JP5768731B2 - 異物除去装置、異物除去方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体チップに付着した異物を除去する異物除去装置、異物除去方法に関する。

特許文献１には、物品に付着した異物を除去する技術が開示されている。当該物品は、コンベアに乗せられてトンネル状に形成された帯電物をくぐる。そして、当該物品に付着した異物が帯電物に吸着する。
特許文献２には、搬送アームに異物と逆極性の電圧を印加して、帯電した異物を板状部材に吸着させることが開示されている。
特許文献３には、電極に正又は負の電圧を印加して帯電した異物を絶縁体層に付着させることが開示されている。

特開昭５８−５１５２２号公報 特開平１１−８７４５７号公報 特開２０１１−９９１５６号公報

物品として半導体チップを考えた場合、半導体チップの側面及び裏面には、製造プロセスやダイシング工程にて生じた異物が付着する。歩留まり向上のためには、これらの異物を除去する必要がある。しかしながら、特許文献１に開示の技術では、半導体チップの裏面全面がコンベアに接するため、半導体チップの側面及び裏面の異物を除去できなかった。また、特許文献２に開示の技術では、半導体チップの側面の異物を除去できなかった。特許文献３に開示の技術では、除去した異物が半導体チップに再付着するおそれがあった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、半導体チップの側面及び裏面の異物を除去することができる異物除去装置、異物除去方法を提供することを目的とする。

本願の発明に係る異物除去装置は、貫通孔が形成された板と、複数の半導体チップを個別に収容できるように該板の上に形成された枠と、を有する治具と、第１平坦面を有する第１帯電部と、該第１帯電部と絶縁され該第１平坦面と１平面を構成する第２平坦面を有する第２帯電部と、を有する異物吸着部材と、該第１平坦面を正に帯電させ、該第２平坦面を負に帯電させる帯電手段と、該治具の該貫通孔と、該第１平坦面及び該第２平坦面とを一定間隔あけつつ対向させ、該治具と該異物吸着部材の一方を他方に対してスライドさせるスライド手段と、を備え、該貫通孔は、該枠が仕切る１つの領域ごとに形成される。

本願の発明に係る異物除去方法は、貫通孔が形成された板と、複数の半導体チップを個別に収容できるように該板の上に形成された枠と、を有する治具の該板の上に、半導体チップの裏面が該貫通孔から露出するように該半導体チップをのせる工程と、帯電手段により、第１帯電部の第１平坦面を正に帯電させ、該第１帯電部と絶縁された第２帯電部の第２平坦面を負に帯電させる帯電工程と、該帯電工程の後に、スライド手段により、該半導体チップの裏面と、該第１平坦面及び該第２平坦面とを一定間隔あけつつ対向させ、該治具と、該第１平坦面及び該第２平坦面との一方を他方に対してスライドさせるスライド工程と、を備える。

本発明によれば、半導体チップの側面及び裏面の異物を除去することができる。

本発明の実施の形態１に係る治具の平面図である。 図１の一部拡大図である。 板に半導体チップをのせたことを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る異物除去装置が備える異物吸着部材の断面図である。 本発明の実施の形態１に係る異物除去方法を示す図である。 スライド手段により治具が異物吸着部材の上を通過することを示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る異物除去方法を示す断面図である。 帯電列を示す表である。 本発明の実施の形態２に係る異物除去方法を示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係る異物除去方法を概念的に示す図である。 クリーナを用いて異物吸着部材をクリーニングすることを示す断面図である。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る異物除去装置と異物除去方法は、半導体チップに付着した異物を除去するものである。図１は、本発明の実施の形態１に係る治具の平面図である。治具１０は、板１２及びその上に固定された枠１４を備えている。板１２は例えば、アルミニウムなどの導電性の材料で形成されている。枠１４は、複数の半導体チップを個別に収容するために形成されている。複数の半導体チップが電気的に導通しないように枠１４はＰＰＳ樹脂などの絶縁材料で形成されている。

板１２のうち、枠１４で囲まれた領域は半導体チップを設置する設置部１６である。設置部１６はバリや突起を除去する洗浄や研磨により平坦に形成され、半導体チップの裏面にダメージを与えないようになっている。なお、板１２の外周部分には、板１２の位置決め手段として端面１８ａ、及び穴１８ｂが形成されている。

図２は、図１の一部拡大図である。板１２には貫通孔１２ａ、１２ｂが形成されている。貫通孔１２ａ、１２ｂは、枠１４が仕切る１つの領域ごとに形成されている。貫通孔１２ａは、平面視で枠１４の側面に接して形成されている。貫通孔１２ｂは、設置部１６の中央部に形成され、枠１４の側面には接していない。枠１４の側面には凹部１４ａが形成されている。枠１４は、凹部１４ａが形成されたことで枠１４によって仕切られる領域を８つの側面で囲んでいる。

図３は、板に半導体チップをのせたことを示す図である。平面視で４角形の半導体チップ３０は、設置部１６における板１２の上にのせられる。半導体チップ３０は表面と裏面に電極が形成される縦型構造で形成されている。板１２には貫通孔１２ａ、１２ｂが形成されているので、半導体チップ３０の裏面は貫通孔１２ａ、１２ｂから外部に露出する。また、半導体チップ３０は４角形であるので、８つの側面で設置部１６を囲む枠１４の側面とは面接触しない。

図４は、本発明の実施の形態１に係る異物除去装置が備える異物吸着部材の断面図である。異物吸着部材５０は、絶縁材で形成された台座５２の中に、第１帯電部５４と第２帯電部６０を有している。第１帯電部５４と第２帯電部６０の間には台座５２があるので、両者は絶縁されている。第１帯電部５４の表面である第１平坦面５４ａと、第２帯電部６０の表面である第２平坦面６０ａは外部に露出している。第１平坦面５４ａと第２平坦面６０ａは１平面を構成している。

台座５２の中には、帯電手段である第１電極５６、及び第２電極６２が形成されている。第１電極５６は、第１帯電部５４の下に形成され、第２電極６２は第２帯電部６０の下に形成されている。第１電極５６は、第１平坦面５４ａを正に帯電させるために設けられている。第２電極６２は、第２平坦面６０ａを負に帯電させるために設けられている。第１電極５６には配線５８が接続され、第２電極６２には配線６４が接続されている。

本発明の実施の形態１に係る異物除去方法を説明する。図５は、本発明の実施の形態１に係る異物除去方法を示す図である。まず、治具１０の板１２の上に、半導体チップ３０の裏面が貫通孔１２ａ、１２ｂから露出するように半導体チップ３０をのせる。そして、帯電手段である第１電極５６により第１帯電部５４の第１平坦面５４ａを正に帯電させ、第２電極６２により第２帯電部６０の第２平坦面６０ａを負に帯電させる。この工程は帯電工程と称する。

帯電工程の後に、治具１０を異物吸着部材５０に対してスライドさせる。この工程はスライド工程と称する。スライド工程は、スライド手段としての移動治具７０によって実施する。まず位置決め手段である端面１８ａ、穴１８ｂを利用して、移動治具７０の所定位置に治具１０を固定する。そして、治具１０の貫通孔１２ａ、１２ｂと、第１平坦面５４ａ及び第２平坦面６０ａとを一定間隔あけつつ対向させ、移動治具７０で治具１０を異物吸着部材５０に対してスライドさせる。移動治具７０は図５の矢印方向に移動する。

図６は、スライド手段により治具が異物吸着部材の上を通過することを示す断面図である。治具１０にのせられた半導体チップ３０の裏面と、第１平坦面５４ａ及び第２平坦面６０ａとは、一定間隔あけつつ対向している。半導体チップ３０に付着している正に帯電した異物３０ａは、貫通孔１２ｂを経由して負に帯電した第２平坦面６０ａに静電吸着する。半導体チップ３０に付着している負に帯電した異物３０ｂは、貫通孔１２ａを経由して正に帯電した第１平坦面５４ａに静電吸着する。このように、半導体チップ３０に付着した異物は、貫通孔１２ａ、１２ｂを経由して、第１平坦面５４ａ又は第２平坦面６０ａに静電吸着する。

ところで、半導体チップは、複数工程の処理が施された半導体ウエハをダイシング（細片化）することで製造される。当該複数工程にて半導体ウエハに異物が付着したり、ダイシングの際に半導体チップの側面などに異物が付着したりすることがある。特にダイシングでは、半導体ウエハ材料の小片、屑等が多数生じそれらが異物となって半導体チップに付着する。半導体チップに付着した異物は、摩擦や接触によって容易に帯電するため帯電していると考えられる。

異物は様々な弊害を引き起こす。例えば、半導体チップの表面パッドに異物が付着すると、短絡や放電の原因となることがある。また、表面−裏面間で電流を流す縦型構造の半導体チップでは、表面だけでなく裏面側も電極として用いる。そのため、裏面に異物が付着すると半導体チップと外部電極の接触抵抗が増大することになる。また、異物の存在により、半導体チップと接触する部分とその近傍、及び半導体チップにクラック等の欠陥が生じ、半導体チップがダメージを受けることもある。

本発明の実施の形態１に係る異物除去装置、異物除去工程では、半導体チップ３０の裏面は貫通孔１２ａ、１２ｂから外部に露出するので、半導体チップ３０の裏面の帯電した異物を異物吸着部材５０に吸着させることができる。また、４角形の半導体チップ３０の側面は、８つの側面で設置部１６を囲む枠１４の側面とは面接触しない。これにより、半導体チップ３０の側面と枠１４の側面の間に異物が挟まれて、当該異物の除去が困難になることを防止できる。そして、貫通孔１２ａは、平面視で枠１４の側面に接して形成したため、半導体チップ３０の側面及びその近傍の異物や、枠１４から半導体チップ３０の側面に吸着しようとする異物を、貫通孔１２ａを経由して異物吸着部材５０に吸着させることができる。また、異物が板１２の上に残ることも防止できる。

さらに、スライド工程において、半導体チップ３０の裏面や貫通孔１２ａ、１２ｂは、第１平坦面５４ａ及び第２平坦面６０ａと一定間隔あけられているので、第１平坦面５３ａ及び第２平坦面６０ａに静電吸着した異物が半導体チップ３０に再付着することを防止できる。

治具１０の板１２を導電性の材料で形成したので、治具１０は半導体チップ３０の電気的特性を測定する試験工程にも用いることができる。よって、上述の異物除去方法を実施した後に、そのまま治具１０を半導体チップ３０の搬送に使用して半導体チップ３０の電気的特性の測定を行うことができる。なお、電極パッドを表面のみに有する横型構造の半導体チップの場合は、板を導電性の材料で形成する必要はない。

本発明の実施の形態１に係る異物除去方法では、治具１０を異物吸着部材５０に対してスライドさせたが本発明はこれに限定されない。すなわち、半導体チップ３０の裏面と第１平坦面５４ａ及び第２平坦面６０ａとを近接させれば、異物を第１平坦面５４ａ及び第２平坦面６０ａに静電吸着させることができるので、異物吸着部材５０を治具１０に対してスライドさせてもよい。つまり、治具１０と異物吸着部材５０の一方を他方に対してスライドさせればよい。

枠１４の凹部１４ａは、枠１４の側面と半導体チップ３０の側面が面接触することを防止するために形成される。よって、枠１４の側面は、枠１４によって仕切られる領域を８つの側面で囲むことに限定されず、半導体チップ３０の側面と面接触しない形状であればよい。

帯電手段は、第１平坦面５４ａと第２平坦面６０ａの表面を帯電させることができるものであれば、第１電極５６と第２電極６２に限定されない。例えば、帯電手段として、接触帯電、摩擦帯電、又は転がり帯電のいずれかの方法で第１平坦面５４ａと第２平坦面６０ａを帯電させる帯電部材を用いてもよい。その他、本発明の特徴を失わない範囲において様々な変形が可能である。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る異物除去装置、異物除去方法は、帯電手段が実施の形態１に係る帯電手段と相違する。他の点は本発明の実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

本発明の実施の形態２に係る帯電手段である帯電部材は、治具に取り付けられている。図７は、本発明の実施の形態２に係る異物除去方法を示す断面図である。治具１０の先頭には、帯電部材１００が取り付けられている。異物吸着部材１０２の第１帯電部１０４と第２帯電部１０６は、帯電列から選ばれた異なる材料で形成されている。図８は、帯電列を示す表である。第１帯電部１０４は帯電列の正側の材料で形成され、第２帯電部１０６は帯電列の負側の材料で形成される。帯電部材１００は、帯電列で第１帯電部１０４の材料と第２帯電部１０６の材料の間に位置する材料で形成されている。

図７に示すように、治具１０を異物吸着部材１０２に対してスライドさせていくと、治具１０の先頭に取り付けられた帯電部材１００が第２平坦面１０６ａと接触して第２平坦面６０ａが負に帯電する。そして、帯電部材１００が第１平坦面１０４ａと接することで、第１平坦面１０４ａは正に帯電する。

図９は、本発明の実施の形態２に係る異物除去方法を示す断面図である。実施の形態１と同様に、治具１０が異物吸着部材１０２に対してスライドすることで、半導体チップ３０に付着した正に帯電した異物３０ａは第２平坦面１０６ａに静電吸着し、負に帯電した異物３０ｂは第１平坦面１０４ａに静電吸着する。

本発明の実施の形態に係る異物除去装置、異物除去方法では、帯電部材１００を帯電列で第１帯電部１０４の材料と第２帯電部１０６の材料の間に位置する材料で形成した。そのため、帯電部材１００を異物吸着部材１０２に対して一度スライドさせるだけで、第１平坦面１０４ａと第２平坦面１０６ａを帯電させることができる。よって、実施の形態１の第１電極、第２電極が不要となり、異物除去装置の構成、及び異物除去方法を簡素化できる。なお、本発明の実施の形態２に係る異物除去装置、異物除去方法は、少なくとも実施の形態１と同程度の変形が可能である。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る異物除去装置、異物除去方法は、半導体チップの異物除去後に、異物吸着部材をクリーニングすることを特徴とする。他の点は本発明の実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

図１０は、本発明の実施の形態３に係る異物除去方法を概念的に示す図である。まず治具１０を異物吸着部材５０に対してスライドさせ異物吸着部材５０の表面に異物を静電吸着させる。次いで、この異物吸着部材５０に吸着した異物をクリーナ２００で回収する。クリーナ２００は、イオナイザー２０２を備える。イオナイザー２０２は、マイナスとプラスのイオンを放出して第１平坦面５４ａと第２平坦面６０ａに吸着した異物を除電するものである。クリーナ２００は、さらに回収手段２０４を備える。回収手段２０４はイオナイザー２０２で除電された異物を吸引して回収するものである。

図１１は、クリーナを用いて異物吸着部材をクリーニングすることを示す断面図である。前述したスライド工程の後に、クリーナ２００を第１平坦面５４ａと第２平坦面６０ａに対してスライドさせる。このスライド中に、イオナイザー２０２にマイナスとプラスのイオンを放出させて、第１平坦面５４ａと第２平坦面６０ａに静電吸着した異物を除電する。その後、回収手段２０４が、除電した異物を吸引して回収する。具体的には、除電した異物は、例えば回転ファンなどが取り付けられた吸気口２０４ａから吸引し、異物除去フィルタ２０４ｂにトラップする。

本発明の実施の形態３に係る異物除去装置、異物除去方法によれば、第１平坦面５４ａと第２平坦面６０ａをクリーニングして異物がない状態にしてから半導体チップ３０の異物除去を開始できる。従って、一度異物吸着部材５０に静電吸着した異物が半導体チップ３０へ再付着することを防止できる。なお、多くの異物が異物除去フィルタ２０４ｂにトラップされて異物をトラップする能力が低下したときは、異物除去フィルタ２０４ｂを交換する。

異物の除電手段としてイオナイザー２０２を用いたが、加湿手段や加熱手段でも異物を除電することができる。また除電手段を複数用いると効果的に異物を除電できる。クリーナ２００は、本発明の実施の形態２に係る異物吸着部材１０２やその他の異物吸着部材に対して使用してもよい。なお、本発明の実施の形態３に係る異物除去装置、異物除去方法は、少なくとも実施の形態１と同程度の変形が可能である。

１０ 治具、 １２ 板、 １２ａ，１２ｂ 貫通孔、 １４ 枠、 １４ａ 凹部、 １６ 設置部、 １８ａ，１８ｂ 位置決め手段、 ３０ 半導体チップ、 ３０ａ，３０ｂ 異物、 ５０ 異物吸着部材、 ５２ 台座、 ５４ 第１帯電部、
５４ａ 第１平坦面、 ５６ 第１電極、 ５８ 配線、 ６０ 第２帯電部、 ６０ａ 第２平坦面、 ６２ 第２電極、 ６４ 配線、 ７０ 移動治具、 １００ 帯電部材、 １０２ 異物吸着部材、 １０４ 第１帯電部、 １０４ａ 第１平坦面、 １０６ 第２帯電部、 １０６ａ 第２平坦面、 ２００ クリーナ、 ２０２ イオナイザー、 ２０４ 回収手段、 ２０４ａ 吸気口、 ２０４ｂ 異物除去フィルタ

Claims (15)

1. 貫通孔が形成された板と、複数の半導体チップを個別に収容できるように前記板の上に形成された枠と、を有する治具と、
   第１平坦面を有する第１帯電部と、前記第１帯電部と絶縁され前記第１平坦面と１平面を構成する第２平坦面を有する第２帯電部と、を有する異物吸着部材と、
   前記第１平坦面を正に帯電させ、前記第２平坦面を負に帯電させる帯電手段と、
   前記治具の前記貫通孔と、前記第１平坦面及び前記第２平坦面とを一定間隔あけつつ対向させ、前記治具と前記異物吸着部材の一方を他方に対してスライドさせるスライド手段と、を備え、
   前記貫通孔は、前記枠が仕切る１つの領域ごとに形成されたことを特徴とする異物除去装置。
2. 前記板は導電性の材料で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の異物除去装置。
3. 前記枠の側面は、平面視で４角形の前記半導体チップの側面と面接触しない形状で形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の異物除去装置。
4. 前記貫通孔は、平面視で前記枠の側面に接して形成されたことを特徴とする請求項３に記載の異物除去装置。
5. 前記帯電手段は、前記第１帯電部の下に形成した第１電極、及び前記第２帯電部の下に形成した第２電極を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の異物除去装置。
6. 前記帯電手段は、接触帯電、摩擦帯電、又は転がり帯電のいずれかの方法で前記第１平坦面と前記第２平坦面を帯電させる帯電部材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の異物除去装置。
7. 前記帯電部材は前記治具に取り付けられたことを特徴とする請求項６に記載の異物除去装置。
8. 前記第１帯電部と前記第２帯電部は、帯電列から選ばれた異なる材料で形成され、
   前記帯電部材は、帯電列で前記第１帯電部の材料と前記第２帯電部の材料の間に位置する材料で形成されたことを特徴とする請求項６又は７に記載の異物除去装置。
9. 前記第１平坦面と前記第２平坦面に吸着した異物を除電する除電手段と、
   前記除電手段で除電された異物を回収する回収手段と、を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の異物除去装置。
10. 貫通孔が形成された板と、複数の半導体チップを個別に収容できるように前記板の上に形成された枠と、を有する治具の前記板の上に、半導体チップの裏面が前記貫通孔から露出するように前記半導体チップをのせる工程と、
    帯電手段により、第１帯電部の第１平坦面を正に帯電させ、前記第１帯電部と絶縁された第２帯電部の第２平坦面を負に帯電させる帯電工程と、
    前記帯電工程の後に、スライド手段により、前記半導体チップの裏面と、前記第１平坦面及び前記第２平坦面とを一定間隔あけつつ対向させ、前記治具と、前記第１平坦面及び前記第２平坦面との一方を他方に対してスライドさせるスライド工程と、
    を備えたことを特徴とする異物除去方法。
11. 前記半導体チップは平面視で４角形であり、
    前記枠の側面は、前記半導体チップの側面と面接触しない形状で形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の異物除去方法。
12. 前記貫通孔は、平面視で前記枠の側面に接して形成されたことを特徴とする請求項１１に記載の異物除去方法。
13. 前記帯電手段は、前記第１平坦面及び前記第２平坦面と接することで前記第１平坦面を正に帯電させ前記第２平坦面を負に帯電させる、前記治具に取り付けられた帯電部材であることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の異物除去方法。
14. 前記第１帯電部と前記第２帯電部は、帯電列から選ばれた異なる材料で形成され、
    前記帯電部材は、帯電列で前記第１帯電部の材料と前記第２帯電部の材料の間に位置する材料で形成されたことを特徴とする請求項１３に記載の異物除去方法。
15. 前記スライド工程の後に、除電手段を用いて前記第１平坦面と前記第２平坦面に吸着した異物を除電する工程と、
    回収手段により、前記除電手段で除電した異物を回収する工程と、を有することを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の異物除去方法。

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