特許 7170458 ボンディング装置、ダイボンダ、及びボンディング方法

(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】2022-11-04

(45)【発行日】2022-11-14

(54)【発明の名称】ボンディング装置、ダイボンダ、及びボンディング方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/52 20060101AFI20221107BHJP

【ＦＩ】

H01L21/52 F

H01L21/52 C

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2018151394

(22)【出願日】2018-08-10

(65)【公開番号】P2020027851

(43)【公開日】2020-02-20

【審査請求日】2021-06-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000110859

【氏名又は名称】キヤノンマシナリー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100148987

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 礼子

(72)【発明者】

【氏名】永元 信裕

【審査官】平野 崇

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１６５２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１９１０７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ピックアップ位置において、コレットにてチップを吸着してピックアップし、このコレットをボンディング位置に搬送し、ボンディング位置でコレットを弾性変形させてチップをボンディングすることにより、上下のチップが互いにずれるようにして複数のチップを積層するボンディング装置において、
前記コレットを制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、
ボンディングされている最下位のチップの端部であり、その上にボンディングするチップがはみ出す側の基準位置を特定する基準位置特定部を備え、
前記コレットは、ボンディングするチップを、前記基準位置特定部にて特定された前記基準位置よりもはみ出し側とは反対側において、前記最下位のチップから、ボンディングするチップまでの重なり部分のみを押すことを特徴とするボンディング装置。

【請求項2】

コレットのチップ対応面が、ボンディングされている最下位のチップから、ボンディングするチップまでの重なり部分と同一形状であることを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。

【請求項3】

前記制御手段は、ボンディングされている最下位のチップから、ボンディングするチップまでの重なり部分を押すように、コレットの動きを補正する補正部を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のボンディング装置。

【請求項4】

前記補正部は、ピックアップ直後、ボンディング直前、水平移動時のいずれかであることを特徴とする請求項３に記載のボンディング装置。

【請求項5】

前記補正部は、ボンディングするチップを、ボンディングされている最上位のチップに搭載して、最下位のチップからのはみ出し量だけコレットの水平方向の位置補正を行うものであることを特徴とする請求項３に記載のボンディング装置。

【請求項6】

前記基準位置特定部は、ボンディングされている最下位のチップの画像認識を行って、前記基準位置を認識することを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のボンディング装置。

【請求項7】

ボンディングするチップサイズが、ボンディングされている最上位のチップサイズと異なる場合、前記最上位のチップをボンディングしたコレットのチップ対応面とは異なるサイズのチップ対応面を有するコレットに交換可能であることを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか１項に記載のボンディング装置。

【請求項8】

前記請求項１～請求項７に記載のボンディング装置を備えたことを特徴とするダイボンダ。

【請求項9】

ピックアップ位置において、コレットにてチップを吸着してピックアップし、このコレットをボンディング位置に搬送し、ボンディング位置でコレットを弾性変形させてチップをボンディングすることにより、上下のチップが互いにずれるようにして複数のチップを積層するボンディング方法において、
ボンディングされている最下位のチップの端部であり、その上にボンディングするチップがはみ出す側の基準位置を特定し、
前記コレットは、ボンディングするチップを、特定された前記基準位置よりもはみ出し側とは反対側において、前記最下位のチップから、ボンディングするチップまでの重なり部分のみを押すことを特徴とするボンディング方法。

【請求項10】

ボンディングするチップを、ボンディングされている最上位のチップに搭載してチップの吸着を解除し、最下位のチップからのはみ出し量だけコレットの水平方向の位置の補正を行った後、コレットにてボンディングするチップを押しつけることを特徴とする請求項９に記載のボンディング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボンディング装置、ダイボンダ、及びボンディング方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、半導体装置の小型、薄型、高密度化を実現するために、特許文献１に示すような、複数の半導体チップ（以下、チップという）を積層するマルチチップパッケージ（積層型半導体装置）がある。 すなわち、特許文献１に記載されている積層型半導体装置は、図９に示すように、基板１０１やリードフレーム等の上に、同じサイズのチップ１０２を順にずらして積層し、基板１０１とチップ１０２及びチップ間１０２、１０２を電気的な接続を行うことにより構成される。半導体装置の製造においては、多数個の素子を一括して造り込まれたウェーハをダイシングして個々のチップに分離し、これを一個ずつ所定位置にボンディングするというチップボンディングの手法が採用されている。

【0003】

ボンディング装置は、例えばフッ素ゴムからなるラバー１０３（断熱材）と、ラバー１０３を側面から加圧して保持するホルダー１０４にて構成されるコレット１０５を備える。ラバー１０３は、その下端面に開口した吸着孔（図示省略）を有しており、この吸引孔を介してチップ１０２が真空吸引され、ラバー１０３の下端面がチップ対応面となって、チップ対応面にチップ１０２が吸着する。ラバー１０３は、コレット１０５と基板１０１の傾きや、ボンディングされているチップ１０２のうねりを吸収するため、弾性変形する。

【0004】

積層型半導体装置の製造方法は、図１０に示すように、まず、ピックアップ位置１０６の上方に配置される確認用カメラにてピックアップすべきチップ１０２を観察して、コレット１０５をこのピックアップすべきチップ１０２の上方に位置させた後、矢印ａのようにコレット１０５を下降させてこのチップ１０２をピックアップする。その後、矢印ｂのようにコレット１０５を上昇させる。

【0005】

次に、ボンディング位置１０７の上方に配置された確認用カメラにて、ボンディングすべき基板１０１のボンディング位置１０７を観察して、コレット１０５を矢印ｃ方向へ移動させて、このボンディング位置１０７の上方に位置させた後、コレット１０５を矢印ｄのように下降移動させて、このボンディング位置１０７にチップ１０２を供給する。また、ボンディング位置１０７にチップ１０２を供給した後は、コレット１０５を矢印ｅのように上昇させた後、矢印ｆのように、ピップアップ位置１０６の上方の待機位置に戻す。

【0006】

すなわち、コレット１０５を、順次、矢印ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆのように移動させることによって、ピックアップ確認用カメラの観察に基づいて位置決めされたチップ１０２をコレット１０５でピックアップし、このチップ１０２をボンディングすることになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１３－５５１３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に記載されているような積層型半導体装置において積層されるチップは、同じチップサイズのものを、接続端子のみが見える量だけずらして順番に積み上げていくことが一般的である。このため、最下位のチップの端部からのはみ出し量（オーバーハング量）はそれほど大きなものではない。しかしながら、１つのパッケージにおいて、異なるサイズのチップを積層する場合、オーバーハング量が例えば３ｍｍ程度と大きくなる場合がある。

【0009】

ところで、チップをボンディング位置にて押し付ける際は、チップ面を全面押し付ける必要があることから、コレットのチップ対応面が、ボンディングするチップと同じサイズか、あるいはボンディングするチップよりも僅かに大きいサイズを有するコレットを使用するのが一般的であった。このため、既にボンディングされているチップとは異なるサイズのチップを積層する場合は、違うサイズのコレットに変更する必要がある。

【0010】

図９に示すように、チップ１０２がオーバーハングしている状態で、チップ１０２と同じサイズのチップ対応面を有するコレット１０５でチップ１０２の全面を押さえる場合、下にチップ１０２がある箇所（すなわち、上下においてチップ１０２が重なっている箇所）は、チップ１０２は挟み込まれて、コレット１０５のラバー１０３はクッションのように弾性変形する。ところが、オーバーハングしている箇所（つまり、上下においてチップ１０２が重なっておらず、下にチップ１０２が無い箇所）は、ラバー１０３は下から反力を受けないため変形しない。これにより、ラバー１０３が変形する箇所と変形しない箇所の境界でチップ１０２が折れ曲がって割れＣが発生してしまう。

【0011】

これを防止するために、コレットを変形させない荷重で押しつけるように設定しようとすると、チップ間又は基板とチップとの間の接着剤にボイドが発生するおそれがある。また、硬度の高いチップ対応面を有するコレットを使用すると、変形することができずにボイドが発生してしまう。

【0012】

そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、複数のチップをずらして積層する場合に、チップに十分な荷重をかけながらもチップの割れが生じないボンディング装置、ダイボンダ、及びボンディング方法を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明のボンディング装置は、ピックアップ位置において、コレットにてチップを吸着してピックアップし、このコレットをボンディング位置に搬送し、ボンディング位置でコレットを弾性変形させてチップをボンディングすることにより、上下のチップが互いにずれるようにして複数のチップを積層するボンディング装置において、前記コレットを制御する制御手段を備え、前記制御手段は、ボンディングされている最下位のチップの端部であり、その上にボンディングするチップがはみ出す側の基準位置を特定する基準位置特定部を備え、前記コレットは、ボンディングするチップを、前記基準位置よりもはみ出し側とは反対側を押し、前記最下位のチップから、ボンディングするチップまでの重なり部分を押すものである。

【0014】

本発明のボンディング装置によれば、ボンディングされている最下位のチップの端部であり、その上にボンディングするチップがはみ出す側の基準位置を特定して、前記最下位のチップから、ボンディングするチップまでの重なり部分をコレットにて押すことができる。すなわち、コレットは、押すべき箇所（つまり、ボンディングされている最下位のチップから、ボンディングしようとするチップまでの重なり部分）のみを押すことができる。これにより、押すべき箇所には十分な荷重をかけることができ、チップのオーバーハング部分（最下位のチップの端部からはみ出した部分）には荷重をかけないものとなる。

【0015】

前記構成において、コレットのチップ対応面が、ボンディングされている最下位のチップから、ボンディングするチップまでの重なり部分と同一形状であるものとしてもよい。この場合の同一形状とは、完全に同一の場合のみではなく、寸法公差内に収まる範囲を含み、幾何公差内に収まる範囲を含むものである。

【0016】

前記構成において、前記制御手段は、ボンディングされている最下位のチップから、ボンディングするチップまでの重なり部分を押すように、コレットの動きを補正する補正部を備えてもよい。この場合、前記補正部は、ピックアップ直後、ボンディング直前、水平移動時のいずれかであってもよい。

【0017】

前記構成において、前記補正部は、ボンディングするチップを、ボンディングされている最上位のチップに搭載して、最下位のチップからのはみ出し量だけコレットの水平方向の位置補正を行った後、コレットにてボンディングするチップを押しつけるように制御するものであってもよい。

【0018】

前記構成において、前記基準位置特定部は、ボンディングされている最下位のチップの画像認識を行って、前記基準位置を認識するものであってもよい。

【0019】

前記構成において、ボンディングするチップサイズが、ボンディングされている最上位のチップサイズと異なる場合、前記最上位のチップをボンディングしたコレットのチップ対応面とは異なるサイズのチップ対応面を有するコレットに交換可能であってもよい。

【0020】

本発明のダイボンダは、前記本発明のボンディング装置を備えたものである。

【0021】

本発明のボンディング方法は、ピックアップ位置において、コレットにてチップを吸着してピックアップし、このコレットをボンディング位置に搬送し、ボンディング位置でコレットを弾性変形させてチップをボンディングすることにより、上下のチップが互いにずれるようにして複数のチップを積層するボンディング方法において、ボンディングされている最下位のチップの端部であり、その上にボンディングするチップがはみ出す側の基準位置を特定し、前記コレットは、ボンディングするチップを、前記基準位置よりもはみ出し側とは反対側を押し、前記最下位のチップから、ボンディングするチップまでの重なり部分を押すものである。

【0022】

前記構成において、ボンディングするチップを、ボンディングされている最上位のチップに搭載してチップの吸着を解除し、最下位のチップからのはみ出し量だけコレットの水平方向の位置の補正を行うものであってもよい。

【発明の効果】

【0023】

本発明のボンディング装置、ダイボンダ、及びボンディング方法は、複数のチップをずらして積層する場合に、ボンディングしようとするチップの押すべき箇所には十分な荷重をかけることができ、オーバーハング部分には荷重がかからないものとなるため、十分な荷重をかけながらも割れが生じることなくチップをボンディングすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の第１実施形態のボンディング装置を構成するコレットの簡略側面図である。

【図2】本発明の第１実施形態のボンディング装置を構成するコレットの往復動を示す簡略図である。

【図3】本発明の第１実施形態のボンディング装置を構成するコレットの往復動において、ピックアップ直後に補正を行う場合を示す簡略図であり、（ａ）は第１の補正方法、（ｂ）は第２の補正方法である。

【図4】本発明の第１実施形態のボンディング装置を構成するコレットの往復動において、水平移動時に補正を行う場合を示す簡略図であり、（ａ）は第１の補正方法、（ｂ）は第２の補正方法である。

【図5】本発明の第１実施形態のボンディング装置を構成するコレットの往復動において、ボンディング直前に補正を行う場合を示す簡略図であり、（ａ）は第１の補正方法、（ｂ）は第２の補正方法である。

【図6】本発明の第１実施形態のボンディング方法を示すフローチャート図である。

【図7】本発明の第２実施形態のボンディング装置を構成するコレットの簡略側面図であり、（ａ）はチップ搭載直後であり、（ｂ）はチップ搭載後におけるコレットの移動後である。

【図8】本発明の第２実施形態のボンディング方法を示すフローチャート図である。

【図9】従来のボンディング装置を構成するコレットの簡略側面図である。

【図10】従来のピックアップ方法の全体を示す簡略図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施の形態を図１～図８に基づいて説明する。

【0026】

本発明のボンディング装置は、接着剤を介してダイ（電子回路を作り込んだシリコン基板のチップ）をリードフレームや基板等に接着するダイボンダに設置される装置である。本発明のボンディング装置は、図１のように、基板１やリードフレーム等の上に、複数（図示例では２つ）の半導体チップ２ａ、２ｂを順にずらして積層された積層型半導体装置を形成することができる。図１においては、２ａが基板１にボンディングされている最下位の半導体チップであり、２ｂが２ａにボンディングしようとする半導体チップを示している。

【0027】

本発明の第１実施形態のボンディング装置は、図２に示すように、ピックアップ位置３とボンディング位置４との間の移動が可能なボンディングアーム（図示省略）を備え、ボンディングアームの先端部には、半導体チップ２（以下、チップ２という）を吸着するコレット５を保持している。

【0028】

コレット５は、図２の矢印に示すように、ピックアップ位置３とボンディング位置４間を往復動作してチップ２を搬送するものである。コレット５は、図１に示すように、吸着部材６と、吸着部材６を保持する金属製のホルダー７とから構成されている。

【0029】

ホルダー７は、図１に示すように、軸部１１と、軸部１１の下端部と一体のフランジ部１２とを備え、フランジ部１２の下面に爪部１３を一体に有する。爪部１３が吸着部材６の側面を加圧することで、ホルダー７は吸着部材６を保持している。

【0030】

吸着部材６は、肉厚が上下方向に均一な断熱材にて構成されている。より具体的には、吸着部材６は、天然ゴムや合成ゴムのラバー部品であり、例えばフッ素ゴムにて構成される。図１に示すように、吸着部材６の下面は平坦面となっており、この面が、チップ２が当接するチップ対応面８となる。吸着部材６には、チップ対応面８に開口する吸着孔（図示省略）が設けられており、吸着孔に図外の真空発生器が接続されている。この真空発生器の駆動にて吸着孔のエアが吸引されると、チップ２が真空吸引され、チップ対応面８にチップ２が吸着する。なお、この真空吸引が解除されれば、チップ対応面８からチップ２が外れる。

【0031】

吸着部材６のチップ対応面８の形状やサイズは、種々のものとすることができ、ボンディングしようとするチップ２のサイズに応じて選択することができる。例えば、複数のサイズのコレット５を準備し、ボンディングされている最上位のチップサイズと異なるチップサイズのチップをボンディングしようとする場合、ボンディングされている最上位のチップのボンディングに使用していたコレット５から、別のコレット５に交換することができる。

【0032】

本実施形態において、チップ対応面８の形状は、図１に示すように、ボンディングされている最下位のチップ２ａから、ボンディングするチップ２ｂまでの重なり部分と同一形状としている。この場合の重なり部分は、ボンディングされている最下位のチップ２ａの端部９から、その上にボンディングされるチップ２ｂのはみ出し側と反対側の端部１５までの範囲である。この場合の同一形状とは、完全に同一の場合のみではなく、寸法公差内に収まる範囲を含み、幾何公差内に収まる範囲を含むものである。

【0033】

すなわち、チップ２ｂのボンディングに使用するコレット１０５のチップ対応面８は、ボンディングするチップ２ｂのサイズよりも小さなサイズであり、より具体的には、図１に示すように、チップ対応面８は、ボンディングするチップ２ｂのサイズからオーバーハング量Ｇだけ小さいサイズを有するものである。オーバーハングとは、上下のチップ間において、最下位のチップ２ａの端部９から上のチップ２ｂがはみ出すことであり、オーバーハング量Ｇとは、そのはみ出し量であって、ボンディングされている最下位のチップ２ａの端部９から、その上にボンディングするチップ２ｂのはみ出し側の端部１０までの寸法である。

【0034】

これにより、本実施形態のボンディング装置においてコレット５は、ボンディングされた最下位のチップであるチップ２ａから、ボンディングしようとするチップ２ｂまでの重なり部分のみを押すことができる。従って、押すべき箇所（チップ２ａからチップ２ｂまでの重なり部分）には十分な荷重をかけることができ、上のチップ２ｂのオーバーハング部分（チップ２ｂがチップ２ａからはみ出している部分）には荷重をかけないものとなる。

【0035】

ピックアップ位置３は、ほぼ常温であり、ピックアップステージ２１に多数のチップ２が載置されている。ピックアップステージ２１はアライメントステージ（いわゆる中間ステージ）としているが、これに限るものではなく、ボンディングする前にチップ２を載置するためのステージであればよい。ピックアップステージ２１上のチップ２の裏面には、加熱することで接着剤として作用するフィルム状接着剤（ダイアタッチフィルム）が貼り付けられている。

【0036】

ピックアップ位置３において、コレット５にてピックアップしたチップ２は、基板１の所定位置（ボンディング位置４）へ搬送される。コレット５は、チップ２に荷重を付与して、コレット５の吸着部材６が弾性変形する。ボンディングされたチップ２は、ボンディングステージ１４にて加熱され、ダイアタッチフィルムが接着剤として作用することで、チップ２は基材１にボンディングされる。その後、コレット５は、ピックアップ位置３へ戻り、前記した方法でチップ２をピックアップした後、ボンディングされている最上位のチップ２ａ上にずらしてチップを積層する。この場合、ボンディングしようとするチップ２ｂのオーバーハング量Ｇは予め設定されている。このようにして、コレット５は図２の矢印のようにピックアップ位置３とボンディング位置４とを往復動作して、積層型半導体装置を形成することができる。

【0037】

ボンディング装置は、図１に示すように制御手段１６を備え、この制御手段１６にてコレット５の動作が制御される。制御手段１６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューターである。なお、ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。

【0038】

制御手段１６は、基準位置特定部１７とオーバーハング量記憶部１８と補正部１９とを備える。

【0039】

基準位置特定部１７は、基準位置Ｓを特定するものである。基準位置Ｓとは、ボンディングされている最下位のチップ２ａの端部のうち、その上にボンディングするチップ２ｂがはみ出す側の端部９である。基準位置特定部１７は、例えば画像認識により基準位置Ｓを認識する。すなわち、ボンディング位置４の上方に配置されたカメラ（図示省略）にて撮像された最下位のチップ２ａの画像認識を行い、基準位置９のステージ上での位置を認識することができる。

【0040】

オーバーハング量記憶部１８は、ユーザが設定したチップ２のオーバーハング量Ｇを制御手段１５に記憶させるものである。

【0041】

補正部１９は、基準位置特定部１７により特定した基準位置Ｓと、オーバーハング量記憶部１８に記憶されているオーバーハング量Ｇとに基づいて、ボンディングされている最下位のチップ２ａから、ボンディングするチップチップ２ｂまでの重なり部分を押すように、コレット５の動きを補正するものである。すなわち、図１に示すように、チップ２ｂをボンディングする際に、吸着部材６の端部２０（ボンディングするチップ２ｂがはみ出す側の吸着部材６の端部）が基準位置Ｓに対応するように、コレット５の水平方向の移動を補正する。

【0042】

補正部１９は、ピックアップ直後、水平移動時、ボンディング直前のいずれかを補正する。ピックアップ直後に補正を行う方法としては、図３（ａ）に示すように、チップ２をピックアップした直後、矢印Ｃ１に示すように、水平方向においてボンディング位置４から離れるように補正したり、図３（ｂ）に示すように、チップ２をピックアップした直後、矢印Ｃ２に示すように、水平方向においてボンディング位置４に接近するように補正したりする。

【0043】

水平移動時に補正を行う方法としては、図４（ａ）の矢印Ｃ３に示すように、水平方向の移動量が、仮想線で示す規定の移動量より短くなるように補正したり、図４（ｂ）の矢印Ｃ４に示すように、水平方向の移動量が、仮想線で示す規定の移動量より長くなるように補正したりする。

【0044】

ボンディング直前に補正を行う方法としては、図５（ａ）に示すように、チップ２をボンディング位置４の上方に位置させた後、矢印Ｃ５に示すように、水平方向においてピックアップ位置３に接近するように補正したり、図５（ｂ）に示すように、チップ２をボンディング位置４の上方に位置させた後、矢印Ｃ６に示すように、水平方向においてピックアップ位置３から離れるように補正したりする。

【0045】

第１実施形態のボンディング装置を使用して、積層型半導体装置を形成するボンディング方法を図６のフローチャートを用いて説明する。

【0046】

まず、チップ２（最下位のチップ２ａ）を基板１にボンディングする（ステップＳ１）。すなわち、ピックアップ位置３において、コレット５にてピックアップしたチップ２（２ａ）は、基板１の所定位置（ボンディング位置４）へ搬送される。コレット５は、チップ２（２ａ）に荷重を付与して、コレット５の吸着部材６が弾性変形する。ボンディングされたチップ２（２ａ）は、ボンディングステージ１４にて加熱され、ダイアタッチフィルムが接着剤として作用することで、チップ２（２ａ）は基材１にボンディングされる。この場合、コレット５のチップ対応面８が、チップ２（２ａ）とほぼ同様の形状を有するコレット５を使用している。

【0047】

予め設定されたオーバーハング量Ｇから、次に積層するチップ２ｂをボンディングするためのコレット５を選択する（ステップＳ２）。すなわち、コレット５のチップ対応面８の形状は、ボンディングされている最下位のチップ２ａから、ボンディングするチップ２ｂまでの重なり部分と同一形状としている。具体的には、図１に示すように、ボンディングするチップ２ｂのサイズからオーバーハング量Ｇだけ小さなチップ対応面８の吸着部材６を有するコレット５である。

【0048】

制御手段１５は、ボンディングされている最下位のチップ２ａの端部９であり、ボンディングするチップ２ｂがはみ出す側の基準位置Ｓを特定する（ステップＳ３）。すなわち、ボンディング位置４の上方に配置されたカメラ（図示省略）にて撮像された最下位のチップ２ａの画像認識を行って、基準位置９のステージ上での位置を認識することができる。

【0049】

コレット５は、図１に示すように、吸着部材６の端部２０からオーバーハング量Ｇだけはみ出るようにチップ２（２ｂ）をピックアップ（ステップＳ４）した後、吸着部材６の端部２０が基準位置Ｓに対応するように、チップ２ｂをチップ２ａに搭載する（ステップＳ５）。すなわち、ボンディングされている最下位のチップ２（２ａ）の上に、基準位置Ｓからオーバーハング量Ｇだけずらしてチップ２（２ｂ）を積層する。その際、コレット５の動きを補正する必要があれば、補正部１９は、ピックアップ直後、水平移動時、ボンディング直前のいずれかを補正する。

【0050】

その後、コレット５は、その位置でチップ２ｂを押しつけて、図１の矢印に示すように、荷重をかける（ステップＳ６）。これにより、ボンディングされている最下位のチップ２ａから、ボンディングしようとするチップ２ｂまでの重なり部分のみに、均一に十分な荷重をかけることができる。従って、押すべき箇所（重なり部分）には十分な荷重をかけることができ、上のチップ２ｂのオーバーハング部分（チップ２ｂがはみ出している部分）には荷重をかけないものとなる。

【0051】

このようにして、コレット５は図２の矢印のようにピックアップ位置３とボンディング位置４とを往復動作して、必要な数だけチップ２の積層を行い、積層型半導体装置を形成する（ステップＳ２～ステップＳ７）。この場合、ボンディングするチップのサイズが、ボンディングされている最上位のチップのサイズと異なる場合（異なるサイズのチップをボンディングしようとする場合）は、ステップＳ２において、最上位のチップをボンディングしたコレットのチップ対応面とは異なるサイズのチップ対応面を有するコレットに交換する。一方、ボンディングするチップのサイズが、ボンディングされている最上位のチップのサイズと同じである場合（同じチップをボンディングしようとする場合）は、ステップＳ２において、最上位のチップをボンディングしたコレット５と同様のコレットを使用すればよいため、コレット５を交換する必要はない。

【0052】

第１実施形態のボンディング装置及びボンディング方法は、複数のチップ２をずらして積層する場合に、ボンディングされている最下位２ａのチップの端部９であり、その上にボンディングするチップ２ｂがはみ出す側の基準位置を特定して、最下位のチップ２ａから、ボンディングするチップ２ｂまでの重なり部分をコレット５にて押すことができる。すなわち、コレット５は、押すべき箇所（つまり、ボンディングされている最下位のチップ２ａから、ボンディングしようとするチップ２ｂまでの重なり部分）のみを押すことができる。これにより、ボンディングしようとするチップ２ｂの押すべき箇所には十分な荷重をかけることができ、オーバーハング部分には荷重がかからないものとなるため、十分な荷重をかけながらも割れが生じることなくチップ２をボンディングすることができる。

【0053】

図７及び図８は第２の実施形態のボンディング装置を示す。図７では、基板１に２つのチップ２（最下位のチップ２ａ及び最上位のチップ２ｃ）がボンディングされており、その上にチップ２（２ｂ）をボンディングする状態を示す。第２実施形態のコレット２５も、吸着部材２６と、吸着部材２６を保持する金属製のホルダー２７とから構成されている。本実施形態でも、吸着部材２６のチップ対応面２８の形状やサイズは、種々のものとすることができ、ボンディングしようとするチップ２のサイズに応じて選択することができる。本実施形態のチップ対応面２８の形状は、図７（ａ）に示すように、ボンディングするチップ２ｂのサイズとほぼ同一形状及び同一サイズである。この場合の同一形状とは、完全に同一の場合のみではなく、寸法公差内に収まる範囲を含み、幾何公差内に収まる範囲を含むものである。

【0054】

第２実施形態のボンディング装置は、図７（ａ）に示すように制御手段２９を備え、この制御手段２９にてコレット２５の動作が制御される。制御手段２９は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューターである。なお、ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。

【0055】

制御手段２９は、基準位置特定部３０と、オーバーハング量記憶部３１と、補正部３２とを備える。基準位置特定部３０及びオーバーハング量記憶部３１は、前記第１実施形態のものと同様のものである。

【0056】

補正部３２は、ボンディングするチップ２ｂを最上位のチップ２ｃに搭載して、最下位のチップ２ａからのはみ出し量（オーバーハング量）Ｇだけコレット２５の水平方向の位置補正を行う。すなわち、図７（ａ）のように、コレット２５が、オーバーハング量Ｇだけチップ２ｂを最下位のチップ２ａからはみ出るようにチップ２ａの上に搭載すると、補正部３２は、オーバーハング量Ｇだけ図７（ａ）の矢印の向き（つまり、チップ２ｂがオーバーハングしている方向と反対の方向）にコレット２５を水平移動させる。これにより、図７（ｂ）に示すように、吸着部材６の端部２０（ボンディングするチップ２ｂが最下位のチップ２ａからはみ出す側）が基準位置Ｓに対応した状態で、コレット２５がボンディングするチップ２ｂを押しつける。

【0057】

これにより、本実施形態のボンディング装置においてコレット２５は、ボンディングされた最下位のチップ２ａから、ボンディングしようとするチップ２ｂまでの重なり部分のみを押すことができる。従って、押すべき箇所（重なり部分）には均一に十分な荷重をかけることができ、上のチップ２ｂのオーバーハング部分（チップ２ｂがはみ出している部分）には荷重をかけないものとなる。

【0058】

第２実施形態のボンディング装置を使用して、積層型半導体装置を形成するボンディング方法を図８のフローチャートを用いて説明する。

【0059】

まず、第１実施形態のステップＳ１と同様に、チップ２（最下位のチップ２ａ）を基板１にボンディングする（ステップＳ１１）。次に以下の方法で、チップ２（２ｃ、２ｂ）をボンディングする。チップ２ｃのボンディング方法と、チップ２ｂのボンディング方法は同様の方法であり、以下、チップ２ｂのボンディング方法を説明する。

【0060】

積層するチップ２（２ｂ）をボンディングするためのコレット２５を選択する（ステップＳ１２）。本実施形態では、吸着部材２６のチップ対応面２８の形状は、図７に示すように、ボンディングするチップ２ｂのサイズとほぼ同一形状及び同一サイズである。このため、ボンディングするチップ２ｂのサイズが、ボンディングされている最上位のチップ２ｃのサイズと異なる場合（異なるサイズのチップをボンディングしようとする場合）は、最上位のチップ２ｃをボンディングしたコレットのチップ対応面とは異なるサイズのチップ対応面を有するコレットに交換する。一方、ボンディングするチップ２ｂのサイズが、ボンディングされている最上位のチップ２ｃのサイズと同じである場合（同じチップをボンディングしようとする場合）は、ステップＳ１２において、最上位のチップ２ｃをボンディングしたコレット２５と同様のコレットを使用すればよいため、コレット２５を交換する必要はない。

【0061】

第１実施形態のステップＳ３と同様に、制御手段２９は、ボンディングされている最下位のチップ２ａの端部９であり、その上にボンディングするチップ２ｂがはみ出す側の基準位置Ｓを特定する（ステップＳ１３）。

【0062】

コレット２５は、チップ２（２ｂ）をピックアップ（ステップＳ１４）した後、吸着部材６の端部２０が基準位置Ｓからオーバーハング量Ｇだけはみ出るように、チップ２ｂを、ボンディングされている最上位のチップ２ｃに搭載する（ステップＳ１５）。すなわち、制御手段２９は、オーバーハング量記憶部３１に記憶されているオーバーハング量Ｇに基づいて、ボンディングされている最上位のチップ２ｃの上に、基準位置Ｓからオーバーハング量Ｇだけずらしてチップ２（２ｂ）を積層する。

【0063】

制御手段２９は、オーバーハング量Ｇだけ図７（ａ）の矢印の向き（つまり、チップ２ｂがオーバーハングしている方向と反対の方向）にコレット２５を水平移動させる（ステップＳ１６）。これにより、図７（ｂ）に示すように、吸着部材６の端部２０が基準位置Ｓに対応する。

【0064】

その後、コレット２５は、その位置でチップ２ｂを押しつけて、図７（ｂ）の矢印に示すように、荷重をかける（ステップＳ１７）。これにより、ボンディングされている最下位のチップ２ａから、ボンディングしようとするチップ２ｂまでの重なり部分のみに、均一に十分な荷重をかけることができる。従って、押すべき箇所（重なり部分）には十分な荷重をかけることができ、上のチップ２ｂ、２ｃのオーバーハング部分（チップ２ｂ、２ｃがはみ出している部分）には荷重をかけないものとなる。

【0065】

このようにして、コレット５はピックアップ位置３とボンディング位置４とを往復動作して、必要な数だけチップ２の積層を行い、積層型半導体装置を形成する（ステップＳ１２～ステップＳ１８）。

【0066】

第２実施形態のボンディング装置及びボンディング方法でも、前記第１実施形態のボンディング装置及びボンディング方法と同様の作用効果を奏する。なお、図７に示すボンディング装置において図１と同様の部材については、図１と同一符号を付してその説明を省略する。

【0067】

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、基板に積層するチップの数は問わず、チップの種類数も１種類であっても複数種類であってもよい。すなわち、第１実施形態では、説明を簡単にするため、チップの数を２つとした（つまり、チップ２ａは最下位のチップであり、最上位のチップである）が、図７に示すように３つ以上であってもよい。この場合、オーバーハング量は、図７に示すように、最下位のチップ２ａの端部９が基準位置Ｓとなって、この基準位置Ｓからボンディングするチップ２ｂがはみ出す量である。従って、コレット５のチップ対応面は、最下位のチップ２ａの端部９から、ボンディングするチップ２ｂの端部１５までの範囲を有するサイズとなる。第１実施形態において、コレットの動きを補正しないものであってもよい。

【符号の説明】

【0068】

２ チップ
２ａ 最下位のチップ
２ｂ ボンディングするチップ
２ｃ 最上位のチップ
３ ピックアップ位置
４ ボンディング位置
５ コレット
９ 端部
１６、２９ 制御手段
Ｓ 基準位置
１７ 基準位置特定部
１９、３２ 補正部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】