特開 2023-2408 ダイボンディング装置、ウェハおよび半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023002408

(43)【公開日】2023-01-10

(54)【発明の名称】ダイボンディング装置、ウェハおよび半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/52 20060101AFI20221227BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20221227BHJP

   H01L 21/67 20060101ALI20221227BHJP

【ＦＩ】

H01L21/52 F

H01L21/78 Y

H01L21/68 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021103654

(22)【出願日】2021-06-22

(71)【出願人】

【識別番号】515085901

【氏名又は名称】ファスフォードテクノロジ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】河野 健太

【テーマコード（参考）】

5F047

5F063

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F047AA17

5F047BA21

5F047BB03

5F047BB19

5F047FA01

5F047FA02

5F047FA04

5F047FA08

5F047FA32

5F047FA35

5F047FA72

5F047FA79

5F063AA05

5F063AA11

5F063AA33

5F063AA48

5F063BA36

5F063DD87

5F063DE02

5F063DE16

5F063DE23

5F063DE33

5F063EE21

5F131AA04

5F131BA54

5F131EC74

5F131EC75

5F131KA22

5F131KA60

5F131KB02

5F131KB43

(57)【要約】

【課題】ダイに掛かるストレスをより軽減する技術を提供することにある。
【解決手段】ダイボンディング装置は、ワークが貼付されたダイシングテープを吸着可能であり、前記ワークを前記ダイシングテープから剥離する剥離ユニットと、前記剥離ユニットの動作を制御する制御部と、を備える。前記ワークは半導体基板により形成されたダイまたは降伏点を有しない延性材料により前記ダイと略同じ大きさに形成されたダイプレートである。前記制御部は、前記剥離ユニットにより前記ダイプレートが剥離される際に形成される前記ダイプレートの変形量に基づいて前記ダイが剥離される際の前記剥離ユニットによる吸着力を設定するよう構成される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークが貼付されたダイシングテープを吸着可能であり、前記ワークを前記ダイシングテープから剥離する剥離ユニットと、
前記剥離ユニットを制御する制御部と、
を備え、
前記ワークは半導体基板により形成されたダイまたは降伏点を有しない延性材料により前記ダイと略同じ大きさに形成されたダイプレートであり、
前記制御部は、前記剥離ユニットにより前記ダイプレートが剥離される際に形成される前記ダイプレートの変形量に基づいて前記ダイが剥離される際の前記剥離ユニットによる吸着力を設定するよう構成されるダイボンディング装置。

【請求項2】

請求項１のダイボンディング装置において、
前記制御部は、
前記剥離ユニットにより前記ダイプレートが剥離される際に形成される前記ダイプレートの変形量と前記ダイプレートが剥離される際の前記剥離ユニットによる吸着力との第一相関データを記憶装置に記録し、
前記第一相関データに基づいて前記ダイプレートの変形量が所定値になる前記剥離ユニットによる吸着力を前記ダイが剥離される際の前記剥離ユニットによる吸着力として設定するよう構成されるダイボンディング装置。

【請求項3】

請求項２のダイボンディング装置において、
前記制御部は、
前記剥離ユニットにより第二ダイプレートが剥離される際に形成される前記第二ダイプレートの変形量と前記剥離ユニットにより第二ダイが剥離される際の形成される前記第二ダイの変形量との第二相関データを前記記憶装置に記録し、
前記第二相関データに基づいて前記所定値を設定するよう構成されるダイボンディング装置。

【請求項4】

請求項３のダイボンディング装置において、
前記制御部は、
前記剥離ユニットにより前記第二ダイプレートが剥離される際に形成される前記第二ダイプレートの変形量と前記第二ダイプレートが剥離される際の前記剥離ユニットによる吸着力との第三相関データを記憶装置に記録し、
前記剥離ユニットにより前記第二ダイが剥離される際に形成される前記第二ダイの変形量と前記第二ダイが剥離される際の前記剥離ユニットによる吸着力との第四相関データを記憶装置に記録し、
前記第三相関データおよび前記第四相関データに基づいて前記第二相関データを取得するよう構成されるダイボンディング装置。

【請求項5】

請求項４のダイボンディング装置において、さらに、
前記剥離ユニットに接続される吸引機構と、
前記ワークを吸着するコレットを有し、上下動が可能なヘッドと、
を備え、
前記剥離ユニットは、前記ダイシングテープと接触するブロックと、前記ブロックの外側に設けられ、前記ダイシングテープが吸着可能なドームプレートと、を有し、前記ブロックによりワークを前記ダイシングテープから剥離するよう構成されるダイボンディング装置。

【請求項6】

請求項５のダイボンディング装置において、
前記制御部は、
前記ドームプレートの吸引口および前記ブロックと前記ドームプレートとの間の隙間により前記ワークが貼付されたダイシングテープを吸着し、
前記ヘッドにより前記コレットを前記ワークに着地し、
前記コレットにより前記ワークを吸着し、
前記ドームプレートから前記ブロックを上昇させるよう構成されるダイボンディング装置。

【請求項7】

請求項４のダイボンディング装置において、
前記ダイプレートの変形例量はレーザ顕微鏡を用いて測定されるダイボンディング装置。

【請求項8】

請求項４のダイボンディング装置において、
前記ダイプレートの表面にマーキングが施されているダイボンディング装置。

【請求項9】

請求項４のダイボンディング装置において、
前記ダイプレートの一部が薄く形成されるダイボンディング装置。

【請求項10】

半導体チップの変形量を評価するウェハであって、
降伏点を有しない延性材料により前記半導体チップと略同じ厚さに形成される円盤状のプレートと、
前記プレートに貼付され、前記プレートを分割するためのダイシングテープと、
を有するウェハ。

【請求項11】

請求項１０のウェハにおいて、
前記プレートは、前記半導体チップと同等の大きさのダイプレートに分割されているウェハ。

【請求項12】

ワークが貼付されたダイシングテープが吸着可能であり、前記ワークを前記ダイシングテープから剥離する剥離ユニットと、前記剥離ユニットの動作を制御する制御部と、を備え、前記ワークは半導体基板により形成されたダイまたは降伏点を有しない延性材料により前記ダイと略同じ大きさに形成されたダイプレートであり、前記制御部は、前記剥離ユニットにより前記ダイプレートが剥離される際に形成される前記ダイプレートの変形量に基づいて前記ダイが剥離される際の前記剥離ユニットによる吸着力を設定するよう構成されるダイボンディング装置に、前記ダイシングテープを保持するウェハリングを搬入する搬入工程と、
前記剥離ユニットで前記ダイを突き上げてコレットで前記ダイをピックアップするピックアップ工程と、を備える半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示はダイボンディング装置に関し、例えば剥離ユニットを備えるダイボンダに適用可能である。

【背景技術】

【0002】

ダイと呼ばれる半導体チップを配線基板やリードフレームなどの基板に搭載してパッケージを組み立てる工程の一部に、半導体ウェハからダイを分割するダイシング工程と、分割したダイを基板上に搭載するダイボンディング工程とがある。

【0003】

ダイボンディング工程の中には、半導体ウェハから分割されたダイを剥離する剥離工程がある。剥離工程では、ダイシングテープ裏面から剥離ユニットによって、ピックアップ装置に保持されたダイシングテープから、１個ずつ剥離し、ヘッドに設けられたコレット等の吸着ノズルを使ってピックアップする。ここで、ダイシングテープはダイシング工程において半導体ウェハ等のワークを固定するための粘着テープである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－６５７３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、ダイ積層パッケージや３Ｄ－ＮＡＮＤ（３次元ＮＡＮＤフラッシュ）の出現によって、半導体ウェハ（ダイ）はより薄くなってきている。ダイが薄くなると、ダイシングテープの粘着力に比べてダイの剛性が極めて低くなる。そのため、ダイシングテープの厚さよりも薄いダイを使用する際は、ピックアップ動作中のストレスで割れまたは変形が生じてしまう。

【0006】

本開示の課題はダイに掛かるストレスをより軽減する技術を提供することにある。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、ダイボンディング装置は、ワークが貼付されたダイシングテープを吸着可能であり、前記ワークを前記ダイシングテープから剥離する剥離ユニットと、前記剥離ユニットの動作を制御する制御部と、を備える。前記ワークは半導体基板により形成されたダイまたは降伏点を有しない延性材料により前記ダイと略同じ大きさに形成されたダイプレートである。前記制御部は、前記剥離ユニットにより前記ダイプレートが剥離される際に形成される前記ダイプレートの変形量に基づいて前記ダイが剥離される際の前記剥離ユニットによる吸着力を設定するよう構成される。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、ダイに掛かるストレスをより軽減することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は実施例におけるダイボンダを上から見た概念図である。

【図2】図２は図１において矢印Ａ方向から見たときにピックアップヘッドおよびボンディングヘッドの動作を説明する図である。

【図3】図３は図１に示すダイ供給部の主要部を示す概略断面図である。

【図4】図４は図２に示す剥離ユニットの上面図である。

【図5】図５は図４に示す剥離ユニットの要部断面図である。

【図6】図６は図１に示すダイボンダを用いる半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。

【図7】図７（ａ）はコレットをダイに接触させた状態を示す図である。図７（ｂ）は全てのブロックを同時に突上げた状態を示す図である。図７（ｃ）は最外周のブロックを引き下げた状態を示す図である。図７（ｄ）はコレットによりダイを吸着して上昇する状態を示す図である。

【図8】図８（ａ）は実施形態におけるウェハを示す上面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示すウェハの正面図である。

【図9】図９は応力－ひずみ曲線を示す図である。

【図10】図１０はダイ変形量とダイプレート変形量との相関性を取得する方法について説明するフローチャートである。

【図11】図１１はダイプレート変形量に基づく吸着力の設定方法について説明するフローチャートである。

【図12】図１２（ａ）はコレットをダイプレートに接触させた状態を示す図である。図１２（ｂ）は全てのブロックを同時に突上げた状態を示す図である。図１２（ｃ）は最外周のブロックを引き下げた状態を示す断面図である。図１２（ｄ）はコレットによりダイプレートを吸着して上昇する状態を示す図である。

【図13】図１３（ａ）はダイプレートの変形について説明する概念図である。図１３（ｂ）はダイとの変形について説明する概念図である。

【図14】図１４（ａ）は第一変形例におけるダイプレートの上面を示す模式図である。図１４（ｂ）は図１４（ａ）に示されるダイプレートの正面を示す模式図である。

【図15】図１５（ａ）は第二変形例におけるダイプレートの上面を示す模式図である。図１５（ｂ）は図１５（ａ）に示されるＢ－Ｂ線における断面を示す模式図である。

【図16】図１６（ａ）は第三変形例におけるダイプレートの上面を示す模式図である。図１６（ｂ）は図１６（ａ）に示されるＢ－Ｂ線における断面を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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

【0011】

実施形態におけるダイボンダの構成について図１および図２を用いて説明する。図１は実施形態におけるダイボンダを上から見た概念図である。図２は図１において矢印Ａ方向から見たときに、ピックアップヘッド及びボンディングヘッドの動作を説明する図である。

【0012】

ダイボンディング装置の一例であるダイボンダ１０は、大別して、ダイ供給部１と、ピックアップ部２、中間ステージ部３と、ボンディング部４と、搬送部５、基板供給部６と、基板搬出部７と、各部の動作を監視し制御する制御部８と、を有する。Ｙ軸方向がダイボンダ１０の前後方向であり、Ｘ軸方向が左右方向である。ダイ供給部１がダイボンダ１０の手前側に配置され、ボンディング部４が奥側に配置される。ここで、基板Ｓは、一つ又は複数の、最終１パッケージとなる製品エリア（以下、パッケージエリアＰという。）がプリントされている。

【0013】

ダイ供給部１は、半導体ウェハ１１を保持するウェハ保持台１２と、半導体ウェハ１１からダイＤを剥離する点線で示す剥離ユニット１３と、を有する。ダイ供給部１は図示しない駆動手段によってＸＹ軸方向に移動し、ピックアップするダイＤを剥離ユニット１３の位置に移動させる。ここで、基板Ｓは、一つ又は複数の、最終１パッケージとなる製品エリア（以下、パッケージエリアＰという。）がプリントされている。

【0014】

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

【0015】

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

【0016】

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

【0017】

搬送部５は、基板Ｓを掴み搬送する基板搬送爪５１と、基板Ｓが移動する搬送レーン５２と、を有する。基板Ｓは、搬送レーン５２に設けられた基板搬送爪５１の図示しないナットを搬送レーン５２に沿って設けられた図示しないボールネジで駆動することによって移動する。このような構成によって、基板Ｓは、基板供給部６から搬送レーン５２に沿ってボンディング位置まで移動し、ボンディング後、基板搬出部７まで移動して、基板搬出部７に基板Ｓを渡す。

【0018】

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

【0019】

次に、ダイ供給部１の構成について図３を用いて説明する。図３は図１に示すダイ供給部の主要部を示す概略断面図である。

【0020】

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

【0021】

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

【0022】

図２に示すように、剥離ユニット１３の内部空間は、配管１９１および圧力調整器としてのバルブ１９２を介して真空ポンプ１９３に連通されている。また、配管１９１には、真空ポンプ１９３により内部空間内で実現される真空圧をモニタする圧力センサ１９４が取り付けられている。バルブ１９２、真空ポンプ１９３及び圧力センサ１９４は、制御部８に接続されている。制御部８は、圧力センサ１９４から受信した信号に基づき、真空ポンプ１９３を動作制御する。この実施の形態では、制御部８の制御下で、バルブ１９２および真空ポンプ１９３により内部空間内で実現される真空圧が変更可能であり、サイズやアスペクト比の異なる各種のダイに応じて、随時、適切な真空圧（吸着力）を設定することができる。配管１９１、バルブ１９２、真空ポンプ１９３および圧力センサ１９４により吸引機構が構成される。

【0023】

次に、剥離ユニット１３について図４および図５を用いて説明する。図４は図２に示す剥離ユニットの上面図である。図５は図４に示す剥離ユニットの要部断面図であり、ダイシングテープに接している状態を示している。

【0024】

剥離ユニット１３の上面の周辺部に位置するドームプレート１３２には、複数の吸引口１３２ａと、複数の吸引口１３２ａを連結する複数の溝１３２ｂと、が設けられている。複数の吸引口１３２ａはドームプレート１３２の内部空間を介して上述の吸引機構に接続されている。

【0025】

剥離ユニット１３の中心部には、ダイシングテープ１６を上方に突き上げる四個のブロック１３１ａ～１３１ｄが組み込まれている。外側の三個のブロック１３１ａ～１３１ｃは四角筒状であり、最内側のブロック１３１ｄは四角柱状である。四個のブロック１３１ａ～１３１ｄは、径が最も大きい第一のブロック１３１ａの内側に、それよりも径の小さい第二のブロック１３１ｂが配置され、それよりも径の小さい第三のブロック１３１ｃが配置され、さらにその内側に最も径の小さい第四のブロック１３１ｄが配置されている。ブロック１３１ａ～１３１ｄ間の隙間１３１ｇおよびドームプレート１３２とブロック１３１ａとの隙間１３１ｆはドームプレート１３２の内部空間を介して上述の吸引機構に接続されている。

【0026】

四個のブロック１３１ａ～１３１ｄのうち、最も径の大きい最外周のブロック１３１ａは、剥離の対象となるダイＤよりも一回り径が小さい。これにより、ブロック１３１ａの上面の外周となる角部がダイＤの外縁よりもわずかに内側に位置するようになるので、ダイＤとダイシングテープ１６が剥離する際の起点となる箇所（ダイＤの最外周部）に両者を剥離させる力を集中させることができる。

【0027】

四個のブロック１３１ａ～１３１ｄは図示しない駆動部により独立に上下運動が可能である。駆動部は、例えば、モータとモータの回転をカムまたはリンクによって上下動に変換するプランジャ機構とを備える。四個のブロック１３１ａ～１３１ｄのそれぞれの上面の高さは、初期状態（ブロック１３１ａ～１３１ｄの非動作時）においては互いに等しく、また、ドームプレート１３２の上面の高さと等しい、若しくは、低くなっている。

【0028】

例えば、剥離ユニット１３は、四個のブロック１３１ａ～１３１ｄを同時に突上げ、その後さらに、内側のブロック１３１ｂ～１３１ｄを同時に突上げ、その後さらに、ブロック１３１ｃ，１３１ｄを同時に突上げ、その後さらに、ブロック１３１ｄを突上げてピラミッド状にする動作を行うことができる。また、例えば、剥離ユニット１３は、四個のブロック１３１ａ～１３１ｄを同時に突上げてからブロック１３１ａ、ブロック１３１ｂ、ブロック１３１ｃの順に下げる動作を行うことができる。後者の動作を本開示ではＲＭＳ（Reverse Multi Step）という。

【0029】

複数の吸引口１３２ａの内部、ブロック１３１ａ～１３１ｄ間の隙間およびドームプレートとブロック１３１ａとの隙間は、剥離ユニット１３を上昇させてその上面をダイシングテープ１６の裏面に接触させる際、吸引機構によって減圧される。このとき、ダイシングテープ１６の裏面が下方に吸引され、ドームプレート１３２の上面と密着する。

【0030】

次に、実施形態におけるダイボンダを用いた半導体装置の製造方法について図６を用いて説明する。図６は図１に示すダイボンダを用いた半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。

【0031】

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

【0032】

（ステップＳ１２：ピックアップ工程）
制御部８は上述したようにダイＤを剥離し、剥離したダイＤを半導体ウェハ１１からピックアップする。このようにして、ダイアタッチフィルム１８と共にダイシングテープ１６から剥離されたダイＤは、コレット２２に吸着、保持されて次工程（ステップＳ１３）に搬送される。そして、ダイＤを次工程に搬送したコレット２２がダイ供給部１に戻ってくると、上記した手順に従って、次のダイＤがダイシングテープ１６から剥離され、以後同様の手順に従ってダイシングテープ１６から１個ずつダイＤが剥離される。

【0033】

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

【0034】

（ステップＳ１４：基板搬出工程）
制御部８は基板搬出部７で基板搬送爪５１からダイＤがボンディングされた基板Ｓを取り出す。ダイボンダ１０から基板Ｓを搬出する。

【0035】

上述したように、ダイＤは、ダイアタッチフィルム１８を介して基板Ｓ上に実装され、ダイボンダから搬出される。その後、ワイヤボンディング工程でＡｕワイヤを介して基板Ｓの電極と電気的に接続される。積層パッケージを製造する場合は、続いて、ダイＤが実装された基板Ｓがダイボンダに搬入されて基板Ｓ上に実装されたダイＤの上にダイアタッチフィルム１８を介して第２のダイＤが積層される。そして、ダイボンダから搬出された後、ワイヤボンディング工程でＡｕワイヤを介して基板Ｓの電極と電気的に接続される。第２のダイＤは、前述した方法でダイシングテープ１６から剥離された後、ペレット付け工程に搬送されてダイＤの上に積層される。上記工程が所定回数繰り返された後、基板Ｓをモールド工程に搬送し、複数個のダイＤとＡｕワイヤとをモールド樹脂（図示せず）で封止することによって、積層パッケージが完成する。

【0036】

上述したように、基板上に複数個のダイを三次元的に実装する積層パッケージを組み立てに際しては、パッケージ厚の増加を防ぐために、ダイの厚さを数十μｍ以下まで薄くすることが要求されることがある。一方、ダイシングテープの厚さは１００μｍ程度であるから、ダイシングテープの厚みは、ダイの厚みの２～５倍程度にもなっている。このような薄いダイをダイシングテープから剥離させようとすると、ダイシングテープの変形に追従したダイの変形がより顕著に発生しやすくなる。ダイの割れであれば、例えば、ステージ認識カメラ３２等の撮像装置を用いた外観検査により容易に確認できるが、変形は確認が難しく、変形があると製品の不良に繋がる懼れがある。

【0037】

変形等の不良に対しては、ストレスを検出・解析し、改善する必要がある。そのため、薄ダイをコレットで吸着した後の真空リーク（リーク量）を用いて確認を行うことがある。この方法では、通常は、真空リークは発生せず、ダイの変形箇所のみリーク量が異なることを利用し、変形を確認する。しかし、リーク量もコレットの吸引孔の配置によっては検出できないこともあるので、すべての薄ダイに有効な方法ではない。また、薄ダイに対するストレスの数値化が明確にできていないため、どの程度で破損や変形が発生するか明確でない。ダイにセンサ等を付けて変形量やかかるストレスを確認することも考えられるが、ストレスを確認しようとすると、センサ分剛性が上がってしまうため明確にストレスを判断できない。

【0038】

次に、ダイＤをダイシングテープ１６からピックアップする動作におけるＲＭＳ動作の例について図７（ａ）から図７（ｄ）を用いて説明する。図７（ａ）はコレットをダイに接触させた状態を示す図である。図７（ｂ）は全てのブロックを同時に突上げた状態を示す図である。図７（ｃ）は最外周のブロックを引き下げた状態を示す図である。図７（ｄ）はコレットによりダイを吸着して上昇する状態を示す図である。

【0039】

上記のような剥離ユニット１３を備えたダイ供給部１を使ってダイＤをダイシングテープ１６から剥離するには、まず、剥離の対象となる１個のダイＤの真下に剥離ユニット１３の中心部（ブロック１３１）を移動させる。それと共に、このダイＤの上方にコレット２２を移動させる。ピックアップヘッド２１に支持されたコレット２２の底面には、内部が減圧される吸着口が設けられており、剥離の対象となる１個のダイＤのみを選択的に吸着、保持できるようになっている。

【0040】

次に、図７（ａ）に示すように、剥離ユニット１３を上昇させてその上面をダイシングテープ１６の裏面に接触させると共に、前述した吸引口１３２ａ、溝１３２ｂおよび隙間１３２ｇの内部を減圧する。ここで、ブロック１３１の上面には凹凸があり、凹部が隙間１３２ｇと連通している。これにより、剥離の対象となるダイＤと接触しているダイシングテープ１６がブロック１３１の上面に密着する。また、このダイＤに隣接する他のダイＤと接触しているダイシングテープ１６が剥離ユニット１３の上面周辺部に密着する。

【0041】

また、剥離ユニット１３の上昇とほぼ同時にコレット２２を下降させ、コレット２２の底面を剥離の対象となるダイＤの上面に接触させてダイＤを吸着すると共に、ダイＤを下方に軽く押さえ付ける。このように、剥離ユニット１３を使ってダイシングテープ１６を下方に吸引する際、コレット２２を使ってダイＤを上方に吸引すると、ブロック１３１の突き上げによるダイシングテープ１６とダイＤの剥離を促進させることができる。

【0042】

次に、図７（ｂ）に示すように、ブロック１３１（４個のブロック１３１ａ～１３１ｄ）を同時に上方に突き上げてダイシングテープ１６の裏面に上向きの荷重を加え、ダイＤとダイシングテープ１６とを押し上げる。また、この際、ダイＤの裏面を、ダイシングテープ１６を介してブロック１３１の上面（接触面）で支え、ダイＤにかかる曲げ応力を軽減するとともに、ブロック１３１の上面の外周（角部）を、ダイＤの外周よりも内側に配置する。これにより、ダイＤとダイシングテープ１６の剥離起点となっている界面に剥離する応力が集中し、ダイＤの周縁部がダイシングテープ４から効率的に剥離される。このとき、剥離の対象となるダイＤに隣接する他のダイＤの下方のダイシングテープ１６を下方に吸引し、剥離ユニット１３の上面周辺部に密着させておくことにより、ダイＤの周縁部におけるダイシングテープ１６の剥離を促進させることができる。

【0043】

ダイＤはコレット２２とブロック１３１に挟まれたまま上昇するが、ダイシングテープ１６の周辺部はドームプレート１３２に吸着されたままなので、ダイＤの周辺で張力が生じ、その結果、ダイＤ周辺でダイシングテープ１６が剥離されることになる。しかし、一方この時、ダイＤ周辺は下側に応力を受け、湾曲することになる。ブロック１３１の上昇を停止し待機状態を維持すると、ダイシングテープ１６の剥離が進行して、ダイＤの湾曲が元に戻る場合がある（弾性変形）。ダイＤが薄い場合やダイシングテープ１６を吸着する力が強い場合、塑性変形してしまったり破損してしまったりすることがある。

【0044】

次に、図７（ｃ）に示すように、最外周ブロック１３１ａを引き下げる。これにより、ダイＤを支えるブロック１３１ｂの上面の外周（角部）の位置が、ブロック１３１ａによって支えられていた状態に比較して、より内側に移るため、ダイＤとダイシングテープ１６との剥離がブロック１３１ｂの上面の外周より外側の領域からダイＤの中心方向へと進行する。そして、外周ブロック１３１ｂを引き下げる。これにより、ダイＤを支えるブロック１３１ｃの上面の外周（角部）の位置が、ブロック１３１ｂによって支えられていた状態に比較して、より内側に移るため、ダイＤとダイシングテープ１６との剥離がブロック１３１ｃの上面の外周より外側の領域からダイＤの中心方向へと進行する。そして、外周ブロック１３１ｃを引き下げる。これにより、ダイＤを支えるブロック１３１ｄの上面の外周（角部）の位置が、ブロック１３１ｃによって支えられていた状態に比較して、より内側に移るため、ダイＤとダイシングテープ１６との剥離がブロック１３１ｄの上面の外周より外側の領域からダイＤの中心方向へと進行する。これらの剥離動作中に、図７（ｂ）の状態において変形が発生していない場合はダイＤの変形が発生したり、図７（ｂ）の状態において変形が発生している場合はダイＤの変形が進んだり破損に至ったりすることがある。

【0045】

続いて、図７（ｄ）に示すように、ブロック１３１ｄを下方に引き下げると共に、コレット２２を上方に引き上げることにより、ダイＤをダイシングテープ１６から剥がす作業が完了する。なお、上記ブロック１３１ｄの上面は、ブロック１３１ｄを下方に引き下げた際、コレット２２の吸引力だけでダイＤがダイシングテープ１６から剥がれる程度に面積が小さい。図７（ｂ）および図７（ｃ）の状態において発生したダイＤの変形等が元に戻ることなく、コレット２２に吸着される。

【0046】

次に、ピックアップ動作によるダイの変形または破損を抑制する方法について説明する。本実施形態では、ダイＤに代えて塑性変形し易い素材の薄い板で構成されるダイプレートＤＰに対してピックアップ動作を行い、ダイプレートＤＰの変形量に基づいてダイＤの変形量を把握し、それに基づいてダイＤの変形を抑制する。

【0047】

まず、ダイプレートＤＰについて図８（ａ）、図８（ｂ）および図９を用いて説明する。図８（ａ）は実施形態におけるウェハを示す上面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示すウェハの正面図である。図９は応力－ひずみ曲線を示す図である。

【0048】

ダイプレートＤＰは、例えば、無地の平板であり、ダイＤと同程度の大きさであり、平面視において矩形状である。ダイプレートＤＰは、例えば、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、ダイＤと同程度の厚さの円盤状の延性材料を半導体ウェハ１１のダイシングテープ１６と同様のダイシングテープに貼付したウェハＷをダイシングすることにより形成される。ウェハＷは半導体ウェハ１１と同様にウェハリング１４に保持される。ここで、塑性変形とは、外力を取り除いても残る変形であり、降伏点を超える外力が作用するとき生じる変形である。力を取り除いて残った変形を、残留変形や永久変形ともいう。延性材料は、力が作用した際に大きな塑性変形を伴う破壊をする材料であり、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、プラスチック、ゴムなどである。

【0049】

図９に示すように、脆性材料（ＢＭ）はあまり伸びずに破壊し、少し変形させるのにも大きな応力（σ）を必要とするので、ダイプレートＤＰの素材としては好ましくない。また、延性材料であっても軟鋼（ＭＳ）などは降伏点（σ_ＵＹ）以上のひずみの領域では、少し変形させるのに小さな応力（σ）で済むが、応力（σ）とひずみ（ε）の関係が線形に近くないので好ましくない。延性材料のうち、少し変形させるのに小さな応力（σ）で済み、応力（σ）とひずみ（ε）の関係が線形に近い素材（ＤＭ）がダイプレートＤＰとして適している。なお、シリコン（Ｓｉ）や炭化シリコン（ＳｉＣ）等の半導体により形成されるダイＤは、図９に示す脆性材料（ＢＭ）の特性を有する。よって、ダイプレートＤＰは降伏点を有しない延性材料により構成する。延性材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）を使用する。Ｃｕは、Ｓｉ等より伸びのある材質のため割れにくく変形による伸びが剥離途中のストレスが見やすくなる。

【0050】

次に、ピックアップ動作によるダイの変形または破損が生じないようにするための剥離ユニットにおける吸着力の設定方法について図１０および図１１を用いて説明する。図１０はダイ変形量とダイプレート変形量との相関性を取得する方法について説明するフローチャートである。図１１はダイプレート変形量に基づく吸着力の設定方法について説明するフローチャートである。

【0051】

本実施形態では、最初に、図１０に示すように、ダイ変形量とダイプレート変形量との相関性を取得する。この工程（第一工程）は、原則、１回のみ行う。その後、図１１に示すように、第一工程において取得した相関性を用いて、新たに測定するダイプレートの変形量に基づいて吸着力を設定する。この工程（第二工程）は、ダイの種類等が変更になった毎に行う。

【0052】

まず、第一工程においてダイ変形量とダイプレート変形量との相関性を取得する方法について図１０を用いて説明する。

【0053】

（吸着力とダイ変形等との相関データ取得：ステップＳ２１）
ステップＳ２１について図７（ａ）から図７（ｄ）を用いて説明する。図７（ａ）から図７（ｄ）に示すシーケンスによりダイＤをピックアップした後、コレット２２からダイＤを取り外して変形および破損を観察し、変形がある場合は変形量を測定する。そのときの、ダイＤの種類、剥離ユニット１３の吸着力、ダイＤの変形および破損の有無、ダイＤの変形量を記録する。そして、剥離ユニット１３の吸着力を変えて、ダイＤのピックアップを行い、ダイの種類、剥離ユニット１３の吸着力、ダイＤの変形および破損の有無、ダイＤの変形量を測定し、それらを制御部８のメモリまたはダイボンダ１０の外部の制御装置等のメモリ（以下、単に、記憶装置という。）に記録する。ここで、吸着力は、剥離ユニット１３の吸引口１３２ａ、溝１３２ｂおよび隙間１３２ｇの内部を減圧する圧力であり、例えば、バルブ１９２の開閉度により調整されうる。

【0054】

また、ダイの種類を変えて、ダイＤのピックアップを行い、ダイの種類、剥離ユニット１３の吸着力、変形および破損の有無、変形量等、相関性（第三相関データ）等を記憶装置に記録する。ここで、ダイの種類とは、例えば、ダイの厚さ、同一の剥離ユニットで剥離可能な範囲内のダイのサイズ、ダイに形成されるＩＣの種類等である。これにより、剥離ユニット１３における吸着力とダイＤの変形量の相関性（第三相関データ）が得られる。

【0055】

（吸着力とダイプレート変形との相関データ取得：ステップＳ２２）
ステップＳ２２について図１２（ａ）から図１２（ｄ）を用いて説明する。図１２（ａ）はコレットをダイプレートに接触させた状態を示す図であり、図７（ａ）に対応する図である。図１２（ｂ）は全てのブロックを同時に突上げた状態を示す図であり、図７（ｂ）に対応する図である。図１２（ｃ）は最外周のブロックを引き下げた状態を示す断面図であり、図７（ｃ）に対応する図である。図１２（ｄ）はコレットによりダイプレートを吸着して上昇する状態を示す図であり、図７（ｄ）に対応する図である。

【0056】

図１２（ａ）から図１２（ｄ）に示すように、ダイプレートＤＰのピックアップ動作を、図７（ａ）から図７（ｄ）に示すダイＤのピックアップ動作と同様に行う。その後、コレット２２からダイプレートＤＰを取り外して変形を観察し、変形がある場合は変形量を測定する。そのときの、剥離ユニット１３の吸着力、ダイプレートＤＰの変形の有無、変形量を記憶装置に記録する。そして、剥離ユニット１３の吸着力を変えて、ダイプレートＤＰのピックアップを行い、剥離ユニット１３の吸着力、ダイプレートＤＰの変形の有無および変形量を記憶装置に記録する。これにより、剥離ユニット１３における吸着力とダイプレートＤＰの変形量の相関性（第二相関データ）が得られる。

【0057】

（ダイ変形等がない吸着力におけるダイプレートの変形量の取得：ステップＳ２３）
ステップＳ２３について図１３（ａ）および図１３（ｂ）を用いて説明する。図１３（ａ）はダイプレートの変形について説明する概念図である。図１３（ｂ）はダイとの変形について説明する概念図である。

【0058】

図１３（ａ）に示すダイプレートＤＰの変形量と図１３（ｂ）に示すダイＤの変形量とを比較し、その相関性（相関データ）を記憶装置に記録する。図１３（ａ）および図１３（ｂ）においては剥離ユニット１３の吸着力が異なる場合を一つの図により表している。右側は左側よりも吸着力が大きく、変形量が大きい。また、ダイプレートＤＰに対する吸着力とダイＤに対する吸着力は同じである。左側のダイプレートの変形量をδ１、右側の変形量をδ２、左側のダイＤの変形量をδ３とすると、δ３＜δ１＜δ２である。なお、右側のダイＤは破損している。ダイＤの変形がない状態（δ３＝０となるとき）の吸着力におけるダイプレートＤＰの変形量（δ１）を求めて、これを所定値として記憶装置に記録する。

【0059】

次に、第一工程において取得した相関性等を用いて、第二工程において新たに測定するダイプレートの変形量に基づいて吸着力を設定する方法について図１１を用いて説明する。

【0060】

（吸着力とダイプレート変形との相関データ取得：ステップＳ３１）
ステップＳ２２と同様に、剥離ユニット１３の吸着力を変えて、ダイプレートＤＰの変形量を測定して、吸着力とダイプレート変形との相関データ（第一相関データ）を取得して記憶装置に記録する。

【0061】

（ダイプレート変形量が所定値である吸着力の取得：ステップＳ３２）
制御部８は、ステップＳ２２で求めた変形量（δ１）以下になるよう吸着力をステップＳ３１で取得した相関データより取得する。

【0062】

（吸着力の設定：ステップＳ３３）
制御部８は、剥離ユニット１３の吸着力がステップS３３により取得した吸着力になるようを吸引機構のバルブ１９２の開閉度等を設定する。

【0063】

次に、変形量の測定について以下説明する。変形量は、例えば、レーザ顕微鏡を用いてダイプレートＤＰやダイＤのワークの表面を観察することにより測定される。レーザ顕微鏡は、光源からレーザを照射し、対物レンズを通過したレーザが観察対象を走査し、観察対象からの反射光が再度対物レンズに入射する。そして、レーザ顕微鏡は、ハーフミラーでその反射光の経路を検出器に向けて変更し、結像位置に設けられたピンホールで散乱光を排除し、検出器に入射したレーザを増幅して三次元画像を表示する。また、共焦点の場合には合焦した状態で最も輝度が高くなるため、対象物の高さを得ることができる。コンフォーカル光学系においては、輝度が最大、すなわち最も明るくなったＺの位置がワークの表面の高さ情報を表すことになる。このことを利用し、輝度が最大となったときのＺ位置を記録することにより、ワークの高さ情報を取り込むことが可能となる。

【0064】

実施形態によれば、下記の一つまたは複数の効果が得られる。

【0065】

（１）Ｃｕ等の塑性変形し易い素材の薄い板としてのダイプレートを吸着して、ダイプレートの変形を確認（測定）する。塑性変形し易い素材を用いているので、少しの力を薄い板に加えると薄い板は比較的大きく変形し、明確に数値化することができ、変形量から加わっている力を推定しやすくなる。

【0066】

（２）測定によって得られた変形量と、ダイの変形・破損状態を記録する。これにより、吸着力とダイプレートの変形量の関係を通じ、ダイの変形量や破損を関連付けられる。

【0067】

（３）上記（２）の記録をもとに、ダイの種類に応じて剥離ユニットの吸着力を設定する。これにより、ダイを変更する場合、吸着力の設定をするだけで済む。

【0068】

（４）データを蓄積すれば色々な種類のダイについて変形量を把握できる様になり、ダイプレートでの変形を確認せずともダイの破損等を少なくできる。

【0069】

（５）素子が吸着（突き上げ）される際の変形または破損を低減することができる。これにより、不良品が減少すると共に、製品の製造速度を向上することができる。

【0070】

（６）多様の素子に対応しやすいダイボンディング装置を提供することが可能になる。

【0071】

＜変形例＞
以下、実施形態の代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態にて説明されているものと同様の構成および機能を有する部分に対しては、上述の実施形態と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施形態における説明が適宜援用され得るものとする。また、上述の実施形態の一部、および、複数の変形例の全部または一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。

【0072】

（第一変形例）
第一変形例におけるダイプレートについて図１４（ａ）および図１４（ｂ）を用いて説明する。図１４（ａ）は第一変形例におけるダイプレートの上面を示す模式図である。図１４（ｂ）は図１４（ａ）に示されるダイプレートの正面を示す模式図である。

【0073】

実施形態では、ダイプレートＤＰを無地の平板である例を説明したが、第一変形例ではダイプレートＤＰの表面にマーキング予め施しておく。ここで、マーキングは、例えば、格子状の線や図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すようなメッシュ加工等である。マーキングを観察して（撮像装置により撮像して画像処理を行うことにより）変形を定量的に測定するようにしてもよい。例えば、ピックアップしたダイプレートＤＰをピックアップヘッド２１により中間ステージ３１に載置してステージ認識カメラ３２によりダイプレートＤＰを撮像する。測定時にマーキングの変化を確認できれば、変形を視覚化し、変形の有無がさらに見やすくなる。但し、図１４（ａ）および図１４（ｂ）のダイプレートＤＰではコレットで吸着する際のエアーがダイプレートＤＰの側面からリークしてしまうので、加工面を透明な平板で覆う必要がある。

【0074】

（第二変形例）
第二変形例におけるダイプレートについて図１５（ａ）および図１５（ｂ）を用いて説明する。図１５（ａ）は第二変形例におけるダイプレートの上面を示す模式図である。図１５（ｂ）は図１５（ａ）に示されるＢ－Ｂ線における断面を示す模式図である。

【0075】

第二変形例では、ダイプレートＤＰの一部を更に薄くする。例えば、図１５（ｂ）に示されるように、穴または貫通孔が開いた板の両面にプレートを貼り付けてダイプレートＤＰを形成する。ダイプレートＤＰの一部を薄くすることにより、塑性変形が起きやすくなり、変形エリアの特定が容易になる。

【0076】

（第三変形例）
第三変形例におけるダイプレートについて図１６（ａ）および図１６（ｂ）を用いて説明する。図１６（ａ）は第三変形例におけるダイプレートの上面を示す模式図である。図１６（ｂ）は図１６（ａ）に示されるＢ－Ｂ線における断面を示す模式図である。

【0077】

ダイプレートＤＰの上面をディンプル加工する。ダイプレートＤＰの一部を薄くすることにより、塑性変形が起きやすくなり、変形エリアの特定が容易になる。但し、この際もダイプレートＤＰの表面に平板を設けても良い。

【0078】

以上、本開示者によってなされた開示を実施形態、変形例および実施例に基づき具体的に説明したが、本開示は、上記実施形態、変形例および実施例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。

【0079】

例えば、実施形態では、複数のブロックの数は四個の例を説明したが、ダイサイズに応じてブロックの数が三個以下または五個以上であってもよい。

【0080】

また、剥離ユニットの複数のブロックは同心四角状のものについて説明したが、同心円形状や同心楕円形状のものであってもよいし、四角状ブロックを平行に並べて構成してもよい。

【0081】

また、剥離ユニットは複数のブロックを突き上げる例を説明したが、一つのブロックをスライドするようにしてもよい。

【0082】

また、実施形態では、半導体ウェハからダイをピックアップする際のダイの変形および破損について説明したが、製造段階での破損変形を起こしやすい工程前の確認事項として応力変化を確認するようにしてもよい。

【0083】

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

【0084】

また、実施形態では、ピックアップヘッドおよび中間ステージを設ける例を説明したが、これに限定されるものではなく、ダイ供給部からダイをピックアップするダイボンディング装置に適用可能である。例えば、中間ステージとピックアップヘッドがなく、ダイ供給部のダイをボンディングヘッドで基板にボンディングするダイボンダにも適用可能である。

【0085】

８・・・制御部
１０・・・ダイボンダ（ダイボンディング装置）
１３・・・剥離ユニット
１６・・・ダイシングテープ
Ｄ・・・ダイ（ワーク）
ＤＰ・・・ダイプレート（ワーク）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】