特許 7102271 半導体製造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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-08

(45)【発行日】2022-07-19

(54)【発明の名称】半導体製造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 20060101AFI20220711BHJP

【ＦＩ】

H01L21/52 F

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2018133873

(22)【出願日】2018-07-17

(65)【公開番号】P2020013841

(43)【公開日】2020-01-23

【審査請求日】2021-05-28

(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】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】小橋 英晴

(72)【発明者】

【氏名】保坂 浩二

(72)【発明者】

【氏名】松崎 由樹

【審査官】小池 英敏

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１１７９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２２３９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－１３２０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２７０２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０５７８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２００９－０１２６０６６（ＫＲ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００２／００９３８１２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／５２

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｇ０１Ｎ ２１／８８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダイを撮像する撮像装置と、
前記ダイを前記撮像装置の光学軸に対して４５度よりも小さい角度で光を照射する第一状態と４５度よりも大きい角度で光を照射する第二状態とを有する照明装置と、
前記撮像装置および前記照明装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記照明装置を前記第一状態にして前記撮像装置により前記ダイを撮像した第一画像と前記照明装置を前記第二状態にして前記撮像装置により前記ダイを撮像した第二画像とに基づいて、前記ダイの表面の異常を認識し、
前記第二画像で認識した異常を異物とし、前記第一画像で認識した異常のうち前記第二画像で認識した異常を除いたものをクラックと認識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、
前記照明装置は第一斜光照明と第二斜光照明を備え、
前記制御装置は、
前記第一斜光照明を点灯し、前記第二斜光照明を消灯することにより前記照明装置を前記第一状態にし、
前記第一斜光照明を消灯し、前記第二斜光照明を点灯することにより前記照明装置を前記第二状態にする半導体製造装置。

【請求項3】

請求項１の半導体製造装置において、
前記照明装置は一つの照明であり、
前記制御装置は、前記照明装置を移動することにより、前記照明装置を前記第一状態および前記第二状態に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、前記第二画像の異常部分の中心座標の所定半径内に前記第一画像の異常部分の中心座標がある場合、異常部分を異物と判断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、前記第二画像の異常部分を膨張処理して前記第一画像と差分処理し、残っている部分をクラックと判断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、さらに、
前記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を備え、
前記制御装置は前記撮像装置および前記照明装置を用いて前記ダイシングテープに貼り付けられた前記ダイを撮像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、さらに、
前記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ボンディングヘッドを備え、
前記制御装置は前記撮像装置および前記照明装置を用いて前記基板またはダイ上にボンディングされたダイを撮像するよう構成される半導体製造装置。

【請求項8】

請求項１の半導体製造装置において、さらに、
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、
を備え、
前記制御装置は前記撮像装置および前記照明装置を用いて前記中間ステージの上に載置されたダイを撮像するよう構成される半導体製造装置。

【請求項9】

請求項３の半導体製造装置において、
さらに、エア噴き付けまたは吸い取りを行う異物除去装置を備え、
前記制御装置は前記異常が前記異物であると判断する場合、前記異物除去装置により前記異物の除去処理を行うよう構成される半導体製造装置。

【請求項10】

（ａ）請求項１乃至５の何れか１項の半導体製造装置を準備する工程と、
（ｂ）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、
（ｃ）基板を搬入する工程と、
（ｄ）前記ダイをピックアップする工程と、
（ｅ）前記ピックアップしたダイを前記基板または既に前記基板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、
を含む半導体装置の製造方法。

【請求項11】

請求項１０の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程は前記ピックアップされたダイを中間ステージに載置し、
前記（ｅ）工程は前記中間ステージに載置されたダイをピックアップする半導体装置の製造方法。

【請求項12】

請求項１０の半導体装置の製造方法において、さらに、
（ｇ）前記（ｄ）工程の前に、前記撮像装置および前記照明装置を用いて前記ダイの表面検査を行う工程を含む半導体装置の製造方法。

【請求項13】

請求項１０の半導体装置の製造方法において、さらに、
（ｈ）前記（ｅ）工程の後に、前記撮像装置および前記照明装置を用いて前記ダイの表面検査を行う工程を含む半導体装置の製造方法。

【請求項14】

請求項１１の半導体装置の製造方法において、さらに、
（ｉ）前記（ｄ）工程の後であって前記（ｅ）工程の前に、前記撮像装置および前記照明装置を用いて前記ダイの表面検査を行う工程を含む半導体装置の製造方法。

【請求項15】

請求項１２の半導体装置の製造方法において、
前記（ｇ）工程は、
（ｇ１）前記ダイの表面上の異常があるかどうかを判断する工程と、
（ｇ２）前記ダイの表面上に異常がある場合は、前記異常が異物かクラックかを判断する工程と、
（ｇ３）前記異常が前記クラックの場合、スキップ処理またはエラー停止処理を行う工程と、
（ｇ４）前記異常が前記異物の場合、異物除去処理を行う工程と、
を含む半導体装置の製造方法。

【請求項16】

請求項１３の半導体装置の製造方法において、
前記（ｈ）工程は、
（ｈ１）前記ダイの表面上の異常があるかどうかを判断する工程と、
（ｈ２）前記ダイの表面上に異常がある場合は、前記異常が異物かクラックかを判断する工程と、
（ｈ３）前記異常が前記クラックの場合、スキップ処理またはエラー停止処理を行う工程と、
（ｈ４）前記異常が前記異物の場合、異物除去処理を行う工程と、
を含む半導体装置の製造方法。

【請求項17】

請求項１４の半導体装置の製造方法において、
前記（ｉ）工程は、
（ｉ１）前記ダイの表面上の異常があるかどうかを判断する工程と、
（ｉ２）前記ダイの表面上に異常がある場合は、前記異常が異物かクラックかを判断する工程と、
（ｉ３）前記異常が前記クラックの場合、スキップ処理またはエラー停止処理を行う工程と、
（ｉ４）前記異常が前記異物の場合、異物除去処理を行う工程と、
を含む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、半導体ウェハ（以下、単にウェハという。）からダイを分割する工程（ダイシング工程）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半導体製造装置がダイボンダである。

【0003】

ダイボンダは、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。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。

【0004】

ダイシング工程において、ダイシング時の切削抵抗などによりダイに切断面から内部に延びるクラックが発生することがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１７－１１７９１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ダイ表面上の異常をカメラによる撮像で検出したとき、その異常がクラックなのか異物によるものなのかを、撮像画像で判断することは難しい。
本開示の課題は、異物とクラックとを区別して認識することが可能な技術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】

【0007】

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、ダイを撮像する撮像装置と、前記ダイを前記撮像装置の光学軸に対して４５度よりも小さい角度で光を照射する第一状態と４５度よりも大きい角度で光を照射する第二状態とを有する照明装置と、前記撮像装置および前記照明装置を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記照明装置を前記第一状態にして前記撮像装置により前記ダイを撮像した第一画像と前記照明装置を前記第二状態にして前記撮像装置により前記ダイを撮像した第二画像とに基づいて、前記ダイ表面の異常を認識する。

【発明の効果】

【0008】

上記半導体製造装置によれば、異物とクラックとを区別して認識することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１はダイの異常を撮像した画像である。

【図2】図２は実施形態の異物とクラックとを区別する原理を説明する図であり、図２（Ａ）はハイアングル照明の状態を示す図であり、図２（Ｂ）はローアングル照明の状態を示す図であり、図２（Ｃ）はハイアングル照明の状態における撮像画像を示す図であり、図２（Ｄ）はローアングル照明の状態における撮像画像を示す図である。

【図3】図３は各検出した座標を比較する方法を説明する図であり、図３（Ａ）はハイアングル照明による検出画像であり、図３（Ｂ）はローアングル照明による検出画像である。

【図4】図４は画像差分方法を説明する図であり、図４（Ａ）はハイアングル照明による検出画像であり、図４（Ｂ）はローアングル照明による検出画像であり、図４（Ｃ）は図４（Ａ）の画像と図４（Ｂ）の画像の差分画像である。

【図5】図５は異物とクラックとを区別して認識する表面検査のフローチャートである。

【図6】図６は実施例のダイボンダの構成例を示す概略上面図である。

【図7】図７は図６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8】図８は図６のダイ供給部の構成を示す外観斜視図である。

【図9】図９は図８のダイ供給部の主要部を示す概略断面図である。

【図10】図１０はウェハ認識カメラの照明装置の配置を示す図である。

【図11】図１１は図６の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12】図１２は図６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。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施形態および実施例について、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。

【0011】

まず、本願発明者が検討した技術について図１を用いて説明する。図１はダイの異常を撮像した画像である。

【0012】

ダイ表面上の異常ＡＢをカメラによる撮像で検出したとき、その異常ＡＢがクラックなのか異物によるものなのかを、撮像画像で判断することは難しい。特に繊維状の異物とクラックはともに線形状となっているためである。

【0013】

カメラによる撮像画像でのクラック検査機能を設計する場合、その照明構成は「背景を明るくして見たいものを暗く写す」明視野方式と、「背景を暗くして、見たいものを明るく写す」暗視野方式がある。

【0014】

一般に微細な傷を検査する場合は暗視野のほうがよい。ダイ表面は鏡面に近く、暗視野による検査を行うには、斜光照明がよい。問題はその入射角の決定である。クラックの場合、斜光照明の入射角は光学系の軸にできるだけ近い（入射角をできるだけ０度に近づける）ほうがクラックを光らせやすい。これに対し、ダイ表面上の異物は比較的照明の入射角に依存せずに光らせることができる。実施形態ではこの性質を利用し、異物とクラックを区別する。

【0015】

次に、実施形態の異物とクラックとを区別する原理について図２を用いて説明する。図２は実施形態の異物とクラックとを区別する原理を説明する図であり、図２（Ａ）はハイアングル照明の状態を示す図であり、図２（Ｂ）はローアングル照明の状態を示す図であり、図２（Ｃ）はハイアングル照明の状態における撮像画像を示す図であり、図２（Ｄ）はローアングル照明の状態における撮像画像を示す図である。

【0016】

ここで、ハイアングルとは光学軸に対する入射角（θ）が４５度未満（θ＜４５度）であり、ローアングルとは入射角（θ）が４５度超（θ＞４５度）である。

【0017】

図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、撮像装置であるカメラＣＡおよび光学系ＯＳをダイＤの表面に対して垂直に配置する。すなわち、光学軸をダイＤの表面に対して垂直にする。照明ＬＥは光学軸に対して所定の角度でダイＤに照射する。

【0018】

図２（Ａ）に示すように、照明ＬＥをハイアングルにする（入射角（θ）を小さくする）と、図２（Ｃ）に示すように、クラックＣＲと異物ＦＭの両方が光る。図２（Ｂ）に示すように、照明ＬＥをローアングルにする（入射角（θ）を大きくする）と、図２（Ｄ）に示すように、異物ＦＭのみが光る。

【0019】

次に、異物部とクラック部の分離方法について図３を用いて説明する。図３は各検出した座標を比較する方法を説明する図であり、図３（Ａ）はハイアングル照明による検出画像であり、図３（Ｂ）はローアングル照明による検出画像である。

【0020】

図３（Ａ）に示すように、ハイアングル照明による検出画像では、異物とクラックが検出される。図３（Ｂ）に示すように、ローアングル照明による検出画像では、異物のみが検出される。ハイアングル照明とローアングル照明とでは照明が異なるため、検出座標が同じになるとは限らない。そこで、近傍かどうかを判断するため、半径設定して同じものかを判断する。図３（Ｂ）の異常Ｃ´の中心座標の所定半径内に異常Ｃの中心座標が在る場合、異常Ｃと異常Ｃ´は同じもので、異物と判断する。異常Ａ、Ｂはクラックと判断する。

【0021】

次に、異物部とクラック部の別の分離方法である画像差分方法について図４を用いて説明する。図４は画像差分方法を説明する図であり、図４（Ａ）はハイアングル照明による検出画像であり、図４（Ｂ）はローアングル照明による検出画像であり、図４（Ｃ）は図４（Ａ）の画像と図４（Ｂ）の画像の差分画像である。

【0022】

図４（Ａ）に示すように、ハイアングル照明による検出画像では、異物とクラックが検出される。図４（Ｂ）に示すように、ローアングル照明による検出画像では、異物のみが検出される。図４（Ｂ）の異常Ｃ´に膨張処理を行い、図４（Ａ）のハイアングル照明の画像と差分を行う。図４（Ｃ）に示すように、残った部分があればクラックと判断する。よって、異常Ａ、Ｂはクラックと判断する。

【0023】

次に、実施形態の効果について説明する。カメラにて検出したこの線形状の異常がクラックであるならば、その大小にかかわらず不良品となる。しかし、異物であるならば、対象のダイは良品である可能性が高く、その場合、異物を取り除けば良品として生産することが可能である。これらを自動で区別することにより、都度、作業者を介在させる必要が無く、また自動で効率的な異物除去処理を行うことも可能になる。この動作フローについて図５を用いて説明する。図５は異物とクラックとを区別して認識する表面検査のフローチャートである。

【0024】

図２（Ａ）のハイアングル照明および図２（Ｂ）のローアングル照明によりダイＤの表面上を撮像して検査を行う（ステップＳ１）。図２（Ｃ）（Ｄ）に示すような異常があるかどうか判定する（ステップＳ２）。異常がない場合（ＮＯの場合）はそのまま着工する（ステップＳ３）。異常がある場合（ＹＥＳの場合）は図３の座標比較または図４の画像差分により、異常が異物かクラックを判断する（ステップＳ４）。クラックである場合は異常があったダイのピックアップ等の着工は行わず次のダイにスキップするか、エラーがあるとして停止する（ステップＳ５）。

【0025】

異物である場合はエア噴き付けまたは吸い取り等の異物除去処理を行い（ステップＳ６）、ダイ表面上を再検査する（ステップＳ７）。異常がない（良品判定された）場合はそのまま着工する（ステップＳ８）。異常判定された場合は再検査（異物除去処理）が所定回数に達しているどうかを判定する（ステップＳ９）。ＹＥＳの場合は異常があったダイのピックアップ等の着工は行わず次のダイにスキップするか、エラーがあるとして停止する（ステップＳＡ）。ＮＯの場合はステップＳ６に戻る。

【0026】

異物かクラックかを判断できれば上記のようなアルゴリズムを組み込むことが可能となり、良品をスキップしてしまう確立が減る。また、不良品の再検査や異物除去処理を何度も行わなくて済み、生産効率がよくなる。すなわち、表面の異常に対し、異物かクラックかを判断できれば、良品を多く救済できるため、歩留まりを向上することが可能となる。また、製品異常の検出による装置停止を抑制することができるため、装置のＭＴＢＦ（Mean Time Between Failures：平均故障間隔）を向上することが可能となる。

【0027】

なお、ダイ表面上の異常をカメラによる撮像で検出したとき、その異常が傷なのか異物によるものなのかを、撮像画像で判断することは難しいし、基板表面上の異常をカメラによる撮像で検出したとき、その異常が傷なのか異物によるものなのかを、撮像画像で判断することは難しい。実施形態ではダイ表面上の異物とクラックとを区別して認識しているが、ダイ表面に限定されるものではなく、例えばダイがボンディングされる基板やリードフレーム上の異物と傷を区別して認識させてもよいし、ダイ表面上の異物と傷を区別して認識させてもよい。

【実施例】

【0028】

図６は実施例のダイボンダの構成を示す概略上面図である。図７は図６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。

【0029】

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を供給するダイ供給部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。

【0030】

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。

【0031】

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７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。

【0032】

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。

【0033】

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７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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

次に、ダイ供給部１の構成について図８、９を用いて説明する。図８は図６のダイ供給部の構成を示す外観斜視図である。図９は図８のダイ供給部の主要部を示す概略断面図である。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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を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、ステージ認識カメラ３２および基板認識カメラ４４と共に後述する照明装置を用いてダイＤの表面検査を行う。

【0040】

次に、表面検査の照明について図１０を用いて説明する。図１０はウェハ認識カメラの照明装置の配置を示す図である。

【0041】

ウェハ認識カメラ２４をウェハ１１（ダイＤ）の表面に対して垂直に配置する。すなわち、光学軸をウェハ１１（ダイＤ）の表面に対して垂直にする。照明ＬＥ１，ＬＥ２は斜光照明であり、光学軸に対して所定の角度でウェハ１１（ダイＤ）に照射する。

【0042】

照明ＬＥ１は斜光照明であり、実施形態のハイアングル照明に対応し、入射角（θ１）は５～１５度が好ましい。制御部８は照明ＬＥ１の点灯および消灯を制御することが可能であり、ハイアングル照明の場合は照明ＬＥ１を点灯し、ローアングル照明の場合は照明ＬＥ１を消灯する。これにより、図２（Ｃ）と同様に、クラックＣＲと異物ＦＭの両方が光る。

【0043】

照明ＬＥ２は斜光照明であり、実施形態のローアングル照明に対応し、入射角（θ２）は７５～８５度が好ましい。制御部８は照明ＬＥ２の点灯および消灯を制御することが可能であり、ハイアングル照明の場合は照明ＬＥ２を消灯し、ローアングル照明の場合は照明ＬＥ２を点灯する。これにより、図２（Ｄ）と同様に、異物ＦＭのみが光る。

【0044】

ステージ認識カメラ３２および基板認識カメラ４４の照明装置もウェハ認識カメラ２４の照明装置と同様である。

【0045】

次に、制御部８について図１１を用いて説明する。図１１は図６の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。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やＳＳＤ等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。

【0046】

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。

【0047】

次に、図１２は図６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。

【0048】

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））。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。

【0049】

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））。

【0050】

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）。制御部８は図５のステップＳ１～ＳＡの処理を行う。ここで、制御部８は、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、スキップ処理またはエラー停止する。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。

【0051】

制御部８は、基板供給部６で基板Ｓ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））。

【0052】

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））。

【0053】

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。

【0054】

制御部８は、ダイ供給部１によって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（ダイの位置検査（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。

【0055】

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）。制御部８は図５のステップＳ１～ＳＡの処理を行う。ここで、制御部８は、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、スキップ処理またはエラー停止する。スキップ処理は、そのダイを図示しない不良品トレーなどに載置して、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。

【0056】

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））。

【0057】

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。

【0058】

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）。制御部８は図５のステップＳ１～ＳＡの処理を行う。ここで、制御部８は、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、スキップ処理またはエラー停止する。スキップ処理では、基板着工情報に不良登録を行う。

【0059】

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））。

【0060】

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）。

【0061】

クラックの表面検査は、ダイ位置認識を行う場所であるダイ供給部、中間ステージ、およびボンディングステージの少なくとも１か所で行ってもよいが、すべての箇所で行うのがより好ましい。ダイ供給部で行えば、早くクラックを検出することができる。中間ステージに行えば、ダイ供給部で検出できなかったクラックまたはピックアップ工程以降で発生したクラック（ボンディング工程よりも前に顕在化しなかったクラック）をボンディング前に検出することができる。また、ボンディングステージに行えば、ダイ供給部および中間ステージで検出できなかったクラック（ボンディング工程よりも前に顕在化しなかったクラック）またはボンディング工程以降で発生したクラックを、次のダイを積層するボンディング前に、または基板排出前に検出することができる。

【0062】

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、上記実施例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。

【0063】

例えば、実施例ではハイアングル照明用斜光照明およびローアングル照明用斜光照明の二つを設けることを説明したが、一つの斜光照明を移動してハイアングル照明およびローアングル照明としてもよい。
また、ハイアングル照明は同軸照明を用い、ローアングル照明は斜光照明を用いるようにしてもよい。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

また、実施例ではボンディングヘッドを備えるが、ボンディングヘッドがなくてもよい。この場合は、ピックアップされたダイは容器等に載置される。この装置はピックアップ装置という。

【符号の説明】

【0069】

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
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
ＣＡ・・・カメラ
ＬＥ・・・照明
ＯＳ・・・光学系

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】