JP5176186B2 - 半導体チップのピックアップ方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体チップのピックアップ方法および半導体装置の製造方法に関するものである。

半導体装置の製造方法において、粘着シートに貼付けられたウエハを複数の半導体チップにダイシングする工程と、各半導体チップを順次粘着シートからピックアップする工程とが広く行なわれている。このピックアップ工程においては、たとえば、吸着コレットを用いて半導体チップが上方から吸引されるとともに、突上げピンを用いて半導体チップが下方から突き上げられる。

たとえば特開平０９−０３６１４７号公報（特許文献１）による半導体製造装置は、半導体チップを突き上げピンにより突き上げる突き上げ手段と、突き上げピンに加わる荷重を検出する検出手段と、突き上げピンに加わる荷重が予め設定された上限荷重値に達するまで突き上げ動作を継続させる制御手段とを有する。またこの半導体製造装置は、さらに、突き上げピンに加わる荷重値が予め設定された下限荷重値まで低下した後に半導体チップをピックアップする手段を備えている。
特開平０９−０３６１４７号公報

上記の技術において、工程の制御に用いられる上限荷重値および下限荷重値の各々は、予め設定された値である。この予め設定される値には、工程ばらつきを考慮すると、安全マージンが付与される必要がある。この結果、半導体チップの突き上げが不必要に長い時間行なわれることがあるため、半導体チップのピックアップに要する時間が長くなるので、半導体装置の製造効率が低下するという問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その一の目的は、半導体チップのピックアップに要する時間を短くすることができる半導体チップのピックアップ方法を提供することである。また本発明の他の目的は、高い製造効率を有する半導体装置の製造方法を提供することである。

本発明の一の実施の形態によれば、半導体チップのピックアップ方法は、以下の工程を有する。

まず半導体チップが貼付けられた貼付領域と、貼付領域を囲む囲繞領域とを有するシートが準備される。囲繞領域を固定しつつ貼付領域を介して半導体チップが突き上げられる。半導体チップが突き上げられる際、半導体チップの外周部の変位に関する測定に基づいて、半導体チップの外周部とシートとの間の剥離が検知される。剥離が検知された後に、シートから半導体チップが分離される。

本発明の他の実施の形態によれば、半導体チップのピックアップ方法は、以下の工程を有する。

まず半導体チップが貼付けられた貼付領域と、貼付領域を囲む囲繞領域とを有するシートが準備される。囲繞領域を固定しつつ貼付領域を介して半導体チップが突き上げられる。半導体チップが突き上げられる際、半導体チップを突き上げる力に関する測定に基づいて、半導体チップの外周部とシートとの間の剥離が検知される。剥離が検知された後に、シートから半導体チップが分離される。

上記の一の実施の形態によれば、半導体チップの外周部の変位に関する測定に基づいて、半導体チップの外周部とシートとの間の剥離が高い精度で検知される。よって突き上げが不必要に長い時間行なわれることを避けることができるので、半導体チップのピックアップに要する時間を短くすることができる。これにより半導体装置の製造効率を高めることができる。

上記の他の実施の形態によれば、半導体チップを突き上げる力に関する測定に基づいて、半導体チップの外周部とシートとの間の剥離が高い精度で検知される。よって突き上げが不必要に長い時間行なわれることを避けることができるので、半導体チップのピックアップに要する時間を短くすることができる。これにより半導体装置の製造効率を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。図１を参照して、本実施の形態の半導体装置は、リードフレーム型のものであり、ダイパッドＤＰと、ＤＡＦ(Die Attach Film)８１と、半導体チップＣＰと、ワイヤＷＲと、モールド樹脂ＭＲａと、外部リードＯＬとを有する。

図２は、本発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法を概略的に示すフロー図である。図２を参照して、ステップＳ１００にて、半導体チップＣＰが形成されたウエハが準備される。このウエハにＤＡＦ８１およびダイシングシートが順に貼付けられる。次に、ダイシングシート上においてウエハおよびＤＡＦ８１がダイシングされる。ステップＳ２００にて、ＤＡＦ８１が貼付けられた半導体チップＣＰがピックアップされる。ステップＳ３００にて、ピックアップされた半導体チップＣＰがＤＡＦ８１を介してリードフレームのダイパッドＤＰに接着される。この後、ワイヤＷＲによって半導体チップＣＰと外部リードＯＬとが電気的に接続される。ステップＳ４００にて、モールド樹脂ＭＲａにより半導体チップＣＰおよびワイヤＷＲが封止される。これにより本実施の形態の半導体装置が得られる。

図３は、本発明の実施の形態１における半導体チップのピックアップ装置を、半導体チップおよびダイシングシートとともに概略的に示す断面図である。また図４は、図３における、半導体チップおよびダイシングシートと、ピックアップ装置との位置関係を概略的に示す平面図である。

図３および図４を参照して、本実施の形態のピックアップ装置は、ダイシングシートＤＳから半導体チップＣＰを分離するための装置である。ダイシングシートＤＳは、ＤＡＦ８１を介して半導体チップＣＰが貼付けられた貼付領域（図４において半導体チップＣＰの下に隠れている領域）と、この貼付領域を囲む囲繞領域（図４において露出されている領域）とを有する。また本実施の形態のピックアップ装置は、レーザ変位計ＬＤと、チップ位置測定器５１ａと、コントローラ５２ａと、第１〜第３の駒Ｐ１〜Ｐ３と、真空ステージ６０と、上下駆動装置６４と、真空シーリング６３と、吸着ヘッド５３とを有する。

レーザ変位計ＬＤは、レーザ光ＬＬを測定対象に照射することで測定対象の変位を計測するための装置である。レーザ変位計ＬＤは、レーザ光ＬＬが半導体チップＣＰの外周部に照射されるように配置される。またレーザ変位計ＬＤは、たとえばＺ軸スキャン方式による変位計である。チップ位置測定器５１ａは、レーザ変位計ＬＤからの信号に基づいてレーザ変位計ＬＤの測定対象の位置を算出する装置である。よってチップ位置測定器５１ａによって半導体チップＣＰの外周部の変位を計測することができる。

コントローラ５２ａは、チップ位置測定器５１ａから出力される半導体チップＣＰの外周部の変位の測定結果に基づいて、上下駆動装置６４を制御するための装置である。上下駆動装置６４は、第１〜第３の駒Ｐ１〜Ｐ３の各々を上下に駆動するための装置である。

真空ステージ６０の内部は、矢印６２に示すように真空引きされることで低圧状態とされている。また真空ステージ６０は、ダイシングシートＤＳに面する位置に貫通孔６１を有する。この構成により貫通孔６１においてダイシングシートＤＳを真空ステージ６０に固定することができる。これにより、ピックアップされる半導体チップＣＰの周囲に位置するダイシングシートＤＳの囲繞領域を固定することができる。

吸着ヘッド５３は、半導体チップＣＰを吸着することで半導体チップＣＰを吸着ヘッド５３に固定する機能と、吸着ヘッド５３が移動することで半導体チップＣＰを搬送する機能とを有する。また吸着ヘッド５３は、半導体チップＣＰが下方から突き上げられた際に、半導体チップＣＰにかかる荷重が一定になるように位置を制御する機能を有する。

図５は、本発明の実施の形態１における半導体チップのピックアップ方法を概略的に示すフロー図である。また図６〜図９のそれぞれは、本発明の実施の形態１における半導体チップのピックアップ方法の第１〜第４工程を概略的に示す断面図である。主に図５〜図９を参照して、ステップＳ２００（図２）のピックアップ工程は、以下に説明するステップＳ２１０〜Ｓ２６０を含む。

ステップＳ２１０にて、吸着ヘッド５３が半導体チップＣＰ上に移動し、半導体チップＣＰを吸着固定する。真空ステージ６０上にダイシングシートＤＳとＤＡＦ８１とを介して置かれた半導体チップＣＰ（図６）が、第１〜第３の駒Ｐ１〜Ｐ３によって突き上げられる（図７）。すなわち、図４の第１〜第３の駒Ｐ１〜Ｐ３の位置が上昇することで、半導体チップＣＰのうち、その外周部に囲まれた部分が突き上げられる。吸着ヘッド５３は、半導体チップＣＰに印可される荷重が一定になるように位置制御を実施する。

ステップＳ２２０にて、半導体チップＣＰの外周部における剥離有無の判定が行なわれる。ステップＳ２３０にて、判定結果が剥離無の場合、ステップＳ２１０が継続される。一方、ステップＳ２３０にて、判定結果が剥離有の場合、すなわち図７に示すような半導体チップＣＰの外周部とダイシングシートＤＳとの間の剥離が検知された場合、工程はステップＳ２４０に移行される。

ステップＳ２４０にて、半導体チップＣＰは、第２および第３の駒Ｐ２、Ｐ３によって突き上げられる（図８）。すなわち第１〜第３の駒Ｐ１〜Ｐ３によって突き上げられた部分のうちの一部が選択的にさらに突き上げられる。次にステップＳ２５０にて、半導体チップＣＰは、第３の駒Ｐ３によって突き上げられる（図９）。すなわち第２および第３の駒Ｐ２、Ｐ３によって突き上げられた部分のうちの一部が選択的にさらに突き上げられる。吸着ヘッド５３は、ステップＳ２４０およびステップＳ２５０の間も常に、半導体チップＣＰに印可される荷重が一定になるように位置制御を実施する。

ステップＳ２６０にて、吸着ヘッド５３が移動することで、半導体チップＣＰがダイシングシートＤＳから分離される。

以上によりステップＳ２００（図２）のピックアップ工程が行なわれる。
次に、ステップＳ２００（図２）のピックアップ工程におけるステップＳ２２０（図５）の剥離有無の判定工程について、詳しく説明する。図１０は、本発明の実施の形態１における半導体チップのピックアップ方法における剥離有無の判定工程を概略的に示すフロー図である。また図１１〜図１４のそれぞれは、本発明の実施の形態１における半導体チップのピックアップ方法における剥離有無の判定工程の第１〜第４工程を概略的に示す断面図である。主に図１０〜図１４を参照して、ステップＳ２２０（図５）の剥離有無の判定工程は、以下に説明するステップＳ２２１ａ〜Ｓ２２４ａを含む。

ステップＳ２２１ａにて、図１１の矢印に示すように、第１の駒Ｐ１が上昇し始める。この第１の駒Ｐ１の上昇の際、第２および第３の駒Ｐ２、Ｐ３は、図７に示すように、第１の駒Ｐ１と一体となって上昇する。また図１１に示すように、半導体チップＣＰの外周部にレーザ変位計ＬＤからレーザ光ＬＬが照射される。これにより、半導体チップＣＰの外周部の変位の測定が開始される。第１の駒Ｐ１の上昇にともなって、図１２に示すように、第１の駒Ｐ１の上面の位置に比して真空ステージ６０の上面の位置が低くなるので、ダイシングシートＤＳに対して斜め下に向かう張力Ｔ１Ｔが加わる。張力Ｔ１Ｔは、ダイシングシートＤＳの面に沿った張力水平成分Ｔ１Ｐに加え、下方に向かう張力垂直成分Ｔ１Ｖを有する。この張力垂直成分Ｔ１Ｖによって、半導体チップＣＰの外周部は、撓みＢＤだけ下方に撓む。

ステップＳ２２２ａにて、半導体チップＣＰの外周部の変位と、第１〜第３の駒Ｐ１〜Ｐ３の変位とが一致するか否かが判断される。

図１２に示すように、ＤＡＦ８１が貼られた半導体チップＣＰからダイシングシートＤＳが剥離していない場合、半導体チップＣＰの外周部の変位は、第１〜第３の駒Ｐ１〜Ｐ３の変位に比して、撓みＢＤの分だけ小さい。すなわち、半導体チップＣＰの外周部の変位と、第１〜第３の駒Ｐ１〜Ｐ３の変位とが一致しない。よってステップＳ２２３ａにて、剥離無と判定される。

一方、図１３の破線矢印に示すようにダイシングシートＤＳの剥離が進行すると、図１３の実線矢印に示すように半導体チップＣＰの外周部の撓みがなくなる。これにより、図１４に示すように、半導体チップＣＰの外周部の変位と、第１〜第３の駒Ｐ１〜Ｐ３の変位とが一致する。よってステップＳ２２４ａにて、剥離有と判定される。

以上によりステップＳ２２０（図５）の剥離有無の判定工程が行なわれる。
図１５は、半導体チップのピックアップ工程における半導体チップの外周部の高さの時間変化を示す例である。主に図１５を参照して、高さＨａ１は、本実施の形態における半導体チップＣＰの外周部の高さの時間変化を示す例である。また高さＨａ２は、半導体チップＣＰの外周部においてダイシングシートＤＳの剥離がいったん生じた試料を再度ピックアップ工程に供した場合における、半導体チップＣＰの外周部の高さ変化を示す例である。また差分ＤＦは、高さＨａ２から高さＨａ１を差し引いた値である。この例においては、工程開始から約２８ｍｓ後に半導体チップＣＰの外周部の高さＨａ１の急激な上昇が明確に観測された。この瞬間に、図１３の実線矢印で示す半導体チップＣＰの外周部の上昇、すなわち半導体チップＣＰの外周部におけるダイシングシートＤＳの剥離が生じたと考えられる。

次に、半導体チップＣＰの厚みが１５０μｍを超える場合と１５０μｍ以下の場合との各々におけるダイシングシートＤＳの剥離現象について、以下に説明する。

図１６〜図１８のそれぞれは、１５０μｍを超える厚さを有する半導体チップの外周部におけるダイシングシートの剥離の第１〜第３工程を概略的に示す断面図である。

図１６を参照して、長さＬ１は平面視における半導体チップＣＰおよび真空ステージ６０の各々の外縁間の距離であり、また長さＬ２は平面視における第１の駒Ｐ１および真空ステージ６０の各々の外縁間の距離である。また位置ｚは、第１の駒Ｐ１上面に対する真空ステージ６０上面の相対的な高さ位置である。初期状態においてｚ＝０であることによりダイシングシートＤＳには垂直方向の張力が作用しない。

図１７を参照して、第１の駒Ｐ１が半導体チップＣＰを突き上げる。これにより第１の駒Ｐ１の上面が上昇するので、第１の駒Ｐ１の上面の位置に比して真空ステージ６０の上面の位置が低くなるので、ダイシングシートＤＳに対して斜め下に向かう張力Ｔ１Ｔが加わる。張力Ｔ１Ｔは、ダイシングシートＤＳの面に沿った張力水平成分Ｔ１Ｐに加え、下方に向かう張力垂直成分Ｔ１Ｖを有する。張力Ｔ１Ｔおよび張力垂直成分Ｔ１Ｖのそれぞれは、シート弾性(Hook)係数をＫとして、以下の式（１）および（２）により表される。

この張力垂直成分Ｔ１Ｖによって半導体チップＣＰの外周部は下方に撓むが、半導体チップＣＰの厚さが１５０μｍを超える場合、この撓みは小さい。このためレーザ変位計ＬＤによってこの撓みを確実に検出することは比較的困難である。またこの張力垂直成分Ｔ１Ｖは、半導体チップＣＰの縁部において、ＤＡＦ８１が貼られた半導体チップＣＰからダイシングシートＤＳを剥離しようとする力、すなわち剥離力として作用する。

図１８を参照して、第１の駒Ｐ１による突き上げが継続されると、やがて半導体チップＣＰの外周部においてダイシングシートＤＳの剥離が生じる。この結果、ダイシングシートＤＳの張力は、張力Ｔ１Ｔ（式（１））から、以下の式（３）に示す張力Ｔ２Ｔに変化する。

図１９は、第１の駒の上面に対する真空ステージの上面の相対的な高さ位置と、剥離力との関係を示す図である。図１９を参照して、ｚが増大するにつれて、張力垂直成分Ｔ１Ｖに相当する剥離力も増大し、やがてシート接着力に達する。これにより半導体チップＣＰ外周部においてダイシングシートＤＳの剥離が生じることで、剥離力は張力垂直成分Ｔ２Ｖに相当する力に変化する。すなわち剥離力が急減する。

図２０〜図２２のそれぞれは、１５０μｍ以下の厚さを有する半導体チップの外周部におけるダイシングシートの剥離の第１〜第３工程を概略的に示す断面図である。

主に図２０を参照して、初期状態において、上記の図１６に示される場合と同様に、ダイシングシートＤＳには垂直方向の張力が作用しない。

図２１を参照して、第１の駒Ｐ１が半導体チップＣＰを突き上げる。これにより第１の駒Ｐ１の上面が上昇するので、第１の駒Ｐ１の上面の位置に比して真空ステージ６０の上面の位置が低くなるので、ダイシングシートＤＳに対して斜め下に向かう張力Ｔ１Ｔが加わる。張力Ｔ１Ｔおよび張力垂直成分Ｔ１Ｖのそれぞれは、上記の式（１）および（２）の代わりに、以下の式（４）および（５）により表される。

式（４）および（５）の各々における境界条件は、梁の条件で決まる係数を係数βとし、また断面２次モーメントをｌとし、また弾性率をＥとすると、以下の式（６）および（７）により表される。

式（５）に示す張力垂直成分Ｔ１Ｖによって半導体チップＣＰの外周部は撓みＢＤだけ下方に撓む。半導体チップＣＰの厚さが１５０μｍ以下の場合、この撓みＢＤは、比較的大きいので、レーザ変位計ＬＤによって容易に検出することができる。またこの張力垂直成分Ｔ１Ｖは、半導体チップＣＰの縁部において、ＤＡＦ８１が貼られた半導体チップＣＰからダイシングシートＤＳを剥離しようとする力、すなわち剥離力として作用する。

図２２を参照して、第１の駒Ｐ１による突き上げが継続されると、やがて半導体チップＣＰの外周部においてダイシングシートＤＳの剥離が生じる。この結果、ダイシングシートＤＳの張力は、張力Ｔ１Ｔ（式（４））から、上記の式（３）に示す張力Ｔ２Ｔに変化する。

本実施の形態によれば、図１０に示す工程において、レーザ変位計ＬＤによる半導体チップＣＰの外周部の変位の測定（図１１〜図１４）に基づいて、半導体チップＣＰの外周部とダイシングシートＤＳとの間の剥離が高い精度で検知される。よって、ステップＳ２１０（図５）の突き上げ（図７）が不必要に長い時間行なわれることを避けることができるので、より早期にステップＳ２４０（図５）の突き上げ（図８）を開始することができる。よって、ステップＳ２００（図２）のピックアップに要する時間を短くすることができるので、半導体装置（図１）の製造効率を高めることができる。

（実施の形態２）
図２３は、本発明の実施の形態２における半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。図２３を参照して、本実施の形態の半導体装置は、ＢＧＡ(Ball Grid Array)パッケージであり、樹脂基板ＲＳと、ＤＡＦ８１と、半導体チップＣＰと、ワイヤＷＲと、モールド樹脂ＭＲｂと、半田ボール（外部端子）ＳＬｂとを有する。樹脂基板ＲＳおよび半田ボールＳＬｂは、ＢＧＡ基板を構成している。

次に本実施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。
図２を参照して、ステップＳ１００およびＳ２００が実施の形態１と同様に行なわれる。ステップＳ３００にて、ピックアップされた半導体チップＣＰがＤＡＦ８１を介して樹脂基板ＲＳに接着される。この後、ワイヤＷＲによって半導体チップＣＰと樹脂基板ＲＳとが電気的に接続される。ステップＳ４００にて、モールド樹脂ＭＲｂにより半導体チップＣＰおよびワイヤＷＲが封止され、半田ボールＳＬｂがリフローにより形成される。これにより本実施の形態の半導体装置が得られる。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。本実施の形態においても実施の形態１と同様の効果が得られる。

（実施の形態３）
図２４は、本発明の実施の形態３における半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。図２４を参照して、本実施の形態の半導体装置は、積層型ＳＩＰ(System In Package)であり、樹脂基板ＲＳと、ＤＡＦ８１と、半田ボールＳＬｆ、ＳＬｓと、半導体チップＣＰｆ、ＣＰｓと、ワイヤＷＲと、モールド樹脂ＭＲｃとを有する。半導体チップＣＰｆは、たとえばマイクロコンピュータチップ（電子部品）であり、半導体チップＣＰｓは、たとえばメモリチップである。

次に本実施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。
まず樹脂基板ＲＳ上に、半田ボールＳＬｆを介して半導体チップＣＰｆがマウントされる。次に図２を参照して、ステップＳ１００およびＳ２００が、実施の形態１と同様に行なわれる。ステップＳ３００にて、ピックアップされた半導体チップＣＰｓがＤＡＦ８１によって半導体チップＣＰｆに接着される。この後、ワイヤＷＲによって半導体チップＣＰｓと樹脂基板ＲＳとが電気的に接続される。ステップＳ４００にて、モールド樹脂ＭＲｃにより半導体チップＣＰｆ、ＣＰｓ、ワイヤＷＲ、および半田ボールＳＬｆが封止され、半田ボールＳＬｓがリフローにより形成される。これにより本実施の形態の半導体装置が得られる。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。本実施の形態においても、半導体チップＣＰｓのピックアップに関して、実施の形態１と同様の効果が得られる。よって半導体装置（図２４）の製造効率を高めることができる。

（実施の形態４）
図２５は、本発明の実施の形態４における半導体チップのピックアップ方法における剥離有無の判定工程を概略的に示すフロー図である。主に図２５を参照して、ステップＳ２２０（図５）の剥離有無の判定工程は、以下に説明するステップＳ２２１ｂ〜Ｓ２２４ｂを含む。

ステップＳ２２１ｂにて、図１１の矢印に示すように、第１の駒Ｐ１が上昇し始める。この第１の駒Ｐ１の上昇の際、第２および第３の駒Ｐ２、Ｐ３は、図７に示すように、第１の駒Ｐ１と一体となって上昇する。また図１１に示すように、半導体チップＣＰの外周部にレーザ変位計ＬＤからレーザ光ＬＬが照射される。これにより、半導体チップＣＰの外周部の速さの測定が開始される。第１の駒Ｐ１の上昇にともなって、図１２に示すように、第１の駒Ｐ１の上面の位置に比して真空ステージ６０の上面の位置が低くなるので、ダイシングシートＤＳに対して斜め下に向かう張力Ｔ１Ｔが加わる。張力Ｔ１Ｔは、ダイシングシートＤＳの面に沿った張力水平成分Ｔ１Ｐに加え、下方に向かう張力垂直成分Ｔ１Ｖを有する。この張力垂直成分Ｔ１Ｖによって、半導体チップＣＰの外周部は、撓みＢＤだけ下方に撓む。

ステップＳ２２２ｂにて、半導体チップＣＰの外周部の速さが、第１〜第３の駒Ｐ１〜Ｐ３の速さよりも大きいか否かが判断される。

図１２に示すようにダイシングシートＤＳが剥離していない場合、半導体チップＣＰの外周部において撓みＢＤが進行する分だけ半導体チップＣＰの外周部の速さが小さくなる。すなわち半導体チップＣＰの外周部の速さは、第１〜第３の駒Ｐ１〜Ｐ３の速さよりも小さくなる。よってステップＳ２２３ｂにて、剥離無と判定される。

一方、図１３の破線矢印に示すようにダイシングシートＤＳの剥離が進行すると、半導体チップＣＰの外周部の撓みがなくなる。この撓みがなくなる過程で半導体チップＣＰの外周部は、実線矢印（図１３）に示すように変位する。この結果、半導体チップＣＰの外周部の速さは、この変位の速さの分だけ、第１〜第３の駒Ｐ１〜Ｐ３の速さよりも大きくなる。よってステップＳ２２４ｂにて、剥離有と判定される。

以上によりステップＳ２２０（図５）の剥離有無の判定工程が行なわれる。
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。本実施の形態においても実施の形態１と同様の効果が得られる。

（実施の形態５）
図２６は、本発明の実施の形態５における半導体チップのピックアップ装置を半導体チップおよびダイシングシートとともに概略的に示す断面図である。主に図２６を参照して、本実施の形態のピックアップ装置は、実施の形態１と同様、ダイシングシートＤＳから半導体チップＣＰを分離するための装置である。また本実施の形態のピックアップ装置は、図３に示すレーザ変位計ＬＤ、チップ位置測定器５１ａ、およびコントローラ５２ａのそれぞれの代わりに、ロードセルＬＣ、荷重測定器５１ｂ、およびコントローラ５２ｂを有する。ロードセルＬＣは、第１〜第３の駒Ｐ１〜Ｐ３から半導体チップＣＰが受ける荷重を計測するためのセンサである。荷重測定器５１ｂは、ロードセルＬＣからの信号に基づいてこの荷重を算出する装置である。コントローラ５２ｂは、荷重測定器５１ｂから出力される荷重の測定結果に基づいて、上下駆動装置６４を制御するための装置である。

次に、ステップＳ２００（図２）のピックアップ工程におけるステップＳ２２０（図５）の剥離有無の判定工程について、詳しく説明する。図２７は、本発明の実施の形態５における半導体チップのピックアップ方法における剥離有無の判定工程を概略的に示すフロー図である。主に図２７を参照して、ステップＳ２２０（図５）の剥離有無の判定工程は、以下に説明するステップＳ２２１ｃ〜Ｓ２２４ｃを含む。

ステップＳ２２１ｃにて、第１の駒Ｐ１（図２０）が上昇し始める。この第１の駒Ｐ１の上昇の際、第２および第３の駒Ｐ２、Ｐ３（図２０において図示せず）は第１の駒Ｐ１と一体となって上昇する。また第１〜第３の駒Ｐ１〜Ｐ３から半導体チップＣＰが受ける荷重の測定がロードセルＬＣ（図２６）を用いて開始される。第１の駒Ｐ１の上昇にともなって、図２１に示すように、第１の駒Ｐ１の上面の位置に比して真空ステージ６０の上面の位置が低くなるので、ダイシングシートＤＳに対して斜め下に向かう張力Ｔ１Ｔが加わる。張力Ｔ１Ｔは、ダイシングシートＤＳの面に沿った張力水平成分Ｔ１Ｐに加え、下方に向かう張力垂直成分Ｔ１Ｖを有する。この張力垂直成分Ｔ１Ｖは、ロードセルＬＣにより検出される荷重の一部となる。

ステップＳ２２２ｃにて、ロードセルＬＣにより検出される荷重が時間変化として減少したか否かが判断される。

図２１に示すように半導体チップＣＰの外周部においてダイシングシートＤＳが剥離していない場合、第１の駒Ｐ１が上昇するにしたがって張力垂直成分Ｔ１Ｖも大きくなる。このためロードセルＬＣにより検出される荷重は時間変化として増大する。すなわちロードセルＬＣにより検出される荷重は時間変化として減少しない。よってステップＳ２２３ｃにて、剥離無と判定される。

そして第１の駒Ｐ１による突き上げが継続されると、半導体チップＣＰの外周部において、ＤＡＦ８１が貼られた半導体チップＣＰからのダイシングシートＤＳの剥離が生じる。この結果、ダイシングシートＤＳの張力垂直成分が減少するので、ロードセルＬＣにより検出される荷重は時間変化として減少する。よってステップＳ２２４ｃにて、剥離有と判定される。

以上によりステップＳ２２０（図５）の剥離有無の判定工程が行なわれる。
図２８は、半導体チップのピックアップ工程における荷重の時間変化を示す例である。図２８を参照して、荷重ＬＤ１はピックアップの際にロードセルＬＣにより検出される荷重を示す例である。また荷重ＬＤ２は、半導体チップＣＰの外周部においてダイシングシートＤＳの剥離がいったん生じた試料を再度ピックアップ工程に供した場合における、ロードセルＬＣにより検出される荷重を示す例である。高さＨｂ１は、本実施の形態における半導体チップＣＰの外周部の高さの時間変化を示す例である。また高さＨｂ２は、半導体チップＣＰの外周部においてダイシングシートＤＳの剥離がいったん生じた試料を再度ピックアップ工程に供した場合における、半導体チップＣＰの外周部の高さ変化を示す例である。

この例においては、工程開始から約６１ｍｓ後に半導体チップＣＰの外周部の高さＨｂ１の急激な上昇が明確に観測された。この瞬間に、図１３の実線矢印で示す半導体チップＣＰの外周部の上昇、すなわち半導体チップＣＰの外周部におけるダイシングシートＤＳの剥離が生じたと考えられる。また同時に荷重ＬＤ１の急激な減少が明確に観測された。

本実施の形態によれば、図２７に示す工程において、ロードセルＬＣ（図２６）を用いた荷重の測定に基づいて、半導体チップＣＰの外周部とダイシングシートＤＳとの間の剥離が高い精度で検知される。よって、ステップＳ２１０（図５）の突き上げ（図７）が不必要に長い時間行なわれることを避けることができるので、より早期にステップＳ２４０（図５）の突き上げ（図８）を開始することができる。よって、ステップＳ２００（図２）のピックアップに要する時間を短くすることができるので、半導体装置（図１、図２３または図２４）の製造効率を高めることができる。

（実施の形態６）
図２９は、本発明の実施の形態６における半導体チップのピックアップ方法における剥離有無の判定工程を概略的に示すフロー図である。主に図２９を参照して、本実施の形態においては、ステップＳ２２０（図５）の剥離有無の判定工程は、以下のように行なわれる。

まず実施の形態５と同様に、ステップＳ２２１ｃおよびＳ２２２ｃが行なわれる。
図２１に示すように半導体チップＣＰの外周部においてダイシングシートＤＳが剥離していない場合、実施の形態５と同様に、ステップＳ２２３ｃにて、剥離無と判定される。

そして第１の駒Ｐ１による突き上げが継続されると、やがて半導体チップＣＰの外周部においてダイシングシートＤＳの剥離が発生し始める。この結果、ダイシングシートＤＳの張力垂直成分が減少するので、ロードセルＬＣにより測定される荷重は時間変化として減少する。よって工程はステップＳ２２１ｄへと移行される。

ステップＳ２２１ｄにて、ロードセルＬＣにより再度荷重が測定される。図１３に示すように剥離が進行中であると、図２８の約６１〜６４ｍｓの期間に示すように荷重は増大しないので、ステップＳ２２３ｄにて、剥離無と判定される。一方、図１４に示すように剥離が進行中であると、図２８の約６４〜７５ｍｓの期間に示すように荷重が増大するので、ステップＳ２２４ｄにて、剥離有と判定される。

以上によりステップＳ２２０（図５）の剥離有無の判定工程が行なわれる。
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態５の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。本実施の形態においても実施の形態１と同様の効果が得られる。

本実施の形態によれば、半導体チップＣＰの外周部の剥離がほぼ進展しきった時点で、剥離有との判定がなされる。よって実施の形態５に比して、より十分に半導体チップＣＰの外周部におけるダイシングシートＤＳの剥離が生じてから、ステップＳ２４０（図５）が開始される。よって半導体チップＣＰの外周部におけるダイシングシートＤＳの剥離が不十分な時点でステップＳ２４０が開始されることを防止することができる。

なお半導体チップＣＰの外周部におけるダイシングシートＤＳの剥離が不十分な時点でステップＳ２４０が開始されると、ダイシングシートＤＳの剥離が進展しないために半導体チップＣＰが分離されなかったり、半導体チップＣＰが割れたりすることがある。

（実施の形態７）
図３０は、本発明の実施の形態７における半導体チップのピックアップ装置を半導体チップおよびダイシングシートとともに概略的に示す断面図である。図３０を参照して、本実施の形態のピックアップ装置は、コントローラ５２ｃを有する。コントローラ５２ｃは、チップ位置測定器５１ａおよび荷重測定器５１ｂの各々からの信号に基づいて上下駆動装置６４を制御するための装置である。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１または５の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

本実施の形態によれば、実施の形態１および５と同様の効果が得られる。
なお実施の形態１〜７においてはＤＡＦ８１によるダイボンドが行なわれるが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえばペースト材によるダイボンドが行なわれてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、半導体チップのピックアップ方法および半導体装置の製造方法に関するものである。

本発明の実施の形態１における半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法を概略的に示すフロー図である。 本発明の実施の形態１における半導体チップのピックアップ装置を、半導体チップおよびダイシングシートとともに概略的に示す断面図である。 図３における、半導体チップおよびダイシングシートと、ピックアップ装置との位置関係を概略的に示す平面図である。 本発明の実施の形態１における半導体チップのピックアップ方法を概略的に示すフロー図である。 本発明の実施の形態１における半導体チップのピックアップ方法の第１工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における半導体チップのピックアップ方法の第２工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における半導体チップのピックアップ方法の第３工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における半導体チップのピックアップ方法の第４工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における半導体チップのピックアップ方法における剥離有無の判定工程を概略的に示すフロー図である。 本発明の実施の形態１における半導体チップのピックアップ方法における剥離有無の判定工程の第１工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における半導体チップのピックアップ方法における剥離有無の判定工程の第２工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における半導体チップのピックアップ方法における剥離有無の判定工程の第３工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における半導体チップのピックアップ方法における剥離有無の判定工程の第４工程を概略的に示す断面図である。 半導体チップのピックアップ工程における半導体チップの外周部の高さの時間変化を示す例である。 １５０μｍを超える厚さを有する半導体チップの外周部におけるダイシングシートの剥離の第１工程を概略的に示す断面図である。 １５０μｍを超える厚さを有する半導体チップの外周部におけるダイシングシートの剥離の第２工程を概略的に示す断面図である。 １５０μｍを超える厚さを有する半導体チップの外周部におけるダイシングシートの剥離の第３工程を概略的に示す断面図である。 第１の駒の上面に対する真空ステージの上面の相対的な高さ位置と、剥離力との関係を示す図である。 １５０μｍ以下の厚さを有する半導体チップの外周部におけるダイシングシートの剥離の第１工程を概略的に示す断面図である。 １５０μｍ以下の厚さを有する半導体チップの外周部におけるダイシングシートの剥離の第２工程を概略的に示す断面図である。 １５０μｍ以下の厚さを有する半導体チップの外周部におけるダイシングシートの剥離の第３工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２における半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態３における半導体装置の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態４における半導体チップのピックアップ方法における剥離有無の判定工程を概略的に示すフロー図である。 本発明の実施の形態５における半導体チップのピックアップ装置を半導体チップおよびダイシングシートとともに概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態５における半導体チップのピックアップ方法における剥離有無の判定工程を概略的に示すフロー図である。 半導体チップのピックアップ工程における荷重の時間変化を示す例である。 本発明の実施の形態６における半導体チップのピックアップ方法における剥離有無の判定工程を概略的に示すフロー図である。 本発明の実施の形態７における半導体チップのピックアップ装置を半導体チップおよびダイシングシートとともに概略的に示す断面図である。

符号の説明

ＣＰ 半導体チップ、ＤＳ ダイシングシート、ＬＣ ロードセル、ＬＤ レーザ変位計、ＬＬ レーザ光、Ｐ１〜Ｐ３ 第１〜第３の駒、８１ ＤＡＦ、５１ａ チップ位置測定器、５１ｂ 荷重測定器、５２ａ〜５２ｃ コントローラ、５３ 吸着ヘッド、６０ 真空ステージ。

Claims (9)

1. 半導体チップが貼付けられた貼付領域と、前記貼付領域を囲む囲繞領域とを有するシートを準備する工程と、
   前記囲繞領域を固定しつつ前記貼付領域を介して前記半導体チップを突き上げる工程とを備え、
   前記突き上げる工程は、前記半導体チップの外周部の変位に関する測定に基づいて、前記半導体チップの外周部と前記シートとの間の剥離を検知する工程を含み、
   前記剥離を検知する工程の後に、前記シートから前記半導体チップを分離する工程をさらに備え、
   前記剥離を検知する工程は、前記半導体チップが突き上げられた距離と、前記外周部の変位量との一致を検知することによって行なわれる、半導体チップのピックアップ方法。
2. 半導体チップが貼付けられた貼付領域と、前記貼付領域を囲む囲繞領域とを有するシートを準備する工程と、
   前記囲繞領域を固定しつつ前記貼付領域を介して前記半導体チップを突き上げる工程とを備え、
   前記突き上げる工程は、前記半導体チップの外周部の変位に関する測定に基づいて、前記半導体チップの外周部と前記シートとの間の剥離を検知する工程を含み、
   前記剥離を検知する工程の後に、前記シートから前記半導体チップを分離する工程をさらに備え、
   前記剥離を検知する工程は、前記半導体チップが突き上げられる速さに比して、前記外周部の変位の速さが大きいことを検知することによって行なわれる、半導体チップのピックアップ方法。
3. 前記剥離を検知する工程は、前記外周部にレーザ光を照射する工程を含む、請求項１または２に記載の半導体チップのピックアップ方法。
4. 前記半導体チップは、１５０μｍ以下の厚さを有する、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体チップのピックアップ方法。
5. 半導体チップが貼付けられた貼付領域と、前記貼付領域を囲む囲繞領域とを有するシートを準備する工程と、
   前記囲繞領域を固定しつつ前記貼付領域を介して前記半導体チップを突き上げる工程とを備え、
   前記突き上げる工程は、前記半導体チップを突き上げる力に関する測定に基づいて、前記半導体チップの外周部と前記シートとの間の剥離を検知する工程を含み、
   前記剥離を検知する工程の後に、前記シートから前記半導体チップを分離する工程をさらに備え、
   前記剥離を検知する工程は、前記力の減少を検知する工程を含み、
   前記剥離を検知する工程は、前記力の減少を検知する工程の後に、前記力の増大を検知する工程を含む、半導体チップのピックアップ方法。
6. 前記突き上げる工程は、前記外周部に囲まれた部分を突き上げることにより行なわれる、請求項１〜５のいずれかに記載の半導体チップのピックアップ方法。
7. 前記分離する工程は、前記外周部に囲まれた部分の一部を選択的に突き上げる工程を含む、請求項６に記載の半導体チップのピックアップ方法。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の半導体チップのピックアップ方法によって前記半導体チップをピックアップする工程を含み、
   前記シートを準備する工程は、前記シートに前記半導体チップが形成されたウエハを貼り付ける工程と、前記ウエハをダイシングする工程とを含み、
   前記ピックアップする工程の後に、基材に前記半導体チップを接着する工程をさらに備えた、半導体装置の製造方法。
9. 前記基材は、リードフレーム、ＢＧＡ基板、および電子部品のいずれかである、請求項８に記載の半導体装置の製造方法。

Images