JP5826701B2 - チップ位置決め装置、チップ位置決め方法、およびダイボンダ - Google Patents

Description

本発明は、チップ位置決め装置、チップ位置決め方法、およびダイボンダに関する。

半導体装置の製造においては、多数個の素子を一括して造り込まれたウェーハをダイシングして個々の半導体チップに分離し、これを一個ずつリードフレーム等の所定位置にボンディングするというチップボンディングの手法が採用されている。この際、一般的には、図５に示すように、水平移動動作Ａ１、Ｄ１、Ｇ１、下降動作Ｂ１、Ｅ１および上昇動作Ｃ１、Ｆ１、さらに必要に応じて回転動作Ｈを行うコレット１を具備するダイボンダを用いている。

図５に示すダイボンダを使用したダイボンディング方法を説明する。まず、コレット１は、水平移動を行って（Ａ１）、ピックアップポジションで下降し（Ｂ１）、半導体チップ２のピックアップを行う。この場合、ピックアップするポジションには、粘着シート３の直下にピックアップステージ５が配置され、そのピックアップステージ５内に、半導体チップ２を粘着シート３から剥離させるための突き上げピン６を上下動自在に収納配置している。そして、突き上げピン６を上昇させ、半導体チップ２の裏面を粘着シート３から剥離させてコレット１によるピックアップを容易にする。

その後、コレット１は上昇し（Ｃ１）、水平移動を行って（Ｄ１）、ボンディングポジションで下降し（Ｅ１）、半導体チップ２をリードフレーム７のアイランド部にボンディングを行い上昇し（Ｆ１）、水平移動を行う。この繰り返しによって、半導体チップ２を、ピックアップポジションでピックアップし、ボンディングポジションでリードフレーム７にボンディングしている。

また、このようなダイボンダは、ボンディングポジションで半導体チップ２を観察する認識用カメラと、ボンディングポジションでリードフレーム７のアイランド部を観察する認識用カメラとを備えたものがある(特許文献１)。すなわち、ピックアップポジションでピックアップすべきチップ２を観察して、コレット１をこのピックアップすべきチップ２の上方に位置させてこのチップ２をピックアップする。また、ボンディングポジションで、ボンディングすべきリードフレーム７のアイランド部を観察して、このアイランド部上にコレット１を移動させて、このアイランド部にチップ２を供給する。

すなわち、ピックアップ用の認識用カメラの観察に基づいて位置決めされたチップ２をボンディングアームのコレットでピックアップし、アイランド認識用のカメラの下部に搬送されたリードフレーム（基板）のアイランド部を、このカメラにて認識して位置測定する。そして、フィードバック制御を行って、ボンディングアームを駆動させて、その測定された位置にチップをアイランド部に実装することになる。

特開２００６−７３６３１号公報

しかしながら、突き上げ針（突き上げピン）６を用いる場合、図６に示すようにシート３を介してチップ２を突き上げ、シート３を破ることになる。このため、突き上げ針６の突き上げにともなって、ピックアップしようとするチップ２の隣のチップ（近接チップ）２が持ち上げられる。

このような場合、ピックアップすべきチップのピックアップが終了して突き上げ針６を下降しても、図７に示すように、近接チップ２が傾斜した状態に維持される、つまり傾斜した状態のくせが付くおそれがある。このように、近接チップ２が傾斜した状態に維持された場合、このチップ２をピックアップする際において、このチップの位置確認の観察を行うことができないおそれがある。すなわち、ピックアップ用の認識用カメラは、一般的には、ＣＣＤカメラ８が使用される。このため、観察光がチップにて正しく反射されて、ＣＣＤカメラ８に入光しないことになる。このような場合、この位置にはチップが存在しないとして、このチップのピックアップを省略することになる。このように省略されれば、一枚のシートに貼り付けられている全部のチップのピックアップを行うことができず、効率の悪い作業となっていた。

ところで、このような近接チップの傾斜は、突き上げ針の突き上げ量を少なくすることによって回避できる場合がある。しかしながら、突き上げ量を少なくすれば、チップの剥離性に劣り、剥離時間（ピックアップ時間）が増加したり、剥離ができなかったりする。

そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、剥離すべきチップが認識カメラ等での位置決め不能な状態であっても、このチップを飛ばすことなくこのチップに対する剥離作業を安定して行うことができるチップ位置決め装置、チップ位置決め方法、およびダイボンダを提供しようとするものである。

本発明のチップ位置決め装置は、複数のチップが貼り付けられたシートからチップを剥離させる前において、剥離すべきチップの位置決めを行うチップ位置決め装置であって、剥離すべきチップに対して近接する少なくとも２個の近接チップの認識が可能な認識手段と、認識手段にて認識された近接チップの位置情報に基づいて前記剥離すべきチップの位置を予測する予測手段とを備えたものである。

本発明のチップ位置決め装置によれば、認識手段にて、剥離すべきチップに対して近接する少なくとも２個の近接チップの認識が可能である。予測手段は、認識手段にて認識された近接チップの位置情報に基づいて、剥離すべきチップの位置を予測することができる。すなわち、剥離すべきチップが認識カメラ等での位置決め不能な状態であっても、剥離すべきチップの存在を認識して位置決めを行うことができる。

シートに対して複数のチップがマトリックス状に配設され、剥離すべきチップに対する近接チップは、一行隣のチップと、一列隣のチップである場合がある。

本発明のダイボンダは、ピックアップポジションでチップをピックアップして、このピックアップしたチップをボンディングポジションに搬送し、このボンディングポジションでチップをボンディングするダイボンダにおいて、ピックアップポジションでピックアップするチップの位置決めに、前記記載のチップ位置決め装置を用いるものである。

ダイボンダとしては、ピックアップポジションでピックアップする際に、突き上げ針によってピックアップすべきチップを突き上げる。

本発明のチップ位置決め方法は、複数のチップが貼り付けられたシートからチップを剥離させる前において、剥離すべきチップの位置決めを行うチップ位置決め方法であって、剥離すべきチップに対して近接する少なくとも２個の近接チップの認識を行い、この認識された近接チップの位置情報に基づいて、剥離すべきチップの位置を予測して、剥離すべきチップの位置決めを行うものである。

本発明のチップ位置決め方法によれば、剥離すべきチップに対する位置情報の入手を必要とせず、剥離すべきチップが認識カメラ等での位置決め不能な状態であっても、剥離すべきチップの位置決めを行うことができる。

本発明のチップ剥離装置およびチップ剥離方法では、剥離すべきチップが認識カメラ等での位置決め不能な状態であっても、剥離すべきチップの位置決めを行うことができ、このチップを飛ばすことなくこのチップに対する剥離作業を安定して行うことができる。

剥離すべきチップに対する近接チップは、一行隣のチップと、一列隣のチップである場合、剥離すべきチップに対する位置決めを高精度で行うことができる。

前記チップ剥離装置を用いたダイボンダは、剥離すべきチップが認識カメラ等での位置決め不能な状態であっても、剥離すべきチップの位置決めを行うことができる。このため、このチップに対するピックアップもれが生じることなく、このチップを安定してピックアップすることができる。このため、一枚のシートに貼り付けられているチップの全部を効率的にピックアップすることができる。

突き上げ針によってピックアップすべきチップを突き上げ、その突き上げによって傾斜した状態となったチップに対しても、安定したピックアップ作業を行うことができる。このため、突き上げ針の突き上げ量を抑える必要が無くなって、チップの剥離作業（ピックアップ作業）の短時間化を達成でき、作業性の向上を図ることができる。

本発明の実施形態を示すチップ位置決め装置を用いたダイボンダの要部斜視図である。 前記ダイボンダのピックアップポジションの突き上げ針を示す簡略図である。 前記チップ位置決め装置の簡略ブロック図である。 前記ピックアップポジションでのチップを示す簡略図である。 ダイボンダを用いたダイボンディング方法を示す簡略図である。 突き上げ針にて突き上げている状態を示す簡略図である。 傾斜している状態のチップの観察状態を示す簡略図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。

図１は、本発明にかかるチップ位置決め装置を用いたダイボンダを示し、ピックアップポジションで半導体チップ１１を観察する認識用カメラ１３と、ボンディングポジションでリードフレーム１４等のアイランド部を観察する認識用カメラ１５とを備える。

すなわち、多数個の素子を一括して造り込まれたウェーハをダイシングして個々の半導体チップ１１に分離し、これを一個ずつリードフレーム等の所定位置にボンディングするボンディング装置において、本発明のチップ位置決め装置が用いられる。すなわち、チップ１１は、粘着シート１８上に保持され、このテープ１８から一個ずつ半導体チップ１１を剥離（ピックアップ）してリードフレーム上等のボンディングポジションに搬送される。

粘着シート１８は、ＸＹＺθ軸ステージを有する保持体に保持され、このＸＹＺθ軸ステージの駆動によって、剥離すべき（ピックアップすべき）チップ１１をピックアップポジションに正規の姿勢で位置させるものである。ここで、正規の姿勢とは、後述するコレット２０にてチップ１１を吸着することができて、このコレット２０にてボンディングポジションに搬送して、リードフレームのアイランド部にボンディングできる姿勢位置である。

このように、チップ１１のピックアップポジションからボンディングポジションまでの搬送はコレット２０にて行われる。コレット２０は図示省略の搬送手段を介して、ピックアップポジションとボンディングポジションとの間の移動が可能となっている。搬送手段は、コレット２０を保持するボンディングアームをＸ、Ｙ、θ及びＺ方向に駆動させることができる。

また、このコレット２０は、その下端面に開口した吸着孔を介してチップ１が真空吸引され、このコレット２０の下端面にチップ１１が吸着する。なお、この真空吸引（真空引き）が解除されれば、コレット２０からチップ１１が外れる。

また、ピックアップポジションの下方位置には、図２に示すように、ピップアップ時にチップ１をシート１８から剥離するための突き上げ針２１が設けられている。この突き上げ針２１はステージ２２に収納状とされ、図示省略の上下動機構によって、その軸心方向に沿って往復動（上下動）する。なお、上下動機構は、シリンダ機構やボールねじ機構等の既存の駆動機構を用いることができる。

認識用カメラ１３は例えばＣＣＤカメラ等からなり、この場合の認識用カメラ１３は、剥離すべきチップ１１に対して近接する少なくとも２個の近接チップ１１の認識が可能な認識手段２５を構成する。すなわち、このチップ位置決め装置は、図３に示すように、この認識手段２５と、認識手段２５にて認識された近接チップ１１の位置情報に基づいて剥離すべきチップ１１の位置を予測する予測手段２６とを備える。また、予測手段２６にて処理されたデータは制御手段２７に入力される。

すなわち、図４に示すように、シート１８に対して複数のチップ１１がマトリックス状に配設されている場合に、Ａのチップ１１をピックアップする場合に、認識手段２５は、ピックアップすべきＡのチップ１１、及びこのＡのチップ１１以外に、少なくとも、ＢからＩまでのチップ１１のうち２つのチップ１１の認識が可能とされる。このため、ピックアップすべきチップ１１（Ａのチップ１１）に近接するチップ１１としては、Ａのチップ１１に対して、一行隣のＣ及びＧのチップ１１、１１、一列隣のＥ及びＩのチップ１１、１１、のみならず、Ｃの行のＣの隣のＢ及びＤのチップ１１、１１、Ｇの行のＧの隣のＨ及びＦのチップ１１、１１である。

予測手段２６には、この認識手段２５からのチップ１１の位置情報が入力され、この予測手段２６において、この位置情報に基づいて剥離しようとするチップ１１、つまりＡのチップ１１の位置を検出するものである。すなわち、この近接する２個のチップ１１と、剥離しようとするチップ１１との位置関係は一定であり、剥離しようとするチップ１１に近接する２個のチップの位置情報を得れば、剥離しようとするチップ１１の位置を把握することができる。すなわち、Ａのチップ１１に近接する２つの近接チップ１１，１１の位置からＡの位置にはチップ１１が存在することが把握される。このため、この近接チップ１１，１１の位置情報に基づいて、Ａの位置におけるチップ１１のピックアップ動作を行うものである。

制御手段２７では、予測手段２６にて処理されたデータが入力され、このデータに基づいて剥離すべきチップ１１をピックアップポジションに正規の姿勢で位置させる。予測手段２６及び制御手段２７は、例えば、マイクロコンピュータ等にて構成でき、この制御手段２７はダイボンダ全体を制御する。すなわち、制御手段２７はピックアップポジションでのＸＹＺθ軸ステージの制御、突き上げ針の制御、コレット２０のアームの制御等を行う。このため、予測手段２６と制御手段２７とが独立したものであっても、制御手段２７が予測手段２６を構成することも可能である。

次に、前記ダイボンダを用いたボンディング作業を説明する。最初のチップ１１をピックアップする際には、通常、このチップ１１は傾斜状態ではないので、このチップ１１を認識手段２５にて認識して、この認識に従って、ＸＹＺθ軸ステージを駆動させることになる。すなわち、このチップ１１をピックアップポジションに正規の姿勢で位置させる。そして、このチップ１１に対してピックアップ動作を行う。すなわち、チップ１１をコレット２０にて吸着している状態として、突き上げ針を図２に示すように突き上げる。これによって、シート１８が突き上げ針によって突き破られてこのチップ１１に張り付いているシート１８が剥離する。

このようにシート１８から剥離したチップ１１はこのコレット２０に吸着されたままボンディングポジションに搬送され、このボンディングポジションにおいて、リードフレームのアイランド部にボンディングされる。そして、ボンディングが終了すれば、チップ１１を吸着していない状態のコレット２０をピックアップポジションまで搬送する。

その後は、次のチップ１１をピックアップする動作に入るが、この際、前回のピックアップ動作によって、ピックアップした隣のチップ１１は、図７に示すように水平面に対して傾斜しているおそれがある。このため、この傾斜していると思われるチップ１１に対するピックアップ動作、つまり以後のピックアップ動作においては、ピックアップすべきチップ１１に近接する少なくとも２つのチップ１１の認識（位置認識）を行う。例えば、図４に示すように、ピックアップすべきチップ１１がＡであれば、近接するチップ１１として、ＣとＩのチップ１１を認識する。

そして、このＣとＩのチップ１１の位置情報が予測手段２６に入力され、これらの位置情報に基づいて、ピックアップしようとするチップ１１の位置を予測する。すなわち、ピックアップすべきチップ１１と、これに近接するチップ１１とは相関関係があり、近接する２つのチップ１１からピックアップしようとするチップ１１の位置を予測することができる。

予測手段２６にて予測されたピックアップすべきチップ１１の位置情報が制御手段２７にてこのチップ１１がピックアップポジションにおいて正規の姿勢をとるようにＸＹＺθ軸ステージを移動させことになる。そして、このチップ１１に対して、コレット２０が吸着して、突き上げ針２１を上昇させ、これによって、このチップ１１からシート１８を剥離する。その後は、前記したように、コレット２０がボンディングポジションまで搬送され、ボンディングポジションにおいて、ボンディング作業を行った後、チップ１１を吸着していない状態のコレット２０をピックアップポジションまで搬送する。

以後、同様の工程を行うことによって、順次、ピックアップすべきチップ１１をピックアップポジションでピックアップしてボンディングポジションでボンディングを行うことができる。

本発明では、認識手段２５にて、剥離すべきチップ１１に対して近接する少なくとも２個の近接チップ１１の認識が可能であり、予測手段２６は、認識手段２５にて認識された近接チップ１１の位置情報に基づいて、剥離すべきチップ１１の位置を予測することができる。このため、剥離すべきチップ１１が認識カメラ等での位置決め不能な状態であっても、剥離すべきチップ１１の位置決めを行うことができ、このチップ１１を飛ばすことなくこのチップに対する剥離作業を安定して行うことができる。

剥離すべきチップ１１に対する近接チップ１１は、一行隣のチップ１１と、一列隣のチップ１１である場合、剥離すべきチップ１１に対する位置決めを高精度で行うことができる。

このように、このチップ剥離装置を用いたダイボンダは、剥離すべきチップ１１が認識カメラ等での位置決め不能な状態であっても、このチップ１１に対するピックアップもれが生じることなく、このチップ１１を安定してピックアップすることができる。このため、一枚のシート１８に貼り付けられているチップ１１の全部を効率的にピックアップすることができる。

すなわち、突き上げ針２１によってピックアップすべきチップを突き上げ、その突き上げによって傾斜した状態となったチップ１１に対しても、安定したピックアップ作業を行うことができる。このため、突き上げ針２１の突き上げ量を抑える必要が無くなって、チップ１１の剥離作業（ピックアップ作業）の短時間化を達成でき、作業性の向上を図ることができる。

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、認識手段２５にて認識できる近接チップ１１として２個に限るものではなく、３個以上であってもよい。また、ピックアップするチップ１１が傾斜せずに、水平面に対して平行に配置されているものであれば、この認識手段２５による認識が可能であるので、予測手段による予測を行うことなく、認識手段２５のピックアップするチップ１１の認識に基づいてピックアップ作業を行うようにしてもよい。

ところで、認識手段２５による２つの近接チップ１１の認識は、同時認識であっても、２つの近接チップ１１を順次認識するものであってもよい。すなわち、同時認識であっても、順次認識するものであっても、剥離すべきチップ１１の存在をこの２つの近接チップ１１から把握することができるからである。

１１ チップ
１８ シート
２０ コレット
２１ 突き上げ針
２５ 認識手段
２６ 予測手段

Claims (5)

1. 複数のチップが貼り付けられたシートからチップを剥離させる前において、剥離すべきチップの位置決めを行うチップ位置決め装置であって、
   剥離すべきチップに対して近接する少なくとも２個の近接チップの認識が可能な認識手段と、
   認識手段にて認識された近接チップの位置情報に基づいて前記剥離すべきチップの位置を予測する予測手段とを備えたことを特徴とするチップ位置決め装置。
2. シートに対して複数のチップがマトリックス状に配設され、剥離すべきチップに対する近接チップは、一行隣のチップと、一列隣のチップであることを特徴とする請求項１に記載のチップ位置決め装置。
3. ピックアップポジションでチップをピックアップして、このピックアップしたチップをボンディングポジションに搬送し、このボンディングポジションでチップをボンディングするダイボンダにおいて、
   ピックアップポジションでピックアップするチップの位置決めに、前記請求項１又は請求項２に記載のチップ位置決め装置を用いることを特徴とするダイボンダ。
4. ピックアップポジションでピックアップする際に、突き上げ針によってピックアップすべきチップを突き上げることを特徴とする請求項３に記載のダイボンダ。
5. 複数のチップが貼り付けられたシートからチップを剥離させる前において、剥離すべきチップの位置決めを行うチップ位置決め方法であって、
   剥離すべきチップに対して近接する少なくとも２個の近接チップの認識を行い、この認識された近接チップの位置情報に基づいて、剥離すべきチップの位置を予測して、剥離すべきチップの位置決めを行うことを特徴とするチップ位置決め方法。

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