WO2019065355A1 - 吸着ステージ - Google Patents

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vacuum
adsorption
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泰人 小林
邦彦 馬詰
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Shinkawa Ltd
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to the structure of a suction stage for holding a semiconductor die by suction.
  • die bonding apparatuses are used to bond a semiconductor die picked up from a wafer to a substrate.
  • a semiconductor die picked up from a wafer is temporarily placed on an intermediate stage, and after the position of the semiconductor die is detected by a camera, the bonding head picks up the semiconductor die from the intermediate stage Bonding is performed at a position (see, for example, Patent Document 1).
  • the intermediate stage In order to detect the position of the semiconductor die by the camera at the intermediate stage, it is necessary to lay the semiconductor die flat on the surface of the intermediate stage. Since the semiconductor die is thin and often warped upward, in order to lay the semiconductor die flat on the surface of the intermediate stage, the intermediate stage is configured by an adsorption stage, and the semiconductor die is adsorbed and held on the surface by vacuum. The thing is done.
  • an object of the present invention is to provide an adsorption stage capable of preferably adsorbing and holding semiconductor dies of a plurality of sizes.
  • the adsorption stage according to the present invention is an adsorption stage for adsorbing and holding semiconductor dies of different sizes, and the upper plate provided with a plurality of adsorption holes and the plurality of adsorption holes provided in the upper plate are the size of the semiconductor die And a check valve provided in at least one vacuum flow path of the plurality of vacuum flow paths, wherein the check valve includes: It is characterized in that it is closed when the adsorption holes are open to the atmosphere, and opens when the adsorption holes are closed by the semiconductor die.
  • the check valve may be a valve whose valve seat surface is rough and which generates a minute leak of air from between the valve body and the valve seat in the closed state.
  • the valve seat surface is an arc-shaped surface provided with a hole through which air flows
  • the valve body is a strip formed of an elastic body attached to one end of the valve seat surface.
  • the check valve may be a valve whose valve body opens and closes the hole.
  • the suction holes may be arranged uniformly.
  • the present invention can provide an adsorption stage capable of preferably adsorbing and holding semiconductor dies of a plurality of sizes.
  • composition of a die bonding device incorporating a suction stage of an embodiment It is a perspective view of the adsorption
  • the die bonding apparatus 100 includes a pickup unit 10, an intermediate positioning unit 18, and a bonding unit 70.
  • the pickup unit 10 is a portion that picks up the semiconductor die 13 from the surface of the wafer 12 and transports it to the intermediate positioning unit 18.
  • the pickup unit 10 includes a wafer holder 11 for holding the wafer 12, a push-up mechanism 16 for pushing up the semiconductor die 13 from below, and a collet 15 for picking up the semiconductor die 13 pushed up by the push-up mechanism 16.
  • a pickup head 14 is provided. When the semiconductor die 13 is adsorbed to the collet 15, the pickup head 14 transfers the semiconductor die 13 from the pickup unit 10 to the intermediate positioning unit 18 and places the semiconductor die 13 on the surface 21 a of the adsorption stage 20.
  • the intermediate positioning unit 18 is a suction stage 20 for temporarily holding the semiconductor die 13 on the surface 21 a, and a camera for positioning the semiconductor die 13 held on the surface 21 a by suction and disposed on the surface 21 a of the suction stage 20. It has 48 and.
  • the suction stage 20 is composed of an upper plate 21 and a valve unit 50.
  • the bonding unit 70 includes a bonding stage 71 that vacuum-sucks the substrate 17 to the surface, and a bonding head 72 including a bonding tool 73 that picks up the semiconductor die 13 from the surface 21 a of the suction stage 20 and bonds it onto the substrate 17. There is.
  • the adsorption stage 20 has an upper plate 21 provided with a large number of adsorption holes 22 equally provided on the surface 21a, and first and second check valves 61, 62 shown in FIGS. And a valve unit 50 for containing the same.
  • the suction holes 22 include a first group A1 formed by the suction holes 22 at the central portion, a third group A3 formed by the suction holes 22 at the outermost periphery, a first group A1 and a first group A1. It is divided into three groups of 2nd group A2 comprised by the adsorption hole 22 located in the middle with 3 group A3. The grouping of the suction holes 22 will be described in detail later.
  • a recess 23 and step portions 29 and 31 following the recess 23 are provided on the lower surface 21 b side which is a surface opposite to the surface 21 a of the upper plate 21, a recess 23 and step portions 29 and 31 following the recess 23 are provided on the lower surface 21 b side which is a surface opposite to the surface 21 a of the upper plate 21, a recess 23 and step portions 29 and 31 following the recess 23 are provided on the recess 23 has a size surrounding the outside of the array of the suction holes 22 as shown by a broken line in FIG.
  • Two annular projections 24 and 25 project from the bottom surface 23 a of the recess 23.
  • the annular convex portion 24 constitutes an annular third cavity 28 surrounded by the side surface and the bottom surface 23 a of the concave portion 23.
  • the convex portions 24 and 25 constitute an annular second cavity 27 surrounded by the inner peripheral surface of the annular convex portion 24 and the outer peripheral surface of the convex portion 25.
  • the suction holes 22 included in the first group A1 communicate with the first cavity 26, and the suction holes 22 included in the second group A2 communicate with the second cavity 27, and the third group A3
  • the adsorption holes 22 included in A3 communicate with the third cavity 28.
  • the convex portions 24 and 25 are also walls which divide the suction holes 22 into the first, second and third groups A1, A2 and A3.
  • An upper packing 29 a is fitted in the step 29 following the recess 23, and a spacer 30 a and a lower packing 31 a are fitted in the step 30 following the step 29.
  • the upper surface of the upper packing 29 a constitutes the lower surface of the first, second and third cavities 26, 27 and 28.
  • the upper packing 29a, the spacer 30a, and the lower packing 31a are provided with through holes 33, 36, 39 at a first position, and are provided with through holes 34, 37, 39 at a second position. Holes 32, 35, 38 are provided.
  • the through holes 33, 36, 39 provided at the first position constitute a first vacuum channel 41 communicating with the first cavity 26, and the through holes 34, 37, 40 provided at the second position are a second cavity
  • the through holes 32, 35, 38 provided at the third position constitute the third vacuum flow passage 43 communicating with the third cavity 28.
  • the first vacuum flow channel 41 is connected to the through hole 52 provided in the base 51 of the valve unit 50.
  • the second and third vacuum flow channels 42 and 43 are in communication with the first and second valve housing recesses 55 a and 55 b of the base 51.
  • through holes 53a and 53b are provided on the bottom surfaces of the first and second valve housing concave portions 55a and 55b, respectively.
  • the through holes 52, 53a, 53b are connected to the vacuum device 45 through the pipe 54.
  • the pipe 54 is provided with a pressure sensor 46 for detecting the pressure of the pipe.
  • the first check valve 61 is accommodated in the first valve accommodating recess 55 a communicating with the second vacuum passage 42 and the through hole 53 a, and the third vacuum passage 43 is accommodated.
  • a second check valve 62 is accommodated in the second valve accommodation recess 55b in communication with the through hole 53b.
  • the first check valve 61 is disposed in a direction to block the flow of air from the suction holes 22 included in the second group A2 to the vacuum device 45.
  • the first and second check valves 61 and 62 have the same structure.
  • the first and second check valves 61 and 62 have a substantially rectangular parallelepiped main body 63 having a circular arc-shaped valve seat surface 64 provided with a hole 66 through which air flows, and a valve seat And a strip-shaped valve body 65 formed of an elastic body attached to one end of the surface 64.
  • the valve seat surface 64 is roughened, and for example, the arithmetic mean roughness Ra may be about 1.6.
  • the valve body 65 is a metal plate whose surface is smooth.
  • the hole 66 is in communication with the hole 69 provided on the side surface of the main body 63 by flow paths 67 and 68 provided inside the main body.
  • the holes 69 provided on the side surfaces of the main body 63 are through holes 53a. , 53 b to the vacuum device 45.
  • the gap D between the tip of the valve body 65 on the hole 66 side and the wall surfaces of the first and second valve housing concave portions 55a and 55b communicates with the second and third vacuum channels 42 and 43.
  • the valve body 65 When the hole 69 is evacuated by the vacuum device 45 connected to the hole 69, the valve body 65 adsorbs to the valve seat surface 64 in the hole 66 and seals the hole 66, as shown by the arrow 95 in FIG. As a result, the first and second check valves 61 and 62 are closed. In addition, when the hole 69 reaches the atmospheric pressure, the valve body 65 is separated from the valve seat surface 64 by its own elastic force to open the hole 66, and the first and second check valves 61 and 62 are closed. However, since the valve seat surface 64 is rough, even if the first and second check valves 61 and 62 are closed, minute air leaks between the valve seat surface 64 and the valve body 65. Occur.
  • the pressure sensor 46 at the inlet of the vacuum device 45 is a pressure higher than -60 to -70 Pa, for example, about -10 Pa, which is an ultimate pressure when the semiconductor die 13 is adsorbed to the surface 21a. .
  • the semiconductor die 13a having a small size has the same size as the broken line indicating the outer periphery of the first group A1 shown in FIG. 4 and covers the surface of the suction hole 22 included in the first group A1, and the second and third groups A2.
  • A3 has a size that does not overlap the suction holes 22.
  • the small-sized semiconductor die 13a when the small-sized semiconductor die 13a is placed on the surface 21a, the surface of the suction hole 22 included in the first group A1 is covered. As a result, the first vacuum flow channel 41 is evacuated and the semiconductor die 13a is attracted to the surface 21a. Since the suction holes 22 are uniformly arranged, the semiconductor die 13a is vacuum-held on the surface 21a in a well-balanced manner as a whole. Since the second and third vacuum channels 42 and 43 are closed by the first and second check valves 61 and 62, the air contained in the first vacuum channel 41 is sucked by the vacuum device 45.
  • the pressure of the first vacuum channel 41 reaches ⁇ 60 to ⁇ 70 Pa, which is the ultimate pressure when the semiconductor die 13 is adsorbed to the surface 21 a.
  • the pressure sensor 46 provided at the inlet pressure of the vacuum device 45 also detects the pressure of -60 to -70 Pa, and the control device (not shown) detects that the semiconductor die 13a is held by suction. Then, the control device obtains an image of the semiconductor die 13a by the camera 48 and performs position detection.
  • the medium-sized semiconductor die 13b has the same size as the broken line indicating the outer periphery of the second group A2 shown in FIG. 4, and covers the surface of the adsorption holes 22 included in the first and second groups A1 and A2. is there. However, the suction holes 22 included in the area of the third group A3 do not overlap.
  • the first and second check valves 61 and 62 are closed in a state where the vacuum device 45 is activated before the semiconductor die 13 is adsorbed. 2.
  • the third vacuum flow channels 42 and 43 are closed, and the first vacuum flow channel 41 is open to the atmosphere, and air flows from the first vacuum flow channel 41 toward the vacuum device 45.
  • the inlet pressure of the vacuum device 45 is, for example, about -10 Pa.
  • the semiconductor die 13b covers the surfaces of the suction holes 22 included in the first and second groups A1 and A2.
  • the first vacuum channel 41 is evacuated, and the central portion of the semiconductor die 13b is attracted to the surface 21a. Since the first check valve 61 is in a closed state and there is a slight leak of air, when the second vacuum flow channel 42 is covered by the semiconductor die 13 b, the air contained in the second vacuum flow channel 42 is shown in FIG. As indicated by the arrow 92 of FIG. 9, the fluid flows into the vacuum device 45 through the first check valve 61. For this reason, the pressure in the second vacuum channel 42 gradually decreases toward the vacuum.
  • the second vacuum flow channel 42 is in the same vacuum state as the first vacuum flow channel 41, and the peripheral portion of the semiconductor die 13b is adsorbed to the surface 21a. Since the suction holes 22 are evenly arranged, the semiconductor die 13b is vacuum-held on the surface 21a in a well-balanced manner by the suction holes 22 included in the first group A1 and the suction holes 22 included in the second group A2. Ru.
  • the third vacuum flow channel 43 is closed by the second check valve 62, it has entered the first and second vacuum flow channels 41 and 42.
  • the pressure of the first and second vacuum channels 41, 42 reaches -60 to -70 Pa, which is the ultimate pressure when the semiconductor die 13b is adsorbed to the surface 21a.
  • the pressure sensor 46 provided at the inlet pressure of the vacuum device 45 also detects the pressure of -60 to -70 Pa, and the control device (not shown) detects that the semiconductor die 13b is held by suction. Then, the control device obtains an image of the semiconductor die 13 b by the camera 48 and performs position detection.
  • the large-sized semiconductor die 13c is sized to cover all the suction holes 22 shown in FIG.
  • the semiconductor die 13c covers the surfaces of all the suction holes 22.
  • the first vacuum channel 41 is evacuated, and the semiconductor die 13c is attracted to the surface 21a.
  • the first and second check valves 61 and 62 are in the closed state, there is a minute leak of air, and therefore the second and third vacuum channels 42 and 43 are covered by the semiconductor die 13c as described above. , And the first and second check valves 61 and 62 are opened.
  • the second and third vacuum channels 42 and 43 are in the same vacuum state as the first vacuum channel 41, and the peripheral portion of the semiconductor die 13c is attracted to the surface 21a. Since the suction holes 22 are evenly arranged, the semiconductor die 13c is vacuum-held on the surface 21a in a well-balanced manner by the suction holes 22 included in the first to third groups A1 to A3.
  • the pressure of the first, second and third vacuum channels 41, 42 and 43 is obtained. Reaches an ultimate pressure of -60 to -70 Pa when the semiconductor die 13c is adsorbed to the surface 21a.
  • the pressure sensor 46 provided at the inlet pressure of the vacuum device 45 also detects a pressure of -60 to -70 Pa, and a control device (not shown) detects that the semiconductor die 13c is adsorbed and fixed. Then, the control device acquires an image of the semiconductor die 13 c by the camera 48 and performs position detection.
  • the suction stage 20 divides the plurality of suction holes 22 into the first to third groups A1 to A3 according to the size of the semiconductor die 13, and the first to third groups A1 to A3.
  • the first to third vacuum channels 41 to 43 connecting the plurality of suction holes 22 to the vacuum device 45 are provided in each case, and the suction holes 22 are open to the atmosphere in the second and third vacuum channels 42 and 43
  • the first and second check valves 61 and 62 are provided which are closed when the semiconductor die 13 closes the suction holes 22.
  • the suction holes 22 are evenly arranged. As a result, regardless of the size of the semiconductor die 13, the semiconductor die 13 can be uniformly adsorbed and held by the suction holes 22 in a well-balanced manner. Then, the position of the semiconductor die 13 can be suitably detected using the camera 48.
  • the suction holes 22 closed by the semiconductor die 13 are evacuated according to the size of the semiconductor die 13 and the other suction holes 22 are shut off from the vacuum device 45. Therefore, regardless of the size of the semiconductor die 13, the vacuum pressure at the time of vacuum-adsorbing the semiconductor die 13 can be a pressure at which the adsorption and retention of the semiconductor die 13 can be determined. The adsorption retention can be confirmed.
  • the suction stage 20 can preferably hold a plurality of semiconductor dies 13 of a plurality of sizes by one suction stage 20 without exchanging the suction stage 20 according to the size of the semiconductor die.
  • the tact time of bonding can be shortened, and efficient bonding can be performed.
  • the first vacuum flow channel 41 is described as not having a check valve, but the present invention is not limited to this, and a check valve having a structure similar to that of the first check valve 61 may be provided. It is also good.
  • the check valve may be provided outside without being incorporated into the adsorption stage 20. In this case, other types of check valves, such as, for example, a swing check valve may be used.

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Abstract

吸着ステージ（２０）は、複数の吸着孔（２２）が設けられた上板（２１）と、上板（２１）に設けられた複数の吸着孔（２２）を半導体ダイのサイズに応じた複数のグループＡ１～Ａ３毎に真空装置（４５）に接続する第１～第３真空流路（４１～４３）と、第２、第３真空流路（４２,４３）に設けられた第１、第２逆止弁（６１，６２）を含み、第１、第２逆止弁（６１，６２）は、吸着孔（２２）が大気開放されている場合に閉となり、半導体ダイによって吸着孔（２２）が塞がれると開となる。

Description

吸着ステージ
　本発明は、半導体ダイを吸着保持する吸着ステージの構造に関する。
　ウェーハからピックアップした半導体ダイを基板にボンディングするダイボンディング装置が多く用いられている。ダイボンディング装置では、ウェーハからピックアップした半導体ダイを中間ステージに一時的に載置し、カメラによって半導体ダイの位置検出を行った後、ボンディングヘッドによって中間ステージから半導体ダイをピックアップして基板の所定の位置にボンディングを行う（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１３－６５７１１号公報
　中間ステージでカメラによって半導体ダイの位置検出を行うには、中間ステージの表面に半導体ダイを平らに載置する必要がある。半導体ダイは薄く、上向きに反っている場合が多いので、半導体ダイを中間ステージの表面に平らに載置するために、中間ステージを吸着ステージで構成し、真空で半導体ダイを表面に吸着保持させることが行われている。
　この際、半導体ダイを吸着ステージの表面に平らに吸着させるためには、半導体ダイの全体をバランスよく吸着することが必要となる。また、半導体ダイの周囲に半導体ダイを吸着しない吸着孔が存在していると、その吸着孔から空気が入って吸着力が低下してしまうので、半導体ダイの吸着保持を検出できない場合がある。このため、表面に載置される半導体ダイのサイズに合わせて吸着孔の配置が異なる何種類かの吸着ステージを準備しておき、半導体ダイのサイズに合わせて吸着ステージを交換することが必要であった。このため、ボンディングのタクトタイムが長くなってしまうという問題があった。
　そこで、本発明は、複数のサイズの半導体ダイを好適に吸着保持可能な吸着ステージを提供することを目的とする。
　本発明の吸着ステージは、異なるサイズの半導体ダイを吸着保持する吸着ステージであって、複数の吸着孔が設けられた上板と、上板に設けられた複数の吸着孔を半導体ダイのサイズに応じた複数のグループ毎に真空装置に接続する複数の真空流路と、複数の真空流路の内の少なくとも１つの真空流路に設けられた逆止弁と、を含み、逆止弁は、吸着孔が大気開放されている場合に閉となり、半導体ダイによって吸着孔が塞がれると開となることを特徴とする。
　本発明の吸着ステージにおいて、逆止弁は、弁座面が粗面であり、閉状態において弁体と弁座との間から空気の微小リークが発生する弁としてもよい。
　本発明の吸着ステージにおいて、弁座面は空気が通流する孔が設けられた円弧面状の面であり、弁体は弁座面の一端に取り付けられた弾性体で構成された帯状体であり、逆止弁は、孔を弁体が開閉する弁としてもよい。また、本発明の吸着ステージにおいて、吸着孔が均等に配置されていることとしてもよい。
　本発明は、複数のサイズの半導体ダイを好適に吸着保持可能な吸着ステージを提供できる。
実施形態の吸着ステージを組み込んだダイボンディング装置の構成を示す説明図である。 実施形態の吸着ステージの斜視図である。 実施形態の吸着ステージの断面図である。 実施形態の吸着ステージ表面の吸着孔の配置と真空流路の構成を示す系図である。 実施形態の吸着ステージのバルブ部の分解斜視図である。 実施形態の吸着ステージに組み込まれる逆止弁の斜視図である。 実施形態の吸着ステージに半導体ダイを載置する前の状態を示す説明図である。 実施形態の吸着ステージの上に第１グループに含まれる吸着孔を塞ぐ小サイズの半導体ダイを載置した際の吸着保持動作を示す説明図である。 実施形態の吸着ステージの上に第１、第２グループに含まれる吸着孔を塞ぐ中サイズの半導体ダイを載置した際の吸着保持動作を示す説明図である。 実施形態の吸着ステージの上に第１、第２、第３グループに含まれる吸着孔を塞ぐ大サイズの半導体ダイを載置した際の吸着保持動作を示す説明図である。
　以下、図面を参照しながら本実施形態の吸着ステージ２０について説明する。最初に、図１を参照しながら、本実施形態の吸着ステージ２０を組み込んだダイボンディング装置１００について説明する。
　図１に示すように、ダイボンディング装置１００は、ピックアップ部１０と、中間位置決め部１８と、ボンディング部７０とを備えている。
　ピックアップ部１０は、ウェーハ１２の表面から半導体ダイ１３をピックアップして中間位置決め部１８に搬送する部分である。図１に示すように、ピックアップ部１０は、ウェーハ１２を保持するウェーハホルダ１１と、下から半導体ダイ１３を押し上げる押し上げ機構１６と、押し上げ機構１６が押し上げた半導体ダイ１３をピックアップするコレット１５を含むピックアップヘッド１４とを備えている。ピックアップヘッド１４は、コレット１５に半導体ダイ１３を吸着したら、ピックアップ部１０から中間位置決め部１８に半導体ダイ１３を移送し、吸着ステージ２０の表面２１ａに載置する。
　中間位置決め部１８は、表面２１ａに半導体ダイ１３を一時的に吸着保持する吸着ステージ２０と、吸着ステージ２０の表面２１ａの上部に配置され、表面２１ａに吸着保持された半導体ダイ１３を撮像するカメラ４８とを備えている。吸着ステージ２０は、上板２１とバルブ部５０とで構成されている。
　ボンディング部７０は、表面に基板１７を真空吸着するボンディングステージ７１と、吸着ステージ２０の表面２１ａから半導体ダイ１３をピックアップして基板１７の上にボンディングするボンディングツール７３を含むボンディングヘッド７２を備えている。
　次に、図２から６を参照しながら吸着ステージ２０の構成について説明する。図２に示すように、吸着ステージ２０は、表面２１ａに多数の吸着孔２２が均等設けられた上板２１と、内部に図３、５に示す第１、第２逆止弁６１、６２を収容するバルブ部５０とを有している。図１に示すように、吸着孔２２は、中央部の吸着孔２２で構成される第１グループＡ１と、最外周の吸着孔２２で構成される第３グループＡ３と、第１グループＡ１と第３グループＡ３との中間に位置する吸着孔２２で構成される第２グループＡ２の３つのグループに区分されている。吸着孔２２のグルーピングについては、後で詳細に説明する。
　図３に示すように、上板２１の表面２１ａの反対側の面である下面２１ｂ側には、凹部２３と、凹部２３に続く段部２９、３１とが設けられている。凹部２３は、図２に破線で示すように、吸着孔２２の配列の外側を囲む大きさである。凹部２３の底面２３ａからは２つの環状の凸部２４、２５が突出している。環状の凸部２４は、凹部２３の側面と底面２３ａとで囲まれる環状の第３キャビティ２８を構成する。また、凸部２４、２５は、環状の凸部２４の内周面と、凸部２５の外周面とで囲まれる環状の第２キャビティ２７を構成する。また、凸部２５の内周面は、第１キャビティ２６を構成する。
　図２から図４に示すように第１グループＡ１に含まれる吸着孔２２は第１キャビティ２６に連通し、第２グループＡ２に含まれる吸着孔２２は第２キャビティ２７に連通し、第３グループＡ３に含まれる吸着孔２２は第３キャビティ２８に連通している。従って、凸部２４、２５は、吸着孔２２を第１、第２、第３グループＡ１，Ａ２，Ａ３に仕切る壁でもある。
　凹部２３に続く段部２９には、上パッキン２９ａが嵌め込まれており、段部２９に続く段部３０にはスペーサ３０ａと下パッキン３１ａとが嵌め込まれている。上パッキン２９ａの上面は、第１、第２、第３キャビティ２６，２７，２８の下面を構成する。また、上パッキン２９ａ、スペーサ３０ａ、下パッキン３１ａには第１位置に貫通孔３３，３６，３９が設けられ、第２位置に貫通孔３４，３７，３９が設けられ、第３位置には貫通孔３２，３５，３８が設けられている。第１位置に設けられた貫通孔３３，３６，３９は第１キャビティ２６と連通する第１真空流路４１を構成し、第２位置に設けられた貫通孔３４，３７，４０は第２キャビティ２７と連通する第２真空流路４２を構成し、第３位置に設けられた貫通孔３２，３５，３８は第３キャビティ２８と連通する第３真空流路４３を構成する。
　図３に示すように、第１真空流路４１は、バルブ部５０のベース５１に設けられた貫通孔５２に接続されている。また、第２、第３真空流路４２，４３は、ベース５１の第１、第２バルブ収容凹部５５ａ，５５ｂに連通している。図５に示すように、第１、第２バルブ収容凹部５５ａ，５５ｂの底面にはそれぞれ貫通孔５３ａ，５３ｂが設けられている。貫通孔５２、５３ａ，５３ｂは配管５４を介して真空装置４５に接続されている。配管５４には、配管の圧力を検出する圧力センサ４６が設けられている。
　図３から図５に示すように第２真空流路４２と貫通孔５３ａとに連通している第１バルブ収容凹部５５ａには、第１逆止弁６１が収容され、第３真空流路４３と貫通孔５３ｂとに連通している第２バルブ収容凹部５５ｂには第２逆止弁６２が収容されている。図４に示すように、第１逆止弁６１は、第２グループＡ２に含まれる吸着孔２２から真空装置４５に向かう空気の流れを遮断する向きに配置されており、第２逆止弁６２は、第３グループＡ３に含まれる吸着孔２２から真空装置４５に向かう空気の流れを遮断する向きに配置されている。
　次に図６を参照しながら第１、第２逆止弁６１，６２の構成について説明する。第１逆止弁６１と第２逆止弁６２とは同一の構造である。図６に示すように第１、第２逆止弁６１，６２は、空気が通流する孔６６が設けられた円弧面状の弁座面６４を有する略直方体状の本体６３と、弁座面６４の一端に取り付けられた弾性体で構成された帯状体の弁体６５とを含んでいる。弁座面６４は粗面になっており、例えば、算術平均粗さＲａが１．６程度であってもよい。弁体６５は、表面が平滑な金属板である。孔６６は本体内部に設けられた流路６７，６８によって本体６３の側面に設けられた孔６９に連通している。図５に示すように、第１、第２逆止弁６１，６２が第１、第２バルブ収容凹部５５ａ，５５ｂに組み付けられると、本体６３の側面に設けられた孔６９は、貫通孔５３ａ，５３ｂから真空装置４５に連通する。また、弁体６５の孔６６側の先端と第１、第２バルブ収容凹部５５ａ，５５ｂの壁面との間の隙間Ｄは、第２、第３真空流路４２、４３に連通する。
　孔６９に接続された真空装置４５によって孔６９が真空になると、図６の矢印９５に示すように、弁体６５は孔６６にある弁座面６４に吸着して孔６６を封止する。これにより、第１、第２逆止弁６１，６２が閉となる。また、孔６９が大気圧になると、弁体６５は、自身の弾性力で弁座面６４から離れて孔６６を開放し、第１、第２逆止弁６１，６２が閉となる。ただし、弁座面６４が粗面となっているので、第１、第２逆止弁６１，６２は、閉になっても弁座面６４と弁体６５との間で空気の微小リークが発生する。
　次に、図７から１０を参照しながら、吸着ステージ２０に半導体ダイ１３を吸着する際の各部の動作について説明する。
　最初に図７を参照しながら、半導体ダイ１３を吸着する前で、真空装置４５が起動している状態について説明する。この状態では、吸着ステージ２０の上板２１の表面２１ａは大気圧であるから、真空装置４５が始動すると、真空装置４５に連通している第１、第２逆止弁６１，６２の孔６９および孔６９に連通する流路６７，６８が真空になり、弁体６５が弁座面６４に吸着されて弁座面６４の孔６６が封止される。このため、第１、第２逆止弁６１，６２は閉状態となり、第２、第３真空流路４２，４３も閉止状態となる。一方、第１グループＡ１に含まれる吸着孔２２に連通している第１真空流路４１は大気開放となっているので、空気が第１真空流路４１から真空装置４５に吸い込まれている。この際、真空装置４５の入口の圧力センサ４６は、半導体ダイ１３が表面２１ａに吸着された場合の到達圧力である、－６０から-７０Ｐａよりも高い圧力、例えば、-１０Ｐａ程度となっている。
　次に、図８に示すように、小さいサイズの半導体ダイ１３ａを表面２１ａに載置した場合について説明する。小さいサイズの半導体ダイ１３ａは、図４に示す第１グループＡ１の外周を示す破線と同様の大きさで、第１グループＡ１に含まれる吸着孔２２の表面を覆い、第２、第３グループＡ２，Ａ３に含まれる吸着孔２２には掛からない大きさである。
　図８に示すように、小さいサイズの半導体ダイ１３ａを表面２１ａに載置すると、第１グループＡ１に含まれる吸着孔２２の表面が覆われる。これにより、第１真空流路４１が真空となり半導体ダイ１３ａが表面２１ａに吸着される。吸着孔２２は均等に配置されているので、半導体ダイ１３ａは、全体がバランス良く表面２１ａに真空保持される。第１、第２逆止弁６１，６２によって第２、第３真空流路４２，４３が閉止されているので、第１真空流路４１の中に入っていた空気が真空装置４５によって吸引されると第１真空流路４１の圧力は、半導体ダイ１３が表面２１ａに吸着された場合の到達圧力である－６０から-７０Ｐａに達する。これにより、真空装置４５の入口圧力に設けられた圧力センサ４６も－６０から-７０Ｐａの圧力を検出し、図示しない制御装置は、半導体ダイ１３ａが吸着保持されたことを検出する。そして、制御装置は、カメラ４８によって半導体ダイ１３ａの画像を取得して位置検出を行う。
　次に図９を参照しながら中サイズの半導体ダイ１３ｂを表面２１ａに載置した場合について説明する。中サイズの半導体ダイ１３ｂは、図４に示す第２グループＡ２の外周を示す破線と同様の大きさで、第１、第２グループＡ１，Ａ２に含まれる吸着孔２２の表面を覆う大きさである。ただし、第３グループＡ３の領域に含まれる吸着孔２２には掛からない大きさである。
　先に図７を参照して説明したように、半導体ダイ１３を吸着する前で、真空装置４５が起動している状態では、第１、第２逆止弁６１，６２が閉となって第２、第３真空流路４２，４３が閉止されており、第１真空流路４１が大気開放で、第１真空流路４１から真空装置４５に向かって空気が流れている。この際、真空装置４５の入口圧力は、例えば、-１０Ｐａ程度となっている。
　次に、図９に示すように、中サイズの半導体ダイ１３ｂを表面２１ａに載置すると、半導体ダイ１３ｂは、第１、第２グループＡ１，Ａ２に含まれる吸着孔２２の表面を覆う。これにより、まず、第１真空流路４１が真空となり半導体ダイ１３ｂの中央部が表面２１ａに吸着される。第１逆止弁６１は閉状態において、空気の微小リークがあるので、第２真空流路４２が半導体ダイ１３ｂによって覆われると、第２真空流路４２の中に入っていた空気は、図９の矢印９２に示すように、第１逆止弁６１を通って真空装置４５に流れていく。このため、第２真空流路４２の中の圧力は真空に向かって次第に低下してくる。そして、第２真空流路４２の中の圧力と本体６３の内部の流路６７，６８の圧力との間の差圧が小さくなると、弁体６５を弁座面６４に押し付ける力よりも弁体６５の弁座面６４から離れようとする弾性力の方が大きくなるので、図９に示す矢印９１のように弁体６５が上方向に移動し、第１逆止弁６１が開状態となる。
　これにより、第２真空流路４２は、第１真空流路４１と同様の真空状態となり、半導体ダイ１３ｂの周辺部が表面２１ａに吸着される。吸着孔２２は均等に配置されているので、半導体ダイ１３ｂは、第１グループＡ１に含まれる吸着孔２２と第２グループＡ２に含まれる吸着孔２２とにより全体がバランス良く表面２１ａに真空保持される。
　先に図８を参照して説明したと同様、第２逆止弁６２によって第３真空流路４３が閉止されているので、第１、第２真空流路４１，４２の中に入っていた空気が真空装置４５によって吸引されると第１、第２真空流路４１，４２の圧力は、半導体ダイ１３ｂが表面２１ａに吸着された場合の到達圧力である－６０から－７０Ｐａに達する。これにより、真空装置４５の入口圧力に設けられた圧力センサ４６も－６０から-７０Ｐａの圧力を検出し、図示しない制御装置は、半導体ダイ１３ｂが吸着保持されたことを検出する。そして、制御装置は、カメラ４８によって半導体ダイ１３ｂの画像を取得して位置検出を行う。
　次に、図１０を参照しながら大サイズの半導体ダイ１３ｃを表面２１ａに載置した場合について説明する。大サイズの半導体ダイ１３ｃは、図４に示す全ての吸着孔２２を覆う大きさである。
　図１０に示すように、大サイズの半導体ダイ１３ｃを表面２１ａに載置すると、半導体ダイ１３ｃは、全ての吸着孔２２の表面を覆う。これにより、まず、第１真空流路４１が真空となり半導体ダイ１３ｃが表面２１ａに吸着される。第１、第２逆止弁６１，６２は閉状態において、空気の微小リークがあるので、先に説明したと同様、第２、第３真空流路４２，４３が半導体ダイ１３ｃによって覆われると、第１、第２逆止弁６１，６２が開状態となる。
　これにより、第２、第３真空流路４２，４３は、第１真空流路４１と同様の真空状態となり、半導体ダイ１３ｃの周辺部が表面２１ａに吸着される。吸着孔２２は均等に配置されているので、半導体ダイ１３ｃは、第１～第３グループＡ１～Ａ３に含まれる吸着孔２２により全体がバランス良く表面２１ａに真空保持される。
　第１、第２、第３真空流路４１，４２，４３の中に入っていた空気が真空装置４５によって吸引されると第１、第２、第３真空流路４１，４２，４３の圧力は、半導体ダイ１３ｃが表面２１ａに吸着された場合の到達圧力である－６０から－７０Ｐａに達する。これにより、真空装置４５の入口圧力に設けられた圧力センサ４６も－６０から-７０Ｐａの圧力を検出し、図示しない制御装置は、半導体ダイ１３ｃが吸着固定されたことを検出する。そして、制御装置は、カメラ４８によって半導体ダイ１３ｃの画像を取得して位置検出を行う。
　以上説明したように、実施形態の吸着ステージ２０は、複数の吸着孔２２を半導体ダイ１３のサイズに応じた第１～第３グループＡ１～Ａ３に区分し、第１～第３グループＡ１～Ａ毎に複数の吸着孔２２を真空装置４５に接続する第１～第３真空流路４１～４３を設け、第２、第３真空流路４２、４３に吸着孔２２が大気開放されている場合に閉となり、半導体ダイ１３によって吸着孔２２が塞がれると開となる第１、第２逆止弁６１，６２を設けている。また、吸着孔２２は均等に配置されている。これにより、半導体ダイ１３のサイズに拘わらず、吸着孔２２によって半導体ダイ１３を全体的にバランスよく平らに吸着保持することができる。そして、カメラ４８を用いて好適に半導体ダイ１３の位置を検出することができる。
　また、本実施形態の吸着ステージ２０は、上記構成により、半導体ダイ１３のサイズに応じて半導体ダイ１３によって塞がれる吸着孔２２を真空にし、他の吸着孔２２を真空装置４５と遮断することができるので、半導体ダイ１３の大きさに拘わらず、半導体ダイ１３を真空吸着した際の真空圧力を半導体ダイ１３の吸着保持の判断可能な圧力とすることができ、制御装置によって半導体ダイ１３の吸着保持の確認をすることができる。
　このように、実施形態の吸着ステージ２０は、半導体ダイのサイズに合わせて吸着ステージ２０を交換することなく、１つの吸着ステージ２０で複数のサイズの半導体ダイ１３を好適に吸着保持可能であり、ボンディングのタクトタイムを短くすることができ、効率的なボンディングを行うことができる。
　なお、実施形態では、第１真空流路４１には、逆止弁を設けないこととして説明したが、これに限らず、第１逆止弁６１と同様な構造の逆止弁を設けることとしてもよい。また、逆止弁は、吸着ステージ２０の中に組み込まず、外部に設けてもよい。この場合、例えば、スイング式逆止弁のような他の形式の逆止弁を用いてもよい。
　１０　ピックアップ部、１１　ウェーハホルダ、１２　ウェーハ、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ　半導体ダイ、１４　ピックアップヘッド、１５　コレット、１６　突き上げ機構、１７　基板、１８　中間位置決め部、２０　吸着ステージ、２１　上板、２１ａ　表面、２１ｂ　下面、２２　吸着孔、２３　凹部、２３ａ　底面、２４，２５　凸部、２６　第１キャビティ、２７　第２キャビティ、２８　第３キャビティ、２９，３０　段部、２９ａ　上パッキン、３０ａ　スペーサ、３１ａ　下パッキン、３２～４０，５２、５３ａ，５３ｂ　貫通孔、４１　第１真空流路、４２　第２真空流路、４３　第３真空流路、４５　真空装置、４６　圧力センサ、４８　カメラ、５０　バルブ部、５１　ベース、５４　配管、５５ａ，５５ｂ　バルブ収容凹部、６１　第１逆止弁、６２　第２逆止弁、６３　本体、６４　弁座面、６５　弁体、６６，６９　孔、６７，６８　流路、７０　ボンディング部、７１　ボンディングステージ、７２　ボンディングヘッド、７３　ボンディングツール、１００　ダイボンディング装置。

Claims (4)

  1. 　異なるサイズの半導体ダイを吸着保持する吸着ステージであって、
    　複数の吸着孔が設けられた上板と、
    　前記上板に設けられた複数の前記吸着孔を半導体ダイのサイズに応じた複数のグループ毎に真空装置に接続する複数の真空流路と、
    　複数の前記真空流路の内の少なくとも１つの前記真空流路に設けられた逆止弁と、を含み、
    　前記逆止弁は、前記吸着孔が大気開放されている場合に閉となり、半導体ダイによって前記吸着孔が塞がれると開となること、
    　を特徴とする吸着ステージ。
  2. 　請求項１に記載の吸着ステージであって、
    　前記逆止弁は、弁座面が粗面であり、閉状態において弁体と前記弁座面との間から空気の微小リークが発生する弁であること、
    　を特徴とする吸着ステージ。
  3. 　請求項２に記載の吸着ステージであって、
    　前記弁座面は空気が通流する孔が設けられた円弧面状の面であり、前記弁体は前記弁座面の一端に取り付けられた弾性体で構成された帯状体であり、前記逆止弁は、前記孔を前記弁体が開閉する弁であること、
    　を特徴とする吸着ステージ。
  4. 　請求項１から３のいずれか１項に記載の吸着ステージであって、
    　前記吸着孔が均等に配置されていること、
    　を特徴とする吸着ステージ。
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