(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】2022-09-22
(45)【発行日】2022-10-03
(54)【発明の名称】半導体装置の製造装置および製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/60 20060101AFI20220926BHJP
【ＦＩ】
H01L21/60 311T
H01L21/60 311S
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2022505659
(86)(22)【出願日】2020-08-07
(86)【国際出願番号】 JP2020030434
(87)【国際公開番号】W WO2022030006
(87)【国際公開日】2022-02-10
【審査請求日】2022-01-27
(73)【特許権者】
【識別番号】519294332
【氏名又は名称】株式会社新川
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】高橋 誠
【審査官】河合 俊英
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－９４７２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－２１３３８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平９－１５３５２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平９－１５３５２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－３４２８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－１４５１９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平５－２１５２９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／６０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を支持するステージと、その底面にバンプが設けられたチップを保持する実装ツールと、前記チップを加熱するべく前記実装ツールに搭載されるツールヒータと、前記実装ツールを鉛直方向に移動させる昇降機構と、を有するボンディングヘッドと、
前記ボンディングヘッドの駆動を制御して、前記チップを前記基板にボンディングするボンディング処理を行うコントローラと、
を備え、前記コントローラは、前記ボンディング処理において、
前記チップを前記基板に接地させた後に、前記ツールヒータおよび前記昇降機構を駆動して、前記チップの加熱を開始するとともに前記チップを前記基板に加圧する第一処理と、
前記第一処理の後かつ前記バンプの溶融前において、前記昇降機構を上昇方向に駆動することで、前記ボンディングヘッドの歪みを解消する歪み解消処理と、
前記歪み解消処理の後に、前記ボンディングヘッドの熱膨縮を相殺するように前記昇降機構を位置制御することで、前記チップの底面と前記基板の上面とのギャップを規定の目標値に保つ第二処理と、
を含む、ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項2】
請求項１に記載の半導体装置の製造装置であって、前記コントローラは、前記ボンディング処理に先だって、歪み解消量検出処理を行い、
前記歪み解消量検出処理では、前記実装ツールおよび前記ステージを予め定めた温度に保った状態で、前記昇降機構を駆動して、前記実装ツールで前記基板を押圧させた後、前記昇降機構を上昇方向に駆動させつつ前記実装ツールによる前記基板への押圧荷重を検出し、前記上昇方向への駆動を開始してから前記押圧荷重の変動が停止するまでの前記昇降機構の移動量を歪み解消量として記憶し、
前記歪み解消処理では、前記歪み解消量に基づいて前記昇降機構を上昇方向に駆動する、
ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項3】
請求項１または２に記載の半導体装置の製造装置であって、前記コントローラは、前記チップを前記基板にボンディング処理するに先だって、前記バンプの溶融タイミングを検出する溶融タイミング検出処理を行い、
前記溶融タイミング検出処理では、前記チップを前記基板に接地させた後、規定の温度プロファイルに従って前記チップを加熱し、前記加熱の開始から前記バンプが溶融するまでの時間を溶融時間として記憶し、
前記コントローラは、前記溶融時間に基づいて、前記歪み解消処理の実行タイミングを決定する、
ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項4】
請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造装置であって、前記昇降機構は、前記実装ツールに機械的に接続されたスライド軸と、前記スライド軸を昇降させる駆動源と、前記スライド軸の軸方向位置を検出位置として検出する位置センサと、を有しており、
前記コントローラは、前記ボンディング処理に先立って、目標プロファイル生成処理を行い、
前記目標プロファイル生成処理では、前記昇降機構を駆動して、前記実装ツールを前記基板にまたはステージに接地させた後、規定の温度プロファイルに従って前記実装ツールを加熱し、その際に得られる前記位置センサで検出される検出位置の変化に基づいて、前記ボンディングヘッドの熱膨張量を取得し、前記熱膨張量を相殺した移動プロファイルを目標プロファイルとして生成し、
前記第二処理では、前記目標プロファイルに従って前記昇降機構を位置制御する、
ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項5】
実装ツールと前記実装ツールに搭載されるツールヒータと前記実装ツールを鉛直方向に移動させる昇降機構とを有するボンディングヘッドを駆動して、前記実装ツールに保持されたチップを、ステージに支持された基板にボンディングする半導体装置の製造方法であって、前記実装ツールを下降させて前記チップを前記基板に接地させた後に、前記ツールヒータおよび前記昇降機構を駆動して、前記チップの加熱を開始するとともに前記チップを前記基板に加圧する第一ステップと、
前記第一ステップの後かつ前記チップの底面に設けられたバンプの溶融前において、前記昇降機構を上昇方向に駆動することで、前記ボンディングヘッドの歪みを解消させる歪み解消ステップと、
前記歪み解消ステップの後に、前記ボンディングヘッドの熱膨縮を相殺するように前記昇降機構を位置制御することで、前記チップの底面と前記基板の上面とのギャップ量を規定の目標値に保つ第二ステップと、
を含む、ことを特徴と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】
本明細書では、実装ツールで保持したチップを基板にボンディングすることで、半導体装置を製造する製造装置および製造方法を開示する。
【背景技術】
【0002】
従来から、基板にチップを実装する技術として、フリップチップボンダが知られている。フリップチップボンダでは、チップの底面にバンプと呼ばれる突起電極が形成されている。そして、実装ツールにより、このチップを基板に押圧するとともに、チップを加熱してバンプを溶融させ、基板の電極にチップのバンプを接合、すなわち、ボンディングする。
【0003】
特許文献１には、こうしたフリップチップボンダ技術が開示されている。特許文献１では、実装ツールでチップを基板に接地させた後、当該チップを一定荷重で加圧しつつ加熱してバンプを溶融させる。そして、特許文献１では、バンプが溶融すれば、チップ底面と基板とのギャップ量が所望の値になるように、実装ツールを上昇させた後、ヒータをオフして、バンプを硬化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第５０１４１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１では、バンプが完全に溶融するまで、チップを一定荷重で加圧し続ける。この場合、バンプが溶融した直後に、実装ツールの先端が大きく下降し、溶融したバンプが大きく潰れるおそれがある。特に、通常、チップを一定荷重で加圧した場合、実装ツールに若干の歪みが生じる。バンプが溶融し、チップから実装ツールに作用する反力が低下すると、この歪みが瞬時に解消され、実装ツールの先端が溶融したバンプを押し潰す方向に動く。その結果、溶融したバンプが予想以上に大きく潰れることがある。この場合、押し潰されたバンプが面方向に広がり、隣接するバンプとの間でショート不良を発生させるおそれもあった。
【0006】
つまり、従来の技術では、ショート不良が発生するおそれがあり、半導体装置の品質を適切に保つことができなかった。そこで、本明細書では、半導体装置の品質を適切に保つことができる半導体装置の製造装置および製造方法を開示する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本明細書で開示する半導体装置の製造装置は、基板を支持するステージと、その底面にバンプが設けられたチップを保持する実装ツールと、前記チップを加熱するべく前記実装ツールに搭載されるツールヒータと、前記実装ツールを鉛直方向に移動させる昇降機構と、を有するボンディングヘッドと、前記ボンディングヘッドの駆動を制御して、前記チップを前記基板にボンディングするボンディング処理を行うコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記ボンディング処理において、前記チップを前記基板に接地させた後に、前記ツールヒータおよび前記昇降機構を駆動して、前記チップの加熱を開始するとともに前記チップを前記基板に加圧する第一処理と、前記第一処理の後かつ前記バンプの溶融前において、前記昇降機構を上昇方向に駆動することで、前記ボンディングヘッドの歪みを解消する歪み解消処理と、前記歪み解消処理の後に、前記ボンディングヘッドの熱膨縮を相殺するように前記昇降機構を位置制御することで、前記チップの底面と前記基板の上面とのギャップを規定の目標値に保つ第二処理と、を含む、ことを特徴とする。
【0008】
この場合、前記コントローラは、前記ボンディング処理に先だって、歪み解消量検出処理を行い、前記歪み解消量検出処理では、前記実装ツールおよび前記ステージを予め定めた温度に保った状態で、前記昇降機構を駆動して、前記実装ツールで前記基板を押圧させた後、前記昇降機構を上昇方向に駆動させつつ前記実装ツールによる前記基板への押圧荷重を検出し、前記上昇方向への駆動を開始してから前記押圧荷重の変動が停止するまでの前記昇降機構の移動量を歪み解消量として記憶し、前記歪み解消処理では、前記歪み解消量に基づいて前記昇降機構を上昇方向に駆動してもよい。
【0009】
また、前記コントローラは、前記チップを前記基板にボンディング処理するに先だって、前記バンプの溶融タイミングを検出する溶融タイミング検出処理を行い、前記溶融タイミング検出処理では、前記チップを前記基板に接地させた後、規定の温度プロファイルに従って前記チップを加熱し、前記加熱の開始から前記バンプが溶融するまでの時間を溶融時間として記憶し、前記コントローラは、前記溶融時間に基づいて、前記歪み解消処理の実行タイミングを決定してもよい。
【0010】
また、前記昇降機構は、前記実装ツールに機械的に接続されたスライド軸と、前記スライド軸を昇降させる駆動源と、前記スライド軸の軸方向位置を検出位置として検出する位置センサと、を有しており、前記コントローラは、前記ボンディング処理に先立って、目標プロファイル生成処理を行い、前記目標プロファイル生成処理では、前記昇降機構を駆動して、前記実装ツールを前記基板に接地させた後、規定の温度プロファイルに従って前記実装ツールを加熱し、その際に得られる前記位置センサで検出される検出位置の変化に基づいて、前記ボンディングヘッドの熱膨張量を取得し、前記熱膨張量を相殺した移動プロファイルを目標プロファイルとして生成し、前記第二処理では、前記目標プロファイルに従って前記昇降機構を位置制御してもよい。
【0011】
本明細書で開示する半導体装置の製造方法は、実装ツールと前記実装ツールに搭載されるツールヒータと前記実装ツールを鉛直方向に移動させる昇降機構とを有するボンディングヘッドを駆動して、前記実装ツールに保持されたチップを、ステージに支持された基板にボンディングする半導体装置の製造方法であって、前記実装ツールを下降させて前記チップを前記基板に接地させた後に、前記ツールヒータおよび前記昇降機構を駆動して、前記チップの加熱を開始するとともに前記チップを前記基板に加圧する第一ステップと、前記第一ステップの後かつ前記チップの底面に設けられたバンプの溶融前において、前記昇降機構を上昇方向に駆動することで、前記ボンディングヘッドの歪みを解消させる歪み解消ステップと、前記歪み解消ステップの後に、前記ボンディングヘッドの熱膨縮を相殺するように前記昇降機構を位置制御することで、前記チップの底面と前記基板の上面とのギャップ量を規定の目標値に保つ第二ステップと、を含む、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本明細書で開示する技術によれば、バンプの溶融前にボンディングヘッドの歪みが解消され、その後、ボンディングヘッドの熱膨縮を相殺するように昇降機構が制御される。これにより、溶融したバンプが過度に押し潰されることが防止されるため、半導体装置の品質を適切に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】半導体装置の製造装置の構成を示すイメージ図である。
【図2】半導体チップのボンディングの様子を示すイメージ図である。
【図3】ボンディングヘッドが熱膨張した様子を示す図である。
【図4】ボンディングヘッドが歪む様子を示す図である。
【図5】ボンディング処理の流れを示すフローチャートである。
【図6】ボンディング処理における各種パラメータの時間変化を示すグラフである。
【図7】歪み解消量検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図8】歪み解消量検出処理における各種パラメータの時間変化を示すグラフである。
【図9】溶融タイミング検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図10】溶融タイミング検出処理における各種パラメータの時間変化を示すグラフである。
【図11】目標プロファイル生成処理の流れを示すフローチャートである。
【図12】目標プロファイル生成処理における各種パラメータの時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照して半導体装置の製造装置１０について説明する。図１は、半導体装置の製造装置１０の構成を示すイメージ図である。製造装置１０は、電子部品である半導体チップ１００をフェースダウンの状態で基板１１０上に実装することで半導体装置を製造する装置である。製造装置１０は、実装ツール２０を有したボンディングヘッド１４、半導体チップ１００を実装ツール２０に供給するチップ供給手段（図示せず）、基板１１０を支持するステージ１２、ステージ１２をＸＹ方向（水平方向）に移動させるＸＹステージ１８、および、これらの駆動を制御するコントローラ１６等を備えている。
【0015】
基板１１０は、ステージ１２に吸引保持されており、ステージ１２に設けられたステージヒータ（図示せず）により加熱される。また、半導体チップ１００は、チップ供給手段により、実装ツール２０に供給される。チップ供給手段の構成としては、種々考えられるが、例えば、ウェーハステージに載置されたウェーハから、半導体チップを中継アームでピックアップして、中継ステージに移送するような構成が考えられる。この場合、ＸＹステージ１８は、中継ステージを実装ツール２０の真下に移送し、実装ツール２０は、真下に位置する中継ステージから半導体チップをピックアップする。
【0016】
実装ツール２０で半導体チップがピックアップされれば、続いて、ＸＹステージ１８により、基板１１０が実装ツール２０の真下に移送される。この状態になれば、実装ツール２０は、基板１１０に向かって下降し、末端に吸引保持した半導体チップ１００を基板１１０に圧着し、ボンディングする。
【0017】
実装ツール２０は、半導体チップ１００を吸引保持するとともに、この半導体チップ１００を加熱する。そのため、実装ツール２０には、真空源に連通された吸引孔（図示せず）や、半導体チップ１００を加熱するためのツールヒータ２６等が設けられている。ボンディングヘッド１４には、こうした実装ツール２０に加え、さらに、当該実装ツール２０を昇降させる昇降機構が設けられている。
【0018】
本例の昇降機構は、第一ユニット２４ａと第二ユニット２４ｂとに大別される。第一ユニット２４ａは、実装ツール２０をZ軸方向（すなわち鉛直方向）に移動させることで、半導体チップ１００を基板１１０に押し付け、当該半導体チップ１００に押圧荷重を付加する。第一ユニット２４ａは、ボイスコイルモータ３０（以下「ＶＣＭ３０」と略す）と、スライド軸３２と、板バネ３４と、ガイド部材３６と、を有している。ＶＣＭ３０は、第一ユニット２４ａの駆動源である。このＶＣＭ３０は、移動体４６に固着された固定子３０ａと、当該固定子３０ａに対してＺ軸方向に可動の可動子３０ｂと、を有している。可動子３０ｂは、スライド軸３２を介して実装ツール２０に機械的に連結されている。また、スライド軸３２は、Ｚ軸方向に歪むことが可能な板バネ３４を介して移動体４６に取り付けられている。さらに、移動体４６には、ガイド部材３６が固着されている。スライド軸３２は、このガイド部材３６に形成された貫通孔に挿通されており、貫通孔に沿って、スライド可能となっている。
【0019】
ＶＣＭ３０に電流を印加すると、可動子３０ｂは、移動体４６に対してＺ軸方向に移動する。このとき、スライド軸３２およびスライド軸３２に固着された実装ツール２０は、板バネ３４を弾性変形させながら、可動子３０ｂとともにＺ軸方向に移動する。このスライド軸３２の移動を検出するために、第一ユニット２４ａには、リニアエンコーダ５０が設けられている。リニアエンコーダ５０は、スライド軸３２の上端近傍に設けられた可動部５０ａと、位置固定の固定部５０ｂと、を有しており、リニアエンコーダ５０は、両者の相対的な変位量を出力する。かかるリニアエンコーダ５０は、変位を磁気的に検出する磁気式エンコーダでもよいし、変位を光学的に検出する光学式エンコーダでもよい。光学式エンコーダの場合、固定部５０ｂは、変位方向に複数のスリット孔が形成されたスケールを含み、可動部５０ａは、スケールを挟んで両側に配される光源および受光素子を含む。また、磁気式エンコーダの場合、固定部５０ｂは、磁気スケールを含み、可動部５０ａは、磁気センサを含む。リニアエンコーダ５０での検出値は、コントローラ１６に出力される。
【0020】
第二ユニット２４ｂは、第一ユニット２４ａをベース部材３８に対してＺ軸方向に昇降させる。かかる第二ユニット２４ｂは、駆動源として昇降モータ４０を有している。この昇降モータ４０には、軸方向に延びるリードスクリュー４２が、カップリングを介して連結されており、昇降モータ４０の駆動に伴い、リードスクリュー４２が、自転する。リードスクリュー４２には、移動ブロック４４が螺合されており、この移動ブロック４４は、ＶＣＭ３０の固定子３０ａの上面に固着されている。また、固定子３０ａの側面には、移動体４６が固着されている。この移動体４６は、ベースに固着されたガイドレール４８に沿ってスライド可能となっている。昇降モータ４０に電流を印加すると、リードスクリュー４２が自転し、これに伴い、移動ブロック４４が、Ｚ軸方向に昇降する。そして、移動ブロック４４が昇降することで、当該移動ブロック４４に固着された第一ユニット２４ａおよび実装ツール２０も昇降する。第二ユニット２４ｂによる第一ユニット２４ａの昇降量も、センサ（例えば昇降モータ４０に取り付けられたエンコーダ等）で検知され、コントローラ１６に送られる。
【0021】
コントローラ１６は、ツールヒータ２６、昇降機構、ステージ１２、およびＸＹステージ１８の駆動を制御する。このコントローラ１６は、物理的には、プロセッサ１６ａおよびメモリ１６ｂを有したコンピュータである。この「コンピュータ」には、コンピュータシステムを一つの集積回路に組み込んだマイクロコントローラも含まれる。また、プロセッサ１６ａとは、広義的なプロセッサを指し、汎用的なプロセッサ（例えばＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、等）や、専用のプロセッサ（例えばＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、プログラマブル論理デバイス、等）を含むものである。また、以下に述べるプロセッサ１６ａの動作は、１つのプロセッサによって成すのみでなく、物理的に離れた位置に存在する複数のプロセッサが協働して成すものであってもよい。同様に、メモリ１６ｂも、物理的に一つの要素である必要はなく、物理的に離れた位置に存在する複数のメモリで構成されてもよい。また、メモリ１６ｂは、半導体メモリ（例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、ソリッドステートドライブ等）および磁気ディスク（例えば、ハードディスクドライブ等）の少なくとも一つを含んでもよい。
【0022】
次に、こうした製造装置１０による半導体チップ１００のボンディング方法について説明する。図２は、半導体チップ１００のボンディングの様子を示すイメージ図である。図２の左図に示すように、基板１１０の上面には、複数の電極１１２が形成されている。また、半導体チップ１００は、チップ本体１０２の底面から突出し、半田等の導電金属からなるバンプ１０４を複数有している。半導体チップ１００を実装する際には、このバンプ１０４を基板１１０の電極１１２に接触させた状態で、半導体チップ１００を加熱し、図２の右図に示すように、バンプ１０４を電極１１２に溶着させる。なお、図２では図示していないが、チップ本体１０２の底面には、さらに、熱硬化性樹脂層、例えば、非導電性フィルムの層等が設けられていてもよい。
【0023】
ここで、半導体装置の品質を良好に保つためには、バンプ１０４の過度な潰れを防止し、ボンディング後におけるチップ本体１０２の底面と基板１１０の上面とのギャップ量Ｇを目標値に保つことが必要となる。ボンディングの過程で、溶融したバンプ１０４が過度に押し潰され、横方向に広がると、隣接する他のバンプ１０４との間でショート不良を招く恐れがあった。また、ギャップ量Ｇにばらつきが生じると、半導体装置の品質を適切に保つことができない。そのため、ボンディングの際には、半導体チップ１００の軸方向位置、ひいては、実装ツール２０の底面の軸方向位置を正確に管理する必要がある。しかし、こうした実装ツール２０の軸方向位置を管理する場合、熱膨縮と、歪みが問題となっていた。これについて、図３、図４を参照して説明する。
【0024】
上述した通り、半導体チップ１００をボンディングする際には、実装ツール２０に設けられたツールヒータ２６で半導体チップ１００を加熱する。この加熱の際に生じる熱で、ツールヒータ２６周辺の部材、具体的には、実装ツール２０やスライド軸３２等（以下「周辺部材」と呼ぶ）が熱膨縮する。図３の二点鎖線は、周辺部材が熱膨縮した様子を示す図である。周辺部材が熱膨張すると、実装ツール２０の底面の軸方向位置に変化が生じていなくても、リニアエンコーダ５０の可動部５０ａの軸方向位置が変化する。そのため、熱膨縮が生じた場合、リニアエンコーダ５０等による検出位置Ｐｄから実際の半導体チップ１００の位置を正確に把握できず、ひいては、ギャップ量Ｇを正確に管理できない。
【0025】
また、半導体チップ１００をボンディングする際、実装ツール２０は、半導体チップ１００に規定の標準荷重Ｆｓを付与し、半導体チップ１００を基板１１０に押し付ける。このとき、半導体チップ１００から実装ツール２０には、所定の反力が作用する。この反力を受けて、スライド軸３２が、図４において二点鎖線示すように、歪む場合があった。スライド軸３２が歪むと当然、その分、リニアエンコーダ５０の可動部５０ａの軸方向位置が変化する。そして、この場合も、リニアエンコーダ５０等による検出位置Ｐｄから実際の半導体チップ１００の位置を正確に把握できず、ひいては、ギャップ量Ｇを正確に管理できない。
【0026】
また、スライド軸３２が歪んだ状態で、バンプ１０４の加熱および加圧を続けた場合、バンプ１０４が溶融した時点で、半導体チップ１００からの反力が急激に低下する。そして、この場合、スライド軸３２の歪みが瞬時に解消され、実装ツール２０の底面が、急降下する。この場合、溶融したバンプ１０４が、実装ツール２０により、押されることとなり、バンプ１０４が過度に押し潰されるおそれがあった。
【0027】
本例では、こうした問題を避けるために、バンプ１０４の溶融前において、昇降機構を上昇方向に駆動して、スライド軸３２の歪みを解消する。また、周辺部材の熱膨縮を相殺するように、実装ツール２０を位置制御することで、ギャップ量Ｇを、所定の目標値に維持する。以下、こうしたボンディングの詳細な手順について、図５、図６を参照して説明する。図５は、ボンディング処理の流れを示すフローチャートである。図６は、ボンディング処理における各種パラメータの時間変化を示すグラフである。図６（ａ）は、昇降機構に設けられた位置センサ（リニアエンコーダ５０等）の検出値から求まる実装ツール２０の軸方向位置（以下「検出位置Ｐｄ」と呼ぶ）を示すグラフである。図６（ｂ）は、実装ツール２０が半導体チップ１００を保持している場合のステージ１２の上面を基準とした実装ツール２０の底面までの実際の距離（以下「距離Ｄｒ」と呼ぶ）を示すグラフである。図６（ｃ）は、昇降機構で半導体チップ１００に付与される押圧荷重Ｆｐの変化を示すグラフである。図６（ｄ）は、ツールヒータ２６の駆動状態を示すグラフである。なお、距離Ｄｒは、ステージ１２の歪みや熱膨張により距離の基準位置が変化する。
【0028】
半導体チップ１００を基板１１０にボンディングする際、コントローラ１６は、昇降機構を駆動して、半導体チップ１００を下降させ、半導体チップ１００を基板１１０に接地させる（Ｓ１０，Ｓ１２）。具体的には、コントローラ１６は、まず、昇降モータ４０を駆動して、実装ツール２０を基板１１０の近傍まで高速で下降させる。続いて、昇降モータ４０を停止した状態で、ＶＣＭ３０を駆動して、実装ツール２０を低速で下降させる。このとき、検出位置Ｐｄの変化を監視し、検出位置Ｐｄが変化しなくなれば、接地したと判断する。なお、上述した通り、スライド軸３２等には、若干の歪みが生じるため、現実の接地タイミングと、コントローラ１６で検出される接地タイミングには、若干の誤差がある。
【0029】
図６の例では、時刻ｔ１において、半導体チップ１００は、基板１１０に実際に接地しており、時刻ｔ１以降、距離Ｄｒは、変化しなくなる。ただし、半導体チップ１００が実際に接地した後も、スライド軸３２等が歪むことで、検出位置Ｐｄが変化する。そのため、コントローラ１６は、スライド軸３２等が十分に歪み、検出位置Ｐｄが変化しなくなった時刻ｔ２において接地したと判断する。
【0030】
接地が検出されれば（Ｓ１２でＹｅｓ）、コントローラ１６は、半導体チップ１００を一定荷重で加圧および加熱する第一処理（Ｓ１４～Ｓ１８）を実行する。具体的には、コントローラ１６は、予め規定された標準荷重Ｆｓが半導体チップ１００に付与されるように、昇降機構の荷重制御を開始する（Ｓ１４）。すなわち、ＶＣＭ３０は、印可された電流に比例したトルクを出力するため、コントローラ１６は、ＶＣＭ３０に、標準荷重Ｆｓに応じた一定電流を印可し続ける。図６では、時刻ｔ２から時刻ｔ４の期間中、半導体チップ１００には、標準荷重Ｆｓが付与されている。
【0031】
標準荷重Ｆｓが付与されれば、続いて、コントローラ１６は、ツールヒータ２６をＯＮし、半導体チップ１００の加熱を開始する（Ｓ１６）。図６の例では、時刻ｔ４において、ツールヒータ２６がＯＮされる。これにより、半導体チップ１００の温度が上昇し始める。
【0032】
コントローラ１６は、加熱を開始してからの経過時間が、待機時間Ｔａに達したか否かを監視する（Ｓ１８）。ここで、待機時間Ｔａは、加熱開始してからバンプ１０４が溶融するまでの時間（以下「溶融時間Ｔｍ」という）から若干の余裕分αを減算した時間である。すなわち、Ｔａ＝Ｔｍ－αである。別の見方をすれば、待機時間Ｔａが経過したタイミングは、バンプ１０４が溶融する直前であるといえる。かかる待機時間Ｔａ、溶融時間Ｔｍは、予め、実験により取得されるが、これについては、後述する。加熱開始してから待機時間Ｔａが経過した場合（Ｓ１８でＹｅｓ）、コントローラ１６は、バンプ１０４が溶融直前であると判断する。図６の例では、時刻ｔ４が、待機時間Ｔａが経過し、バンプ１０４が溶融する直前となるタイミングである。
【0033】
溶融直前となれば、コントローラ１６は、ボンディングヘッド１４の歪みを解消させる歪み解消処理（Ｓ２０）を実行する。具体的には、コントローラ１６は、ＶＣＭ３０を、実装ツール２０を上昇させる方向に、規定の歪み解消量Ａａ分だけ上昇させる（Ｓ２０）ここで、歪み解消量Ａａは、半導体チップ１００を標準荷重Ｆｓで加圧した際に昇降機構に生じる歪みを解消するために必要なＶＣＭ３０の移動量である。この歪み解消量Ａａも、待機時間Ｔａおよび溶融時間Ｔｍと同様に、予め、実験により取得されるが、これについても後述する。いずれにしても、歪み解消量Ａａ分だけ、ＶＣＭ３０を上昇方向に駆動させることで、ボンディングヘッド１４、特にスライド軸３２の歪みが解消される。図６の例では、時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間中に、検出位置Ｐｄが歪み解消量Ａａ分だけ上昇するまで、ＶＣＭ３０を駆動する。このとき、実装ツール２０距離Ｄｒは、変化せず、スライド軸３２の歪みが解消され、また、押圧荷重Ｆｐが急激に低下する。
【0034】
歪みが解消できれば、コントローラ１６は、ギャップ量Ｇを目標値に保つための第二処理（Ｓ２２～Ｓ２６）を実行する。具体的には、コントローラ１６は、予め生成された目標プロファイルに従って、ＶＣＭ３０の位置制御を開始する（Ｓ２２）。目標プロファイルは、昇降機構の目標移動位置を規定した移動プロファイルである。コントローラ１６は、この目標プロファイルから求まる指令位置と検出位置Ｐｄとの差分がゼロに近づくように、ＶＣＭ３０を位置フィードバック制御する。ここで、上述した通り、検出位置Ｐｄは、実装ツール２０、ステージ１２の熱膨縮の影響を受けており、ステージ１２上面と実装ツール２０底面の距離Ｄｒとの間に乖離が生じている。すなわち、コントローラ１６は、ステージ１２、実装ツール２０の熱膨張により、歪み解消後のステージ１２の高さＨ１からの距離Ｄｒとは異なる位置を検出位置Ｐｄとして検出するようになる。目標プロファイルは、この熱膨縮に起因する誤差を相殺し、実際のギャップ量Ｇが目標値を保つように設定されている。
【0035】
具体的に、図６を参照して説明する。実装ツール２０の距離Ｄｒを、歪み解消後の距離Ｄ１を基準に一定に保った場合、検出位置Ｐｄは、実装ツール２０の熱膨縮の影響を受けるため、図６（ａ）における二点鎖線のように変化する。すなわち、Ｄｒ＝Ｄ１に維持した場合の検出位置Ｐｄは、ツールヒータ２６をＯＮした時刻ｔ３以上、徐々に上昇し、ツールヒータ２６をＯＦＦした時刻ｔ８以降、徐々に降下する。一方、ギャップ量Ｇを目標値にするためには、距離Ｄｒを、高さＤ１から更に、目標潰し量Ｇｄだけ縮める必要がある。こうした距離Ｄｒの動きを実現するためには、二点鎖線で示す位置から目標潰し量Ｇｄだけ減算した位置を指令位置として、昇降機構を位置制御すればよい。
【0036】
ステップＳ２２で用いる目標プロファイルは、この二点鎖線で示す位置から目標潰し量Ｇｄだけ減算した位置を示すプロファイルである。かかる目標プロファイルに従って、ＶＣＭ３０を位置制御することで、距離Ｄｒを一定に保つことができ、ギャップ量Ｇを、目標値に保つことができる。なお、こうした目標プロファイルは、ボンディングに先立って生成されるが、これについても後述する。
【0037】
コントローラ１６は、事前に設定した温度プロファイルに従ってツールヒータ２６をＯＦＦする（Ｓ２４）。これにより、一度溶融したバンプ１０４の温度が急激に低下し、硬化していく。図６の例では、時刻ｔ８において、ツールヒータ２６がＯＦＦされる。これにより、バンプ１０４が硬化していく。また、ツールヒータ２６がＯＦＦされることで、昇降機構（特にスライド軸３２）の温度も低下し、昇降機構の熱膨縮が解消されていく。温度が低下した後、または同時に、実装ツール２０を目標プロファイルに従って降下させる。
【0038】
そして、ツールヒータ２６をＯＦＦしてから、所定の硬化時間Ｔｂが経過すれば（Ｓ２６でＹｅｓ）、コントローラ１６は、バンプ１０４が硬化したと判断する。なお、硬化時間Ｔｂは、事前の実験や、過去の経験等に基づいて、予め規定される。硬化時間Ｔｂが経過すれば、コントローラ１６は、実装ツール２０による半導体チップ１００の保持を解除したうえで、実装ツール２０を上昇させる（Ｓ２８）。そして、これにより、一つの半導体チップ１００のボンディング処理が終了となる。以降、他の半導体チップ１００についても同様の処理を繰り返す。
【0039】
以上の説明で明らかなとおり、本例では、バンプ１０４の溶融直前において、ＶＣＭ３０を上昇方向に駆動することで、ボンディングヘッド１４の歪みを解消している。その結果、バンプ１０４が溶融した際に、実装ツール２０が、過度に下方に移動し、バンプ１０４を過度に押し潰すことを効果的に防止できる。
【0040】
また、本例では、バンプ１０４が溶融するタイミング（すなわち溶融時間Ｔｍ）を予め取得しておき、バンプ１０４が溶融する前に、荷重制御から位置制御に切り替えている。かかる構成とすることで、バンプ１０４を過度に押し潰すことを防止できる。すなわち、従来技術の多くは、半導体チップ１００に一定の荷重を付与する荷重制御を行い、その際、検出位置Ｐｄが一定以上降下すれば、バンプ１０４が溶融したと判断する。こうした技術の場合、バンプ１０４が溶融した時点で、実装ツール２０が大きく降下し、ギャップ量Ｇが、目標値より小さくなる。例えば、特許文献１では、バンプ１０４が溶融した時点で、ギャップ量Ｇは目標値より小さくなる。そのため、特許文献１では、ギャップ量Ｇが目標値より小さくなった後、実装ツールを上昇させることで、ギャップ量Ｇを目標値に修正している。しかし、特許文献１のように一時的にしろ、バンプ１０４を大きく押し潰すと、横に広がったバンプ１０４が隣接するバンプ１０４と接触し、ショート不良を起こすおそれがあった。一方、本例のように、バンプ１０４が溶融する直前から位置制御に切り替えることで、バンプ１０４の過度な潰れがなくなり、ショート不良を効果的に防止できる。
【0041】
次に、こうしたボンディング処理で使用する歪み解消量Ａａ、待機時間Ｔａ、目標プロファイルの取得について説明する。製造装置１０は、半導体装置の製造を開始する前に、歪み解消量検出処理と、溶融タイミング検出処理と、目標プロファイル生成処理と、を行う。以下、これらの処理について説明する。
【0042】
はじめに、歪み解消量検出処理について、図７、図８を参照して説明する。上述した通り、ボンディング処理では、バンプ１０４が溶融する直前において、ＶＣＭ３０を上昇方向に歪み解消量Ａａ分だけ駆動し、これにより、ボンディングヘッド１４（特に実装ツール２０およびスライド軸３２）の歪みを解消している。この際に用いられる歪み解消量Ａａは、ボンディング処理に先立って行われる歪み解消量検出処理で検出される。図７は、この歪み解消量検出処理の流れを示すフローチャートであり、図８は、歪み解消量検出処理における検出位置Ｐｄおよび検出荷重Ｆｄの変化を示すグラフである。
【0043】
歪み解消量検出処理を行う際、実装ツール２０は、半導体チップ１００を保持しない状態で使用される。また、予め、実装ツール２０の底面、または、基板１１０の上面に、荷重センサ（例えばロードセル等）を配置し、実装ツール２０による基板１１０の押圧荷重を検出荷重Ｆｄとして検出できるようにしておく。さらに、実装ツール２０および基板１１０を互いに同じ予め定めた温度にしておく。こうした事前の準備が整えば、コントローラ１６は、昇降機構を駆動して、半導体チップ１００を保持していない実装ツール２０を、基板１１０に接地するまで下降させる（Ｓ３０，Ｓ３２）。図８の例では、検出位置Ｐｄの変動が停止する時刻ｔ２において接地したと判断される。なお、このとき、実装ツール２０が、標準荷重Ｆｓで基板１１０を押圧するように、ＶＣＭ３０に印可する電流が調整される。なお、予め定めた温度は、例えば室温（２０℃）であるが、ヒータによりツール及びステージを加熱して５０℃や１００℃としてもよい。また、本例では、歪み解消量検出処理で検出された歪み解消量Ａａを、歪み解消処理におけるＶＣＭ３０の上昇量としている。しかし、歪み解消処理におけるＶＣＭ３０の上昇量は、この歪み解消量Ａａに対して何等かの補正を行った値でもよい。
【0044】
実装ツール２０が、基板１１０に接地されれば、コントローラ１６は、その時点の検出位置ＰｄをＰ［０］としてメモリに記憶する（Ｓ３４）。図８の例では、時刻ｔ２における検出位置Ｐｄが、Ｐ［０］として記憶される。続いて、コントローラ１６は、パラメータｉを初期化し、ｉ＝１とする（Ｓ３５）。その後、コントローラ１６は、ＶＣＭ３０を上昇方向に、所定の単位ピッチだけ駆動する（Ｓ３６）。すなわち、リニアエンコーダ５０で検出される検出位置Ｐｄが、単位ピッチ分だけ変化するまでＶＣＭ３０を駆動する。単位ピッチの値は、特に限定されないが、スライド軸３２の歪みに起因する検出誤差よりも充分に小さい値が設定される。図８の例では時刻ｔ３において、１回目の単位ピッチ分の上昇駆動が完了している。ＶＣＭ３０が上昇方向に駆動することで、押圧荷重が僅かに低下し、その分、スライド軸３２等の歪みも僅かに解消される。
【0045】
単位ピッチ分の上昇方向への駆動が完了すれば、コントローラ１６は、その時点の検出荷重Ｆｄおよび検出位置Ｐｄを、それぞれ、Ｆ［ｉ］、Ｐ［ｉ］として、メモリに記憶する（Ｓ３８）。続いて、コントローラ１６は、現在の検出荷重Ｆ［ｉ］と、Ｎ回前の検出荷重Ｆ［ｉ－Ｎ］とを比較する（Ｓ４０）。なお、Ｎは、１以上の整数である。比較の結果、Ｆ［ｉ］≒Ｆ［ｉ－Ｎ］が成立しない場合（Ｓ４０でＮｏ）、単位ピッチの上昇に起因して検出荷重Ｆｄが変化していると判断できる。この場合、コントローラ１６は、ステップＳ４２に進み、パラメータｉをインクリメントしたうえでステップＳ３８，Ｓ４０を再度実行する。また、フローチャートには記載していないが、ｉ＜Ｎであり、Ｎ回前の検出荷重Ｆ［ｉ－Ｎ］が存在しない場合にも、ステップＳ４２に進む。
【0046】
一方、Ｆ［ｉ］≒Ｆ［ｉ－Ｎ］が成立する場合（Ｓ４０でＹｅｓ）、すなわち、ＶＣＭ３０を上昇方向に駆動しても、検出荷重Ｆｄが変動しなくなった場合、Ｐ［ｉ－Ｎ］－Ｐ［０］を、歪み解消量Ａａとしてメモリに記憶する（Ｓ４４）。Ｐ［ｉ－Ｎ］－Ｐ［０］は、ＶＣＭ３０の上昇方向への駆動を開始してから検出荷重Ｆｄの変動が停止するまでの、昇降機構の移動量である。
【0047】
Ｎ＝３として、図８の例を参照して説明すると、時刻ｔ８の時点において、Ｆ［ｉ］は、Ｆａ、Ｆ［ｉ－３］はＦｂとなるため、Ｆ［ｉ］≠Ｆ［ｉ－Ｎ］である。したがって、この場合、コントローラ１６は、ステップＳ４４に進まずに、ステップＳ４２に進む。続いて、時刻ｔ９となれば、Ｆ［ｉ］＝Ｆａ、Ｆ［ｉ－３］＝Ｆａとなるため、Ｆ［ｉ］≒Ｆ［ｉ－Ｎ］が、成立する。この場合、コントローラ１６は、ステップＳ４４に進む。ここで時刻ｔ９において、Ｐ［ｉ－３］は、時刻ｔ６における検出位置Ｐｄであり、Ｐ［０］は、時刻ｔ２における検出位置Ｐｄである。したがって、この場合、歪み解消量Ａａは、図８に示す通りとなる。このように、歪み解消量Ａａを、事前に実験により取得しておくことで、ボンディング処理において、昇降機構の歪みをより確実に解消できる。
【0048】
次に、溶融タイミング検出処理について図９、図１０を参照して説明する。上述した通り、ボンディング処理では、歪み解消処理を、バンプ１０４が溶融する直前に実行する。かかるタイミングで、歪み解消処理を実行するためには、バンプ１０４が溶融するタイミングを事前に把握しておく必要がある。そこで、本例では、ボンディング処理に先立って、溶融タイミング検出処理を行う。図９は、この溶融タイミング検出処理の流れを示すフローチャートであり、図１０は、溶融タイミング検出処理における検出位置Ｐｄ、押圧荷重、および、ツールヒータ２６の駆動状態を示すグラフである。
【0049】
溶融タイミング検出処理を行う際には、予め、実装ツール２０で半導体チップ１００を保持しておく。そして、コントローラ１６は、昇降機構を駆動して、半導体チップ１００が基板１１０に接地するまで、実装ツール２０を下降させる（Ｓ５０，Ｓ５２）。半導体チップ１００が基板１１０に接地すれば（Ｓ５２でＹｅｓ）、コントローラ１６は、予め規定された標準荷重Ｆｓが半導体チップ１００に付与されるように、昇降機構の荷重制御を開始し（Ｓ５４）、ツールヒータ２６をＯＮする（Ｓ５６）。図１０の例では、時刻ｔ１において、接地が検出され、その後、半導体チップ１００に一定荷重が付与される。さらに、時刻ｔ２において、ツールヒータ２６が、ＯＮされる。
【0050】
ツールヒータ２６が、ＯＮとなれば、コントローラ１６は、リニアエンコーダ５０で検出される検出位置Ｐｄの変動を監視し、検出位置Ｐｄが所定の基準変位量Δｓ以上、低下した場合、バンプ１０４が溶融したと判断する。具体的には、コントローラ１６は、パラメータｉを初期化して、ｉ＝０とする（Ｓ５８）。続いて、現在の検出位置ＰｄをＰ［ｉ］として、メモリに記憶する（Ｓ６０）。さらに、コントローラ１６は、現在の検出位置Ｐ［ｉ］と前回の検出位置Ｐ［ｉ－１］との差分値と、予め規定された基準変位量Δｓと、を比較する（Ｓ６２）。比較の結果、Ｐ［ｉ］－Ｐ［ｉ－１］＜Δｓの場合（Ｓ６２でＮｏ）、コントローラ１６は、ステップＳ６４に進んで、パラメータｉをインクリメントしたうえで、ステップＳ６０，Ｓ６２を再度行う。また、フローチャートには記載していないが、ｉ＝０で、Ｐ［ｉ－１］が存在しない場合にも、ステップＳ６６に進まず、ステップＳ６４に進む。
【0051】
一方、Ｐ［ｉ］－Ｐ［ｉ－１］≧Δｓの場合（Ｓ６２でＹｅｓ）、バンプ１０４が、溶融したと判断できる。この場合、コントローラ１６は、ツールヒータ２６をＯＮしてからの経過時間を溶融時間Ｔｍとしてメモリに記憶する（Ｓ６６）。図１０の例では時刻ｔ３において、検出位置Ｐｄが急激に低下しているため、この時刻ｔ３において、バンプ１０４が溶融したと判断できる。そして、この場合、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間が、溶融時間Ｔｍとしてメモリに記憶される。溶融時間Ｔｍが取得できれば、コントローラ１６は、ツールヒータ２６をＯＦＦして、実装ツール２０を上昇させる（Ｓ６８）。これにより、溶融タイミング検出処理は、終了となる。
【0052】
ボンディング処理の際には、この溶融時間Ｔｍから若干の余裕分αを減算した値を待機時間Ｔａとして用いる。このように、ボンディング処理に先立って、実験により、バンプ１０４の溶融タイミングを検出しておくことで、歪み解消処理を、バンプ１０４が溶融する直前で行うことができる。その結果、バンプ１０４が溶融した際に、実装ツール２０が瞬間的に大きく降下することが防止できる。そして、結果として、バンプ１０４の過度な潰れを防止できる。
【0053】
次に、目標プロファイル生成処理について図１１、図１２を参照して説明する。上述した通り、ボンディング処理では、バンプ１０４が溶融した後は、ボンディングヘッド１４の熱膨縮を相殺するように昇降機構を位置制御することで、ギャップ量Ｇを規定の目標値に保つ。目標プロファイル生成処理では、この位置制御で用いられる目標プロファイルを生成する。図１１は、この目標プロファイル生成処理の流れを示すフローチャートであり、図１２は、目標プロファイル生成処理における各種パラメータの変化を示す図である。より具体的には、図１２（ａ）は、目標プロファイル生成処理で取得される参照プロファイル９０を、（ｂ）は、目標プロファイル生成処理におけるツールヒータ２６の駆動状態を示すグラフである。図１２（ｃ）は、オフセット処理した参照プロファイル９０＊、理想プロファイル９２、目標プロファイル９４を示すグラフである。
【0054】
目標プロファイル生成処理を行う際、実装ツール２０は、半導体チップ１００を保持しない状態とする。そして、コントローラ１６は、昇降機構を駆動して、半導体チップ１００を保持していない実装ツール２０を、基板１１０に接地するまで下降させる（Ｓ７０，Ｓ７２）。実装ツール２０が、基板１１０に接地されれば、コントローラ１６は、ツールヒータ２６の制御を開始する（Ｓ７６）。このツールヒータ２６の制御は、ボンディング処理と同じ温度プロファイルにしたがって行う。すなわち、ボンディング処理では、ツールヒータ２６をＯＮするタイミングや、ＯＦＦするタイミングが、予め規定されており、こうしたタイミングが温度プロファイルとしてコントローラ１６のメモリに記憶されている。ステップＳ７６では、この温度プロファイルに従ったツールヒータ２６の制御が開始される。また、コントローラ１６は、パラメータｉを初期化し、ｉ＝０とする（Ｓ７８）。ツールヒータ２６の制御が開始されれば、コントローラ１６は、ボンディング処理の終了タイミングに達するまで（Ｓ８２でＹｅｓとなるまで）、現在の検出位置ＰｄをＰ［ｉ］としてメモリに記憶する処理（Ｓ８０）と、パラメータｉのインクリメント（Ｓ８４）する処理と、を所定のサンプリング間隔で繰り返す。
【0055】
図１２の例では、時刻ｔ１において、ツールヒータ２６の制御が開始されており、時刻ｔ１において、ツールヒータ２６がＯＮされている。この時刻ｔ１における検出位置Ｐｄ（図１２（ａ）のグラフ参照）は、初期位置Ｐ［０］としてメモリに記憶される。温度プロファイルがスタートし、ツールヒータ２６がオンされることで、実装ツール２０およびスライド軸３２の温度が徐々に上昇し、これらが熱膨張する。その結果、実装ツール２０の底面の位置は変化していないにも関わらず、リニアエンコーダ５０で検出される検出位置Ｐｄは、徐々に上昇することになる。さらに、図１２の例では時刻ｔ３において、スライド軸３２等の熱膨張が収束し、検出位置Ｐｄも一定となる。その後、時刻ｔ４において、冷却をスタートするために、ツールヒータ２６をＯＦＦすると、スライド軸３２等の温度が低下して熱膨張が解消されていく。そのため、時刻ｔ４以降では、検出位置Ｐｄが徐々に降下させる。そして、スライド軸３２等の温度があらかじめ定めた温度まで戻った時刻ｔ５以降、検出位置Ｐｄは、一定値を保つ。そして、終了タイミングである時刻ｔ６において、検出位置Ｐｄの取得が終了する。ステップＳ８０～ステップＳ８４では、この図１２（ａ）に示すようなデータが、参照プロファイル９０として取得される。この参照プロファイル９０から、溶融時間Ｔｍ－余裕分α（図１２の時刻ｔａ）の時の位置Ｐ［ｉ］の値を減算した値が、ボンディングヘッド１４の熱膨張量となる。
【0056】
参照プロファイル９０が得られれば、コントローラ１６は、予め記憶している理想プロファイル９２と、この参照プロファイル９０と、に基づいて、目標プロファイル９４を生成する（Ｓ８６）。理想プロファイル９２は、ボンディングヘッド１４が、熱膨張や歪みが生じない理想状態である場合の移動プロファイルである。
【0057】
図１２（ｃ）において、実線は、目標プロファイル９４を、二点鎖線は、理想プロファイル９２を、一点鎖線は、時刻ｔａにおける位置を理想プロファイル９２に合わせた、すなわち、オフセット処理した参照プロファイル９０＊を、それぞれ示している。図１２に示すように、理想プロファイル９２では、バンプ１０４が溶融した時刻ｔ２において、目標潰し量Ｇｄだけ降下し、以降は、同じ高さ位置を維持する。そして、バンプ１０４が硬化した時刻ｔ６以降に、上昇する。
【0058】
目標プロファイル９４は、この理想プロファイル９２に、参照プロファイル９０から求まるボンディングヘッド１４の熱膨張量を加算することで得られる。熱膨張量は、上述した通り、参照プロファイル９０から溶融時間Ｔｍ－余裕分α（時刻ｔａ）の時の位置Ｐ［ｉ］の値を減算することで求まる。かかる熱膨張量を理想プロファイル９２に加算することで、図１２（ｃ）のグラフにおいて実線で示すような目標プロファイル９４が得られる。実際のボンディング処理の際には、この目標プロファイル９４に従って、昇降機構が位置制御される。そして、かかる目標プロファイル９４を使用することで、ボンディングヘッド１４が熱膨張したとしても、実装ツール２０の底面位置、ひいては、ギャップ量Ｇを一定に保つことができる。
【0059】
以上の説明で明らかなとおり、本例によれば、事前に、歪み解消量Ａａ、溶融タイミング、目標プロファイルを取得している。そして、実際のボンディング処理の際には、バンプ１０４の溶融前に昇降機構を歪み解消量Ａａ分だけ上昇方向に駆動してボンディングヘッド１４の歪みを解消したのち、熱膨張を相殺する目標プロファイルに従って昇降機構を駆動している。かかる構成とすることで、溶融したバンプ１０４を過度に潰すことを効果的に防止でき、半導体装置の品質を良好に保つことができる。なお、これまで説明した構成は一例であり、バンプ１０４の溶融前に昇降機構を上昇方向に駆動してボンディングヘッド１４の歪みを解消した後、熱膨張を相殺するように昇降機構を駆動するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、上述の説明では、歪み解消処理における昇降機構の移動量である歪み解消量Ａａを事前の実験（歪み解消量検出処理）で取得しているが、歪み解消量Ａａは、別の手段で取得されてもよい。例えば、ボンディングヘッド１４の剛性や第一処理で半導体チップ１００に付加する標準荷重Ｆｓに基づいて、シミュレーションを行い、歪み解消量Ａａを取得するようにしてもよい。
【0060】
また、歪み解消処理の実行タイミングは、バンプ１０４の溶融前であれば、必ずしも、溶融直前でなくてもよい。また、上述の説明では、溶融タイミング検出処理において、バンプ１０４の溶融を、検出位置Ｐｄの変化に基づいて判断しているが、他のパラメータ、例えば、押圧荷重の変化等に基づいて、バンプ１０４の溶融を判断してもよい。また、本例の昇降機構は、ＶＣＭ３０を駆動源とする第一ユニット２４ａと、昇降モータ４０を駆動源とする第二ユニット２４ｂと、を有しているが、昇降機構は、荷重制御および位置制御の双方が行えるのであれば、その構成は、適宜、変更されてもよい。
【符号の説明】
【0061】
１０ 半導体装置の製造装置、１２ ステージ、１４ ボンディングヘッド、１６ コントローラ、１８ ＸＹステージ、２０ 実装ツール、２４ａ 第一ユニット、２４ｂ 第二ユニット、２６ ツールヒータ、３０ ボイスコイルモータ、３２ スライド軸、３４ 板バネ、３６ ガイド部材、３８ ベース部材、４０ 昇降モータ、４２ リードスクリュー、４４ 移動ブロック、４６ 移動体、４８ ガイドレール、５０ リニアエンコーダ、９０ 参照プロファイル、９２ 理想プロファイル、９４ 目標プロファイル、１００ 半導体チップ、１０２ チップ本体、１０４ バンプ、１１０ 基板、１１２ 電極。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】