特許 7560906 ボンディング装置、方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-25

(45)【発行日】2024-10-03

(54)【発明の名称】ボンディング装置、方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/52 20060101AFI20240926BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20240926BHJP

【ＦＩ】

H01L21/52 F

H01L21/60 311T

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023186790

(22)【出願日】2023-10-31

【審査請求日】2024-03-14

【早期審査対象出願】

(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】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】吉原 昭則

(72)【発明者】

【氏名】手井 森介

(72)【発明者】

【氏名】坂田 昇

(72)【発明者】

【氏名】田村 一成

【審査官】小池 英敏

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２３／０２１８４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－０７７９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９２３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０４０５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０５０８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０３０５１９９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／５２

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

Ｈ０１Ｌ ２３／００

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７－２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボンディング対象の半導体チップが配置されるフレームの端部を搬送可能に保持するレール部材と、
前記フレームに対して一方の方向から接近させる押圧部材と、
前記フレームに熱を与えるとともに、前記フレームを吸着するヒート部材であって、前記一方の方向と反対側の他方の方向から前記フレームに対して相対的に接近させるヒート部材と、
前記フレームが前記ヒート部材に吸着されているか否かを判定する判定部と、
前記判定部により、前記フレームが前記ヒート部材に吸着されていないと判定された場合に、前記押圧部材と、前記ヒート部材との間の距離を複数のステップに分割して接近させて前記フレームを前記押圧部材と前記ヒート部材で固定し、それぞれのステップの実行時間を設定可能にした制御部と、
を備えるボンディング装置。

【請求項2】

ボンディング対象の半導体チップが配置されるフレームの端部を搬送可能に保持するレール部材と、
前記フレームに対して一方の方向から接近させる押圧部材と、
前記フレームに熱を与えるヒート部材であって、前記一方の方向と反対側の他方の方向から前記フレームに対して相対的に接近させるヒート部材と、
前記押圧部材と、前記ヒート部材との間の距離を複数のステップに分割して接近させて前記フレームを前記押圧部材と前記ヒート部材で固定し、それぞれのステップの実行時間を設定可能にした制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記複数のステップにおけるステップの数を、ユーザの操作入力に基づき設定する、
ボンディング装置。

【請求項3】

ボンディング対象の半導体チップが配置されるフレームの端部を搬送可能に保持するレール部材と、
前記フレームに対して一方の方向から接近させる押圧部材と、
前記フレームに熱を与えるヒート部材であって、前記一方の方向と反対側の他方の方向から前記フレームに対して相対的に接近させるヒート部材と、
前記押圧部材と、前記ヒート部材との間の距離を複数のステップに分割して接近させて前記フレームを前記押圧部材と前記ヒート部材で固定し、それぞれのステップの実行時間を設定可能にした制御部と、
を備え、
前記制御部は、第１の時間に対応する前記複数のステップのうちの第１のステップにおける前記ヒート部材と前記フレームとの距離が、前記第１の時間よりも後の、前記第１の時間と連続する第２の時間に対応する前記複数のステップのうちの第２のステップにおける前記ヒート部材と前記フレームとの距離よりも大きくなるように、ユーザの操作入力に基づき前記複数のステップを設定する、
ボンディング装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記押圧部材と前記フレームとの間の第１の距離と、前記ヒート部材と前記フレームとの間の第２の距離と、を示す、時間に対応づけられた前記複数のステップを、ユーザの操作入力に基づき設定可能とする、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のボンディング装置。

【請求項5】

前記制御部は、
前記複数のステップの前記押圧部材および前記ヒート部材を所定の高さで停止させる前記実行時間を、ユーザの操作入力に基づき設定し、
前記複数のステップと、前記実行時間と、に基づいて、前記押圧部材によって前記フレームを前記ヒート部材に押し当てて固定させる、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のボンディング装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記複数のステップにおける所定のステップにおいて、前記ヒート部材による前記フレームに対する吸着動作の実行を、ユーザの操作入力に基づき設定する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のボンディング装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記複数のステップにおける前記第１の距離および前記第２の距離のそれぞれを、ユーザの操作入力に基づき設定する、
請求項４に記載のボンディング装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記判定部において前記フレームが前記ヒート部材に吸着されていないと判定された場合、前記押圧部材および前記ヒート部材を前記フレームに向かって前記複数のステップによって移動させて、前記押圧部材によって前記フレームを前記ヒート部材に押し当てて固定させる、
請求項１に記載のボンディング装置。

【請求項9】

ボンディング対象の半導体チップが配置されるフレームに対して一方の方向から接近する押圧部材であって、前記フレームを固定するための押圧部材と、
前記一方の方向と反対側の他方の方向から前記フレームに対して相対的に接近するヒート部材であって、前記フレームに熱を与えるとともに、前記フレームを吸着するヒート部材と、
を備えるボンディング装置を制御する方法であって、
前記フレームが前記ヒート部材に吸着されているか否かを判定することと、
前記フレームが前記ヒート部材に吸着されていないと判定された場合に、前記押圧部材と、前記ヒート部材との間の距離を複数のステップに分割して接近させて前記フレームを前記押圧部材と前記ヒート部材で固定し、それぞれのステップの実行時間を設定することと、
を含む方法。

【請求項10】

ボンディング対象の半導体チップが配置されるフレームに対して一方の方向から接近する押圧部材であって、前記フレームを固定するための押圧部材と、
前記一方の方向と反対側の他方の方向から前記フレームに対して相対的に接近するヒート部材であって、前記フレームに熱を与えるとともに、前記フレームを吸着するヒート部材と、
前記半導体チップへのボンディングを制御する制御部と、
を備えるボンディング装置における前記制御部のコンピュータに、
前記フレームが前記ヒート部材に吸着されているか否かを判定することと、
前記フレームが前記ヒート部材に吸着されていないと判定された場合に、前記押圧部材と、前記ヒート部材との間の距離を複数のステップに分割して接近させて前記フレームを前記押圧部材と前記ヒート部材で固定し、それぞれのステップの実行時間を設定させることと、
を実行させるプログラム。

【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、方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

ワイヤボンディング装置は、リードフレーム等の基板と半導体チップとをワイヤで接続する装置である。ワイヤボンディング装置は、ワイヤボンディングする際に、デバイスクランパによって、基板等ヒート支持体に固定する必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許出願公開２０２１／０３０５１９９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の技術は、半導体チップが配列されている半導体基板を、デバイスクランパおよび支持構造（例えばヒートブロック）でクランプして固定する。デバイスクランパは半導体チップを露出させる開口を有する。半導体基板がクランプされた状態で、デバイスクランパの開口に露出した半導体チップがボンディングされる。半導体基板がクランプされたときに、半導体基板に対するデバイスクランパのクランプ力によって半導体チップが支持構造から浮き上がることがある。当該技術では半導体チップの支持構造からの浮き上がりを検出する。そして、当該技術では、検出した浮き上がりに応じてクランプ力を調整することによって、適切なワイヤボンディングを実行可能とさせる。

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、半導体チップの支持構造からの浮き上がりを防止することはできないため、半導体基板および半導体チップが支持構造に適切に固定されないことから、適切なボンディングが実行されないという問題が生じる。

【0006】

そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、ボンディングの際に半導体基板および半導体チップを適切に固定可能とすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様におけるボンディング装置は、ボンディング対象の半導体チップが配置されるフレームの端部を搬送可能に保持するレール部材と、前記フレームに対して一方の方向から接近させる押圧部材と、前記フレームに熱を与えるヒート部材であって、前記一方の方向と反対側の他方の方向から前記フレームに対して相対的に接近させるヒート部材と、前記押圧部材と、前記ヒート部材との間の距離を複数のステップに分割して接近させて前記フレームを前記押圧部材と前記ヒート部材で固定し、それぞれのステップの実行時間を設定可能にした制御部と、を備える。

【0008】

本発明の一態様における方法は、ボンディング対象の半導体チップが配置されるフレームに対して一方の方向から接近する押圧部材であって、前記フレームを固定するための押圧部材と、前記一方の方向と反対側の他方の方向から前記フレームに対して相対的に接近するヒート部材であって、前記フレームに熱を与えるヒート部材と、を備えるボンディング装置を制御する方法であって、前記押圧部材と、前記ヒート部材との間の距離を複数のステップに分割して接近させて前記フレームを前記押圧部材と前記ヒート部材で固定し、それぞれのステップの実行時間を設定すること、を含む。

【0009】

本発明の一態様におけるプログラムは、ボンディング対象の半導体チップが配置されるフレームに対して一方の方向から接近する押圧部材であって、前記フレームを固定するための押圧部材と、前記一方の方向と反対側の他方の方向から前記フレームに対して相対的に接近するヒート部材であって、前記フレームに熱を与えるヒート部材と、前記半導体チップへのボンディングを制御する制御部と、を備えるボンディング装置における前記制御部のコンピュータに、前記押圧部材と、前記ヒート部材との間の距離を複数のステップに分割して接近させて前記フレームを前記押圧部材と前記ヒート部材で固定し、それぞれのステップの実行時間を設定させること、を実行させる。

【発明の効果】

【0010】

本発明により、ボンディングの際に半導体基板および半導体チップを適切に固定可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】ボンディング装置の概略構成を示す側面図である。

【図2】デバイスクランパが半導体基板をクランプしている状態を示す平面図である。

【図3】クランプステップデータベースＤ１４１の一例を示す図である。

【図4】クランプステップシーケンスを含む実装処理の流れを示すフローチャートである。

【図5】複数のステップのそれぞれにおける各構成要素の位置関係を示す概要図である。

【図6】ボンディング装置の複数のステップのそれぞれにおける各構成要素の位置関係および吸着のタイミングを示すグラフである。

【図7】解除ステップデータベースＤ１４２の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＝＝＝ボンディング装置１００の構成＝＝＝
図１を参照して、ボンディング装置１００の構成について説明する。図１は、ボンディング装置１００の概略構成を示す側面図である。ボンディング装置１００は、例えば、半導体基板２００（フレーム）のリードと配置される半導体ダイ２１０の電極とを接続するワイヤボンディングを実行する装置である。

【0013】

なお、ボンディング装置１００は、半導体ダイ２１０の電極にワイヤボンディングを実行する装置であることに限らず、例えば半導体ダイ２１０に対してダイボンディングやフリップチップボンディングなどを実行する装置であってもよい。以下、一例として、ボンディング装置１００は半導体ダイ２１０に対してワイヤボンディングを実行する装置として説明する。

【0014】

ボンディング装置１００は、半導体ダイ２１０にワイヤを接続する際に、後述するヒート支持体１１０とクランパ１２０とで半導体基板２００を固定する。しかし、ヒート支持体１１０およびクランパ１２０で半導体基板２００をクランプする際に、ヒート支持体１１０の熱によって半導体基板２００または半導体ダイ２１０に反りを生じさせるおそれがある。これは、半導体基板２００に対してヒート支持体１１０を急激に近づけて接触させて加熱されることにより、半導体基板２００に膨らみが生じるためと推測される。

【0015】

そこで、ボンディング装置１００は、半導体基板２００および半導体ダイ２１０がヒート支持体１１０の熱によって反らないよう、ヒート支持体１１０およびクランパ１２０のそれぞれを複数のステップで半導体基板２００に徐々に接近させることにより、半導体基板２００を固定する。これにより、ボンディング装置１００では、急激な温度変化による半導体基板２００の変形を抑制することで、半導体ダイ２１０の正確なボンディングを実現できる。

【0016】

以下では、便宜上、ヒート支持体１１０およびクランパ１２０のそれぞれを複数のステップによって半導体基板２００をクランプするシーケンスを「クランプステップシーケンス」という。

【0017】

図１に示すように、ボンディング装置１００は、ヒート支持体１１０と、クランパ１２０と、ボンディングヘッド１３０と、制御部１４０と、レール部材１５０とを含む。

【0018】

ヒート支持体１１０（ヒート部材）は、レール部材１５０に沿って搬送される半導体基板２００の一方の裏面２００ａをボンディング動作中に支持する。ヒート支持体１１０は、例えば１５０度～３００度程度に加熱されたヒートブロックである。ヒート支持体１１０には、例えば、半導体基板２００と接する面に、半導体基板２００および半導体ダイ２１０を吸着して固定するための吸着穴が設けられる。すなわち、ヒート支持体１１０は、例えば、半導体基板２００の一方の裏面２００ａを吸着することで半導体基板２００を固定しつつ、半導体基板２００に熱を与えることによりボンディングを可能とさせる。

【0019】

クランパ１２０（押圧部材）は、半導体基板２００をヒート支持体１１０と挟み込んで、半導体基板２００を固定する。クランパ１２０は、ヒート支持体１１０と反対方向から半導体基板２００の実装面２００ｂに接近する。そして、クランパ１２０は、ヒート支持体１１０の方向に向かって半導体基板２００にクランプ力を与えて、半導体基板２００を固定する。クランパ１２０は、例えば、所望のクランプ力でヒート支持体１１０に半導体基板２００を固定するためのクランプアーム１２２を含んでいてもよい。

【0020】

図２を参照して、クランパ１２０の形状および半導体ダイ２１０の露出状態について説明する。図２は、クランパ１２０が半導体基板２００をクランプしている状態を示す平面図である。図２に示すように、クランパ１２０は、例えば、金属製材料で形成され、半導体ダイ２１０を露出させるための開口１２１を有する。開口１２１は、例えば、図２に示すように複数の半導体ダイ２１０のそれぞれを単独で露出させるものであってもよいし、複数の半導体ダイ２１０をまとめて露出させるものであってもよい。これにより、ボンディング装置１００は、半導体基板２００をヒート支持体１１０に固定した状態で、ボンディング動作による半導体基板２００のズレを抑制しながら、ボンディングを実行できる。

【0021】

図１に戻り、ボンディングヘッド１３０は、ＸＹテーブル１３１と、Ｚ軸駆動機構１３２と、ボンディングツール１３３とを含む。ＸＹテーブル１３１は、ボンディングツール１３３をＸ方向およびＹ方向に移動させる。Ｚ軸駆動機構１３２は、ボンディングツール１３３をＺ方向に移動させる。ボンディングツール１３３は、ワイヤが挿通される円筒状であり、ワイヤを半導体ダイ２１０の電極にワイヤボンディングする。

【0022】

制御部１４０は、ヒート支持体１１０、クランパ１２０およびボンディングヘッド１３０の動作を制御する。制御部１４０は、記憶部１４１と、設定部１４２と、実行部１４３と、判定部１４４とを含む。

【0023】

制御部１４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部：circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、ボンディング制御部５０のＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置に予め格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体に予め格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでボンディング制御部５０のＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。

【0024】

記憶部１４１は、クランプステップシーケンスにおけるヒート支持体１１０およびクランパ１２０の動作条件を記憶する。記憶部１４１は、クランプステップデータベースＤ１４１を備える。図３を参照して、クランプステップデータベースＤ１４１について説明する。図３は、クランプステップデータベースＤ１４１の一例を示す図である。図３に示すように、クランプステップデータベースＤ１４１は、例えば、ステップＩＤを主キーとして、ステップ数と、吸着ステップと、ステップ番号と、クランパの高さ割合と、ヒート支持体の高さ割合と、遅延タイマとを関連づけて記憶する。ボンディング装置１００は、例えばユーザの任意の操作入力に基づきクランプステップデータベースＤ１４１を生成する。

【0025】

ステップ数とは、クランプステップシーケンスにおいて実行されるステップの数である。具体的には、ステップ数が「４」に設定されている場合、ボンディング装置１００は、ステップを４つに分けてヒート支持体１１０およびクランパ１２０のそれぞれを半導体基板２００に徐々に近づけてクランプする。

【0026】

吸着ステップとは、ヒート支持体１１０によって半導体基板２００を吸着固定する吸着動作を実行するステップのステップ番号が格納される。吸着動作とは、ヒート支持体１１０の吸着穴を真空状態して、吸着穴への吸引力により半導体基板２００をヒート支持体１１０に固定する動作である。吸着ステップは、複数のステップのうちのいずれかのステップに設定され、例えばヒート支持体１１０が半導体基板２００に接触するときのステップに設定されることが望ましい。具体的には、吸着ステップが「３」に設定されている場合、ボンディング装置１００は、複数のステップ（例えばステップ数が「４」）のうちステップ３において、ヒート支持体１１０の吸着穴を真空状態にして半導体基板２００を吸着可能な状態にする。

【0027】

ステップ番号とは、複数のステップのそれぞれの順番を示す番号である。

【0028】

クランパの高さ割合とは、クランパ１２０の初期位置を「０％」とし、クランパ１２０が半導体基板２００と接触する位置を「１００％」とする割合である。クランプステップデータベースＤ１４１では、各ステップのそれぞれに当該高さ割合が設定される。すなわち、ユーザは、各ステップについて、クランパ１２０を半導体基板２００にどの程度接近させるかを設定できる。なお、ボンディング装置１００は、ステップが進むにつれて高さ割合が大きくなるように設定されることに限られず、所定のステップの高さ割合が次のステップの高さ割合よりも大きい高さ割合となるように設定されることを妨げない。また、当該高さ割合に替えて、半導体基板２００の固定位置とクランパ１２０の初期位置との距離を、クランプステップデータベースＤ１４１に記憶されていてもよい。

【0029】

ヒート支持体の高さ割合とは、ヒート支持体１１０の初期位置を「０％」とし、ヒート支持体１１０が半導体基板２００と接触する位置を「１００％」とする割合である。クランプステップデータベースＤ１４１では、各ステップのそれぞれに当該高さ割合が設定される。すなわち、ユーザは、各ステップについて、ヒート支持体１１０を半導体基板２００にどの程度接近させるかを設定できる。なお、ボンディング装置１００は、ステップが進むにつれて高さ割合が大きくなるように設定されることに限られず、所定のステップの高さ割合が次のステップの高さ割合よりも大きい高さ割合となるように設定されることを妨げない。また、当該高さ割合に替えて、半導体基板２００の固定位置とヒート支持体１１０の初期位置との距離を、クランプステップデータベースＤ１４１に記憶されていてもよい。

【0030】

実行時間とは、各ステップにおいて、ヒート支持体１１０およびクランパ１２０のそれぞれの動作を停止させる時間である。具体的には、ボンディング装置１００は、ステップ１に対して「１秒」の実行時間が設定されている場合、ステップ１においてクランパ１２０およびヒート支持体１１０のそれぞれの動作が完了した後に「１秒」間、クランパ１２０およびヒート支持体１１０のそれぞれの動作を停止させる。なお、クランプステップデータベースＤ１４１は、クランパ１２０およびヒート支持体１１０のそれぞれに対して異なる実行時間が設定されるように構成されていてもよい。これにより、ボンディング装置１００は、ヒート支持体１１０から半導体基板２００に徐々に熱を与えながら固定することが可能となり、クランプ時における半導体基板２００の反りを抑制することができる。なお、実行時間は、ヒート支持体１１０のみの動作を停止させる時間であってもよい。以下では、一例として、実行時間がヒート支持体１１０のみの動作を停止させる時間であることとして説明する。

【0031】

設定部１４２は、ユーザの任意の操作入力を受け付けて、ヒート支持体１１０およびクランパ１２０のそれぞれの動作手順を記憶部１４１に記憶させる。

【0032】

設定部１４２は、複数のステップによりヒート支持体１１０およびクランパ１２０が半導体基板２００を固定するように、動作手順を記憶部１４１に記憶させる。設定部１４２は、上記のクランプステップデータベースＤ１４１の各項目について設定可能とする。例えば、設定部１４２によってステップ数「４」が設定された場合、ボンディング装置１００は、４段階に分けてヒート支持体１１０およびクランパ１２０のそれぞれを半導体基板２００に徐々に近づける。これにより、ボンディング装置１００は、周辺環境に応じて適切なステップ数をユーザが設定可能となるため、動作時間の損失を抑制した正確なボンディングが可能となる。

【0033】

設定部１４２は、複数のステップにおける所定のステップにおいて、ヒート支持体１１０およびクランパ１２０を所定の高さで停止させる実行時間をユーザの操作入力に基づき設定する（図３の「実行時間」を設定）。例えば、設定部１４２は、ステップ数「３」が設定されている場合に、ステップ「２」において実行時間「２秒」を設定してもよい。この場合、ボンディング装置１００は、３つのステップにおける２番目のステップにおいてヒート支持体１１０およびクランパ１２０の移動を２秒間停止させる。これにより、ボンディング装置１００は、ヒート支持体１１０から半導体基板２００に徐々に熱を与えながら固定することが可能となり、半導体基板２００における急激な温度変化をよる、クランプ時の半導体基板２００の反りを抑制することができる。

【0034】

ここで、設定部１４２は、例えば、複数のステップにおける所定のステップにおいて、ヒート支持体１１０のみを所定の高さで停止させる実行時間をユーザの操作入力に基づき設定可能としてもよい。これにより、ボンディング装置１００は、ヒート支持体１１０から半導体基板２００に徐々に熱を与えながら固定することが可能となり、半導体基板２００における急激な温度変化をよる、クランプ時の半導体基板２００の反りを抑制することができる。

【0035】

設定部１４２は、複数のステップにおける所定のステップにおいて、ヒート支持体１１０およびクランパ１２０に対する吸着動作の実行を、ユーザの操作入力に基づき設定する（図３の「吸着ステップ」を設定）。これにより、ボンディング装置１００は、半導体基板２００の特性に応じた適切なタイミングで半導体基板２００を吸着して固定することが可能となり、クランプ時における半導体基板２００の反りを抑制することができる。

【0036】

設定部１４２は、ヒート支持体１１０およびクランパ１２０のそれぞれに対して、複数のステップを個別に設定可能としてもよい（図３の「ステップ数」を設定）。すなわち、ボンディング装置１００は、半導体基板２００の特性に応じてステップ数を設定することが可能となる。この場合、ボンディング装置１００は、例えば、クランパ１２０を先に半導体基板２００に接触させてからヒート支持体１１０を徐々に半導体基板２００に接近させて固定することや、ヒート支持体１１０を先に半導体基板２００に接触させてからクランパ１２０を後から半導体基板２００に接触させて固定することなどが可能となる。これにより、ボンディング装置１００は、半導体基板２００の反りを抑制し、正確なボンディングが可能となる。

【0037】

設定部１４２は、第１の時間に対応する複数のステップのうちの第１のステップにおけるヒート支持体１１０と半導体基板２００との距離が、第１の時間よりも後の、第１の時間と連続する第２の時間に対応する複数のステップのうちの第２のステップであって、当該第２のステップにおけるヒート支持体１１０と半導体基板２００との距離よりも大きくなるように、複数のステップを設定可能としてもよい。すなわち、設定部１４２は、ヒート支持体１１０が半導体基板２００に徐々に近づくように設定可能としてもよい。これにより、ボンディング装置１００は、半導体基板２００の反りを抑制し、正確なボンディングが可能となる。

【0038】

上記のとおり、ボンディング装置１００は、ユーザの任意の操作入力に基づき、ヒート支持体１１０およびクランパ１２０のそれぞれについて、ステップの個数、各ステップにおける動作量（高さ割合）、各ステップにおける停止時間（実行時間）を、設定可能とする。このように、ボンディング装置１００は、半導体ダイ２１０の配置や個数が異なる半導体基板２００のそれぞれの特性に応じて、クランプにかかるヒート支持体１１０およびクランパ１２０の動作条件をユーザに設定させることができるため、適切なボンディングが可能となる。

【0039】

実行部１４３は、記憶部１４１を参照して、設定された動作手順にしたがってヒート支持体１１０およびクランパ１２０を動作させる。すなわち、実行部１４３は、ヒート支持体１１０およびクランパ１２０を半導体基板２００に向かって複数のステップによって移動させることにより、クランパ１２０によって半導体基板２００をヒート支持体１１０に押し当てて固定させる。

【0040】

判定部１４４は、ヒート支持体１１０の吸着動作が成功したか否か（吸着されているか否か）を判定する。判定部１４４は、例えば、ヒート支持体１１０が半導体基板２００と接触して吸着動作を実行している状態において、吸着穴の真空度を測定することにより、吸着動作が成功しているか否かを判定してもよい。これにより、ボンディング装置１００は、複数のステップでヒート支持体１１０およびクランパ１２０を動作させるか否かを判断できる。

【0041】

レール部材１５０は、ボンディング対象の半導体チップが配置される半導体基板２００の端部を搬送可能に保持する部材である。レール部材１５０は、例えば、半導体基板２００の端部の上下の面を覆うようなコ型であってもよいし、半導体基板２００の端部の裏面が載置されるようなＬ字型であってもよく、半導体基板２００をレールに沿う方向に保持可能な形状であればよい。半導体基板２００は、レール部材１５０に沿って搬送装置（不図示）によって所定の位置に搬送される。ボンディング装置１００は、所定の位置に載置されたレール部材１５０上の半導体基板２００に対して、ヒート支持体１１０およびクランパ１２０でクランプする。

【0042】

＝＝＝ボンディング装置１００の動作＝＝＝
図４、図５、図６を参照して、ボンディング装置１００の動作について説明する。図４は、クランプステップシーケンスを含む実装処理の流れを示すフローチャートである。図５は、複数のステップのそれぞれにおける各構成要素の位置関係を示す概要図である。図６は、ボンディング装置１００の複数のステップのそれぞれにおける各構成要素の位置関係および吸着のタイミングを示すグラフである。図６では、横軸が時間経過を示し、縦軸が半導体基板２００を基準とした距離を示す。なお、図６において、「吸着」および「吸着チェック」については、縦軸が吸着動作のオンするタイミングを示す。

【0043】

以下では、ボンディング装置１００における複数のステップによって半導体基板２００をクランプするシーケンス（以下、「クランプステップシーケンス」という。）を含む実装処理について説明する。なお、以下では、一例として、図３に示すクランプステップデータベースＤ１４１におけるステップＩＤ「００１」の設定条件での動作について説明する。

【0044】

ステップＳ１００において、ボンディング装置１００は、搬送装置（不図示）によってレール部材１５０に沿って半導体基板２００を所定の位置に搬送する。ボンディング装置１００は、ヒート支持体１１０およびクランパ１２０によって、半導体基板２００を複数のステップによらずクランプする。このとき、ボンディング装置１００は、半導体基板２００に対するヒート支持体１１０の吸着動作が成功したか否かを判定する。ボンディング装置１００は、吸着動作が成功したと判定された場合（ステップＳ１００：ＮＯ）、処理をステップＳ１１１に移行させてボンディング動作を開始する。

【0045】

吸着動作が成功しなかったと判定された場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、ボンディング装置１００は、リトライ回数が所定の設定値未満であるか否かを判定する。ボンディング装置１００は、所定の設定値以上であると判定した場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、半導体基板２００をクランプできない事情が発生しいていると判断して、処理を停止させる（ステップＳ１０２）。

【0046】

リトライ回数が所定の設定値未満であると判定した場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ボンディング装置１００は、クランプステップシーケンスを実行するように設定されているか否かを判定する。ボンディング装置１００は、クランプステップシーケンスを実行するように設定されていない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、複数のステップによらずクランプする処理を実行する（ステップＳ１０４）。これにより、ボンディング装置１００は、リトライ時に必ずクランプステップシーケンスを実行するのではなく、状況に応じて迅速にボンディング動作を開始させることができる。

【0047】

クランプステップシーケンスを実行するように設定されている場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ボンディング装置１００は、クランプステップシーケンスを実行する。このように、ボンディング装置１００は、例えば、複数のステップによらずクランプしたことにより、半導体基板２００に反りなどが生じてヒート支持体１１０が半導体基板２００の吸着に失敗した場合、反りの発生を抑制可能なクランプステップシーケンスを実行可能に設定することができる。

【0048】

以下、ステップＳ１０５～ステップＳ１１０におけるクランプステップシーケンスについて説明する

【0049】

ステップＳ１０５において、ボンディング装置１００は、ステップＮをＮ＝１に設定する。ボンディング装置１００は、クランプステップデータベースＤ１４１に基づきユーザによって設定されたステップ条件（ここでは一例としてステップＩＤが「００１」の条件とする。）を特定する。

【0050】

ステップＳ１０６において、ボンディング装置１００は、ステップ条件のステップ数（以下、「設定ステップ数」という。ここでは設定ステップ数が「４」である。）とステップＮを比較して、現在のステップＮが設定ステップ数未満の場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、ステップ動作を継続させるために、処理をステップＳ１０７に移行する。一方、ボンディング装置１００は、現在のステップＮが設定ステップ数以上の場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、クランプステップシーケンスを完了したと判断し、処理をステップＳ１００に移行して正常に吸着できたか否かを判定する。

【0051】

ステップＳ１０７において、ボンディング装置１００は、ステップ条件に基づき複数のステップにおけるクランプ動作を実行する。具体的には、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、ボンディング装置１００は、ステップ１において、クランパ１２０を高さ割合Ｄ１０（ここでは高さ割合０％）から高さ割合Ｄ１１（ここでは高さ割合４０％）になるように半導体基板２００に近づける動作を実行する。ここで、例えば、ボンディング装置１００は、図６の破線で示すように、一定の速度でクランパ１２０を半導体基板２００に近づける（図６のステップ１）。

【0052】

これと同時に、ボンディング装置１００は、ヒート支持体１１０を高さ割合Ｄ２０（ここでは高さ割合０％）から高さ割合Ｄ２１（ここでは高さ割合４０％）になるように半導体基板２００に近づける動作を実行する。ここで、例えば、ボンディング装置１００は、図６の一点鎖線で示すように、一定の速度でヒート支持体１１０を半導体基板２００に近づける（図６のステップ１）。

【0053】

ステップＳ１０８において、ボンディング装置１００は、ステップ条件に基づきステップ１の実行時間が示す時間だけヒート支持体１１０の動作を停止させる（図６のステップ１の「実行時間」）。

【0054】

ステップＳ１０９において、ボンディング装置１００は、クランプステップデータベースＤ１４１を参照して、ヒート支持体１１０に吸着動作を実行させるか否かを特定する。ここでは、吸着ステップが「３」であるため、ボンディング装置１００は吸着動作を実行しない。

【0055】

ステップＳ１１０において、ボンディング装置１００は、ステップＮをインクリメントして処理をステップＳ１０６から繰り返す。

【0056】

具体的には、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示すように、ボンディング装置１００は、ステップ２において、クランパ１２０を高さ割合Ｄ１１（ここでは高さ割合４０％）から高さ割合Ｄ１２（ここでは高さ割合６０％）になるように半導体基板２００に近づける動作を実行する（図６のステップ２の破線）。同時に、ヒート支持体１１０を高さ割合Ｄ２１（ここでは高さ割合４０％）から高さ割合Ｄ２２（ここでは高さ割合８０％）になるように半導体基板２００に近づける動作を実行する（図６のステップ２の一点鎖線）。

【0057】

次に、図５（ｃ）および図５（ｄ）に示すように、ボンディング装置１００は、ステップ３において、クランパ１２０を高さ割合Ｄ１２（ここでは高さ割合６０％）から高さ割合Ｄ１３（ここでは高さ割合９５％）になるように半導体基板２００に近づける動作を実行する（図６のステップ３の破線）。同時に、ヒート支持体１１０を高さ割合Ｄ２２（ここでは高さ割合８０％）から定められた高さ割合（ここでは高さ割合１００％）になるように半導体基板２００に近づける動作を実行する（図６のステップ３の一点鎖線）。すなわち、ステップ３において、ヒート支持体１１０は半導体基板２００に接触する。

【0058】

ここで、ボンディング装置１００は、クランプステップデータベースＤ１４１を参照して、ステップ３においてヒート支持体１１０に吸着動作を実行させる（図６の「吸着」がＯＮ）。なお、ボンディング装置１００は、ステップ３の動作を開始するとともにヒート支持体１１０の吸着動作を開始してもよいし（図６のステップ３の二点鎖線）、ステップ３に移行してから所定の時間が経過した後に吸着動作を開始してもよい。これにより、ボンディング装置１００は、半導体基板２００の特性に応じた適切なタイミングで半導体基板２００を吸着して固定することが可能となり、クランプ時における半導体基板２００の反りを抑制することができる。

【0059】

また、ボンディング装置１００は、ヒート支持体１１０におけるステップ３の高さ割合の動作が完了したときに吸着動作を開始してもよい。具体的には、ボンディング装置１００は、図６の一点鎖線と半導体基板２００の位置を示す鎖線とが重なるポイントで吸着動作を開始してもよい。これにより、ボンディング装置１００は、半導体基板２００の特性に応じた適切なタイミングで半導体基板２００を吸着して固定することが可能となり、クランプ時における半導体基板２００の反りを抑制することができる。

【0060】

最後に、ボンディング装置１００は、ステップ４において、クランパ１２０を半導体基板２００に接触させて、ヒート支持体１１０およびクランパ１２０で半導体基板２００をクランプする。このとき、ステップＳ１０６において、ボンディング装置１００は、現在のステップ数「４」が設定ステップ数（ここでは「４」）以上であると判定して、ステップＳ１００に処理を移行して、正常に吸着できたか否かを判定する（図６の「吸着チェック」がＯＮ）。

【0061】

＝＝＝ボンディング装置１００の変形例＝＝＝
図７を参照して、ボンディング装置１００の変形例について説明する。図７は、解除ステップデータベースＤ１４２の一例を示す図である。変形例に係るボンディング装置１００における記憶部１４１は、解除ステップデータベースＤ１４２をさらに含んでいてもよい。ボンディング装置１００は、解除ステップデータベースＤ１４２を参照して、ヒート支持体１１０およびクランパ１２０で半導体基板２００をクランプしている状態でボンディングが完了した後に、吸着動作を適切なタイミングで解除するとともに、クランプ状態を複数のステップで解除する。これにより、ボンディング装置１００は、半導体基板２００のクランプ状態を解除するときの振動によるワイヤの断線などを回避することができる。

【0062】

図７に示すように、解除ステップデータベースＤ１４２は、例えば、解除ステップＩＤを主キーとして、ステップ数と、解除ステップと、ステップ番号と、クランパの高さ割合と、ヒート支持体の高さ割合と、実行時間とを関連づけて記憶する。ボンディング装置１００は、例えばユーザの操作入力に基づき解除ステップデータベースＤ１４２を生成する。なお、ステップ数、ステップ番号、クランパの高さ割合、ヒート支持体の高さ割合および実行時間については、図３のクランプステップデータベースＤ１４１と同じであるため、その説明を省略する。

【0063】

解除ステップとは、ヒート支持体１１０による半導体基板２００の吸着状態を解除する解除動作を実行するステップのステップ番号が格納される。解除動作とは、吸着穴の真空状態による吸引力を解除するとともに、当該吸着穴から空気を放出する動作である。解除ステップは、複数のステップのうちのいずれかのステップに設定される。具体的には、解除ステップが「１」に設定されている場合、ボンディング装置１００は、複数のステップ（例えばステップ数が「４」）のうちステップ１において、ヒート支持体１１０の吸着穴の真空状態を解除するとともに、吸着穴から空気を放出して半導体基板２００をヒート支持体１１０から離脱させる。

【0064】

上記のとおり、ボンディング装置１００は、ユーザの操作入力に基づき、ヒート支持体１１０およびクランパ１２０のそれぞれ個別に、解除動作のタイミング、解除にかかるステップの個数、各ステップにおける動作量（高さ割合）、各ステップにおける停止時間（実行時間）を、任意に設定することができる。これにより、ボンディング装置１００は、半導体ダイ２１０の配置や個数が異なる半導体基板２００のそれぞれの特性に応じて、ヒート支持体１１０およびクランパ１２０によるクランプ解除の条件をユーザに設定させることができるため、半導体基板２００の振動によるワイヤの断線などの不具合を回避できる。

【0065】

＝＝＝まとめ＝＝＝
＜１＞ボンディング対象の半導体ダイ２１０（半導体チップ）が配置される半導体基板２００（フレーム）の端部を搬送可能に保持するレール部材１５０と、半導体基板２００（フレーム）に対して一方の方向から接近させるクランパ１２０（押圧部材）と、半導体基板２００（フレーム）に熱を与えるヒート支持体１１０（ヒート部材）であって、一方の方向と反対側の他方の方向から半導体基板２００（フレーム）に対して相対的に接近させるヒート支持体１１０（ヒート部材）と、クランパ１２０（押圧部材）と、ヒート支持体１１０（ヒート部材）との間の距離を複数のステップに分割して接近させて半導体基板２００（フレーム）をクランパ１２０（押圧部材）とヒート支持体１１０（ヒート部材）で固定し、それぞれのステップの実行時間を設定可能にした制御部１４０と、を備える。これにより、ボンディング装置１００では、半導体基板２００の変形を抑制することができるため、半導体ダイ２１０の正確なボンディングを実現できる。

【0066】

＜２＞ボンディング装置１００における制御部１４０は、クランパ１２０（押圧部材）と半導体基板２００（フレーム）との間の第１の距離と、ヒート支持体１１０（ヒート部材）と半導体基板２００（フレーム）との間の第２の距離と、を示す、時間に対応づけられた複数のステップを、ユーザの操作入力に基づき設定可能とする＜１＞に記載のボンディング装置。これにより、ボンディング装置１００では、急激な温度変化による半導体基板２００の変形を抑制することで、半導体ダイ２１０の正確なボンディングを実現できる。

【0067】

＜３＞ボンディング装置１００における制御部１４０は、複数のステップのクランパ１２０（押圧部材）およびヒート支持体１１０（ヒート部材）を所定の高さで停止させる実行時間を、ユーザの操作入力に基づき設定し、複数のステップと、実行時間と、に基づいて、クランパ１２０（押圧部材）によって半導体基板２００（フレーム）をヒート支持体１１０（ヒート部材）に押し当てて固定させる、＜１＞または＜２＞に記載のボンディング装置。これにより、ボンディング装置１００は、ヒート支持体１１０から半導体基板２００に徐々に熱を与えながら固定することが可能となり、クランプ時における半導体基板２００の反りを抑制することができる。

【0068】

＜４＞ボンディング装置１００における制御部１４０は、複数のステップにおける所定のステップにおいて、ヒート支持体１１０（ヒート部材）による半導体基板２００（フレーム）に対する吸着動作の実行を、ユーザの操作入力に基づき設定する、＜１＞または＜３＞に記載のボンディング装置１００。これにより、ボンディング装置１００は、半導体基板２００の特性に応じた適切なタイミングで半導体基板２００を吸着して固定することが可能となり、クランプ時における半導体基板２００の反りを抑制することができる。

【0069】

＜５＞ボンディング装置１００における制御部１４０は、複数のステップにおけるステップの数を、ユーザの操作入力に基づき設定する、＜１＞から＜４＞のいずれかに記載のボンディング装置１００。これにより、ボンディング装置１００は、周辺環境に応じて適切なステップ数をユーザが設定可能となるため、動作時間の損失を抑制した正確なボンディングが可能となる。

【0070】

＜６＞ボンディング装置１００における制御部１４０は、第１の時間に対応する複数のステップのうちの第１のステップにおけるヒート支持体１１０（ヒート部材）と半導体基板２００（フレーム）との距離が、第１の時間よりも後の、第１の時間と連続する第２の時間に対応する複数のステップのうちの第２のステップにおけるヒート支持体１１０（ヒート部材）と半導体基板２００（フレーム）との距離よりも大きくなるように、ユーザの操作入力に基づき複数のステップを設定する、＜１＞から＜５＞のいずれかに記載のボンディング装置１００。これにより、ボンディング装置１００は、半導体基板２００の反りを抑制し、正確なボンディングが可能となる。

【0071】

＜７＞ボンディング装置１００における制御部１４０は、複数のステップにおける第１の距離および第２の距離のそれぞれを、ユーザの操作入力に基づき設定する、＜１＞から＜６＞のいずれかに記載のボンディング装置１００。これにより、ボンディング装置１００は、半導体基板２００の反りを抑制し、正確なボンディングが可能となる。

【0072】

＜８＞ボンディング装置１００において、ヒート支持体１１０（ヒート部材）は、半導体基板２００（フレーム）を吸着し、半導体基板２００（フレーム）がヒート支持体１１０（ヒート部材）に吸着されているか否かを判定する判定部１４４をさらに備え、実行部１４３は、判定部１４４において半導体基板２００（フレーム）がヒート支持体１１０（ヒート部材）に吸着されていないと判定された場合、クランパ１２０（押圧部材）およびヒート支持体１１０（ヒート部材）を半導体基板２００（フレーム）に向かって複数のステップによって移動させて、クランパ１２０（押圧部材）によって半導体基板２００（フレーム）をヒート支持体１１０（ヒート部材）に押し当てて固定させる、＜１＞から＜６＞のいずれかに記載のボンディング装置１００。これにより、ボンディング装置１００は、複数のステップでヒート支持体１１０およびクランパ１２０を動作させるか否かを判断できるため、状況に応じて迅速にボンディング動作を開始できる。

【0073】

上記発明の実施形態を通じて説明された実施の態様は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更若しくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0074】

１００…ボンディング装置、１１０…ヒート支持体、１２０…クランパ、１３０…ボンディングヘッド、１４０…制御部、１４１…記憶部、１４２…設定部、１４３…実行部、１４４…判定部、１５０…レール部材。

【要約】      （修正有）

【課題】ボンディングの際に半導体基板および半導体チップを適切に固定可能とするボンディング装置、方法、及びプログラムを提供する。
【解決手段】ボンディング装置１００は、ボンディング対象の半導体チップ（半導体ダイ２１０）が配置されるフレーム（半導体基板２００）の端部を搬送可能に保持するレール部材１５０と、前記フレームに対して一方の方向から接近させる押圧部材１２０と、前記一方の方向と反対側の他方の方向から前記フレームに対して相対的に接近させ、前記フレームに熱を与えるヒート部材１１０と、前記押圧部材と、前記ヒート部材との間の距離を、複数のステップに分割して接近させて前記フレームを前記押圧部材と前記ヒート部材で固定し、それぞれのステップの実行時間を設定する制御部１４０と、を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】