JP2021048201A - ダイボンディング装置、剥離ユニット、コレットおよび半導体装置の製造方法 - Google Patents

ダイボンディング装置、剥離ユニット、コレットおよび半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ダイの剛性を向上させることが可能な技術を提供することにある。【解決手段】ダイボンディング装置は、ダイシングテープ上のダイを吸着するコレットと、前記ダイシングテープのうち前記ダイの下方に位置する箇所と当接する可動ステージと前記ダイシングテープのうち前記ダイより外側周辺に位置する箇所を吸着する固定ステージと、を備え、前記ダイを前記ダイシングテープから剥離する剥離ユニットと、を備える。前記可動ステージは前記ダイを上が凹に湾曲させるための凹部を有する。前記コレットの下面は前記湾曲したダイの上面と嵌合する曲面を有する。【選択図】図６

Description

本開示はダイボンディング装置に関し、例えば薄ダイを扱う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。
ダイボンダ等のダイボンディング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上げピンやブロック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。
近年、半導体装置の高密度実装を推進する目的で、パッケージの薄型化が進められている。例えば、配線基板上に複数枚のダイを三次元的に実装する積層パッケージが実用化されている。このような積層パッケージを組み立てるに際しては、パッケージ厚の増加を防ぐために、ダイの厚さを３０μｍ以下まで薄くすることが要求される。
特開２０１８−１２０９３８号公報
ダイが薄くなると、ダイシングテープの粘着力に比べてダイの剛性が極めて低くなる。
本開示の課題はダイの剛性を向上させることが可能な技術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、ダイボンディング装置は、ダイシングテープ上のダイを吸着するコレットと、前記ダイシングテープのうち前記ダイの下方に位置する箇所と当接する可動ステージと前記ダイシングテープのうち前記ダイより外側周辺に位置する箇所を吸着する固定ステージと、を備え、前記ダイを前記ダイシングテープから剥離する剥離ユニットと、を備える。前記可動ステージは前記ダイを上が凹に湾曲させるための凹部を有する。前記コレットの下面は前記湾曲したダイの上面と嵌合する曲面を有する。
本開示によれば、ダイの剛性を向上させ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の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の剥離ユニットを説明する図 図４の剥離ユニットの構成および動作を説明する図 図７は図２のコレットを説明する図 図１のダイボンダによる半導体装置の製造方法を示すフローチャート 図９は第一変形例における剥離ユニットの上面図 図１０は図９の剥離ユニットの構成と動作を説明する図 図１１は図９の剥離ユニットの構成と動作を説明する図 図１１のコレットを説明する図
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。
ダイボンディング装置の一例であるダイボンダ１０は、大別して、一つ又は複数の最終１パッケージとなる製品エリア（以下、パッケージエリアＰという。）をプリントした基板Ｓに実装するダイＤを供給するダイ供給部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。Ｙ軸方向がダイボンダ１０の前後方向であり、Ｘ軸方向が左右方向である。ダイ供給部１がダイボンダ１０の手前側に配置され、ボンディング部４が奥側に配置される。
まず、ダイ供給部１は基板Ｓのパッケージエリア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剥離ユニット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軸方向に移動し、ピックアップするダイＤを剥離ユニット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軸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２２を昇降、回転およびＸ軸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２２を昇降、回転およびＸ軸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と、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ＳのパッケージエリアＰ上にボンディングし、または既に基板Ｓのパッケージエリア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（図３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軸方向に移動させるＹ駆動部４３と、基板Ｓのパッケージエリア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にダイＤをボンディングする。
搬送部５は、基板Ｓを掴み搬送する基板搬送爪５１と、基板Ｓが移動する搬送レーン５２と、を有する。基板Ｓは、搬送レーン５２に設けられた基板搬送爪５１の図示しないナットを搬送レーン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。基板搬送爪５１はベルトにより駆動されてもよい。このような構成によって、基板Ｓは、基板供給部６から搬送レーン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Ｓを渡す。
制御部８は、ダイボンダ１０の上述した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、４を用いて説明する。図３は図１のダイ供給部の外観斜視図を示す図である。図４は図１の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軸方向）に移動するウェハ保持台１２と、上下方向に移動する剥離ユニット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。剥離ユニット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の剥離時に、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、剥離ユニット１３がダイＤ下方よりダイＤに作用することにより、ダイＤのピックアップ性を向上させている。なお、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（Die Attach Film：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、ダイアタッチフィルム１８はダイＤの裏面に貼付されているが、ダイＤを省略して剥離工程を説明することがある。
次に、剥離ユニット１３およびピックアップヘッド２１に取り付けられるコレット２２について図５〜７を用いて説明する。図５は図４の剥離ユニットを説明する図であり、図５（ａ）は上面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線における可動ステージの断面図である。図６は図４の剥離ユニットの構成および動作を説明する図であり、図６（ａ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線における主要部、ダイシングテープ、ダイおよびコレットの断面図であり、図６（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ線における主要部、ダイシングテープ、ダイおよびコレットの断面図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）から可動ステージが移動した状態の主要部、ダイシングテープ、ダイおよびコレットの断面図である。図７は図２のコレットを説明する図であり、図７（ａ）はコレットおよびコレットホルダのＢ方向の側面図であり、図７（ｂ）はコレットおよびコレットホルダのＣ方向の側面図である。
剥離ユニット１３の筐体１３１は円筒形状であり、上面の中央に位置する開口部としての溝部１３２ａとその周辺の固定ステージ１３２と溝部１３２ａ内の可動ステージ１３３とを備える。溝部１３２ａの平面視の形状はＸ軸方向がＹ軸方向よりも長い矩形状に構成される。可動ステージ１３３は平面形状が溝部１３２ａよりも小さく、Ｘ軸方向がＹ軸方向よりも長い矩形状に構成されている。可動ステージ１３３は上下方向（Ｚ軸方向）および水平方向の第一方向としてのＸ軸方向に移動が可能である。
剥離ユニット１３の上面の周辺部に設けられる固定ステージ１３２には、複数の吸引口（不図示）が設けられている。なお、当該複数の吸引口を連結する複数の溝を設けてもよい。当該吸引口および当該溝のそれぞれの内部は、剥離ユニット１３を上昇させてその上面をダイシングテープ１６の裏面に接触させる際、図示しない吸引機構によって減圧される。このとき、ダイシングテープ１６の裏面が下方に吸引され、剥離ユニット１３の上面と密着する。固定ステージ１３２はピックアップ対象のダイＤの外側周辺のダイシングテープ１６を密着する。なお、可動ステージ１３３の下方の吸引口１４１の吸引機構と固定ステージ１３２の吸引機構は独立し、個別に吸着のＯＮ／ＯＦＦが可能であってもよい。剥離ユニット１３は、制御部８からの指令に基づいて可動ステージ１３３をスライドさせる図示しないスライダ駆動機構を備える。
次に、剥離ユニット１３と可動ステージ１３３の詳細について説明する。剥離ユニット１３の筐体１３１の上面には、固定ステージ１３２と、固定ステージ１３２から剥離ユニット１３の筐体１３１の内部に向って窪んだ溝部１３２ａと、溝部１３２ａの剥離ユニット１３の外周側に設けられ、溝部１３２ａの底面より突出した凸部１３２ｂと、を備えている。溝部１３２ａの側面１３２ｆは凸部１３２ｂの両側にあるガイド面１３２ｇと同一面で、剥離ユニット１３の内周側から外周側に向かって直線状に延びている。凸部１３２ｂはガイド面１３２ｇの間にあり平坦に表面を持つ段差であり、その高さは溝部１３２ａの深さよりも小さくなっている。溝部１３２ａの底面と凸部１３２ｂの表面とは凸部１３２ｂの底面から凸部１３２ｂの表面に向かって延びる傾斜面１３２ｃで接続されている。溝部１３２ａの底面には剥離ユニット１３の内部に連通する孔としての吸引口１４１が設けられている。
溝部１３２ａには、溝部１３２ａおよび側面１３２ｆの面間の幅と略同一幅で、溝部１３２ａから溝部１３２ａの方向に沿ってスライドする可動ステージ１３３が取り付けられている。可動ステージ１３３はスライド方向（Ｘ軸方向）に沿って溝部１３２ａの端面１３２ｅに向かう側が後端１３３ａで、凸部１３２ｂ側の端が先端１３３ｃである。可動ステージ１３３は凹面状でその上にダイシングテープ１６を介してダイＤが載せられる搭載部１３３ｈと搭載部１３３ｈに続いて搭載面から下方向に向って傾斜する傾斜部１３３ｇとを備えている。可動ステージ１３３のスライド方向の長さは溝部１３２ａのスライド方向の長さよりも短く、可動ステージ１３３の搭載部１３３ｈの厚さは溝部１３２ａの深さよりも大きいので、可動ステージ１３３の後端１３３ａが溝部１３２ａの端面１３２ｅと間隙を隔てて可動ステージ１３３が溝部１３２ａに嵌ると可動ステージ１３３の表面の搭載部１３３ｈは固定ステージ１３２の上面より高くなる。可動ステージ１３３の側面１３３ｂと溝部１３２ａの側面１３２ｆとはスライド面を構成している。また、可動ステージ１３３の後端１３３ａと溝部１３２ａの端面１３２ｅとで形成する隙間は剥離ユニット１３の内面に向かって上下方向に延びてダイシングテープ１６を吸引する縦溝を構成する。また、可動ステージ１３３の両側の側面１３３ｂと溝部１３２ａの両側の側面１３２ｆとで形成する隙間は剥離ユニット１３の内面に向かって上下方向に延びてダイシングテープ１６を吸引する縦溝を構成する。
以上のように構成されているので、剥離ユニット１３の上面には、溝部１３２ａの側面１３２ｆ、端面１３２ｅおよびガイド面１３２ｇによって囲まれるコの字形の吸引開口１４０が形成され、吸引口１４１を介して剥離ユニット１３の内部と連通する。
図５（ｂ）に示すように、可動ステージ１３３のダイシングテープ１６を介してダイＤが載せられる搭載部１３３ｈは、厚みが後端１３３ａ側の近傍位置から先端１３３ｃ側に向かうにつれて薄くなり、後端１３３ａには面取り１３３ｉが設けられている。また、搭載部１３３ｈから先端１３３ｃに向うほど表面（上面）側から裏面（下面）側に向って傾斜する傾斜部１３３ｇが設けられている。搭載部１３３ｈのうち後端１３３ａ側から先端１３３ｃ側に下方に向けて傾斜する部分は、傾斜部１３３ｇよりも傾斜が緩やかである傾斜部１３３ｇの先端１３３ｃ側はダイＤが上に載らない領域に設けられており、搭載部１３３ｈの長さはダイＤの長さよりも短くなっている。可動ステージ１３３の裏面側は平面となっている。図６（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向からの断面視（Ｘ軸方向に直交するＹＺ面）においてＹ軸方向がＺ軸方向よりも長い矩形状の上辺が下に凹の曲線で形成されている。すなわち、搭載部１３３ｈの表面は円管の内側表面（Ｒ形状面）のような上に凹の曲面を形成している。これにより、ダイＤを湾曲させる。なお、この湾曲によるダイＤによる曲げは、剥離ユニット１３と接触前の状態においてダイシングテープ１６上で反っているダイと同程度とする。例えば、湾曲したダイＤの谷の底からダイＤの端部までの高さは０μｍ超であり２０μｍ以下である。
また、溝部１３２ａの幅、すなわち吸引開口１４０の幅は可動ステージ１３３の幅より若干大きく、可動ステージ１３３の幅とダイＤの幅はそれぞれ略同一で、溝部１３２ａの各側面１３２ｆと可動ステージ１３３の各側面１３３ｂはスライドするように隙間を介して対向している。
図７に示すように、コレット２２はピックアップヘッド２１に設けられているコレットホルダ２５に取り付けられる。図６（ａ）および図７（ａ）に示すように、コレット２２は、第二方向としてのＹ軸方向からの側面視および断面視はＸ軸方向（スライド方向）がＺ軸方向（上下方向）よりも長い矩形状であり、図６（ｂ）および図７（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向からの側面視および断面視（Ｘ軸方向に直交するＹＺ面における断面視）においてＹ軸方向がＺ軸方向よりも長い矩形状の下辺が下に凸の曲線で形成されている。すなわち、コレット２２のダイＤを吸着する吸着面２２ａは、円柱の外側表面（Ｒ形状面）のような凸の曲面を形成している。すなわち、コレット２２の吸着面２２ａは、ダイＤおよびダイシングテープ１６を挟んで可動ステージ１３３の搭載部１３３ｈの凹の曲面と嵌合するように凸の曲面で形成されている。これにより、ダイＤの湾曲が維持される。
次に、上述した構成よる剥離ユニット１３によるピックアップ動作について図３、４、６を用いて説明する。
まず、図３および図４に示したウェハ保持台１２に位置決めされているダイシングテープ１６に紫外線を照射する。これにより、ダイシングテープ１６に塗布された粘着剤が硬化してその粘着性が低下するので、ダイシングテープ１６とダイアタッチフィルム１８との界面が剥離し易くなる。
次に、制御部８はウェハ保持台１２のエキスパンドリング１５を下降させることによって、ダイシングテープ１６の周辺部に接着されたウェハリング１４を下方に押し下げる。このようにすると、ダイシングテープ１６が、その中心部から周辺部に向かう強い張力を受けて水平方向に弛みなく引き伸ばされる。
次に、図４に示すように、制御部８はピックアップ対象のダイＤが剥離ユニット１３の真上に位置するようにウェハ保持台１２を水平移動（ピッチ移動）し、ダイシングテープ１６の裏面に剥離ユニット１３の上面が接触するように剥離ユニット１３を上に移動する。このとき、図６（ａ）に示すように、可動ステージ１３３の後端１３３ａは溝部１３２ａの端面１３２ｅに隙間を介して対向する位置となっており、可動ステージ１３３の先端１３３ｃ側の下面は溝部１３２ａの表面に載って、溝部１３２ａによって支持されている。また、図６（ａ）（ｂ）に示すように、可動ステージ１３３の表面の搭載部１３３ｈは固定ステージ１３２の上面より高くなっている。
剥離ユニット１３の固定ステージ１３２と可動ステージ１３３の搭載部１３３ｈの上面がダイシングテープ１６の下面に密着したら、制御部８は剥離ユニット１３の上昇を停止する。このとき、制御部８は、固定ステージ１３２の吸引口および溝と、固定ステージ１３２と可動ステージ１３３との間の隙間とによってダイシングテープ１６を吸着する。このとき、図６（ｂ）に示すように、ダイＤおよびダイシングテープ１６は可動ステージ１３３の搭載部１３３ｈの上面の凹の曲面に倣った形状に湾曲する。
制御部８は、ピックアップヘッド２１（コレット２２）を下降させ、ピックアップするダイＤの上に位置決めし、コレット２２を着地してコレット２２の吸引孔（不図示）によってダイＤを吸着する。このとき、コレット２２の下面の凸の曲面はダイＤおよびダイシングテープ１６を介して可動ステージ１３３の搭載部１３３ｈの上面の凹の曲面と勘合し、ダイＤの湾曲は維持される。
制御部８は、固定ステージ１３２および吸引口１４１によるダイシングテープ１６の吸着を停止し（吸着ＯＦＦ）、可動ステージ１３３をスライドさせる。なお、吸着ＯＦＦとしては大気圧に近い圧力で弱く吸着してもよい。
可動ステージ１３３が剥離ユニット１３の外周側に向かってスライドを始めると、可動ステージ１３３の裏面が凸部１３２ｂと溝部１３２ａの底面とを接続する傾斜面１３２ｃに接する。そして、さらに可動ステージ１３３がスライドすると、可動ステージ１３３の裏面は傾斜面１３２ｃに沿って上昇する。そして、さらに可動ステージ１３３がスライドすると、可動ステージ１３３の先端１３３ｃは傾斜面１３２ｃを越え、可動ステージ１３３の裏面が凸部１３２ｂの表面に接する。この後、制御部８は、固定ステージ１３２および吸引口１４１により真空に近い圧力で吸着を開始する（吸着ＯＮ）。可動ステージ１３３の下面は図６（ｃ）に示す凸部１３１ｂの表面で支持されているので可動ステージ１３３の下面は溝部１３２ａの底面から離れている。これより先では、可動ステージ１３３は、可動ステージ１３３の裏面が溝部１３２ａの表面と略平行となった状態でスライドしていく。これにより、図６（ｃ）に示すように、吸引口１４１の上方に位置するダイＤの一部がダイシングテープ１６の表面１６ａから剥離する。
可動ステージ１３３をスライドさせたら、ダイＤはほとんどダイシングテープ１６から剥離しているので、制御部８は、コレット２２を上昇させてダイＤをピックピックアップする。ダイＤをピックアップしたら、制御部８は、可動ステージ１３３を初期位置に戻し、吸引口１４１の圧力、固定ステージ１３２の吸着圧力を大気圧に戻してピックアップ動作を終了する。
次に、実施例におけ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８を用いて説明する。図８は図１のダイボンダによる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・基板搬入工程）
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Ｓ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Ｓを基板搬送爪５１に取り付ける。
（ステップＳ１２：ピックアップ工程）
制御部８は上述したようにダイＤを剥離し、剥離したダイＤをウェハ１１からピックアップする。このようにして、ダイアタッチフィルム１８と共にダイシングテープ１６から剥離されたダイＤは、コレット２２に吸着、保持されて次工程（ステップＳ１３）に搬送される。そして、ダイＤを次工程に搬送したコレット２２がダイ供給部１に戻ってくると、上記した手順に従って、次のダイＤがダイシングテープ１６から剥離され、以後同様の手順に従ってダイシングテープ１６から１個ずつダイＤが剥離される。
（ステップＳ１３：ボンディング工程）
制御部８はピックアップしたダイを基板Ｓ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Ｓにボンディングする。
（ステップＳ１４：基板搬出工程）
制御部８は基板搬出部７で基板搬送爪５１からダイＤがボンディングされた基板Ｓを取り出す。ダイボンダ１０から基板Ｓを搬出する。
上述したように、ダイＤは、ダイアタッチフィルム１８を介して基板Ｓ上に実装され、ダイボンダから搬出される。その後、ワイヤボンディング工程でＡｕワイヤを介して基板Ｓの電極と電気的に接続される。続いて、ダイＤが実装された基板Ｓがダイボンダに搬入されて基板Ｓ上に実装されたダイＤの上にダイアタッチフィルム１８を介して第２のダイＤが積層され、ダイボンダから搬出された後、ワイヤボンディング工程でＡｕワイヤを介して基板Ｓの電極と電気的に接続される。第２のダイＤは、前述した方法でダイシングテープ１６から剥離された後、ダイボンド工程に搬送されてダイＤの上に積層される。上記工程が所定回数繰り返された後、基板Ｓをモールド工程に搬送し、複数個のダイＤとＡｕワイヤとをモールド樹脂（図示せず）で封止することによって、積層パッケージが完成する。
実施例によれば、スライドする可動ステージにＲ（凹）形状を設けてダイを湾曲させるので、ダイの断面２次モーメントを上げることができ、剛性が向上し剥離に伴う応力に対応することが可能になる。分かり易い喩えでは、薄い紙、例えばＡ４サイズのコピー用紙を水平にして、薄い紙の端を指で摘まむと、薄い紙の自重により、摘まんだ端と反対側の端が下方に垂れる。他方、薄い紙を上が凹になるように湾曲（変形）させて、端を指で摘まむと、摘まんだ端と反対側の端が下方に垂れず、薄い紙は形状を維持する。
上述したように、基板上に複数個のダイを三次元的に実装する積層パッケージを組み立てに際しては、パッケージ厚の増加を防ぐために、ダイの厚さを３０μｍ以下まで薄くすることが要求される。なお、ダイの厚さはダイアタッチフィルムの厚さよりも厚い。一方、ダイシングテープの厚さは１００μｍ程度であるから、ダイシングテープの厚みは、ダイの厚みの３〜５倍にもなっている。
このような薄いダイをダイシングテープから剥離させようとすると、ダイシングテープの変形に追従したダイの変形がより顕著に発生しやすくなるが、本実施例のダイボンダではダイシングテープからダイをピックアップする際のダイの変形を低減することができる。これにより、厚さが３０μｍ以下のダイ（薄ダイという。）でのダイシングテープからの剥離を安定化することが可能になる。これにより、３Ｄ ＮＡＮＤ（三次元構造のＮＡＮＤ型フラッショメモリ）含む薄ダイの品質および生産性を改善することが可能になる。
＜変形例＞
以下、実施例の代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施例にて説明されているものと同様の構成および機能を有する部分に対しては、上述の実施例と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施例における説明が適宜援用され得るものとする。また、上述の実施例の一部、および、複数の変形例の全部または一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。
（第一変形例）
次に、第一変形例の剥離ユニットの構成について図９〜１１を用いて説明する。図９は第一変形例における剥離ユニットの上面図である。図１０は図９の剥離ユニットの構成と動作を説明する図であり、図１０（ａ）は図９のＥ−Ｅ線における剥離ユニットの断面図であり、図１０（ｂ）は図９のＦ−Ｆ線における剥離ユニットの断面図である。図１１は図９の剥離ユニットの構成と動作を説明する図であり、図１１（ａ）は図９のＥ−Ｅ線における剥離ユニットとコレットの断面図であり、図１１（ｂ）は図９のＦ−Ｆ線における剥離ユニットとコレットの断面図である。
図９に示すように、剥離ユニット１３の筐体１３１は円筒形状であり、上面の中央に位置する開口部１３２ｏとその周辺の固定ステージ１３２と開口部１３２ｏ内の可動ステージ１３３とを備える。開口部１３２ｏには上下動する可動ステージ１３３が設けられ、固定ステージ１３２には、複数の吸引口（不図示）および複数の溝（不図示）が設けられている。吸引口および溝のそれぞれの内部は、剥離ユニット１３を上昇させてその上面をダイシングテープ１６の裏面に接触させた際、図示しない吸引機構によって減圧され、ダイシングテープ１６の裏面が固定ステージ１３２の上面に密着するようになっている。
可動ステージ１３３は、ダイシングテープ１６を上方に突き上げる四個のブロック１０２ａ〜１０２ｄで構成されている。四個のブロック１０２ａ〜１０２ｄは、最も外側の環状のブロック１０２ａの内側に環状のブロック１０２ｂが配置され、さらにその内側に環状のブロック１０２ｃが配置され、さらにその内側に柱状のブロック１０２ｄが配置されている。
固定ステージ１３２と外側のブロック１０２ａとの間、および四個のブロック１０２ａ〜１０２ｄの間には、隙間Ｇが設けられている。これらの隙間Ｇの内部は、図示しない吸引機構によって減圧されるようになっており、剥離ユニット１３の上面にダイシングテープ１６の裏面が接触すると、ダイシングテープ１６が下方に吸引され、ブロック１０２ａ〜１０２ｄの上面に密着する。
ブロック１０２ａの平面視の形状は、剥離の対象となるダイＤと同じく長方形であり、そのサイズは、ダイＤのサイズよりも僅かに小さい。ブロック１０２ａの内側に配置された平面視で枠状のブロック１０２ｂのサイズは、ブロック１０２ａのサイズよりも１ｍｍ〜３ｍｍ程度小さい。また、ブロック１０２ｂの内側に配置されたブロック１０２ｃのサイズは、ブロック１０２ｂよりもさらに１ｍｍ〜３ｍｍ程度小さい。また、ブロック１０２ｃの内側に配置されたブロック１０２ｄのサイズは、ブロック１０２ｃよりもさらに１ｍｍ〜３ｍｍ程度小さい。なお、ブロック１０２ｄの幅はブロック１０２ａ〜１０２ｃのいずれの幅（外側の辺と内側の辺との間の長さ）よりも大きい。本実施例では、加工の容易さなどを考慮して、ブロック１０２ａ〜１０２ｄの形状を長方形にしたが、これに限定されるものではなく、例えば楕円形にしてもよい。
図１０に示すように、上記した四個のブロック１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれの上面の高さは、初期状態においては互いに異なり、ブロック１０２ａの突上げ量はブロック１０２ｂの突上げ量より大きく、ブロック１０２ｂの突上げ量はブロック１０２ｃの突上げ量よりも大きく、ブロック１０２ｃの突上げ量はブロック１０２ｄの突上げ量よりも大きく、内側のブロックは外側より０〜２０μｍ程度低くなっている。すなわち、可動ステージ１３３の表面に吸着されたダイＤおよびダイシングテープが球状面（ＳＲ形状面）のような上に凹の曲面を形成するようにブロック１０２ａ〜１０２ｄの高さが設定される。これにより、ダイＤが湾曲する。なお、この湾曲によるダイＤによる曲げは、剥離ユニット１３と接触前の状態においてダイシングテープ１６上で反っているダイと同程度とする。また、ブロック１０２ａは、剥離ユニット１３の上面周辺部（固定ステージ１３２）の高さよりも僅かに低くなっている。
ブロック１０２ａ〜１０２ｄの各々は独立して上下移動が可能であり、移動量も制御部８によって変更が可能である。
図１２は図１１のコレットを説明する図であり、図１２（ａ）はコレットおよびコレットホルダのＥ方向の側面図であり、図１２（ｂ）はコレットおよびコレットホルダのＦ方向の側面図である。
図１２に示すように、コレット２２はピックアップヘッド２１に設けられているコレットホルダ２５に取り付けられる。図１２（ａ）に示すように、コレット２２は、Ｙ軸方向からの側面視および断面視（ＸＺ面における断面視）においてＸ軸方向がＺ軸方向（上下方向）よりも長い矩形状の下辺が下に凸の曲線で形成され、図１２（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向からの側面視および断面視（Ｘ軸方向に交わる面、例えば直交するＹＺ面における断面視）においてＹ軸方向がＺ軸方向よりも長い矩形状の下辺が下に凸の曲線で形成されている。すなわち、コレット２２のダイＤを吸着する吸着面２２ａは、球状面（ＳＲ形状面）を形成している。すなわち、コレット２２の吸着面２２ａは、可動ステージ１３３のブロック１０２ａ〜１０２ｄに形成されるダイＤおよびダイシングテープ１６の凹の曲面と嵌合するように凸の曲面で形成されている。これにより、ダイＤの湾曲が維持される。
次に、上述した構成よる剥離ユニット１３によるピックアップ動作について図３、４、１０を用いて説明する。
まず、実施例と同様に、図３および図４に示したウェハ保持台１２に位置決めされているダイシングテープ１６に紫外線を照射する。これにより、ダイシングテープ１６に塗布された粘着剤が硬化してその粘着性が低下するので、ダイシングテープ１６とダイアタッチフィルム１８との界面が剥離し易くなる。
次に、実施例と同様に、ウェハ保持台１２のエキスパンドリング１５を下降させることによって、ダイシングテープ１６の周辺部に接着されたウェハリング１４を下方に押し下げる。このようにすると、ダイシングテープ１６が、その中心部から周辺部に向かう強い張力を受けて水平方向に弛みなく引き伸ばされる。
次に、図４に示すように、剥離の対象となる一個のダイＤ（同図の中央部に位置するダイＤ）の真下に剥離ユニット１３の中心部（ブロック１０２ａ〜１０２ｄ）が位置するようにウェハ保持台１２を移動させると共に、このダイＤの上方にコレット２２を移動させる。ピックアップヘッド２１に支持されたコレット２２の底面には、内部が減圧される吸着口（不図示）が設けられており、剥離の対象となる一個のダイＤのみを選択的に吸着、保持できるようになっている。
次に、図１０に示すように、ブロック１０２ａ、ブロック１０２ｂ、ブロック１０２ｃおよびブロック１０２ｄの上面を異なる高さにし、固定ステージ１３２の上面よりも僅かに下げた状態（上述した初期状態）にして、剥離ユニット１３を上昇させてその上面をダイシングテープ１６の裏面に接触させると共に、前述した固定ステージ１３２の吸引口、溝および隙間Ｇの内部を減圧する。これにより、剥離の対象となるダイＤに隣接する他のダイＤの下方のダイシングテープ１６が固定ステージ１３２に密着すると共に、剥離の対象となるダイＤの下方のダイシングテープ１６がブロック１０２ａ〜１０２ｄの上面に密着し、ダイＤおよびダイシングテープ１６に凹の曲面を形成する。一方、剥離ユニット１３の上昇とほぼ同時にコレット２２を下降させ、その底面を剥離の対象となるダイＤの上面に接触させることによって、ダイＤを吸着すると共に下方に軽く押さえ付ける。
次に、図１１に示すように、四個のブロック１０２ａ、ブロック１０２ｂ、ブロック１０２ｃおよびブロック１０２ｄの互いの位置関係を維持したまま同時に上方に突き上げてダイシングテープ１６の裏面に荷重を加え、ダイＤをダイシングテープ１６と共に押し上げて周辺を剥離する。
次に、最も外側に配置されたブロック１０２ａを下方に引き下げると、ダイアタッチフィルム１８とダイシングテープ１６との剥離が始まる。このとき、剥離の対象となるダイＤに隣接する他のダイＤの下方のダイシングテープ１６を下方に吸引し、固定ステージ１３２に密着させておくことにより、他のダイＤの剥離を防ぐことができる。ブロック１０２ａを下方に引き下げる際には、ダイＤの剥離を促進させるために、ブロック１０２ａ、ブロック１０２ｂ、ブロック１０２ｃおよびブロック１０２ｄの隙間Ｇの内部を減圧することによって、ダイＤの下方のダイシングテープ１６を下方に吸引しておく。また、固定ステージ１３２の溝の内部を減圧し、固定ステージ１３２に接するダイシングテープ１６を固定ステージ１３２の上面に密着させておく。
次に、最も外側から二番目に配置されたブロック１０２ｂを下方に引き下げると、ダイアタッチフィルム１８とダイシングテープ１６との剥離がダイＤの中心方向へ進行する。このとき、ブロック１０２ａの上面は固定ステージ１３２の上面よりも低く位置するが、ブロック１０２ｂの上面は固定ステージ１３２の上面よりも高く位置する。
次に、最も外側から三番目に配置されたブロック１０２ｃを下方に引き下げると、ダイアタッチフィルム１８とダイシングテープ１６との剥離がさらにダイＤの中心方向へ進行する。このとき、ブロック１０２ａ、ブロック１０２ｂおよびブロック１０２ｃの上面は固定ステージ１３２の上面よりも低く位置する。
そして、ブロック１０２ｄを下方に引き下げると共に、コレット２２を上方に引き上げることにより、ダイアタッチフィルム１８がダイシングテープ１６から完全に剥離する。
第一変形例によれば、可動ステージを構成する複数のブロックにより凹部形状を設けてダイを湾曲させるので、実施例と同様にダイの断面２次モーメントを上げることができ、剛性が向上し剥離に伴う応力に対応することが可能になる。
（第二変形例）
第一変形例では、図１０（ｂ）に示す状態から外側のブロックから順次引き下げていったが、内側のブロックから順に突上げてダイＤをダイシングテープ１６から剥離してもよい。すなわち、まず、ブロック１０２ｄをブロック１０２ａよりも高く突き上げる。次に、ブロック１０２ｃをブロック１０２ａよりも高いがブロック１０２ｄよりも低く突き上げる。次に、ブロック１０２ｂをブロック１０２ａよりも高いがブロック１０２ｃよりも低く突き上げる。次に、ブロック１０２ａをブロック１０２ｂよりも低く突き上げる。
以上、本発明者ら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。
例えば、実施例では可動ステージの前方に剥離するための凸部（段差）を設ける例を説明したが、凸部（段差）を設けず可動ステージを水平移動するようしてもよいし、可動ステージは水平移動と共に、上下移動するようにしてもよい。
また、変形例では、可動ステージは四つのブロックで構成されている例を説明したが、四つ未満でも五つ以上のブロックで構成してもよい。
また、七つの長方形のブロックを平行に並べてブロック１０２ａ〜１０２ｄを構成し、中央の１つのブロックが内側のブロック１０２ｄを構成し、その両側の３つのブロックが中間のブロック１０２ａ〜１０２ｃを構成し、最も外側の２つのブロックが外側のブロック１０２ａを構成するようにしてもよい。この場合、コレット２２は、実施例と同様に矩形状であり、長い矩形状の下辺が下に凸の曲線で形成され、コレット２２のダイＤを吸着する吸着面２２ａは、円柱の外側表面（Ｒ形状面）のような凸の曲面を形成するようにしてもよい。
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。
８：制御部
１０：ダイボンダ（ダイボンディング装置）
１３：剥離ユニット
１３２：固定ステージ
１３３：可動ステージ
１６：ダイシングテープ
２２：コレット
Ｄ：ダイ

Claims (20)

  1. ダイシングテープの上に保持されたダイを吸着するコレットと、
    前記ダイシングテープのうち前記ダイの下方に位置する箇所と当接する可動ステージと、前記ダイシングテープのうち前記ダイより外側周辺に位置する箇所を吸着する固定ステージと、を備え、前記ダイを前記ダイシングテープから剥離する剥離ユニットと、
    を備え、
    前記可動ステージは前記ダイを上が凹に湾曲させるための凹部を有し、
    前記コレットの下面は前記湾曲したダイの上面と嵌合する曲面を有するダイボンディング装置。
  2. 請求項１のダイボンディング装置において、
    前記剥離ユニットは、さらに、前記ダイシングテープを吸着することでダイシングテープを介して前記ダイを変形させる機構を有するダイボンディング装置。
  3. 請求項１のダイボンディング装置において、
    前記ダイの厚さは３０μｍ以下であり、湾曲した前記ダイの谷の底から前記ダイの端部までの高さは０μｍ超であり２０μｍ以下であるダイボンディング装置。
  4. 請求項１のダイボンディング装置において、
    前記可動ステージは前記固定ステージに対して水平方向の第一方向にスライド可能であり、
    前記第一方向に直交する面における断面視において、前記コレットの下面は下に凸の曲線を形成し、前記可動ステージの上面は上に凹の曲線を形成するダイボンディング装置。
  5. 請求項４のダイボンディング装置において、
    前記第一方向に水平方向で直交する第二方向い直交する面における断面視において、前記コレットの下面は直線状であり、前記可動ステージの上面は直線状であるダイボンディング装置。
  6. 請求項１のダイボンディング装置において、
    さらに、前記剥離ユニットを制御する制御部を備え、
    前記可動ステージは、上下方向に移動可能な複数の環状ブロックで構成され、
    前記制御部は、前記複数のブロックの外側のブロックから内側のブロックに方向に徐々に高さが低くなるよう前記複数のブロックを制御し前記凹部を形成するよう構成されるダイボンディング装置。
  7. 請求項６のダイボンディング装置において、
    水平方向の第一方向に直交する面における断面視において、前記コレットの下面は下に凸の曲線を形成し、前記第一方向に水平方向で交差する第二方向に直交する面における断面視において、前記コレットの下面は下に凸の曲線を形成するダイボンディング装置。
  8. ダイシングテープのうちダイの下方に位置する箇所と当接する可動ステージと、
    前記ダイシングテープのうち前記ダイより外側周辺に位置する箇所を吸着する固定ステージと、
    を備え、
    前記可動ステージは前記ダイを上が凹に湾曲させるための凹部を有し、前記固定ステージに対して水平方向の第一方向にスライド可能であり、
    前記第一方向に直交する面における断面視において、前記可動ステージの上面は上に凹の曲線を形成する剥離ユニット。
  9. ダイシングテープのうちダイの下方に位置する箇所と当接する可動ステージと、前記ダイシングテープのうち前記ダイより外側周辺に位置する箇所を吸着する固定ステージと、を備え、前記可動ステージは前記ダイを上が凹に湾曲させるための凹部を有する剥離ユニットと共に用いられるコレットであって、
    前記コレットの下面は前記湾曲したダイの上面と嵌合する曲面を有し、
    前記ダイシングテープの上に保持された前記湾曲したダイを吸着するコレット。
  10. 請求項９のコレットにおいて、
    前記可動ステージは前記固定ステージに対して水平方向の第一方向にスライド可能であり、
    前記第一方向に直交する面における断面視において、前記コレットの下面は下に凸の曲線を形成するコレット。
  11. ダイシングテープの上に保持されたダイを吸着するコレットと、前記ダイシングテープのうち前記ダイの下方に位置する箇所と当接する可動ステージと前記ダイシングテープのうち前記ダイより外側周辺に位置する箇所を吸着する固定ステージとを有し、前記ダイを前記ダイシングテープから剥離する剥離ユニットと、前記剥離ユニットを制御する制御部と、を備え、前記可動ステージは前記ダイを上が凹に湾曲させるための凹部を有し、前記コレットの下面は前記湾曲したダイの上面と嵌合する曲面を有するダイボンディング装置にダイシングテープを保持するウェハリングを搬入するウェハ搬入工程と、
    前記剥離ユニットおよび前記コレットで前記ダイを前記ダイシングテープから剥離してピックアップするピックアップ工程と、
    前記ダイシングテープからピックアップしたダイを基板に載置するボンディング工程と、
    を備える半導体装置の製造方法。
  12. 請求項１１の半導体装置の製造方法において、
    前記ピックアップ工程は、
    前記剥離ユニットが前記ダイシングテープを吸着することでダイシングテープを介して前記ダイを変形させるステップと、
    前記コレットが前記ダイを吸着するステップと、
    前記可動ステージが前記固定ステージに対して水平方向の第一方向にスライドするステップと、
    を有する半導体装置の製造方法。
  13. 請求項１１の半導体装置の製造方法において、
    前記可動ステージは、上下方向に移動可能な複数の環状ブロックで構成され、
    前記ピックアップ工程は、
    前記複数のブロックの外側のブロックから内側のブロックに方向に徐々に高さを低くして前記凹部を形成するステップと、
    前記剥離ユニットが前記ダイシングテープを吸着することでダイシングテープを介して前記ダイを変形させるステップと、
    前記コレットが前記ダイを吸着するステップと、
    前記複数のブロックを一つずつ上下方向に移動するステップと、
    を有する半導体装置の製造方法。
  14. 請求項１１の半導体装置の製造方法において、
    前記ダイの厚さは３０μｍ以下であり、湾曲した前記ダイの谷の底から前記ダイの端部までの高さは０μｍ超であり２０μｍ以下である半導体装置の製造方法。
  15. 請求項１２の半導体装置の製造方法において、
    前記第一方向に直交する面における断面視において、前記コレットの下面は下に凸の曲線を形成し、前記可動ステージの上面は上に凹の曲線を形成する半導体装置の製造方法。
  16. 請求項１５の半導体装置の製造方法において、
    前記第一方向に沿う方向における断面視において、前記コレットの下面は直線状であり、前記可動ステージの上面は直線状である半導体装置の製造方法。
  17. 請求項１３の半導体装置の製造方法において、
    水平方向の第一方向における断面視において、前記コレットの下面は下に凸の曲線を形成し、前記第一方向に水平方向で交差する第二方向における断面視において、前記コレットの下面は下に凸の曲線を形成する半導体装置の製造方法。
  18. 請求項１１の半導体装置の製造方法において、
    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。
  19. 請求項１１の半導体装置の製造方法において、
    前記ボンディング工程は、前記ダイを既にボンディングされているダイの上に載置する工程を有する半導体装置の製造方法。
  20. 請求項１９の半導体装置の製造方法において、
    前記ピックアップ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ステップを有し、
    前記ボンディング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ステップを有する半導体装置の製造方法。
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