特開 2024-120328 半導体製造装置、エッジの検出方法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】P2024120328

(43)【公開日】2024-09-05

(54)【発明の名称】半導体製造装置、エッジの検出方法および半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/52 20060101AFI20240829BHJP

【ＦＩ】

H01L21/52 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023027053

(22)【出願日】2023-02-24

(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】小橋 英晴

【テーマコード（参考）】

5F047

【Ｆターム（参考）】

5F047FA73

5F047FA79

5F047FA83

(57)【要約】

【課題】基準位置を精度よく得ることが可能な技術を提供することにある。
【解決手段】半導体製造装置は認識カメラと照明装置と制御装置とを備える。前記制御装置は、第一部材に形成されている位置認識マークの幅を取得し、前記照明装置によって照明光を前記第一部材に照射すると共に前記認識カメラで前記第一部材を撮影して画像を取得し、前記画像に基づいて前記エッジ付近の濃淡分布を算出し、前記エッジの位置と前記濃淡分布との関係を示す学習データを算出し、前記照明装置によって照明光を第二部材に照射すると共に前記認識カメラで前記第二部材を撮影して画像を取得し、当該画像に基づいて前記第二部材に形成されている位置認識マークのエッジ付近の濃淡分布を算出し、前記学習データおよび当該濃淡分布に基づいて前記第二部材の前記位置認識マークのエッジの位置を算出するよう構成される。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

認識カメラと、照明装置と、制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
第一部材に形成されている位置認識マークの幅を取得し、
取得した幅に基づいてエッジの位置を算出し、
前記照明装置によって照明光を前記第一部材に照射すると共に前記認識カメラで前記第一部材を撮影して画像を取得し、
前記画像に基づいてエッジ付近の濃淡分布を算出し、
算出した前記エッジの位置と前記濃淡分布との関係を示す学習データを算出し、
前記照明装置によって照明光を第二部材に照射すると共に前記認識カメラで前記第二部材を撮影して画像を取得し、
当該画像に基づいて前記第二部材に形成されている位置認識マークのエッジ付近の濃淡分布を算出し、
前記学習データおよび当該濃淡分布に基づいて前記第二部材の前記位置認識マークのエッジの位置を算出するよう構成される半導体製造装置。

【請求項2】

請求項１の半導体製造装置において、
前記制御装置は、オフラインの顕微鏡によって測定された前記第一部材の前記位置認識マークの幅を取得するよう構成される半導体製造装置。

【請求項3】

請求項１の半導体製造装置において、
前記制御装置は、
前記認識カメラよりも高倍率のカメラで前記第一部材を撮影して画像を取得し、
当該画像に基づいて前記第一部材の前記位置認識マークのエッジの位置を算出し、
前記カメラで取得された前記エッジの位置に基づいて前記第一部材の前記位置認識マークの幅を取得するよう構成される半導体製造装置。

【請求項4】

請求項１の半導体製造装置において、
前記制御装置は、提供される図面に記された前記位置認識マークの幅を取得するよう構成される半導体製造装置。

【請求項5】

請求項１の半導体製造装置において、
前記制御装置は、
前記認識カメラで取得した前記画像に基づいて前記第一部材の前記位置認識マークの中心と幅を算出し、
取得した前記幅と算出した前記幅との差分の半分を前記位置認識マークのエッジの検出のずれ量として登録するよう構成される半導体製造装置。

【請求項6】

請求項１の半導体製造装置において、
前記制御装置は、
前記認識カメラを前記第一部材に対して相対的に前記認識カメラの画素分解能よりも小さい量で動かして、前記照明装置によって照明光を前記第一部材に照射すると共に前記認識カメラで前記第一部材を撮影して画像を取得し、
前記画像に基づいて前記エッジ付近の濃淡分布を算出し、
前記エッジの位置と前記濃淡分布との関係を示す学習データを算出するよう構成される半導体製造装置。

【請求項7】

請求項１の半導体製造装置において、
前記制御装置は、
前記認識カメラで前記第一部材を撮影して取得した前記位置認識マークの画像をテンプレート画像とし、
前記テンプレート画像の座標は、算出された前記位置認識マークのエッジの位置に基づいて算出するよう構成される半導体製造装置。

【請求項8】

請求項７の半導体製造装置において、
前記制御装置は、
前記認識カメラで前記第二部材を撮影して取得した画像のうち前記テンプレート画像と最も類似した部分の画像を取得し、
取得した前記最も類似した部分の画像におけるエッジ付近の濃淡分布を算出し、
前記学習データおよび当該濃淡分布に基づいてエッジの位置を算出し、
前記最も類似した部分の画像の座標は、算出された前記エッジの位置に基づいて算出するよう構成される半導体製造装置。

【請求項9】

請求項１から８の何れか１項の半導体製造装置において、
前記位置認識マークは基準リードまたは基準パッドである半導体製造装置。

【請求項10】

認識カメラと、照明装置と、制御装置と、を備える半導体製造装置におけるエッジの検出方法であって、
第一部材に形成されている位置認識マークの幅を取得し、
取得した幅に基づいてエッジの位置を算出し、
前記照明装置によって照明光を前記第一部材に照射すると共に前記認識カメラで前記第一部材を撮影して画像を取得し、
前記画像に基づいてエッジ付近の濃淡分布を算出し、
算出した前記エッジの位置と前記濃淡分布との関係を示す学習データを算出し、
前記照明装置によって照明光を第二部材に照射すると共に前記認識カメラで前記第二部材を撮影して画像を取得し、
当該画像に基づいて前記第二部材に形成されている位置認識マークのエッジ付近の濃淡分布を算出し、
前記学習データおよび当該濃淡分布に基づいて前記第二部材の前記位置認識マークのエッジの位置を算出するエッジの検出方法。

【請求項11】

認識カメラと、照明装置と、第一部材に形成されている位置認識マークの幅を取得し、取得した幅に基づいてエッジの位置を算出し、前記照明装置によって照明光を前記第一部材に照射すると共に前記認識カメラで前記第一部材を撮影して画像を取得し、前記画像に基づいてエッジ付近の濃淡分布を算出し、算出した前記エッジの位置と前記濃淡分布との関係を示す学習データを算出するよう構成される制御装置と、を備える半導体製造装置に第二部材を搬入する工程と、
前記第二部材としての基板にダイをボンドするボンド工程と、
を有し、
前記ボンド工程は、
前記照明装置によって照明光を第二部材に照射すると共に前記認識カメラで前記第二部材を撮影して画像を取得し、
当該画像に基づいて前記第二部材に形成されている位置認識マークのエッジ付近の濃淡分布を算出し、
前記学習データおよび当該濃淡分布に基づいて前記第二部材の前記位置認識マークのエッジの位置を算出する半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は半導体製造装置に関し、例えば、位置認識マークを有する基板を扱うダイボンダに適用可能である。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造工程の一工程として、ウエハから分割されたダイがピックアップされ、ピックアップされたダイが基板にボンドされる。例えば、カメラでダイや基板が撮影されて画像が取得され、その画像に基づいてダイや基板の位置決めが行われることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－９８３１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば、上述した位置決めにおいて、基板やダイの上に形成された位置認識マークのエッジが基準位置として使われることがある。この場合、エッジの位置（基準位置）を精度よく得ることが難しいことがある。

【0005】

本開示の課題は、基準位置を精度よく得ることが可能な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】

【0006】

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、半導体製造装置は認識カメラと照明装置と制御装置とを備える。前記制御装置は、第一部材に形成されている位置認識マークの幅を取得し、前記照明装置によって照明光を前記第一部材に照射すると共に前記認識カメラで前記第一部材を撮影して画像を取得し、前記画像に基づいて前記エッジ付近の濃淡分布を算出し、前記エッジの位置と前記濃淡分布との関係を示す学習データを算出し、前記照明装置によって照明光を第二部材に照射すると共に前記認識カメラで前記第二部材を撮影して画像を取得し、当該画像に基づいて前記第二部材に形成されている位置認識マークのエッジ付近の濃淡分布を算出し、前記学習データおよび当該濃淡分布に基づいて前記第二部材の前記位置認識マークのエッジの位置を算出するよう構成される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、基準位置を精度よく得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は実施形態におけるダイボンダの構成例を示す概略上面図である。

【図2】図２は図１において矢印Ａ方向から見たときの概略構成を説明する図である。

【図3】図３は図１に示すダイボンダの制御系の概略構成を示すブロック図である。

【図4】図４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。

【図5】図５はボンディング部の光学系の一例を示す図である。

【図6】図６は基板に設けられるアライメントマークおよびボンディング中心を示す図である。

【図7】図７は基準リードの明るさと距離の関係を示すグラフである。

【図8】図８はエッジ付近の画像を示す図である。

【図9】図９はエッジの位置の算出方法を示すフローチャートである。

【図10】図１０は学習方法を示すフローチャートである。

【図11】図１１は位置認識マーク付近の一部の顕微鏡写真を模式的に示す図である。

【図12】図１２は位置認識マーク付近の一部の基板認識カメラによって撮影した画像を模式的に示す図である。

【図13】図１３は位置認識マークの距離と濃淡値の関係を示すグラフである。

【図14】図１４はユニークな領域の例を示す図である。

【図15】図１５は登録画像および類似画像の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。

【0010】

半導体製造装置の一実施形態であ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の構成例を示す概略上面図である。図２は図１において矢印Ａ方向から見たときの概略構成を説明する図である。

【0011】

ダイボンダ１は、大別して、ウエハ供給部１０と、ピックアップ部２０、中間ステージ部３０と、ボンディング部４０と、搬送部５０、基板供給部６０と、基板搬出部７０と、制御部（制御装置、コントローラ）８０と、を有する。Ｙ方向がダイボンダ１の前後方向であり、Ｘ方向が左右方向であり、Ｚ方向が上下方向である。ウエハ供給部１０がダイボンダ１の前側に配置され、ボンディング部４０が後側に配置される。

【0012】

ウエハ供給部１０は、ウエハカセットリフタ１１と、ウエハ保持台１２と、剥離ユニット１３と、ウエハ認識カメラ１４と、を有する。

【0013】

ウエハカセットリフタ１１は複数のウエハリングＷＲが格納されるウエハカセット（不図示）をウエハ搬送高さまで上下動させる。ウエハ修正シュート（不図示）はウエハカセットリフタ１１から供給されるウエハリングＷＲのアライメントを行う。ウエハエキストラクタ（不図示）はウエハリングＷＲをウエハカセットから取出してウエハ保持台１２に供給したり、ウエハ保持台１２から取り出してウエハカセットに収納したりする。

【0014】

ダイシングテープＤＴ上にウエハＷが接着（貼付）されており、そのウエハＷは複数のダイＤに分割されている。ダイシングテープＤＴはウエハリングＷＲに保持されている。ウエハＷは、例えば、半導体ウエハであり、ダイＤは半導体チップである。ウエハＷとダイシングテープＤＴとの間にダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）と呼ばれるフィルム状の接着材料ＤＦを貼り付けている。接着材料ＤＦは加熱することで硬化する。

【0015】

ウエハ保持台１２は図示しない駆動部によってＸＹ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。また、ウエハ保持台１２は図示しない駆動部によってＸＹ平面内においてウエハリングＷＲを回転またはＸＹ移動させる。剥離ユニット１３は図示しない駆動部によって上下方向に移動する。剥離ユニット１３はダイシングテープＤＴからダイＤを剥離する。

【0016】

ウエハ認識カメラ１４はウエハＷからピックアップするダイＤのピックアップ位置を把握したり、ダイＤの表面検査をしたりする。

【0017】

ピックアップ部２０は、ピックアップヘッド２１と、Ｙ駆動部２３と、を有する。ピックアップヘッド２１には、剥離されたダイＤを先端に吸着保持するコレット２２が設けられる。ピックアップヘッド２１はウエハ供給部１０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。Ｙ駆動部２３はピックアップヘッド２１をＹ軸方向に移動させる。ピックアップ部２０は、ピックアップヘッド２１を昇降、回転及びＸ方向移動させる各駆動部（不図示）を有する。

【0018】

中間ステージ部３０は、ダイＤが載置される中間ステージ３１と、中間ステージ３１上のダイＤを認識するためのステージ認識カメラ３４と、を有する。中間ステージ３１は載置されたダイＤを吸着する吸引孔を備える。載置されたダイＤは中間ステージ３１に一時的に保持される。中間ステージ３１はダイＤが載置される載置ステージであると共に、ダイＤがピックアップされるピックアップステージでもある。

【0019】

ボンディング部４０は、ボンドヘッド４１と、Ｙ駆動部４３と、基板認識カメラ４４と、ボンドステージ４６と、を有する。ボンドヘッド４１にはダイＤを先端に吸着保持するコレット４２が設けられる。Ｙ駆動部４３はボンドヘッド４１をＹ軸方向に移動させる。基板認識カメラ４４は基板Ｓの後述する位置認識マークＭを撮影し、ボンド位置を認識する。ここで、基板Ｓには、最終的に一つのパッケージとなる、複数の製品エリア（以下、パッケージエリアＰという。）が形成されている。基板Ｓは、例えば、配線基板や金属薄板で形成されるリードフレーム等である。位置認識マークＭはパッケージエリアＰごとに設けられる。ボンドステージ４６は、基板ＳにダイＤが載置される際、上昇させられ、基板Ｓを下方から支える。ボンドステージ４６は基板Ｓを真空吸着するための吸引口（不図示）を有し、基板Ｓを固定することが可能である。ボンドステージ４６は基板Ｓを加熱する加熱部（不図示）を有する。ボンディング部４０は、ボンドヘッド４１を昇降、回転及びＸ方向移動させる各駆動部（不図示）を有する。

【0020】

このような構成によって、ボンドヘッド４１は、ステージ認識カメラ３４の撮影データに基づいてピックアップ位置や姿勢を補正し、中間ステージ３１からダイＤをピックアップする。そして、ボンドヘッド４１は、基板認識カメラ４４の撮像データに基づいて基板ＳのパッケージエリアＰ上にボンドし、または既に基板ＳのパッケージエリアＰの上にボンドされたダイの上に積層する形でボンドする。

【0021】

搬送部５０は、基板Ｓを掴み搬送する搬送爪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Ｘ方向に移動する。このような構成によって、基板Ｓは、基板供給部６０から搬送レーン５２に沿ってボンド位置まで移動し、ボンド後、基板搬出部７０まで移動して、基板搬出部７０に基板Ｓを渡す。

【0022】

基板供給部６０は、搬送治具に格納されて搬入された基板Ｓを搬送治具から取り出して搬送部５０に供給する。基板搬出部７０は、搬送部５０により搬送された基板Ｓを搬送治具に格納する。

【0023】

次に、制御部８０について図３を用いて説明する。図３は図１に示すダイボンダの制御系の概略構成を示すブロック図である。

【0024】

制御系８は、制御部（制御装置）８０、駆動部８６、信号部８７、光学系８８等を備える。制御部８０は、大別して、主としてＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成される制御・演算装置８１と、記憶装置８２と、入出力装置８３と、バスライン８４と、電源部８５とを有する。記憶装置８２は主記憶装置８２ａと制補助記憶装置８２ｂとを有する。主記憶装置８２ａは処理プログラムなどを記憶しているＲＡＭ（Random Access Memory）で構成されている。補助記憶装置８２ｂは制御に必要な制御データや画像データ等を記憶しているＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等で構成されている。

【0025】

入出力装置８３は、ダイボンダ１の装置状態や情報等を表示するモニタ８３ａと、オペレータの指示を入力するタッチパネル８３ｂと、モニタを操作するマウス８３ｃと、光学系８８からの画像データを取り込む画像取込装置８３ｄと、を有する。入出力装置８３は、さらに、モータ制御装置８３ｅと、Ｉ／Ｏ信号制御装置８３ｆと、を有する。モータ制御装置８３ｅは、ウエハ供給部１０のＸＹテーブルやボンディング部４０のボンドヘッドテーブルのＺＹ駆動軸等の駆動部８６を制御する。Ｉ／Ｏ信号制御装置８３ｆは信号部８７から信号を取り込んだり、信号部８７を制御したりする。信号部８７は、種々のセンサ、照明装置などの明るさを制御するスイッチやボリューム等を含む。制御・演算装置８１はバスライン８４を介して必要なデータを取込み、演算し、ピックアップヘッド２１等の制御や、モニタ８３ａ等に情報を送る。

【0026】

制御部８０は画像取込装置８３ｄを介して光学系８８で撮像した画像データを記憶装置８２に保存する。光学系８８には、ウエハ認識カメラ１４、ステージ認識カメラ３４および基板認識カメラ４４が含まれる。光学系８８で使用するカメラは光強度や色を数値化する。保存した画像データに基づいてプログラムしたソフトウエアにより、制御・演算装置８１はダイＤおよび基板ＳのパッケージエリアＰの位置決め、並びにダイＤおよび基板Ｓの表面検査を行う。制御・演算装置８１は算出したダイＤおよび基板ＳのパッケージエリアＰの位置に基づいてソフトウエアによりモータ制御装置８３ｅを介して駆動部８６を動かす。このプロセスにより、制御・演算装置８１はウエハ上のダイの位置決めを行い、ウエハ供給部１０、ピックアップ部２０およびボンディング部４０の駆動部で動作させダイＤを基板ＳのパッケージエリアＰ上にボンドする。ウエハ認識カメラ１４、ステージ認識カメラ３４および基板認識カメラ４４は認識カメラともいう。

【0027】

ダイボンダ１を用いた半導体装置の製造工程の一部（半導体装置の製造方法）について図４を用いて説明する。図４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。以下の説明において、ダイボンダ１を構成する各部の動作は制御部８０により制御される。

【0028】

（ウエハ搬入工程：工程Ｓ１）
ウエハリングＷＲがウエハカセットリフタ１１のウエハカセットに供給される。供給されたウエハリングＷＲがウエハ保持台１２に供給される。

【0029】

（基板搬入工程：工程Ｓ２）
基板Ｓが格納された搬送治具が基板供給部６０に供給される。基板供給部６０で搬送治具から基板Ｓが取り出され、基板Ｓが搬送爪５１に固定される。

【0030】

（ピックアップ工程：工程Ｓ３）
工程Ｓ１後、所望するダイＤをダイシングテープＤＴからピックアップできるようにウエハ保持台１２が動かされる。ウエハ認識カメラ１４によってダイＤが撮影され、撮影によって取得された画像データに基づいてダイＤの位置決めおよび表面検査が行われる。画像データが画像処理されることによって、ダイボンダのダイ位置基準点からのウエハ保持台１２上のダイＤのずれ量（Ｘ、Ｙ、θ方向）が算出されて位置決めが行われる。なお、ダイ位置基準点は、予め、ウエハ保持台１２の所定の位置を装置の初期設定として保持されている。画像データを画像処理することによって、ダイＤの表面検査が行われる。

【0031】

位置決めされたダイＤは剥離ユニット１３およびピックアップヘッド２１によりダイシングテープＤＴから剥離される。ダイシングテープＤＴから剥離されたダイＤは、ピックアップヘッド２１に設けられたコレット２２に吸着、保持されて、中間ステージ３１に搬送されて載置される。

【0032】

ステージ認識カメラ３４によって中間ステージ３１の上のダイＤが撮影され、撮影によって取得された画像データに基づいてダイＤの位置決めおよび表面検査が行われる。画像データが画像処理されることによって、ダイボンダのダイ位置基準点からの中間ステージ３１上のダイＤのずれ量（Ｘ、Ｙ、θ方向）が算出されて位置の補正値が決定し位置決めが行われる。なお、ダイ位置基準点は、予め、中間ステージ３１の所定の位置を装置の初期設定として保持されている。画像データを画像処理することによって、ダイＤの表面検査が行われる。

【0033】

ダイＤを中間ステージ３１に搬送したピックアップヘッド２１はウエハ供給部１０に戻される。上述した手順に従って、次のダイＤがダイシングテープＤＴ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ＤＴから１個ずつダイＤが剥離される。

【0034】

（ボンド工程：工程Ｓ４）
搬送部５０により基板Ｓがボンドステージ４６に搬送される。ボンドステージ４６上に載置された基板Ｓが基板認識カメラ４４によって撮像され、撮影によって取得された画像データに基づいて基板Ｓの位置決めおよび表面検査が行われる。画像データが画像処理されることによって、ダイボンダ１の基板位置基準点からの基板Ｓのずれ量（Ｘ、Ｙ、θ方向）が算出される。なお、基板位置基準点は、予め、ボンディング部４０の所定の位置を装置の初期設定として保持されている。画像データが画像処理されることによって、基板Ｓの表面検査が行われる。

【0035】

工程Ｓ３において算出された中間ステージ３１上のダイＤのずれ量からボンドヘッド４１の吸着位置が補正されてダイＤがコレット４２により吸着される。中間ステージ３１からダイＤを吸着したボンドヘッド４１によりボンドステージ４６に支持された基板Ｓの所定箇所にダイＤがボンドされる。ここで、基板Ｓの所定箇所は、基板ＳのパッケージエリアＰ、または、すでにダイＤが載置されており、それに加える形でダイＤをボンドする際の領域、または、積層ボンドするダイＤのボンド領域である。基板認識カメラ４４によって基板ＳにボンドされたダイＤが撮影され、撮影によって取得された画像データに基づいてダイＤが所望の位置にボンドされたかどうか等の検査が行われる。

【0036】

ダイＤを基板Ｓにボンドしたボンドヘッド４１は中間ステージ３１に戻される。上述した手順に従って、次のダイＤが中間ステージ３１からピックアップされ、基板Ｓにボンドされる。これが繰り返されて基板ＳのすべてのパッケージエリアＰにダイＤがボンドされる。

【0037】

（基板搬出工程：工程Ｓ５）
ダイＤがボンドされた基板Ｓが基板搬出部７０に搬送される。基板搬出部７０で搬送爪５１から基板Ｓが取り出されて搬送治具に格納される。ダイボンダ１から基板Ｓが格納されている搬送治具が搬出される。

【0038】

上述したように、ダイＤは、基板Ｓ上に実装され、ダイボンダ１から搬出される。その後、例えば、ダイＤが実装された基板Ｓが格納された搬送治具がワイヤボンディング工程に搬送され、ダイＤの電極はＡｕワイヤ等を介して基板Ｓの電極と電気的に接続される。そして、基板Ｓがモールド工程に搬送され、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、半導体パッケージが完成する。

【0039】

積層ボンドする場合は、ワイヤボンディング工程に続いて、ダイＤが実装された基板Ｓが載置格納された搬送治具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。第二段目より上のダイＤは、上述した方法でダイシングテープＤＴから剥離された後、ボンディング部に搬送されてダイ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がモールド工程に搬送され、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。

【0040】

次に、ボンディング部４０の光学系について図５を用いて説明する。図５はボンディング部の光学系の一例を示す図である。

【0041】

基板認識カメラ４４は、カメラ本体４４１とカメラ本体４４１に取り付けられた対物レンズ４４２とを備える。カメラ本体４４１は、対物レンズ４４２を通して基板Ｓの主面または基板ＳにボンドされたダイＤの主面の画像を撮影する構成となっている。対物レンズ４４２と基板Ｓ等との間には、面発光照明（光源）４５１およびハーフミラー（半透過鏡、ビームスプリッタ）４５２を内部に備えた照明装置４５が配置されている。面発光照明４５１からの照射光は、ハーフミラー４５２によって基板認識カメラ４４と同じ光軸へ反射され、基板Ｓ等に照射される。基板認識カメラ４４と同じ光軸へ基板Ｓ等に照射されたその光は、基板Ｓ等で反射し、そのうちの正反射光がハーフミラー４５２を透過して基板認識カメラ４４に達し、基板Ｓ等の映像を形成する。すなわち、照明装置４５は同軸落射照明（同軸照明）の機能を有する。

【0042】

次に、位置決め等に用いる基準位置について図６を用いて説明する。図６は基板に設けられる位置認識マークおよびボンディング中心を示す図である。

【0043】

ダイをボンディングする際にはボンディング座標の図面を用いる場合がある。その図面には位置認識マークＭを構成する基準リードの縁（エッジ、境界）からの距離（ｄｘ、ｄｙ）でボンディング中心Ｃ_Ｂの座標が表現されることがある。このとき、リード幅（Ｗ_ＬＤ）の記載は図面にはないことがある。

【0044】

この場合、ダイボンダではこの位置認識マークＭのエッジを画像処理によってリード幅およびリード中心を測定して検出することで基準位置の座標を把握することが必要となる。

【0045】

しかし、基板認識カメラ４４はボンディング位置の認識や、ダイまたは基板Ｓの表面検査を行うため、少なくとも一つのパッケージエリアＰを含む広い視野が必要とされるので、比較的低倍率のレンズが使用される。すなわち、基板認識カメラ４４は位置認識マークＭおよびその周辺という狭い視野を撮影するカメラではないので、高倍率のレンズは使用されない。このため、現状、基板認識カメラ４４の画素分解能は、せいぜい１０～１５μｍ／pixel程度である。ここで、基板認識カメラ４４の画素数は、例えば、５００万画素であり、２０００万画素のカメラを用いても、画素分解能はせいぜい５μｍ／pixel程度である。

【0046】

このような画素分解能が大きい基板認識カメラ４４によって撮影された画像に基づいて基準リードのエッジを検出する場合の問題点について図７および図８を用いて説明する。図７は基準リードの明るさと距離の関係を示すグラフである。図８はエッジ付近の画像を示す図である。

【0047】

基板認識カメラ４４で撮影した画像におけるエッジは、図７に示すように、立上がりが垂直にならず、数画素にまたがる滲みＢＬになる（すなわち、明暗分布が存在する）ことがある。この滲みＢＬはエッジ境界が画素境界と一致していない場合があることによる。真のエッジＥＤが画素境界にある場合には画像は白と黒の画素だけとなるが、画素境界以外の領域にある場合は、図８に示すように、グレー（中間値）の画素の領域（滲みＢＬ）が現れる。

【0048】

したがって、基板認識カメラ４４で位置認識マークＭのエッジを撮影し、真のエッジＥＤの位置を画像処理で求めようとしても、この滲みＢＬの存在により正確なエッジの位置を求めることができない。滲みＢＬの存在によりエッジ検出の一般的な演算方法（勾配法やラプラシアン法による微分処理など）では真のエッジＥＤの位置に対して一定のオフセットを持ってしまう（ズレが残る）。このため、エッジを精度良く算出することはできない。よって、図６に示すリード幅（Ｗ_ＬＤ）および基準リードの中心線Ｃ_Ｌからエッジまでの距離（Ｗｃ＝Ｗ_ＬＤ／２）を精度よく算出することはできない。

【0049】

本実施形態における真のエッジＥＤの位置の算出方法の概要について図９を用いて説明する。図９はエッジの位置の算出方法を示すフローチャートである。

【0050】

本開示者は、滲みＢＬの分布と真のエッジＥＤの位置には相関があることを見出した。そこで、実施形態では、第一部材としてのリファレンス用基板Ｓの位置認識マークＭに対して真のエッジＥＤの位置と滲みＢＬの分布の関係を予め学習させる（ステップＳ３１）。そして、その学習により得られた学習データと、第二部材としての製品用基板Ｓの位置認識マークＭに対して撮影して取得した画像に基づいて測定した滲みＢＬの分布から真のエッジＥＤの位置を予測（算出）する（ステップＳ３２）。

【0051】

ステップＳ３１のティーチング動作の詳細について図１０から図１３を用いて説明する。図１０はティーチング方法を示すフローチャートである。図１１は位置認識マーク付近の一部の顕微鏡写真を模式的に示す図である。図１２は位置認識マーク付近の一部の基板認識カメラによって撮影した画像を模式的に示す図である。図１３は位置認識マークの距離と濃淡値の関係を示すグラフである。

【0052】

（ステップＳ３１１）
制御部８０は、リファレンス用基板Ｓに形成されている位置認識マークＭのリード幅（Ｗ_Ｈ）を取得する。例えば、図１１に示すように、オフラインの顕微鏡でリファレンス用基板Ｓに形成されている位置認識マークＭのリードの両エッジの位置を測定してリード幅（Ｗ_Ｈ）を測定する。または、基板認識カメラ４４より高倍率のカメラをダイボンダ１に搭載して、制御部８０はそのカメラでリファレンス用基板Ｓを撮影して画像を取得し、取得した画像に対してエッジ検出によって位置認識マークＭのリードの両エッジの位置を算出してリード幅（Ｗ_Ｈ）を測定してもよい。そして、制御部８０は測定されたリード幅（Ｗ_Ｈ）を取得して記憶装置８２に格納する。

【0053】

ダイボンダ１に搭載されるカメラを用いる場合は、そのカメラは基板認識カメラ４４とオフセットが正確に調整されているのが好ましい。これにより、後述するリードエッジのオフセット値をそのまま反映することが可能になる。

【0054】

上記の図面にリード幅が記載されている場合は、測定されるリード幅（Ｗ_Ｈ）に代えて図面に記載されたリード幅を用いてもよい。

【0055】

（ステップＳ３１２）
制御部８０は、照明装置４５によって照明光をリファレンス用基板Ｓに照射すると共に、基板認識カメラ４４によってリファレンス用基板Ｓを撮影して、図１２に示す画像を取得する。

【0056】

（ステップＳ３１３）
制御部８０は、ステップＳ３１２において取得した画像に対するエッジ検出（画像処理）によって位置認識マークＭのリード中心Ｃ_Ｍの位置とリード幅（Ｗ_Ｌ）を測定する。この測定は以下のように行われる。制御部８０は、エッジ検出によってリードの両側のエッジの位置を算出する。制御部８０は、リードの中心線Ｃ_Ｌの位置を両側のエッジの位置から算出し、リード中心Ｃ_Ｍの位置を二つのリードの中心線Ｃ_Ｌの交点から算出する。制御部８０は、リード幅（Ｗ_Ｌ）を両側のエッジの位置から算出する。なお、位置認識マークＭのリードの画像は対となるエッジは左右対称に同じオフセットを持つ。よって画像処理で求めたエッジの中間線Ｃ_Ｌは正確にリード中央を示すことができる。

【0057】

なお、図１２に示すように、エッジデータは１画素のラインＡ_Ｌ上から検出するようにしてもよいし、帯状に平均化したプロジェクション（帯状の領域Ａ_ＳにおけるＹ方向の複数画素の濃淡値の平均値）により検出するようにしてもよい。

【0058】

（ステップＳ３１４）
制御部８０は、ステップＳ３１１において取得したリード幅（Ｗ_Ｈ）とステップＳ３１３において測定したリード幅（Ｗ_Ｌ）の差分（ΔＷ＝Ｗ_Ｈ－Ｗ_Ｌ）を算出する。そして、制御部８０は、その差分（ΔＷ）の半分をリードエッジの検出のずれ量、すなわち、オフセット値（Ｏｅ＝ΔＷ／２）として登録する（記憶装置８２に保存する）。

【0059】

（ステップＳ３１５）
制御部８０は、ステップＳ３１２において取得した画像を処理して、図７および図１３に示すような位置認識マークＭの距離と濃淡値の関係（濃淡分布）を算出する。ここで、距離は画素数である。

【0060】

（ステップＳ３１６）
制御部８０は所定数の画像を取得したかどうかを判定する。所定数の画像を取得していない場合は、ステップＳ３１７に移動する。所定数の画像を取得している場合は、ステップＳ３１８に移動する。

【0061】

（ステップＳ３１７）
制御部８０は基板認識カメラ４４に対して相対的に基板Ｓ（基準リード）を、例えば、Ｘ方向に微小移動する。ここで、微小移動の移動量は基板認識カメラ４４の画素分解能（１画素）よりも小さい量、例えば、１μｍである。基板Ｓを移動してもよいし、基板認識カメラ４４を移動してもよい。微小移動の移動量は基板認識カメラ４４を動かす駆動部または基板Ｓを動かす駆動部の最小分解能以上の量である。制御部８０は所定数の画像を取得するまで、ステップＳ３１２～Ｓ３１７を繰り返す。

【0062】

（ステップＳ３１８）
制御部８０は、ステップＳ３１１において取得したリード幅、ステップＳ３１４において所定数の画像毎に算出したオフセット値（Ｏｅ）およびステップＳ３１５において所定数の画像毎に算出した濃淡分布（図１３）に基づいて、エッジの位置と濃淡分布との関係（学習データ）を作成する。そして、制御部８０は、学習データをデータベースとして記憶装置８２に保存する。

【0063】

制御部８０は、第二部材としてのリファレンス用基板Ｓまたは製品用基板Ｓの位置認識マークＭに対して基板認識カメラ４４によって撮影して取得した画像に基づいて位置認識マークＭの濃淡分布を算出する。そして、制御部８０は、算出した濃淡分布およびステップＳ３１８においてデータベース化された濃淡分布から真のエッジＥＤの位置を逆算して算出する。制御部８０は、算出した真のエッジＥＤの位置に基づいて基準位置を算出する。

【0064】

基板認識カメラ４４と部材として基板Ｓの微妙な位置関係の違いによるオフセットをティーチングするので、微妙な位置関係の違いがあってもより正確にエッジを検出することが可能である。

【0065】

好ましくは、基準リードの種類毎にステップＳ３１８におけるデータベースを作成する。

【0066】

算出した基準位置を用いた位置決めの方法例について図１４および図１５を用いて説明する。図１４はユニークな領域の例を示す図である。図１５は登録画像および類似画像の例を示す図である。

【0067】

位置決めアルゴリズムは、主に、テンプレートモデルを用いたパターンマッチング（テンプレートマッチングを用いたサーチアルゴリズム）を用い、一般に知られている正規化相関式での演算とする。その結果を一致率とする。テンプレートマッチングはリファレンス学習のティーチング動作と製品組み立ての生産動作がある。

【0068】

基板位置決めを例に説明する。ティーチング動作は、図４に示すダイボンディング工程に先立って予め行われる動作である。

【0069】

制御部８０は基板認識カメラ４４によってリファレンス用基板Ｓを撮影して図１４に示すような画像ＰＣｒを取得する。画像ＰＣｒはステップＳ３１２において取得した図１２に示す画像であってもよい。

【0070】

ダイボンダの操作者がヒューマンインタフェース（タッチパネル８３ｂやマウス８３ｃ）を用いて画像ＰＣｒ内から特徴的なパターンを含むユニーク領域ＵＡを選択する。ここで、ユニーク領域ＵＡの特徴的なパターンは、例えば位置認識マークＭである。位置認識マークＭは十字形状の例が示されているが、これに限定されるものではない。例えば、基板Ｓに形成されている配線のうち特徴的なパターン（例えば、Ｌ字状のパターン）を有する配線（リード）や図１４に示す円形リードを位置認識マークＭとして使用してもよい。

【0071】

制御部８０は選択されたユニーク領域ＵＡとリファレンス用基板Ｓとの位置関係（座標）を記憶装置８２に保存する。例えば、位置認識マークＭの基準位置に対するリファレンス用基板Ｓのボンディング中心Ｃ_Ｂの位置座標（図６参照）が保存される。

【0072】

制御部８０は基準となるユニーク領域ＵＡの画像（以下、テンプレート画像ＰＴという。）とその座標を記憶装置８２に保存する。例えば、テンプレート画像ＰＴには、位置認識マークＭの画像が含まれる。保存されるテンプレート画像ＰＴの座標は、例えば、図９および図１０に示す方法によって算出される、位置認識マークＭの中心Ｃ_Ｍの位置座標および位置認識マークＭを構成する基準リードのリード幅に基づいて算出される基準位置（図６参照）である。

【0073】

次に、図４に示すダイボンディング工程における生産動作について説明する。

【0074】

工程Ｓ４においては、制御部８０は、基板認識カメラ４４によって製品用基板Ｓを撮像して、図１５に示す画像ＰＣｎを取得する。

【0075】

図１５に示すように、制御部８０はティーチング動作で保存していたテンプレート画像ＰＴと製品用基板Ｓの取得画像ＰＣｎとを比較し、最も類似した部分の画像ＰＴｎの座標を算出する。制御部８０は、製品用基板Ｓの位置認識マークＭに対して基板認識カメラ４４によって撮影して取得した画像に基づいて位置認識マークＭの濃淡分布を算出する。そして、制御部８０は、算出した濃淡分布およびステップＳ３１８においてデータベース化された濃淡分布から真のエッジＥＤの位置を逆算して算出する。制御部８０は、算出した真のエッジＥＤの位置に基づいて画像ＰＴｎの座標を算出する。

【0076】

制御部８０は画像ＰＴｎの座標とリファレンス用基板Ｓで測定した座標とを比較し、製品用基板Ｓの位置（画像ＰＴｎとテンプレート画像ＰＴとのオフセット）を算出する。

【0077】

本実施形態では、上記の方法からリード境界を正確に取得することができる。これにより基板Ｓ上の基準位置（この場合はリード境界が基準となっている）と画像との相関位置をしめすベクトル量がわかるようになる。これを利用してパターンマッチングに使用するテンプレートモデルとのベクトル相関を行うことが可能である。パターンマッチングによる位置決め処理では「登録した画像が登録時からどれだけ画面内で移動しているか」がわかるが、１画素未満の精度で被写体の特定の基準位置との関連付けを行う能力はない。しかし、本実施形態ではこれが可能になる。

【0078】

言い換えると、実施形態によれば、パターンマッチングやエッジ検出の基準点（テンプレート画像ＰＴの座標）を実エッジ基準（基準リードのエッジ）の位置に高精度に合わせることが可能である。これにより、パターンマッチングのテンプレートモデル（テンプレート画像ＰＴ）と実エッジとが１画素未満の精度でベクトル連結が可能となる。これにより、テンプレートモデル内の基準位置をより正確に定めることが可能となる。

【0079】

実施形態によれば、レシピデータとしてモデルデータ（例えば、テンプレート画像ＰＴ）を装置（ダイボンダ）間で移動させるとき、オフセット値（Ｏｅ）によって基準点ばらつきが低減可能である。これにより、移植後に再ティーチングした時に生じるオフセットばらつきを低減することが可能である。同一装置（ダイボンダ）内であっても再ティーチングした時に生じるオフセットばらつきを低減することが可能である。

【0080】

また、エッジ部分の画像の濃淡分布はレンズ特性（円形開口）や照明特性（発光面の位置、形状）に左右されるため、画像処理一般ライブラリにて汎用化することが難しい。よって、濃淡分布からのエッジ検出は一般式からの解であり、固有のハードウェハに対してチューニングできておらず、固有のオフセットを持ってしまう。エッジの濃淡傾斜は、例えば、エアリーディスクの形状の違いに依存する。

【0081】

また、被写体にはさまざまエッジがあり、エッジが光ったり黒ずんだりする。そのため、エッジは単純な２種の濃淡値の境界とは限らない。すなわち、基準リードのエッジは単純かつシャープな濃淡境界とは限らない。濃淡分布からのエッジ検出は基準リードのエッジの種別に依存する。

【0082】

基板認識カメラ４４（カメラ本体４４１およびレンズ４４２）および照明装置４５は、学習時と生産時とは同じ装置である。また、リファレンス用基板Ｓと製品用基板Ｓは同種のものである。すなわち、基板認識カメラ４４および照明装置４５を用いてリファレンス用基板Ｓおよび製品用基板Ｓを撮影するので、レンズ４４２の特性、照明装置４５の特性および被写体の組み合わせに合わせてオフセットを取得することが可能である。これにより、部材および装置のハードウエア起因によるオフセットのティーチングが可能になる。

【0083】

以上、本開示者によってなされた開示を実施形態に基づき具体的に説明したが、本開示は、上記実施形態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。

【0084】

例えば、実施形態では、基板の位置決めについて説明したが、ダイの位置決めやダイと基板の相対位置の検査にも適用が可能である。例えば、ダイＤに形成されているボンディングパッドのエッジの位置を製品の位置に合わせてカメラの画素分解能よりも高精度に測定することが可能である。これにより、位置認識マークとしてのボンディングパッド（基準パッド）のエッジを基準として位置決めが可能になる。また、基板に形成された基準リードとダイに形成された基準パッドのエッジ間オフセットしかなくても高精度にボンディング位置を決定することが可能である。

【0085】

帯状の模様を持つリードや円形リードの中心は、微動と検出を繰り返し、グラフのプロットから近似線を導き出し、実中心をＮマシの統計近似によって求めてもよい。これにより、微動による揺らぎの影響を除去することが可能である。

【0086】

照明出力、露光時間を変更しながらデータベースを求めてもよい。この場合、明るさの変動による影響除去するための平均化または近似をするのが好ましい。

【0087】

エッジ周囲の濃淡値からノイズ成分を除去するために、多重露光による平均化を用いてもよい。

【0088】

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。

【0089】

また、実施形態では、ウエハ供給部からダイをピックアップヘッドでピックアップして中間ステージに載置し、中間ステージに載置された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ついて説明した。しかし、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。

【0090】

例えば、中間ステージとピックアップヘッドがなく、ウエハ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。

【0091】

また、中間ステージがなく、ウエハ供給部からダイをピックアップしダイピックアップヘッドを上に回転してダイをボンディングヘッドに受け渡しボンディングヘッドで基板にボンディングするフリップチップボンダに適用可能である。

【符号の説明】

【0092】

１・・・ダイボンダ（半導体製造装置）
４４・・・基板認識カメラ
４５・・・照明装置
８０・・・制御部（制御装置）

【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】