口を円環状とする場合の内径寸法および外径寸法も任意に設定でき、吸着口が複数個配設される場合の各孔径や数も任意に設定できる。すなわち、チップ２１の大きさや形状等に応じて、押さえ部材２４にて基板側へ押し付けることができ、チップ２１を基板側へ粘着することができ、また、チップ２１をイジェクトピン２６で基板側へ押し付けながら、粘着シート２２を押さえ部材２４の押さえ面２４ａに吸着させつつチップ２１から剥離していくことができるものであればよい。

イジェクトピン２６は、その先端を先細尖部２６ａとするのが、粘着シート２２を破る上で好ましいが、必ずしも先細尖部２６ａとする必要がない。すなわち、図１（ｃ）の状態において、イジェクトピン対応部位２８のみがチップ２１に粘着しているので、この状態からイジェクトピン２６を押さえ部材２４とともに上昇させれば、先細尖部２６ａにて粘着シート２２を破ることなく、粘着シート２２をチップ２１から剥離していくことができる。なお、先細尖部２６ａを形成する場合、前記実施形態では、鋭利に尖っているが、あまり鋭利に尖らすことなく、アール状であってもよい。

また、押さえ部材２４として、イジェクトピン２６の周りに周方向に沿って所定ピッチで複数本配設される棒状体であってもよい。この場合、棒状体の押さえ面に吸着手段２５の吸着口を設ければよい。なお、前記実施形態では、吸着手段２５の吸着口を押さえ部材２４の押さえ面２４ａに開口させていたが、吸着手段２５として、押さえ部材２４と別部材に、吸着口が開口するようなものであってもよい。

本発明の実施形態を示すチップ剥離装置を用いたチップ剥離工程を示す簡略図である。 前記チップ剥離装置の押え部材の断面図である。 前記チップ剥離装置の簡略図である。 前記チップ剥離装置の押え部材の変形例を示し、（ａ）は第１の変形例を示す断面図であり、（ｂ）は第２の変形例を示す断面図である。 従来のチップ剥離装置を用いたチップ剥離工程を示す簡略図である。 従来の他のチップ剥離装置を用いたチップ剥離工程を示す簡略図である。

符号の説明

２１ チップ
２２ 粘着シート
２３ 基板
２３ａ 転写面
２４ 押さえ部材
２４ａ 押さえ面
２５ 吸着手段
２６ イジェクトピン
２６ａ 先細尖部
２７ 孔部
３０ 吸着孔
３３ 吸着口

Claims (9)

1. 粘着シートに貼り付けられた半導体素子等のチップを基板側に転写するためのチップ剥離装置であって、
   チップを粘着シートを介して基板の転写面に接触乃至押し付ける押さえ部材と、粘着シートを押さえ部材の押さえ面に吸着させる吸着手段と、押さえ部材を基板に対して相対的に接近・離間させる駆動機構と、前記押さえ部材と同期した駆動と押さえ部材とは独立した軸線方向のスライドが可能なイジェクトピンとを備え、イジェクトピンの先端を押さえ部材の押さえ面に合わせて、この押さえ面にてチップを基板の転写面に押えている状態から、押さえ部材のみをチップから離間する方向に移動させて、イジェクトピンが押さえ面から突出した状態としつつ、チップを基板側に残して、押さえ面に吸着されている粘着シートをチップから離間させることを特徴とするチップ剥離装置。
2. 押さえ部材をチップから離間する方向に移動させた際に、粘着シートを破るためにイジェクトピンの先端を先細尖部としていることを特徴とする請求項１に記載のチップ剥離装置。
3. 押さえ部材は、イジェクトピンが軸線方向に沿ってスライドする孔部を有し、この孔部が押さえ部材の軸心に沿って配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチップ剥離装置。
4. 押さえ部材は、イジェクトピンが軸線方向に沿ってスライドする孔部を有し、この孔部が周方向に沿って所定ピッチで複数個配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチップ剥離装置。
5. 吸着手段は、吸着口が押さえ部材の押さえ面に開口する吸着用孔を有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のチップ剥離装置。
6. 前記吸着手段の吸着口が押さえ部材の押さえ面にリング状に開口していることを特徴とする請求項５に記載のチップ剥離装置。
7. 前記吸着手段の吸着口が複数個有することを特徴とする請求項５に記載のチップ剥離装置。
8. 粘着シートに貼り付けられた半導体素子等のチップを基板側に転写するチップ剥離方法であって、
   押さえ部材の押さえ面にてチップを粘着シートを介して基板の転写面に押えている状態から、イジェクトピンが押さえ面から突出した状態となるように、押さえ部材のみをチップから離間する方向に移動させて、チップを基板側に残して、押さえ面に吸着されている粘着シートをチップから離間させていていくことを特徴とするチップ剥離方法。
9. 押さえ部材のみをチップから離間する方向に移動させながら、イジェクトピンの先端の先細尖部にて粘着シートを破ることを特徴とする請求項８に記載のチップ剥離方法。

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