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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6705668
(24)【登録日】2020年5月18日
(45)【発行日】2020年6月3日
(54)【発明の名称】ダイボンディング装置および半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/52 20060101AFI20200525BHJP
H01L 21/677 20060101ALI20200525BHJP
【ＦＩ】
H01L21/52 F
H01L21/68 A
【請求項の数】19
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2016-48988(P2016-48988)
(22)【出願日】2016年3月11日
(65)【公開番号】特開2017-163121(P2017-163121A)
(43)【公開日】2017年9月14日
【審査請求日】2019年2月28日
(73)【特許権者】
【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】ポレール特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】岡本 直樹
【審査官】
平野 崇
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０００−１１４２８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１１−３５４６０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１４／１５７１３４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開２０１４−１２８８５５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ２１／５２、５８、６７−６８３
Ｈ０５Ｋ ３／３０
Ｈ０５Ｋ １３／００−０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ダイボンディング装置は、
装置本体と、
ウエハを保持するウエハリングを格納するウエハカセットと、
基板を格納するマガジンと、
前記ウエハリングを固定するウエハステージと、
前記ウエハからピックアップしたダイをボンディングするために基板を載置するボンディングステージと、
多自由度多関節機構を備え、前記ウエハリングと前記基板と前記ダイとを搬送する第１ロボットと、
を備え、
前記第１ロボットは先端にツールが取り付けられ交換可能とされ、
前記ツールは、前記ウエハリングを把持するウエハハンドリングツール、前記基板を載せる基板ハンドリングツールまたは前記ダイをピックアップするダイハンドリングツールである。
装置本体と、
ウエハを保持するウエハリングを格納するウエハカセットと、
基板を格納するマガジンと、
前記ウエハリングを固定するウエハステージと、
前記ウエハからピックアップしたダイをボンディングするために基板を載置するボンディングステージと、
多自由度多関節機構を備え、前記ウエハリングと前記基板と前記ダイとを搬送する第１ロボットと、
を備え、
前記第１ロボットは先端にツールが取り付けられ交換可能とされ、
前記ツールは、前記ウエハリングを把持するウエハハンドリングツール、前記基板を載せる基板ハンドリングツールまたは前記ダイをピックアップするダイハンドリングツールである。
【請求項2】
半導体装置の製造方法は、
（ａ）装置本体と、ウエハに貼られたダイシングテープを保持するウエハリングを格納するウエハカセットと、基板を格納するマガジンと、前記ウエハリングを固定するウエハステージと、前記ウエハからピックアップしたダイをボンディングするために基板を載置するボンディングステージと、多自由度多関節機構を備える第１ロボットと、を備えるダイボンディング装置を準備する工程と、
（ｂ）前記第１ロボットの先端に前記ウエハリングを把持するウエハハンドリングツールを取り付ける工程と、
（ｃ）前記ウエハハンドリングツールによって前記ウエハリングを前記ウエハカセットから前記ウエハステージに搬送する工程と、
（ｄ）前記第１ロボットの先端の前記ウエハハンドリングツールから前記基板を載せる基板ハンドリングツールに取り替える工程と、
（ｅ）前記基板ハンドリングツールによって前記基板を前記マガジンから前記ボンディングステージに搬送する工程と、
（ｆ）前記第１ロボットの先端の前記基板ハンドリングツールから前記ダイをピックアップするダイハンドリングツールに取り替える工程と、
（ｇ）前記ダイハンドリングツールによって前記ダイをピックアップする工程と、
（ｈ）前記ダイハンドリングツールによって前記ピックアップしたダイを搬送し、前記ボンディングステージ上の基板にボンディングする工程と、
を備える。
（ａ）装置本体と、ウエハに貼られたダイシングテープを保持するウエハリングを格納するウエハカセットと、基板を格納するマガジンと、前記ウエハリングを固定するウエハステージと、前記ウエハからピックアップしたダイをボンディングするために基板を載置するボンディングステージと、多自由度多関節機構を備える第１ロボットと、を備えるダイボンディング装置を準備する工程と、
（ｂ）前記第１ロボットの先端に前記ウエハリングを把持するウエハハンドリングツールを取り付ける工程と、
（ｃ）前記ウエハハンドリングツールによって前記ウエハリングを前記ウエハカセットから前記ウエハステージに搬送する工程と、
（ｄ）前記第１ロボットの先端の前記ウエハハンドリングツールから前記基板を載せる基板ハンドリングツールに取り替える工程と、
（ｅ）前記基板ハンドリングツールによって前記基板を前記マガジンから前記ボンディングステージに搬送する工程と、
（ｆ）前記第１ロボットの先端の前記基板ハンドリングツールから前記ダイをピックアップするダイハンドリングツールに取り替える工程と、
（ｇ）前記ダイハンドリングツールによって前記ダイをピックアップする工程と、
（ｈ）前記ダイハンドリングツールによって前記ピックアップしたダイを搬送し、前記ボンディングステージ上の基板にボンディングする工程と、
を備える。
【請求項3】
請求項２の半導体装置の製造方法において、さらに、
（ｉ）前記第１ロボットの先端の前記ダイハンドリングツールから前記基板ハンドリングツールに取り替える工程と、
（ｊ）前記基板ハンドリングツールによって前記ダイがボンディングされた基板を前記マガジンに搬送する工程と、
を備える。
（ｉ）前記第１ロボットの先端の前記ダイハンドリングツールから前記基板ハンドリングツールに取り替える工程と、
（ｊ）前記基板ハンドリングツールによって前記ダイがボンディングされた基板を前記マガジンに搬送する工程と、
を備える。
【請求項4】
請求項１のダイボンディング装置において、
前記ダイハンドリングツールは前記ダイをピックアップし、前記ピックアップしたダイを裏表反転する機構を備える。
前記ダイハンドリングツールは前記ダイをピックアップし、前記ピックアップしたダイを裏表反転する機構を備える。
【請求項5】
請求項１のダイボンディング装置において、
前記第１ロボットは前記装置本体の天井に固定される垂直型多自由度多関節ロボットである。
前記第１ロボットは前記装置本体の天井に固定される垂直型多自由度多関節ロボットである。
【請求項6】
請求項２のダイボンディング装置において、
前記第１ロボットはその先端にビジョンカメラを備える。
前記第１ロボットはその先端にビジョンカメラを備える。
【請求項7】
ダイボンディング装置は、
装置本体と、
ウエハを保持するウエハリングを格納するウエハカセットと、
基板を格納するマガジンと、
前記ウエハリングを固定するウエハステージと、
前記ウエハからピックアップしたダイをボンディングするために基板を載置するボンディングステージと、
多自由度多関節機構を備え、前記ウエハリングと前記基板と前記ダイとを搬送する第１ロボットと、
を備え、
前記第１ロボットは先端にツールが取り付けられ交換可能とされ、
前記ウエハステージの下方に配置され、前記第１ロボットと協同して前記ダイをピックアップする第２ロボットを備える。
装置本体と、
ウエハを保持するウエハリングを格納するウエハカセットと、
基板を格納するマガジンと、
前記ウエハリングを固定するウエハステージと、
前記ウエハからピックアップしたダイをボンディングするために基板を載置するボンディングステージと、
多自由度多関節機構を備え、前記ウエハリングと前記基板と前記ダイとを搬送する第１ロボットと、
を備え、
前記第１ロボットは先端にツールが取り付けられ交換可能とされ、
前記ウエハステージの下方に配置され、前記第１ロボットと協同して前記ダイをピックアップする第２ロボットを備える。
【請求項8】
請求項７のダイボンディング装置において、
前記第２ロボットは多自由度多関節機構を備え、その先端に前記ダイを突き上げるツールを備える。
前記第２ロボットは多自由度多関節機構を備え、その先端に前記ダイを突き上げるツールを備える。
【請求項9】
請求項８のダイボンディング装置において、
前記ツールは交換可能である。
前記ツールは交換可能である。
【請求項10】
請求項８のダイボンディング装置において、
前記第２ロボットは前記装置本体の床に固定される垂直型多自由度多関節ロボットである。
前記第２ロボットは前記装置本体の床に固定される垂直型多自由度多関節ロボットである。
【請求項11】
請求項１のダイボンディング装置において、
前記ウエハカセットは前記装置本体の正面側に配置され、
前記マガジンは前記装置本体の正面側に配置され、
前記ウエハステージは前記装置本体の背面側に配置され、
前記ボンディングステージは前記ウエハカセットと前記ウエハステージとの間に配置され、
前記第１ロボットは前記ウエハ、前記基板および前記ダイを前記装置本体の前後方向に沿って搬送するよう構成される。
前記ウエハカセットは前記装置本体の正面側に配置され、
前記マガジンは前記装置本体の正面側に配置され、
前記ウエハステージは前記装置本体の背面側に配置され、
前記ボンディングステージは前記ウエハカセットと前記ウエハステージとの間に配置され、
前記第１ロボットは前記ウエハ、前記基板および前記ダイを前記装置本体の前後方向に沿って搬送するよう構成される。
【請求項12】
請求項１１のダイボンディング装置において、
前記装置本体の前記前後方向の長さは該装置本体の幅よりも長い。
前記装置本体の前記前後方向の長さは該装置本体の幅よりも長い。
【請求項13】
請求項１のダイボンディング装置において、
前記マガジンは前記ウエハカセットの上下方向に配置される。
前記マガジンは前記ウエハカセットの上下方向に配置される。
【請求項14】
請求項１のダイボンディング装置において、
前記ツールの格納部は前記マガジンまたは前記ウエハカセットの上方に配置される。
前記ツールの格納部は前記マガジンまたは前記ウエハカセットの上方に配置される。
【請求項15】
半導体装置の製造方法は、
（ａ）装置本体と、ウエハに貼られたダイシングテープを保持するウエハリングを格納するウエハカセットと、基板を格納する第１マガジンおよび第２マガジンと、前記ウエハリングを固定するウエハステージと、前記ウエハからピックアップしたダイをボンディングするために基板を載置するボンディングステージと、多自由度多関節機構を備える第１ロボットと、多自由度多関節機構を備える第２ロボットと、を備えるダイボンディング装置を準備する工程と、
（ｂ）前記第１ロボットによって前記ウエハリングを前記ウエハカセットから前記ウエハステージに搬送する工程と、
（ｃ）前記第１ロボットによって前記基板を前記第１マガジンから前記ボンディングステージに搬送する工程と、
（ｄ）前記第１ロボットと前記第２ロボットと協同して前記ダイをピックアップする工程と、
（ｅ）前記第１ロボットによって前記ピックアップしたダイを搬送し、前記ボンディングステージ上の基板にボンディングする工程と、
（ｆ）前記第１ロボットによって前記ダイがボンディングされた基板を前記第２マガジンに搬送する工程と、
を備える。
（ａ）装置本体と、ウエハに貼られたダイシングテープを保持するウエハリングを格納するウエハカセットと、基板を格納する第１マガジンおよび第２マガジンと、前記ウエハリングを固定するウエハステージと、前記ウエハからピックアップしたダイをボンディングするために基板を載置するボンディングステージと、多自由度多関節機構を備える第１ロボットと、多自由度多関節機構を備える第２ロボットと、を備えるダイボンディング装置を準備する工程と、
（ｂ）前記第１ロボットによって前記ウエハリングを前記ウエハカセットから前記ウエハステージに搬送する工程と、
（ｃ）前記第１ロボットによって前記基板を前記第１マガジンから前記ボンディングステージに搬送する工程と、
（ｄ）前記第１ロボットと前記第２ロボットと協同して前記ダイをピックアップする工程と、
（ｅ）前記第１ロボットによって前記ピックアップしたダイを搬送し、前記ボンディングステージ上の基板にボンディングする工程と、
（ｆ）前記第１ロボットによって前記ダイがボンディングされた基板を前記第２マガジンに搬送する工程と、
を備える。
【請求項16】
請求項１５の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程は前記第１ロボットの先端に前記ウエハリングを把持するウエハハンドリングツールを取り付ける工程を備え、
前記（ｃ）工程は前記第１ロボットの先端の前記ウエハハンドリングツールから前記基板を載せる基板ハンドリングツールに取り替える工程を備え、
前記（ｄ）工程は前記第１ロボットの先端の前記基板ハンドリングツールから前記ダイをピックアップするダイハンドリングツールに取り替える工程を備え、
前記（ｆ）工程は前記第１ロボットの先端の前記ダイハンドリングツールから前記基板ハンドリングツールに取り替える工程を備える。
前記（ｂ）工程は前記第１ロボットの先端に前記ウエハリングを把持するウエハハンドリングツールを取り付ける工程を備え、
前記（ｃ）工程は前記第１ロボットの先端の前記ウエハハンドリングツールから前記基板を載せる基板ハンドリングツールに取り替える工程を備え、
前記（ｄ）工程は前記第１ロボットの先端の前記基板ハンドリングツールから前記ダイをピックアップするダイハンドリングツールに取り替える工程を備え、
前記（ｆ）工程は前記第１ロボットの先端の前記ダイハンドリングツールから前記基板ハンドリングツールに取り替える工程を備える。
【請求項17】
請求項１５の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程は前記第１ロボットの先端のビジョンカメラで前記ウエハカセットの有無を確認する工程と、前記ビジョンカメラで前記ウエハリングの有無を確認する工程とを備え、
前記（ｃ）工程は前記第１ロボットの先端のビジョンカメラで前記第1マガジンおよび前記第２マガジンの有無を確認する工程と、前記ビジョンカメラで前記基板の有無を確認する工程とを備え、
前記（ｄ）工程は前記第１ロボットの先端の基板ハンドリングツールから前記ダイをピックアップするダイハンドリングツールに取り替える工程を備え、
前記（ｆ）工程は前記第１ロボットの先端のビジョンカメラで前記ウエハのアライメントを確認する工程と、前記ビジョンカメラで前記基板のアライメントを認識する工程とを備える。
前記（ｂ）工程は前記第１ロボットの先端のビジョンカメラで前記ウエハカセットの有無を確認する工程と、前記ビジョンカメラで前記ウエハリングの有無を確認する工程とを備え、
前記（ｃ）工程は前記第１ロボットの先端のビジョンカメラで前記第1マガジンおよび前記第２マガジンの有無を確認する工程と、前記ビジョンカメラで前記基板の有無を確認する工程とを備え、
前記（ｄ）工程は前記第１ロボットの先端の基板ハンドリングツールから前記ダイをピックアップするダイハンドリングツールに取り替える工程を備え、
前記（ｆ）工程は前記第１ロボットの先端のビジョンカメラで前記ウエハのアライメントを確認する工程と、前記ビジョンカメラで前記基板のアライメントを認識する工程とを備える。
【請求項18】
請求項１５の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程は、前記第１ロボットの先端のウエハハンドリングツールを所定の角度を設けて前記ダイに接触させ、前記第２ロボットの先端部を所定の角度を設けて前記ダイシングテープを接触させて、前記ダイをピックアップする。
前記（ｄ）工程は、前記第１ロボットの先端のウエハハンドリングツールを所定の角度を設けて前記ダイに接触させ、前記第２ロボットの先端部を所定の角度を設けて前記ダイシングテープを接触させて、前記ダイをピックアップする。
【請求項19】
請求項１５の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程は前記ウエハリングを前記ウエハカセットから前記ウエハステージに前記装置本体の前後方向に沿って搬送し、
前記（ｃ）工程は前記基板を前記第１マガジンから前記ボンディングステージに前記装置本体の前後方向に搬送し、
前記（ｅ）工程は前記ピックアップしたダイを前記装置の前後方向に搬送し、前記ボンディングステージ上の基板にボンディングし、
前記（ｆ）工程は前記ダイがボンディングされた基板を前記第２マガジンに前記装置本体の前後方向に搬送する。
前記（ｂ）工程は前記ウエハリングを前記ウエハカセットから前記ウエハステージに前記装置本体の前後方向に沿って搬送し、
前記（ｃ）工程は前記基板を前記第１マガジンから前記ボンディングステージに前記装置本体の前後方向に搬送し、
前記（ｅ）工程は前記ピックアップしたダイを前記装置の前後方向に搬送し、前記ボンディングステージ上の基板にボンディングし、
前記（ｆ）工程は前記ダイがボンディングされた基板を前記第２マガジンに前記装置本体の前後方向に搬送する。
【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、例えば多自由度多関節ロボットを備えるダイボンディング装置に適用可能である。
【背景技術】
【0002】
基板に半導体チップを実装するダイボンダなどの実装装置は上記基板をＸ方向にピッチ搬送して所定の実装位置で位置決めする送り機構を有するガイドレールが設けられている。このガイドレールによって搬送位置決めされた基板には実装ツールによって上記半導体チップが実装される。半導体チップはウエハリングに保持されている。すなわち、ウエハリングには樹脂製シートに貼着された半導体ウエハが保持され、この半導体ウエハが賽の目状に分断されて上記半導体チップとなっている上記ウエハリングはカセットに収納されていて、このカセットからチャックによって取り出されてＹ方向に搬送してウエハリングホルダ上に供給載置される。ウエハリングホルダはＸ、Ｙ方向の所定の動作範囲で駆動され、ウエハリングに保持された半導体チップのうち、ピックアップする半導体チップをピックアップ位置に位置決めする。ピックアップ位置に位置決めされた半導体チップは突き上げピンによって突き上げられる。突き上げられた半導体チップが上記実装ツールによって吸着されて上記基板に実装される。（特開２００８−５３５３１号公報（特許文献１））
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００８−５３５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載されるような実装装置では、基板がＸ方向に搬送され、ウエハはＹ方向に搬送され、ウエハリングホルダはＸ、Ｙ方向の所定の動作範囲で駆動されるため、搬送や駆動のスペースは必要であり、装置をコンパクトにすることができない。本開示の課題は、装置をコンパクトにすることができるダイボンディン装置を提供することである。
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】
【0005】
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、多自由度多関節機構を備え、ウエハを保持するウエハリングと基板とダイを搬送するロボットを備える。
【発明の効果】
【0006】
上記ボンディング装置によれば、装置をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施例に係るボンディング装置の構成を説明するための斜視図
【図2】実施例に係るボンディング装置の構成を説明するための平面図
【図3】実施例に係るウエハステージの構成を説明するための断面図
【図4】実施例に係る多機能ロボットを説明するための斜視図
【図5】実施例に係るウエハハンドリングツールを説明するための斜視図
【図6】実施例に係る多機能ロボットにウエハハンドリングツールを取り付けた場合の斜視図
【図7】実施例に係る基板ハンドリングツールを説明するための斜視図
【図8】実施例に係る多機能ロボットに基板ハンドリングツールを取り付けた場合の斜視図
【図9】実施例に係るダイハンドリングツールを説明するための斜視図
【図10】実施例に係る多機能ロボットにダイハンドリングツールを取り付けた場合の斜視図
【図11】実施例に係る突き上げ用ロボットを説明するための斜視図
【図12A】実施例に係るボンディング装置の動作を説明するためのフローチャート
【図12B】実施例に係るボンディング装置の動作を説明するためのフローチャート
【図13】実施例に係るボンディング装置のウエハ搬送時の動作を説明するための斜視図
【図14】実施例に係るボンディング装置の基板搬送時の動作を説明するための斜視図
【図15】実施例に係るボンディング装置のピックアップおよびボンド時の動作を説明するための斜視図
【図16】実施例に係るボンディング装置のピックアップの動作を説明するための斜視図
【図17】実施例に係るフリップチップ用ダイハンドリングツールを説明するための斜視図
【図18】実施例に係るフリップチップ用ダイハンドリングツールを説明するための斜視図
【図19】実施例に係るフリップチップ用ダイハンドリングツールを説明するための斜視図
【図20】実施例に係るフリップチップ用ダイハンドリングツールを説明するための斜視図
【発明を実施するための形態】
【0008】
半導体装置の製造工程の一部に半導体チップ（以下、単にダイという。）を配線基板やリードフレーム等（以下、単に基板という。）に搭載してパッケージを組み立てる工程があり、パッケージを組み立てる工程の一部に、半導体ウエハ（以下、単にウエハという。）からダイを分割する工程と、分割したダイを基板の上に搭載するボンディング工程とがある。ボンディング工程に使用される製造装置がダイボンダやフリップチップボンダ等のボンディング装置である。
【0009】
ボンディング装置は、はんだ、金メッキ、樹脂を接合材料として、ダイを基板または既にボンディングされたダイの上にボンディング（搭載して接着）する装置である。ダイを、例えば、基板の表面にボンディングするボンディング装置においては、コレットと呼ばれる吸着ノズルを用いてダイをウエハから吸着してピックアップし、基板上に搬送し、押付力を付与すると共に、接合材を加熱することによりボンディングを行うという動作（作業）が繰り返して行われる。コレットは、吸着孔を有し、エアを吸引して、ダイを吸着保持する保持具であり、ダイと同程度の大きさを有する。
【0010】
実施形態に係るボンディング装置は、正面側にウエハリングを格納するウエハカセットおよび基板を格納するマガジンを配置し、背面側にウエハステージを固定して配置し、ウエハカセットとウエハステージの間にボンディングステージを配置する。ウエハ、基板、およびダイは一つのロボットにより搬送され、その水平方向の搬送方向は同じ方向である。これにより、装置をコンパクトにすることができる以下、実施例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【実施例】
【0011】
実施例に係るボンディング装置について図１を用いて説明する。図１は実施例に係るボンディング装置の構成を示す斜視図である。図１では後述する多機能ロボットの複数の状態が示されている。
【0012】
実施例に係るボンディング装置１は、正面の幅がＷ、奥行きがＤ、高さがＨの装置本体２を備える。装置本体２は、床ベース３と、天井ベース４と、それらの間に配置される中間ベース５とを備える。床ベース３の上には突き上げ用ロボット６０が固定され、天井ベース４の下には多機能ロボット５０が固定される。中間ベース５の上には背面側にウエハステージ１０が固定され、それに隣接した正面側にボンディングステージ２０が固定される。ウエハステージ１０の下の中間ベース５には孔が開いている。ボンディングステージ２０よりも正面側で中間ベース５よりも上方にウエハ１１を保持するウエハリング１４を格納するウエハカセット３０が配置され、その上方に基板２１を格納するマガジン４０が配置される。例えば、ウエハ１１の径が最大３００ｍｍ（１２インチ）、基板２１の大きさが最大３１０ｘ３１０ｍｍの場合、装置本体２の大きさはＷ＝４５０ｍｍ、Ｈ＝１６００ｍｍ、Ｄ＝１５００ｍｍであるのが好ましい。
【0013】
次に、図３を用いてウエハステージの詳細な構成を説明する。図３は実施例に係るウエハステージの構成を示す断面図である。ウエハ１１の裏面には、ダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）１８が貼り付けられ、更にその裏側にダイシングテープ１６が貼り付けられている。さらに、ダイシングテープ１６の縁辺は、ウエハリング１４に貼り付けられ、エキスパンダ１５に挟み込まれて固定されている。エキスバンダ１５はシリンダ等で構成され、逆Ｌ字状部分は回転可能であり、逆Ｌ字状部分は上下動可能である。すなわち、ウエハステージ１０は、ウエハリング１４を押し下げるエキスパンダ１５と、ウエハリング１４に保持され複数のダイＤ（ウエハ１１）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、を備える。このように、ダイＤの薄型化に伴い、ダイボンディング用の接着剤は、液状からフィルム状に替わり、ウエハ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１８と呼ばれるフィルム状の接着材料を貼り付けた構造としている。ダイアタッチフィルム１８を有するウエハ１１では、ダイシングはウエハ１１とダイアタッチフィルム１８に対して行なわれる。なお、ダイシングテープ１６とダイアタッチフィルム１８が一体化されたテープであってもよい。
【0014】
次に、多機能ロボット５０の構成について図４を用いて説明する。図４は実施例に係る多機能ロボットの構成を示す斜視図である。実施例に係る多機能ロボット５０は垂直型多自由度多関節ロボットである。多機能ロボット５０は固定部５１と可動部５２とツール交換部５３と力覚センサ５４とビジョンカメラ５５を備える。ツール接続部５３は凸型（オス型）であり、後述する各種ツールの凹型（メス型）の接続部が接続される。各種ツールとしては、ウエハハンドリングツール７０、基板ハンドリングツール８０、ダイハンドリングツール９０等である。各種ツールの格納部は多機能ロボット５０の動作範囲でウエハ搬送、基板搬送およびピックアップ＆プレースに障害にならない位置に配置される。
【0015】
次に、ウエハハンドリングツール７０について図５、６を用いて説明する。図５は実施例に係るウエハハンドリングツールの構成を示す斜視図である。図６は実施例に係る多機能ロボットにウエハハンドリングツールを取り付けた状態を示す斜視図である。
【0016】
図５に示すように、ウエハハンドリングツール７０はウエハチャック部７１と接続部７２とを備える。ウエハ把持部７１はウエハリング１４を把持する。接続部７２は凹型（メス型）で多機能ロボット５０のツール接続部５３と係合される。図６に示すように、多機能ロボット５０の先端に取り付けられたウエハハンドリングツール７０はウエハリング１４を把持し、ウエハカセット３０に出し入れする。
【0017】
次に、基板ハンドリングツール８０について図７、８を用いて説明する。図７は実施例に係る基板ハンドリングツールの構成を示す斜視図である。図８は実施例に係る多機能ロボットに基板ハンドリングツールを取り付けた状態の斜視図である。
【0018】
図７に示すように、基板ハンドリングツール８０は搭載部８１と支持部８２と接続部８３とを備える。搭載部７１は基板３１同程度の大きさで平板状であり、基板３１を載せる部分である。指示部８２は円柱状で搭載部８１と接続部８２に接続されている。接続部８２は凹型（メス型）で多機能ロボット５０のツール接続部５３と係合される。図８に示すように、多機能ロボット５０の先端に取り付けられた基板ハンドリングツール８０は基板２１を載せ、ボンディングステージ２０に置いたり取り除いたりする。
【0019】
次に、ダイハンドリングツール９０について図９、１０を用いて説明する。図９は実施例に係るダイハンドリングツールの構成を示す斜視図である。図１０は実施例に係る多機能ロボットにダイハンドリングツールを取り付けた状態の斜視図である。
【0020】
図９に示すように、ダイハンドリングツール９０はヘッド部９１と接続部９２とを備える。ヘッド部９１の先端にはコレット９３が取り付けられ、ダイＤを吸着する。接続部９２は凹型（メス型）で多機能ロボット５０のツール接続部５３と係合される。図１０に示すように、ダイハンドリングツール９０は多機能ロボット５０の先端に取り付けられる。
【0021】
次に、突き上げ用ロボット６０の構成について図１１を用いて説明する。図１１は実施例に係る突き上げ用ロボットの構成を示す斜視図である。実施例に係る突き上げ用ロボット６０は垂直型多自由度多関節ロボットである。突き上げ用ロボット６０は固定部６１と可動部６２と突き上げツール部６３とを備える。突き上げツール部６３は品種別または製品別に応じて交換可能である。
【0022】
次に、ダイボンディング装置１の動作について図１２Ａ、１２Ｂ、１３〜１６を用いて説明する。図１２Ａ、１２Ｂは実施例に係るボンディング装置の動作を説明するためのフローチャートである。図１３は実施例に係るボンディング装置のウエハ搬送時の動作を説明するための斜視図である。図１４は実施例に係るボンディング装置の基板搬送時の動作を説明するための斜視図である。図１５は実施例に係るボンディング装置のピックアップおよびボンド時の動作を説明するための斜視図である。図１６は実施例に係るボンディング装置のピックアップの動作を説明するための斜視図である。
【0023】
ダイボンディング装置１は図示しない制御装置を備え、制御装置は図示しないＣＰＵ（Central Processor Unit）、制御プログラムを格納するメモリやデータを格納するメモリ、コントロールバスをなど有し、多機能ロボット５０や突き上げ用ロボット６０等のダイボンディング装置１を構成する各要素を制御する。
【0024】
ダイボンディング装置１の動作は、イニシャライズ（ステップＳ１）、ウエハ搬送（ステップＳ２）、基板搬送（ステップＳ３）、ピックアップ＆プレース（ステップＳ３）に分けられる。
【0025】
ステップＳ１：制御装置は多機能ロボット５０や突き上げ用ロボット６０等のダイボンディング装置１を構成する各要素を初期化する（イニシャライズ）。
【0026】
ステップＳ２のウエハ搬送は下記の動作を行う。ステップＳ２１：制御装置は多機能ロボット５０にウエハハンドリングツール７０を取り付ける（ウエハ用ツール交換）。
ステップＳ２２：制御装置は多機能ロボット５０のビジョンカメラ５５を用いてウエハカセット３０の有無を確認する（ウエハカセット有無確認）。
ステップＳ２３：制御装置は多機能ロボット５０のビジョンカメラ５５を用いてウエハ１１（ウエハリング１４）の有無を確認する（ウエハ有無確認）。
ステップＳ２４：制御装置は多機能ロボット５０のウエハハンドリングツール７０を用いて、図１３に示すように、ウエハ１１を保持するウエハリング１４をウエハカセット３０から取出してウエハステージ１０に搬送する（ウエハ搬送）。
ステップＳ２５：制御装置はウエハリング１４をエキスバンダ１５で押さえて、ウエハリング１４に保持されているダイシングテープ１６を引き伸ばす（ウエハエキスバンド）。これにより、ダイＤ同士の間隔が広がり、各ダイＤ同士の干渉・接触を防止し、個々のダイが離れ突上げ易くなる。
【0027】
ステップＳ３の基板搬送は下記の動作を行う。ステップＳ３１：制御装置は多機能ロボット５０からウエハハンドリングツール７０を取り外して基板ハンドリングツール８０を取り付ける（基板用ツール交換）。
ステップＳ３２：制御装置は多機能ロボット５０のビジョンカメラ５５を用いてマガジン４０の有無を確認する（マガジン有無確認）。
ステップＳ３３：制御装置は多機能ロボット５０のビジョンカメラ５５を用いて基板２１の有無を確認する（基板有無確認）。
ステップＳ３４：制御装置は多機能ロボット５０の基板ハンドリングツール８０を用いて、図１４に示すように、基板２１をマガジン４０Ｌから取出してボンディングステージ２０に搬送する（基板搬送）。
【0028】
ステップＳ４のピックアップ＆プレースは下記の動作を行う。ステップＳ４１：制御装置は多機能ロボット５０から基板ハンドリングツール８０を取り外してダイハンドリングツール９０を取り付ける（ダイ用ツール交換）。
ステップＳ４２：制御装置はダイハンドリングツール９０の位置を補正する（ダイ用ツール位置補正）。
ステップＳ４３：制御装置は多機能ロボット５０のビジョンカメラ５５を用いてウエハ１１のアライメントを認識する（ウエハアライメント認識）。
ステップＳ４４：制御装置は多機能ロボット５０のビジョンカメラ５５を用いて基板２１のアライメントを認識する（ウエハアライメント認識）。
【0029】
ステップＳ４５：制御装置は、図１５、１６に示すように、突き上げ用ロボット６０の突き上げ部６１をダイＤ下方より突き上げ、多機能ロボット５０のダイハンドリングツール９０に取り付けてあるコレット９３をダイＤ上方より下降して、ダイＤをピックアップする。このとき、ピックアップと突き上げ動作に傾きを設けてもよい。多機能ロボット５０および突き上げ用ロボット６０はＸＹＺ軸／αβθ軸の６自由度の動作が可能であり、コレット９３はダイＤを手で持ち上げるような柔軟な動きが可能である。突き上げ部６１にダイシングテープ１６を吸着保持できる機能を持たせ、突き上げるだけではなく、手で引き下げるような動作を行ってもよい。コレット９３と突き上げ部６１の両方を動作せさせることでより複雑で確実なピックアップが可能となる。ステップＳ４６：制御装置はステップＳ４３で認識したウエハアライメント、ステップＳ４４で認識した基板アライメントおよび力覚センサ５４に基づいてピックアップしたダイＤの位置を補正する。
ステップＳ４７：制御装置はピックアップしたダイＤの下方に位置するビジョンカメラ（不図示）を用いてダイＤの外観を検査する（ダイ外観検査）。
ステップＳ４８：制御装置はピックアップしたダイＤを基板２１の上または既にボンディングされたダイの上にボンディングする。
ステップＳ４９：制御装置はボンディングステージ２０上にボンディングする基板がないかどうかを判断する。ＹＥＳの場合はステップＳ４Ｂに移動し、ＮＯの場合はステップＳ４Ａに移動する。
ステップＳ４Ａ：制御装置はウエハ１１にピックアップするダイがないかどうか判断する。ＹＥＳの場合はステップＳ４Ｃに移動し、ＮＯの場合はステップＳ４５に戻る。
【0030】
ステップＳ４Ｂ：制御装置は基板を交換する。まず、制御装置は多機能ロボット５０からダイハンドリングツール９０を取り外して基板ハンドリングツール８０を取り付ける。次に、制御装置は多機能ロボット５０の基板ハンドリングツール８０を用いて、ボンディングステージ２０から基板２１を取り出して、ボンディング前に取り出したマガジン４０Ｌとは異なるマガジン４０Ｈに搬送する。次に、制御装置は多機能ロボット５０の基板ハンドリングツール８０を用いて、次の基板をマガジン４０Ｌから取出してボンディングステージ２０に搬送する。その後、ステップＳ４１に戻る。
【0031】
ステップＳ４Ｃ：制御装置はウエハを交換する。まず、制御装置は多機能ロボット５０からダイハンドリングツール９０を取り外してウエハハンドリングツール７０を取り付ける。次に、制御装置は多機能ロボット５０のウエハハンドリングツール７０を用いて、ウエハステージ１０からウエハリング１４を取り出して、ウエハカセット３０に搬送する。次に、制御装置は多機能ロボット５０のウエハハンドリングツール７０を用いて、次のウエハリングをウエハカセット３０から取出してウエハステージ１０に搬送する。制御装置はウエハリング１４をエキスバンダ１５で押さえて、ウエハリング１４に保持されているダイシングテープ１６を引き伸ばす。その後、ステップＳ４１に戻る。
【0032】
次に、ボンデフィング装置１をフリップチップボンダとして使用する場合のダイハンドリングツールについて図１７〜２０を用いて説明する。図１７は実施例に係るフリップチップ用ダイハンドリングツールの第１状態を示す斜視図である。図１８は実施例に係るフリップチップ用ダイハンドリングツールの第２状態を示す斜視図である。図１９は実施例に係るフリップチップ用ダイハンドリングツールの第３状態を示す斜視図である。図２０は実施例に係るフリップチップ用ダイハンドリングツールの第４状態を示す斜視図である。
【0033】
図１７に示すように、フリップチップボンダ用ダイハンドリングツール１００はピックアップヘッド部１０１とフリップヘッド部１０２とベース部１０３と接続部１０４とを備える。ピックアップヘッド部１０１およびフリップヘッド部１０２にはそれぞれダイＤを吸着するコレット１０５、１０６を備える。ピックアップヘッド部１０１およびフリップヘッド部１０２は可動できるようになっている。
【0034】
図１７はピックアップヘッド部１０１およびフリップヘッド部１０２が開いた状態（第１状態）である。第１状態では、ピックアップヘッド部１０１はコレット１０５でダイＤをピックアップする。
【0035】
図１８はピックアップヘッド部１０１が開いた状態で、フリップヘッド部１０２が閉じた状態（第２状態）である。ピックアップヘッド部１０１が閉じた状態で、フリップヘッド部１０２が開いた状態であってもよい。第２状態は第１状態の次の状態である。
【0036】
図１９はピックアップヘッド部１０１およびフリップヘッド部１０２が閉じた状態（第３状態）である。第３状態では、フリップヘッド部１０２のコレット１０６でダイＤを吸着し、ピックアップヘッド部１０１のコレット１０５でのダイＤの吸着を解除する。第３状態は第２状態の次の状態である。
【0037】
図２０はピックアップヘッド部１０１およびフリップヘッド部１０２が開いた状態（第４状態）である。第４状態ではピックアップヘッド部１０１からフリップヘッド部１０２にダイＤが反転して受け渡され、フリップヘッド部１０２はコレット１０６で吸着しているダイＤを基板等にプレース（ボンディング）する。第４状態は第３状態の次の状態である。
【0038】
実施例に係るボンディング装置は以下の効果を奏する。
【0039】
ロボットに多自由度多関節機構を用いるため、可動領域が広く姿勢を変化させる動作が可能のため、ウエハの払い出し、マガジンの収納等の多種の動作を兼用させることができる。これにより、機構部を減らすことができる。また、ウエハカセット／マガジン、ボンディングステージ、ウエハステージを一方向に並べて配置するというシンプルなレイアウト構成が可能になり、装置の軽量小型化が可能となる。
【0040】
また、装置の正面からのみウエハ（ウエハカセット）および基板（マガジン）の出し入れを行うようになっており、また装置の幅が狭くなっているので、装置を複数並列に配置し複数の装置を並列動作することにより、装置が占める面積の増加を抑えて、スループットを向上させることが可能である。
【0041】
また、多自由度多関節機構を用いるため、ピックアップ点とプレース点それぞれの面に合わせて搬送できるため調整が容易になる。
【0042】
また、ピックアップヘッドおよび突き上げ機構を駆動する機構に多自由度多関節機構を用い、ピックアップと突き上げを駆動する機構を協調動作させることで、ピックアップ／突き上げ動作に傾きを設けて動作させることが可能となる。ダイシングテープに貼付されているダイを剥離する場合、相対角度を角度変化させながら動作可能で直交座標系の機構では不可能な動作となるため、ピックアップ性能を改善することができる。
【0043】
また、ダイハンドリングツールを替えることにより、ダイボンダをフリップチップボンダに変更することが可能である。
【0044】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記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。
【0045】
実施例ではマガジンをウエハカセットの上に配置し、ボンディングステージ、ウエハステージを１方向に沿って配置した場合を説明したが、マガジンをウエハカセット横に配置するようにしてもよい。ウエハカセットまたはマガジンの上下方向に各種ツールの格納部を配置するようにしてもよい。また、クラスタツール的に多機能ロボットを中心に配置し、その周辺にウエハカセット、マガジン、ボンディングステージ、ウエハステージを配置するようにしてもよい。
【0046】
実施例では１つの多機能ロボットでウエハリング、基板、ダイを搬送したが、複数のロボットで搬送するようにしてもよい。
【0047】
実施例では垂直型多自由度多関節機構を用いた場合について説明したが、多自由度多関節機構は水平型でもパラレルリンク型であってもよい。
【0048】
実施例ではボンディング装置について説明したが、トレイをボンディングステージ上に置くことによりダイソータとしても使用可能である。
【符号の説明】
【0049】
１：ボンディング装置１０：ウエハステージ
１１：ウエハ
２０：ボンディングステージ
２１：基板
３０：ウエハカセット
４０、４０Ｌ、４０Ｈ：マガジン
５０：多機能ロボット
５１：固定部
５２：可動部
５３：ツール交換部
５４：力覚センサ
５５：ビジョンカメラ
６０：突き上げ用ロボット
７０：ウエハハンドリングツール
８０：基板ハンドリングツール
９０：ダイハンドリングツール