知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】2023-02-10
(45)【発行日】2023-02-20
(54)【発明の名称】半導体装置の製造装置、および、半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/52 20060101AFI20230213BHJP
H01L 21/60 20060101ALI20230213BHJP
【ＦＩ】
H01L21/52 F
H01L21/60 311T
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2021565367
(86)(22)【出願日】2020-11-10
(86)【国際出願番号】 JP2020041939
(87)【国際公開番号】W WO2021124732
(87)【国際公開日】2021-06-24
【審査請求日】2021-09-03
(31)【優先権主張番号】P 2019227360
(32)【優先日】2019-12-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】瀬山 耕平
(72)【発明者】
【氏名】高橋 誠
【審査官】堀江 義隆
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１５／１７０６４５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１２－１７４７５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０６９５５４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／５２
Ｈ０１Ｌ ２１／６０
Ｈ０５Ｋ １３／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板が載置されるステージと、前記ステージに対して相対的に、任意のポイントに移動可能なボンディングヘッドと、
前記ボンディングヘッドの位置を検出する位置検出手段と、
前記ボンディングヘッドに取り付けられ、チップを保持するボンディングツールと、
前記ボンディングヘッドに取り付けられ、前記ステージ上面または前記ステージに載置された基板上面である載置面を上方から撮像する第一カメラと、
コントローラと、
を備え、前記コントローラは、
前記ボンディングヘッドを前記任意のポイントに移動させたうえで、前記ボンディングツールを駆動して、前記チップを前記載置面に載置させる載置処理と、
前記チップが載置された後の前記載置面を前記第一カメラに撮像させた画像を検査画像として取得する検査画像取得処理と、
前記検査画像内における前記チップの位置に基づいて、前記ボンディングツールに対する前記第一カメラのオフセット量であるカメラオフセット量の補正量をエリア補正量として算出する補正値算出処理と、
算出されたエリア補正量と、前記位置検出手段で検出された前記任意のポイントの位置と、を対応付けて記憶装置に記憶する記憶処理と、
を１以上のポイントそれぞれについて実行するように構成されている、
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、前記補正値算出処理において、前記検査画像内におけるチップの実位置と、設計上の前記カメラオフセット量から求まる前記検査画像内における前記チップの理想位置と、の差分に基づいて前記エリア補正量を算出する、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２に記載の半導体装置の製造装置であって、さらに、前記ボンディングツールを下側から撮像する第二カメラを備え、
前記コントローラは、前記載置処理に先立って、前記ボンディングツールに保持された前記チップを前記第二カメラに撮像させた画像をツール画像として取得するツール画像取得処理を、実行するように構成されており、
前記コントローラは、前記ツール画像に基づいて前記チップの中心に対する前記ボンディングツールの中心のオフセット量であるチップオフセット量を算出し、前記チップオフセットおよび設計上の前記カメラオフセット量に基づいて、前記検査画像内における前記チップの理想位置を算出する、
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のいずれか一項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、前記載置処理の実行後、前記ボンディングヘッドを水平移動させることなく、前記検査画像取得処理を実行する、ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項5】
請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造装置であって、前記位置検出手段は、前記ボンディングヘッドの駆動系に搭載された位置センサを含む、ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項6】
ボンディングツールおよび第一カメラが取り付けられたボンディングヘッドを、ステージの上の任意のポイントに移動させるステップと、前記ボンディングツールで保持されたチップを、前記ステージの上面または前記ステージに載置された基板の上面である載置面に載置するステップと、
前記チップが載置された後の前記載置面を前記第一カメラに撮像させた画像を検査画像として取得するステップと、
前記検査画像内における前記チップの位置に基づいて、前記ボンディングツールに対する前記第一カメラのオフセット量であるカメラオフセット量の補正量をエリア補正量として算出するステップと、
算出されたエリア補正量と、前記任意のポイントの位置と、を対応付けて記憶装置に記憶するステップと、
を１以上のポイントそれぞれについて実行する、ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項7】
基板が載置されるステージと、前記ステージに対して相対的に移動可能なボンディングヘッドと、
前記ボンディングヘッドに取り付けられ、チップを前記基板にボンディングするボンディングツールと、
前記ボンディングヘッドに取り付けられ、前記ステージ上面または前記ステージに載置された基板上面である載置面を上方から撮像する第一カメラと、
コントローラと、
を備え、前記コントローラは、
前記ボンディングヘッドを任意のポイントに移動させたうえで、前記ボンディングツールを駆動して、参照チップを前記載置面に載置させる第一載置処理と、
前記参照チップが載置された後の前記載置面を前記第一カメラに撮像させた画像を参照画像として取得する参照画像取得処理と、
前記参照画像に基づいて前記参照チップの真上に検査チップを載置できるように前記ボンディングヘッドを位置決めしたうえで、前記ボンディングツールを駆動して、検査チップを前記参照チップの上に載置させる第二載置処理と、
前記検査チップが載置された後の前記載置面を前記第一カメラに撮像させた画像を検査画像として取得する検査画像取得処理と、
前記検査画像内における前記参照チップと前記検査チップとの位置ずれに基づいて、前記ボンディングツールに対する前記第一カメラのオフセット量であるカメラオフセット量の補正量をエリア補正量として算出する補正値算出処理と、
算出されたエリア補正量と、前記任意のポイントの位置と、を対応付けて記憶装置に記憶する記憶処理と、
を１以上のポイントそれぞれについて実行するように構成されている、
ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書では、基板上に半導体チップを実装して半導体装置を製造する半導体装置の製造装置、および、半導体装置製造方法を開示する。
【背景技術】
【0002】
従来から、基板上に半導体チップを実装して半導体装置を製造する技術が広く知られている。かかる半導体装置の製造技術では、半導体チップを目標位置に確実に実装することが求められている。そのため、ボンディングヘッドに、半導体チップをボンディングするボンディングツールと、基板を撮像するカメラと、を設け、カメラでの撮像画像に基づいて基板に対するボンディングツールの相対位置を判断し、半導体チップを目標位置に実装することが従来から提案されている。
【0003】
かかる技術によれば、半導体チップをより確実に目標位置に実装できる。ここで、撮像画像に基づいて基板に対するボンディングツールの相対位置を正確に算出するためには、ボンディングツールとカメラとのオフセット量（以下「カメラオフセット量」という）の正確な値が必要となる。しかし、カメラオフセット量は、製造装置の歪み（特に、ボンディングヘッドの駆動系の歪み）や温度変化等に起因して変動することが多く、カメラオフセット量の正確な値を取得することは難しかった。その結果、従来技術では、半導体チップの位置精度が低下する場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第６２５６４８６号公報
【文献】特開２００４－１４６７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１および特許文献２には、ボンディングツールで保持されたチップおよび基板の双方を同時に撮像可能な上下二視野カメラを設け、この二視野カメラで得られた画像に基づいて、検査用のチップが基板の目標位置に位置するようにボンディングヘッドを駆動し、載置されたチップの実際の位置から、必要な補正量を算出する技術が開示されている。
【0006】
かかる特許文献１，２によれば、チップの位置誤差をある程度、低減できる。しかしながら、特許文献１，２は、高価な上下二視野カメラが必要であり、コスト増加を招くおそれがあった。また、特許文献１では、補正量算出に当たって、アライメントマークが付された専用の基板が必要であった。また、特許文献２では、補正量算出の手順が非常に複雑で、時間がかかっていた。
【0007】
そこで、本明細書では、より簡易な手順で、半導体チップを実装する際の位置精度をより向上できる半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法を開示する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本明細書で開示する半導体装置の製造装置は、基板が載置されるステージと、前記ステージに対して相対的に、任意のポイントに移動可能なボンディングヘッドと、前記ボンディングヘッドの位置を検出する位置検出手段と、前記ボンディングヘッドに取り付けられ、チップを保持するボンディングツールと、前記ボンディングヘッドに取り付けられ、前記ステージ上面または前記ステージに載置された基板上面である載置面を上方から撮像する第一カメラと、コントローラと、を備え、前記コントローラは、前記ボンディングヘッドを前記任意のポイントに移動させたうえで、前記ボンディングツールを駆動して、前記チップを前記載置面に載置させる載置処理と、前記チップが載置された後の前記載置面を前記第一カメラに撮像させた画像を検査画像として取得する検査画像取得処理と、前記検査画像内における前記チップの位置に基づいて、前記ボンディングツールに対する前記第一カメラのオフセット量であるカメラオフセット量の補正量をエリア補正量として算出する補正値算出処理と、算出されたエリア補正量と、前記位置検出手段で検出された前記任意のポイントの位置と、を対応付けて記憶装置に記憶する記憶処理と、を１以上のポイントそれぞれについて実行するように構成されている、ことを特徴とする。
【0009】
この場合、前記コントローラは、前記補正値算出処理において、前記検査画像内におけるチップの実位置と、設計上の前記カメラオフセット量から求まる前記検査画像内における前記チップの理想位置と、の差分に基づいて前記エリア補正値を算出してもよい。
【0010】
また、この場合、さらに、前記ボンディングツールを下側から撮像する第二カメラを備え、前記コントローラは、前記載置処理に先立って、前記ボンディングツールに保持された前記チップを前記第二カメラに撮像させた画像をツール画像として取得するツール画像取得処理を、実行するように構成されており、前記コントローラは、前記ツール画像に基づいて前記チップの中心に対する前記ボンディングツールの中心のオフセット量であるチップオフセット量を算出し、前記チップオフセットおよび設計上の前記カメラオフセット量に基づいて、前記検査画像内における前記チップの理想位置を算出してもよい。
【0011】
また、前記コントローラは、前記載置処理の実行後、前記ボンディングヘッドを水平移動させることなく、前記検査画像取得処理を実行してもよい。
【0012】
また、前記位置検出手段は、前記ボンディングヘッドの駆動系に搭載された位置センサを含んでもよい。
【0013】
本明細書で開示される半導体装置の製造方法は、ボンディングツールおよび第一カメラが取り付けられたボンディングヘッドを、ステージの上の任意のポイントに移動させるステップと、前記ボンディングツールで保持されたチップを、前記ステージの上面または前記ステージに載置された基板の上面である載置面に載置するステップと、前記チップが載置された後の前記載置面を前記第一カメラに撮像させた画像を検査画像として取得するステップと、前記検査画像内における前記チップの位置に基づいて、前記ボンディングツールに対する前記第一カメラのオフセット量であるカメラオフセット量の補正量をエリア補正量として算出するステップと、算出されたエリア補正量と、前記任意のポイントの位置と、を対応付けて記憶装置に記憶するステップと、を１以上のポイントそれぞれについて実行する、ことを特徴とする。
【0014】
本明細書で開示される他の半導体装置の製造装置は、基板が載置されるステージと、前記ステージに対して相対的に移動可能なボンディングヘッドと、前記ボンディングヘッドに取り付けられ、チップを前記基板にボンディングするボンディングツールと、前記ボンディングヘッドに取り付けられ、前記ステージ上面または前記ステージに載置された基板上面である載置面を上方から撮像する第一カメラと、コントローラと、を備え、前記コントローラは、前記ボンディングヘッドを任意のポイントに移動させたうえで、前記ボンディングツールを駆動して、参照チップを前記載置面に載置させる第一載置処理と、前記参照チップが載置された後の前記載置面を前記第一カメラに撮像させた画像を参照画像として取得する参照画像取得処理と、前記参照画像に基づいて前記参照チップの真上に検査チップを載置できるように前記ボンディングヘッドを位置決めしたうえで、前記ボンディングツールを駆動して、検査チップを前記参照チップの上に載置させる第二載置処理と、前記検査チップが載置された後の前記載置面を前記第一カメラに撮像させた画像を検査画像として取得する検査画像取得処理と、前記検査画像内における前記参照チップと前記検査チップとの位置ずれに基づいて、前記ボンディングツールに対する前記第一カメラのオフセット量であるカメラオフセット量の補正量をエリア補正量として算出する補正値算出処理と、算出されたエリア補正量と、前記任意のポイントの位置と、を対応付けて記憶装置に記憶する記憶処理と、を１以上のポイントそれぞれについて実行するように構成されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本明細書で開示する半導体装置の製造装置および製造方法によれば、より簡易な手順で、半導体チップを実装する際の位置精度をより向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】製造装置の構成を示す模式図である。
【図2】半導体チップを基板上の目標位置にボンディングする際の流れを示すフローチャートである。
【図3】ツール画像の一例を示す図である。
【図4】載置面画像の一例を示す図である。
【図5】カメラオフセット誤差が生じる様子を示すイメージ図である。
【図6】エリア補正量の取得の流れを示すフローチャートである。
【図7A】エリア補正量の取得の流れを示すイメージ図である。
【図7B】エリア補正量の取得の流れを示すイメージ図である。
【図7C】エリア補正量の取得の流れを示すイメージ図である。
【図8】検査画像の一部拡大図である。
【図9】エリア補正量の他の取得手順を示すフローチャートである。
【図10】エリア補正量の他の取得手順を示すフローチャートである。
【図13】検査画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図面を参照して半導体装置の製造装置１０の構成について説明する。図１は、製造装置１０の構成を示す模式図である。この製造装置１０は、基板１００に複数の半導体チップ１１０をボンディングすることで半導体装置を製造する。
【0018】
製造装置１０は、ピックアップユニット１２と、ボンディングヘッド１４と、ステージ１６と、コントローラ１８と、を有している。ピックアップユニット１２は、ダイシングテープ１２０に載置された半導体チップ１１０を突き上げる突き上げピン２０と、突き上げられた半導体チップ１１０をその底面で保持するピックアップヘッド２２と、を有する。ピックアップヘッド２２は、水平方向に延びる回転軸Ｏを中心に回転可能となっている。ピックアップヘッド２２が、１８０度回転することで、ピックアップした半導体チップ１１０を厚み方向に１８０度反転させることができる。これにより、半導体チップ１１０のうちダイシングテープ１２０に接着されていた面が上方に向く。
【0019】
ボンディングヘッド１４は、図示しないＸＹ駆動機構により、ステージ１６の上面と平行な水平方向に移動する。ＸＹ駆動機構は、駆動源（モータ等）と、移動位置を検出するセンサ（例えばエンコーダ等）と、を備えている。このボンディングヘッド１４には、半導体チップ１１０を吸着保持するボンディングツール２４が設けられている。このボンディングツール２４は、図示しないＺ軸駆動機構により水平方向と直交する鉛直方向に昇降可能であるとともに、鉛直方向に延びる軸Ａを中心として回転可能となっている。
【0020】
また、ボンディングヘッド１４には、第一カメラ２６も設けられている。第一カメラ２６は、光軸が下方に延びる姿勢でボンディングヘッド１４に取り付けられており、ステージ１６の上面または当該ステージ１６に載置された基板１００の上面（以下「載置面」と呼ぶ）を撮像する。ボンディングツール２４および第一カメラ２６は、いずれも、ボンディングヘッド１４に固定されているため、両者は、ボンディングヘッド１４とともに移動する。
【0021】
なお、以下では、ボンディングツール２４の中心軸に対する第一カメラ２６の光軸のオフセット量を「カメラオフセット量Ｏｃｍ」と呼ぶ。このカメラオフセット量Ｏｃｍの設計上の値は、基礎カメラオフセット量Ｏｃｍ＿ｂとして、コントローラ１８のメモリに予め記憶されている。ただし、駆動系の歪みや温度変化等に起因して、実際のカメラオフセット量Ｏｃｍと基礎カメラオフセット量Ｏｃｍ＿ｂとの間には、若干の誤差が発生する場合がある。そこで、本例では、半導体チップ１１０のボンディング処理に先立って、実際のカメラオフセット量Ｏｃｍと基礎カメラオフセット量Ｏｃｍ＿ｂと誤差を補正するためのエリア補正量Ｃを算出しているが、これについては後述する。
【0022】
ステージ１６は、図示しない搬送機構により搬送された基板１００を真空吸着して支持する。ステージ１６の近傍には、光軸が上方に延びる姿勢で配置された第二カメラ２８が、設けられている。第二カメラ２８は、ボンディングツール２４の底面および当該ボンディングツール２４で保持された半導体チップ１１０を撮像する。
【0023】
コントローラ１８は、製造装置１０の各部の駆動を制御するもので、例えば、各種演算を実行するプロセッサと、各種プログラムおよびデータを記憶するメモリと、を有する。このコントローラ１８は、ピックアップユニット１２およびボンディングヘッド１４を駆動して、基板１００上に複数の半導体チップ１１０をボンディングさせる。また、コントローラ１８は、ボンディングの位置精度を向上するために、複数のポイントＰｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｉｍａｘ）それぞれについて、上述したエリア補正量Ｃを算出し、記憶するが、これについては後述する。
【0024】
次に、半導体チップ１１０を基板１００上の目標位置にボンディングする際の流れについて、図２を参照して説明する。半導体チップ１１０を基板１００にボンディングする際、コントローラ１８は、まず、ボンディングヘッド１４およびピックアップユニット１２を駆動して、ボンディングツール２４の底面に半導体チップ１１０を保持させる（Ｓ１０）。続いて、コントローラ１８は、ボンディングツール２４が第二カメラ２８の視野に入るようにボンディングヘッド１４を移動させたうえで、第二カメラ２８で、半導体チップ１１０を保持したボンディングツール２４の底面を撮像させる（Ｓ１２）。以下では、このボンディングツール２４の底面を撮像した画像を「ツール画像４０」と呼ぶ。図３は、このツール画像４０の一例を示す図である。
【0025】
図３に示すように、ツール画像４０には、ボンディングツール２４の底面と、当該底面に吸着保持された半導体チップ１１０と、が写っている。コントローラ１８は、このツール画像４０に基づいて、Ｘ軸に対する半導体チップ１１０の傾きを算出し、当該傾きを補正するように（すなわち半導体チップ１１０の辺がＸ軸と平行になるように）、ボンディングツール２４を軸Ａ回りに回転させる。また、得られたツール画像４０は、コントローラ１８のメモリに一時記憶される。
【0026】
ツール画像４０が得られれば、コントローラ１８は、基板１００の上側にボンディングヘッド１４を移動させる（Ｓ１４）。その状態で、コントローラ１８は、第一カメラ２６を駆動して、載置面（すなわち基板１００上面）を撮像させる（Ｓ１６）。以下では、この第一カメラ２６で得られる画像を「載置面画像４２」と呼ぶ。図４は、載置面画像４２の一例を示す図である。
【0027】
載置面画像４２が得られれば、コントローラ１８は、この載置面画像４２、ツール画像４０、カメラオフセット量Ｏｃｍに基づいて、半導体チップ１１０と目標位置Ｐｔｇとの相対位置関係を算出する（Ｓ１８）。
【0028】
この算出原理について図４を参照して説明する。半導体チップ１１０の中心Ｐｃｐに対する目標位置Ｐｔｇのオフセット量である最終オフセット量Ｏｓは、Ｏｓ＝Ｏｃｐ＋Ｏｃｍ＋Ｏｔｇとなる。ここで、Ｏｃｐは、半導体チップ１１０の中心Ｐｃｐに対するボンディングツール２４の中心軸Ｐｔｌのオフセット量（以下「チップオフセット量Ｏｃｐという」）である。このチップオフセット量Ｏｃｐは、ツール画像４０を分析することで算出できる。また、Ｏｃｍは、ボンディングツール２４の中心軸Ｐｔｌに対する第一カメラ２６の光軸位置Ｐｃｍのオフセット量、すなわち、カメラオフセット量Ｏｃｍである。このカメラオフセット量Ｏｃｍは、予め記憶された基礎カメラオフセット量Ｏｃｍ＿ｂと、後述するエリア補正量Ｃと、に基づいて算出できる。
【0029】
さらに、Ｏｔｇは、第一カメラ２６の光軸位置Ｐｃｍに対する目標位置Ｐｔｇのオフセット量（以下「目標オフセット量Ｏｔｇ」という）である。この目標オフセット量Ｏｔｇは、載置面画像４２を分析することで算出できる。すなわち、図４に示すように、通常、基板１００には、位置決めの基準となる基板側マーク１０２が、存在する。図４の図示例では、基板側マーク１０２は、十文字状のマークであり、基板１００の四隅近傍に設けられている。第一カメラ２６は、この基板側マーク１０２が写り込むような画角で載置面を撮像する。したがって、載置面画像４２には、基板側マーク１０２が、写り込んでいる。載置面画像４２内における目標位置Ｐｔｇは、この基板側マーク１０２を基準として特定できる。また、載置面画像４２の中心位置は、第一カメラ２６の光軸位置Ｐｃｍとみなすことができる。そして、目標オフセット量Ｏｔｇは、載置面画像４２の中心位置（第一カメラ２６の光軸位置Ｐｃｍ）に対する載置面画像４２内における目標位置Ｐｔｇのオフセット量から求めることができる。
【0030】
半導体チップ１１０の中心Ｐｃｐと目標位置Ｐｔｇとの相対位置関係、すなわち、最終オフセット量Ｏｓが算出できれば、コントローラ１８は、この最終オフセット量Ｏｓ分だけボンディングヘッド１４を移動させる。これにより、ボンディングツール２４で保持された半導体チップ１１０は、目標位置Ｐｔｇの真上に位置することになる。この状態になれば、コントローラ１８は、ボンディングツール２４を下降させ、半導体チップ１１０を目標位置Ｐｔｇにボンディングさせる。
【0031】
以上の説明で明らかな通り、本例では、半導体チップ１１０の位置決めに当たって、チップオフセット量Ｏｃｐ、カメラオフセット量Ｏｃｍ、および、目標オフセット量Ｏｔｇを利用している。換言すれば、半導体チップ１１０を正確に位置決めするためには、チップオフセット量Ｏｃｐ、カメラオフセット量Ｏｃｍ、および、目標オフセット量Ｏｔｇそれぞれの正確な値が必要となる。ここでチップオフセット量Ｏｃｐおよび目標オフセット量Ｏｔｇの正確な値は、ツール画像４０および載置面画像４２から算出することができる。
【0032】
一方、カメラオフセット量Ｏｃｍは、ツール画像４０および載置面画像４２から把握することはできず、予め、正確な値を記憶しておく必要がある。ここで、上述した通り、コントローラ１８のメモリには、カメラオフセット量Ｏｃｍの設計上の値、すなわち、基礎カメラオフセット量Ｏｃｍ＿ｂが記憶されている。ただし、ボンディングヘッド１４の駆動系の歪み等に起因して、実際のカメラオフセット量Ｏｃｍと基礎カメラオフセット量Ｏｃｍ＿ｂとの間には、誤差（以下「カメラオフセット誤差」という）が生じる場合がある。
【0033】
これについて、図５を参照して説明する。図５は、カメラオフセット誤差が生じる様子を示すイメージ図である。ボンディングヘッド１４の駆動系には、機械的な歪みが生じる場合がある。例えば、図５に示すように、ボンディングヘッド１４のＸ方向の移動をガイドするＸガイドレール１５ｘに撓みが生じる場合がある。この場合、ボンディングヘッド１４の位置によって、ボンディングツール２４に対する第一カメラ２６の相対位置が変化し、カメラオフセット誤差が発生する場合がある。また、Ｘガイドレール１５ｘの撓みに伴い、第一カメラ２６の光軸またはボンディングツール２４の中心軸が傾く場合がある。この場合、載置面画像４２内における、ボンディングツール２４の中心軸に対する第一カメラ２６の光軸の相対位置が変化し、カメラオフセット誤差が発生する。こうしたカメラオフセット誤差は、ボンディングヘッド１４の位置によって異なる。例えば、上述したＸガイドレール１５ｘの撓み量は、当該Ｘガイドレール１５ｘの中心に近づくほど、大きくなりやすいため、カメラオフセット誤差も、Ｘガイドレール１５ｘの中心に近づくほど、大きくなりやすい。
【0034】
半導体チップ１１０を正確に位置決めするためには、ボンディングヘッド１４の位置によって異なるカメラオフセット誤差を正確に補正する必要がある。そこで、本例では、半導体チップ１１０のボンディングに先だって、このカメラオフセット誤差を補正するためのエリア補正量Ｃを、複数のポイントＰｉそれぞれについて取得している。以下、このエリア補正量Ｃの取得について説明する。
【0035】
図６は、エリア補正量Ｃの取得の流れを示すフローチャートである。また、図７Ａ～図７Ｃは、エリア補正量Ｃの取得の流れを示すイメージ図である。図６に示す処理は、半導体チップ１１０のボンディングに先だって行われる。また、コントローラ１８のメモリには、複数のポイントＰｉの座標値が予め記憶されている。この複数のポイントＰｉの個数や配置間隔、配置範囲等は、特に限定されない。例えば、通常、一つの基板１００には、複数の目標位置が設定されており、半導体チップ１１０は、この複数の目標位置に実装される。複数のポイントＰｉは、この複数の目標位置と同じであってもよい。
【0036】
エリア補正量Ｃを取得する際、コントローラ１８は、まず、パラメータｉを初期化し、ｉ＝１とする（Ｓ３０）。続いて、コントローラ１８は、ピックアップユニット１２およびボンディングヘッド１４を駆動して、検査チップ１３０を、ボンディングツール２４の先端に保持させる（Ｓ３２）。ここで、検査チップ１３０は、ボンディングツール２４で取り扱えるものであれば特に限定されない。したがって、検査チップ１３０は、例えば、実際にボンディングされる半導体チップ１１０でもよい。また、検査チップ１３０は、エリア補正量Ｃの算出のために特別に設けられた専用チップでもよい。この場合、検査チップ１３０には、何らかのアライメントマークが付されてもよい。
【0037】
次に、コントローラ１８は、ボンディングヘッド１４および第二カメラ２８を駆動して、ツール画像４０を取得する（Ｓ３４）。具体的には、コントローラ１８は、図７Ａに示すように、ボンディングツール２４が第二カメラ２８の真上に位置するようにボンディングヘッド１４を移動させたうえで、第二カメラ２８に、ボンディングツール２４およびこれに保持された検査チップ１３０を撮像させる。検査チップ１３０がＸ軸に対して傾いている場合、コントローラ１８は、当該傾きを解消するように、ボンディングツール２４を軸Ａ回りに回転させる。また、この撮像で得られたツール画像４０は、コントローラ１８のメモリに一時記憶される。
【0038】
次に、コントローラ１８は、ボンディングヘッド１４を、ポイントＰｉに移動させる（Ｓ３６）。この移動は、ボンディングヘッド１４の駆動系に搭載された位置センサ（例えば、エンコーダー等）の検知結果に基づいて制御される。ポイントＰｉに到達すれば、コントローラ１８は、図７Ｂに示すように、ボンディングツール２４を下降させて、検査チップ１３０を載置面に載置させる（Ｓ３８）。ここで、載置面は、上述した通り、ステージ１６の上面でもよいし、ステージ１６に載置された基板１００の上面でもよい。いずれの場合であっても、載置面には、特別なアライメントマークは、不要である。換言すれば、本例の場合、エリア補正量Ｃの取得のために、専用の基板１００等を用意する必要はない。
【0039】
検査チップ１３０を載置面に載置できれば、コントローラ１８は、図７Ｃに示すように、第一カメラ２６を駆動して、載置面および当該載置面に載置された検査チップ１３０を撮像させる（Ｓ４０）。以下では、この載置面および検査チップ１３０を撮像した画像を「検査画像４４」と呼ぶ。
【0040】
検査画像４４が得られれば、コントローラ１８は、この検査画像４４およびツール画像４０に基づいて、エリア補正量Ｃを算出する（Ｓ４２）。これについて、図８を参照して説明する。図８が、検査画像４４の一部拡大図である。
【0041】
本例では、検査画像４４内における検査チップ１３０の実位置と理想位置と、の差分に基づいてエリア補正量Ｃを算出する。ここで、検査チップ１３０の理想位置とは、カメラオフセット量Ｏｃｍが、基礎カメラオフセット量Ｏｃｍ＿ｂと等しい場合、換言すれば、カメラオフセット誤差がゼロの場合における、検査チップ１３０の検査画像４４内での位置のことである。図８では、検査チップ１３０の実位置を実線で、理想位置を、二点鎖線で図示している。
【0042】
理想位置は、検査画像４４の中心（すなわち第一カメラ２６の光軸）から、Ｌ＝Ｏｃｍ＿ｂ＋Ｏｃｐ分、ずれた位置となる。基礎カメラオフセット量Ｏｃｍ＿ｂは、繰り返し述べる通り、メモリに予め記憶されている。また、チップオフセット量Ｏｃｐは、ツール画像４０から求めることができる。
【0043】
また、検査チップ１３０の実位置は、検査画像４４を画像解析することで算出できる。例えば、検査チップ１３０に、アライメントマークが付されている場合には、当該アライメントマークをパターンマッチング等の技術を用いて抽出し、抽出されたアライメントマークの検査画像４４内での座標を特定すればよい。
【0044】
検査画像４４内での検査チップ１３０の実位置および理想位置が、それぞれ算出できれば、コントローラ１８は、両者の差分を算出し、その値を相殺する値をエリア補正量Ｃとして算出する。例えば、図８に示すように、検査チップ１３０の理想位置が、実位置からみて、（－Ｘ１，－Ｙ１）だけズレていたとする。この場合、コントローラ１８は、このズレを相殺する値（Ｘ１，Ｙ１）をエリア補正量Ｃとして算出する。半導体チップ１１０をボンディングツール２４する際には、基礎カメラオフセット量Ｏｃｍ＿ｂに、このエリア補正量Ｃを加算した値を、カメラオフセット量Ｏｃｍとして用いればよい。
【0045】
エリア補正量Ｃが算出できれば、コントローラ１８は、当該エリア補正量Ｃと、現在のポイントＰｉの位置と、を対応づけて、メモリに記憶する（Ｓ４４）。一つのポイントＰｉについて、エリア補正量Ｃが算出できれば、パラメータｉをインクリメントしたうえで（Ｓ４６）、ステップＳ３２に戻る。そして、同様の手順で新たなポイントＰｉにおけるエリア補正量Ｃを算出する。なお、新たなポイントＰｉのエリア補正量Ｃの取得に用いる検査チップ１３０は、ピックアップユニット１２から新たに供給されるチップでもよいし、載置面に既に載置された検査チップ１３０でもよい。したがって、例えば、複数のポイントＰｉそれぞれに一つずつ検査チップ１３０を載置するようにしてもよい。また、別の形態として、一つの検査チップ１３０を複数のポイントＰｉに順番に載置しながら、複数のエリア補正量Ｃを順次、取得するようにしてもよい。いずれにしても、全てのポイントＰｉについてエリア補正量Ｃが算出できれば（すなわちＳ４６でＹｅｓとなれば）、処理は終了となる。
【0046】
ここで、これまでの説明で明らかな通り、エリア補正量Ｃが補正する誤差は、載置面上の絶対位置を基準とする誤差ではなく、第一カメラ２６とボンディングツール２４とのカメラオフセット誤差である。そのため、本例では、エリア補正量Ｃを取得するために検査チップ１３０を載置する場合でも、当該検査チップ１３０の載置面に対する相対位置を厳密に管理する必要がない。その結果、検査チップ１３０の位置決めのための複雑な手順が不要であり、エリア補正量Ｃを、簡易な手順で得ることができる。
【0047】
また、このエリア補正量Ｃの算出に当たっては、検査チップ１３０の載置面に対する相対位置を厳密に管理する必要がないため、載置面に特別なアライメントマーク等が付されている必要がない。結果として、補正量算出のための特別な載置面を用意する必要がなく、補正量取得に要するコストや手間を低減できる。さらに、本例では、ボンディングツール２４と載置面とを同時に撮像する必要がないため、高価な上下二視野のカメラが不要であり、コストをより低減できる。さらに、本例では、複数のポイントＰｉそれぞれについて、エリア補正量Ｃを算出し、記憶することで、位置依存の誤差にも対応でき、ボンディングの位置精度をより向上できる。
【0048】
次に、エリア補正量Ｃの取得手順の他の例について図９～図１３を参照して説明する。図９、図１０は、エリア補正量Ｃの他の取得手順を示すフローチャートである。また、図１１、図１２は、図９、図１０のフローチャートに従った取得手順の様子を示すイメージ図である。この例では、エリア補正量Ｃの取得のために、検査チップ１３０に加え、参照チップ１４０を用いる。参照チップ１４０は、検査チップ１３０より先に載置面に載置され、検査チップ１３０の位置決め目標として用いられるチップである。この参照チップ１４０は、その形状やサイズ等は、特に限定されない。この参照チップ１４０には、画像解析で当該参照チップ１４０の位置を把握しやすくするために、何らかのアライメントマークが設けられていてもよい。
【0049】
検査チップ１３０は、この参照チップ１４０の上に載置される。この検査チップ１３０の形状やサイズ等も特に限定されない。ただし、参照チップ１４０の表面にアライメントマークが付されている場合、検査チップ１３０は、透明材料、例えば、ガラスやポリカーボネート、アクリル、ポリエステル、透明セラミック等で構成される透明チップであってもよい。かかる構成とすることで、参照チップ１４０の上に検査チップ１３０を重ねても、参照チップ１４０のアライメントマークを確認できる。また、参照チップ１４０と同様に、検査チップ１３０の表面にも何らかのアライメントマークを設けてもよい。また、検査チップ１３０は、参照チップ１４０より小さいサイズでもよい。かかる構成とすることで、参照チップ１４０に対する位置がずれた状態で検査チップ１３０を参照チップ１４０の上に載置した場合でも、検査チップ１３０が参照チップ１４０から落下しにくくなる。
【0050】
エリア補正量Ｃを取得する場合、コントローラ１８は、まず、パラメータｉを初期化し、ｉ＝１とする（Ｓ５０）。続いて、コントローラ１８は、ボンディングヘッド１４およびピックアップユニット１２を駆動して、ボンディングツール２４の先端に参照チップ１４０を保持させる（Ｓ５２）。
【0051】
次に、コントローラ１８は、ボンディングヘッド１４および第二カメラ２８を駆動して、ツール画像４０を取得する（Ｓ５４）。具体的には、コントローラ１８は、図１１Ａに示すように、ボンディングツール２４が第二カメラ２８の真上に位置するようにボンディングヘッド１４を移動させたうえで、第二カメラ２８に、ボンディングツール２４およびこれに保持された参照チップ１４０を撮像させる。コントローラ１８は、このツール画像４０に基づいて、参照チップ１４０のＸ軸に対する傾きを算出し、当該傾きを解消するように、ボンディングツール２４を軸Ａ回りに回転させる。
【0052】
次に、コントローラ１８は、ボンディングヘッド１４を、ポイントＰｉに移動させる（Ｓ５６）。この移動は、ボンディングヘッド１４の駆動系に搭載された位置センサ（例えば、エンコーダー等）の検知結果に基づいて制御される。ポイントＰｉに到達すれば、コントローラ１８は、図１１Ｂに示すように、ボンディングツール２４を下降させて、参照チップ１４０を載置面に載置させる（Ｓ５８）。ここで、載置面は、ステージ１６の上面でもよいし、ステージ１６に載置された基板１００の上面でもよい。
【0053】
参照チップ１４０が載置面に載置されれば、コントローラ１８は、ボンディングツール２４に検査チップ１３０を保持させる（Ｓ６０）。そして、コントローラ１８は、ボンディングヘッド１４および第二カメラ２８を駆動して、ツール画像４０を取得する（Ｓ６２）。すなわち、コントローラ１８は、図１１Ｃに示すように、ボンディングツール２４が第二カメラ２８の真上に位置するようにボンディングヘッド１４を移動させたうえで、第二カメラ２８に、ボンディングツール２４およびこれに保持された検査チップ１３０を撮像させる。コントローラ１８は、このツール画像４０に基づいて、検査チップ１３０のＸ軸に対する傾きを算出し、当該傾きを解消するように、ボンディングツール２４を軸Ａ回りに回転させる。また、コントローラ１８は、このツール画像４０をメモリに一時記憶する。
【0054】
続いて、コントローラ１８は、ボンディングヘッド１４をポイントＰｉに移動させたうえで（Ｓ６４）、図１２Ａに示すように、参照チップ１４０が載置された載置面を第一カメラ２６に撮像させる（Ｓ６６）。以下では、この参照チップ１４０が載置された載置面を撮像した画像を「参照画像」と呼ぶ。次に、コントローラ１８は、ボンディングツール２４で保持されている検査チップ１３０が参照チップ１４０の真上に位置するように、ボンディングヘッド１４を移動させる（Ｓ６８）。すなわち、コントローラ１８は、参照画像およびステップＳ６２で取得されたツール画像４０に基づいて、載置面に載置された参照チップ１４０と、ボンディングツール２４に保持された検査チップ１３０と、の相対位置を算出する。この相対位置の算出手順は、カメラオフセット量Ｏｃｍとして、基礎カメラオフセット量Ｏｃｍ＿ｂを用いる点を除けば、図５を参照して説明した手順と同じである。すなわち、コントローラ１８は、ツール画像４０に基づいて、検査チップ１３０に対するボンディングツール２４のオフセット量であるチップオフセット量Ｏｃｐを算出する。また、コントローラ１８は、参照画像に基づいて、第一カメラ２６の光軸（すなわち参照画像の中心）に対する目標位置（すなわち参照チップ１４０）のオフセット量である目標オフセット量Ｏｔｇを算出する。そして、コントローラ１８は、この算出されたチップオフセット量Ｏｃｐと、目標オフセット量Ｏｔｇと、基礎カメラオフセット量Ｏｃｍ＿ｂと、を加算した値を、最終オフセット量Ｏｓとして算出する。実際のカメラオフセット量Ｏｃｍが、基礎カメラオフセット量Ｏｃｍ＿ｂと同じ場合、算出された最終オフセット量Ｏｓは、検査チップ１３０に対する参照チップ１４０のオフセット量となる。そのため、Ｏｃｍ＝Ｏｃｍ＿ｂの場合、ボンディングヘッド１４を、この最終オフセット量Ｏｓ分だけ移動させれば、検査チップ１３０を参照チップ１４０の真上に位置することになる。
【0055】
コントローラ１８は、検査チップ１３０が、参照チップ１４０の真上に位置すれば、図１２Ｂに示すように、ボンディングツール２４を駆動して、検査チップ１３０を参照チップ１４０の上に載置させる（Ｓ７０）。続いて、コントローラ１８は、図１２Ｃに示すように、第一カメラ２６に載置面を撮像させ、検査画像４４を取得する（Ｓ７４）。
【0056】
検査画像４４が得られれば、コントローラ１８は、この検査画像４４に基づいて、エリア補正量Ｃを算出する（Ｓ７６）。これについて図１３を参照して説明する。図１３は、検査画像４４の一例を示す図である。この図１３において、参照チップ１４０は、二点鎖線で、検査チップ１３０は、実線で図示されている。本例では、検査画像４４内における検査チップ１３０の置と参照チップ１４０の位置と、の差分に基づいてエリア補正量Ｃを算出する。すなわち、本例では、Ｏｃｍ＝Ｏｃｍ＿ｂとして、検査チップ１３０を参照チップ１４０に対して位置決めし、参照チップ１４０の上に載置している。したがって、Ｏｃｍ＝Ｏｃｍ＿ｂの場合、参照チップ１４０の中心Ｐｒ（白抜きのバツ印）と検査チップ１３０の中心Ｐｅ（黒塗りのバツ印）は、一致するはずである。逆に、Ｏｃｍ≠Ｏｃｍ＿ｂであり、両者の間にオフセット誤差が生じている場合、当該オフセット誤差の分だけ、検査チップ１３０は参照チップ１４０に対してズレる。したがって、検査画像４４を解析し、参照チップ１４０に対する検査チップ１３０のズレ量を抽出すれば、当該ズレを補正するためのエリア補正量Ｃが得られる。
【0057】
図１３の例では、検査チップ１３０は、参照チップ１４０に対して、（Ｘ１，－Ｙ１）だけズレている。したがって、この場合、当該ズレを補正するためのエリア補正量Ｃは、（－Ｘ１，Ｙ１）となる。
【0058】
エリア補正量Ｃが算出できれば、コントローラ１８は、当該エリア補正量Ｃと、ポイントＰｉの座標値と、を対応づけて、メモリに記憶する（Ｓ７８）。一つのポイントＰｉについて、エリア補正量Ｃが算出できれば、パラメータｉをインクリメントしたうえで（Ｓ８２）、ステップＳ５２に戻る。そして、同様の手順で新たなポイントＰｉにおけるエリア補正量Ｃを取得する。なお、新たなポイントＰｉのエリア補正量Ｃの取得に用いる参照チップ１４０および検査チップ１３０は、ピックアップユニット１２から新たに供給されるチップでもよいし、載置面に既に載置された参照チップ１４０および検査チップ１３０でもよい。全てのポイントＰｉについてエリア補正量Ｃが取得できれば（すなわち、ステップＳ８０でＹｅｓとなれば）、処理は終了となる。
【0059】
ここで、これまでの説明で明らかな通り、本例では、検査チップ１３０に先立って載置した参照チップ１４０を、検査チップ１３０の載置目標位置として用いている。そのため、載置面に特別なアライメントマーク等が付されている必要がない。結果として、補正量算出のための特別な載置面を用意する必要がなく、補正量算出に要するコストや手間を低減できる。また、本例では、理論上の目標位置ではなく、載置面に地裁に載置された参照チップ１４０を、目標位置としている。したがって、カメラオフセット誤差、ひいては、エリア補正量Ｃを、より正確に算出することができる。
【0060】
さらに、本例では、ボンディングツール２４と載置面とを同時に撮像する必要がないため、高価な上下二視野のカメラが不要であり、コストをより低減できる。さらに、本例では、複数のポイントＰｉについて、エリア補正量Ｃを算出し、記憶することで、位置依存の誤差にも対応でき、ボンディングの位置精度をより向上できる。
【符号の説明】
【0061】
１０ 半導体装置の製造装置、１２ ピックアップユニット、１４ ボンディングヘッド、１５ｘ Ｘガイドレール、１６ ステージ、１８ コントローラ、２０ 突き上げピン、２２ ピックアップヘッド、２４ ボンディングツール、２６ 第一カメラ、２８ 第二カメラ、４０ ツール画像、４２ 載置面画像、４４ 検査画像、１００ 基板、１０２ 基板側マーク、１１０ 半導体チップ、１２０ ダイシングテープ、１３０ 検査チップ、１４０ 参照チップ、Ｃ エリア補正量、Ｏｃｍ カメラオフセット量、Ｏｃｍ＿ｂ 基礎カメラオフセット量、Ｏｓ 最終オフセット量、Ｏｔｇ 目標オフセット量、Ｏｃｐ チップオフセット量。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図13】