JP7145557B1 - 半導体ダイのピックアップ装置及びピックアップ方法 - Google Patents

Abstract

半導体ダイのピックアップ装置（１００）において、ウェーハシート（１２）を吸着する吸着面（２２ａ）は上に凸に湾曲した湾曲面であり、制御部（７０）は、ステージ（２０）を上昇させてウェーハシート（１２）を押し上げた後、ステージ（２０）の内部を真空にして吸着面（２２ａ）にウェーハシート（１２）を吸着させ、ウェーハシート（１２）を吸着面（２２ａ）に吸着させた後、移動要素（３０）を吸着面（２２ａ）より突出させてコレット（１８）でウェーハシート（１２）から半導体ダイ（１５）をピックアップする。

Description

本発明は、ウェーハシートから半導体ダイをピックアップする半導体ダイのピックアップ装置の構造及び半導体ダイのピックアップ方法に関する。

半導体ダイは、６インチや８インチの大きさのウェーハを所定の大きさに切断して製造される。切断の際には切断した半導体ダイがバラバラにならないように裏面にウェーハシートを貼り付け、表面側からダイシングソーなどによってウェーハを切断する。この際、裏面に貼り付けられたウェーハシートは若干切り込まれるが切断されないで各半導体ダイを保持した状態となっている。そして切断された各半導体ダイは一つずつウェーハシートからピックアップされてダイボンディング等の次の工程に送られる。

半導体ダイをウェーハシートからピックアップする方法としては、球面状の吸着面を有するステージでウェーハシートを押し上げると共にその吸着面にウェーハシートを真空吸着させ、ステージの内部に配置した突き上げピンウェーハシートを貫通させるように押し上げ、ウェーハシートの上面に貼り付いている半導体ダイを下から突き上げて、コレットでその半導体ダイをピックアップする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０－９２９０７号公報

ところで、特許文献１の方法によると、ステージの球面状の吸着面では、隣接する半導体ダイの側面は上方に向かうほど間隔が大きくなるので、隣接する半導体同士が接触して割れやカケが発生することはない。しかし、引用文献１の図１に記載されているように、ステージの周縁ではウェーハシートが下に凸に変形し、隣接する半導体ダイの側面は上方に向かうほど間隔が小さくなる。

一方、近年、半導体ダイの切断をレーザで行う場合が多い。この場合、半導体ダイの切幅が非常に狭くなり、隣接する半導体ダイの側面間の隙間も非常に狭くなる。このため、ステージの周縁でウェーハシートが下に凸に変形し、隣接する半導体ダイの側面は上方に向かうほど間隔が小さくなると、隣接する半導体ダイの側面同士が接触して割れやカケが発生する場合があった。

そこで、本発明の半導体ダイのピックアップ装置は、半導体ダイをウェーハシートからピックアップする際の半導体ダイの損傷を抑制することを目的とする。

本発明の半導体ダイのピックアップ装置は、ウェーハシートの上面に貼り付けられた半導体ダイをピックアップする半導体ダイのピックアップ装置であって、ウェーハシートの下面を吸着する吸着面と、吸着面に設けられた開口と、を含むステージと、ステージを上下方向に駆動するステージ駆動機構と、ステージの開口の中に配置され、先端が吸着面より突出するように移動する移動要素と、を含み、移動要素を上下方向に駆動する移動要素駆動機構と、半導体ダイをピックアップするコレットと、ステージの内部を真空にする真空装置と、ステージ駆動機構と、移動要素駆動機構と、コレットと、真空装置との動作を調整する制御部と、を備え、吸着面は上に凸に湾曲した湾曲面であり、制御部は、ステージ駆動機構によって、ステージを上昇させてウェーハシートを押し上げ、ウェーハシートを押し上げた後、真空装置によってステージの内部を真空にして吸着面にウェーハシートを吸着させ、ウェーハシートを吸着面に吸着させた後、移動要素駆動機構によって移動要素を吸着面より突出させてウェーハシートの下からピックアップしようとする半導体ダイを突き上げると共に、コレットでウェーハシートから半導体ダイをピックアップすること、を特徴とする。

このように、ステージの吸着面を上に凸に湾曲した湾曲面とすることにより、ステージの吸着面では、隣接する半導体ダイの側面の隙間は上方に向かうほど間隔が大きくなり、隣接する半導体同士が接触して割れやカケが発生することを抑制できる。また、ステージでウェーハシートを押し上げた後、ウェーハシートを吸着面に吸着させるので、ウェーハシートを吸着面に吸着させた際に、ステージの周縁でウェーハシートが下に凸に変形して隣接する半導体ダイの側面の隙間が上方に向かうほど間隔が小さくなることがなくなる。このため、ステージの周縁で隣接する半導体ダイの側面同士が接触して割れやカケが発生することを抑制できる。

本発明の半導体ダイのピックアップ装置において、ステージは円筒形状で、吸着面は球冠面で、制御部は、ウェーハシートを押し上げる際に、ウェーハシートの下面がステージの円筒状の側面と吸着面との角部に接するまでステージを上昇させてもよい。

このように、ウェーハシートの下面がステージの円筒状の側面と吸着面との角部に接するまでステージを上昇させるので、ステージの周縁のウェーハシートが上に凸になるように変形し、隣接する半導体ダイの側面は上方に向かうほど間隔が大きくなるので、隣接する半導体同士が接触して割れやカケが発生することを抑制することができる。

また、本発明の半導体ダイのピックアップ装置において、角部は、ステージの側面と吸着面とを接続する曲面で構成され、制御部は、ウェーハシートを押し上げる際に、角部におけるステージの側面と吸着面との稜線の高さがステージの側面におけるウェーハシートの下面の高さ以上となるまでステージを上昇させてもよい。

このように、角部におけるステージの側面と吸着面との稜線の高さがステージの側面におけるウェーハシートの下面の高さ以上となるまでステージを上昇させるので、ステージの周縁のウェーハシートが上に凸になるように変形し、隣接する半導体ダイの側面は上方に向かうほど間隔が大きくなるので、隣接する半導体同士が接触して割れやカケが発生することを抑制することができる。

本発明の半導体ダイのピックアップ装置において、ステージは円筒形状で、吸着面は球冠面であり、ステージの開口は吸着面の中央に配置され、吸着面は、開口の周辺の内周部と、内周部の外側の外周部とで構成され、内周部に真空装置に連通する内側吸着孔を備え、制御部は、ウェーハシートを押し上げる際に、ウェーハシートの下面がステージの内周部の外周端に接するまでステージを上昇させ、ウェーハシートを吸着する際に、真空装置によって内側吸着孔を真空にして吸着面の内周部にウェーハシートを吸着させてもよい。

このように、球冠面である吸着面の内周部の外周端がウェーハシートの下面に接するまでステージを上昇させた後、内周部にウェーハシートを吸着させるので、ウェーハシートが吸着面の内周部に吸着された際に、吸着面の外周部でウェーハシートが下に凸に変形することを抑制し、隣接する半導体ダイが接触して割れやカケが発生することを抑制できる。

本発明の半導体ダイのピックアップ装置において、ステージは、外周部に真空装置に連通する外側吸着孔を更に備え、制御部は、ウェーハシートを押し上げる際に、ウェーハシートの下面がステージの外周部の外周端に接するまでステージを上昇させ、ウェーハシートを吸着する際に、真空装置によって内側吸着孔と外側吸着孔とを真空にして吸着面の内周部と外周部とにウェーハシートを吸着させてもよい。

このように、ステージの吸着面内周部と外周部とにウェーハシートを密着させるので、ウェーハシートが吸着面の内周部と外周部とに吸着された際に、吸着面の外周部でウェーハシートが下に凸に変形することを抑制し、隣接する半導体ダイが接触して割れやカケが発生することを抑制できる。

本発明の半導体ダイのピックアップ装置において、制御部は、ウェーハシートの周辺部分の上面に貼り付けられている半導体ダイをピックアップする場合には、ウェーハシートを押し上げる際に、ウェーハシートの下面がステージの内周部の外周端に接するまでステージを上昇させ、ウェーハシートを吸着する際に、真空装置によって内側吸着孔を真空にして吸着面の内周部にウェーハシートを吸着させ、ウェーハシートの中央部分の上面に貼り付けられている半導体ダイをピックアップする場合には、ウェーハシートを押し上げる際に、ウェーハシートの下面がステージの外周部の外周端に接するまでステージを上昇させ、ウェーハシートを吸着する際に、真空装置によって内側吸着孔と外側吸着孔とを真空にして吸着面の内周部と外周部とにウェーハシートを吸着させてもよい。

これにより、ウェーハシートの周辺部分に貼り付いている半導体ダイをピックアップする場合に、ステージの周縁に位置する半導体ダイにカケや割れが発生することを抑制することができる。

本発明の半導体ダイのピックアップ装置において、移動要素は、ステージの中心に配置される第１突き上げピンと、第１突き上げピンの外周に配置される円筒状の第２突き上げピンとで構成され、移動要素駆動機構は、第１突き上げピンと第２突き上げピンとを上下方向に駆動し、制御部は、半導体ダイをピックアップする際に、移動要素駆動機構によって、第２突き上げピンを吸着面より突出させた後に、第１突き上げピンを第２突き上げピンの先端よりも高い位置まで突出させてもよい。

このように、円筒状の第２突き上げピンを上昇させて、半導体ダイの外周部のウェーハシートに剥がれのきっかけを与えた後、第１突き上げピンで半導体ダイを更に突き上げてウェーハシートからピックアップするので、半導体ダイを損傷させることなくウェーハシートからピックアップすることができる。

本発明の半導体ダイのピックアップ方法は、ウェーハシートの上面に貼り付けられた半導体ダイをピックアップする半導体ダイのピックアップ方法であって、ウェーハシートの下面を吸着する吸着面と吸着面に設けられた開口とを含むステージと、ステージの開口の中に配置され、先端が吸着面より突出するように移動する移動要素と、半導体ダイをピックアップするコレットとを含み、吸着面が上に凸に湾曲した湾曲面であるピックアップ装置を準備する準備工程と、ステージを上昇させてウェーハシートを押し上げる押し上げ工程と、押し上げ工程の後に吸着面にウェーハシートを吸着させる吸着工程と、吸着工程の後、移動要素を吸着面より突出させてウェーハシートの下からピックアップしようとする半導体ダイを突き上げると共に、半導体ダイをコレットでピックアップするピックアップ工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の半導体ダイのピックアップ方法において、準備工程で準備する半導体ダイのピックアップ装置は、ステージが円筒形状で、吸着面が球冠面であり、押し上げ工程は、ウェーハシートの下面がステージの円筒状の側面と吸着面との角部に接するまでステージを上昇させてもよい。

本発明の半導体ダイのピックアップ方法において、準備工程で準備する半導体ダイのピックアップ装置は、角部がステージの側面と吸着面とを接続する曲面で構成され、押し上げ工程は、角部におけるステージの側面と吸着面との稜線の高さがステージの側面におけるウェーハシートの下面の高さ以上となるまでステージを上昇させてもよい。

本発明の半導体ダイのピックアップ方法において、準備工程で準備する半導体ダイのピックアップ装置は、ステージが円筒形状で、吸着面が球冠面であり、ステージの開口は吸着面の中央に配置され、吸着面は、開口の周辺の内周部と、内周部の外側の外周部とで構成され、内周部に内側吸着孔を備え、押し上げ工程は、ウェーハシートの下面がステージの内周部の外周端に接するまでステージを上昇させ、吸着工程は、内側吸着孔を真空にして吸着面の内周部にウェーハシートを吸着させてもよい。

本発明の半導体ダイのピックアップ方法において、準備工程で準備する半導体ダイのピックアップ装置は、外周部に外側吸着孔を更に備え、押し上げ工程は、ウェーハシートの下面がステージの外周部の外周端に接するまでステージを上昇させ、吸着工程は、内側吸着孔と外側吸着孔とを真空にして吸着面の内周部と外周部とにウェーハシートを吸着させてもよい。

本発明の半導体ダイのピックアップ方法において、ウェーハシートの周辺部分の上面に貼り付けられている半導体ダイをピックアップする場合には、押し上げ工程は、ウェーハシートの下面がステージの内周部の外周端に接するまでステージを上昇させ、吸着工程は、内側吸着孔を真空にして吸着面の内周部にウェーハシートを吸着させ、ウェーハシートの中央部分の上面に貼り付けられている半導体ダイをピックアップする場合には、押し上げ工程は、ウェーハシートの下面がステージの外周部の外周端に接するまでステージを上昇させ、吸着工程は、内側吸着孔と外側吸着孔とを真空にして吸着面の内周部と外周部とにウェーハシートを吸着させてもよい。

本発明の半導体ダイのピックアップ方法において、準備工程で準備する半導体ダイのピックアップ装置は、移動要素がステージの中心に配置される第１突き上げピンと、第１突き上げピンの外周に配置される円筒状の第２突き上げピンとで構成され、ピックアップ工程は、第２突き上げピンを吸着面より突出させた後に、第１突き上げピンを第２突き上げピンの先端よりも高い位置まで突出させて、半導体ダイをコレットでピックアップしてもよい。

本発明の半導体ダイのピックアップ装置は、半導体ダイをウェーハシートからピックアップする際の半導体ダイの損傷を抑制できる。

実施形態の半導体ダイのピックアップ装置の構成を示す系統図である。 図１に示す半導体ダイのピックアップ装置のステージの断面図である。 図２に示すＡ部の詳細断面図である。 ステージの高さを変化させた場合のウェーハシートの下面とステージの吸着面との接触領域を示す説明図である。 図１に示す半導体ダイのピックアップ装置による半導体ダイのピックアップ動作の説明図であって、ステージの頂点がウェーハシートの下面に接する位置（Ｚ＝０）までステージを上昇させた際のステージとウェーハシートと半導体ダイとを示す断面図である。 図５に示す状態からステージの頂点を図４に示すＺ１まで上昇させた際のステージとウェーハシートと半導体ダイとを示す断面図である。 図６に示す状態からステージの頂点を図４に示すＺ３まで上昇させた際のステージとウェーハシートと半導体ダイとを示す断面図である。 図７に示すＢ部の詳細断面図である。 図７に示す状態からステージの内部を真空にしてウェーハシートをステージの吸着面に吸着させた際のステージとウェーハシートと半導体ダイとを示す断面図である。 図９に示す状態から、第２突き上げピンを吸着面より突出させた際のステージとウェーハシートと半導体ダイとコレットとを示す断面図である。 図１０に示す状態から、第１突き上げピンの先端を第２突き上げピンの先端よりも上に上昇させて半導体ダイを上方向に突き上げた際のステージとウェーハシートと半導体ダイとコレットとを示す断面図である。 ステージを高さＺ２まで上昇させた際の、ステージとウェーハシートとの位置関係と寸法とを示す説明図である。 他の実施形態の半導体ダイのピックアップ装置のステージの断面とステージに接続された真空装置の系統とを示す図である。 図１３に示す半導体ダイのピックアップ装置による半導体ダイの第１のピックアップ動作の説明図であって、ステージの頂点を図４に示すＺ１まで上昇させた際のステージとウェーハシートと半導体ダイとを示す断面図である。 図１４に示す状態から、内側吸着孔を真空にして吸着面の内周部にウェーハシートを吸着させた状態を示す断面図である。 図１５に示す状態から、第２突き上げピンを吸着面より突出させた際のステージとウェーハシートと半導体ダイとコレットとを示す断面図である。 図１６に示す状態から、第１突き上げピンの先端を第２突き上げピンの先端よりも上に上昇させて半導体ダイを上方向に突き上げた際のステージとウェーハシートと半導体ダイとコレットとを示す断面図である。 図１３に示す半導体ダイのピックアップ装置による半導体ダイの第２のピックアップ動作の説明図であって、ステージの頂点を図４に示すＺ２まで上昇させた際のステージとウェーハシートと半導体ダイとを示す断面図である。 図１８に示す状態から、内側吸着孔と外側吸着孔とを真空にして吸着面の内周部と外周部とにウェーハシートを吸着させた状態のウェーハシートと半導体ダイとコレットとを示す断面図である。 ステージがウェーハリングの中心から一方側にずれた位置にある場合にステージを高さＺ４まで上昇させた際の、ステージとウェーハシートとの位置関係と寸法とを示す説明図である。 対比例の半導体ダイのピックアップ装置において、ステージを上昇させる前のステージの高さＺが図４に示す０の状態で、ステージの内部を真空にして吸着面にウェーハシートの下面を吸着させた際のステージとウェーハシートと半導体ダイとを示す断面図である。

以下、図面を参照しながら実施形態の半導体ダイのピックアップ装置１００について説明する。

図１に示すように、実施形態の半導体ダイのピックアップ装置１００（以下、ピックアップ装置１００という）は、ウェーハホルダ１０と、ステージ２０と、コレット１８と、ウェーハホルダ水平方向駆動部６１と、ステージ上下方向駆動部６２と、コレット駆動部６３と、真空弁６４、６５と、真空装置６８と、制御部７０と、を備えている。

ウェーハホルダ１０は、フランジ部を持つ円環状のエキスパンドリング１６とリング押さえ１７とを備えており、ウェーハ１１を切断した半導体ダイ１５が上面１２ａに貼り付けられたウェーハシート１２を保持する。ウェーハホルダ１０は、ウェーハホルダ水平方向駆動部６１により水平方向に移動する。

ここで、半導体ダイ１５が上面１２ａに貼り付けられたウェーハシート１２は、次のように、ウェーハホルダ１０に保持される。ウェーハ１１は裏面にウェーハシート１２が貼り付けられており、ウェーハシート１２の外周部には金属製のリング１３が取付けられている。ウェーハ１１は切断工程で表面側からダイシングソーなどによって切断されて各半導体ダイ１５となり、各半導体ダイ１５の間にはダイシングの際に隙間１４が出来る。ウェーハ１１を切断してもウェーハシート１２は切断されておらず、各半導体ダイ１５はウェーハシート１２によって保持されている。

半導体ダイ１５が上面１２ａに貼り付けられたウェーハシート１２の下面１２ｂをエキスパンドリング１６の保持面１６ａの上に接するように載置し、リング１３の位置がエキスパンドリング１６のフランジ１６ｂの上になるように調整する。そして、図１中の矢印８０に示すように上からリング押さえ１７でリング１３をエキスパンドリング１６のフランジ１６ｂの上に押し付けてフランジ１６ｂの上に固定する。これにより、半導体ダイ１５が上面１２ａに貼り付けられたウェーハシート１２がウェーハホルダ１０に保持される。この際、ウェーハシート１２の下面１２ｂはエキスパンドリング１６の保持面１６ａの外周端に固定される。

ステージ２０は、ウェーハホルダ１０の下面に配置されている。ステージ２０は、円筒形状の円筒部２１と、円筒部２１の上側の蓋である上端板２２とで構成されている。上端板２２の表面は、ウェーハシート１２の下面１２ｂを吸着する吸着面２２ａであり、上端板２２の中央には移動要素３０が出入りする開口２３が設けられており、開口２３の周囲にはウェーハシート１２の下面１２ｂを吸着する吸着孔２４が設けられている。円筒部２１の内部には移動要素３０と、移動要素３０を駆動する移動要素駆動機構２９とが設けられている。移動要素３０は、ステージ２０の中心に配置される第１突き上げピン３１と、第１突き上げピン３１の外周に配置される円筒状の第２突き上げピン３２とで構成される。移動要素駆動機構２９は、内部に駆動モータ、ギヤ、リンク機構等を含み、第１突き上げピン３１と第２突き上げピン３２とを開口２３を通して吸着面２２ａより突出するように上下方向に駆動する。ステージ２０は、ステージ上下方向駆動部６２によって全体が上下方向に移動する。また、ステージ２０の内部は、真空弁６４を介して真空装置６８に接続されている。ステージ２０の詳細については、図２、３を参照しながら説明する。

コレット１８は、ウェーハシート１２の上側に配置されて下面に半導体ダイ１５を吸着保持すると共に半導体ダイ１５をウェーハシート１２の上面１２ａからピックアップする。コレット１８は、半導体ダイ１５を下面に真空吸着するための吸引孔１９が設けられている。吸引孔１９は、真空弁６５を介して真空装置６８に接続されている。コレット１８は、コレット駆動部６３により、上下左右方向に移動する。

ウェーハホルダ水平方向駆動部６１と、ステージ上下方向駆動部６２と、コレット駆動部６３と、真空弁６４、６５と、真空装置６８と、移動要素駆動機構２９とは、制御部７０に接続されており、制御部７０の指令によって動作する。制御部７０は、内部に情報処理を行うプロセッサであるＣＰＵ７１と、プログラム等を格納するメモリ７２とを含むコンピュータである。

次に図２、３を参照しながらステージ２０の構成について説明する。先に述べたように、ステージ２０は、円筒部２１と、円筒部２１の上側の蓋である上端板２２とで構成されている。上端板２２の表面は、上に凸に湾曲した湾曲面となっており、ウェーハシート１２の下面１２ｂを吸着する吸着面２２ａを構成する。吸着面２２ａは、図２に示すように半径Ｒ１で、中心角がθｒの球冠面である。吸着面２２ａと円筒部２１の側面２１ａとは曲面で接続されている。曲面は半径Ｒ２、角度θｃの円弧断面の円環面であり、吸着面２２ａと側面２１ａとを接続する角部２５を構成する。ここで、半径Ｒ２は半径Ｒ１よりも小さく、例えば、Ｒ＝６００ｍｍ程度に対して０．１～０．５ｍｍ程度の大きさである。

吸着面２２ａの外周端と角部２５の内周端とは吸着面２２ａの外周端の接線方向が角部２５の内周端の接線方向となるように円環状の接続線２５ａで接続されている。また、角部２５の外周端と円筒部２１の側面とは角部２５の外周端が側面２１ａの方向である垂直方向となるように円環状の接続線２５ｂで接続されている。また、吸着面２２ａの頂点は頂点２２ｂで表される。尚、図２に示す円環線２２ｃは、接続線２５ａと頂点２２ｂとの中間の吸着面２２ａの上の円環線である。

図３に示すように、球冠面である吸着面２２ａの接続線２５ａに接して半径方向外側に延びる面は、接続線２５ａにおける吸着面２２ａの接線方向の接面２２ｔである。そして、この接面２２ｔと円筒部２１の側面２１ａとの円形の交線は、角部２５における吸着面２２ａと側面２１ａとの稜線２５ｓを構成する。このように、稜線２５ｓは、接続線２５ａにおける吸着面２２ａの接面２２ｔと側面２１ａとの交差線である。

図２に戻って、上端板２２の中央には、上端板２２を貫通する円形の開口２３が設けられている。第１突き上げピン３１と第２突き上げピン３２とで構成される移動要素３０は開口２３の中で先端が吸着面２２ａから突出するように上下方向に移動する。また、開口２３の外周側には、吸着面２２ａとステージ２０の内部とを連通する複数の吸着孔２４が設けられている。図１に示すように、ステージ２０の内部は、真空弁６４を介して真空装置６８に接続されている。開口２３と吸着孔２４とは真空弁６４が開となると真空装置６８によりステージ２０の内部と共に真空になり、吸着面２２ａにウェーハシート１２の下面１２ｂを真空吸着する。

次に、図４から図１１を参照しながらピックアップ装置１００によって半導体ダイ１５をピックアップする動作について説明する。以下の説明では、ウェーハシート１２は、下面１２ｂの高さＺが０の位置でウェーハホルダ１０のエキスパンドリング１６の保持面１６ａの上に水平に保持されていることして説明する。図４に示す固定円環線１２ｆは、ウェーハシート１２の下面１２ｂが接するエキスパンドリング１６の保持面１６ａの外周端を示す線であり、ウェーハシート１２がエキスパンドリング１６の保持面１６ａに固定される位置を示す線である。また、図５に示すように、ウェーハシート１２の上面１２ａには、複数の半導体ダイ１５１～１５５が貼り付けられた状態となっており、ピックアップ装置１００は、中央の半導体ダイ１５１をピックアップすることとして説明する。

図４のＺ＝０の図及び図５に示すように、制御部７０のプロセッサであるＣＰＵ７１は、ウェーハホルダ水平方向駆動部６１を駆動してウェーハホルダ１０を水平方向に駆動し、ピックアップする半導体ダイ１５１がステージ２０の円筒部２１の中心２１ｃとなるように、ウェーハホルダ１０の水平位置を調整する。そして、制御部７０のＣＰＵ７１は、ステージ上下方向駆動部６２を駆動して、ステージ２０の吸着面２２ａの頂点２２ｂの高さＺを０の位置に調整する。これにより、図５に示すように、半導体ダイ１５１の中心がステージ２０の中心２１ｃに位置し、吸着面２２ａの頂点２２ｂがウェーハシート１２の下面１２ｂに接した状態となる。

吸着面２２ａは、球冠面となっているので、この状態では、頂点２２ｂのみがウェーハシート１２の下面１２ｂに接している。また、この状態では、真空弁６４は閉で、ステージ２０の内部は大気圧となっており、ウェーハシート１２は吸着面２２ａの上に吸着していない。従って、頂点２２ｂ以外の部分では、ステージ２０の吸着面２２ａとウェーハシート１２の下面１２ｂとの間には隙間が開いている。

また、ウェーハシート１２は水平に延びた状態となっており、ウェーハシート１２の上面１２ａに貼り付けられた半導体ダイ１５１～１５５の各側面の上端の隙間はいずれもＷ０となっている。

図４のＺ＝Ｚ１の図及び図６に示すように、制御部７０のＣＰＵ７１はステージ上下方向駆動部６２を駆動して、ステージ２０の吸着面２２ａの頂点２２ｂを高さＺ１まで上昇させてウェーハシート１２を押し上げる（押し上げ工程）。すると、図４のＺ＝Ｚ１の図中の太い実線で示すように円環線２２ｃよりも中心側の吸着面２２ａの上にウェーハシート１２の下面１２ｂが接する。この際、ウェーハシート１２の下面１２ｂは、円環線２２ｃにおける吸着面２２ａの接線方向に向かって延びており、高さＺが０の面から角度θ１だけ傾斜している。円環線２２ｃに囲まれる吸着面２２ａの領域は、半径Ｒ１で中心角が２×θ１の上に凸の球冠面となる。

円環線２２ｃの内周側のウェーハシート１２は、吸着面２２ａの球冠面に沿って上に凸に変形する。このため、中心に位置する半導体ダイ１５１と隣接する半導体ダイ１５２の側面の隙間は上方に向かうほど間隔が大きくなり、半導体ダイ１５１と半導体ダイ１５２との側面の上端の隙間は図５に示すＷ０よりも広いＷ１に広がる。同様に、半導体ダイ１５１と半導体ダイ１５３との側面の上端の隙間もＷ１に広がる。

この状態では、真空弁６４は閉で、ステージ２０の内部は大気圧となっており、ウェーハシート１２は吸着面２２ａの上に吸着していないので、円環線２２ｃよりも外周側の吸着面２２ａとウェーハシート１２の下面１２ｂとの間には隙間が開いている。このため、円環線２２ｃよりも外周側のウェーハシート１２は円環線２２ｃにおける吸着面２２ａの接線方向に向かって直線的に延びるので、その上に貼り付けられている半導体ダイ１５２と隣接する半導体ダイ１５４の側面は平行で、側面の上端の隙間は図５で説明したＷ０のままとなっている。同様に、半導体ダイ１５３と隣接する半導体ダイ１５５の側面の上端の隙間も図５で説明したＷ０のままとなっている。

図４のＺ＝Ｚ２の図に示すように、制御部７０のＣＰＵ７１はステージ上下方向駆動部６２を駆動して、ステージ２０の吸着面２２ａの頂点２２ｂの高さＺをＺ２まで上昇させて更にウェーハシート１２を押し上げる。すると、図４のＺ＝Ｚ２の図中の太い実線で示すように頂点２２ｂから吸着面２２ａと角部２５との接続線２５ａまでの範囲の吸着面２２ａにウェーハシート１２の下面１２ｂが接する。この場合は、ウェーハシート１２の下面１２ｂは、接続線２５ａにおける吸着面２２ａの接線方向に向かって延びており、高さＺが０の面から角度θ２だけ傾斜している。接続線２５ａに囲まれる吸着面２２ａの領域は、半径Ｒ１で中心角が２×θ２の上に凸の球冠面となる。

この状態では、接続線２５ａよりも外周側の角部２５とウェーハシート１２の下面１２ｂとの間には、隙間が開いている。また、この際、稜線２５ｓの高さは、円筒部２１の側面２１ａの位置におけるウェーハシート１２の下面１２ｂの高さと同一の高さとなっている。

更に、図４のＺ＝Ｚ３の図及び図７に示すように、制御部７０のＣＰＵ７１はステージ上下方向駆動部６２を駆動して、ステージ２０の吸着面２２ａの頂点２２ｂの高さＺをＺ３まで上昇させて更にウェーハシート１２を押し上げる。すると、図４のＺ＝Ｚ３の図中の太い実線で示すように頂点２２ｂから角部２５の中の円環線２５ｃまでの範囲にウェーハシート１２の下面１２ｂが接する。この場合は、ウェーハシート１２の下面１２ｂは、角部２５の円環線２５ｃの接線方向に向かって延びており、高さＺが０の面から角度θ３だけ傾斜している。円環線２５ｃに囲まれる領域は、吸着面２２ａから角部２５の曲面に延びる上に凸の湾曲面となる。

円環線２５ｃよりもステージ２０の中心側のウェーハシート１２は、吸着面２２ａと角部２５の局面に沿った上に凸の湾曲面に沿って上に凸に変形するので、図７に示すように、その上に貼り付けられている半導体ダイ１５２と隣接する半導体ダイ１５４の側面の隙間は上方に向かうほど間隔が大きくなり、半導体ダイ１５２と半導体ダイ１５４の側面の上端の隙間は図５で説明したＷ０よりも広いＷ２に広がっている。同様に、半導体ダイ１５３と半導体ダイ１５５の側面の上端の隙間もＷ２に広がっている。

ステージ２０の頂点２０ｂを高さＺ３の位置まで上昇させると、ウェーハシート１２の下面１２ｂは、吸着面２２ａの外周端である接続線２５ａの外側の角部２５の曲面の一部に接する。この部分の半径Ｒ２は吸着面２２ａの半径Ｒ１よりも小さいので、ウェーハシート１２の円環線２５ｃの近傍の曲げ半径は吸着面２２ａに沿って曲がっているウェーハシート１２の曲げ半径よりも小さくなる。このため、半導体ダイ１５２と隣接する半導体ダイ１５４の側面の隙間の広がり角度は半導体ダイ１５１と半導体ダイ１５２との側面の隙間の広がり角度よりも大きくなる。このため、隙間Ｗ２は隙間Ｗ１よりも広くなる。

この状態では、真空弁６４は閉で、ステージ２０の内部は大気圧となっており、ウェーハシート１２は吸着面２２ａの上に吸着していないので、円環線２５ｃよりも外周側の角部２５とウェーハシート１２の下面１２ｂとの間には、隙間が開いている。また、図８に示すように、この際、稜線２５ｓの高さは、円筒部２１の側面２１ａの位置におけるウェーハシート１２の下面１２ｂの高さ１２ｅよりも高くなっている。

次に制御部７０のＣＰＵ７１は、真空弁６４を開としてステージ２０の内部を真空にする。これにより、開口２３と複数の吸着孔２４とが真空となり、ウェーハシート１２の下面１２ｂを吸着面２２ａに真空吸着する（吸着工程）。

ステージ２０の頂点２２ｂを高さＺ３まで上昇させると、図７を参照して説明したようにウェーハシート１２は、吸着面２２ａの球冠面と角部２５の曲面に沿って上に凸に変形した状態で、下面１２ｂが吸着面２２ａの球冠面と角部２５の曲面の上に接する。このため、ステージ２０の内部を真空にしてウェーハシート１２の下面１２ｂを吸着面２２ａの上に真空吸着した際にウェーハシート１２は真空吸着前と同様の上に凸に変形した状態を保持する。これにより、ウェーハシート１２の下面１２ｂを吸着面２２ａに真空吸着しても各半導体ダイ１５１～１５５の上端の隙間は図７を参照して説明した当初のＷ０よりも広いＷ１、Ｗ２の状態に保持される。

次に制御部７０のＣＰＵ７１は、コレット駆動部６３によりコレット１８を半導体ダイ１５１の上に移動させ、真空弁６５を開にしてコレット１８の吸引孔１９を真空にしてコレット１８を半導体ダイ１５１に真空吸着させる。そして、制御部７０のＣＰＵ７１は、移動要素駆動機構２９を駆動して図１０に示すように、第１突き上げピン３１と第２突き上げピン３２とを一体にして上方向に移動させ、各先端を吸着面２２ａから突出させて半導体ダイ１５１を突き上げると共に、第１突き上げピン３１、第２突き上げピン３２の上昇に合わせてコレット１８を上昇させる。

これにより、半導体ダイ１５１の周縁でウェーハシート１２との半導体ダイ１５１との剥がれのきっかけを生成する。この際、半導体ダイ１５１の周縁の小さな剥がれを生成してもよい。

そして、制御部７０のＣＰＵ７１は、図１１に示すように第１突き上げピン３１を更に上昇させて半導体ダイ１５１を突き上げると共に、第１突き上げピン３１の上昇に合わせてコレット１８を上昇させて、コレット１８で半導体ダイ１５１をピックアップする（ピックアップ工程）。

以上説明したように、実施形態のピックアップ装置１００は、ステージ２０の吸着面２２ａを上に凸の球冠面としているので、図５から図７に示すように、ステージ２０を上昇させるにつれて、ウェーハシート１２は吸着面２２ａの球冠面や角部２５の局面に沿って上に凸に変形し、図７、図８に示すようにステージ２０の高さＺをＺ３まで上昇させると、各半導体ダイ１５１～１５５の側面の上端の隙間が当初のＷ０よりも広いＷ１、Ｗ２に広がる。

また、ステージ２０を高さＺ３まで上昇させると、ウェーハシート１２は、吸着面２２ａの球冠面と角部２５の曲面に沿って上に凸に変形した状態で、下面１２ｂが吸着面２２ａの球冠面と角部２５の曲面の上に接している。このため、ステージ２０の内部を真空にしてウェーハシート１２の下面１２ｂを吸着面２２ａの上に真空吸着した際にウェーハシート１２は上に凸に変形した状態に保持し、各半導体ダイ１５１～１５５の上端の隙間は当初のＷ０よりも広いＷ１、Ｗ２となった状態に保持される。これにより、ピックアップ動作の際に隣接する半導体ダイ１５１～１５５の側面の上端が接触してカケや割れが発生することを抑制することができる。

これに対して、図２１に示す対比例のピックアップ装置３００のようにステージ２０を上昇させる前で、吸着面２２ａの頂点２２ｂの高さＺが０にある状態でウェーハシート１２を真空吸着すると、ウェーハシート１２は、吸着面２２ａの上では上に凸の球冠面に沿って上に凸に変形する。この際、ウェーハシート１２の下面１２ｂは高さＺが０より下方に向かって変形する。図４を参照して説明したようにウェーハシート１２は高さＺが０の固定円環線１２ｆでエキスパンドリング１６に固定されている。従って、真空吸着されていない外周側の吸着孔２４よりも外側では、ウェーハシート１２は高さＺが０の固定円環線１２ｆに向かって上方向に向かって伸びる。このため、ステージ２０の周縁では、ウェーハシート１２は下に凸に湾曲変形する。そして、この下に凸に湾曲変形したウェーハシート１２の上に貼り付けられている半導体ダイ１５３と隣接する半導体ダイ１５５の側面は、上に向かうにつれて狭くなり、側面の上端の隙間の幅は、図５に示す当初の幅Ｗ０からＷ０より狭いＷ４に縮まる。このため、図２１に示す半導体ダイのピックアップ装置３００では、半導体ダイ１５１～１５５をピックアップする際にステージ２０の周縁に位置する半導体ダイ１５３と隣接する半導体ダイ１５５の側面の上端が接触してカケや割れが発生する場合がある。特に、初期の幅Ｗ０が狭い場合には、半導体ダイ１５３、１５５にカケや割れが発生する可能性が高くなる。

これに対して、実施形態のピックアップ装置１００では、先に述べたように、ウェーハシート１２の下面１２ｂが吸着面２２ａの球冠面と角部２５の曲面に接触するまでステージ２０を上昇させた後、ウェーハシート１２を吸着面２２ａに真空吸着するので、ウェーハシート１２が上に凸に変形した状態に保持し、ウェーハシート１２が下に凸に変形することを防止する。これにより、各半導体ダイ１５１～１５５の上端の隙間が当初のＷ０よりも広いＷ１、Ｗ２となった状態を保持し、ピックアップ動作の際に隣接する半導体ダイ１５１～１５５の側面の上端が接触してカケや割れが発生することを抑制することができる。

以上の説明では、制御部７０は、ステージ２０の頂点２０ｂを高さＺ３まで上昇させることとしたが、これに限らず、高さはＺ２以上であればよく、例えば、ステージ２０の頂点２２ｂを高さＺ２まで上昇させた後、ウェーハシート１２を吸着面２２ａに真空吸着させてもよい。

この場合、ウェーハシート１２は角部２５の曲面には掛からないので、半導体ダイ１５３と隣接する半導体ダイ１５５の側面の隙間の広がり角度は、高さＺ３までステージ２０を上昇させた場合よりも小さくなり、半導体ダイ１５１と半導体ダイ１５２との側面の上端の隙間はＷ０よりも広く、Ｗ２よりも狭いＷ３となる。これについては、後の他の実施例の説明で詳細に説明する。

以上、実施形態のピックアップ装置１００の構造と半導体ダイ１５１のピックアップ動作について説明したが、次に、図１２を参照しながら、ピックアップ装置１００のステージ２０の設計例について簡単に説明する。

図１２は、図４のＺ＝Ｚ２の図と同様、ステージ２０の吸着面２２ａの頂点２２ｂを高さＺ２まで上昇した状態を示している。図１２において、ステージ２０の直径はｄ、エキスパンドリング１６のウェーハシート１２を固定する固定円環線１２ｆの直径をＤとする。

ウェーハシート１２の下面１２ｂは、高さＺが０の水平線に対して角度θ２で斜め上に向かって延びており、吸着面２２ａの外周端である接続線２５ａに接している。固定円環線１２ｆの直径Ｄは、３００ｍｍ、ステージ２０の直径ｄは、８ｍｍであり、Ｄはｄに対して大きいので
ｔａｎ（θ２）≒２×Ｚ２／Ｄ ・・・・・ （１）
となる。
式（１）から角度θ２は
θ２＝ｔａｎ^－１（２×Ｚ２／Ｄ） ・・・・ （２）
となる。
また、角部２５のＲ２は０．１～０．５ｍｍ程度でステージ２０の直径ｄに対して非常に小さいので
ｓｉｎ（θ２）≒（ｄ／２）／Ｒ≒θ２ ・・・・ （３）
となる。
式（１）と式（３）とから、
ｄ／（２×Ｒ）＝ｔａｎ^－１（２×Ｚ２／Ｄ） ・・・ （４）
Ｒ＝ｄ／２×ｔａｎ^－１（２×Ｚ２／Ｄ） ・・・ （５）
となる。
ここで、Ｚ２＝１ｍｍ、Ｄ＝３００ｍｍ、ｄ＝８ｍｍとするとＲ≒６００ｍｍとなる。
つまり、直径８ｍｍのステージ２０の場合、吸着面２２ａの球冠面の半径Ｒ１を６００ｍｍとするとステージ２０を１ｍｍ上昇させてから、ステージ２０の内部を真空にしてウェーハシート１２を吸着させればよい。

以上説明した設計例にかかわらず、半径Ｒ１、ステージ２０の上昇量は、それぞれの半導体ダイのピックアップ装置で自由に設定可能である。

次に図１３を参照して他の実施形態の半導体ダイのピックアップ装置１１０（以下、ピックアップ装置１１０という）の構成について説明する。先に図１を参照して説明したピックアップ装置１００と同一の部位には、同一の符号を付して説明は省略する。

図１３に示すように、ピックアップ装置１１０はステージ１２０の構成が先に図１、２を参照して説明したピックアップ装置１００のステージ２０の構成と異なる他は、先に説明したピックアップ装置１００と同一の構成である。

ステージ１２０は、吸着面１２２ａが中央に設けられた開口１２３の周辺の内周部１２２ｅと、内周部１２２ｅの外側の外周部１２２ｆとで構成されており、内周部１２２ｅには内側吸着孔１２４ａが設けられ、外周部１２２ｆには外側吸着孔１２４ｂが設けられている。吸着面１２２ａは先に図２を参照して説明したステージ２０と同様、半径Ｒ１で中心角がθｒの球冠面である。吸着面１２２ａと円筒部１２１の側面１２１ａとは半径Ｒ２で角度θｃの曲面で構成される角部１２５で接続されている。

吸着面１２２ａの外周端と角部１２５の内周端とは吸着面１２２ａの外周端の接線方向が角部１２５の内周端の接線方向となるように円環状の接続線１２５ａで接続されている。接続線１２５ａは、吸着面１２２ａの外周端を示す円環線１２２ｄでもある。また、角部１２５の外周端と円筒部２１の側面とは円環状の接続線１２５ｂで接続されている。

ここで、内周部１２２ｅは、内側吸着孔１２４ａと外側吸着孔１２４ｂとの間の円環線１２２ｃの内側の吸着面１２２ａの範囲であり、半径Ｒ１、中心角θｉの球冠面である。円環線１２２ｃは内周部１２２ｅの外周端を規定する円環線となる。円環線１２２ｃは、ステージ２０の円環線２２ｃと同様、頂点１２２ｂを高さＺ１まで上昇させた際に、円環線１２２ｃにおける吸着面１２２ａの接線方向がウェーハシート１２の下面１２ｂの延びる方向となる位置に配置されている。

外周部１２２ｆは、内周部１２２ｅの外周端である円環線１２２から吸着面１２２ａの外周端を示す円環線１２２ｄ或いは接続線１２５ａまでの範囲である。外周部１２２ｆは半径Ｒ１、角度がθｏの球帯面である。

内側吸着孔１２４ａはステージ２０の円筒部２１の内部に連通しており、円筒部２１に接続される配管に取付けられた真空弁６４が開となると、開口１２３と共に真空装置６８によって真空となる。

外側吸着孔１２４ｂはステージ２０の円筒部２１の内部に設けられた仕切り壁１２７で囲まれた外側キャビティ１２６に連通している。外側吸着孔１２４ｂは、外側キャビティ１２６に接続された配管に取付けられた真空弁６６が開となると真空装置６８によって真空となる。外側キャビティ１２６は開口１２３、内側吸着孔１２４ａとは連通していない。このため、真空弁６４，６６を開閉することにより、内側吸着孔１２４ａと外側吸着孔１２４ｂとは別々に真空状態、大気圧状態を切り替えることができる。

ここで、真空弁６６は、真空弁６４と同様、制御部７０に接続されて制御部７０の指令によって動作する。

次に図１４から図１７を参照してピックアップ装置１１０の第１のピックアップ動作について説明する。第１のピックアップ動作は、ステージ１２０の頂点１２２ｂを高さＺ１まで上昇させてウェーハシート１２を押し上げる押し上げ工程の後に、ステージ１２０の内側吸着孔１２４ａを真空にしてウェーハシート１２の下面１２ｂを吸着面１２２ａの内周部１２２ｅに吸着し（吸着工程）、その後、半導体ダイ１５１をピックアップする動作である。

図１４に示すように、制御部７０のＣＰＵ７１は、ステージ上下方向駆動部６２を駆動してステージ１２０の頂点１２２ｂを高さＺ１まで上昇させてウェーハシート１２を押し上げる。

先に述べたように、円環線１２２ｃは、頂点１２２ｂを高さＺ１まで上昇させた際に、円環線１２２ｃにおける吸着面１２２ａの接線方向がウェーハシート１２の下面１２ｂの延びる方向となる位置に配置されている。このため、頂点１２２ｂを高さＺ１まで上昇させると、図６を参照して説明したと同様、円環線１２２ｃよりも中心側の吸着面１２２ａの内周部１２２ｅの上にウェーハシート１２の下面１２ｂが接する。この際、ウェーハシート１２の下面１２ｂは、円環線１２２ｃにおける吸着面１２２ａの接線方向に向かって延びている。ウェーハシート１２は、吸着面１２２ａの内周部１２２ｅに沿って上に凸に変形する。このため、中心に位置する半導体ダイ１５１と隣接する半導体ダイ１５２の側面の隙間は上方に向かうほど間隔が大きくなり、半導体ダイ１５１と半導体ダイ１５２との側面の上端の隙間は図５に示すＷ０よりも広いＷ１に広がる。同様に、半導体ダイ１５１と半導体ダイ１５３との側面の上端の隙間もＷ１に広がる。

この状態では、真空弁６４、６６は閉で、ステージ１２０の内部、外側キャビティ１２６は大気圧となっており、内側吸着孔１２４ａ、外側吸着孔１２４ｂは共に大気圧であり、ウェーハシート１２は内周部１２２ｅ、外周部１２２ｆの上には吸着していない。このため、円環線１２２ｃよりも外周の外周部１２２ｆとウェーハシート１２の下面１２ｂとの間には隙間が開いている。また、円環線１２２ｃよりも外周側の外周部１２２ｆの上側のウェーハシート１２は円環線１２２ｃにおける接線方向に向かって直線的に延びるので、外周部１２２ｆの上側に位置するウェーハシート１２の上面１２ａに貼り付けられている半導体ダイ１５２と隣接する半導体ダイ１５４の側面は平行で、側面の上端の隙間は図５で説明したＷ０のままとなっている。同様に、半導体ダイ１５３と隣接する半導体ダイ１５５の側面の上端の隙間も図５で説明したＷ０のままとなっている。

次に、制御部７０のＣＰＵ７１は、真空弁６４を開として図１５に示すように、開口１２３と内側吸着孔１２４ａを真空にして、吸着面１２２ａの内周部１２２ｅにウェーハシート１２の下面１２ｂを真空吸着する。内周部１２２ｅにはウェーハシート１２の下面１２ｂが接しているので、内周部１２２ｅの上側のウェーハシート１２は真空吸着しても上に凸の状態を保持し、半導体ダイ１５１と半導体ダイ１５２との側面の上端の隙間、半導体ダイ１５１と半導体ダイ１５３との側面の上端の隙間はＷ１に保持される。

一方、制御部７０のＣＰＵ７１は、真空弁６６は閉の状態に保持するので外側キャビティ１２６と外側吸着孔１２４ｂとは真空にならず大気圧のまま保たれる。このため外周部１２２ｆの上側のウェーハシート１２は円環線１２２ｃにおける接線方向に向かって直線的に延びたままの状態となり、半導体ダイ１５２と隣接する半導体ダイ１５４の側面の上端の隙間と、半導体ダイ１５３と隣接する半導体ダイ１５３の側面の上端の隙間は、Ｗ０の状態に保たれる。

次に、制御部７０のＣＰＵ７１は、図１６に示すように、先に図１０を参照して説明したと同様、コレット１８を半導体ダイ１５１の上に移動させ、コレット１８を半導体ダイ１５１に真空吸着させる。そして、第１突き上げピン３１と第２突き上げピン３２とを一体にして上方向に移動させて半導体ダイ１５１を突き上げると共に、第１突き上げピン３１、第２突き上げピン３２の上昇に合わせてコレット１８を上昇させ、半導体ダイ１５１の周縁でウェーハシート１２との半導体ダイ１５１との剥がれのきっかけを生成する。

そして、制御部７０のＣＰＵ７１は、図１７に示すように第１突き上げピン３１を更に上昇させて半導体ダイ１５１を突き上げると共に、第１突き上げピン３１の上昇に合わせてコレット１８を上昇させて、コレット１８で半導体ダイ１５１をピックアップする（ピックアップ工程）。

以上説明したように、実施形態のピックアップ装置１１０は、ウェーハシート１２を吸着面１２２ａの内周部１２２ｅに接するようにステージ１２０の頂点１２２ｂを高さＺ１まで上昇させ、ウェーハシート１２を内周部１２２ｅに沿って上に凸に変形させて、内周部１２２ｅの上に貼り付けられている半導体ダイ１５１の側面と隣接する半導体ダイ１５２，１５３の側面の上端との隙間を当初のＷ０よりも広いＷ１に広げる。また、外側吸着孔１２４ｂを大気圧に保ち、外周部１２２ｆの上に位置するウェーハシート１２が吸着面１２２ａの外周部１２２ｆから離れた状態を保ち、外周部１２２ｆの上側に位置するウェーハシート１２の上面１２ａに貼り付けられている半導体ダイ１５２、１５３とこれに隣接する半導体ダイ１５４、１５５との側面の上端の隙間を当初のＷ０に保つ。

これにより、図２１を参照して説明したピックアップ装置３００の様に、ピックアップ動作の際にウェーハシート１２が下に凸に湾曲変形し、隣接する半導体ダイ１５１～１５５の側面の上端の隙間が小さくなって半導体ダイ１５１～１５５の側面の上端が接触してカケや割れが発生することを抑制することができる。

次に、図１８、１９を参照して他の実施形態のピックアップ装置１１０の第２のピックアップ動作について説明する。第２のピックアップ動作は、ステージ１２０の頂点１２２ｂの高さＺをＺ２まで上昇させた後、内側吸着孔１２４ａ，外側吸着孔１２４ｂを両方とも真空にして吸着面１２２ａの内周部１２２ｅと外周部１２２ｆとにウェーハシート１２を真空吸着させた後、半導体ダイ１５１のピックアップを行うものである。

制御部７０のＣＰＵ７１は、図１８に示すように、ステージ１２０の頂点１２２ｂを高さＺ２まで上昇させる。高さＺ２は、図４を参照して説明したように、頂点１２２ｂから吸着面１２２ａと角部１２５との接続線１２５ａまでの範囲の吸着面１２２ａにウェーハシート１２の下面１２ｂが接するステージ１２０の高さである。従って、ステージ１２０の頂点１２２ｂを高さＺ２まで上昇させると、吸着面１２２ａの内周部１２２ｅと外周部１２２ｆにウェーハシート１２の下面１２ｂが接する。そして、ウェーハシート１２の下面１２ｂは、外周部１２２ｆの外周端である円環線１２２ｄ或いは接続線１２５ａにおける吸着面１２２ａの接線方向に向かって延びる。この状態では、接続線１２５ａよりも外周側の角部１２５とウェーハシート１２の下面１２ｂとの間には、隙間が開いている。

図１８に示すように、半導体ダイ１５３と半導体ダイ１５５との間の隙間１４とは、外周部１２２ｆの上に接するウェーハシート１２の上面１２ａに位置している。一方、半導体ダイ１５５は、接続線１２５ａにおける吸着面１２２ａの接線方向に向かって延びるウェーハシート１２の上面１２ａに位置している。このため、半導体ダイ１５３の側面と隣接する半導体ダイ１５５の側面の上端の隙間は図５に示す当初のＷ０よりも広くなるが、半導体ダイ１５１と隣接する半導体ダイ１５３ように、両方とも吸着面１２２ａに接しているウェーハシート１２の上面１２ａに位置している場合よりも隙間の開き方は半分程度のＷ３となる。（Ｗ３≒Ｗ０＋（Ｗ１－Ｗ０）／２）。同様に、半導体ダイ１５２と半導体ダイ１５４の各側面の上端の隙間はＷ３となる。

この状態で、制御部７０のＣＰＵ７１は、真空弁６４、６６を開として内側吸着孔１２４ａ、外側吸着孔１２４ｂを真空にして吸着面１２２ａの内周部１２２ｅと外周部１２２ｆとにウェーハシート１２の下面１２ｂを真空吸着する。

内周部１２２ｅにはウェーハシート１２の下面１２ｂが接しているので、内周部１２２ｅ、外周部１２２ｆの上側のウェーハシート１２は真空吸着しても上に凸の状態を保持し、半導体ダイ１５１と半導体ダイ１５２との側面の上端の隙間、半導体ダイ１５１と半導体ダイ１５３との側面の上端の隙間はＷ１に保持される。また、外周部１２２ｆの外側のウェーハシート１２の下面１２ｂは、外周部１２２ｆの外周端である円環線１２２ｄ或いは接続線１２５ａにおける吸着面１２２ａの接線方向に向かって延びる状態が保持されるので、半導体ダイ１５２と半導体ダイ１５４の各側面の上端の隙間、半導体ダイ１５３と半導体ダイ１５５の各側面の上端の隙間は、Ｗ０よりも広いＷ３の広さに保持される。

これにより、図１６、図１７を参照して説明した第１のピックアップ動作の場合と同様、ピックアップ動作の際にウェーハシート１２が下に凸に湾曲変形し、隣接する半導体ダイ１５１～１５５の側面の上端の隙間が小さくなって半導体ダイ１５１～１５５の側面の上端が接触してカケや割れが発生することを抑制することができる。

次に図２０を参照しながらピックアップ装置１１０における第１のピックアップ動作と第２のピックアップ動作の使い分けについて説明する。ステージ１２０がエキスパンドリング１６の中央に位置し、ウェーハシート１２の中央を押し上げる場合のステージ１２０とウェーハシート１２との位置関係は図１２を参照して説明した通りであるが、ここでは、図２０を参照しながらステージ１２０がエキスパンドリング１６の中心からずれた位置に来た場合について説明する。

図２０に示す様にステージ１２０の中心１２１ｃがエキスパンドリング１６の中心からずれて中心１２１ｃから固定円環線１２ｆまでの一方側の距離がＬ５、他方側の距離がＬ６、ここでＬ５＜Ｌ６、の場合を考える。

この場合、ステージ１２０の頂点１２２ｂを高さＺ４まで上昇させた場合、図２０に示すように一方側では、Ｚ＝０の水平線に対するウェーハシート１２の下面１２ｂの角度θ５が大きく、吸着面１２２ａの内周部１２２ｅと外周部１２２ｆとの上にウェーハシート１２の下面１２ｂが接するが、他方側では、Ｚ＝０の水平線に対するウェーハシート１２の下面１２ｂの角度θ５よりも小さいθ６となり、吸着面１２２ａの内周部１２２ｅの上にはウェーハシート１２の下面１２ｂが接するが円環線１２２ｃよりも外側の外周部１２２ｆの上にはウェーハシート１２の下面１２ｂが接しない状態となる。この場合、他方側の外周部１２２ｆとウェーハシート１２の下面１２ｂとの間には隙間が開いている。

この状態で第２のピックアップ動作の様に、内側吸着孔１２４ａと外側吸着孔１２４ｂとを真空にすると、他方側の外周部１２２ｆの上に隙間を開けて位置しているウェーハシート１２が外周部１２２ｆの上に下向きに引っ張られて吸着する。このため、図２１を参照して説明した対比例のピックアップ装置３００の様にステージ２０の周縁では、ウェーハシート１２は下に凸に湾曲変形する。このため、ステージ２０の周縁に位置する半導体ダイ１５２と隣接する半導体ダイ１５４の側面の上端が接触してカケや割れが発生する場合がある。

そこで、ピックアップ装置１１０では、ステージ２０をエキスパンドリング１６の中心からずらしてウェーハシート１２の外周部分に貼り付いている半導体ダイ１５１をピックアップする際には、第１のピックアップ動作の様に、内側吸着孔１２４ａのみを真空にして外側吸着孔１２４ｂを真空にせずに半導体ダイ１５１のピックアップを行い、ウェーハシート１２の中央部分に貼り付いている半導体ダイ１５１をピックアップする場合には、第２のピックアップ動作のように、内側吸着孔１２４ａと外側吸着孔１２４ｂとを真空にして半導体ダイ１５１のピックアップを行うようにしてもよい。

これにより、ウェーハシート１２の周辺部分に貼り付いている半導体ダイ１５１をピックアップする場合にも、ステージ２０の周縁に位置する半導体ダイ１５２と隣接する半導体ダイ１５５の側面の上端が接触してカケや割れが発生することを抑制することができる。

尚、以上の説明では、吸着面１２２ａを内側吸着孔１２４ａが設けられた内周部１２２ｅと外側吸着孔１２４ｂが設けられた外周部１２２ｆの２つに区分することとして説明したが、これに限らず、例えば、内周部１２２ｅ、外周部１２２ｆの中間に中間部を設け、吸着面１２２ａを３つの区分に分類し、ステージ２０のエキスパンドリング１６の中心からのズレ量に応じてウェーハシート１２を真空吸着する領域を変化させてもよい。

また、内側吸着孔１２４ａが設けられた内周部１２２ｅと外側吸着孔１２４ｂが設けられた外周部１２２ｆを円周方向に複数に区分して、エキスパンドリング１６の中心に対するステージ２０の中心の位置に応じてウェーハシート１２を真空吸着する領域を変化させてもよい。

１０ ウェーハホルダ、１１ ウェーハ、１２ ウェーハシート、１２ａ 上面、１２ｂ 下面、１２ｆ 固定円環線、１３ リング、１４ 隙間、１５、１５１～１５５ 半導体ダイ、１６ エキスパンドリング、１８ コレット、１９ 吸引孔、２０、１２０ ステージ、２０ｂ、１２０ｂ 頂点、２１、１２１ 円筒部、２１ａ、１２１ａ 側面、２１ｃ、１２１ｃ 中心、２２、１２２ 上端板、２２ａ、１２２ａ 吸着面、２２ｂ、１２２ｂ 頂点、２２ｃ、２５ｃ、１２２ｃ、１２２ｄ、１２５ｃ 円環線、２２ｔ 接面、２３、１２３ 開口、２４、１２４ 吸着孔、２５、１２５ 角部、２５ａ、２５ｂ、１２５ａ、１２５ｂ 接続線、２５ｓ、１２５ｓ 稜線、２９ 移動要素駆動機構、３０ 移動要素、３１ 第１突き上げピン、３２ 第２突き上げピン、６１ ウェーハホルダ水平方向駆動部、６２ ステージ上下方向駆動部、６３ コレット駆動部、６４、６５、６６ 真空弁、６８ 真空装置、７０ 制御部、７１ ＣＰＵ、７２ メモリ、１００、１１０、３００ ピックアップ装置、１２２ｅ 内周部、１２２ｆ 外周部、１２４ａ 内側吸着孔、１２４ｂ 外側吸着孔、１２６ 外側キャビティ、１２７ 仕切り壁。

Claims (14)

1. ウェーハシートの上面に貼り付けられた半導体ダイをピックアップする半導体ダイのピックアップ装置であって、
   前記ウェーハシートの下面を吸着する吸着面と、前記吸着面に設けられた開口と、を含むステージと、
   前記ステージを上下方向に駆動するステージ駆動機構と、
   前記ステージの前記開口の中に配置され、先端が前記吸着面より突出するように移動する移動要素と、を含み、
   前記移動要素を上下方向に駆動する移動要素駆動機構と、
   前記半導体ダイをピックアップするコレットと、
   前記ステージの内部を真空にする真空装置と、
   前記ステージ駆動機構と、前記移動要素駆動機構と、前記コレットと、前記真空装置との動作を調整する制御部と、を備え、
   前記ステージは円筒形状で、前記吸着面は上に凸に湾曲した球冠面であり、前記ステージの前記開口は前記吸着面の中央に配置され、前記吸着面は、前記開口の周辺の内周部と、前記内周部の外側の外周部とで構成され、前記内周部に前記真空装置に連通する内側吸着孔を備え、前記外周部に前記真空装置に連通する外側吸着孔を備え、
   前記制御部は、
   前記ステージ駆動機構によって、前記ウェーハシートの下面が前記ステージの前記内周部の外周端に接するまで前記ステージを上昇させて前記ウェーハシートを押し上げ、
   前記ウェーハシートを押し上げた後、前記真空装置によって前記内側吸着孔を真空にして前記吸着面の前記内周部に前記ウェーハシートを吸着させ、
   前記ウェーハシートを前記吸着面に吸着させた後、前記移動要素駆動機構によって前記移動要素を前記吸着面より突出させて前記ウェーハシートの下からピックアップしようとする前記半導体ダイを突き上げると共に、前記コレットで前記ウェーハシートから前記半導体ダイをピックアップすること、
   を特徴とする半導体ダイのピックアップ装置。
2. 請求項１に記載の半導体ダイのピックアップ装置であって、
   前記制御部は、前記ウェーハシートを押し上げる際に、前記ウェーハシートの下面が前記ステージの前記外周部の外周端に接するまで前記ステージを上昇させ、
   前記ウェーハシートを吸着する際に、前記真空装置によって前記内側吸着孔と前記外側吸着孔とを真空にして前記吸着面の前記内周部と前記外周部とに前記ウェーハシートを吸着させること、
   を特徴とする半導体ダイのピックアップ装置。
3. 請求項２に記載の半導体ダイのピックアップ装置であって、
   前記制御部は、前記ウェーハシートを押し上げる際に、前記ウェーハシートの下面が前記ステージの円筒状の側面と前記吸着面との角部に接するまで前記ステージを上昇させること、
   を特徴とする半導体ダイのピックアップ装置。
4. 請求項３に記載の半導体ダイのピックアップ装置であって、
   前記角部は、前記ステージの前記側面と前記吸着面とを接続する曲面で構成され、
   前記制御部は、前記ウェーハシートを押し上げる際に、前記角部における前記ステージの前記側面と前記吸着面との稜線の高さが前記ステージの前記側面における前記ウェーハシートの下面の高さ以上となるまで前記ステージを上昇させること、
   を特徴とする半導体ダイのピックアップ装置。
5. （削除）
6. 請求項２に記載の半導体ダイのピックアップ装置であって、
   前記制御部は、
   前記ウェーハシートの周辺部分の上面に貼り付けられている前記半導体ダイをピックアップする場合には、
   前記ウェーハシートを押し上げる際に、前記ウェーハシートの下面が前記ステージの前記内周部の外周端に接するまで前記ステージを上昇させ、
   前記ウェーハシートを吸着する際に、前記真空装置によって前記内側吸着孔を真空にして前記吸着面の前記内周部に前記ウェーハシートを吸着させ、
   前記ウェーハシートの中央部分の上面に貼り付けられている前記半導体ダイをピックアップする場合には、
   前記ウェーハシートを押し上げる際に、前記ウェーハシートの下面が前記ステージの前記外周部の外周端に接するまで前記ステージを上昇させ、
   前記ウェーハシートを吸着する際に、前記真空装置によって前記内側吸着孔と前記外側吸着孔とを真空にして前記吸着面の前記内周部と前記外周部とに前記ウェーハシートを吸着させること、
   を特徴とする半導体ダイのピックアップ装置。
7. 請求項１から４及び６のいずれか１項に記載の半導体ダイのピックアップ装置であって、
   前記移動要素は、前記ステージの中心に配置される第１突き上げピンと、
   前記第１突き上げピンの外周に配置される円筒状の第２突き上げピンとで構成され、
   前記移動要素駆動機構は、前記第１突き上げピンと前記第２突き上げピンとを上下方向に駆動し、
   前記制御部は、
   前記半導体ダイをピックアップする際に、
   前記移動要素駆動機構によって、前記第２突き上げピンを前記吸着面より突出させた後に、前記第１突き上げピンを前記第２突き上げピンの先端よりも高い位置まで突出させること、
   を特徴とする半導体ダイのピックアップ装置。
8. ウェーハシートの上面に貼り付けられた半導体ダイをピックアップする半導体ダイのピックアップ方法であって、
   前記ウェーハシートの下面を吸着する吸着面と前記吸着面に設けられた開口とを含むステージと、前記ステージの前記開口の中に配置され、先端が前記吸着面より突出するように移動する移動要素と、前記半導体ダイをピックアップするコレットとを含み、前記ステージが円筒形状で、前記吸着面が上に凸に湾曲した球冠面であり、前記ステージの前記開口は前記吸着面の中央に配置され、前記吸着面は、前記開口の周辺の内周部と、前記内周部の外側の外周部とで構成され、前記内周部に内側吸着孔を備え、前記外周部に外側吸着孔を備えるピックアップ装置を準備する準備工程と、
   前記ステージを上昇させて前記ウェーハシートの下面が前記ステージの前記内周部の外周端に接するまで前記ウェーハシートを押し上げる押し上げ工程と、
   前記押し上げ工程の後に前記内側吸着孔を真空にして前記吸着面の前記内周部に前記ウェーハシートを吸着させる吸着工程と、
   前記吸着工程の後、前記移動要素を前記吸着面より突出させて前記ウェーハシートの下からピックアップしようとする前記半導体ダイを突き上げると共に、前記半導体ダイを前記コレットでピックアップするピックアップ工程と、
   を備えることを特徴とする半導体ダイのピックアップ方法。
9. 請求項８に記載の半導体ダイのピックアップ方法であって、
   前記押し上げ工程は、前記ウェーハシートの下面が前記ステージの前記外周部の外周端に接するまで前記ステージを上昇させ、
   前記吸着工程は、前記内側吸着孔と前記外側吸着孔とを真空にして前記吸着面の前記内周部と前記外周部とに前記ウェーハシートを吸着させること、
   を特徴とする半導体ダイのピックアップ方法。
10. 請求項９に記載の半導体ダイのピックアップ方法であって、
    前記押し上げ工程は、前記ウェーハシートの下面が前記ステージの円筒状の側面と前記吸着面との角部に接するまで前記ステージを上昇させること、
    を特徴とする半導体ダイのピックアップ方法。
11. 請求項１０に記載の半導体ダイのピックアップ方法であって、
    前記準備工程で準備する半導体ダイのピックアップ装置は、前記角部が前記ステージの前記側面と前記吸着面とを接続する曲面で構成され、
    前記押し上げ工程は、前記角部における前記ステージの前記側面と前記吸着面との稜線の高さが前記ステージの前記側面における前記ウェーハシートの下面の高さ以上となるまで前記ステージを上昇させること、
    を特徴とする半導体ダイのピックアップ方法。
12. （削除）
13. 請求項９に記載の半導体ダイのピックアップ方法であって、
    前記ウェーハシートの周辺部分の上面に貼り付けられている前記半導体ダイをピックアップする場合には、
    前記押し上げ工程は、前記ウェーハシートの下面が前記ステージの前記内周部の外周端に接するまで前記ステージを上昇させ、
    前記吸着工程は、前記内側吸着孔を真空にして前記吸着面の前記内周部に前記ウェーハシートを吸着させ、
    前記ウェーハシートの中央部分の上面に貼り付けられている前記半導体ダイをピックアップする場合には、
    前記押し上げ工程は、前記ウェーハシートの下面が前記ステージの前記外周部の外周端に接するまで前記ステージを上昇させ、
    前記吸着工程は、前記内側吸着孔と前記外側吸着孔とを真空にして前記吸着面の前記内周部と前記外周部とに前記ウェーハシートを吸着させること、
    を特徴とする半導体ダイのピックアップ方法。
14. 請求項８から１１及び１３のいずれか１項に記載の半導体ダイのピックアップ方法であって、
    前記準備工程で準備する半導体ダイのピックアップ装置は、前記移動要素が前記ステージの中心に配置される第１突き上げピンと、前記第１突き上げピンの外周に配置される円筒状の第２突き上げピンとで構成され、
    前記ピックアップ工程は、前記第２突き上げピンを前記吸着面より突出させた後に、前記第１突き上げピンを前記第２突き上げピンの先端よりも高い位置まで突出させて、前記半導体ダイを前記コレットでピックアップすること、
    を特徴とする半導体ダイのピックアップ方法。

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