WO2022123645A1 - 半導体ダイのピックアップ装置 - Google Patents

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WO2022123645A1
WO2022123645A1 PCT/JP2020/045600 JP2020045600W WO2022123645A1 WO 2022123645 A1 WO2022123645 A1 WO 2022123645A1 JP 2020045600 W JP2020045600 W JP 2020045600W WO 2022123645 A1 WO2022123645 A1 WO 2022123645A1
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annular
semiconductor die
moving element
tip surface
pickup device
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徹 前田
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株式会社新川
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    • H01L2221/68386—Separation by peeling
    • H01L2221/6839—Separation by peeling using peeling wedge or knife or bar

Definitions

  • the present invention relates to the structure of a semiconductor die pickup device that picks up a semiconductor die from a wafer sheet.
  • the semiconductor die is manufactured by cutting a 6-inch or 8-inch wafer into a predetermined size.
  • a wafer sheet is attached to the back surface so that the cut semiconductor dies do not fall apart, and the wafer is cut from the front surface side with a dicing saw or the like.
  • the wafer sheet attached to the back surface is slightly cut but not cut, and each semiconductor die is held.
  • each of the cut semiconductor dies is picked up from the wafer sheet one by one and sent to the next process such as die bonding.
  • the wafer sheet is adsorbed on the surface of the disc-shaped suction piece, and the semiconductor die is adsorbed on the collet, and the semiconductor die is sucked by the push-up block arranged in the center of the suction piece.
  • a method of picking up the semiconductor die from the wafer sheet by pushing up the collet and raising the collet has been proposed (see, for example, FIGS. 9 to 23 of Patent Document 1).
  • the collet and the peripheral, middle, and center push-up blocks are set at a predetermined height higher than the surface of the ejector cap. After raising it to that point, the height of the collet is kept as it is, and the push-up block is lowered in the order of the surrounding push-up block and the middle push-up block to a position below the ejector cap surface, and the wafer sheet is peeled off from the semiconductor die. A method of doing so has also been proposed (see, for example, Patent Document 2).
  • the method of the prior art has a problem that the speed of picking up the semiconductor die from the wafer sheet becomes slow.
  • an object of the present invention is to shorten the time for picking up a semiconductor die from a wafer sheet.
  • the semiconductor die pickup device of the present invention is a semiconductor die pickup device that picks up a semiconductor die attached to the surface of a wafer sheet, and is a rectangular shape provided on a suction surface and a suction surface for sucking the back surface of the wafer sheet.
  • the columnar moving element includes a stage including the opening of the stage and a columnar moving element arranged in the opening of the stage and moving so that the tip surface protrudes from the suction surface, and the columnar moving element is a rectangular columnar member. It is characterized in that a plurality of recesses are provided at the corners of the tip surface and each side surface.
  • a groove-shaped notch is formed on the outer peripheral edge of the rectangular tip surface. Further, the connecting line between the outer peripheral end and the side surface of the portion of the tip surface having no notch forms a side surface of the tip surface. Then, the connection point between the side side and one side constituting the notch constitutes the outer corner portion of the notch.
  • the columnar moving element is moved upward, the wafer sheet is pulled downward starting from one side constituting the notch and the side side of the tip surface. Therefore, the outer corner portion at the connection point between one side and the side side becomes the starting point of peeling of the wafer sheet.
  • the wafer sheet Since a large number of outer corners are arranged on the tip surface, the wafer sheet starts to peel off from the starting points of many peeling points. Therefore, the wafer sheet can be peeled off in a short time.
  • the peeling speed of the wafer sheet is increased, the speed at which the columnar moving element is raised can be increased as compared with the case where there is no recess, and the pick-up speed of the semiconductor die from the wafer sheet is increased to increase the pickup time. Can be shortened.
  • the semiconductor die located above the notch drawn by the vacuum is supported by the side constituting the groove-shaped notch, the bending of the semiconductor die located at the portion of the tip surface of the columnar moving element having the notch.
  • the stress can be reduced.
  • the bending stress related to the semiconductor die can be reduced, and the occurrence of damage to the semiconductor die when picking up the semiconductor die can be suppressed.
  • the plurality of recesses may have a rectangular groove-shaped cross-sectional shape extending to the tip surface in the moving direction or in a direction inclined with respect to the moving direction.
  • a plurality of annular moving elements are arranged in a nested manner around the columnar moving elements, and the annular tip surface moves so as to protrude from the suction surface, and each annular moving element is rectangular.
  • An annular member of the above, and a plurality of outer recesses extending to the annular tip surface may be provided at each corner of the annular tip surface and each outer surface.
  • the wafer sheet can be peeled off in a short time by starting to peel off from the semiconductor die with a large number of outer corners arranged on the annular tip surface as the starting point of peeling. Further, since the peeling speed of the wafer sheet is increased, the speed of raising the annular moving element can be increased as compared with the case where there is no outer recess, and the speed of picking up the semiconductor die from the wafer sheet can be increased. As a result, the pickup time of the semiconductor die can be shortened.
  • the plurality of outer concave portions may have a rectangular groove-shaped cross-sectional shape extending in a moving direction or a direction inclined with respect to the moving direction to the annular tip surface.
  • each position in the width direction of the side surface of each recess provided on the side surface of the columnar moving element and the width direction of the outer surface of each outer recess provided on the outer surface of the annular moving element may deviate from each position of.
  • the position of the starting point of peeling when raising the columnar moving element and each annular moving element is displaced, so that the overall peeling of the wafer sheet can be promoted and the pickup speed of the semiconductor die can be increased.
  • the pickup time of the semiconductor die can be shortened.
  • the annular tip surface of all the annular moving elements and the tip surface of the columnar moving element are projected from the suction surface to the same height, and then the inner circumference thereof.
  • the annular tip surface of the annular moving element arranged on the side is sequentially projected from the annular tip surface of the annular moving element arranged on the outer peripheral side, and then the distal end surface of the columnar moving element is arranged on the inner peripheral side. It may protrude from the annular tip surface of the element.
  • the semiconductor die pickup device of the present invention when the semiconductor die is picked up, after the annular tip surfaces of all the annular moving elements and the tip surfaces of the columnar moving elements are projected from the suction surface to the same height, a plurality of annular tip surfaces are projected.
  • the annular tip surface is lowered from the suction surface in the order of the annular moving element arranged on the outer peripheral side to the annular moving element arranged on the inner peripheral side, and then the tip surface of the columnar moving element is lowered from the suction surface. It may be lowered.
  • the wafer sheet can be peeled off stepwise from the outer peripheral side to the center of the semiconductor die, and the semiconductor die can be picked up while suppressing damage to the semiconductor die.
  • the present invention can shorten the time for picking up a semiconductor die from a wafer sheet.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a columnar moving element and a first annular moving element arranged on the stage shown in FIG. 2, in which the tip surface of the columnar moving element protrudes upward from the annular tip surface of the first annular moving element.
  • FIG. 2 is a plan view showing a stage shown in FIG. 2, a columnar moving element arranged on the stage, and first and second annular moving elements.
  • FIG. 5 is an elevational view showing a state in which the element and the first and second annular moving elements are raised, and the collet is lowered so that the lower surface of the collet is in contact with the surface of the semiconductor die 15. It is a figure which shows the pickup operation of a semiconductor die, and is the elevation view which shows the state which raised the columnar moving element, the 1st and 2nd annular moving elements, and a collet from the state shown in FIG. FIG.
  • FIG. 6 is a plan view for explaining the notch of the second annular moving element and the starting point of peeling of the wafer sheet in the state shown in FIG. 6, and is a detailed plan view of a portion B shown in FIG. 4 and a portion C shown in FIG. be. It is a figure which shows the pickup operation of a semiconductor die, and is the elevation view which shows the state which raised the columnar moving element, the first annular moving element, and a collet from the state shown in FIG. It is a figure which shows the pickup operation of a semiconductor die, and is the elevation view which shows the state which raised the columnar moving element and a collet from the state shown in FIG.
  • the semiconductor die pickup device 100 of the embodiment includes a wafer holder 10, a stage 20, a collet 18, a wafer holder horizontal drive unit 61, a stage vertical drive unit 62, and a collet drive.
  • a unit 63, vacuum valves 64 and 65, and a control unit 70 are provided.
  • the wafer holder 10 includes an annular expanding ring 16 having a flange portion and a ring retainer 17, and a semiconductor die 15 cut from the wafer 11 holds a wafer sheet 12 attached to the surface 12a.
  • the wafer holder 10 is moved in the horizontal direction by the wafer holder horizontal drive unit 61.
  • the wafer sheet 12 to which the semiconductor die 15 is attached to the surface 12a is held by the wafer holder 10 as follows.
  • a wafer sheet 12 is attached to the back surface of the wafer 11, and a metal ring 13 is attached to the outer peripheral portion of the wafer sheet 12.
  • the wafer 11 is cut from the surface side by a dicing saw or the like in the cutting process to become each semiconductor die 15, and a gap 14 is formed between the semiconductor dies 15 during dicing. Even if the wafer 11 is cut, the wafer sheet 12 is not cut, and each semiconductor die 15 is held by the wafer sheet 12.
  • the ring 13 of the wafer sheet 12 on which the semiconductor die 15 is attached to the surface 12a is placed on the flange of the expanding ring 16, and the ring 13 is expanded by the ring restraint 17 from above as shown by the arrow 80 in FIG. It is pressed onto the flange of the ring 16 and fixed onto the flange. As a result, the wafer sheet 12 to which the semiconductor die 15 is attached to the surface 12a is held by the wafer holder 10.
  • the stage 20 is arranged on the lower surface of the wafer holder 10.
  • the stage 20 includes a main body 21, a columnar moving element 30, a first annular moving element 40 which is an annular moving element arranged on the inner peripheral side, and a second annular moving element which is an annular moving element arranged on the outer peripheral side. It includes 50, a link mechanism 28, and a motor 29.
  • the stage 20 is moved in the vertical direction by the stage vertical drive unit 62.
  • the detailed structure of the stage 20, the columnar moving element 30, and the first and second annular moving elements 40 and 50 will be described later with reference to FIGS. 2 to 4.
  • the collet 18 is arranged on the upper side of the wafer sheet 12 to attract and hold the semiconductor die 15 on the lower surface, and picks up the semiconductor die 15 from the surface 12a of the wafer sheet 12.
  • the collet 18 is provided with a suction hole 19 for vacuum-sucking the semiconductor die 15 on the lower surface thereof.
  • the suction hole 19 is connected to a vacuum device (not shown) via a vacuum valve 65.
  • the collet 18 is moved in the vertical and horizontal directions by the collet driving unit 63.
  • the wafer holder horizontal drive unit 61, the stage vertical drive unit 62, the collet drive unit 63, the vacuum valves 64 and 65, and the motor 29 are connected to the control unit 70, and are connected to the control unit 70 by a command from the control unit 70.
  • the control unit 70 is a computer including a CPU 71, which is a processor that processes information internally, and a memory 72 that stores a program or the like.
  • the horizontal direction along the outer surface 43, 53 of the side surface 33, the first and second annular moving elements 40, 50 of the columnar moving element 30 is the first width direction, and the columnar moving element 30.
  • the horizontal direction along the surfaces of the outer surfaces 44 and 54 of the side surfaces 34, the first and second annular moving elements 40 and 50 will be described as the second width direction.
  • the main body 21 of the stage 20 is provided with a cylindrical and circular upper end plate 22.
  • the upper surface of the upper end plate 22 constitutes a suction surface 22a that sucks the back surface 12b of the wafer sheet 12.
  • a rectangular opening 23 penetrating the upper end plate 22 is provided in the center of the upper end plate 22.
  • a columnar moving element 30, a first annular moving element 40 nested around the columnar moving element 30, and a second annular moving element 50 are arranged.
  • the columnar moving element 30 and the first and second annular moving elements 40 and 50 are connected to a link mechanism 28 housed inside the main body 21.
  • the link mechanism 28 is driven by a motor 29 to move the columnar moving element 30 and the first and second annular moving elements 40 and 50 in the vertical direction.
  • a suction groove 26 is provided on the outside of the opening 23 of the suction surface 22a of the upper end plate 22.
  • the suction groove 26 is provided with a communication hole 27 connected to the inside of the main body 21.
  • the inside of the main body 21 is connected to a vacuum device (not shown) via a vacuum valve 64.
  • the columnar moving element 30 is a rectangular columnar member, and a plurality of concave portions 32 having a rectangular groove-shaped cross-sectional shape are formed in the corner portions 38a and 38b of the tip surface 31 and the side surfaces 33 and 34. It is provided.
  • the recess 32 has a rectangular groove shape extending in the vertical direction, which is the moving direction to the tip surface 31 on each of the side surfaces 33 and 34.
  • a plurality of recesses 32 are provided at predetermined intervals in the first width direction and the second width direction.
  • the recess 32 is composed of two lateral surfaces 32a and 32b and one bottom surface 32c, and the lateral surfaces 32a and 32b and the bottom surface 32c are rectangles composed of three sides 35a, 35b and 35c on the front end surface 31.
  • a groove-shaped notch 35 is formed.
  • the connecting line between the tip surface 31 and the side surface 33 constitutes the side sides 36a and 36b of the tip surface 31.
  • the connection point between the side side 36a and one side 35a of the notch 35 constitutes the outer corner portion 37a of the notch 35.
  • the connection point between the side side 36b and the other side 35b constitutes the outer corner portion 37b of the notch 35.
  • the first annular moving element 40 is a rectangular annular member, and a plurality of outer concave portions 42 having a rectangular groove-shaped cross-sectional shape are provided at the corner portions 48a and 48b of the annular tip surface 41 and the outer outer surfaces 43 and 44. ing.
  • the outer recess 42 has a rectangular groove shape extending in the vertical direction, which is the moving direction to the annular tip surface 41 on the outer surfaces 43 and 44, respectively.
  • a plurality of outer recesses 42 are provided at predetermined intervals in the first width direction and the second width direction.
  • the first annular moving element 40 is arranged in a nested manner around the columnar moving element 30 so that the side surfaces 33 and 34 of the columnar moving element 30 fit into the rectangular inner surface 49.
  • the outer recess 42 of the first annular moving element 40 is composed of two lateral surfaces 42a and 42b and one bottom surface 42c, and the lateral surfaces 42a and 42b and the bottom surface 42c.
  • a rectangular groove-shaped notch 45 composed of three sides 45a, 45b, and 45c on the annular tip surface 41.
  • the connecting line between the annular tip surface 41 and the outer surface 43 constitutes the side sides 46a and 46b of the annular tip surface 41.
  • the connection point between the side side 46a and one side 45a of the notch 45 constitutes the outer corner portion 47a of the notch 45.
  • the connection point between the side side 46b and the other side 45b constitutes the outer corner portion 47b of the notch 45.
  • the second annular moving element 50 is a rectangular annular member like the first annular moving element 40, and the corner portions 58a and 58b of the annular tip surface 51 and the outer outer surfaces 53 and 54 are formed. Is provided with a plurality of outer recesses 52 having a rectangular groove-shaped cross-sectional shape.
  • the outer concave portion 52 has a rectangular groove-shaped cross-sectional shape extending in the vertical direction, which is the moving direction, on the outer outer surfaces 53 and 54 to the annular tip surface 51.
  • a plurality of outer recesses 52 are provided at predetermined intervals in the first width direction and the second width direction.
  • the second annular moving element 50 is arranged in a nested manner around the first annular moving element 40 so that the outer surfaces 43 and 44 of the first annular moving element 40 are fitted into the rectangular inner surface 59.
  • the outer recess 52 of the second annular moving element 50 is composed of two lateral surfaces 52a and 52b and one bottom surface 52c, and the lateral surfaces 52a and 52b.
  • the bottom surface 52c forms a rectangular groove-shaped notch 55 composed of three sides 55a, 55b, 55c on the annular tip surface 51.
  • the connecting line between the annular tip surface 51 and the outer surface 53 constitutes the side sides 56a and 56b of the annular tip surface 51.
  • the connection point between the side side 56a and one side 55a of the notch 55 constitutes the outer corner portion 57a of the notch 55.
  • the connection point between the side side 56b and the other side 55b constitutes the outer corner portion 57b of the notch 55.
  • the width W1 in the first width direction of the second annular moving element 50 is such that the first width of the semiconductor die 15 shown by the broken line in FIG. 4 is smaller than the width W2 in the direction, and the opening 23.
  • the width W0 in the first width direction of the semiconductor die 15 is larger than the width W2 in the first width direction of the semiconductor die 15. Therefore, when the center position of the stage 20 is aligned with the center position of the semiconductor die 15, the outer peripheral end of the semiconductor die 15 is located between the end surface 23a of the opening 23 of the stage 20 and the outer surface 53 of the second annular moving element 50. It is directly above the gap S having a width d. Further, the outer peripheral end of the semiconductor die 15 is overhanged by the length E from the outer surface 53 of the second annular moving element 50. The same applies to the second width direction.
  • the position in the first width direction of the outer recess 52 provided in the corner portion 58a of the outer surface 53 of the second annular moving element 50 and the outer surface of the first annular moving element 40 are out of alignment with each other.
  • the position in the second width direction of the outer recess 52 provided in the corner portion 58b of the outer surface 54 and the position in the second width direction of the outer recess 42 provided in the corner portion 48b of the outer surface 44 is deviated from each other.
  • the positions of the notches 35 formed on the tip surface 31 of the moving element 30 in the first width direction are deviated from each other. Similarly, these second widthwise positions are also offset from each other.
  • the CP71 which is the processor of the control unit 70, moves the wafer holder 10 in the horizontal direction by the wafer holder horizontal drive unit 61 to pick up the center of the stage 20. Adjusts the horizontal position of the wafer holder 10 so that is the center of the stage 20.
  • the CPU 71 of the control unit 70 raises the stage 20 by the stage vertical drive unit 62 shown in FIG. 1 until the suction surface 22a comes into contact with the back surface 12b of the wafer sheet 12. Further, the CPU 71 of the control unit 70 is adjusted by the collet drive unit 63 shown in FIG. 1 so that the center of the collet 18 is at the center position of the semiconductor die 15 to be picked up, and then as shown by an arrow 82 in FIG. In addition, the collet 18 is lowered until the lower surface is in contact with the semiconductor die 15.
  • the outer peripheral end of the semiconductor die 15 has the end surface 23a of the opening 23 and the outer surface 53 of the second annular moving element 50. It is directly above the gap S having a width d between the two and the outer surface 53 of the second annular moving element 50, and is in a state of overhanging by the length E.
  • the CPU 71 of the control unit 70 opens the vacuum valve 64 shown in FIG. 1 to evacuate the inside of the main body 21 of the stage 20. Since the air in the suction groove 26 on the suction surface 22a is drawn to the vacuum device through the communication hole 27, the suction groove 26 becomes a vacuum, and the back surface 12b of the wafer sheet 12 is vacuum sucked on the suction surface 22a. .. Further, the CPU 71 vacuum-sucks the semiconductor die 15 on the lower surface of the collet 18 by opening the vacuum valve 65 shown in FIG. 1 and using the suction hole 19 of the collet 18 as a vacuum.
  • the CPU 71 of the control unit 70 drives the link mechanism 28 by the motor 29, and as shown by the arrow 83 in FIG. 6, the columnar moving element 30 and the first and second annular moving elements 40 and 50 To the same height.
  • the collet 18 is raised by the collet drive unit 63.
  • the wafer sheet 12 attached to the lower side of the outer peripheral end of the semiconductor die 15 is pulled diagonally downward and the semiconductor die Trying to peel off from 15.
  • the wafer sheet 12 between the side surfaces 56a and 56b of the annular tip surface 51 of the second annular moving element 50 and the end surface 23a of the opening 23 starts downward from the side sides 56a and 56b. Be pulled. Further, since the notch 55 is formed in the annular tip surface 51 of the second annular moving element 50, when the gap S between the outer surface 53 and the end surface 23a of the opening 23 becomes a vacuum, the outer recess 52 The inside is also evacuated. Then, the wafer sheet 12 is pulled downward from the two sides 55a and 55b of the notch 55. In this way, the wafer sheet 12 is pulled downward from the side sides 56a and 56b and the sides 55a and 55a as starting points.
  • the outer corner portions 57a and 57b at the connection points between the side sides 56a and 56b and the sides 55a and 55b serve as the starting point of peeling of the wafer sheet 12, and the regions Fa and Fb including the outer corner portions 57a and 57b shown in FIG. Peeling occurs.
  • the generated peeling spreads from the outer corner portions 57a and 57b toward the inner circumference of the annular tip surface 51 as shown by arrows 85a and 85b in FIG. 7. In this way, the wafer sheet 12 begins to peel off from the outer corner portions 57a and 57b of the plurality of notches 55, respectively.
  • the wafer sheet 12 Since a large number of outer corner portions 57a and 57b are arranged on the annular tip surface 51, the wafer sheet 12 begins to be peeled from a large number of peeling starting points. Therefore, the wafer sheet 12 attached to the outer peripheral portion of the semiconductor die 15 can be peeled off in a short time. Further, since the peeling speed of the wafer sheet 12 becomes faster, the speed at which the second annular moving element 50 is raised can be made faster than when the outer recess 52 is not provided, and the pick-up speed of the semiconductor die 15 from the wafer sheet 12 can be increased. Can be made faster. As a result, the time for picking up the semiconductor die 15 can be shortened.
  • the semiconductor die 15 located on the notch 55 drawn by the vacuum is supported by the three sides 55a, 55b, 55c constituting the groove-shaped notch 55, the annular tip surface of the second annular moving element 50.
  • the bending stress of the semiconductor die 15 located at the portion of the notch 55 of 51 can be reduced.
  • the bending stress related to the semiconductor die 15 can be reduced, and the occurrence of damage to the semiconductor die 15 when the semiconductor die 15 is picked up can be suppressed.
  • the CPU 71 of the control unit 70 drives the link mechanism 28 by the motor 29 to further raise the columnar moving element 30 and the first annular moving element 40 as shown by the arrow 87 in FIG. Further, the collet 18 is further raised in accordance with the columnar moving element 30 and the first annular moving element 40 as shown by the arrow 88 in FIG.
  • the CPU 71 of the control unit 70 drives the link mechanism 28 by the motor 29 to further raise the columnar moving element 30 as shown by the arrow 89 in FIG. Further, the collet 18 is further raised according to the columnar moving element 30 as shown by the arrow 90 in FIG. As a result, as described with reference to FIG. 7, the plurality of outer corner portions 37a and 37b of the columnar moving element 30 shown in FIGS. 12 is peeled off.
  • the CPU 71 of the control unit 70 raises the collet 18 by the collet drive unit 63 shown in FIG. 1 as shown by the arrow 91 in FIG. 10, and picks up the semiconductor die 15 from the surface 12a of the wafer sheet 12.
  • the columnar moving element 30 and the outer corner portions 37a and 37b of a large number of notches 35 of the tip surface 31 and the first and second annular moving elements 40 Since the wafer sheet 12 is peeled off from the outer corners 47a, 47b, 57a, 57b of the large number of notches 45, 55 of the annular tip surfaces 41, 51 of the 50, the wafer sheet 12 has many starting points of peeling and the wafer is short-time. The sheet 12 can be peeled off.
  • the amount of overhang from the outer surfaces 53 and 54 of the second annular moving element 50 at the outer peripheral end of the semiconductor die 15 can be determined. Sufficient peeling force can be ensured even if the size is smaller than that of the prior art described in Patent Documents 1 and 2. As a result, the amount of overhang at the outer peripheral end of the semiconductor die 15 is reduced, the bending stress applied to the semiconductor die in the vicinity of the corner portions 58a and 58b of the second annular element 50 is reduced, and the damage of the semiconductor die 15 is suppressed. be able to.
  • the positions of the columnar moving element 30 and the many notches 35 of the tip surface 31 in the width direction and the width directions of the notches 45 and 55 of the annular tip surfaces 41 and 51 of the first and second annular moving elements 40 and 50 Since the positions are deviated from each other, the columnar moving element 30 which is the starting point of peeling, the outer corners 37a and 37b of the tip surface 31, and the outer corners of the annular tip surfaces 41 and 51 of the first and second annular moving elements 40 and 50.
  • the positions of 47a, 47b, 57a, 57b in the width direction are displaced from each other. Therefore, the starting points of peeling are dispersed in the width direction, and the overall peeling of the wafer sheet 12 can be promoted. As a result, the semiconductor die 15 can be picked up in a short time.
  • the semiconductor die pickup device 100 of the embodiment since the semiconductor die 15 is supported by the three sides 55a, 55b, 55c constituting the groove-shaped notch 55, the annular tip surface 51 of the second annular moving element 50 is supported.
  • the bending stress of the semiconductor die 15 located at the portion of the notch 55 can be reduced.
  • the bending stress related to the semiconductor die 15 can be reduced, and the occurrence of damage to the semiconductor die 15 when the semiconductor die 15 is picked up can be suppressed.
  • the annular tip surfaces 41 and 51 of the first and second annular moving elements 40 and 50 and the tip surface 31 of the columnar moving element 30 are set to the same height as the suction surface 22a. After projecting to that extent, the annular tip surface 41 of the first annular moving element 40 arranged on the inner peripheral side is projected from the annular tip surface 51 of the second annular moving element 50 arranged on the outer peripheral side, and then the columnar shape is formed.
  • the tip surface 31 of the moving element 30 is projected from the annular tip surface 41 of the first annular moving element 40, the present invention is not limited to this.
  • the annular tip surfaces 41 and 51 of the first and second annular moving elements 40 and 50 and the tip surface 31 of the columnar moving element 30 are projected from the suction surface 22a to the same height, and then the outer circumference is formed.
  • the annular tip surfaces 51 and 41 are lowered from the suction surface 22a in the order of the first annular moving element 40 arranged on the inner peripheral side from the second annular moving element 50 arranged on the side, and then the tip of the columnar moving element 30.
  • the surface 31 may be lowered from the suction surface 22a.
  • the CPU 71 of the control unit 70 drives the link mechanism 28 by the motor 29 to raise the columnar moving element 30 and the first and second annular moving elements 40 and 50 to the same height.
  • the wafer sheet 12 is peeled off from the outer peripheral portion of the semiconductor die 15 as described above with reference to FIG. 7.
  • the CPU 71 of the control unit 70 drives the link mechanism 28 by the motor 29 as shown by the arrow 92 shown in FIG. 11 while maintaining the height of the collet 18, and the second annular moving element 50 on the outer peripheral side.
  • the annular tip surface 51 of the above is lowered below the suction surface 22a.
  • the wafer sheet 12 is peeled off from the portions 47a and 47b.
  • the CPU 71 of the control unit 70 drives the link mechanism 28 by the motor 29 as shown by the arrow 93 shown in FIG. 12, while maintaining the height of the collet 18, and the first annular moving element 40 on the inner peripheral side.
  • the annular tip surface 41 of the above is lowered below the suction surface 22a.
  • the plurality of outer corner portions 37a and 37b of the tip surface 31 of the columnar moving element 30 shown in FIGS. 3 and 4 serve as the starting point of peeling of the wafer sheet 12, and the outer corner portions 37a, The wafer sheet 12 is peeled off from 37b.
  • the CPU 71 of the control unit 70 raises the collet 18 by the collet drive unit 63 to pick up the semiconductor die 15.
  • the wafer sheet 12 can be peeled off in a short time and the bending stress applied to the semiconductor die 15 can be reduced, as in the operation described above.
  • the columnar moving element 130 shown in FIG. 13 has recesses 32 provided at the corners 38a and 38b of the tip surface 31 of the columnar moving element 30 and the side surfaces 33 and 34 described above with reference to FIGS. 3 and 4. It is the same as the columnar moving element 30 described above except that it has a rectangular groove shape extending in the direction of inclination from the vertical direction, which is the moving direction, and the tip surface 31 has the same cutting as the columnar moving element 30.
  • the notch 35 is formed.
  • first annular moving element 140 shown in FIG. 13 is a corner portion 48a of the annular tip surface 41 and the outer outer surfaces 43, 44 of the first annular moving element 40 described above with reference to FIGS. 3 and 4.
  • 48b is the same as the first annular moving element 40 described above, except that the outer concave portion 42 is a rectangular groove-shaped shape extending in a direction inclined from the vertical direction, which is the moving direction, and has an annular tip.
  • the surface 41 is formed with the same notch 45 as the first annular moving element 40.
  • the second annular moving element 150 may be used as a rectangular groove-shaped shape extending in a direction inclined from the direction.
  • the columnar moving elements 130, the first and second annular moving elements 140, and 150 configured in this way are arranged in the opening 23 of the stage 20 to form the semiconductor die pickup device 200 (not shown).
  • the action and effect are the same as those of the semiconductor die pickup device 100 described above.
  • the recesses 32 of the columnar moving elements 30 and 130, the outer recesses 42 of the first annular moving elements 40 and 140, and the outer recesses 52 of the second annular moving elements 50 and 150 have been described as rectangular groove-shaped cross-sectional shapes.
  • the present invention is not limited to this, and for example, a U-shaped or semi-circular groove-shaped cross-sectional shape may be used.
  • a plurality of annular moving elements 30, the first and second annular moving elements 40, and 50 are arranged in a nested manner in the opening 23 of the stage 20.
  • the columnar moving element 30 and the first annular moving element 40 may be arranged in the opening 23 in a nested manner, or only the columnar moving element 30 may be arranged in the opening 23.
  • the number of the plurality of annular moving elements may be appropriately selected depending on the size of the semiconductor die 15 to be picked up, the thickness of the wafer sheet 12, the material, and the like, and the columnar moving elements 30 and three or more in the opening 23.
  • the annular moving element of may be arranged.

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Abstract

半導体ダイのピックアップ装置（１００）であって、ウェーハシート（１２）を吸着する吸着面（２２ａ）と吸着面（２２ａ）に設けられた矩形の開口（２３）とを含むステージ（２０）と、ステージ（２０）の開口（２３）の中に配置され、先端面（３１）が吸着面（２３）より突出するように移動する柱状移動要素（３０）と、を含み、柱状移動要素（３０）は、矩形の柱状部材であり、先端面（３１）と各側面（３３，３４）との各角部（３８ａ，３８ｂ）に複数の凹部（３２）が設けられている。

Description

半導体ダイのピックアップ装置
　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。
　ウェーハシートから半導体ダイをピックアップする方法としては、円板状の吸着駒の表面にウェーハシートを吸着させ、半導体ダイをコレットに吸着させた状態で、吸着駒の中央部に配置された突き上げブロックで半導体ダイを突き上げると共に、コレットを上昇させて、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が提案されている（例えば、特許文献１の図９ないし２３参照）。
　また、円板状のエジェクターキャップの表面にウェーハシートを吸着させ、半導体ダイをコレットに吸着させた状態で、コレット及び、周辺、中間、中央の各突き上げブロックをエジェクターキャップの表面より高い所定の高さまで上昇させた後、コレットの高さをそのままの高さとし、周囲の突き上げブロック、中間の突き上げブロック、の順に突き上げブロックをエジェクターキャップ表面よりも下の位置まで降下させて半導体ダイからウェーハシートを剥離する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特許第４９４５３３９号公報 米国特許第８０９２６４５号明細書
　ところで、特許文献１、２に記載された方法で半導体ダイからウェーハシートを剥離させる場合、特許文献１の図４０、４２、４４、特許文献２の図４Ａないし４Ｄ、図５Ａないし５Ｄに記載されているように、半導体ダイの突き上げブロックの外側端が当たる部分で半導体ダイに曲げ応力が発生し、半導体ダイが損傷する場合があった。
　一方、特許文献１、２に記載された方法によって半導体ダイをウェーハシートからピックアップするためには、ウェーハシートの引き剥がし力を大きくするために突き上げユニット外側端から外側に張り出す半導体ダイのオーバーハング量を大きくする必要がある。この場合、突き上げブロックの外周縁に位置する部分での曲げ半径が大きくなり、更に過大な応力がダイにかかる。そのため、半導体ダイの突き上げブロックの外周縁に位置する部分での曲げ応力が大きくならないようにウェーハシートの剥がれ速度に合わせて突き上げブロックをゆっくりと上昇させることが必要であった。
　このため、従来技術の方法では、ウェーハシートから半導体ダイをピックアップする速度が遅くなってしまうという問題があった。
　一方、ウェーハシートから半導体ダイをピックアップする時間を短くする要求がある。
　そこで、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時間を短縮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、ウェーハシートの表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、ウェーハシートの裏面を吸着する吸着面と吸着面に設けられた矩形の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、先端面が吸着面より突出するように移動する柱状移動要素と、を含み、柱状移動要素は、矩形の柱状部材であり、前記先端面と各側面との角部に複数の凹部が設けられていること、を特徴とする。
　このように柱状移動要素の先端面の角部に複数の凹部を設けることにより、矩形の先端面の外周縁に溝状の切欠きが形成される。また、先端面の切欠きの無い部分の外周端と側面との接続線は先端面の側辺を形成する。そして、側辺と切欠きを構成する一つの辺との接続点は切欠きの外角部を構成する。柱状移動要素を上方向に移動させるとウェーハシートは切欠きを構成する一つの辺と先端面の側辺とを起点に下方向に引っ張られる。このため、一つの辺と側辺との接続点にある外角部がウェーハシートの剥がれの起点になる。外角部は、先端面に多数配置されているので、ウェーハシートは、多数の剥がれの起点から剥がれ始める。このため、ウェーハシートを短時間で剥がすことができる。また、ウェーハシートの剥がれる速度が速くなるので、柱状状移動要素を上昇させる速度を凹部が無い場合に比べて早くすることができ、ウェーハシートからの半導体ダイのピックアップ速度を早くし、ピックアップ時間を短縮することができる。
　また、真空に引かれる切欠きの上に位置する半導体ダイは溝状の切欠きを構成する辺で支持されるので、柱状移動要素の先端面の切欠きのある部分に位置する半導体ダイの曲げ応力を低減することができる。これにより、半導体ダイに係る曲げ応力を低減し、半導体ダイをピックアップする際の半導体ダイの損傷の発生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、複数の凹部は、先端面まで移動方向又は移動方向に対して傾斜した方向に延びる矩形の溝形断面形状としてもよい。
　これにより、柱状移動要素の先端面に矩形の溝状の切欠きを容易に形成することができる。
　本発明の半導体ダイのピックアップ装置において、柱状移動要素の周囲に入れ子状に配置され、環状先端面が吸着面より突出するように移動する複数の環状移動要素を含み、各環状移動要素は、矩形の環状部材であり、環状先端面と各外側面との各角部に環状先端面まで延びる複数の外側凹部が設けられてもよい。
　この様に、各環状移動要素の外側面にそれぞれ外側凹部を設けることにより、柱状移動要素と同様、環状移動要素の環状先端面には、複数の切欠きと複数の外角部が形成される。そして、環状先端面に多数配置されている外角部を剥がれの起点として半導体ダイから剥がれ始め、ウェーハシートを短時間で剥がすことができる。また、ウェーハシートの剥がれる速度が速くなるので、環状移動要素を上昇させる速度を外側凹部が無い場合に比べて早くすることができ、ウェーハシートからの半導体ダイのピックアップ速度を早くすることができる。これにより、半導体ダイのピックアップの時間を短縮することができる。
　本発明の半導体ピックアップ装置において、複数の外側凹部は、環状先端面まで移動方向又は移動方向に対して傾斜した方向に延びる矩形の溝形断面形状でもよい。
　これにより、環状移動要素の環状先端面に矩形の溝状の切欠きを容易に形成することができる。
　本発明の半導体ダイのピックアップ装置において、柱状移動要素の側面に設けられた各凹部の側面の幅方向の各位置と、環状移動要素の外側面に設けられた各外側凹部の外側面の幅方向の各位置とは互いにずれてもよい。
　これにより、柱状移動要素、各環状移動要素を上昇させる際の剥がれの開始点の位置がずれるので、ウェーハシートの全体的な剥がれを促進でき、半導体ダイのピックアップ速度を早くすることができる。また、半導体ダイのピックアップの時間を短縮することができる。
　本発明の半導体ダイのピックアップ装置において、半導体ダイをピックアップする際に、全ての環状移動要素の環状先端面と柱状移動要素の先端面とを吸着面より同一の高さまで突出させた後、内周側に配置される環状移動要素の環状先端面を外周側に配置される環状移動要素の環状先端面よりも順次突出させ、その後、柱状移動要素の先端面を内周側に配置される環状移動要素の環状先端面よりも突出させてもよい。
　本発明の半導体ダイのピックアップ装置において、半導体ダイをピックアップする際に、全ての環状移動要素の環状先端面と柱状移動要素の先端面とを吸着面より同一の高さまで突出させた後、複数の環状移動要素の内、外周側に配置される環状移動要素から内周側に配置される環状移動要素の順に環状先端面を吸着面より下降させ、その後、柱状移動要素の先端面を吸着面より下降させてもよい。
　これにより、半導体ダイの外周側から中央に向かってウェーハシートを段階的に剥がすことができ、半導体ダイの損傷を抑制しつつ、半導体ダイのピックアップを行うことができる。
　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時間を短縮することができる。
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を示す斜視図である。 図２に示すステージに配置された柱状移動要素と第１環状移動要素を示す斜視図であって、柱状移動要素の先端面が第１環状移動要素の環状先端面よりも上方向に突出した状態を示す図である。 図２に示すステージと、ステージに配置された柱状移動要素と第１、第２環状移動要素とを示す平面図である。 半導体ダイのピックアップ動作の説明図であって、柱状移動要素の先端面と第１、第２環状移動要素の第１、第２環状先端面とがウェーハシート１２の裏面に接するよう位置まで柱状移動要素と第１、第２環状移動要素とを上昇させると共に、コレットの下面が半導体ダイ１５の表面に接するようにコレットを下降させた状態を示す立面図である。 半導体ダイのピックアップ動作を示す図であって、図５に示す状態から柱状移動要素と第１、第２環状移動要素とコレットとを上昇させた状態を示す立面図である。 図６に示す状態における第２環状移動要素の切欠きとウェーハシートの剥がれの起点を説明するための平面図であって、図４に示すＢ部と図６に示すＣ部の詳細平面図である。 半導体ダイのピックアップ動作を示す図であって、図６に示す状態から柱状移動要素と第１環状移動要素とコレットとを上昇させた状態を示す立面図である。 半導体ダイのピックアップ動作を示す図であって、図８に示す状態から柱状移動要素とコレットとを上昇させた状態を示す立面図である。 半導体ダイのピックアップ動作を示す図であって、図９に示す状態からコレットを上昇させた状態を示す立面図である。 半導体ダイの他のピックアップ動作を示す図であって、図６に示す状態から第２環状移動要素を下降させた状態を示す図である。 半導体ダイの他のピックアップ動作を示す図であって、図１１に示す状態から第１環状移動要素を下降させた状態を示す立面図である。 ステージに配置された他の形状の柱状移動要素と他の形状の第１、第２環状移動要素を示す斜視図であって、柱状移動要素の先端面が第１、第２環状移動要素の第１、第２環状先端面よりも上方向に突出した状態を示す図である。
　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、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が表面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が表面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に取付けられている。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が表面１２ａに貼り付けられたウェーハシート１２のリング１３をエキスパンドリング１６のフランジの上に載置し、図１中の矢印８０に示すように上からリング抑え１７でリング１３をエキスパンドリング１６のフランジの上に押し付けてフランジの上に固定する。これにより、半導体ダイ１５が表面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。
　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、本体２１と、柱状移動要素３０と、内周側に配置される環状移動要素である第１環状移動要素４０と、外周側に配置される環状移動要素である第２環状移動要素５０と、リンク機構２８と、モータ２９とを備えている。ステージ２０は、ステージ上下方向駆動部６２によって上下方向に移動する。ステージ２０と、柱状移動要素３０と第１、第２環状移動要素４０、５０と、の詳細構造については、後で、図２～４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の表面１２ａからピックアップする。コレット１８は、内部に半導体ダイ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を介して図示しない真空装置に接続されている。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、モータ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～図４を参照しながらステージ２０と、柱状移動要素３０と、第１、第２環状移動要素４０、５０と、の詳細構造について説明する。尚、以下の説明では、柱状移動要素３０の側面３３、第１、第２環状移動要素４０、５０の外側面４３、５３の面に沿った水平方向を第１の幅方向、柱状移動要素３０の側面３４、第１、第２環状移動要素４０、５０の外側面４４、５４の面に沿った水平方向を第２の幅方向として説明する。
　図２に示すように、ステージ２０の本体２１は、円筒形で円形の上端板２２を備えている。上端板２２の上面はウェーハシート１２の裏面１２ｂを吸着する吸着面２２ａを構成する。上端板２２の中央には、上端板２２を貫通する矩形の開口２３が設けられている。開口２３の中には、柱状移動要素３０と、柱状移動要素３０の周囲に入れ子状に配置された第１環状移動要素４０と、第２環状移動要素５０とが配置されている。図１に示すように、柱状移動要素３０と第１、第２環状移動要素４０、５０とは本体２１の内部に格納されたリンク機構２８に接続されている。リンク機構２８はモータ２９で駆動されて柱状移動要素３０と第１、第２環状移動要素４０、５０とを上下方向に移動する。
　上端板２２の吸着面２２ａの開口２３の外側には吸着溝２６が設けられている。吸着溝２６には、本体２１の内部に接続する連通孔２７が設けられている。図１に示すように本体２１の内部は、真空弁６４を介して図示しない真空装置に接続されている。
　図３に示すように、柱状移動要素３０は、矩形の柱状部材であり、先端面３１と各側面３３、３４との角部３８ａ，３８ｂには矩形の溝形断面形状の複数の凹部３２が設けられている。凹部３２は、各側面３３、３４で先端面３１まで移動方向である上下方向に延びる矩形の溝型形状である。凹部３２は、第１の幅方向、第２の幅方向に所定の間隔で複数設けられている。凹部３２は、２つの横面３２ａ、３２ｂと１つの底面３２ｃとで構成されており、横面３２ａ、３２ｂと底面３２ｃとは先端面３１に３つの辺３５ａ、３５ｂ、３５ｃで構成される矩形の溝状の切欠き３５を形成する。また、凹部３２が無い部分では、先端面３１と側面３３との接続線は先端面３１の側辺３６ａ、３６ｂを構成する。そして、側辺３６ａと切欠き３５の一つの辺３５ａとの接続点は切欠き３５の外角部３７ａを構成する。また、側辺３６ｂと他の一つの辺３５ｂとの接続点は切欠き３５の外角部３７ｂを構成する。
　第１環状移動要素４０は、矩形の環状部材であり、環状先端面４１と各外側面４３，４４との各角部４８ａ，４８ｂに矩形の溝形断面形状の複数の外側凹部４２が設けられている。外側凹部４２は、各外側面４３、４４で環状先端面４１まで移動方向である上下方向に延びる矩形の溝型形状である。外側凹部４２は、第１の幅方向、第２の幅方向に所定の間隔で複数設けられている。第１環状移動要素４０は、矩形の内面４９に柱状移動要素３０の各側面３３、３４が嵌まり込むように柱状移動要素３０の周囲に入れ子状に配置されている。
　柱状移動要素３０の凹部３２と同様、第１環状移動要素４０の外側凹部４２は、２つの横面４２ａ、４２ｂと１つの底面４２ｃとで構成されており、横面４２ａ、４２ｂと底面４２ｃとは環状先端面４１に３つの辺４５ａ、４５ｂ、４５ｃで構成される矩形の溝状の切欠き４５を形成する。また、外側凹部４２が無い部分では、環状先端面４１と外側面４３との接続線は環状先端面４１の側辺４６ａ、４６ｂを構成する。そして、側辺４６ａと切欠き４５の一つの辺４５ａとの接続点は、切欠き４５の外角部４７ａを構成する。また、側辺４６ｂと他の一つの辺４５ｂとの接続点は切欠き４５の外角部４７ｂを構成する。
　図４に示すように、第２環状移動要素５０は、第１環状移動要素４０と同様、矩形の環状部材であり、環状先端面５１と各外側面５３，５４との各角部５８ａ，５８ｂに矩形の溝形断面形状の複数の外側凹部５２が設けられている。外側凹部５２は、各外側面５３、５４に環状先端面５１まで移動方向である上下方向に延びる矩形の溝形断面形状である。外側凹部５２は、第１の幅方向、第２の幅方向に所定の間隔で複数設けられている。第２環状移動要素５０は、矩形の内面５９に第１環状移動要素４０の各外側面４３、４４が嵌まり込むように第１環状移動要素４０の周囲に入れ子状に配置されている。
　第１環状移動要素４０の外側凹部４２と同様、第２環状移動要素５０の外側凹部５２は、２つの横面５２ａ、５２ｂと１つの底面５２ｃとで構成されており、横面５２ａ、５２ｂと底面５２ｃとは環状先端面５１に３つの辺５５ａ、５５ｂ、５５ｃで構成される矩形の溝状の切欠き５５を形成する。また、外側凹部５２が無い部分では、環状先端面５１と外側面５３との接続線は環状先端面５１の側辺５６ａ、５６ｂを構成する。そして、側辺５６ａと切欠き５５の一つの辺５５ａとの接続点は、切欠き５５の外角部５７ａを構成する。また、側辺５６ｂと他の一つの辺５５ｂとの接続点は切欠き５５の外角部５７ｂを構成する。
　図４に示すように、第２環状移動要素５０の第１の幅方向の幅Ｗ１は、図４中に破線で示す半導体ダイ１５の第１の幅は方向の幅Ｗ２よりも小さく、開口２３の第１の幅方向の幅Ｗ０は、半導体ダイ１５の第１の幅方向の幅Ｗ２よりも大きい。このため、ステージ２０の中心位置を半導体ダイ１５の中心位置に合わせると、半導体ダイ１５の外周端は、ステージ２０の開口２３の端面２３ａと第２環状移動要素５０の外側面５３との間の幅ｄの隙間Ｓの直上となっている。また、半導体ダイ１５の外周端は第２環状移動要素５０の外側面５３から長さＥだけオーバーハングしている。第２の幅方向についても同様である。
　また、図４に示すように、第２環状移動要素５０の外側面５３の角部５８ａに設けられている外側凹部５２の第１の幅方向の位置と、第１環状移動要素４０の外側面４３の角部４８ａ、に設けられている外側凹部４２の第１の幅方向の位置と、柱状移動要素３０の側面３３の角部３８ａに設けられている凹部３２の第１の幅方向の位置とは互いにずれている。同様に、外側面５４の角部５８ｂに設けられた外側凹部５２の第２の幅方向の位置と、外側面４４の角部４８ｂに設けられた外側凹部４２の第２の幅方向の位置と、側面３４の角部３８ｂに設けられた凹部３２の第２の幅方向の位置とは互いにずれている。
　従って、図４に示すように、第２環状移動要素５０の環状先端面５１に形成される切欠き５５と、第１環状移動要素４０の環状先端面４１に形成される切欠き４５と、柱状移動要素３０の先端面３１に形成される切欠き３５の第１の幅方向の位置は互いにずれている。同様に、これらの第２の幅方向の位置も互いにずれている。
　以上の様に構成された半導体ダイのピックアップ装置１００を用いて半導体ダイ１５をウェーハシート１２からピックアップする動作について説明する。
　図５に示すように、制御部７０のプロセッサであるＣＰ７１は、ウェーハホルダ水平方向駆動部６１によってウェーハホルダ１０を水平方向に移動させて、ステージ２０の中心をピックアップしようとする半導体ダイ１５の中心がステージ２０の中心となるようにウェーハホルダ１０の水平方向の位置を調整する。
　そして、制御部７０のＣＰＵ７１は、図５中の矢印８１に示す様に、図１に示すステージ上下方向駆動部６２で吸着面２２ａがウェーハシート１２の裏面１２ｂに接するまでステージ２０を上昇させる。また、制御部７０のＣＰＵ７１は、図１に示すコレット駆動部６３でコレット１８の中心がピックアップしようとする半導体ダイ１５の中心位置となるように調整した後、図５中に矢印８２で示すように、下面が半導体ダイ１５に接するまでコレット１８を降下させる。
　図５に示すようにウェーハホルダ１０とコレット１８の位置調整が終わると、先に説明したように、半導体ダイ１５の外周端は、開口２３の端面２３ａと第２環状移動要素５０の外側面５３との間の幅ｄの隙間Ｓの直上となり、第２環状移動要素５０の外側面５３から長さＥだけオーバーハングした状態となっている。
　次に、制御部７０のＣＰＵ７１は、図１に示す真空弁６４を開としてステージ２０の本体２１の内部を真空にする。吸着面２２ａの上の吸着溝２６の空気は連通孔２７を通って真空装置に引かれるので、吸着溝２６が真空となり、ウェーハシート１２の裏面１２ｂは、吸着面２２ａの上に真空吸着される。また、ＣＰＵ７１は、図１に示す真空弁６５を開としてコレット１８の吸引孔１９を真空としてコレット１８の下面に半導体ダイ１５を真空吸着させる。
　次に、制御部７０のＣＰＵ７１は、モータ２９でリンク機構２８を駆動して、図６中の矢印８３に示すように、柱状移動要素３０と、第１、第２環状移動要素４０、５０とを同一の高さまで上昇させる。また、同時にコレット駆動部６３によってコレット１８を上昇させる。柱状移動要素３０と、第１、第２環状移動要素４０、５０とが上昇すると、半導体ダイ１５の外周端部の下側に貼り付いているウェーハシート１２は斜め下方向に引っ張られ、半導体ダイ１５から剥がれようとする。
　図７に示すように、第２環状移動要素５０の環状先端面５１の側辺５６ａ、５６ｂと開口２３の端面２３ａとの間のウェーハシート１２は、側辺５６ａ、５６ｂを起点に下方向に引っ張られる。また、第２環状移動要素５０の環状先端面５１には、切欠き５５が形成されているので、外側面５３と開口２３の端面２３ａとの間の隙間Ｓが真空となると、外側凹部５２の中も真空となる。すると、ウェーハシート１２は、切欠き５５の２つの辺５５ａ、５５ｂを起点に下方向に引っ張られる。このように、ウェーハシート１２は、側辺５６ａ、５６ｂと辺５５ａ、５５ａとを起点に下方向に引っ張られる。このため、側辺５６ａ、５６ｂと辺５５ａ、５５ｂの接続点にある各外角部５７ａ、５７ｂがウェーハシート１２の剥がれの起点となり、図７に示す各外角部５７ａ、５７ｂを含む領域Ｆａ、Ｆｂの剥がれが発生する。発生した剥がれは、図7中に示す矢印８５ａ、８５ｂの様に各外角部５７ａ、５７ｂから環状先端面５１の内周に向かって広がっていく。このように、複数の切欠き５５のそれぞれの外角部５７ａ、５７ｂからウェーハシート１２が剥がれ始める。外角部５７ａ、５７ｂは環状先端面５１に多数配置されているので、ウェーハシート１２は多数の剥がれの起点から剥がれ始める。このため、半導体ダイ１５の外周部に貼り付いているウェーハシート１２を短時間で剥がすことができる。また、ウェーハシート１２の剥がれる速度が速くなるので、第２環状移動要素５０を上昇させる速度を外側凹部５２が無い場合に比べて早くすることができ、ウェーハシート１２からの半導体ダイ１５のピックアップ速度を早くすることができる。これにより、半導体ダイ１５をピックアップする時間を短縮することができる。
　また、真空に引かれる切欠き５５の上に位置する半導体ダイ１５は溝状の切欠き５５を構成する３辺５５ａ、５５ｂ、５５ｃで支持されるので、第２環状移動要素５０の環状先端面５１の切欠き５５のある部分に位置する半導体ダイ１５の曲げ応力を低減することができる。これにより、半導体ダイ１５に係る曲げ応力を低減し、半導体ダイ１５をピックアップする際の半導体ダイ１５の損傷の発生を抑制することができる。
　次に、制御部７０のＣＰＵ７１は、モータ２９でリンク機構２８を駆動して、図８の矢印８７に示すように、柱状移動要素３０と第１環状移動要素４０とを更に上昇させる。また、柱状移動要素３０と第１環状移動要素４０に合わせて図８中の矢印８８に示すようにコレット１８を更に上昇させる。
　これにより、先に図７を参照して説明したと同様、図３、４に示す第１環状移動要素４０の環状先端面４１の複数の外角部４７ａ、４７ｂがウェーハシート１２の剥がれの起点となり、外角部４７ａ、４７ｂからウェーハシート１２が剥がれる。
　次に、制御部７０のＣＰＵ７１は、モータ２９でリンク機構２８を駆動して、図９の矢印８９に示すように、柱状移動要素３０を更に上昇させる。また柱状移動要素３０に合わせてコレット１８を図９中の矢印９０の様に更に上昇させる。これにより、図７を参照して説明したと同様、図３、４に示す柱状移動要素３０の複数の外角部３７ａ、３７ｂがウェーハシート１２の剥がれの起点となり、外角部３７ａ、３７ｂからウェーハシート１２が剥がれる。
　次に制御部７０のＣＰＵ７１は、図１０中の矢印９１に示すように図１に示すコレット駆動部６３によってコレット１８を上昇させて、半導体ダイ１５をウェーハシート１２の表面１２ａからピックアップする。
　以上、説明したように、実施形態の半導体ダイのピックアップ装置１００は、柱状移動要素３０と先端面３１の多数の切欠き３５の外角部３７ａ、３７ｂと、第１、第２環状移動要素４０、５０の環状先端面４１、５１の多数の切欠き４５、５５の外角部４７ａ、４７ｂ、５７ａ、５７ｂを起点としてウェーハシート１２を剥がすので、ウェーハシート１２の剥がれの起点が多く、短時間でウェーハシート１２を剥がすことができる。
　また、ウェーハシート１２の剥がれの起点が第２環状移動要素５０の外周縁に多く出現するので、半導体ダイ１５の外周端の第２環状移動要素５０の外側面５３，５４からのオーバーハング量を特許文献１，２に記載された従来技術よりも小さくしても十分な剥がれ力を確保することができる。これにより、半導体ダイ１５の外周端のオーバーハング量を低減して第２環状要素５０の角部５８ａ，５８ｂの近傍での半導体ダイに掛かる曲げ応力を低減して半導体ダイ１５の損傷を抑制することができる。
　また、柱状移動要素３０と先端面３１の多数の切欠き３５の幅方向の位置と第１、第２環状移動要素４０、５０の環状先端面４１、５１の切欠き４５、５５の幅方向の位置が互いにずれているので、剥がれの起点となる柱状移動要素３０と先端面３１の外角部３７ａ、３７ｂと、第１、第２環状移動要素４０、５０の環状先端面４１、５１の外角部４７ａ、４７ｂ、５７ａ、５７ｂの幅方向の位置が互いにずれる。このため、剥がれの起点が幅方向に分散し、ウェーハシート１２の全体的な剥がれを促進することができる。これにより、短時間で半導体ダイ１５をピックアップすることができる。
　また、実施形態の半導体ダイのピックアップ装置１００は、半導体ダイ１５は溝状の切欠き５５を構成する３辺５５ａ、５５ｂ、５５ｃで支持されるので、第２環状移動要素５０の環状先端面５１の切欠き５５のある部分に位置する半導体ダイ１５の曲げ応力を低減することができる。これにより、半導体ダイ１５に係る曲げ応力を低減し、半導体ダイ１５をピックアップする際の半導体ダイ１５の損傷の発生を抑制することができる。
　以上の説明では、半導体ダイ１５をピックアップする際に、第１、第２環状移動要素４０、５０の環状先端面４１、５１と柱状移動要素３０の先端面３１とを吸着面２２ａより同一の高さまで突出させた後、内周側に配置される第１環状移動要素４０の環状先端面４１を外周側に配置される第２環状移動要素５０の環状先端面５１よりも突出させ、その後、柱状移動要素３０の先端面３１を第１環状移動要素４０の環状先端面４１よりも突出させることとして説明したが、これに限らない。
　例えば、以下のように、第１、第２環状移動要素４０、５０の環状先端面４１、５１と柱状移動要素３０の先端面３１とを吸着面２２ａより同一の高さまで突出させた後、外周側に配置される第２環状移動要素５０から内周側に配置される第１環状移動要素４０の順に各環状先端面５１、４１を吸着面２２ａより下降させ、その後、柱状移動要素３０の先端面３１を吸着面２２ａより下降させるようにしてもよい。以下、図６、図１１、１２を参照しながら説明する。
　制御部７０のＣＰＵ７１は、図６に示すように、モータ２９によりリンク機構２８を駆動して柱状移動要素３０と、第１、第２環状移動要素４０、５０とを同一の高さまで上昇させる。これにより、先に図７を参照して説明したように、半導体ダイ１５の外周部からウェーハシート１２が剥がれる。
　次に、制御部７０のＣＰＵ７１は、コレット１８の高さを保持したまま、図１１に示す矢印９２に示すように、モータ２９によりリンク機構２８を駆動して外周側の第２環状移動要素５０の環状先端面５１を吸着面２２ａよりも下に下降させる。これにより、図８を参照して説明したと同様、図３、４に示す第１環状移動要素４０の環状先端面４１の複数の外角部４７ａ、４７ｂがウェーハシート１２の剥がれの起点となり、外角部４７ａ、４７ｂからウェーハシート１２が剥がれる。
　次に制御部７０のＣＰＵ７１は、コレット１８の高さを保持したまま、図１２に示す矢印９３に示すように、モータ２９によりリンク機構２８を駆動して内周側の第１環状移動要素４０の環状先端面４１を吸着面２２ａよりも下に下降させる。これにより、図９を参照して説明したと同様、図３、４に示す柱状移動要素３０の先端面３１の複数の外角部３７ａ、３７ｂがウェーハシート１２の剥がれの起点となり、外角部３７ａ、３７ｂからウェーハシート１２が剥がれる。
　そして、制御部７０のＣＰＵ７１は、図１０を参照して説明したように、コレット駆動部６３でコレット１８を上昇させて半導体ダイ１５をピックアップする。
　この動作でも、先に説明した動作と同様、短時間でウェーハシート１２を剥がすことができ、半導体ダイ１５に加わる曲げ応力を低減することができる。
　次に、図１３を参照しながら、ステージ２０に配置された他の形状の柱状移動要素１３０と他の形状の第１環状移動要素１４０について説明する。
　図１３に示す柱状移動要素１３０は、先に図３、４を参照して説明した柱状移動要素３０の先端面３１と各側面３３、３４との角部３８ａ，３８ｂに設けられた凹部３２が移動方向である上下方向から傾斜する方向に延びる矩形の溝型形状である点以外は、先に説明した柱状移動要素３０と同一であり、先端面３１には、柱状移動要素３０と同一の切欠き３５が形成される。
　また、図１３に示す第１環状移動要素１４０は、先に図３、４を参照して説明した第１環状移動要素４０の環状先端面４１と各外側面４３，４４との各角部４８ａ，４８ｂに設けられた外側凹部４２が移動方向である上下方向から傾斜する方向に延びる矩形の溝型形状である点以外は、先に説明した第１環状移動要素４０と同一であり、環状先端面４１には、第１環状移動要素４０と同一の切欠き４５が形成される。
　図１３には、図示していないが、第２環状移動要素５０の環状先端面５１と各外側面５３，５４との各角部５８ａ，５８ｂに設けられた外側凹部５２を移動方向である上下方向から傾斜する方向に延びる矩形の溝型形状として第２環状移動要素１５０としてもよい。
　このように構成された、柱状移動要素１３０、第１、第２環状移動要素１４０、１５０をステージ２０の開口２３の中に配置して半導体ダイのピックアップ装置２００（図示せず）を構成した場合、その作用効果は先に説明した半導体ダイのピックアップ装置１００と同一である。
　尚、柱状移動要素３０、１３０の凹部３２と、第１環状移動要素４０、１４０の外側凹部４２と、第２環状移動要素５０、１５０の外側凹部５２とは矩形の溝形断面形状として説明したが、これに限らず、例えば、Ｕ字型、半円形の溝形断面形状としてもよい。
　また、以上の説明では、ステージ２０の開口２３の中に柱状移動要素３０、第１、第２環状移動要素４０、５０の複数の環状移動要素を入れ子状に配置することとして説明したがこれに限らず、例えば、柱状移動要素３０と第１環状移動要素４０を開口２３の中に入れ子状に配置してもよいし、柱状移動要素３０のみを開口２３の中に配置してもよい。また、複数の環状移動要素の数は、ピックアップする半導体ダイ１５の大きさや、ウェーハシート１２の厚さ、材質等により適宜選択してもよく、開口２３の中に柱状移動要素３０と３つ以上の環状移動要素を配置してもよい。
　１０　ウェーハホルダ、１１　ウェーハ、１２　ウェーハシート、１２ａ　表面、１２ｂ　裏面、１３　リング、１４　隙間、１５　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　ステージ、２１　本体、２２　上端板、２２ａ　吸着面、２３　開口、２３ａ　端面、２６　吸着溝、２７　連通孔、２８　リンク機構、２９　モータ、３０、１３０　柱状移動要素、３１　先端面、３２　凹部、３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂ、５２ａ、５２ｂ　横面、３２ｃ、４２ｃ、５２ｃ　底面、３３、３４　側面、３５、４５、５５　切欠き、３５ａ、３５ｂ、４５ａ、４５ｂ、５５ａ、５５ｂ　辺、３６ａ、３６ｂ　側辺、３７ａ、３７ｂ、４７ａ、４７ｂ、５７ａ、５７ｂ　外角部、３８ａ，３８ｂ，４８ａ，４８ｂ，５８ａ，５８ｂ　角部、４０、１４０　第１環状移動要素、４１、５１　環状先端面、４２、５２　外側凹部、４３、４４、５３、５４　外側面、４９、５９　内面、５０、１５０　第２環状移動要素、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　真空弁、７０　制御部、７１　ＣＰＵ、７２　メモリ、１００、２００　半導体ダイのピックアップ装置。
 

Claims (7)

  1. 　ウェーハシートの表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裏面を吸着する吸着面と前記吸着面に設けられた矩形の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、先端面が前記吸着面より突出するように移動する柱状移動要素と、を含み、
    　前記柱状移動要素は、矩形の柱状部材であり、前記先端面と各側面との各角部に複数の凹部が設けられていること、
    　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、
    　前記複数の凹部は、前記先端面まで移動方向又は移動方向に対して傾斜した方向に延びる矩形の溝形断面形状であること、
    　を特徴とする半導体ダイのピックアップ装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の半導体ダイのピックアップ装置であって、
    　前記柱状移動要素の周囲に入れ子状に配置され、環状先端面が前記吸着面より突出するように移動する複数の環状移動要素を含み、
    　各前記環状移動要素は、矩形の環状部材であり、前記環状先端面と各外側面との各角部に複数の外側凹部が設けられていること、
    　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、
    　前記複数の外側凹部は、前記環状先端面まで移動方向又は移動方向に対して傾斜した方向に延びる矩形の溝形断面形状であること、
    　を特徴とする半導体ダイのピックアップ装置。
  5. 　請求項３又は４に記載の半導体ダイのピックアップ装置であって、
    　前記柱状移動要素の側面に設けられた各凹部の前記側面の幅方向の各位置と、
    　前記環状移動要素の外側面に設けられた各外側凹部の前記外側面の幅方向の各位置とは互いにずれていること、
    　を特徴とする半導体ダイのピックアップ装置。
  6. 　請求項３から５のいずれか一項に記載の半導体ダイのピックアップ装置であって、
    　前記半導体ダイをピックアップする際に、
    　全ての前記環状移動要素の前記環状先端面と前記柱状移動要素の前記先端面とを前記吸着面より同一の高さまで突出させた後、
    　内周側に配置される前記環状移動要素の前記環状先端面を外周側に配置される前記環状移動要素の前記環状先端面よりも順次突出させ、その後、前記柱状移動要素の前記先端面を内周側に配置される前記環状移動要素の前記環状先端面よりも突出させること、
    　を特徴とする半導体ダイのピックアップ装置。
  7. 　請求項３から５のいずれか一項に記載の半導体ダイのピックアップ装置であって、
    　前記半導体ダイをピックアップする際に、
    　全ての前記環状移動要素の前記環状先端面と前記柱状移動要素の前記先端面とを前記吸着面より同一の高さまで突出させた後、
    　複数の前記環状移動要素の内、外周側に配置される前記環状移動要素から内周側に配置される前記環状移動要素の順に前記環状先端面を前記吸着面より下降させ、その後、前記柱状移動要素の前記先端面を前記吸着面より下降させること、
    　を特徴とする半導体ダイのピックアップ装置。
     
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