JP2006120771A - チップのピックアップ装置およびピックアップ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チップを高速でダメージを与えることなくピックアップすることができるチップのピックアップ装置およびピックアップ方法を提供すること。
【解決手段】シート５に貼り付けられたチップ６を真空吸引用の開口部２０ａを有する取出しノズル２０で吸着保持してピックアップするチップのピックアップ方法において、チップ６の位置検出結果に基づいて開口部２０ａの位置がチップの重心位置からオフセットするようにチップ６を取り出しノズル２０に対して相対的に位置決めして開口部２０ａから真空吸引することにより、チップ６を取出しノズル２０に吸着保持する。これによりチップ６を端面側から無理なくシート５から剥離させることができ、チップ６を高速でダメージを与えることなくピックアップすることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ウェハから切り出されシートに貼り付けられた状態のチップをピックアップするチップのピックアップ装置およびピックアップ方法に関するものである。

半導体装置の製造工程において、半導体チップは多数の個片チップより成るウェハから切り出される。この個片チップの切り出しは、粘着性のシートにウェハを貼り付けた状態で行われ、切り出された個片チップはシートから剥ぎ取られてピックアップされる（例えば特許文献１参照）。このピックアップ作業は、シートを下面側から吸着した状態で、シートの下面側からチップをエジェクタによって突き上げることによりシートから剥離させながら、チップを取出しヘッドによって吸着保持して取り出すようにしている。
特許第２６７９２６６号公報

最近の電子部品の小型化に伴ってチップは薄型化する傾向にあり、１００μｍ以下の極薄のチップが実用化されるようになっている。しかしながら、このように薄型化したチップは低剛性で撓みやすく極めて破損しやすいことから取り扱いが難しい。このためピックアップ動作の高速高能率化が難しく、また上述のウェハから個片のチップを取り出すピックアップ作業において、チップの割れや欠けなどのダメージを生じる場合があった。

そこで本発明は、チップを高速でダメージを与えることなくピックアップすることができるチップのピックアップ装置およびピックアップ方法を提供することを目的とする。

本発明のチップのピックアップ装置は、シートに貼り付けられたチップを真空吸引用の開口部を有する取出しノズルで吸着保持してピックアップするチップのピックアップ装置であって、前記シートを下方から支持する支持部と、前記チップを上方から撮像することによりこのチップの位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段の検出結果に基づいて前記開口部の位置が前記チップの重心位置からオフセットするように前記チップを前記取出しノズルに対して相対的に位置決めする位置決め手段と、前記開口部から真空吸引することにより前記チップを前記取出しノズルに吸着保持する吸引手段と、前記取出しノズルを昇降させるノズル昇降手段とを備えた。

本発明のチップのピックアップ方法は、シートに貼り付けられたチップを真空吸引用の開口部を有する取出しノズルで吸着保持してピックアップするチップのピックアップ方法であって、前記シートを下方から支持する支持工程と、前記チップを上方から撮像することによりこのチップの位置を検出する位置検出工程と、前記位置検出工程の検出結果に基づいて前記開口部の位置が前記チップの重心位置からオフセットするように前記チップを前記取出しノズルに対して相対的に位置決めする位置決め工程と、前記取出しノズルを前記シートに対して下降させるノズル下降工程と、前記開口部から真空吸引することにより前記チップを前記取出しノズルに吸着保持する吸引工程と、前記取出しノズルを上昇させるノズル上昇工程とを含む。

本発明によれば、真空吸引用の開口部の位置をチップの重心位置からオフセットさせた状態で開口部から真空吸引してチップを取出しノズルに吸着保持することにより、チップ
を端面側から無理なくシートから剥離させることができ、チップを高速でダメージを与えることなくピックアップすることができる。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１のチップのピックアップ装置の構成を示すブロック図、図２は本発明の実施の形態１のチップのピックアップ装置のシート剥離機構の部分断面図、図３、図４は本発明の実施の形態１のチップのピックアップ方法の工程説明図である。

まず図１を参照してチップのピックアップ装置の構成について説明する。このチップのピックアップ装置は、ダイシングによって個片に分割されシートに貼り付けられた状態の半導体チップを、真空吸引用の開口部を有する取出しノズルで吸着保持してピックアップする機能を有するものである。図１においてチップ供給部１は、ＸＹテーブル２に立設されたブラケット３上に保持テーブル４を結合して構成されている。保持テーブル４には複数の半導体チップ６（以下、単に「チップ６」と略記する）が貼り付けられたシート５が保持されている。ここで、チップ６は薄化加工された薄型チップであり、剛性が小さく撓みやすい特性を有している。

保持テーブル４の下方にはシート剥離機構７が配設されている。シート剥離機構７は、以下に説明するピックアップヘッド８によるチップ６のピックアップ動作において、チップ６をシート５から剥離させる機能を有している。すなわち、シート５の下面から突き上げ用のピンをシート５を突出させることにより、チップ６をシート５の上面から剥離させる。なお突き上げ用のピンは必須のものではない。

チップ供給部１の上方には、移動テーブル９に装着されたピックアップヘッド８が水平動自在に配設されている。ピックアップヘッド８の下部には、取出しノズル２０が装着されており、取出しノズル２０はピックアップヘッド８に内蔵されたノズル昇降手段によって昇降自在となっている。取出しノズル２０の下面には真空吸引用の開口部２０ａ（図３（ｃ）参照）が設けられており、吸引部２３（吸引手段）を駆動することにより、開口部２０ａから真空吸引して、チップ６を取出しノズル２０に吸着保持することができるようになっている。

シート５が剥離されたチップ６は取出しノズル２０によって真空吸着によりピックアップされる。そしてピックアップされたチップ６は移動テーブル９によってピックアップヘッド８が移動することにより取出しノズル２０とともに基板保持テーブル１０の上方に移動し、ここで取出しノズル２０を昇降させることにより、チップ６は基板保持テーブル１０に保持された基板１１上に実装される。

保持テーブル４の上方には、カメラ１３を備えた撮像部１２が配設されている。撮像部１２はシート５上のチップ６を上方から撮像し、撮像結果を画像認識部１４に対して出力する。画像認識部１４はこの撮像結果を認識処理することにより、チップ６の位置を検出する。撮像部１２と画像認識部１４は、シート５に保持されたチップ６を撮像して位置を検出する位置検出手段となっている。演算部１５はＣＰＵであり、記憶部１６に記憶されたプログラムを実行することにより各種動作処理や演算を行うことにより、以下に説明する各部を制御する。

記憶部１６は各部の動作に必要なプログラムや認識対象のチップ６のサイズや、シート５上での配列データ、後述するチップ６と取出しノズル２０との相対位置決め時のオフセット量などの各種データを記憶する。機構制御部１７は、ピックアップヘッド８およびピックアップヘッド８を移動させる移動テーブル９、シート剥離機構７、ＸＹテーブル２を
制御する。

ＸＹテーブル２，保持テーブル４，移動テーブル９、演算部１５および機構制御部１７は、位置検出手段によるチップ６の位置検出結果に基づいてピックアップ対象のチップを取出しノズル２０の開口部２０ａに対して相対的に位置決めする位置決め手段となっている。なお本実施の形態においては、後述するように、開口部２０ａの位置がチップ６の重心位置からオフセットするように、チップ６を取出しノズル２０に対して相対的に位置決めするようにしている。表示部１８は撮像されたチップ６の画像や操作・入力時の画面を表示する。操作・入力部１９はキーボードなどの入力装置であり、操作入力やデータ入力を行う。

次に図２を参照して、シート剥離機構７の構成について説明する。図２に示すように、シート剥離機構７はシート剥離ツール２５を備えており、シート剥離ツール２５の上面はシート剥離動作においてシート５の下面に当接する当接支持面２５ａ（支持部）となっている。当接支持面２５ａには複数の吸着孔２５ｂが開口しており、シート剥離ツール２５の内部空間に連通した真空吸引源２８を駆動することにより、吸着孔２５ｂから真空吸引する。当接支持面２５ａがシート５の下面に当接した状態で真空吸引源２８を駆動することにより、シート５は当接支持面２５ａに吸着保持される。

シート剥離ツール２５の内部には、ピンホルダ２６ａに保持された突き上げピン２６が垂直に配設されており、ピンホルダ２６ａは昇降駆動機構２７によって昇降自在となっている。昇降駆動機構２７を駆動することにより、突き上げピン２６の上端部は中央に位置する吸着孔２５ｂから当接支持面２５ａの上方に突出する。当接支持面２５ａをチップ６を貼着保持したシート５の下面に当接させた状態で、突き上げピン２６を突出させることにより、前述のように、シート５を突き破った突き上げピン２６がチップ６を押上げ、これによりチップ６をシート５の上面から引きはがすことができる。

このチップのピックアップ装置は上記のように構成されており、次に図３，図４を参照して、このピックアップ装置を用いたピックアップ方法について説明する。図３（ａ）において、シート剥離機構７の上方には、当該ピックアップ動作においてピックアップ対象となるチップ６が位置している。この状態では、ピックアップ対象のチップ６は正規のピックアップ位置ではなく、概略位置にある。次いで、図３（ｂ）に示すように、シート剥離ツール２５を上昇させて当接支持面２５ａ（図２参照）をシート５の下面に当接させ、シート５を下方から支持する（支持工程）。このとき、シート５は吸着孔２５ｂによって吸着保持されている。次いで、カメラ１３によってピックアップ対象のチップ６を上方から撮像することにより、このチップ６の位置を検出する（位置検出工程）。

次いで、この位置の検出結果に基づいて、チップ６を取出しノズル２０に対して相対的に位置決めする（位置決め工程）。このとき、図３（ｃ）に示すように、開口部２０ａの中心位置Ｃが、チップ６の重心位置Ｇから所定のオフセット量ｄだけオフセットするように、前述の位置決め手段によって位置決めを行う。なお、オフセット量ｄは、最適なピックアップ動作が実現されるように予め試行により決定され、記憶部１６に記憶されている。

この後、図４（ａ）に示すように、取出しノズル２０をシート５に対して下降させ（ノズル下降工程）、次いで開口部２０ａから真空吸引することにより、チップ６を取出しノズル２０に吸着保持する（吸引工程）。そして突き上げピン２６をシート５を突き破って上方に突出させ、チップ６を下面側から突き上げるとともに、取出しノズル２０を突き上げピン２６の突き上げ動作と同期させて上昇させる。このとき、前述のようにチップ６は開口部２０ａに対して前述のオフセット量だけ位置ずれしていることから、開口部２０ａ
による吸引力はチップ６の中心部ではなく側端面に近い位置に集中して作用する。

すなわち、チップ６とシート５とが貼着状態で接触した貼着界面において、最も口開きが発生しやすいチップ６の側端面に開口部２０ａによる吸引力が集中して作用する。そしてこの吸引力と突き上げピン２６による下方からの突き上げとにより、チップ６は貼着界面の一方側から口開きを生じながらシート５から剥離する。そしてこの後、取出しノズル２０をさらに上昇させて（ノズル上昇工程）、チップ６をシート５から完全に剥離させることにより、ピックアップ動作が終了する。

上述のチップのピックアップ方法においては、開口部２０ａが設けられた取出しノズル２０によって真空吸着によりチップ６をシート５から剥離して取り出す構成のチップのピックアップ方法において、チップ６の重心位置からオフセットした位置を開口部２０ａによって吸着するようにしている。これにより、チップの中心近傍に真空吸引力を作用させる従来の方法と比較して、チップ６とシート５の貼着界面に容易に口開きを生じさせることができる。

したがって、このようにして口開きを生じた端面側からチップ６を無理なくシート５から剥離させて、チップを高速でダメージを与えることなくピックアップすることができる。これにより、ピックアップ時のダメージにより品質を低下させることなく、ピックアップ作業のタクトタイムを短縮することができる。

（実施の形態２）
図５，図７は本発明の実施の形態２のチップのピックアップ装置に用いられる取出しノズルの構造説明図、図６は本発明の実施の形態２のチップのピックアップ装置によるピックアップ動作の説明図、図８，図９は本発明の実施の形態２のチップのピックアップ方法の工程説明図、図１０，図１１は本発明の実施の形態２のチップのピックアップ装置に用いられる取出しノズルの構造説明図である。

実施の形態１においては、チップ６のシート５からの剥離を容易にするために、取出しノズル２０とチップ６の相対位置決めにおいて相互にオフセットさせるようにしているが、本実施の形態２においては、取出しノズル自体において真空吸引用の開口部を予めオフセットした位置に設けるようにしたものである。

図５において、取出しノズル２１は、実施の形態１における取出しノズル２０と同様にピックアップヘッド８の下部に装着され、略正方形状のチップ６を対象として用いられる。取出しノズル２１の下面には、開口部２１ａがノズル中心（チップ６の重心位置Ｇに対応した取出しノズル２１下面の中心位置）から対角線方向にオフセットした位置に開口しており、開口部２１ａは実施の形態１と同様に吸引部２３に連通している。ここでノズル中心から開口部２１ａの中心位置Ｃまでのオフセット量ｄは、実施の形態１において図３に示すオフセット量と同様に設定される。

図６は、取出しノズル２１によるチップ６のピックアップ動作を示している。この場合には、実施の形態１におけるシート剥離ツール２５と異なる構成の当接支持面２５ａが用いられる。すなわち、図６（ｂ）に示すように、当接支持面２５ａにおける突き上げピン２６の位置は、取出しノズル２１の中心ではなく、開口部２１ａによる吸着位置近傍に設定されている。すなわち、開口部２１ａがノズル中心からオフセットされているのに対応して、突き上げピン２６の位置も同一方向にオフセットされた配置となっている。

図７は、上述例のように真空吸引用の開口部をノズル中心位置からオフセットした構成を、長方形形状のチップ６Ａに適用した例を示している。すなわち、取出しノズル２２の
下面は対象となるチップ６Ａの形状に対応して長方形となっており、開口部２２ａはノズル中心からオフセットした位置に設けられている。このような長方形状のチップ６Ａを対象とする場合においても、前述に示す例と同様の効果を得る。なお、この例は略正方形状のチップに対しても適用できる。

次に図８，図９を参照して、このピックアップ装置を用いたピックアップ方法について説明する。図８（ａ）において、シート剥離機構７の上方には、当該ピックアップ動作においてピックアップ対象となるチップ６が位置している。この状態では、ピックアップ対象のチップ６は正規のピックアップ位置ではなく、概略位置にある。次いで、図８（ｂ）に示すように、シート剥離ツール２５Ａを上昇させて当接支持面２５ａ（図２参照）をシート５の下面に当接させ、シート５を下方から支持する（支持工程）。次いで、カメラ１３によってピックアップ対象のチップ６を上方から撮像することにより、このチップ６の位置を検出する（位置検出工程）。

次いで、この位置検出結果に基づいて、チップ６を取出しノズル２１に対して相対的に位置決めする（位置決め工程）。このとき、前述の位置決め手段によって位置決めを行う。本実施の形態２では、取出しノズル２１の中心がチップ６の重心位置に一致するように位置決めすることにより、図８（ｃ）に示すように、開口部２０ａの中心位置Ｃが、チップ６の重心位置Ｇから所定のオフセット量ｄだけオフセットした状態となる。

この後、図９（ａ）に示すように、取出しノズル２１をシート５に対して下降させ（ノズル下降工程）、次いで開口部２１ａから真空吸引することにより、チップ６を取出しノズル２１に吸着保持する（吸引工程）。そして突き上げピン２６をシート５を突き破って上方に突出させ、チップ６を下面側から突き上げるとともに、取出しノズル２０を突き上げピン２６の突き上げ動作と同期させて上昇させる。このとき、前述のようにチップ６は開口部２１ａに対して前述のオフセット量だけ位置ずれしていることから、実施の形態１と同様に、開口部２１ａによる吸引力はチップ６の中心部ではなく側端面に近い位置に集中して作用する。

すなわち、チップ６とシート５とが貼着状態で接触した貼着界面において、最も口開きが発生しやすいチップ６の側端面に開口部２１ａによる吸引力が集中して作用する。そしてこの吸引力と突き上げピン２６による下方からの突き上げとにより、チップ６は貼着界面の一方側から口開きを生じながらシート５から剥離する。そしてこの後、取出しノズル２１をさらに上昇させて（ノズル上昇工程）、チップ６をシート５から完全に剥離させることによりピックアップ作業が終了する。

上述のチップのピックアップ方法においても、チップ６の重心位置からオフセットした位置を開口部２１ａによって吸着するようにしている。これにより、実施の形態１と同様の効果を得るとともに、取出しノズル２１をチップ６の全面に当接させた状態で吸着保持することができ、保持状態を安定させることができる。

なお、図１０に示す取出しノズル２１Ａは、図５に示す取出しノズル２１において、チップ６に当接する当接面に、開口部２１ａ以外に開口部２１ｂをチップ６の中央近傍に相当する位置に追加した例を示している。また図１１に示す取出しノズル２２Ａは、図７に示す取出しノズル２２において、チップ６Ａに当接する当接面に、開口部２２ａ以外に開口部２２ｂをチップ６Ａの中央近傍に相当する位置に追加した例を示している。そしていずれの例においても、開口部２１ａ，２２ａは第１吸引部２３Ａによって、また開口部２１ｂ，２２ｂは第２吸引部２３Ｂによって真空吸引される。

このように、チップの口開きを促進するためにチップの中心位置からオフセットして設
けられた開口部２１ａ，２２ａのほかに、真空吸引用の開口部２１ｂ，２２ｂを設けることにより、実施の形態１にて説明したようにチップの剥離を容易にするとともに、チップを安定した状態で保持することができる。すなわち、取出しノズルをチップに当接させてシートからチップを剥離する時には、第１吸引部２３Ａのみを駆動して開口部２１ａ，２２ａから真空吸引する。そしてチップが剥離した後には、第１吸引部２３Ａとともに第２吸引部２３ｂを駆動して、開口部２１ａ，２２ａと開口部２１ｂ，２２ｂによってチップを吸着保持する。すなわち、チップは２箇所で吸着保持された状態となり、取出しヘッドによる保持状態が安定する。

本発明のチップのピックアップ装置およびピックアップ方法は、チップを端面側から無理なくシートから剥離させて、チップを高速でダメージを与えることなくピックアップすることができるという効果を有し、薄型のチップをピックアップの対象とするピックアップ装置に対して有用である。

本発明の実施の形態１のチップのピックアップ装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１のチップのピックアップ装置のシート剥離機構の部分断面図 本発明の実施の形態１のチップのピックアップ方法の工程説明図 本発明の実施の形態１のチップのピックアップ方法の工程説明図 本発明の実施の形態２のチップのピックアップ装置に用いられる取出しノズルの構造説明図 本発明の実施の形態２のチップのピックアップ装置によるピックアップ動作の説明図 本発明の実施の形態２のチップのピックアップ装置に用いられる取出しノズルの構造説明図 本発明の実施の形態２のチップのピックアップ方法の工程説明図 本発明の実施の形態２のチップのピックアップ方法の工程説明図 本発明の実施の形態２のチップのピックアップ装置に用いられる取出しノズルの構造説明図 本発明の実施の形態２のチップのピックアップ装置に用いられる取出しノズルの構造説明図

符号の説明

５ シート
６ チップ
７ シート剥離機構
８ ピックアップヘッド
２０、２１，２２，２１Ａ，２２Ａ 取出しノズル
２０ａ、２１ａ、２２ａ 開口部
２３ 吸引部

Claims (2)

1. シートに貼り付けられたチップを真空吸引用の開口部を有する取出しノズルで吸着保持してピックアップするチップのピックアップ装置であって、
   前記シートを下方から支持する支持部と、前記チップを上方から撮像することによりこのチップの位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段の検出結果に基づいて前記開口部の位置が前記チップの重心位置からオフセットするように前記チップを前記取出しノズルに対して相対的に位置決めする位置決め手段と、前記開口部から真空吸引することにより前記チップを前記取出しノズルに吸着保持する吸引手段と、前記取出しノズルを昇降させるノズル昇降手段とを備えたことを特徴とするチップのピックアップ装置。
2. シートに貼り付けられたチップを真空吸引用の開口部を有する取出しノズルで吸着保持してピックアップするチップのピックアップ方法であって、
   前記シートを下方から支持する支持工程と、前記チップを上方から撮像することによりこのチップの位置を検出する位置検出工程と、前記位置検出工程の検出結果に基づいて前記開口部の位置が前記チップの重心位置からオフセットするように前記チップを前記取出しノズルに対して相対的に位置決めする位置決め工程と、前記取出しノズルを前記シートに対して下降させるノズル下降工程と、前記開口部から真空吸引することにより前記チップを前記取出しノズルに吸着保持する吸引工程と、前記取出しノズルを上昇させるノズル上昇工程とを含むことを特徴とするチップのピックアップ方法。
   

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