特許 7082862 ダイボンディング装置、半導体装置の製造方法および半導体製造システム

(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】

(24)【登録日】2022-06-01

(45)【発行日】2022-06-09

(54)【発明の名称】ダイボンディング装置、半導体装置の製造方法および半導体製造システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/52 20060101AFI20220602BHJP

【ＦＩ】

H01L21/52 F

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2017145061

(22)【出願日】2017-07-27

(65)【公開番号】P2019029425

(43)【公開日】2019-02-21

【審査請求日】2020-06-03

【前置審査】

(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】小橋 英晴

(72)【発明者】

【氏名】牧 浩

(72)【発明者】

【氏名】望月 政幸

【審査官】綿引 隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１１７９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１８１１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０９１２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２６０５１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／５２

Ｇ０１Ｎ ２１／８４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダイが貼り付けられたダイシングテープを保持するウェハリングホルダを有するダイ供給部と、
前記ダイを撮像する第一撮像装置と、
前記ダイを吸着するコレットを有し、前記ダイをピックアップするピックアップヘッドと、
前記ピックアップされたダイが載置される中間ステージと、
前記中間ステージに載置されたダイを撮像する第二撮像装置と、
前記ダイ供給部および前記第一撮像装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記第一撮像装置を用いて撮像した前記ダイの異常を検出した場合、前記ダイの画像に基づいた情報を収集し、統計解析し、自己診断し、
前記第二撮像装置を用いて撮像した前記ダイの異常を検出した場合、前記ダイの画像に基づいた情報を収集し、統計解析し、自己診断するダイボンディング装置。

【請求項2】

請求項１において、
さらに、前記中間ステージからピックアップされたダイを撮像する第三撮像装置を備え、
前記制御装置は前記第三撮像装置を用いて撮像した前記ダイの異常を検出した場合、前記ダイの画像に基づいた情報を収集し、統計解析し、自己診断するダイボンディング装置。

【請求項3】

請求項２において、さらに、
前記中間ステージに載置されたダイを吸着する第二コレットを有し、前記ダイをボンディングステージ上で基板または既にボンディングされているダイ上にボンディングするボンディングヘッドと、
前記ボンディングされたダイを撮像する第四撮像装置と、
を備え、
前記制御装置は前記第四撮像装置を用いて撮像した前記ダイの異常を検出した場合、前記ダイの画像に基づいた情報を収集し、統計解析し、自己診断するダイボンディング装置。

【請求項4】

請求項１において、
前記制御装置は、前記収集した情報であるクラックの位置、向き、方向、長さ、幅、本数のうち少なくとも一つに基づいて、異常を発生させた装置が、バックグラインディング装置、ウェハ検査装置、ダイシング装置およびダイボンディング装置のいずれかを推定するダイボンディング装置。

【請求項5】

請求項１において、
前記第一撮像装置で前記ダイの異常を検出しないで前記第二撮像装置で前記ダイの異を検出した場合、前記制御装置は、
前記異常の起因を前記中間ステージの異物付着と推定し、前記中間ステージの異物検査またはクリーニングを行う、もしくは
前記異常の起因を前記コレットの取付け平坦度と推定し、前記コレットを調整し、または前記取付け平坦度が異常の起因であることを表示するダイボンディング装置。

【請求項6】

請求項２において、
前記第二撮像装置で前記ダイの異常を検出しないで前記第三撮像装置で前記ダイの異常を検出した場合、前記制御装置は、
前記異常の起因を前記中間ステージの異物付着と推定し、前記中間ステージの異物検査またはクリーニングを行う、もしくは
前記異常の起因を前記コレットの異物付着と推定し、前記コレットの検査またはクリーニングを行うダイボンディング装置。

【請求項7】

請求項３において、
前記第三撮像装置で前記ダイの異常を検出しないで前記第四撮像装置で前記ダイの異常を検出した場合、前記制御装置は、
前記異常の起因を前記ボンディングステージの異物付着と推定し、前記ボンディングステージの異物検査またはクリーニングを行う、もしくは
前記異常の起因を前記第二コレットの異物付着と推定し、前記第二コレットの検査またはクリーニングを行う、もしくは
前記異常の起因を前記基板の異物付着と推定し、前記基板の検査またはクリーニングを行うダイボンディング装置。

【請求項8】

（ａ）ウェハの裏面を研削するバックグラインディング工程と、
（ｂ）前記ウェハに形成された複数のダイを検査するウェハ検査工程と、
（ｃ）前記ウェハに形成された複数のダイを個片化するダイシング工程と、
（ｄ）前記個片化されたダイを基板または既にボンディングされているダイ上にボンディングするダイボンディング工程と、
（ｅ）前記ウェハまたは前記ダイの異常工程を推定する工程と、
を備え、
前記（ｄ）工程は、
（ｄ１）ダイが貼付されたダイシングテープを保持するウェハリングホルダを搬入する工程と、
（ｄ２）前記ダイを撮像する工程と、
（ｄ３）前記ダイを第一コレットでピックアップする工程と、
（ｄ４）前記ピックアップされたダイを中間ステージに載置する工程と、
（ｄ５）前記中間ステージに載置されたダイを撮像する工程と、
を備え、
前記（ｅ）工程は、
前記（ｄ２）工程で撮像した前記ダイの異常を検出した場合、前記ダイの画像に基づいた情報を収集し、統計解析し、自己診断し、
前記（ｄ５）工程で撮像した前記ダイの異常を検出した場合、前記ダイの画像に基づいた情報を収集し、統計解析し、自己診断する半導体装置の製造方法。

【請求項9】

請求項８において、
前記（ｄ）工程は、さらに、（ｄ６）前記中間ステージからピックアップしたダイを撮像する工程を備え、
前記（ｅ）工程は前記（ｄ６）工程で撮像した前記ダイの異常を検出した場合、前記ダイの画像に基づいた情報を収集し、統計解析し、自己診断する半導体装置の製造方法。

【請求項10】

請求項９において、
前記（ｄ）工程は、さらに、
（ｄ７）前記中間ステージから第二コレットでピックアップしたダイをボンディングステージ上で基板または既にボンディングされているダイ上にボンディングする工程と、
（ｄ８）前記ボンディングされたダイを撮像する工程と、
を備え、
前記（ｅ）工程は前記（ｄ８）工程で撮像した前記ダイの異常を検出した場合、前記ダイの画像に基づいた情報を収集し、統計解析し、自己診断する半導体装置の製造方法。

【請求項11】

請求項８において、
前記（ｅ）工程は、前記収集した情報であるクラックの位置、向き、方向、長さ、幅、本数のうち少なくとも一つに基づいて、前記（ａ）工程、（ｂ）工程または（ｃ）工程での異常発生箇所の推定を行う半導体装置の製造方法。

【請求項12】

請求項８において、
前記（ｄ２）工程で前記ダイの異常を検出しないで前記（ｄ５）で前記ダイの異常を検出した場合、前記（ｅ）工程は、
前記異常の起因を前記中間ステージの異物付着と推定し、前記中間ステージの異物検査またはクリーニングを行う、もしくは
前記異常の起因を前記第一コレットの取付け平坦度と推定し、前記第一コレットを調整し、または前記取付け平坦度が異常の起因であることを表示する半導体装置の製造方法。

【請求項13】

請求項９において、
前記（ｄ５）で前記ダイの異常を検出しないで前記（ｄ６）で前記ダイの異常を検出した場合、前記（ｅ）工程は、
前記異常の起因を前記中間ステージの異物付着と推定し、前記中間ステージの異物検査またはクリーニングを行う、もしくは
前記異常の起因を前記第一コレットの異物付着と推定し、前記第一コレットの検査またはクリーニングを行う半導体装置の製造方法。

【請求項14】

請求項１０において、
前記（ｄ６）で前記ダイの異常を検出しないで前記（ｄ８）で前記ダイの異常を検出した場合、前記（ｅ）工程は、
前記異常の起因を前記ボンディングステージの異物付着と推定し、前記ボンディングステージの異物検査またはクリーニングを行う、もしくは
前記異常の起因を前記第二コレットの異物付着と推定し、前記第二コレットの検査またはクリーニングを行う、もしくは
前記異常の起因を前記基板の異物付着と推定し、前記基板の検査またはクリーニングを行う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、例えばダイを認識するカメラを備える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には、シリコンウェハの表面に多数の集積回路すなわちＩＣ部を形成するウェハ処理工程と、このウェハ処理工程で多数のＩＣ部が形成されたウェハの裏面を研削して薄くするバックグラインディング工程と、このバックグラインディング工程で薄くされたウェハを各ＩＣ部ごとに切断（個片化）して多数のＩＣチップを得るためのダイシング工程と、このダイシング工程で得られたＩＣチップを所定の基板上に載置して固定するためのダイボンディング工程と、等がある（例えば、特開２００６－１５６９７８号公報）。

【0003】

ダイボンディング工程に使用される半導体製造装置がダイボンダ等のダイボンディング装置である。ダイボンダは樹脂等を接合材料として、ＩＣチップ（以下、単にダイという。）を基板（配線基板やリードフレーム等）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ダイボンダにおいては、コレットと呼ばれる吸着ノズルを用いてダイをウェ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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－１５６９７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ダイボンディング装置は、ピックアップするダイ等の外観を検査する機能を備えているが、その結果を有効活用しきれていない。
本開示の課題は、外観検査機能を有効に活用可能なダイボンディング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】

【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、ダイボンディング装置は、ピックアップするダイ等の外観を検査する機能を用いて、クラック等のウェハやダイの異常を検出し、検出したウェハ等の異常の発生状況の情報をデータとして活用、統計解析し、装置内の異常発生箇所の推定、上流工程での異常発生箇所の推定、それらの要因解析を行う。

【発明の効果】

【0007】

上記ダイボンディング装置によれば、外観検査機能を有効に活用可能である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】ダイボンダの構成例を示す概略上面図

【図2】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

【図3】図１のダイ供給部の構成を示す外観斜視図

【図4】図２のダイ供給部の主要部を示す概略断面図

【図5】図１のダイボンダの制御系の概略構成を示すブロック図

【図6】図１のダイボンダにおけるダイボンディング工程を説明するフローチャート

【図7】半導体装置の製造工程を示すフローチャート

【図8】半導体製造システムの構成例を示すブロック図

【図9】図７の各工程におけるウェハ上のクラックの特徴を示す図

【図10】ダイボンダ内の故障箇所の推定を行うフローを示す図

【発明を実施するための形態】

【0009】

実施形態に係るダイボンディング装置は、ピックアップするダイ等の外観を検査する機能を用いて、クラック、スクラッチ、異物などのウェハやダイの異常を検出し、検出した部材（ウェハ等）の異常（クラック等）の発生状況の情報（位置、向き、方向、長さ、幅、本数など）をデータとして活用、統計解析し、装置内の異常発生箇所の推定、上流工程での異常発生箇所の推定、それらの要因解析を行う。

【0010】

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】

図１は実施例に係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】

ダイボンダ１０は、大別して、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。）をプリントした基板Ｓに実装するダイＤを供給する供給部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。

【0013】

まず、ダイ供給部１は基板ＳのパッケージエリアＰに実装するダイＤを供給する。ダイ供給部１は、ウェハ１１を保持するウェハ保持台１２と、ウェハ１１からダイＤを突き上げる点線で示す突上げユニット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方向に移動し、ピックアップするダイＤを突上げユニット１３の位置に移動させる。

【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、突き上げられたダイＤを先端に吸着保持するコレット２２（図２も参照）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、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。ボンディング部４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（図２も参照）を備えるボンディングヘッド４１と、ボンディングヘッド４１をＹ方向に移動させるＹ駆動部４３と、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基板認識カメラ４４とを有する。
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をピックアップし、基板認識カメラ４４の撮像データに基づいて基板にダイ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および図４を用いて説明する。図３はダイ供給部の外観斜視図を示す図である。図４は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方向）に移動するウェハ保持台１２と、上下方向に移動する突上げユニット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。突上げユニット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、突上げユニット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、薄型化に伴い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、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を有するウェハ１１では、ダイシングは、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、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の存在を無視して、説明する。

【0022】

ダイボンダ１０は、ウェハ１１上のダイＤの姿勢を認識するウェハ認識カメラ２４と、中間ステージ３１に載置されたダイＤの姿勢を認識するステージ認識カメラ３２と、ボンディングステージＢＳ上の実装位置を認識する基板認識カメラ４４とを有する。認識カメラ間の姿勢ずれ補正しなければならないのは、ボンディングヘッド４１によるピックアップに関与するステージ認識カメラ３２と、ボンディングヘッド４１による実装位置へのボンディングに関与する基板認識カメラ４４である。本実施例ではウェハ認識カメラ２４を用いてダイＤのクラックを検出する。

【0023】

制御部８について図５を用いて説明する。図５は制御系の概略構成を示すブロック図である。制御系８０は制御部８と駆動部８６と信号部８７と光学系８８とを備える。制御部８は、大別して、主としてＣＰＵ（Central Processor 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、処理プログラムなどを記憶しているＲＡＭで構成されている主記憶装置８２ａと、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で構成されている補助記憶装置８２ｂとを有する。入出力装置８３は、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。また、入出力装置８３は、ダイ供給部１のＸＹテーブル（図示せず）やボンディングヘッドテーブルのＺＹ駆動軸等の駆動部８６を制御するモータ制御装置８３ｅと、種々のセンサ信号や照明装置などのスイッチ等の信号部８７から信号を取り込み又は制御するＩ／Ｏ信号制御装置８３ｆとを有する。光学系８８には、ウェハ認識カメラ２４、ステージ認識カメラ３２、基板認識カメラ４４が含まれる。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。

【0024】

制御部８は画像取込装置８３ｄを介してウェハ認識カメラ２４、ステージ認識カメラ３２および基板認識カメラ４４で撮像した画像データを記憶装置８２に保存する。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を用いてダイ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が算出したダイ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ウェハ上のダイの位置決めを行い、ピックアップ部２およびボンディング部４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上にボンディングする。使用するウェハ認識カメラ２４、ステージ認識カメラ３２および基板認識カメラ４４はグレースケール、カラー等であり、光強度を数値化する。

【0025】

図６は図１のダイボンダにおけるダイボンディング工程を説明するフローチャートである。
実施例のダイボンディング工程では、まず、制御部８は、ウェハ１１を保持しているウェハリング１４をウェハカセットから取り出してウェハ保持台１２に載置し、ウェハ保持台１２をダイＤのピックアップが行われる基準位置まで搬送する（ウェハローディング（工程Ｐ１））。次いで、制御部８は、ウェハ認識カメラ２４によって取得した画像から、ウェハ１１の配置位置がその基準位置と正確に一致するように微調整を行う。

【0026】

次に、制御部８は、ウェハ１１が載置されたウェハ保持台１２を所定ピッチでピッチ移動させ、水平に保持することによって、最初にピックアップされるダイＤをピックアップ位置に配置する（ダイ搬送（工程Ｐ２））。

【0027】

制御部８は、ウェハ認識カメラ２４によってピックアップ対象のダイＤの主面（上面）を撮影し、取得した画像からピックアップ対象のダイＤの上記ピックアップ位置からの位置ずれ量を算出する。制御部８は、この位置ずれ量を基にウェハ１１が載置されたウェハ保持台１２を移動させ、ピックアップ対象のダイＤをピックアップ位置に正確に配置する（ダイ位置決め（工程Ｐ３））。

【0028】

次いで、制御部８は、ウェハ認識カメラ２４によって取得した画像から、ダイＤの表面検査を行う（工程Ｐ４）。ここで、制御部８は、表面検査で問題があるかどうかを判定し、ダイＤの表面に問題なしと判定した場合には次工程（後述する工程Ｐ９）へ進むが、問題ありと判定した場合には、表面画像を目視で確認するか、さらに高感度の検査や照明条件などを変えた検査を行い、問題がある場合はスキップ処理し、問題がない場合は次工程の処理を行う。スキップ処理は、ダイＤの工程Ｐ９以降をスキップし、ウェハ１１が載置されたウェハ保持台１２を所定ピッチでピッチ移動させ、次にピックアップされるダイＤをピックアップ位置に配置する。ウェハ１１は、予めプローバ等の検査装置により、ダイ毎に検査され、ダイ毎に良、不良を示すマップデータが生成され、制御部８の記憶装置８２に記憶される。ピックアップ対象となるダイＤが良品であるか、不良品であるかの判定はマップデータにより行われる。制御部８は、ダイＤが不良品である場合は、ウェハ１１が載置されたウェハ保持台１２を所定ピッチでピッチ移動させ、次にピックアップされるダイＤをピックアップ位置に配置し、不良品のダイＤをスキップする。

【0029】

制御部８は、基板供給部６で基板Ｓを搬送レーン５２に載置する（基板ローディング（工程Ｐ５））。制御部８は、基板Ｓを掴み搬送する基板搬送爪５１をボンディング位置まで移動させる（基板搬送（工程Ｐ６））。

【0030】

基板認識カメラ４４にて基板を撮像して位置決めを行う（基板位置決め（工程Ｐ７））。

【0031】

次いで、制御部８は、基板認識カメラ４４によって取得した画像から、基板ＳのパッケージエリアＰの表面検査を行う（工程Ｐ８）。ここで、制御部８は、表面検査で問題があるかどうかを判定し、基板ＳのパッケージエリアＰの表面に問題なしと判定した場合には次工程（後述する工程Ｐ９）へ進むが、問題ありと判定した場合には、表面画像を目視で確認するか、さらに高感度の検査や照明条件などを変えた検査を行い、問題がある場合はスキップ処理し、問題がない場合は次工程の処理を行う。スキップ処理は、基板ＳのパッケージエリアＰの該当タブへの工程Ｐ１０以降をスキップし、基板着工情報に不良登録を行う。

【0032】

制御部８は、ピックアップ対象のダイＤを正確にピックアップ位置に配置した後、コレット２２を含むピックアップヘッド２１によってダイＤをダイシングテープ１６からピックアップし（ダイハンドリング（工程Ｐ９））、中間ステージ３１に載置する（（工程Ｐ１０）。制御部８は、中間ステージ３１に載置したダイの姿勢ずれ（回転ずれ）の検出をステージ認識カメラ３２にて撮像して行う（工程Ｐ１１）。制御部８は、姿勢ずれがある場合は中間ステージ３１に設けられた旋回駆動装置（不図示）によって実装位置を有する実装面に平行な面で中間ステージ３１を旋回させて姿勢ずれを補正する。

【0033】

制御部８は、ステージ認識カメラ３２によって取得した画像から、ダイＤの表面検査を行う（工程Ｐ１２）。ここで、制御部８は、表面検査で問題があるかどうかを判定し、ダイＤの表面に問題なしと判定した場合には次工程（後述する工程Ｐ１３）へ進むが、問題ありと判定した場合には、表面画像を目視で確認するか、さらに高感度の検査や照明条件などを変えた検査を行い、問題がある場合はスキップ処理し、問題がない場合は次工程の処理を行う。スキップ処理は、ダイＤの工程Ｐ１３以降をスキップし、ウェハ１１が載置されたウェハ保持台１２を所定ピッチでピッチ移動させ、次にピックアップされるダイＤをピックアップ位置に配置する。

【0034】

制御部８は、コレット４２を含むボンディングヘッド４１によって中間ステージ３１からダイＤをピックアップし、基板ＳのパッケージエリアＰまたは既に基板ＳのパッケージエリアＰにボンディングされているダイにダイボンディングする（ダイアタッチ（（工程Ｐ１３））。リフティング中のダイＤの外観検査のため、アンダビジョンカメラ４５でダイＤの裏面を撮像するようにしてもよい。

【0035】

制御部８は、ダイＤをボンディングした後、そのボンディング位置が正確になされているかを検査する（ダイと基板の相対位置検査（工程Ｐ１４））。このとき、後述するダイの位置合わせと同様にダイの中心と、タブの中心を求め、相対位置が正しいかを検査する。

【0036】

次いで、制御部８は、基板認識カメラ４４によって取得した画像から、ダイＤおよび基板Ｓの表面検査を行う（工程Ｐ１５）。ここで、制御部８は、表面検査で問題があるかどうかを判定し、ボンディングされたダイＤの表面に問題なしと判定した場合には次工程（後述する工程Ｐ９）へ進むが、問題ありと判定した場合には、表面画像を目視で確認し、問題がある場合はスキップ処理し、問題がない場合は次工程の処理を行う。スキップ処理では、基板着工情報に不良登録を行う。

【0037】

以後、同様の手順に従ってダイＤが１個ずつ基板ＳのパッケージエリアＰにボンディングする。１つの基板のボンディングが完了すると、基板搬送爪５１で基板Ｓを基板搬出部７まで移動して（基板搬送（工程Ｐ１６））、基板搬出部７に基板Ｓを渡す（基板アンローディング（工程Ｐ１７））。

【0038】

以後、同様の手順に従ってダイＤが１個ずつダイシングテープ１６から剥がされる（工程Ｐ９）。不良品を除くすべてのダイＤのピックアップが完了すると、それらダイＤをウェハ１１の外形で保持していたダイシングテープ１６およびウェハリング１４等をウェハカセットへアンローディングする（工程Ｐ１８）。

【0039】

次に、ダイボンディング工程より上流の製造工程の解析について図７～９を用いて説明する。図７は半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。図８は半導体製造システムの構成例を示すブロック図である。図９は各工程におけるウェハ上のクラックの特徴を示す図であり、図９（Ａ）はダイシング工程におけるクラックの特徴を示す図であり、図９（Ｂ）はダイシング工程よりも前の工程におけるクラックの特徴を示す図であり、図９（Ｃ）はバックグラインディング工程におけるクラックの特徴を示す図である。

【0040】

図７に示すように、半導体装置の製造工程は、ウェハ処理工程後、ウェハの裏面を研削して薄くするバックグラインディング工程Ｐ２００、ウェハ検査工程Ｐ３００、ウェハを切断して個片化するダイシング工程Ｐ４００を経てダイボンディング工程Ｐ１００が行われる。半導体装置の製造工程は、さらに、ダイボンディング工程Ｐ１００で載置されたダイと基板側または既にボンディングされたダイとを電気的に接続するワイヤボンディング工程Ｐ５００、ワイヤボンディング工程Ｐ５００で電気的に接続されたダイの気密封止を合成樹脂にて行う封止工程Ｐ６００等を備える。

【0041】

ダイの上にダイをボンディングする積層ボンディングの場合、ダイボンディング工程Ｐ１００とワイヤボンディング工程Ｐ５００とが繰り返される。ダイボンディング工程Ｐ１００とワイヤボンディング工程Ｐ５００とを繰り返す場合、一つのダイボンディング工程Ｐ１００において一つのパッケージエリアで複数回のボンディングを行う場合と、一つのダイボンディング工程Ｐ１００において一つのパッケージエリアで一回のボンディングを行う場合と、がある。なお、積層ボンディングにおいて、一つのパッケージエリアで複数回のダイボンディング後にワイヤボンディングを行い、ダイボンディング工程Ｐ１００とワイヤボンディング工程Ｐ５００とを繰り返さない場合もある。

【0042】

図８に示すように、バックグラインディング工程Ｐ２００はバックグラインディング装置（バックグラインディング装置＃１、＃２、・・・、＃Ｎ：Ｎ≧１）２０１で行われ、ウェハ検査工程Ｐ３００はウェハ検査装置（ウェハ検査装置＃１、＃２、・・・、＃Ｎ：Ｎ≧１）３０１で行われ、ダイシング工程Ｐ４００はダイシング装置（ダイシング装置＃１、＃２、・・・、＃Ｎ：Ｎ≧１）４０１で行われる。ダイボンディング工程Ｐ１００はダイボンディング装置（ダイボンディング装置＃１、＃２、・・・、＃Ｎ：Ｎ≧１）１０１で行われる。ここで、ダイボンディング装置１０１は上述のダイボンダ１０である。

【0043】

図８に示すように、バックグラインディング装置２０１、ウェハ検査装置３０１およびダイシング装置４０１により上流の製造工程で各ウェハを処理した装置固有の識別情報と処理されたウェハの識別情報とをネットワークを介してデータベースとして蓄積する。

【0044】

次に、ダイボンディング工程でウェハにクラック等の異常を検出したとき、そのクラック等の発生状況を判断し、その情報をウェハの識別情報に関連付け、どの工程のどの装置で問題を発生させているかを予測（推定）し、出力する。予測は、ダイボンディング装置の制御部またはシステムホストＰＣ（Personal Computer）５０１などで行う。なお、ダイボンディング装置にはダイ供給部を二つ有し、ピックアップ対象のウェハが二系統ある製品の場合、ボンディング工程も予測対象となる。

【0045】

次に、ダイの異常発生状況から、異常を発生させている工程の推定を行う手法の例について図９を用いて説明する。図９の格子状の線がダイシングラインを示し、太い線がクラックを示している。

【0046】

図９（Ａ）に示すように、発生しているクラックが、ダイシングラインを跨がないものが多いまたはコーナー起点になっているものが多い場合、もしくはダイサーの刃の進行方向に依存している場合は、ダイシング工程に起因があると予想する。図９（Ｂ）に示すように、発生しているクラックが、ダイシングラインを跨いでいるものが多い場合は、ダイシング工程より前に起因があると予想する。図９（Ｃ）に示すように、発生しているクラックが、バックグラインディングの螺旋放射模様の軌跡に沿っているものが多い場合は、バックグラインディング工程に起因があると予想する。

【0047】

ダイの異常発生状況、例えばクラックの位置、向き、方向、長さ、幅、本数のうち少なくとも一つに基づいて異常を発生させている工程を推定する。

【0048】

次に、ダイボンダ内でダイまたはウェハの異常を検出した場合の活用事例について図１０を用いて説明する。図１０はダイボンダ内の故障箇所の推定を行うフローを示す図である。

【0049】

ダイボンダ１０は、同一装置内にて、部材は搬送および着工に一定方向の移動プロセスを持っており、各セクションでは必要に応じてカメラシステムを備える。移動プロセスとしては、例えば、ダイ供給部１からダイＤをピックアップするプロセス、ピックアップしたダイＤを中間ステージ３１にプレースするプロセス、中間ステージ３１からピックアップしたダイＤを基板Ｓにボンディングするプロセスがある。このカメラシステムには、ウェハ認識カメラ２４、ステージ認識カメラ３２、基板認識カメラ４４、アンダビジョンカメラ４５があり、各カメラシステムでウェハまたはダイの異常を検出したとき、単純には搬送工程におけるそれより上流での起因として捉えることができる。

【0050】

まず、制御部８はウェハ認識カメラ２４でダイＤの異常を検出したかどうかを判断し（ステップＳ１１）、異常を検出していた場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ１２に移る。ステップＳ１２では下記のように故障箇所の推定および処理（Ａ）を行う。
（Ａ１）故障箇所はダイボンディング工程より上流の工程とし、図９の解析により起因のある工程を推定する。
（Ａ２）故障箇所がダイシング工程であり、ステルスダイシングの場合は、エキスパンドパラメータの確認を行う。

【0051】

次に、制御部８はウェハ認識カメラ２４でダイＤの異常を検出しなかった場合（ステップＳ１１でＮＯの場合）は、ステップＳ１３に移る。制御部８はステージ認識カメラ３２でダイＤの異常を検出したかどうかを判断し（ステップＳ１３）、異常を検出していた場合（ＹＥＳの場合）、すなわち、ウェハ認識カメラ２４で検出せず、ステージ認識カメラ３２で検出した場合は、ステップＳ１４に移る。ステップＳ１４では下記のように故障箇所の推定および処理（Ｂ）を行う。
（Ｂ１）制御部８はウェハ状態（ダイボンディング工程よりも前の工程）では割れてないと判断する。ただし、クラックサイズが検出限界に近い場合は除く。
（Ｂ２）制御部８は中間ステージ３１での異物付着を予想し、異物検査またはクリーニングを行う。制御部８は異物検査で異物を検出した場合に、中間ステージ３１をクリーニングするようにしてもよい。なお、クリーニングを行うと、異物が未検出でも予防動作になる。
（Ｂ３）制御部８はピックアップヘッド２１のコレット２２の取付け平坦度を確認する。例えば、ロードセルを用いた多点検出で平坦度を確認して、コレット２２の取付けの調整またはその旨表示する。
（Ｂ４）中間ステージ３１の異物付着でもコレット２２の取付け不良でもなければピックアップ条件（コレット２２の吸着圧やピックアップ高さなど）の確認を行う。
（Ｂ５）上記ではウェハでは割れてないとしたが、制御部８は、クラックダイが連続して発生したことを検出した場合、ウェハ座標と比較し、状態によってダイボンディングより前の工程での要因解析に用いるため表示またはシステムホストＰＣ５０１等に出力する。
（Ｂ６）同一ロット内のウェハ毎で同じ傾向があっても同様にダイボンディングより前の工程での要因解析に用いる。制御部８はウェハ識別情報と関連上流工程装置の統計表示も行う。

【0052】

次に、制御部８はステージ認識カメラ３２でダイＤの異常を検出しなかった場合（ステップＳ１３でＮＯの場合）は、ステップＳ１５に移る。制御部８はアンダビジョンカメラ４５でダイＤの異常を検出したかどかを判断し（ステップＳ１５）、異常を検出していた場合（ＹＥＳの場合）、すなわち、ステージ認識カメラ３２で検出せず、アンダビジョンカメラ４５で検出した場合は、ステップＳ１６に移る。ステップＳ１６では下記のように故障箇所の推定および処理（Ｃ）を行う。
（Ｃ１）制御部８はコレット２２における異物付着を予想し、コレット２２の検査（異物や取付け位置）、またはクリーニングを自動で行う。
（Ｃ２）制御部８は中間ステージ３１における異物付着を予想し、異物検査を自動で行う。またはクリーニングを自動で行う。

【0053】

次に、制御部８はアンダビジョンカメラ４５でダイＤの異常を検出しなかった場合ステップＳ１５でＮＯの場合）は、ステップＳ１７に移る。制御部８は基板認識カメラ４４でダイＤの異常を検出していた場合（ＹＥＳの場合）、すなわち、アンダビジョンカメラ４５で検出せず、基板認識カメラ４４で検出した場合は、ステップＳ１８に移る。ステップＳ１８では下記のように故障箇所の推定および処理（Ｄ）を行う。
（Ｄ１）制御部８はコレット４２における異物付着を予想し、コレット４２の検査（異物や取付け位置）、またはクリーニングを自動で行う。
（Ｄ２）制御部８は中間ステージ３１における異物付着を予想し、異物検査を自動で行う。またはクリーニングを自動で行う。
（Ｄ３）制御部８はボンディング部４の異物（基板Ｓ上の異物、ボンディングステージＢＳ上の異物）の検査を行う。またはクリーニングを自動で行う。
（Ｄ４）ボンディングヘッド４１のコレット４２によるピックアップ条件を見直し、上昇時の持ち上げ速度を減速する。
（Ｄ５）コレット４２の吸着圧の確認を行う。
（Ｄ６）各クリーニングパラメータをより精度向上するよう、速度、回数を変更する。

【0054】

ステップＳ１２、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１８に共通の処理として、下記を行う。
（Ｅ１）通常生産性を考慮して無効化してある関連検査機能を一定期間、自動で有効設定に切り替え、要因推定の精度を向上させる。例えば、検出セクションより上流側のカメラのクラック等の異常検出の有効化、異物検出の有効化などを行う。
（Ｅ２）制御部８はクラック等の異常を検出した場合、その前の装置内カメラ画像をすべて保存し、後段取りで確認できるようにする。例えば、映像の目視確認等が行えるようにする。
（Ｅ３）制御部８はクラック等の異常を検出した場合、通常の生産性を考慮して高速化および短時間化している各パラメータ（例えば、ピックアップ速度、突上げ高さ、リトライ回数等）を、一定期間安全方向へ自動でシフトさせる。

【0055】

最後に、パラメータ変更や治具交換タイミングの関連付けの例について説明する。
制御部８はクラック等を検出した後、検出セクションよりも上流のプロセスにて、検出時より一定期間または一定の着工数以内で変更しているパラメータの抽出、交換した治具の有無の確認を行う。例えば、制御部８は、ダイ供給部１のウェハからのピックアップ速度を変更し、１日以内にステージ認識カメラ３２でクラックを検出した場合、その変更したパラメータの種類と変更前後の値を表示する。また、制御部８は、変更後、クラックが発生しやすいパラメータの種類や値を統計情報として蓄積し、パラメータの変更時に警告を出せるようにする。自動で交換するコレットなどについては、制御部８は通常の交換タイミングに達していなくても、次のコレットへの自動交換を行う。コレット交換を何度も行ってしまう場合は、制御部８はそれもまた装置が他の原因を自動で調査するか、もしくはエラーまたは警告表示を行う。

【0056】

実施例では、ダイまたはウェハのクラック等の異常を検出したときの情報を収集し、統計解析、自己診断する。また、ダイまたはウェハのクラック等の異常を検出したときの情報を収集し、上流工程の着工情報と関連付け、統計解析、自己診断する。

【0057】

さらに、ダイまたはウェハのクラック等の異常を検出したときの情報を活用し、上流工程のどこに（どの装置に）起因があるかを予想し出力する。また、装置内のどこに起因があるかを予想し出力する。また、装置がより要因を予測の精度を上げられるよう、検査機能を自動で有効する。また、装置がより異常発生を防止できるよう、関連各パラメータを安全方向へ自動でシフトさせる。

【0058】

実施例では、クラック等の発生状況をデータベース化し、その傾向を解析し、上流工程の着工情報、自身の装置内の着工パラメータと関連づけ、クラックの発生箇所・要因を予測するため、製品不良発生箇所推定作業を効率化することができる。また、更なる製品不良の発生を防止することができる。さらに、それらを自動化することで、歩留まりを向上させ、作業者に左右されないで（ヒューマンエラー防止等によって）品質を安定化することができる。

【0059】

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態および実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態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。

【0060】

例えば、積層ボンディングにおいて、基板認識で既に基板にボンディングされたダイの異常を検出し、基板搬送の異常や、前の工程のダイボンディング装置やワイヤボンディング装置の異常を推定するようにしてもよい。
また、実施例ではダイ位置認識の後にダイ外観検査認識を行っているが、ダイ外観検査認識の後にダイ位置認識を行ってもよい。
また、実施例ではウェハの裏面にＤＡＦが貼付されているが、ＤＡＦはなくてもよい。
また、実施例ではピックアップヘッドおよびボンディングヘッドをそれぞれ１つ備えているが、それぞれ２つ以上であってもよい。また、実施例では中間ステージを備えているが、中間ステージがなくてもよい。この場合、ピックアップヘッドとボンディングヘッドは兼用してもよい。
また、実施例ではダイの表面を上にしてボンディングされるが、ダイをピックアップ後ダイの表裏を反転させて、ダイの裏面を上にしてボンディングしてもよい。この場合、中間ステージは設けなくてもよい。この装置はフリップチップボンダという。

【符号の説明】

【0061】

１０・・・ダイボンダ
１・・・ダイ供給部
１３・・・突上げユニット
２・・・ピックアップ部
２４・・・ウェハ認識カメラ
３・・・アライメント部
３１・・・中間ステージ
３２・・・ステージ認識カメラ
４・・・ボンディング部
４１・・・ボンディングヘッド
４２・・・コレット
４４・・・基板認識カメラ
４５・・・アンダビジョンカメラ
５・・・搬送部
５１・・・基板搬送爪
８・・・制御部
Ｓ・・・基板
ＢＳ・・・ボンディングステージ
Ｄ・・・ダイ
Ｐ・・・パッケージエリア
１０１・・・ダイボンディング装置
２０１・・・バックグラインディング装置
３０１・・・ウェハ検査装置
４０１・・・ダイシング装置
５０１・・・システムホストＰＣ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】