JP6643197B2

JP6643197B2 - 半導体製造装置および半導体装置の製造方法

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Publication number: JP6643197B2
Application number: JP2016138651A
Authority: JP
Inventors: 勇輝名久井; 岡本　直樹; 直樹岡本; 明齊藤; 深志田中; 剛横森; 勇二宮
Original assignee: ファスフォードテクノロジ株式会社
Priority date: 2016-07-13
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2020-02-12
Anticipated expiration: 2036-07-13
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Description

本開示は半導体製造装置に関し、例えばコレットを備えるダイボンダに適用可能である。

一般に、ダイと呼ばれる半導体チップを、例えば、配線基板やリードフレームなど（以下、総称して基板という。）の表面に搭載するダイボンダにおいては、一般的に、コレット等の吸着ノズルを用いてダイを基板上に搬送し、押付力を付与すると共に、接合材を加熱することによりボンディングを行うという動作（作業）が繰り返して行われる。

ダイボンダ等の半導体製造装置によるダイボンディング工程の中には、半導体ウェハ（以下、ウェハという。）から分割されたダイを剥離する剥離工程がある。剥離工程では、ダイシングテープ裏面から突き上げユニットによってダイを突き上げて、ダイ供給部に保持されたダイシングテープから、１個ずつ剥離し、コレット等の吸着ノズルを使って基板上に搬送する。

特開２０１５−７６４１０号公報

突き上げユニットでダイを突き上げているとき、ダイが変形してコレットの吸着面の下まで撓み、リークが発生することがある。
本開示の課題はダイが変形してもリーク発生により真空吸着力を失わない半導体製造装置を提供することにある。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本開示のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、半導体製造装置は、ピックアップするダイ断面の形状により、外周部が自動的に上下するコレットを備える。

上記半導体製造装置によれば、リークを低減することが可能である。

実施例に係るダイボンダを上から見た概念図図１において矢印Ａ方向から見たときにピックアップヘッドおよびボンディングヘッドの動作を説明する図図１のダイ供給部の外観斜視図を示す図図１のダイ供給部の主要部を示す概略断面図図４の突き上げユニットの上面図比較例に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図比較例に係るコレット部の下面図実施例に係るコレット部を説明する図実施例に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図実施例に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図実施例に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図実施例に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図実施例に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図実施例に係るダイボンダのピックアップ動作を説明するためのフローチャート実施例に係る半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャート変形例１に係るコレット部を説明する図変形例１に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図変形例１に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図変形例１に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図変形例１に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図変形例１に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図変形例２に係るコレット部を説明する図変形例２に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図変形例２に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図変形例２に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図変形例２に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図変形例２に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図変形例３に係るコレット部を説明する図変形例３に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図変形例３に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図変形例３に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図変形例３に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図変形例３に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図変形例４に係るコレット部を説明する図実施例に係るダイボンダのピックアップ動作の変形例を説明するためのフローチャート実施例に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図実施例に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図

以下、実施例および変形例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。

図１は実施例に係るダイボンダの概略を示す上面図である。図２は図１において矢印Ａ方向から見たときに、ピックアップヘッド及びボンディングヘッドの動作を説明する図である。

ダイボンダ１０は、大別して、ダイ供給部１と、ピックアップ部２、中間ステージ部３と、ボンディング部４と、搬送部５、基板供給部６と、基板搬出部７と、各部の動作を監視し制御する制御部８と、を有する。

まず、ダイ供給部１は基板Ｐに実装するダイＤを供給する。ダイ供給部１は、ウェハ１１を保持するウェハ保持台１２と、ウェハ１１からダイＤを突き上げる点線で示す突き上げユニット１３と、を有する。ダイ供給部１は図示しない駆動手段によってＸＹ方向に移動し、ピックアップするダイＤを突き上げユニット１３の位置に移動させる。

ピックアップ部２は、ダイＤをピックアップするピックアップヘッド２１と、ピックアップヘッド２１をＹ方向に移動させるピックアップヘッドのＹ駆動部２３と、コレット部２２を昇降、回転及びＸ方向移動させる図示しない各駆動部と、を有する。ピックアップヘッド２１は、突き上げられたダイＤを先端に吸着保持するコレット部２２（図２も参照）を有し、ダイ供給部１からダイＤをピックアップし、中間ステージ３１に載置する。ピックアップヘッド２１は、コレット部２２を昇降、回転及びＸ方向移動させる図示しない各駆動部を有する。

中間ステージ部３は、ダイＤを一時的に載置する中間ステージ３１と、中間ステージ３１上のダイＤを認識する為のステージ認識カメラ３２を有する。

ボンディング部４は、中間ステージ３１からダイＤをピックアップし、搬送されてくる基板Ｐ上にボンディングし、又は既に基板Ｐの上にボンディングされたダイの上に積層する形でボンディングする。ボンディング部４は、ピックアップヘッド２１と同様にダイＤを先端に吸着保持するコレット４２部（図２も参照）を備えるボンディングヘッド４１と、ボンディングヘッド４１をＹ方向に移動させるＹ駆動部４３と、基板Ｐの位置認識マーク（図示せず）を撮像し、ボンディング位置を認識する基板認識カメラ４４とを有する。
このような構成によって、ボンディングヘッド４１は、ステージ認識カメラ３２の撮像データに基づいてピックアップ位置・姿勢を補正し、中間ステージ３１からダイＤをピックアップし、基板認識カメラ４４の撮像データに基づいて基板ＰにダイＤをボンディングする。

搬送部５は、一枚又は複数枚の基板Ｐ（図１では４枚）を載置した基板搬送パレット５１と、基板搬送パレット５１が移動するパレットレール５２とを具備し、並行して設けられた同一構造の第１、第２搬送部とを有する。基板搬送パレット５１は、基板搬送パレット５１に設けられた図示しないナットをパレットレール５２に沿って設けられた図示しないボールネジで駆動することによって移動する。
このような構成によって、基板搬送パレット５１は、基板供給部６で基板Ｐを載置し、パレットレール５２に沿ってボンディング位置まで移動し、ボンディング後、基板搬出部７まで移動して、基板搬出部７に基板Ｐを渡す。第１、第２搬送部は、互いに独立して駆動され、一方の基板搬送パレット５１に載置された基板ＰにダイＤをボンディング中に、他方の基板搬送パレット５１は、基板Ｐを搬出し、基板供給部６に戻り、新たな基板Ｐを載置するなどの準備を行なう。

制御部８は、ダイボンダ１０の各部の動作を監視し制御するプログラム（ソフトウェア）を格納するメモリと、メモリに格納されたプログラムを実行する中央処理装置（ＣＰＵ）と、を備える。

次に、ダイ供給部１の構成について図３および図４を用いて説明する。図３はダイ供給部の外観斜視図を示す図である。図４はダイ供給部の主要部を示す概略断面図である。

ダイ供給部１は、水平方向（ＸＹ方向）に移動するウェハ保持台１２と、上下方向に移動する突き上げユニット１３と、を備える。ウェハ保持台１２は、ウェハリング１４を保持するエキスパンドリング１５と、ウェハリング１４に保持され複数のダイＤが接着されたダイシングテープ１６を水平に位置決めする支持リング１７と、を有する。突き上げユニット１３は支持リング１７の内側に配置される。

ダイ供給部１は、ダイＤの突き上げ時に、ウェハリング１４を保持しているエキスパンドリング１５を下降させる。その結果、ウェハリング１４に保持されているダイシングテープ１６が引き伸ばされダイＤの間隔が広がり、突き上げユニット１３によりダイＤ下方よりダイＤを突き上げ、ダイＤのピックアップ性を向上させている。なお、薄型化に伴いダイを基板に接着する接着剤は、液状からフィルム状となり、ウェハ１１とダイシングテープ１６との間にダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）１８と呼ばれるフィルム状の接着材料を貼り付けている。ダイアタッチフィルム１８を有するウェハ１１では、ダイシングは、ウェハ１１とダイアタッチフィルム１８に対して行なわれる。従って、剥離工程では、ウェハ１１とダイアタッチフィルム１８をダイシングテープ１６から剥離する。なお、以降では、ダイアタッチフィルム１８の存在を無視して、剥離工程を説明する。

次に、突き上げユニットについて図５を用いて説明する。図５は図４の突き上げユニットの上面図である。

突き上げユニット１３は、大別して、突き上げブロック部１３１と、突き上げブロック部１３１を取り囲む周辺部１３２とを有する。突き上げブロック部１３１は第１ブロック１３１ａと、第１ブロック１３１ａの内側に位置する第２ブロック１３１ｂとを有している。周辺部１３２は複数の吸引孔１３２ａを有する。

次に、本願発明者らが検討した技術（以下、比較例という。）について図６，７を用いて説明する。図６は比較例に係るコレット部と突き上げユニットとを示す縦断面図である。図７は図６のコレット部の下面図である。

図６に示すようにコレット部２２Ｒは、ラバーチップ２５Ｒと、ラバーチップ２５Ｒを保持するラバーチップホルダー２４Ｒと、を有する。ラバーチップ２５Ｒには真空吸引孔２５１Ｒが設けられる。ラバーチップホルダー２４Ｒの中央に真空吸引孔２６Ｒがあり、ラバーチップホルダー２４Ｒのラバーチップ２５Ｒの上面側に真空吸引溝２７Ｒがある。図７に示すように、ラバーチップ２３Ｒは平面視でダイＤと同様な矩形状であり、ダイＤと同程度の大きさをしている。なお、突き上げユニット１３は実施例の突き上げユニット１３と同じものである。

比較例に係るピックアップ動作はダイシングテープ１６上の目的とするダイＤ（剥離対象ダイ）が突き上げユニット１３とコレット部２２Ｒに位置決めされるところから開始する。位置決めが完了すると突き上げユニット１３の吸引孔１３２ａや隙間１３１ｃ、１３１ｄを介して真空引きすることによって、ダイシングテープ１６が突き上げユニット１３の上面に吸着される。その状態でコレット部２２ＲがダイＤのデバイス面に向けて真空引きしながら降下し、着地する。ここで、突き上げユニット１３の主要部である突き上げブロック部１３１が上昇すると、ダイＤはコレット部２２Ｒと突き上げブロック１３１に挟まれたまま上昇するが、ダイシングテープ１６の周辺部は突き上げブロック部１３１の周辺部１３２に真空吸着されたままなので、ダイＤの周辺で張力が生じ、その結果、ダイＤ周辺でダイシングテープ１６が剥離されることになる。しかし、一方この時、ダイＤ周辺は下側に応力を受け、湾曲することになる。そうするとコレット下面との間に隙間ができ、空気がコレット部２２Ｒの真空吸引系に流入する（リークが発生する）ことになる。一度リークしダイＤが離れると吸着面よりも下まで撓んだダイＤを再び保持することができない。

次に、実施例に係るコレット部について図８を用いて説明する。図８（Ａ）は実施例に係るコレット部の縦断面図である。図８（Ｂ）は図８（Ａ）のコレット部の下面図である。

コレット部２２は、吸着部２５と、吸着部２５を保持する中央部２４と、中央部２４の外側に位置する外周部２８と、外周部２８の上に位置するベローズ（蛇腹）部２９と、を有する。

吸着部２５は、例えばラバーチップで構成され、比較例と同様な図示しない真空吸引孔（第１の吸引孔）が設けられる。吸着部２５はダイＤと同様な矩形状であり、ダイＤよりも小さい。

中央部２４は吸着部２５を保持する保持部２４１と保持部２４１から上方に伸びる管状部２４２と、管状部２４２から水平方向に伸びる取付部２４３とを有する。管状部２４２の中央に真空吸引孔（第２の吸引孔）２６があり、保持部２４１の吸着部２５の上面側に真空吸引溝２７がある。

外周部２８は垂直部２８１と水平部２８２とで構成され、箱型状である。外周部２８は中央部２４との間に空間２８３を有する。垂直部２８１の内側と中央部２４の保持部２４１の外側とが対向する部分は狭くなっており、吸引孔（第３の吸引孔）２８５を構成している。外周部２８は管状部２４２に沿って上下動が可能である。外周部２８の垂直部２８１の下面にダイＤと接触する接触部２２１が設けられる。接触部２２１は上からの力で変形し、ダイＤの変形に追随して密着可能である。

ベローズ部（ベローズ機構）２９は管状部２４２を囲むように配置され、ベローズ２９１の上端は取付部２４３に接続され、下端は外周部２８の水平部２８２に接続され、管状部２４２とベローズ２９１との間に空間２９２を有する。空間２９２は空間２８３と外周部２８の水平部２８２に設けられる連通孔２８４で繋がっている。空間２９２は図示しない孔を通して真空吸引孔２６に接続されている。ベローズ部２９の上下動によって外周部２８が上下動するように構成されている。

コレット部２２の底面の外周はダイＤと同様な矩形状であり、ダイＤと同程度の大きさである。コレット部２２の底面の外周はダイＤよりも若干大きめにしたり、若干小さめにしたりしてもよい。ただし、外周部２８（接触部２２１）の内側はダイＤの外周の位置よりも内側に配置する必要がある。

次に、実施例に係るコレット部によるピックアップ動作について図５、９Ａ〜９Ｅ、１０を用いて説明する。図９Ａ〜９Ｅは実施例に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図である。図１０はピックアップ動作の処理フローを示すフローチャートである。

ステップＳ１：制御部８はピックアップするダイＤが突き上げユニット１３の真上に位置するようにウェハ保持台１２を移動し、剥離対象ダイを突き上げユニット１３とコレット部２２に位置決めする。ダイシングテープ１６の裏面に突き上げユニット１３の上面が接触するように突き上げユニット１３を移動する。このとき、図９Ａに示すように、制御部８は、突き上げブロック部１３１の各ブロック１３１ａ、１３１ｂが周辺部１３２の表面と同一平面を形成するようにし、周辺部１３２の吸引孔１３２ａとブロック間の隙間１３１ｃ、１３１ｄを介して真空引きすることによってダイシングテープ１６を突き上げユニット１３の上面に吸着する。

ステップＳ２：図９Ａに示すように、制御部８は、コレット部２２を真空引きしながら下降させ、剥離対象のダイＤの上に着地させ、吸引孔を有する吸着部２５および吸引孔２８５（図８参照）によってダイＤを吸着する。

ステップＳ３：制御部８は、突き上げユニット１３の主要部である突き上げブロック部１３１の第１ブロック１３１ａおよび第２ブロック１３１ｂを上昇させる。これにより、ダイＤはコレット部２２と突き上げブロック部１３１に挟まれたまま上昇するが、ダイシングテープ１６の周辺部は突き上げブロック部１３１の周辺部１３２に真空吸着されたままなので、ダイＤの周辺で張力が生じ、その結果、ダイＤ周辺でダイシングテープ１６が剥離されることになる。しかし、一方この時、図９Ｂに示すように、ダイＤ周辺は下側に応力を受け、湾曲することになる。そうするとコレット下面との間に隙間ができ、空気がコレット部２２の真空吸引系に流入する（リークが発生する）ことになる。

しかし、図９Ｃに示すように、コレット部２２の空間２８３、２９２は真空切れし、ベローズ２９１の復元力によりベローズ２９１が下方向に広がり、外周部２８は下げられる。これにより、リークが収まる。

ステップＳ４：制御部８はコレット部２２を上昇させる。これにより、図９Ｄに示すように、ダイＤはダイシングテープ１６から剥離される。図９Ｅに示すように、コレット部２２の内部の空間２８３、２９２は真空になり、ベローズ２９１が上方向に狭まり、外周部２８が引き上げられ、ダイＤの周辺も引き上げられ、ダイＤは平坦になる。リークによりダイＤが離れて吸着面よりも下まで撓んでもダイＤを再び平坦に保持することができる。これにより、平坦なダイＤを搬送することができる。

ステップＳ５：制御部８は突き上げブロック部１３１の各ブロック１３１ａ、１３１ｂが周辺部１３２の表面と同一平面を形成するようにし、周辺部１３２の吸引孔１３２ａと、ブロック間の隙間１３１ｃ、１３１ｄとによるダイシングテープ１６の吸着を停止する。制御部８はダイシングテープ１６の裏面から突き上げブロック部１３１の上面が離れるように突き上げユニット１３を移動する。

制御部８はステップＳ１〜Ｓ５を繰り返して、ウェハ１１の良品のダイをピックアップする。

次に、実施例に係るダイボンダを用いた半導体装置の製造方法について図１１を用いて説明する。図１１は半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。

ステップＳ１１：ウェハ１１から分割されたダイＤが貼付されたダイシングテープ１６を保持したウェハリング１４をウェハカセット（不図示）に格納し、ダイボンダ１０に搬入する。制御部８はウェハリング１４が充填されたウェハカセットからウェハリング１４をダイ供給部１に供給する。また、基板Ｐを準備し、ダイボンダ１０に搬入する。制御部８は基板供給部６で基板Ｐを基板搬送パレット５１に載置する。

ステップＳ１２：制御部８はステップＳ１〜Ｓ５によって分割したダイをウェハからピックアップする。

ステップＳ１３：制御部８はピックアップしたダイを基板Ｐ上に搭載又は既にボンディングしたダイの上に積層する。制御部８はウェハ１１からピックアップしたダイＤを中間ステージ３１に載置し、ボンディングヘッド４１で中間ステージ３１から再度ダイＤをピックアップし、搬送されてきた基板Ｐにボンディングする。

ステップＳ１４：制御部８は基板搬出部７で基板搬送パレット５１からダイＤがボンディングされた基板Ｐを取り出す。ダイボンダ１０から基板Ｐを搬出する。

＜変形例１＞
次に、変形例１に係るコレット部について図１２を用いて説明する。図１２（Ａ）は変形例１に係るコレット部の縦断面図である。図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のコレット部の下面図である。

コレット部２２Ａは、コレット部２２にハット部２２２を追加したものである。ハット部２２２はコレット部２２の接触部２２１に薄い板状に貼り付けられており、２４１外側と外周部２８の下面とに接続され、本例では８カ所に真空導入溝２２３が設けられている。ハット部２２２を設けることにより、ダイＤの変形に追従する箇所が増えるのでダイＤとの吸着性が向上する。なお、外周部２８の下面にハット部２２２がない部分は実施例と同様に接触部２２１を有する。ハット部２２２の代わりに吸引孔を有するシート状構造を保持部２４１の下面と外周部２８の下面の間に設けてもよい。なお、ハット部は後述する変形例２、３のコレット部において追加してもよい。

次に、変形例１に係るコレット部によるピックアップ動作について図１３Ａ〜１３Ｅを用いて説明する。図１３Ａ〜１３Ｅは変形例１に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図である。図１３Ａ〜１３Ｅはそれぞれ図９Ａ〜９Ｅに対応する図である。

図１３Ａに示すように、制御部８は、突き上げブロック部１３１の各ブロック１３１ａ、１３１ｂが周辺部１３２の表面と同一平面を形成するようにし、周辺部１３２の吸引孔１３２ａとブロック間の隙間１３１ｃ、１３１ｄを介して真空引きすることによってダイシングテープ１６を突き上げユニット１３の上面に吸着する（ステップＳ１）。

また、図１３Ａに示すように、制御部８は、コレット部２２Ａを真空引きしながら下降させ、剥離対象のダイＤの上に着地させ、吸引孔を有する吸着部２５および吸引孔２８３によってダイＤを吸着する（ステップＳ２）。

図１３Ｂに示すように、制御部８は、突き上げユニット１３の主要部である突き上げブロック部１３１の第１ブロック１３１ａおよび第２ブロック１３１ｂを上昇させると、ダイＤ周辺は下側に応力を受け、湾曲することになり、コレット下面との間に隙間ができ、空気がコレット部２２Ａの真空吸引系に流入する（リークが発生する）ことになる。しかし、図１３Ｃに示すように、コレット部２２Ａの空間２８３、２９２は真空切れし、ベローズ２９１の復元力によりベローズ２９１が下方向に広がり、外周部２８は下げられる（ステップＳ３）。これにより、リークが収まる。なお、外周部２８が下がると、ハット部２２２は斜めになる。

図１３Ｄに示すように、制御部８はコレットを上昇させると、ダイＤはダイシングテープ１６から剥離される（ステップＳ４）。図１３Ｅに示すように、コレット部２２Ａの内部の空間２８３、２９２は真空になり、ベローズ２９１が上方向に狭まり、外周部２８が引き上げられ、ダイＤの周辺も引き上げられ、ダイＤは平坦になる。なお、外周部２８が上がると、ハット部２２２も水平になる。リークによりダイＤが離れて吸着面よりも下まで撓んでもダイＤを再び平坦に保持することができる。これにより、平坦なダイＤを搬送することができる。

＜変形例２＞
次に、変形例２に係るコレット部について図１４を用いて説明する。図１４（Ａ）は実施例に係るコレット部の縦断面図である。図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のコレット部の下面図である。

コレット部２２Ｂは、コレット部２２のベローズ部２９に代えてダイアフラム部２９Ｂを設けるものである。ダイアフラム部（ダイアフラム機構）２９Ｂは管状部２４２を囲むように配置され、ダイアフラム２９１Ｂの内側端は取付部２４３Ｂの下面に接続され、外側端は外周部２８Ｂの上部に設けられる筒部２８６Ｂの上部に接続される。筒部２８６Ｂは平面視で円環状である。中央部２４Ｂと外周部２８Ｂとの間の空間２８３と、管状部２４２とダイアフラム部２９Ｂとの間の空間２９２Ｂとは、外周部２８Ｂの水平部２８２に設けられた連通孔２８４で繋がっている。空間２９２Ｂは図示しない孔を通して真空吸引孔２６に接続されている。通常時、取付部２４３Ｂの下面は筒部２８６Ｂの上部よりも低い位置にある。ダイアフラム部２９Ｂの上下動によって外周部２８Ｂが上下動するように構成されている。

次に、変形例２に係るコレット部によるピックアップ動作について図９Ａ〜９Ｅ、１５Ａ〜１５Ｅを用いて説明する。図１５Ａ〜１５Ｅは変形例２に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図である。図１５Ａ〜１５Ｅはそれぞれ図９Ａ〜９Ｅに対応する図である。

図１５Ａに示すように、制御部８は、突き上げブロック部１３１の各ブロック１３１ａ、１３１ｂが周辺部１３２の表面と同一平面を形成するようにし、周辺部１３２の吸引孔１３２ａとブロック間の隙間１３１ｃ、１３１ｄを介して真空引きすることによってダイシングテープ１６を突き上げユニット１３の上面に吸着する（ステップＳ１）。

また、図１５Ａに示すように、制御部８は、コレット部２２Ｂを真空引きしながら下降させ、剥離対象のダイＤの上に着地させ、吸引孔を有する吸着部２５および吸引孔２８３によってダイＤを吸着する（ステップＳ２）。

図１５Ｂに示すように、制御部８は、突き上げユニット１３の主要部である突き上げブロック部１３１の第１ブロック１３１ａおよび第２ブロック１３１ｂを上昇させると、ダイＤ周辺は下側に応力を受け、湾曲することになり、コレット下面との間に隙間ができ、空気がコレット部２２Ｂの真空吸引系に流入する（リークが発生する）ことになる。しかし、図１５Ｃに示すように、コレット部２２Ｂの空間２８３、２９２Ｂは真空切れし、ダイアフラム２９１Ｂの復元力により上面が水平になり、外周部２８Ｂは下げられる（ステップＳ３）。これにより、リークが収まる。

図１５Ｄに示すように、制御部８はコレットを上昇させると、ダイＤはダイシングテープ１６から剥離される（ステップＳ４）。図１５Ｅに示すように、コレット部２２Ｂの内部の空間２８３、２９２Ｂは真空になり、ダイアフラム２９１Ｂの上面周辺部が上方向に移動し、外周部２８Ｂが引き上げられ、ダイＤの周辺も引き上げられ、ダイＤは平坦になる。リークによりダイＤが離れて吸着面よりも下まで撓んでもダイＤを再び平坦に保持することができる。これにより、平坦なダイＤを搬送することができる。

＜変形例３＞
次に、変形例３に係るコレット部について図１６を用いて説明する。図１６（Ａ）は実施例に係るコレット部の縦断面図である。図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）のコレット部の下面図である。

コレット部２２Ｃは、コレット部２２のベローズ部２９に代えてピストン部２９Ｃを設けるものである。ピストン部２９Ｃは管状部２４２を囲むように配置され、蓋部２９１Ｃとスプリング２９３Ｃとを有する。蓋部２９１Ｃの内側端は取付部２４３Ｃの下面に接続され、外側端は筒部２８６Ｃの上部に接続される。スプリング２９３Ｃは外周部２８Ｃの水平部２８２の間に設けられる。中央部２４Ｃと外周部２８Ｃとの間の空間２８３と、管状部２４２とピストン部２９Ｃとの間の空間２９２Ｃとは、外周部２８Ｃの水平部２８２に設けられた連通孔２８４で繋がっている。空間２９２Ｃは図示しない孔を通して真空吸引孔２６に接続されている。筒部２８６Ｃは平面視で円環状である。スプリング２９３Ｃの上下動によって外周部２８Ｃが上下動するように構成されている。

次に、変形例３に係るコレット部によるピックアップ動作について図１７Ａ〜１７Ｅを用いて説明する。図１７Ａ〜１７Ｅは変形例３に係るコレット部と突き上げユニットとの断面図である。図１７Ａ〜１７Ｅはそれぞれ図９Ａ〜９Ｅに対応する図である。

図１７Ａに示すように、制御部８は、突き上げブロック部１３１の各ブロック１３１ａ、１３１ｂが周辺部１３２の表面と同一平面を形成するようにし、周辺部１３２の吸引孔１３２ａとブロック間の隙間１３１ｃ、１３１ｄを介して真空引きすることによってダイシングテープ１６を突き上げユニット１３の上面に吸着する（ステップＳ１）。

また、図１７Ａに示すように、制御部８は、コレット部２２Ｃを真空引きしながら下降させ、剥離対象のダイＤの上に着地させ、吸引孔を有する吸着部２５および吸引孔２８３によってダイＤを吸着する（ステップＳ２）。

図１７Ｂに示すように、制御部８は、突き上げユニット１３の主要部である突き上げブロック部１３１の第１ブロック１３１ａおよび第２ブロック１３１ｂを上昇させると、ダイＤ周辺は下側に応力を受け、湾曲することになり、コレット下面との間に隙間ができ、空気がコレット部２２Ｃの真空吸引系に流入する（リークが発生する）ことになる。しかし、図１７Ｃに示すように、コレット部２２Ｃの空間２８３、２９２Ｃは真空切れし、スプリング２９３Ｃの復元力により、外周部２８Ｃは下げられる（ステップＳ３）。これにより、リークが収まる。

図１７Ｄに示すように、制御部８はコレットを上昇させると、ダイＤはダイシングテープ１６から剥離される（ステップＳ４）。図１７Ｅに示すように、コレット部２２Ｃの内部の空間２８３、２９２Ｃは真空になり、スプリング２９３Ｃの下端が上方向に移動し、外周部２８Ｃが引き上げられ、ダイＤの周辺も引き上げられ、ダイＤは平坦になる。リークによりダイＤが離れて吸着面よりも下まで撓んでもダイＤを再び平坦に保持することができる。これにより、平坦なダイＤを搬送することができる。

＜変形例４＞
次に、変形例４に係るコレット部について図１８を用いて説明する。図１８は変形例４に係るコレット部の縦断面図である。

コレット部２２Ｄは、コレット部２２Ｂのダイアフラム部２９Ｂのダイアフラムの構成を変更するものである。ダイアフラム部２９Ｄは管状部２４２を囲むように２つのダイアフラム２９１Ｂ、２９３Ｂを平行に間隔を空けて２ヶ所に配置して構成してもよい。ダイアフラム２９１Ｂの内側端は取付部２４３Ｂの下面に接続され、外側端は外周部２８Ｄの上部に接続される。ダイアフラム２９３Ｂは、変形例２の外周部２８Ｂの水平部２８２の代わりに配置され、ダイアフラム２９１Ｂとの間隔が同間隔になるように、内側端は取付部２４４Ｂの下面に接続され、外側端は外周部２８Ｄに接続される。この構造により、２枚のダイアフラムで外周部２８Ｄの内側面と保持部２４１の外側面とは常に平行に保たれ、接触が防止される。これにより、接触による異物や噛みこみ、動作不良を防止することができる。

＜変形例５＞
次に、実施例に係るコレット部によるピックアップ動作の変形例について図９Ａ〜９Ｃ、１９、２０Ａ、２０Ｂを用いて説明する。

ステップＳ２：図９Ａに示すように、制御部８は、コレット部２２を真空引きしながら下降させ、剥離対象のダイＤの上に着地させ、吸引孔を有する吸着部２５および吸引孔２８３によってダイＤを吸着する。

しかし、図９Ｃに示すように、コレット部２２の空間２８３、２９２は真空切れし、ベローズ２９１の復元力によりベローズ２９１が下方向に広がり、外周部２８は下げられる。

ステップＳ３１：制御部８は突き上げブロック部１３１の各ブロック１３１ａ、１３１ｂが周辺部１３２の表面と同一平面を形成するようにし、コレットを下降させる。これにより、図２０Ａに示すように、コレット部２２の内部の空間２８３、２９２は真空になり、ベローズ２９１が上方向に狭まり、外周部２８が引き上げられ、ダイＤの周辺も引き上げられ、ダイＤは平坦になる。リークによりダイＤが離れて吸着面よりも下まで撓んでもダイＤを再び平坦に保持することができる。これにより、平坦なダイＤを搬送することができる。

ステップＳ４：制御部８はコレット部２２を上昇させる。これにより、図２０Ｂに示すように、ダイＤはダイシングテープ１６から剥離される。

ステップＳ５１：制御部８は周辺部１３２の吸引孔１３２ａと、ブロック間の隙間１３１ｃ、１３１ｄとによるダイシングテープ１６の吸着を停止する。制御部８はダイシングテープ１６の裏面から突き上げ部１３１の上面が離れるように突き上げユニット１３を移動する。

制御部８はステップＳ１〜Ｓ５１を繰り返して、ウェハ１１の良品のダイをピックアップする。

変形例５に係るピックアップ動作は実施例のコレットのみならず、変形例１〜４に係るコレット部にも適用することができる。なお、比較例に係るコレット部を用いて変形例５に係るピックアップ動作と同様の動作を行うことにより同様の効果を奏することができる。図６に示すような状態になってダイＤが撓んでも、ステップＳ３１（図２０Ａ）と同様にすると、ダイＤが水平になる（ダイＤの撓みが解消する）ので、コレット部２２ＲはダイＤを再び保持することができる。これにより、ステップＳ４でコレット部２２Ｒを上昇させると、図２０Ｂと同様にダイＤをダイシングテープ１６から剥離することができる。

以上の実施例および変形例によれば、下記のような作用効果を奏する。
（１）実施例に係るコレットは、ピックアップするダイの断面形状の変化に追従することにより、コレットの外周部が自動的に上下しダイ吸着時のリークを防止し、確実にピックアップを行うことができる。
（２）実施例に係るコレットは、その外周部をコレット内の吸着圧に応じてベローズ機能により自動的に（自然に）上下動することができる。
（３）実施例に係るコレットは、そのベローズの反力により、ダイに対するコレット外周部の反力（復元力）及びピックアップ開始時の外周部の基準位置をコントロールすることができる。
（４）変形例２、４に係るコレットは、その外周部をコレット内の吸着圧に応じてダイアフラムにより自動的に（自然に）上下動することができる。
（５）変形例２、４に係るコレットは、そのダイアフラムの背圧をコントロールし、ダイに対するコレット外周部の反力（復元力）及び位置をコントロールすることができる。
（６）変形例２、４に係るコレットは、そのダイアフラムの背圧をコントロールし、ピックアップ開始時の外周部の位置を突き出した状態でダイ吸着を開始することができる。
（７）変形例１に係るコレットは、その吸着部外周にハット構造を持ち、ピックアップするダイの断面形状の変化に追従することにより、コレット外周部が自動的に上下し、ハット構造の外周を押し下げ、リークを防止することができる。
（８）変形例１に係るコレットは、その外周部と吸着部表面にシート状構造を持ち、ピックアップするダイの断面形状の変化に追従することにより、外周部を押し下げて、リークを防止することができる。
（９）変形例３に係るコレットは、ピストン形状を持ち、コレットの外周部をコレット内の吸着圧力に応じて、ピストン内圧による圧縮力により、自動的に（自然）に上下動することができる。
（１０）変形例５に係るピックアップ動作は、コレット部および突き上げブロック部を下降させることにより、ダイＤを水平にすることができるので、コレット部２２の内部の真空をより確実にすることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例および変形例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施例および変形例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。

実施例ではブロックを用いてダイを突き上げる例を説明したが、ブロックに代えてピン（ニードル）を用いてもよい。

また、実施例では、ダイアタッチフィルムを用いる例を説明したが、基板に接着剤を塗布するプリフォーム部を設けてダイアタッチフィルムを用いなくてもよい。

また、実施例では、ダイ供給部からダイをピックアップヘッドでピックアップして中間ステージに載置し、中間ステージに載置されたダイをボンディングヘッドで基板にボンディングするダイボンダについて説明したが、これに限定されるものではなく、ダイ供給部からダイをピックアップする半導体製造装置に適用可能である。
例えば、中間ステージとピックアップヘッドがなく、ダイ供給部のダイをボンディングヘッドで基板にボンディングするダイボンダにも適用可能である。
また、中間ステージがなく、ダイ供給部からダイをピックアップしダイピックアップヘッドを上に回転してダイをボンディングヘッドに受け渡しボンディングヘッドで基板にボンディングするフリップチップボンダに適用可能である。
また、中間ステージとボンディングヘッドがなく、ダイ供給部からピックアップヘッドでピックアップしたダイをトレイ等に載置するダイソータに適用可能である。

１：ダイ供給部
１１：ウェハ
１３：突き上げユニット
１６：ダイシングテープ
２：ピックアップ部
２１：ピックアップヘッド
２２：コレット部
２３：吸着部
２４：中央部
２６：真空吸引孔
２７：真空吸引溝
２８：外周部
２９：ベローズ部
３：中間ステージ部
３１：中間ステージ
４：ボンディング部
４１：ボンディングヘッド
７：制御部
１０：ダイボンダ
Ｄ：ダイ
Ｐ：基板

Claims

半導体製造装置はダイを吸着するコレット部を備え、
前記コレット部は、
第１の吸引孔を有し、前記ダイの中央付近を吸着する吸着部と、
前記吸着部を保持する保持部と、
前記保持部に接続され、第１の吸引孔と繋がっている第２の吸引孔を有する管状部と、
前記保持部および前記管状部の外側に位置する外周部と、
前記保持部および前記管状部と外周部との間で構成する第３の吸引孔と、
前記ダイの周辺部が下方向に撓むことにより前記第３の吸引孔にリークが発生しその内圧が高くなることにより前記外周部を押し下げて前記ダイの周辺部に当接し、前記リークの発生がなくなりその内圧が低くなることにより前記外周部を引き上げて前記ダイの周辺部を引き上げる手段と、
を備える。
請求項１の半導体製造装置において、
前記手段は前記外周部の上方、かつ前記管状部の外側に設けられるベローズ機構であり、内圧が高くなるとベローズ機構の復元力で前記外周部を押し下げ、内圧が低くなるとその吸引力で前記外周部を引き上げる。
請求項２の半導体製造装置において、
前記ベローズ機構は、前記管状部から水平に伸びる取付部と、前記外周部の水平部と、前記取付部と前記外周部の水平部の間に接続されるベローズと、で構成され、
前記外周部の水平部に設けられる孔と通して前記ベローズ機構と前記第３の吸引孔は連通される。
請求項１の半導体製造装置において、
前記手段は前記外周部の上方、かつ前記管状部の外側に設けられるダイアフラム機構であり、内圧が高くなるとダイアフラム機構の復元力で前記外周部を押し下げ、内圧が低くなるとその吸引力で前記外周部を引き上げる。
請求項４の半導体製造装置において、
前記ダイアフラム機構は、前記管状部から水平に伸びる取付部と、前記外周部の上部の水平部と、前記外周部の上部の垂直部と、前記取付部と前記外周部の上部の水平部と前記外周部の上部の垂直部と間に接続されるダイアフラムと、で構成され、
前記外周部の上部に設けられる孔と通して前記ダイアフラム機構と前記第２の吸引孔は連通される。
請求項４の半導体製造装置において、
前記ダイアフラム機構は、前記管状部から水平に伸びる第１取付部と、前記第１取付部より下方の前記管状部から水平に伸びる第２取付部と、前記外周部の上部の水平部と、前記第１取付部と前記外周部の上部との間に接続される第１ダイアフラムと、前記第２取付部と前記外周部の前記上部より下方の前記外周部との間に接続される第２ダイアフラムと、で構成される。
請求項１の半導体製造装置において、
前記手段は前記外周部の上方、かつ前記管状部の外側に設けられるピストン機構であり、内圧が高くなるとピストン機構の復元力で前記外周部を押し下げ、内圧が低くなるとその吸引力で前記外周部を引き上げる。
請求項７の半導体製造装置において、
前記ピストン機構は、前記管状部から水平に伸びる取付部と、前記外周部の上部の水平部と、前記外周部の上部の垂直部と、前記取付部の下面および前記管状部に一端が接続され他端が前記外周部の上部の垂直部に接続される蓋部と、前記蓋部と前記外周部の上部の水平部と間に接続されるスプリングと、で構成され、
前記外周部の上部に設けられる孔と通して前記ピストン機構と前記第２の吸引孔は連通される。
請求項１の半導体製造装置において、さらに
前記ダイをダイシングテープの下から吸着し突き上げる突き上げユニットと、
前記コレット部が装着されるピックアップヘッドと、
を備える。
請求項９の半導体製造装置において、さらに、
前記ピックアップヘッドでピックアップされるダイを載置する中間ステージと、
前記中間ステージに載置されるダイを基板または既にボンディングされているダイの上にボンディングするボンディングヘッドと、
を備える。
請求項９の半導体製造装置において、
前記ダイはさらに前記ダイと前記ダイシングテープとの間にダイアタッチフィルムを備える。
半導体装置の製造方法は、
（ａ）ダイを吸着するコレット部を備え、前記コレット部は、第１の吸引孔を有し、前記ダイの中央付近を吸着する吸着部と、前記吸着部を保持する保持部と、前記保持部に接続され、第１の吸引孔と繋がっている第２の吸引孔を有する管状部と、前記保持部および前記管状部の外側に位置する外周部と、前記保持部および前記管状部と外周部との間で構成する第３の吸引孔と、前記ダイの周辺部が下方向に撓むことにより前記第３の吸引孔にリークが発生しその内圧が高くなることにより前記外周部を押し下げて前記ダイの周辺部に当接し、前記リークの発生がなくなりその内圧が低くなることにより前記外周部を引き上げて前記ダイの周辺部を引き上げる手段と、を備える半導体製造装置に、前記ダイを有するダイシングテープを保持するウェハリングを搬入する工程と、
（ｂ）基板を搬入する工程と、
（ｃ）突き上げユニットで前記ダイを突き上げて前記コレット部で前記ダイをピックアップする工程と、
を備え、
前記（ｃ）工程は、
（ｃ１）前記ダイシングテープを吸着する工程と、
（ｃ２）前記（ｃ１）工程後、前記コレット部を下降し前記ダイを吸着する工程と、
（ｃ３）前記（ｃ２）工程後、前記突き上げユニットのブロックと前記コレット部を上昇させる工程と、
（ｃ４）前記（ｃ３）工程後、前記突き上げユニットのブロックと前記コレット部を下降させる工程と、
（ｃ５）前記（ｃ４）工程後、前記コレット部を上昇させる工程と、
を備える。
請求項１２の半導体装置の製造方法において、さらに、
（ｄ）前記ダイを基板または既にボンディングされているダイの上にボンディングする工程を備える。
請求項１２の半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程はさらに前記ピックアップしたダイを中間ステージに載置する工程を有し、
前記（ｄ）工程はさらに前記中間ステージから前記ダイをピックアップする工程を有する。