JP2013065757A

JP2013065757A - 半導体チップのピックアップ方法及び半導体チップのピックアップ装置

Info

Publication number: JP2013065757A
Application number: JP2011204364A
Authority: JP
Inventors: Naoshi Kuroda; 直黒田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2013-04-11
Also published as: CN103021903A; US20130071220A1

Abstract

【課題】突き上げ時の半導体チップへの応力を緩和し、突き上げ時に生じる半導体チップの不具合を抑制できる半導体チップのピックアップ方法及び半導体チップのピックアップ装置を提供する。
【解決手段】半導体チップＣのピックアップ方法は、半導体チップを複数の突き上げピン１０２で突き上げる工程と、複数の突き上げピンの一部１０２ｄ、１０２ｅを下降する工程と、突き上げられた半導体チップをコレット１５でピックアップする工程と、を具備する。
【選択図】図６

Description

本発明の実施形態は、半導体チップのピックアップ方法及び半導体チップのピックアップ装置に関する。

通常、半導体基板（以下、ウェハと称する）上には、多数の半導体チップが一括して形成される。そして、多数の半導体チップが形成されたウェハは、研削装置により裏面を研削して所定の厚みにまで薄形化された後、ウェハ裏面に合成樹脂などからなる粘着シート（ダイシングテープ）を貼り付け、ダイシング装置によりウェハを個々の半導体チップに切り分けられる。ダイシング装置により切り分けられた半導体チップは、所定の検査を行った後、検査に合格した良品だけをピックアップして、製品化される。そして、この良品の半導体チップをピックアップする際に、半導体チップのピックアップ装置（例えば、特許文献１参照）が使用されている。

特開２００６−１９１１４４号公報

しかしながら、従来の半導体チップのピックアップ装置では、半導体チップを突き上げる突き上げピンの先端形状が、尖っているもしくは丸みを帯びているため、半導体チップを突き上げる際の接触面積が狭い。このため、突き上げピンにより半導体チップを突き上げる際に半導体チップに応力が加わり易い。加えて、半導体チップの薄形化が進んでいることから、突き上げピンによる突き上げの際に、応力により半導体チップに割れや欠け等の不具合が生じ易くなっている。また、半導体チップ裏面との接触面積が狭いことから、突き上げ時に半導体チップの位置や角度がずれ易い。
本発明の実施形態は、突き上げ時の半導体チップへの応力を緩和し、突き上げ時に生じる半導体チップの不具合を抑制できる半導体チップのピックアップ方法及び半導体チップのピックアップ装置を提供することを目的とする。

実施形態の半導体チップのピックアップ方法は、半導体チップを複数の突き上げピンで突き上げる工程と、複数の突き上げピンの一部を下降する工程と、突き上げられた半導体チップをコレットでピックアップする工程と、を具備する。

ウェハのダイシング工程の説明図。実施形態に係るピックアップ装置の構成図。突き上げ機構の構成図半導体チップのピックアップ工程の説明図。半導体チップのピックアップ工程の説明図。半導体チップのピックアップ工程の説明図。

以下、図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。

（実施形態）
図１は、半導体基板１（以下、ウェハ１と称する）のダイシング工程の説明図である。初めに、図１を参照して、多数の半導体チップＣが形成されたウェハ１のダイシング工程について説明する。

ウェハ１表面には、多数の半導体チップＣが形成されている。ウェハ１は、所定の厚さ（例えば、３０〜８０μｍ）となるまで裏面が研削され、この薄形化したウェハ１はダイシング用の粘着シート２に貼り付けられる。さらに、ウェハ１が貼り付けられた粘着シート２は、金属枠３に外周部を弛みのないように引き伸ばされて貼り付けられる（図１（ａ）参照）。

粘着シート２は、例えばＰＶＣ（ポリ塩化ビニール）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の伸縮性を有する樹脂のシート基材２ａ及びこのシート基材２ａの片面側（ウェハ１側）に設けられた粘着剤層２ｂからなる。この粘着剤層２ｂは、紫外線（ＵＶ）の照射により硬化して粘着力が低下する性質のものを使用することが好ましい。

粘着シート２上に貼り付けられたウェハ１は、半導体チップＣごとに切り分け（ダイシング）される（図１（ｂ）参照）。

切り分け後は、粘着シート２に紫外線ＵＶを照射して粘着シート２の粘着剤層２ｂを硬化して粘着力を低下させる（図１（ｃ））。

上記ダイシング工程の後、切り分けられた半導体チップＣは、所定の検査を行った後、検査に合格した良品だけが、次に説明する実施形態に係る半導体チップＣのピックアップ装置でピックアップされる。

図２は、実施形態に係る半導体チップＣのピックアップ装置１０（以下、単にピックアップ装置１０と称する）の構成図である。以下、図２を参照して実施形態に係るピックアップ装置１０の構成について説明する。

ピックアップ装置１０は、固定治具１１、突き上げ機構１２、Ｘ−Ｙステージ１３、シリンダ１４、コレット１５、駆動機構１６、シリンダ１７及び制御機構１８を備えている。なお、突き上げ機構１２及びコレット１５は、図示しない真空ポンプに接続されている。

固定治具１１は、ダイシング工程で切り出された多数の半導体チップＣが粘着された粘着シート２の外周部を把持する金属枠３を保持する。突き上げ機構１２は、切り出された個々の半導体チップＣを裏面側（下側）から突き上げる。Ｘ−Ｙステージ１３は、突き上げ機構１２を粘着シート２上の半導体チップＣに対して水平方向に駆動し、水平方向の位置決め動作を行う。シリンダ１４は、突き上げ機構１２を粘着シート２上の半導体チップＣに対して垂直方向に駆動する。

コレット１５は、突き上げ機構１２により突き上げられた半導体チップＣを吸着してピックアップする。駆動機構１６は、コレット１５を粘着シート２上の半導体チップＣに対して水平方向に駆動し、水平方向の位置決め動作を行う。シリンダ１７は、コレット１５を、粘着シート２上の半導体チップＣに対して垂直方向に駆動する。制御機構１８は、ピックアップ装置１０全体を制御する。

図３（ａ）は、突き上げ機構１２の断面図である。図３（ｂ）は、突き上げ機構１２の平面図である。以下、図３を参照して、突き上げ機構１２の構成を説明する。
突き上げ機構１２は、吸着ステージ１０１、複数の突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅ及び昇降機構１０３（ピンホルダー）を備える。吸着ステージ１０１の表面には、粘着シート２の裏面を吸着するための複数の吸着孔１０１ａがグルーブ（溝）１０１ｃ内に設けられている。また、吸着ステージ１０１の表面中央部には、開口１０１ｂが設けられている。

各突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅの形状は、直方体であり、これら突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅが吸着ステージ１０１の表面中央部に設けられた開口１０１ｂ内に並列に配置される。また、各突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅの表面（突き上げ面）は、従来の突き上げピンとは異なり、長方形（矩形）であり、かつ、平ら、すなわち平面となっている。

この実施形態では、各突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅの表面を平面とすることにより、半導体チップＣを突き上げる際の接触面積を広くしている。このため、半導体チップＣを突き上げる際に生じる応力を低減できる。また、接触面積が広いので、突き上げ時に半導体チップＣの位置や角度がずれる位置ずれが生じにくい。なお、図３では、突き上げピンの数が５つとなっているが、この数に限定されるものではなく、複数個あればよい。

昇降機構１０３は、開口１０１ｂ内に並列に配置された突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅを昇降させる小型のエアシリンダを備える。該エアシリンダは、外部から供給されるエアにより駆動される。昇降機構１０３は、突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅを独立して昇降させるために、突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅごとに対応するエアシリンダを備えている。なお、突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅを昇降させる機構には、種々のものが適用できる。例えば、電磁式のシリンダや小型モータ等により突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅを昇降させるように構成してもよい。

昇降機構１０３は、突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅを独立して昇降させることができるため、半導体チップＣの大きさによって、昇降させる突き上げピンの数を変更することが可能である。これにより、半導体チップの種類（機種）に応じて、突き上げピンの数を変更することができる。

図４〜図６は、この実施形態に係るピックアップ装置１０を用いた半導体チップＣのピックアップ工程の説明図である。以下、ピックアップ装置１０を用いた半導体チップＣのピックアップについて図２〜図６を参照して説明する。なお、Ｘ−Ｙステージ１３、シリンダ１４、駆動機構１６、シリンダ１７及び昇降機構１０３等は、制御機構１８により制御される。

（工程１：図４（ａ）参照）
駆動機構１６を制御して、コレット１５をピックアップ対象である半導体チップＣの直上部に位置決めするとともに、Ｘ−Ｙステージ１３を制御して、突き上げ機構１２の吸着ステージ１０１の開口１０１ｂ内に設けられた突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅをピックアップ対象である半導体チップＣの直下に一致するように位置決めする。その後、シリンダ１４により突き上げ機構１２を上昇させて、吸着ステージ１０１を粘着シート２の裏面に当接させ、吸着孔１０１ａからの真空引きにより粘着シート２の裏面を真空吸引する。

（工程２：図４（ｂ）参照）
昇降機構１０３を制御して、吸着ステージ１０１の開口１０１ｂ内に並列に配置された突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅを同時に、同一の速度で、所定の高さまで上昇させる。突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅの上昇により、粘着シート２を介してピックアップ対象である半導体チップＣが所定量押し上げられる。なお、ここでいう「同時」、「同一の速度」とは、厳密に「同時」、「同一の速度」との意味ではなく、半導体チップＣに応力による割れや欠け等の不具合が生じない範囲内であれば、厳密に「同時」、「同一の速度」でなくともよい。

上述したように、実施形態では、突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅの表面は、平ら、すなわち平面となっており、かつ、突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅが同時に突き上げ動作を行うため、半導体チップＣを突き上げる際の接触面積を広くすることができる。このため、半導体チップＣを突き上げる際に生じる半導体チップＣへの応力を低減することができる。また、突き上げ時に半導体チップＣの位置や角度がずれる位置ずれが生じにくい。

なお、突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅの押し上げ量（高さ）は、粘着シート２を破ることのない量（高さ）とする。使用する粘着シート２によって、シートの伸び量が異なるため、突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅの押し上げ量（高さ）は、粘着シート２の伸び量に合わせて適宜調整することが好ましい。

（工程３：図５（ａ）参照）
突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅを所定量上昇した後、昇降機構１０３を制御して、右端の突き上げピン１０２ｅを下降させる。ここで、ピックアップ対象である半導体チップＣ周辺の粘着シート２は、吸着ステージ１０１に吸着されており、かつ伸縮性を有することから、半導体チップＣ端部の粘着シート２は、吸着ステージ１０１側に引っ張られた状態となっている。このため、突き上げピン１０２ｅを下降させると、半導体チップＣの裏面と突き上げピン１０２ｅと間の粘着シート２が、半導体チップＣの裏面から剥がれる。

（工程４：図５（ｂ）参照）
突き上げピン１０２ｅを下降させた後、昇降機構１０３を制御して、さらに突き上げピン１０２ｄを下降させる。突き上げピン１０２ｄを下降させると、半導体チップＣの裏面と突き上げピン１０２ｄと間の粘着シート２が、半導体チップＣの裏面から剥がれる。

なお、図５では、突き上げピン１０２ｄ、１０２ｅまで下降しているが、突き上げピン１０２ｃまで下降するようにしてもよい。さらに、図５は、図面に向かって右端から突き上げピン１０２ｅ及び１０２ｄを下降させているが、図面に向かって左端から突き上げピン１０２ａ及び１０２ｂを下降させるようにしてもよい。

右端もしくは左端の突き上げピンを下降させることにより、半導体チップＣの裏面が粘着シート２に粘着している面積を狭くすることができる。このため、後述する工程で、半導体チップＣをコレット１５でピックアップする際に半導体チップに加わる応力を小さくすることができる。

（工程５：図６（ａ）参照）
シリンダ１７を制御して、コレット１５の先端部がピックアップ対象である半導体チップＣの表面に当接するまで下降させ、ピックアップ対象である半導体チップＣを吸着する。

（工程６：図６（ｂ）参照）
シリンダ１７を制御して、半導体チップＣを吸着したままコレット１５を上昇させる。その後、駆動機構１６によりピックアップした半導体チップＣをリードフレーム上の所定位置にマウントする。他の半導体チップＣについても、同様にしてピックアップし、リードフレーム上の所定位置にマウントする。

以上のように、この実施形態に係るピックアップ装置１０は、突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅの表面が平面となっており、かつ、突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅが同時に突き上げ動作を行うため、半導体チップＣを突き上げる際の接触面積を広くとることができる。このため、半導体チップＣを突き上げる際に生じる半導体チップＣへの応力を低減することができる。さらに、半導体チップＣを突き上げる際の接触面積が広いので、突き上げ時に半導体チップＣの位置や角度がずれる位置ずれが生じにくい。

また、突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅの一部を端から下降させた後に、半導体チップＣをピックアップしているので、半導体チップＣの裏面が粘着シート２に粘着している面積を狭くすることができる。このため、半導体チップＣを次の工程でピックアップする際に半導体チップに加わる応力を小さくすることができる。

（実施形態の変形例）
実施形態では、突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅを同時に所定量上昇させた後（図４（ｂ）参照）、突き上げピンの突き上げ量を一定に保ったまま、つまり半導体チップＣの突き上げ量を一定としたまま、突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅの一部を端から順に降下させている（図５（ａ）〜図６（ａ）参照）。

しかしながら、突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅを同時に所定量上昇させた後、突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅの一部を端から順に降下させる度に、突き上げピンの突き上げ量、すなわち半導体チップＣの突き上げ量を所定量ずつ大きくしてもよい。このように構成した場合、突き上げピンの突き上げ量が大きくなる度に、半導体チップＣ端部の粘着シート２が吸着ステージ１０１側に引っ張られる力が大きくなるため、半導体チップＣの裏面から粘着シート２が、半導体チップＣの裏面から剥がれ易くなる効果がある。

なお、突き上げピン１０２ａ〜１０２ｅを昇降させる機構には、第１の実施形態と同様に種々のものを適用できるが、半導体チップＣの突き上げ量を所定量ずつ大きくすることを考慮して、例えば、電磁式のシリンダや小型モータ等、突き上げ量を複数段階に制御できるものを使用することが好ましい。

（その他の実施形態）
以上のように、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図するものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を変更しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形が、発明の範囲や要旨に含まれるのと同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…ウェハ、２…粘着シート、３…金属枠、１０…半導体チップのピックアップ装置、１１…固定治具、１２…突き上げ機構、１３…Ｘ−Ｙステージ、１４…シリンダ、１５…コレット、１６…駆動機構、１７…シリンダ、１８…制御機構、１０１…吸着ステージ、１０２ａ〜１０２ｅ…突き上げピン、１０３…昇降機構。

Claims

ダイシングにより切り分けられた半導体チップを突上げピンで突き上げ、この突き上げられた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方法であって、
前記半導体チップを複数の突き上げピンで突き上げる工程と、
前記複数の突き上げピンの一部を下降する工程と、
突き上げられた前記半導体チップをコレットでピックアップする工程と、
を具備することを特徴とする半導体チップのピックアップ方法。
前記複数の突き上げピンは、並列に配置されており、
前記突き上げピンを下降する工程は、前記並列に配置された複数の突き上げピンの一部を端から順に下降させることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップのピックアップ方法。
前記並列に配置された複数の突き上げピンの一部を端から順に下降させる際、前記突き上げピンを下降させる度に、前記半導体チップの突き上げ量を所定量ずつ大きくすることを特徴とする請求項２に記載の半導体チップのピックアップ方法。
ダイシングにより切り分けられた半導体チップを突き上げピンで突き上げ、この突き上げられた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であって、
前記半導体チップを突き上げる複数の突き上げピンと、
前記複数の突き上げピンを独立して昇降する昇降機構と、
突き上げられた前記半導体チップをピックアップするコレットと、
を備え、
前記昇降機構は、
前記複数の突き上げピンで前記半導体チップを突き上げたのち、一部の突き上げピンを下降させ、
前記コレットは、前記一部の突き上げピンが下降した後、前記半導体チップをピックアップすることを特徴とする半導体チップのピックアップ装置。
前記複数の突き上げピンは、並列に配置されており、
前記昇降機構は、
前記並列に配置された複数の突き上げピンの一部を端から順に下降させることを特徴とする請求項４に記載の半導体チップのピックアップ装置。
前記昇降機構は、
前記並列に配置された複数の突き上げピンの一部を端から順に下降させる際、前記突き上げピンを下降させる度に、前記半導体チップの突き上げ量を所定量ずつ大きくすることを特徴とする請求項５に記載の半導体チップのピックアップ装置。
前記複数の突き上げピンは、前記半導体チップを突き上げる面が平らであることを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の半導体チップのピックアップ装置。