特許 6916097 ボンディング装置およびボンディング方法

(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】6916097

(24)【登録日】2021年7月19日

(45)【発行日】2021年8月11日

(54)【発明の名称】ボンディング装置およびボンディング方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/52 20060101AFI20210729BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/52 F

   H01L21/52 C

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-222940(P2017-222940)

(22)【出願日】2017年11月20日

(65)【公開番号】特開2019-96671(P2019-96671A)

(43)【公開日】2019年6月20日

【審査請求日】2020年6月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000110859

【氏名又は名称】キヤノンマシナリー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100148987

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 礼子

(72)【発明者】

【氏名】永元 信裕

【審査官】 小池 英敏

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／１５５５３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０２−２４６２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０４５９９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／５２

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

Ｈ０５Ｋ １３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のチップが積層されてなるチップ積層体を有する半導体装置の製造に用いるものであり、吸着面を有するコレットにて吸着している最上層となるチップをボンディングポジションで、この最上層のチップの次の下位層のチップ上にはみ出し部を設けてボンディングするボンディング装置であって、
ボンディングポジションで最上層となるチップをボンディングする際に前記最上層のチップに、前記コレットの弾性部材からなるコレット本体における前記吸着面を介してボンディング荷重を付与する荷重付与手段と、
荷重付与手段にて最上層のチップにボンディング荷重を付与している際の最上層のチップからの反力を検出する反力検出手段と、
反力検出手段にて検出された反力検出値が増加途中で変動したときに、その変動した際のボンディング荷重を算出するボンディング荷重算出手段とを備え、
荷重付与手段による付与荷重を、ボンディング荷重算出手段にて算出したボンディング荷重を越えない荷重に設定することを特徴とするボンディング装置。

【請求項2】

前記荷重付与手段はコレットに荷重を付与して、最上層のチップにボンディング荷重を付与することを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。

【請求項3】

前記反力検出手段は、荷重測定器であるロードセルを用いたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のボンディング装置。

【請求項4】

前記変動が、最上層のチップにクラックが生じた際の反力検出値の減少であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のボンディング装置。

【請求項5】

複数のチップが積層されてなるチップ積層体を有する半導体装置を製造するものであり、吸着面を有するコレットにて吸着している最上層となるチップをボンディングポジションで、この最上層のチップの次の下位層のチップ上にはみ出し部を設けてボンディングするボンディング方法であって、
最上層となるチップに、前記コレットの弾性部材からなるコレット本体における前記吸着面を介してボンディング荷重を付与している際の、前記最上層のチップからの反力を検出し、検出された反力検出値が増加途中で変動したときに、その変動した際のボンディング荷重を算出し、その後、算出したボンディング荷重を越えない荷重でボンディングを行うことを特徴とするボンディング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボンディング装置およびボンディング方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造においては、多数個の素子を一括して造り込まれたウェーハをダイシングして個々の半導体チップに分離し、これを一個ずつリードフレーム等の所定位置にボンディングするというチップボンディングの手法が採用されている。そして、このチップボンディングにはダイボンダ（ボンディング装置）が用いられる。

【0003】

ボンディング装置は、図７に示すように、供給部２の半導体チップ１を吸着するコレット３を有するボンディングアーム（図示省略）と、供給部２の半導体チップ１を観察する確認用カメラ（図示省略）と、ボンディング位置でリードフレーム４のアイランド部５を観察する確認用カメラ（図示省略）とを備える。

【0004】

供給部２は半導体ウェーハ６（図８参照）を備え、半導体ウェーハ６が多数の半導体チップ１に分割されている。すなわち、ウェーハ６は粘着シート（ダイシングシート）に貼り付けられ、このダイシングシートが環状のフレームに保持される。そして、このダイシングシート上のウェーハ６に対して、円形刃（ダイシング・ソー）等を用いて、個片化してチップ１を形成する。また、コレット３を保持しているボンディングアームは搬送手段を介して、ピックアップ位置とボンディング位置との間の移動が可能となっている。

【0005】

また、このコレット３は、その下端面に開口した吸着孔を介してチップ１が真空吸引され、このコレット３の下端面にチップ１が吸着する。なお、この真空吸引（真空引き）が解除されれば、コレット３からチップ１が外れる。

【0006】

次にこのダイボンダを使用したダイボンディング方法を説明する。まず、供給部２の上方に配置される確認用カメラにてピックアップすべきチップ１を観察して、コレット３をこのピックアップすべきチップ１の上方に位置させた後、矢印Ｂのようにコレット３を下降させてこのチップ１をピックアップする。その後、矢印Ａのようにコレット３を上昇させる。

【0007】

次に、ボンディング位置の上方に配置された確認用カメラにて、ボンディングすべきリードフレーム４のアイランド部５を観察して、コレット３を矢印Ｅ方向へ移動させて、このアイランド部５の上方に位置させた後、コレット３を矢印Ｄのように下降移動させて、このアイランド部５にチップ１を供給する。また、アイランド部５にチップを供給した後は、コレット３を矢印Ｃのように上昇させた後、矢印Ｆのように、ピップアップ位置の上方の待機位置に戻す。

【0008】

コレット３は、移動機構（図示省略）にて、ピックアップポジションＰ上での矢印Ａ方向の上昇および矢印Ｂ方向の下降と、ボンディングポジションＱ上での矢印Ｃ方向の上昇および矢印Ｄ方向の下降と、ピックアップポジションＰとボンディングポジションＱとの間の矢印Ｅ、Ｆ方向の往復動とが可能とされる。移動機構は図示省略の制御手段にて前記矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの移動が制御される。なお、移動機構としては、シリンダ機構、ボールねじ機構、リニアモータ機構等の種々の機構にて構成することができ，ＸＹＺ軸ステージ（ステージ装置）を使用することができる。

【0009】

ところで、半導体装置には、図９に示すように、複数のチップ（半導体チップ）１１を基板１０上に積層するものがある。すなわち、図９に示す半導体装置は、リードフレーム等の基板１０上に、一段目の半導体チップ１１（１１Ａ）が接着剤１３Ａを介して搭載され、この一段目の半導体チップ１１（１１Ａ）の上に、二段目の半導体チップ１１（１１Ｂ）が接着剤１３Ｂを介して搭載されている。

【0010】

このような半導体装置は、コレット１５にて吸着された一段目の半導体チップ１１Ａを基板１０上にボンディングした後、コレット１５にて吸着された二段目の半導体チップ１１Ｂを一段目の半導体チップ１１Ａ上にボンディングする。この場合のコレット１５は、ゴム等の弾性部材にて構成される押圧部１６を有するものであり、この押圧部１６の下面平坦面が吸着面１６ａとなっている。すなわち、押圧部１６の下面の吸着面１６ａに開口する吸引孔１７がこのコレット１５に形成され、この吸引孔１７には、真空発生器が接続されている。このため、真空発生器が駆動すれば、吸引孔１７のエアが吸引され、この吸着面１６ａに半導体チップ１１（１１Ａ，１１Ｂ）を吸着することができる。

【0011】

ところで、複数の半導体チップ１１Ａ，１１Ｂを基板１３上に積層する半導体装置には、図１０に示すように、二段目の半導体チップ１１（１１Ｂ）の一部（縁部）が一段目の半導体チップ１１（１１Ａ）からはみ出すものがある。

【0012】

このような場合、二段目の半導体チップ１１Ｂの全体をカバーするコレット１５にてボンディングを行えば、ボンディング時にチップ１１Ｂへの押圧力によって、このはみ出し部（張り出し部）１８が折れてクラックが生じるおそれがあった。

【0013】

そこで、従来には、このような半導体装置の製造時（ボンディング時）にクラック等を生じさせないようにした半導体装置およびその製造方法が提案されている（特許文献１）。この特許文献１には、図１１に示すように、二段目の半導体チップ１１Ｂの張り出し部１８と、基板１０との間に架け渡される支持部１９が形成された半導体装置が記載されている。このような支持部１９が形成されることによって、張り出し部１８が折れるのを防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】特開２０１１−５４７２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

前記特許文献１では、支持部１９としては、接着剤を用いている。このため、接着剤として熱硬化樹脂を用い、チップ１１を積層し加圧した後、加熱して硬化させるものである。この場合、コレット１５にて、二段目のチップ１１Ｂを一段目のチップ１１Ａに押圧すると、その図１２に示すように、二段目のチップ１１Ｂの張り出し部１８がしなるとの記載がある。このように、しなればクラックが生じるおそれがあった。

【0016】

なお、特許文献１には、「張り出し部がしなって基板に接触するまで二段目の半導体チップを押圧しない」旨の記載がある。しかしながら、基板に接触しないようにするものであって、張り出し部がしなることを規制していない。このため、このように設定したとしても、クラックが生じるおそれがあった。

【0017】

したがって、従来では、ボンディングしてボンディング状態を観察し、クラックが発生している場合は、コレットに対してボンディング荷重を付与するボンディング荷重付与手段におけるパラメータを手動で変更して、クラックが発生しないボンディング荷重を導き出す必要があった。

【0018】

しかしながら、このようにボンディング荷重を導き出すものでは、品種が変更されれば、ボンディング荷重を導き出す作業を、品種が変更される毎に行う必要があり、生産性に劣り、さらには、作業者よってはその作業にバラツキが発生し、クラックの発生を安定して防止できない。また、外形形状が同サイズであっても厚さが相違するチップもあり、このような場合、再条件決めが必要となる。

【0019】

本発明は、上記課題に鑑みて、コレットの押圧部の弾性体の硬度、接合温度変化、コレットサイズ、ワークサイズ（チップサイズ）のばらつき、及び／又はチップのオーバーハング量（はみだし）の違いがあっても、ボンディング対象が複数のチップが積層されたものであっても、クラックを生じさせることなくボンディングが可能なボンディング装置およびボンディング方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0020】

本発明のボンディング装置は、複数のチップが積層されてなるチップ積層体を有する半導体装置の製造に用いるものであり、吸着面を有するコレットにて吸着している最上層となるチップをボンディングポジションで、この最上層のチップの次の下位層のチップ上にはみ出し部を設けてボンディングするボンディング装置であって、ボンディングポジションで最上層となるチップをボンディングする際に前記最上層のチップに、前記コレットの弾性部材からなるコレット本体における前記吸着面を介してボンディング荷重を付与する荷重付与手段と、荷重付与手段にて最上層のチップにボンディング荷重を付与している際の最上層のチップからの反力を検出する反力検出手段と、反力検出手段にて検出された反力検出値が増加途中で変動したときに、その変動した際のボンディング荷重を算出するボンディング荷重算出手段とを備え、荷重付与手段による付与荷重を、ボンディング荷重算出手段にて算出したボンディング荷重を越えない荷重に設定するものである。

【0021】

本発明のボンディング装置によれば、反力検出手段にて検出された反力検出値が増加途中で変動したときは、ボンディング荷重算出手段にてその変動が生じたときの荷重を算出することができる。そして、反力検出値が増加途中で変動したときは、最上層のチップの一部に折れ等の変位が生じている場合である。そこで、このボンディング装置では、この荷重付与手段にて付与されるボンディング荷重を前記算出手段にて算出した荷重を越えないように設定できる。

【0022】

前記荷重付与手段はコレットに荷重を付与して、最上層のチップにボンディング荷重を付与するもので構成できる。また、前記反力検出手段は、荷重測定器であるロードセルを用いたもので構成できる。ロードセルとは、作用した荷重を電気信号に変換する荷重変換器であり、一般に、磁歪式、静電容量型、ジャイロ式、圧電式、電磁式、音叉式、ひずみゲージ式などがある。この場合、精度が高く温度変化の影響が小さい、出力が電気信号で長距離伝送が可能、計測できる荷重に対し小型であるなどの特徴を有するひずみゲージ式を用いるのが好ましい。前記変動が、最上層のチップにクラックが生じた際の反力検出値の減少である場合がある。

【0024】

本発明のボンディング方法は、複数のチップが積層されてなるチップ積層体を有する半導体装置を製造するものであり、吸着面を有するコレットにて吸着している最上層となるチップをボンディングポジションで、この最上層のチップの次の下位層のチップ上にはみ出し部を設けてボンディングするボンディング方法であって、最上層となるチップに、前記コレットの弾性部材からなるコレット本体における前記吸着面を介してボンディング荷重を付与している際の、前記最上層のチップからの反力を検出し、検出された反力検出値が増加途中で変動したときに、その変動した際のボンディング荷重を算出し、その後、算出したボンディング荷重を越えない荷重でボンディングを行うものである。

【0025】

本発明のボンディング方法によれば、反力検出値が増加途中で変動したときは、その変動が生じたときの荷重を算出することができる。反力検出値が増加途中で変動すれば、最上層のチップの一部に折れ等の変位が生じている場合である。そこで、その後、ボンディング荷重を算出した荷重を越えないように設定できる。

【発明の効果】

【0026】

本発明では、チップの一部に折れ等が生じない範囲のボンディング荷重をチップに付与することができ、しかも、この荷重は、手動にて設定することなく自動かつ短時間で行うことができ、作業者によるバラツキを無くすことができる。このため、コレットの押圧部の弾性体の硬度、接合温度変化、コレットサイズ、ワークサイズ（チップサイズ）のばらつき、及び／又はチップのオーバーハング量（はみだし）の違いがあっても、ボンディング対象が複数のチップが積層されたものであっても、チップにクラックを生じさせることなくボンディング作業が可能である。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明のボンディング装置を示す簡略ブロック図である。

【図2】図１に示すボンディング装置の要部簡略断面図である。

【図3】ボンディング中におけるチップとコレットとの関係を示す簡略断面図である。

【図4】反力の変化を示すグラフ図である。

【図5】本発明のボンディング方法のフローチャート図である。

【図6】本発明のボンディング装置の動作を示す簡略図である。

【図7】従来のボンディング方法の全体を示す簡略図である。

【図8】チップを示す簡略斜視図である。

【図9】従来のボンディング中のチップとコレットとの関係を示す簡略断面図である。

【図10】二段目のチップが一段目のチップに対してずれている半導体装置におけるボンディング中のチップとコレットとの関係を示す簡略断面図である。

【図11】従来の半導体装置の簡略断面図である。

【図12】前記図１１に示す半導体装置のボンディング中の簡略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。

【0029】

図６は本発明に係るダイボンダ（ボンディング装置：半導体装置の製造装置）を示す。このようなボンディング装置は、ウェーハから切り出されるチップ（半導体チップ）２１をピックアップポジションＰにてコレット（吸着コレット）２３でピックアップして、リードフレームなどの基材２２のボンディングポジションＱに移送（搭載）するものである。ウェーハは、金属製のリング（ウェーハリング）に張設されたウェーハシート（粘着シート２５）上に粘着されており、ダイシング工程によって、多数のチップ２１に分断（分割）される。

【0030】

コレット２３は、図６に示すように、ピックアップポジションＰ上での矢印Ａ方向の上昇および矢印Ｂ方向の下降と、ボンディングポジションＱ上での矢印Ｃ方向の上昇および矢印Ｄ方向の下降と、ピックアップポジションＰとボンディングポジションＱとの間の矢印Ｅ、Ｆ方向の往復動とが可能とされる。コレット２３は、後述するボンディングヘッド３４に付設され、このボンディングヘッド３４はボンディングアーム（図示省略）に付設される。そこで、このボンディングアームが図示省略の制御手段にて制御されて、コレット２３が前記矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの移動が制御される。制御手段は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューターである。なお、ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。

【0031】

このボンディング装置は、図１に示すように、ボンディングポジションＱでチップ２１をボンディングする際にチップ２１にコレット２３を介してボンディング荷重を付与する荷重付与手段３１と、荷重付与手段３１にてチップ２１にボンディング荷重を付与している際のチップ２１からの反力を検出する反力検出手段３２と、反力検出手段３２にて検出された反力検出値が増加途中で変動したときに、その変動した際のボンディング荷重を算出するボンディング荷重算出手段３３とを備える。

【0032】

荷重付与手段３１は、図２に示すように、略Ｌ字形状のアーム３５と、このアーム３５を揺動させる駆動機構３６とを備える。すなわち、アーム３５が、水平方向に延びる第１バー３５ａと、この第１バー３５ａの基端部からこの第１バー３５ａと直角をなすように延びる第２バー３５ｂとからなり、第１バー３５ａと第２バー３５ｂとのコーナ部に荷重支点３５ｃが設けられる。また、第１バー３５ａは、コレット２３を支持しているボンディングヘッド３４の上部に設けられている。

【0033】

駆動機構３６は、ボールねじ機構、シリンダ機構、リニアモータ機構等の種々の機構にて構成できる。すなわち、駆動機構３６の駆動によって、第２バー３５ｂが矢印Ｇの方向の荷重を受け、これによって、アーム３５が荷重支点３５ｃを中心に矢印Ｈ方向に揺動し、第１バー３５ａは矢印Ｉの荷重を受ける。第１バー３５ａが矢印Ｉの荷重を受けると、ボンディングヘッド３４を介してコレット２３に矢印Ｉの荷重を付与することができる。

【0034】

コレット２３は、コレット本体２３ａと、このコレット本体２３ａを支持する軸部材２３ｂとを有する。軸部材２３ｂは、軸本体部３７ａと、この軸本体部３７ａの下部に設けられる本体受け部３７ｂとからなる。コレット本体２３ａはゴム材又は樹脂材等の弾性材から構成されている。そして、コレット２３には、コレット本体２３ａの下面である吸着面２３ａ１に開口する吸着孔（図示省略）が形成され、この吸着孔には、真空発生器（図示省略）が接続されている。このため、コレット２３の吸着面２３ａ１をチップと接触状として、真空発生器を駆動すれば、吸着孔のエアが吸引され、この吸着面２３ａ１にチップ２１を吸着することができる。なお、真空発生器としては、真空ポンプを使用した真空発生装置であっても、ノズルとディフューザと呼ばれる基本パーツで構成されるエジェクタ式の真空発生装置であってもよい。

【0035】

ところで、コレット２３の軸部材２３ｂの軸本体部３７ａが、ボンディングヘッド３４内に、吊り下げられた状態で収容されている。また、軸本体部３７ａの上部には、反力検出手段３２としてのロードセル４１が配置されている。このため、図３に示すように、チップ２１をコレット２３にて吸着している状態で、コレット２３に矢印Ｉの荷重が付与されれば、チップ２１からの反力をコレット２３が受け、この反力をロードセル４１にて検出することができる。

【0036】

すなわち、コレット２３が反力を受けない状態では、軸本体部３７ａとボンディングヘッド３４との間に設けられる係合構造Ｍによって、コレット２３はボンディングヘッド３４に対して吊り下げられ、この状態では、コレット２３はボンディングヘッド３４に対して上昇が可能となっている。しかしながら、軸本体部３７ａとボンディングヘッド３４の受け部材３８との間にロードセル４１が介在されているので、コレット２３が反力を受ければ、コレット２３が上昇しようとして、ロードセル４１が上昇する荷重を受ける。このため、ボンディングヘッド３４の受け部材３８にロードセル４１が押し付けられ、これによって、ロードセル４１はチップ２１からの反力を検出することができる。

【0037】

ロードセルとは、作用した荷重を電気信号に変換する荷重変換器であり、一般に、磁歪式、静電容量型、ジャイロ式、圧電式、電磁式、音叉式、ひずみゲージ式などがある。この場合、精度が高く温度変化の影響が小さい、出力が電気信号で長距離伝送が可能、計測できる荷重に対し小型であるなどの特徴を有するひずみゲージ式を用いるのが好ましい。

【0038】

駆動機構３６による第２バー３５ｂの矢印Ｇ方向の荷重、延いては、コレット２３への矢印Ｉ方向の荷重の付与は、例えば、マイクロコンピューター等からなる荷重制御手段４５に制御されている。なお、係合構造Ｍとしては、この実施形態では、軸本体部３７ａに設けられる鍔部４２と、ボンディングヘッド３４の内径面に設けられる大径部４３等で構成され、鍔部４２がこの大径部４３に上下動可能として嵌合している。

【0039】

また、ボンディング荷重算出手段３３としてもマイクロコンピューター等から構成することができる。この場合、ボンディング荷重算出手段３３とコレット２３の移動を制御する図示省略の制御手段と荷重制御手段４５とを共用しても、それぞれ別の制御手段を用いても、さらには、いずれか２つを共用するとともに他の一つを別の制御手段を用いるようにしてもよい。

【0040】

次に、前記のように構成されたボンディング装置（半導体装置の製造装置）にはチップ２１をボンディングポジションＱでボンディングする方法（半導体装置の製造方法）を説明する。この場合、図３に示すように、複数枚（図例では、３枚）のチップ２１が積層されてなるチップ積層体２０を有する半導体装置Ｓを成形する場合を示す。半導体装置Ｓのチップ積層体２０は、基板４６上に接着剤４７（４７Ａ）を介して配置される第１のチップ２１（２１Ａ）と、この第１のチップ２１Ａ上に接着剤４７（４７Ｂ）を介して配置される第２のチップ２１（２１Ｂ）と、この第２のチップ２１Ｂ上に接着剤４７（４７Ｃ）を介して配置される第３のチップ２１（２１Ｃ）とで構成される。

【0041】

この半導体装置Ｓのチップ積層体２０では、第２のチップ２１Ｂは第１のチップ２１Ａに対して位置ずれすることなく配置されているが、第３のチップ２１Ｃは第２のチップ２１Ｂに対して位置ずれした状態で配置されている。すなわち、第３のチップ２１Ｃは、その一部に、第２のチップ２１Ｂからはみ出しているはみ出し部５０が形成されている。

【0042】

このような半導体装置Ｓを成形する場合、まず、コレット２３にて第１のチップ２１Ａを吸着し、この吸着している第１のチップ２１Ａを基板４６上にボンディングする。この際、荷重付与手段３１にて、予め設定されているボンディング荷重をコレット２３を介してチップ２１Ａに付与することになる。

【0043】

その後、コレット２３にて第２のチップ２１Ｂを吸着し、この吸着している第２のチップ２１Ｂを第１のチップ２１Ａ上にボンディングする。この際も、荷重付与手段３１にて、予め設定されているボンディング荷重をコレット２３を介してチップ２１Ｂに付与することになる。

【0044】

次に、コレット２３にて第３のチップ２１Ｃを吸着し、この吸着している第３のチップ２１Ｃを第２のチップ２１Ｂ上にボンディングする。荷重付与手段３１にて、予め設定されているボンディング荷重をコレット２３を介してチップ２１Ｃに付与することになる。しかしながら、この場合、第３のチップ２１Ｃははみ出し部５０を有するので、予め設定されているボンディング荷重を付与した場合、このはみ出し部５０が折れ曲がる場合がある。このように折れ曲がれば、第３のチップ２１Ｃにクラックが生じるおそれがある。

【0045】

そこで、本ボンディング装置では、図５に示すフローチャートのように動作するように制御される。第３のチップ２１Ｃにボンディング荷重を付与していく。このようにボンディング荷重を付与していけば、反力検出手段３２は第３のチップ２１Ｃからの反力を受ける。このため、この反力を反力検出手段３２が検出する（ステップＳ１）。反力は、図４に示すように、順次増加、つまり単調増加することになる。しかしながら、はみ出し部５０が折れ曲がった場合、このグラフで示されるように、反力に変動（減少）が生じる。なお、図４では、単調増加から単調減少に変わった変動を示しているが、変動には、減少に限らず、減少も増加もしない場合も含まれる。

【0046】

このため、この変動があったか否かを検出する（ステップＳ２）。この場合、予め設定された荷重まで付与する。ステップＳ２で変動がなければ、はみ出し部５０が折れ曲がらなかったことになる。このため、ステップＳ３へ移行して、この第３のチップ２１Ｃへのボンディング荷重を予め設定された荷重として、以後の第３のチップ２１Ｃのボンディングをこの荷重で行う。

【0047】

ステップＳ２で変動があった場合、ステップＳ４へ移行してその変動があった場合のボンディング荷重を算出する。すなわち、この反力が生じた際の駆動機構３６による第２バー３５ｂの矢印Ｇ方向の荷重を荷重制御手段４５にて制御することになる。この場合、この反力と矢印Ｇ方向の荷重とが同一の場合や相違する場合がある。

【0048】

その後の半導体装置Ｓにおける第３のチップ２１Ｃのボンディング工程において、このステップＳ４で算出したボンディング荷重でボンディングを行うことになる（ステップＳ５）。その後は、このボンディング装置によるボンディングを終了するか判断し（ステップＳ６）、終了する場合は終了し、終了しない場合は、ステップＳ５へ戻る。

【0049】

本発明では、反力検出手段３２にて検出された反力検出値が増加途中で変動したときは、ボンディング荷重算出手段３３にてその変動（減少）が生じたときの荷重を算出することができる。そして、反力検出値が増加途中で変動（減少）したときは、チップ２１の一部に折れ等の変位が生じている場合である。そこで、このボンディング装置では、この荷重付与手段３１にて付与されるボンディング荷重を算出手段３３にて算出した荷重を越えないように設定できる。

【0050】

このため、チップ２１の一部に折れ等が生じない範囲のボンディング荷重をチップ２１に付与することができ、しかも、この荷重は、手動にて設定することなく自動かつ短時間で行うことができ、作業者によるバラツキを無くすことができる。このため、コレット２３の押圧部（コレット本体２３ａ）の弾性体の硬度、接合温度変化、コレットサイズ、ワークサイズ（チップサイズ）のばらつき、及び／又はチップのオーバーハング量（はみだし）の違いがあっても、ボンディング対象が複数のチップ２１が積層されたものであっても、クラックを生じさせることなくボンディングが可能である。

【0051】

本ボンディング装置は、複数のチップ２１が積層されてなるチップ積層体２０を形成する場合、最上層のチップ２１にクラックが生じ易いので、このようなチップ積層体２０を有する半導体装置Ｓの製造に用いるのが最適となる。

【0052】

本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、荷重付与手段３１として、前記実施形態では、略Ｌ字形状のアームを用いて、コレット２３の同軸上に駆動機構３６を配設しないようにしているが、駆動機構３６をコレット２３の同軸上に配設する機構のものであってもよい。なお、略Ｌ字形状のアームを用いた場合、装置レイアウト性に優れるとともに、また、荷重の増幅が可能となる等の利点がある。

【0053】

半導体装置Ｓとして、積層されるチップ２１の数としては、３枚に限るものではなく、２枚であっても４枚以上であってもよい。また、積層されないもの、すなわち、基板に１枚のチップ２１がボンディングされるものであってもよい。このように、積層されないものでも、クラックが形成されれば、反力に変動が生じ、その後、この時の荷重を越えないボンディング荷重の付与のボンディング工程を行うことができる。半導体装置Ｓとは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。

【0054】

ところで、チップ２１をピックアップするピックアップ時においても、チップ２１を所定の荷重のピックアップ荷重を付与する。このため、本発明に係るボンディング装置（半導体装置の製造装置）を用いて、ピックアップ作業（ピックアップ工程）を行ってもよい。このように、このボンディング装置を用いてピックアップ工程を行えば、チップ２１にクラック生じないピックアップ荷重をチップ２１に付与することができ、安定したピックアップ作業を行うことができる。

【符号の説明】

【0055】

１ 半導体チップ
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ チップ
２３ コレット
３１ 荷重付与手段
３２ 反力検出手段
３３ ボンディング荷重算出手段
４１ ロードセル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】