特開 2024-129750 半導体製造装置、検査装置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】P2024129750

(43)【公開日】2024-09-27

(54)【発明の名称】半導体製造装置、検査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 20060101AFI20240919BHJP

【ＦＩ】

H01L21/52 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023039156

(22)【出願日】2023-03-13

(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

(72)【発明者】

【氏名】内藤 大輔

(72)【発明者】

【氏名】蒔田 美明

【テーマコード（参考）】

5F047

【Ｆターム（参考）】

5F047FA01

5F047FA08

5F047FA31

5F047FA73

5F047FA74

5F047FA83

(57)【要約】

【課題】ボンドされたダイの状態を検出す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、ボンドヘッドでダイがボンドされた基板を保持するステージと、前記基板の上方に設けられる認識カメラと、前記基板の上方に設けられる照明装置と、前記照明装置で前記ダイに照明光を照射すると共に前記認識カメラで前記ダイを撮影し、前記照明光の鏡像の有無または前記照明光の鏡像の位置または前記照明光の鏡像の形状または前記照明光の鏡像の明度の分布に基づいて前記ダイの状態の検査を行うよう構成される制御装置と、を備える。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボンドヘッドでダイがボンドされた基板を保持するステージと、
前記基板の上方に設けられる認識カメラと、
前記基板の上方に設けられる照明装置と、
前記照明装置で前記ダイに照明光を照射すると共に前記認識カメラで前記ダイを撮影し、前記照明光の鏡像の有無または前記照明光の鏡像の位置または前記照明光の鏡像の形状または前記照明光の鏡像の明度の分布に基づいて前記ダイのボンド状態の検査を行うよう構成される制御装置と、
を備える半導体製造装置。

【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、前記照明光の鏡像の有無、前記鏡像の位置または形状に基づいて前記ダイの傾きの有無を判別するよう構成される半導体製造装置。

【請求項3】

請求項２の半導体製造装置において、
前記照明装置は、前記認識カメラが有するレンズの周囲に設けられる環状照明装置であり、
前記認識カメラは、前記ダイが前記認識カメラの光学軸上に位置するように設置される半導体製造装置。

【請求項4】

請求項３の半導体製造装置において、
前記照明装置は、同心の環状に設置される複数の環状照明装置で構成され、
前記制御装置は、前記複数の環状照明装置を順次点灯しながら各点灯時に前記認識カメラで前記ダイを撮影し、前記環状照明装置の照明光の鏡像の位置に基づいて前記ダイの傾き量または向きを判別するよう構成される半導体製造装置。

【請求項5】

請求項２の半導体製造装置において、
前記照明装置は、前記認識カメラが有するレンズの近傍に設けられる円形光源または点光源を有する円形照明装置または環状照明装置であり、
前記ダイが前記基板に平行にボンドされる場合に、前記照明装置の照明光の鏡像が前記ダイの中央に写るよう前記認識カメラの視野の中央から外れた位置に前記ダイが配置される半導体製造装置。

【請求項6】

請求項５の半導体製造装置において、
前記照明装置は、前記円形照明装置または前記環状照明装置と前記円形照明装置または前記環状照明装置の外側に同心の環状に配置される複数の環状照明装置とで構成され、
前記制御装置は、前記円形照明装置または前記環状照明装置および前記複数の環状照明装置を順次点灯しながら各点灯時に前記認識カメラで前記ダイを撮影し、前記円形照明装置または前記環状照明装置および前記複数の環状照明装置の照明光鏡像の位置に基づいて前記ダイの傾き量または向きを判別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、
前記ダイは前記基板にボンドされたダイの上に第一方向にオフセットして積層されたダイであり、
前記照明装置は、前記認識カメラに対して前記第一方向とは反対方向の第二方向に設けられるバー照明装置であり、
前記制御装置は、前記バー照明装置の照明光の鏡像の有無に基づいて前記ダイの反り上がりの有無を判別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、
前記照明装置は、複数のバー照明装置で構成され、
前記制御装置は、前記複数のバー照明装置を順次点灯しながら各点灯時に前記認識カメラで前記ダイを撮影し、前記複数のバー照明装置の照明光の鏡像の位置に基づいて前記ダイの反り上がり量を判別するよう構成される半導体製造装置。

【請求項9】

請求項７の半導体製造装置において、
前記制御装置は、前記バー照明装置の位置または前記認識カメラの位置または前記ダイの位置を移動しながら前記バー照明装置の各位置において前記認識カメラで前記ダイを撮影し、前記バー照明装置の照明光の鏡像の位置に基づいて前記ダイの反り上がり量を判別するよう構成される半導体製造装置。

【請求項10】

請求項７の半導体製造装置において、
前記照明装置は、さらに、
前記認識カメラに対して前記第一方向に設けられる第二のバー照明装置と、
前記認識カメラに対して前記第一方向に直交する第三方向に設けられる第三のバー照明装置と、
前記認識カメラに対して前記第三方向とは反対方向である第四方向に設けられる第四のバー照明装置と、
を有する半導体製造装置。

【請求項11】

請求項７の半導体製造装置において、
前記制御装置は、前記バー照明装置を前記第一方向、または、前記第二方向、または、前記認識カメラに対して前記第一方向に直交する第三方向、または、前記認識カメラに対して前記第三方向とは反対方向である第四方向に移動し照明光を照射し、前記照明光の鏡像の有無に基づいて前記ダイの反り上がりの有無を判別するよう構成される半導体製造装置。

【請求項12】

請求項７の半導体製造装置において、
前記照明装置は、さらに、前記認識カメラに対して前記第一方向に設けられる第二のバー照明装置を有し、
前記制御装置は、前記第二のバー照明装置で照明光を照射して前記認識カメラで前記ダイを撮影し、前記第二のバー照明装置の照明光の鏡像の有無に基づいて前記ダイの垂れ下がりの有無を判別するよう構成される半導体製造装置。

【請求項13】

請求項７の半導体製造装置において、
前記制御装置は、前記バー照明装置を前記第一方向に移動し照明光を照射し、前記照明光の鏡像の有無に基づいて前記ダイの垂れ下がりの有無を判別するよう構成される半導体製造装置。

【請求項14】

請求項１の半導体製造装置において、
前記照明装置は、前記認識カメラが有するレンズ挿入型同軸照明装置である半導体製造装置。

【請求項15】

請求項１の半導体製造装置において、
前記照明装置は、前記認識カメラが有するレンズの下方に設けられる、面発光型の光源を有する同軸照明装置であり、
前記制御装置は、前記面発光型の光源の点灯エリアを中央部または一部のみに限定するよう構成される半導体製造装置。

【請求項16】

請求項４または６の半導体製造装置において、
前記制御装置は、前記ダイの傾き量が所定値以上と判断するときはエラーを発報する、または前記ダイの不良を登録する、または前記ボンドヘッドで前記ダイの再加圧を行うよう構成される半導体製造装置。

【請求項17】

請求項４または６の半導体製造装置において、
さらに、基板にペーストを塗布するシリンジを備え、
前記ペーストが塗布された前記基板に前記ダイがボンドされており、
前記制御装置は、前記ダイの傾き量および向きに基づいて前記ペーストの塗布量調整を行うよう構成される半導体製造装置。

【請求項18】

ダイがボンドされた基板を保持するステージと、
前記基板の上方に設けられる認識カメラと、
前記基板の上方に設けられる照明装置と、
前記照明装置で前記ダイに照明光を照射すると共に前記認識カメラで前記ダイを撮影し、前記照明光の鏡像の有無または前記照明光の鏡像の位置または前記照明光の鏡像の形状または前記照明光の鏡像の明度の分布に基づいて前記ダイの状態の検査を行うよう構成される制御装置と、
を備える検査装置。

【請求項19】

基板を保持するステージと、前記基板の上方に設けられる認識カメラと、前記基板の上方に設けられる照明装置と、を備える半導体製造装置に基板を搬入する工程と、
前記基板にダイをボンドするボンド工程と、
前記照明装置で前記ダイに照明光を照射すると共に前記認識カメラで前記ダイを撮影し、前記照明光の鏡像の有無または前記照明光の鏡像の位置または前記照明光の鏡像の形状または前記照明光の鏡像の明度の分布に基づいて前記ダイの状態の検査を行う検査工程と、
を有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、ダイのボンド状態の検査を行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、ボンドヘッドに設けられたコレット（吸着ノズル）を使って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や既に基板に実装されているダイにボンドされるダイボンディング工程がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１５００４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ダイが正常にボンドされないことがある。例えば、ダイの一部が上下方向に変位してボンドされることがある。

【0005】

本開示は、ボンドされたダイのボンド状態を検出す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、ボンドヘッドでダイがボンドされた基板を保持するステージと、前記基板の上方に設けられる認識カメラと、前記基板の上方に設けられる照明装置と、前記照明装置で前記ダイに照明光を照射すると共に前記認識カメラで前記ダイを撮影し、前記照明光の鏡像の有無または前記照明光の鏡像の位置または前記照明光の鏡像の形状または前記照明光の鏡像の明度の分布に基づいて前記ダイの状態の検査を行うよう構成される制御装置と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、ボンドされたダイのボンド状態を検出す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概略を示す上面図である。

【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に示すプリフォーム部の概略を示す側面図である。

【図4】図４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5】図５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6】図６は図１に示すボンディング部における光学系、ダイおよび画像を示す図である。

【図7】図７は第一変形例における光学系、ダイおよび画像を示す図である。

【図8】図８は第二変形例における光学系、ダイおよび画像を示す図である。

【図9】図９は鏡像位置を移動する方法を示す図である。

【図10】図１０は第三変形例におけるバー照明装置の配置を示す図である。

【図11】図１１は第四変形例における光学系およびダイを示す図である。

【図12】図１２は第五変形例における光学系およびダイを示す図である。

【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。

【0010】

半導体製造装置の一態様としてのダイボンダの構成について図１から図３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概略を示す上面図である。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。図３は図１に示すプリフォーム部の概略を示す側面図である。

【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と、中間ステージ部３０と、プリフォーム部９０と、ボンディング部４０と、搬送部５０と、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。Ｙ２－Ｙ１方向がダイボンダ１の前後方向であり、Ｘ２－Ｘ１方向が左右方向であり、Ｚ１－Ｚ２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。図示しないウエハ修正シュートにより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のアライメントが行われる。図示しないウエハエキストラクタによりウエハリング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、半導体ウエハやガラスウエハであり、ダイＤは半導体チップやガラスチップ、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）である。

【0015】

ウエハ保持台１２は図示しないＸＹテーブルおよび駆動部によってＸ１－Ｘ２方向およびＹ１－Ｙ２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。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を回転させる。剥離ユニット１３は図示しない駆動部によってＺ１－Ｚ２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Ｙ１－Ｙ２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Ｘ１－Ｘ２方向に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。

【0019】

プリフォーム部９０は、シリンジ９１と、駆動部９３と、撮像装置としてのプリフォームカメラ９４と、プリフォームステージ９６と、を有する。シリンジ９１は下部の先端にノズル９２を有する。シリンジ９１は搬送部５０によりプリフォームステージ９６に搬送されてきた基板Ｓにペーストを塗布する。駆動部９３はシリンジ９１をＸ１－Ｘ２方向、Ｙ１－Ｙ２方向およびＺ１－Ｚ２方向に動かす。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、ガラス基板等である。

【0020】

プリフォームカメラ９４はシリンジ９１によって基板Ｓに塗布されたペーストの位置等を把握する。プリフォームステージ９６はペーストを基板Ｓに塗布する際に上昇し、基板Ｓを下方から支える。プリフォームステージ９６は基板Ｓを真空吸着するための吸着孔（不図示）を有し、基板Ｓを固定することが可能である。

【0021】

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Ｙ１－Ｙ２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。位置認識マーク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Ｘ１－Ｘ２方向に移動させる各駆動部（不図示）を有する。

【0022】

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、搬送されてくる基板Ｓのペーストが塗布されたパッケージエリアＰ上にダイＤをボンド（載置して接着）する。

【0023】

搬送部５０は、基板Ｓを掴み搬送する搬送爪５１と、基板Ｓが移動する一対の搬送レーン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Ｘ１－Ｘ２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。

【0024】

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。

【0025】

ダイボンダ１の制御系について図４を用いて説明する。図４は図１に示すダイボンダの制御系の概略構成を示すブロック図である。

【0026】

制御系８は制御部８０と駆動部８６と信号部８７と光学系８８とを備える。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）等で構成される。

【0027】

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８３ａ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。

【0028】

制御・演算装置８１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、基板認識カメラ４４およびプリフォームカメラ９４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ェアにより、制御・演算装置８１はダイＤおよび基板Ｓの位置決め、ペーストの塗布パターンの検査並びにダイ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の位置に基づいてソフトウェ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Ｗ上のダイＤ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。

【0029】

ダイボンダ１を用いた半導体装置の製造工程の一工程であるボンド工程（半導体装置の製造方法）について図５を用いて説明する。図５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。

【0030】

（ウエハ搬入：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。

【0031】

（基板搬入：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。

【0032】

（ピックアップ：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。画像データが画像処理されることによって、ダイＤの表面検査が行われる。

【0033】

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によってダイシングテープ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。

【0034】

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、撮影により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１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。画像データが画像処理されることによって、ダイＤの表面検査が行われる。

【0035】

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。

【0036】

（プリフォーム：工程Ｓ４）
Ｓ２工程後、搬送部５０によって基板Ｓがプリフォームステージ９６に搬送される。プリフォームカメラ９４によって塗布前の基板Ｓの表面が撮影され、撮影によって取得された画像データに基づいてペーストを塗布すべき面が確認される。塗布すべき面に問題なければ、プリフォームステージ９６により支持された基板Ｓのペーストが塗布される位置が確認されて位置決めされる。位置決めはパターンマッチングなどで行われる。

【0037】

ペーストがシリンジ９１の先端のノズル９２から射出され、ノズル９２の軌跡に従って基板Ｓに塗布される。シリンジ９１に収納されているペーストが基板Ｓに塗布される際、例えば、エアパルス方式のディスペンサから一定の時間、空気等の加圧気体がシリンジ９１の上部から供給されて、所定量のペーストが吐出される。ノズル９２が基板Ｓに近接された状態で、シリンジ９１がＸＹ平面内で２次元的に一筆書き走査（描画動作）される。

【0038】

プリフォームカメラ９４によって塗布されたペーストが撮影される。撮影によって取得された画像に基づいてペーストが正確に塗布されているかどうかが確認されて、塗布されたペーストの検査（外観検査）が行われる。すなわち、外観検査では、塗布されたペーストが基板Ｓの所定位置に所定の形状で所定量だけ塗布されているかが確認される。検査内容は、例えば、ペーストの有無、塗布面積、塗布形状（過不足、はみ出し）などである。検査は二値化処理にてペーストの領域を分離後に画素数を数える方法のほか、差分による比較、パターンマッチングによるスコアを比較する方法などで行われる。

【0039】

（ボンド：工程Ｓ５）
塗布に問題なければ搬送部５０によって基板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によって撮影され、撮影によって画像データが取得される。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。

【0040】

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によって吸着される。中間ステージ３１からダイＤを吸着したボンドヘッド４１によってボンドステージ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。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。

【0041】

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。

【0042】

（基板搬出：工程Ｓ６）
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。

【0043】

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。

【0044】

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を載置格納し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。

【0045】

基板Ｓまたは基板Ｓに実装されている半導体チップにボンドされたダイＤが基板Ｓの上面と平行かどうかというダイＤの傾きを検査するチルト検査の方法の概要について説明する。

【0046】

大半のダイの表面は鏡面反射の特徴を有する。例えば、半導体チップ、ガラスおよびＭＥＭＳ等のダイＤの表面は鏡面反射の特徴を有する。本実施形態は照明装置（光源）でダイに照明光を照射すると共に認識カメラでダイを撮影し、照射光の鏡像等に基づいてダイの傾きの検査を行う。

【0047】

ボンディング部４０における光学系で行うチルト検査について図６を用いて説明する。図６は図１に示すボンディング部における光学系、ダイおよび画像を示す図である。

【0048】

図６に示すように、基板認識カメラ４４はカメラ本体ユニット４４ａとレンズユニット４４ｂを備える。基板認識カメラ４４は、その光学軸が基板Ｓに対して垂直になるよう基板Ｓの上方に設置される。照明装置４５は基板Ｓの上方（例えば、基板認識カメラ４４の近傍）に設置される。照明装置４５はリング照明装置で構成され、レンズユニット４４ｂの周囲に設置される。基板認識カメラ４４はダイＤの真上付近に設置される。すなわち、基板認識カメラ４１の撮影範囲ＩＲ（視野）の中心付近にダイＤが配置される。制御部８０は照明装置４５からリング状の照明光をダイＤに照射して基板認識カメラ４４でダイＤを撮影する。

【0049】

図６のＮＴＬに示すように、ダイＤが基板Ｓ等に水平（光学軸に対して垂直）にボンドされているときは、基板認識カメラでダイＤに照明（鏡像ＭＩ）の写り込みを認識できない。すなわち、ダイＤの画像に局所的に明るい箇所がない。

【0050】

図６のＴＬＴに示すように、ダイＤが水平から傾くとダイＤの表面に照明光の鏡像ＭＩが写る。ダイＤの画像に局所的に明るい箇所である鏡像ＭＩがある。ここで、ダイＤは角Ｃ１が角Ｃ３よりも高くなって傾いている例が示されている。ダイＤの画像におけるＸ１側かつＹ２側が角Ｃ１であり、Ｘ２側かつＹ１側が角Ｃ３に対応する。

【0051】

制御部８０は、ダイＤの画像を画像処理して、鏡像ＭＩの有無によってダイＤのチルトを判定する。照明装置４５のリングの半径は、ダイＤのチルト角度が問題になる半径に設定される。言い換えると、リング照明装置の半径によってチルト判定の閾値が設定され得る。制御部８０は、鏡像ＭＩの円弧の向きからダイＤの傾き方向も検出することが可能である。

【0052】

図６のＭＬに示すように、照明装置４５はリング照明装置を同心円状に多重に設置して構成してもよい。制御部８０は、リング照明装置を内側から順次点灯しながら各点灯時に画像を取り込む。複数の画像に写り込んだ鏡像ＭＩを確認することで、ダイＤのチルトの有無や向きの他に、ダイＤのチルト量（チルト角度）を把握することが可能である。すなわち、ダイＤの表面の鏡像ＭＩの位置を画像処理にて判定することでチルト量を把握することが可能である。点灯するリング照明を選択することでチルト量の閾値調整も可能となる。

【0053】

制御部８０は、チルト量や向き（ダイの傾きの傾向）から、塗布量の調整を行うようにしてもよい。例えば、制御部８０は、ペンライト塗布の個別の軌跡の部分だけヘッドの動作速度を変更したり、ディスペンサの塗布圧や速度を変更したりすることにより、塗布量を調整する。これにより、ダイＤのチルト量を低減するよう調整することが可能である。塗布量の調整は生産中に自動フィードバックにて行ってもよい。

【0054】

制御部８０は、チルトを検出し、チルト量が閾値以上と判断した場合はエラーを発報するようにしてもよいし、そのダイの不良を登録するようにしてもよい。制御部８０は、閾値以上と判断した場合、ボンドヘッド４１でダイＤに再加圧を行ってチルト量を低減するようにしてもよい。この場合、チルトの再検査するようにしてもよい。

【0055】

不良を登録する場合であって、積層ボンドする製品の場合は、制御部８０は、それ以降の層にボンドしないようにしてもよいし、ダミーダイをボンドするようにしてもよい。ダミーダイをボンドすることでモールド工程での一括形成を安定させることができる。

【0056】

本実施形態によれば、下記の一つまたは複数の効果を奏する。

【0057】

（ａ）ダイボンディング工程でチルト検査が可能であり、チルトの有無起因の不良に関する品質管理が可能である。これにより、ダイのチルトの有無起因で発生する不良を改善することが可能になる。

【0058】

例えば、基板Ｓに半導体チップであるイメージセンサチップが実装され、イメージセンサチップの上にペーストが枠型に塗布され、その上にガラスチップ（カバーガラス）であるダイＤがマウントされることがある。ダイＤは基板Ｓの上面（半導体チップの上面）に対しては少し浮かせる形になる。このとき、ダイＤが基板Ｓの上面に対して傾かないようにすることが要求される。すなわち、ダイＤが傾いているかどうかを確認する必要があり、本実施形態によって確認することが可能になる。

【0059】

（ｂ）レーザなどを用いた変位計では一度に一点しか検査できないため、複数点を測定してチルト量を割り出す。そのために処理時間がかかる。本実施形態では、１回の画像取込でダイ全体の傾きを把握することが可能である。これにより、変位計によるチルト検査よりも高速で検査が可能になり、生産効率を維持、改善することが可能になる。

【0060】

（ｃ）変位計でダイのチルトを測定する場合に比べてシステムを簡単にすることが可能であり、メンテナンス性を良くすることが可能になる。

【0061】

＜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。

【0062】

（第一変形例）
第一変形例におけるチルト検査について図７を用いて説明する。図７は第一変形例における光学系、ダイおよび画像を示す図である。

【0063】

第一変形例における照明装置４５はレンズユニット４４ｂの近傍に設置される円形照明装置である。円形照明装置は、輪郭のはっきりした円形の光源または点光源である。この光源は平行光である必要はなく、拡散光でもよい。

【0064】

図７のＮＴＬに示すように、ダイＤが水平に保たれているときに照明光の鏡像がダイＤの中央に写るよう基板認識カメラ４４の撮像範囲（視野）ＩＲの中央から外れた位置にダイＤが設置される。

【0065】

図７のＮＴＬに示すように、ダイＤが基板Ｓ等に水平にボンドされているときは、ダイＤの中央に照明光の鏡像ＭＩが円形状に写る。

【0066】

図７のＴＬＴに示すように、ダイＤが水平から傾くとダイＤの中央に照明光の鏡像ＭＩが円形状に写らない。ここで、ダイＤは角Ｃ１が角Ｃ３よりも高くなって傾いている例が示されている。ダイＤの画像におけるＸ１側かつＹ２側が角Ｃ１であり、Ｘ２側かつＹ１側が角Ｃ３に対応する。鏡像ＭＩはダイＤの角Ｃ１付近に小さく写っている。ダイＤのチルト量がさらに大きくなると、鏡像ＭＩは写らなくなる。

【0067】

制御部８０は、ダイＤの画像を画像処理して、鏡像ＭＩの有無、位置によってダイＤのチルトを判定する。鏡像ＭＩがダイＤの表面に正しい位置で写し出されれば、ダイＤのチルトがなく正しくボンドされていると判定する。鏡像ＭＩの位置がずれていたり、写らなかったりすればダイＤのチルトがあると判定する。この方法によりダイＤのチルト検査を行い、良品であるか不良品であるかを判別する。制御部８０は、鏡像ＭＩの位置からダイＤの傾き方向も検出することが可能である。

【0068】

図７のＭＬに示すように、円形照明装置を中心にリング照明を同心円状に多重に設けて照明装置４５を構成してもよい。制御部８０は、照明を順次点灯しながら各点灯時に画像を取り込む。複数の画像に写り込んだ鏡像ＭＩを確認することで、ダイＤのチルトの有無にのみならず、ダイＤのチルト量を把握することが可能である。すなわち、ダイＤの表面の鏡像ＭＩの位置を画像処理にて判定することでチルト量や向きを把握することが可能である。点灯する照明の組み合わせによって、円形発光エリアの径を調整することにより、チルト量の検出閾値を調整することも可能である。

【0069】

上述した構成および作動により第一変形例は、実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

【0070】

（第二変形例）
ダイの反り上がりを検出する検査について図８を用いて説明する。図８は第二変形例における光学系、ダイおよびその画像を示す図である。図９は鏡像位置を移動する方法を示す図である。

【0071】

実施形態および第一変形例の光学系では、ダイのチルトを検査する例について説明した。他方、第二変形例の光学系ではダイの反り上がりを検査する。

【0072】

ダイの積層は、ダイのボンディングパッドが上層のダイによって覆われないように、ずらして行われる。言い換えると、上層のダイのボンディングパッドとは反対側の箇所には下層のダイが接触していない。すなわち、スタック（積層）するダイは下部に中空の領域が形成される。この中空の領域がある側において反り上がる傾向がある。

【0073】

図８に示すように、レンズユニット４４ｂの中心に対して、ダイＤの反り上がりが予想される位置（Ｘ２側）と反対側（Ｘ１側）にバー照明装置で構成される照明装置４５が設置される。

【0074】

図８のＮＣＲに示すように、ダイＤの反り上がりが無いまたは少ない場合は、この照明装置４５の照明光の鏡像ＭＩはダイＤに写り込まない。すなわち、ダイＤの画像に局所的に明るい箇所がない。

【0075】

図８のＣＲＶに示すように、ダイＤに反り上がりが発生すると、反り上がった部分に照明光の鏡像ＭＩが写り込む。

【0076】

制御部８０は、ダイＤの画像を画像処理して、鏡像ＭＩの有無によってダイＤの反り上がりの有無と程度を判定する。

【0077】

図８のＭＬに示すように、照明装置４５はバー照明装置を多列に配置して構成してもよい。これにより、鏡像ＭＩの位置を移動することが可能になる。制御部８０は、複数のバー照明装置を順次点灯を行い、それ毎に取り込みと画像処理を行うことで鏡像ＭＩの位置から反り上がり量を算出することも可能である。

【0078】

なお、照明装置４５は複数のバー照明装置で構成する代わりに、図９のＬＭに示すように、一つのバー照明装置で構成される照明装置４５をＸ１－Ｘ２方向に動かしてもよいし、図９のＣＭに示すように、基板認識カメラ４４をＸ１－Ｘ２方向に動かしてもよいし、図９のＤＭに示すように、ダイＤ（基板Ｓ）をＸ１－Ｘ２方向に動かしてもよい。

【0079】

第二変形例では、ダイボンディング工程でダイＤの反りの検査が可能であり、反りの有無起因の不良に関する品質管理が可能である。これにより、ダイの反りの有無起因で発生する不良を改善することが可能になる。

【0080】

（第三変形例）
図１０は第三変形例におけるバー照明装置の配置を示す図である。
第二変形例では基板認識カメラ４４を基準としてバー照明装置で構成される照明装置４５を一方向に配置する例を説明した。他方、第三変形例では基板認識カメラ４４を基準として照明装置４５を複数の方向に配置する。

【0081】

図１０の４ＤＬに示すように、基板認識カメラ４４を中心にバー照明装置で構成される照明装置４５を四方向（Ｘ１側、Ｘ２側、Ｙ１側、Ｙ２側）に設置してもよい。これにより、スタックが四方の何れの方向にダイＤをずらし形成されても反り上がりの有無を判定することが可能になる。複数方向に照明装置４５を設置する代わりに、図１０の１Ｌ４Ｄに示すように、一つの照明装置４５を四方向に動かしてもよい。

【0082】

なお、積層したダイで形成される中空の領域がある側（例えば、Ｘ２側）に設置される照明装置４５からの照明光の鏡像ＭＩが写る場合は、中空の領域がある側が垂れ下がっていることも把握することが可能である。なお、この場合、反り上がりはＸ１側に設置される照明装置４５からの照明光の鏡像ＭＩにより判定される。図１０の２ＤＬに示すように、照明装置４５を二方向に設置しても、ダイＤの反り上がりおよび垂れ下がりを検査することが可能である。二方向に照明装置４５を設置する代わりに、図１０の１Ｌ２Ｄに示すように、一つの照明装置４５を二方向に動かしてもよい。

【0083】

（第四変形例）
第四変形例における光学系について図１１を用いて説明する。図１１は第四変形例における光学系、ダイＤおよびその画像を示す図である。

【0084】

第四変形例における照明装置４５はカメラ本体ユニット４４ａにレンズ挿入型の同軸照明装置で構成される。

【0085】

レンズ挿入型の同軸照明装置に内蔵されるレンズがテレセントリックレンズの場合、レンズ挿入型の同軸照明装置は、光源４５ａからの光を内部のハーフミラーで反射してダイＤに平行光を照射する。

【0086】

図１１のＮＴＬに示すように、ダイＤの水平がきわめて正確に保たれている場合はダイＤ全体が光を反射し、照明光の鏡像ＭＩがダイＤ全体に写り込む。

【0087】

図１１のＴＬＴに示すように、ダイがわずかに傾いている場合は光を反射しなくなり、照明光の鏡像ＭＩはダイＤに写り込まない。

【0088】

制御部８０は、ダイＤの画像を画像処理して、ダイＤ全体の明度によってダイＤのチルトを判定する。点光源４５ａの径を選択することで、チルト判定の閾値を調整することが可能である。

【0089】

照明装置４５のレンズまたは光源４５ａの部分に絞りを設けるようにしてもよい。これにより、平行光である照明光の平行度を調整することが可能である。平行度を調整することにより、図１１のＤＦＬに示すように、ダイＤに撓みＤＦがある場合はダイＤの画像に明度が小さい（暗い）箇所が現れる。よって、わずかな撓みを検出することが可能になる。

【0090】

照明装置４５で使用されるレンズが非テレセントリックレンズの場合、ダイＤの表面に写る鏡像ＭＩはぼやけた円形になる。制御部８０は、ダイＤの画像を画像処理して、この円形の鏡像ＭＩの有無でダイＤのチルトの有無を判別する。

【0091】

（第五変形例）
第五変形例における光学系について図１２を用いて説明する。図１２は第五変形例における光学系およびダイを示す図である。

【0092】

第五変形例では、レンズユニット４４ｂの下方に面発光型の同軸照明装置で構成される照明装置４５が設置される。

【0093】

図１２のＡＬＳに示すように、照明装置４５は面発光型の光源４５ａとハーフミラー４５ｂとを有する。

【0094】

例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）またはＥＬ（Electronic Luminescent）をアレイ状に配置して面発光型の光源４５ａを構成する。光源４５ａの点灯エリアを調整することでダイＤのチルトを検出することが可能である。図１２のＣＬＳに示すように、制御部８０は、回路制御などにより点灯エリアを中央部または一部のみに限定し、そのダイＤに写り込む鏡像ＭＩを検出することでダイのチルトの有無を判定する。ここでは、照明装置４５は中央部の円形のエリアに限定して円形光源の照明装置と同様の照明光を照射する。

【0095】

図１２のＢＬＳに示すように、点灯エリアの調整として、光源４５ａの発光面に液晶パネル４５ｃを設置するようにしてもよい。これにより、任意かつ自由度の高い点灯エリア制御が可能になる。ここでは、照明装置４５は矩形状のエリアに限定してバー照明装置と同様の照明光を照射する。

【0096】

照明装置４５を図１２のＢＬＳに示すような同軸照明装置で構成することにより、実施形態におけるリング照明の照明光、第一変形例における円形光源（点光源）の照明光、第二変形例におけるバー照明の照明光を形成することが可能である。これにより、実施形態、第一変形例および第二変形例における方式の検査が可能になる。

【0097】

第四変形例のようにテレセントリックレンズを用いなくても、第五変形例は照明を点光源化することが可能である。これにより、ダイＤの表面の各位置に照射される光が限定されるため、詳細な凹凸も把握することが可能になるので、凹凸の有無起因の不良に関する品質管理が可能である。

【0098】

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

【0099】

実施形態および変形例はダイＤの表面の鏡像を確認するため、照明光は拡散光でよいが、平行光であってもよい。

【0100】

実施形態では、照明装置としてリング照明装置を例に説明したが、リング照明装置は円形状に限定されるものではなく、多角形状の環状照明装置であってもよい。

【0101】

第一変形例では、照明装置として円形照明装置を例に説明したが、円形照明装置は円形状に限定されるものではなく、円形状の環状照明装置（リング照明装置）または多角形状の環状照明装置であってもよい。

【0102】

基板認識カメラの設置は基板Ｓの表面に対して垂直が望ましいが、場合によってはシャインプルーフレンズなどを用いた斜めから撮影してもよい。

【0103】

照明光源は輪郭がはっきりしていることが望ましいが、拡散板などを透過したのちの滲んだ状態でもよい。その場合、画像処理側でバイナリ変換処理などを用いて、鏡像の位置や形状を判定する。

【0104】

ダイＤが水平であるときの撮像画像をテンプレートとして保持しておき、検査時にその鏡像と比較を行うことでダイＤのチルトの変化を検出してもよい。この場合、比較は画像差分処理などで行う。

【0105】

照明装置を複数設置する場合は、各照明の色を変更し、カラーカメラを用いるようにしてもよい。これにより、同一撮影での処理が可能である。

【0106】

照明装置の設置高さはレンズやカメラのそれと合わせてもよいが、そうでなくてもよい。

【0107】

カメラレンズは焦点調整の機能を有して鏡像に焦点が合うようにすることが望ましいが、焦点の合わない状態である程度ぼやけた鏡像でもよい。

【0108】

点灯領域の形状の変更にはＬＥＤまたはＥＬの回路制御や液晶の他に、照明ユニットの分割と同期制御、透過ホールを有するカバー等がある。

【0109】

また、実施形態では、接着剤としてペーストを用いる例を説明したが、ＤＡＦ（Die Attach Film）を用いてもよい。

【0110】

また、実施形態では、ウエハ供給部１０とボンディング部４０との間に中間ステージ部３０を設け、ピックアップヘッド２１でウエハ供給部１０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、ボンドヘッド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にボンドする例を説明した。しかし、ボンドヘッド４１でウエハ供給部１０からピックアップしたダイＤを基板Ｓにボンドするようにしてもよい。

【符号の説明】

【0111】

１・・・ダイボンダ（半導体製造装置）
４４・・・基板認識カメラ（認識カメラ）
４５・・・照明装置
４６・・・ボンドステージ（ステージ）
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】