JP2010016262A

JP2010016262A - ダイマウント装置およびダイマウント方法

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Publication number: JP2010016262A
Application number: JP2008176203A
Authority: JP
Inventors: Toru Maeda; 前田　　徹
Original assignee: Shinkawa Ltd
Current assignee: Shinkawa Ltd
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2028-07-04
Also published as: JP4361591B1; WO2010001501A1

Abstract

【課題】金属ナノインクを用いて形成したバンプ同士を重ね合わせる際のバンプの潰れを抑制する。
【解決手段】コレット１３に吸着されている半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４とのコレット１３の降下方向に沿った距離を取得する距離取得手段と、距離取得手段によって取得した距離に応じてコレット１３に吸着されている半導体ダイ２１のバンプ２３先端が基板３１のバンプ３３先端の直上に来るまでコレット１３を基板３１に向かって降下させた後、コレット１３の半導体ダイ２１の吸着を開放して半導体ダイ２１のバンプ２３を基板３１のバンプ３３に重ね合わせる。
【選択図】図９

Description

本発明は、金属ナノインクを用いてバンプが形成された半導体ダイを基板および／または他の半導体ダイに重ね合わせるダイマウント装置およびダイマウント方法に関する。

半導体ダイなどの電子部品の電極と回路基板上の回路パターンの電極との接合には、半導体ダイなどの電子部品の電極面上に金バンプを形成し、半導体ダイを反転させて半導体ダイの金バンプを回路基板の電極に形成された金バンプに向けて押し付けて接合するフリップチップボンディング方法が用いられている。

フリップチップボンディングでは、半導体ダイに設けられている複数の電極と基板の複数の電極それぞれに金バンプを形成し、この複数の金バンプ同士を同時に押し付けて接合するので、各金バンプの高さがある一定範囲に入っていることが必要となってくる。金バンプの高さにばらつきがあると、高さの高い金バンプの部分は先に潰れて接合されるが、低い金バンプの部分は更に半導体ダイに押圧荷重を掛けて、既に接合されている金バンプを潰しながら接合することが必要で、全ての金バンプを適正に接合しようとすると半導体ダイに大きな押圧力をかけることが必要となってくる。しかし、近年の半導体ダイの薄型化によって、フリップチップボンディングの際の押圧力によって半導体ダイが損傷を受ける場合がある。また、接合しようとする半導体ダイが大きくなると、同時に接合するバンプの数が多くなることから、バンプの高さのみでなく半導体ダイと基板とを平行に保つことが必要となってくる。

特許文献１には半導体ダイを基板に実装する際に、半導体ダイと基板との間に距離センサを進出させて距離を３箇所以上で測定し、この測定結果に基づいて半導体ダイと基板との平行度を調整した後、半導体ダイを基板に実装する方法が提案されている。

また、電極上に形成した金バンプ同士を押し付けて接合する方法は、半導体ダイに掛かる荷重が大きくなることから、金バンプを用いずに各電極を接合する方法として金属の超微粒子を含む金属ペーストを用いる色々な方法が提案されている。

特許文献２には、回路基板の端子電極上に銀の超微粉末を溶剤に分散させて調製した銀微粒子ペーストのボールを形成し、半導体素子の電極を回路基板の端子電極上に形成したボール上にフェースダウン法で接合した後に、銀微粒子ペースト中のトルエン等の溶剤を蒸発させた後、１００から２５０℃の温度で焼成して半導体素子と回路基板とを電気的に接合する方法が提案されている。この方法の場合、焼成温度を２００から２５０℃とした際には熱風炉にて３０分間の焼成を行うことによって電気的接合を行うことが提案されている。

特許文献３には、半導体ダイの電極の上に金バンプを形成し、この金バンプの先端に導電性ペーストを転写して、導電性ペーストを介して金バンプと基板とを接続する方法が提案されている。この場合、金バンプの先端に一様に導電性ペーストを塗布するために、半導体チップの高さ方向位置と、受け皿に収容されている導電性ペーストの液面とを変位計によって計測し、半導体ダイのバンプに導電性ペーストを転写するのに必要な量だけ半導体ダイを降下させて半導体ダイのバンプを導電性接合材に浸漬される方法が提案されている。

特開平５−３２６６３３号公報特開平９−３２６４１６号公報特開平１０−１５００７５号公報

ところで、金属微粒子を混合させた金属ナノペーストまたは金属ナノインクを用いて半導体ダイまたは基板の電極の上にバンプを形成し、半導体ダイを反転させて基板の電極に形成したバンプの上に半導体ダイの電極の上に形成したバンプを重ね合わせた後、焼結して各電極間を接続する方法がある。このような場合、電極の上に形成された金属ナノインクを用いたバンプは固相ではなく、液相状態の場合が多い。このような液相状態のバンプ同士を重ね合わせる場合に、半導体ダイを基板に対して押し付けてしまうと液相状態のバンプが潰れてしまい、焼結後に適切な接合金属高さが形成できなかったり、つぶれた金属ナノインクが横に流出して隣接する電極間を接続してしまったりすることによる接合不良が発生するという問題があった。

本発明は、金属ナノインクを用いて形成したバンプ同士を重ね合わせる際のバンプの潰れを抑制することを目的とする。

本発明のダイマウント装置は、金属ナノ粒子を有機溶剤中に混合させた金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された半導体ダイを、金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された基板および／または金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された他の半導体ダイの上にフェースダウンして半導体ダイを基板および／または他の半導体ダイに重ね合わせるダイマウント装置であって、半導体ダイを吸着して基板および／または他の半導体ダイに向かって降下するコレットと、コレットの降下を制御する制御部とを含み、制御部は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を取得する距離取得手段と、距離取得手段によって取得した距離に応じてコレットに吸着されている半導体ダイのバンプ先端が基板および／または他の半導体ダイのバンプ先端の直上に来るまでコレットを基板および／または他の半導体ダイに向かって降下させた後、コレットの半導体ダイの吸着を開放して半導体ダイのバンプを基板および／または他の半導体ダイのバンプに重ね合わせる重ね合わせ手段と、を有することを特徴とする。

本発明のダイマウント装置において、重ね合わせ手段は、距離取得手段によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面との距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板および／または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、としても好適であるし、距離取得手段は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を複数取得し、重ね合わせ手段は、距離取得手段によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面との複数の距離の内の最も小さい距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板および／または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、としても好適である。

本発明のダイマウント装置において、制御部は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面の距離測定を行う位置と基板表面および／または他の半導体ダイの表面の距離測定を行う位置とを検出する距離測定位置検出手段を備え、距離取得手段は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離をそれぞれ少なくとも３つ取得し、重ね合わせ手段は、検出した距離測定位置と、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った各距離測定位置での距離と、によってコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面との間の最小面間距離を算出し、最小面間距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板および／または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、としても好適である。

本発明のダイマウント装置において、基板および／または他の半導体ダイのバンプ側に配置された第１の距離センサと、コレットに吸着された半導体ダイのバンプ側に配置された第２の距離センサと、第１の距離センサと第２の距離センサとの間に配置され、基板表面および／または他の半導体ダイの表面に沿った方向に伸びるリファレンス部材と、を含み、制御部の距離取得手段は、リファレンス部材の第１の距離センサ側の面と第１の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第１の距離と、基板のバンプ側表面および／または他の半導体ダイのバンプ側表面と第１の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第２の距離とを第１の距離センサによって取得し、第１の距離と第２の距離の差として第１の距離差を検出し、リファレンス部材の第２の距離センサ側の面と第２の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第３の距離と、コレットに吸着された半導体ダイのバンプ側の表面と第２の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第４の距離とを第２の距離センサによって取得し、第３の距離と第４の距離との差として第２の距離差を検出し、第１の距離差と第２の距離差の和からリファレンス部材のコレット降下方向に沿った厚さを差し引いてコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面との間のコレット降下方向に沿った距離を取得すること、としても好適である。

本発明のダイマウント方法は、金属ナノ粒子を有機溶剤中に混合させた金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された半導体ダイを、金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された基板および／または金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された他の半導体ダイの上にフェースダウンして半導体ダイを基板および／または他の半導体ダイに重ね合わせるダイマウント方法であって、基板および／または他の半導体ダイに向かって降下するコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を取得する距離取得工程と、距離取得工程によって取得した距離に応じてコレットに吸着されている半導体ダイのバンプ先端が基板および／または他の半導体ダイのバンプ先端の直上に来るまでコレットを基板および／または他の半導体ダイに向かって降下させた後、コレットの半導体ダイの吸着を開放して半導体ダイのバンプを基板および／または他の半導体ダイのバンプに重ね合わせる重ね合わせ工程と、を有することを特徴とする。

本発明のダイマウント方法において、重ね合わせ工程は、距離取得工程によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面との距離からコレットに吸着されている半導体ダイのバンプ高さと基板および／または他の半導体ダイのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、としても好適であるし、距離取得工程は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を複数取得し、重ね合わせ工程は、距離取得工程によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面との複数の距離の内の最も小さい距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板および／または各半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、としても好適である。

本発明のダイマウント方法において、コレットに吸着されている半導体ダイの表面の距離測定を行う位置と基板表面および／または他の半導体ダイの表面の距離測定を行う位置とを検出する距離測定位置検出工程を有し、距離取得工程は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離をそれぞれ少なくとも３つ取得し、重ね合わせ工程は、検出した距離測定位置と、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った各距離測定位置での距離と、によってコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面との間の最小面間距離を算出し、最小面間距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板および／または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、としても好適である。

本発明のダイマウント方法において、距離取得工程は、基板および／または他の半導体ダイのバンプ側に配置された第１の距離センサとコレットに吸着された半導体ダイのバンプ側に配置された第２の距離センサとの間に配置され、基板表面および／または各半導体ダイの表面に沿った方向に伸びるリファレンス部材の第１の距離センサ側の面と第１の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第１の距離と、基板のバンプ側表面および／または他の半導体ダイのバンプ側表面と第１の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第２の距離とを第１の距離センサによって取得し、第１の距離と第２の距離の差として第１の距離差を検出し、リファレンス部材の第２の距離センサ側の面と第２の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第３の距離と、コレットに吸着された半導体ダイのバンプ側の表面と第２の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第４の距離とを第２の距離センサによって取得し、第３の距離と第４の距離との差として第２の距離差を検出し、第１の距離差と第２の距離差の和からリファレンス部材のコレット降下方向に沿った厚さを差し引いてコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面との間のコレット降下方向に沿った距離を取得すること、としても好適である。

本発明は、金属ナノインクを用いて形成したバンプ同士を重ね合わせる際のバンプの潰れを抑制することができるという効果を奏する。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態のダイマウント装置１０は、Ｘ方向に水平に伸びるヘッドガイド１１と、ヘッドガイド１１に滑動自在に取り付けられたマウンティングヘッド１２と、マウンティングヘッド１２に取り付けられ、半導体ダイ２１を吸着するコレット１３と、ヘッドガイド１１と直交するＹ方向に向かって水平に伸びたトレイガイド１５と、トレイガイド１５に滑動自在に取り付けられ、半導体ダイ２１を保持するトレイ１６と、トレイ１６の側面に取り付けられ、Ｘ方向に水平に伸びたリファレンス部材１７と、ヘッドガイド１１と直交するＹ方向に向かって水平に伸びるガイドレール１８と、ガイドレール１８の間に設けられ、そのマウンティングヘッド１２側の面に基板３１を吸着固定するマウンティングステージ１９と、マウンティングヘッド１２に取り付けられた第１の距離センサである上部距離センサ１４と、上部距離センサ１４とリファレンス部材１７を挟んで反対側に取り付けられた第２の距離センサである下部距離センサ２０と、コレット１３の降下を制御する制御部７０とを備えている。下部距離センサ２０はダイマウント装置１０の図示しないベースに取り付けられている。図１において、上下方向はＺ方向である。

マウンティングヘッド１２は、ヘッドガイド１１にガイドされ、コレット１３がトレイ１６に保持された半導体ダイ２１を吸着してピックアップするピックアップ位置と、ピックアップした半導体ダイ２１を基板３１に重ね合わせる重ね合わせ位置との間を移動することができるよう構成されている。コレット１３は、マウンティングヘッド１２の内部に取り付けられた駆動機構によってマウンティングステージ１９の表面に吸着された基板３１に対して接離する方向であるＺ方向に降下できるよう構成されている。マウンティングステージ１９に吸着された基板３１と、リファレンス部材１７とは同一の方向である水平方向、或いはＸＹ方向に伸びている。トレイガイド１５はトレイ１６をトレイガイド１５に沿った方向に搬送する搬送機構を備えている。上部、下部の各距離センサ１４，２０は光学式の距離センサである。また、リファレンス部材１７は厚さが一定の平板である。

マウンティングヘッド１２と、上部距離センサ１４と、下部距離センサ２０と、トレイガイド１５と、マウンティングステージ１９とは制御部７０に接続され、制御部７０の指令によって駆動されるよう構成されている。制御部７０は、内部のＣＰＵとメモリを備えるコンピュータである。

以上のように構成されたダイマウント装置１０によって半導体ダイ２１を基板３１の上に重ね合わせる動作について説明する。ダイマウント装置１０の動作について説明する前に、半導体ダイ２１、基板３１の電極上への金属ナノインクによるバンプの形成について説明する。

図２（ａ）に示すように、半導体ダイ２１の電極２２上へのバンプ２３の形成は、ダイマウント装置１０とは別途に設けられたバンプ形成機構において、金属ナノインクの微液滴４１を射出へッド４０から電極２２に向かって射出することによって行う。金属ナノインクは、その表面に金属ナノ粒子が分散状態を保持することができる分散剤をコーティングした被覆金属ナノ粒子を有機溶剤の中に分散させたものである。金属ナノ粒子を構成する微細化した導電性金属としては、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル、アルミニウムなどを用いることができる。

図２（ｂ）に示すように射出へッド４０から最初に電極２２に射出された金属ナノインクの微液滴４１は、電極２２の上に薄い膜状に広がる。次の金属ナノインクの微液滴４１は、電極２２の上に広がった金属ナノインクの膜の上に付着するので、電極２２の表面に直接付着する最初の微液滴よりもその広がりが少なく、電極２２の表面に若干盛り上がりを形成する。その次の金属ナノインクの微液滴４１は先の２つの微液滴４１よりも更に広がりが少なくなり、次第に盛り上がりが大きくなってくる。このように、金属ナノインクの微液滴４１を電極２２の上に順次射出していくと、次第に盛り上がりが大きくなり、何回かの射出によって、図２（ｂ）に示すように、上に行くほど傾斜の大きく先細りの円錐形のバンプ２３が形成される。バンプ２３の電極２２表面からの高さはＨ₁である。図２（ｂ）に示すように、基板３１の電極３２の上にバンプ３３を形成する場合も同様である。

図３（ａ）に示すように、バンプ２３の形成された半導体ダイ２１は、バンプ２３が形成された側の面２４が下側となるように反転されてトレイ１６の保持部１６ａに置かれる。保持部１６ａは、半導体ダイ２１のバンプ２３が接触しないようトレイ１６の底面に開けられた孔で、孔の周縁にバンプ２３が形成された側の面２４の周囲を支持する段部が設けられ、コレット１３側はコレット１３が半導体ダイ２１の吸着側面２５を吸着しやすいよう上に向かってテーパー状に広がっている。半導体ダイ２１が保持部１６ａに保持されたトレイ１６はダイマウント装置１０にセットされる。また、バンプ３３の形成が終了した基板３１もダイマウント装置１０にセットされる。

トレイ１６と基板３１とがそれぞれ所定の位置にセットされたら、制御部７０はダイマウント装置１０を始動する。ダイマウント装置１０の制御部７０は、トレイガイド１５によってトレイ１６を所定の位置まで搬送する指令を出力する。図１に示すように、この指令によってトレイガイド１５は搬送機構を始動させ、トレイ１６に設けられたリファレンス部材１７が下部距離センサ２０の上に位置する所定の位置までトレイ１６を搬送する。また、制御部７０は基板３１を送り出す指令を図示しない基板３１の送り装置に出力する。この指令によって送り出し装置は基板３１をマウンティングステージ１９の上まで送り出す。そして、基板３１がマウンティングステージ１９の上まで搬送されたら制御部７０はマウンティングステージ１９の内部を真空にする指令を出力する。図３（ｂ）に示すようにこの指令によってマウンティングステージ１９の内部が真空にされ、基板３１はバンプ３３が上向きとなるようにマウンティングステージ１９の表面に吸着される。

図４に示すように、制御部７０は、コレット１３に半導体ダイ２１を吸着する指令を出力する。この指令によって、マウンティングヘッド１２の駆動機構が始動し、コレット１３を半導体ダイ２１に向かって降下させる。そして、コレット１３が半導体ダイ２１に接したら、コレット１３の表面に設けられた吸着孔を真空としてコレット１３に半導体ダイ２１が吸着される。

図５に示すように、コレット１３が半導体ダイ２１を吸着したら、制御部７０は、マウンティングヘッド１２をリファレンス部材１７の上に上部距離センサ１４が来る第１ポジションに移動させる指令を出力する。この指令によってマウンティングヘッド１２の駆動機構が始動し、マウンティングヘッド１２をヘッドガイド１１に沿ってＸ方向に移動させ、マウンティングヘッド１２が第１ポジションまで移動したら、マウンティングヘッド１２のＸ方向の移動を停止する。そして、制御部７０は、上部距離センサ１４とリファレンス部材１７の上部距離センサ１４側の上面１７ａとの間のＺ方向の距離Ｌ₁を上部距離センサ１４から取得し、メモリに格納する。また、制御部７０は、下部距離センサ２０とリファレンス部材１７の下部距離センサ２０側の下面１７ｂとの間のＺ方向の距離Ｌ₃を下部距離センサ２０から取得し、メモリに格納する。

図６に示すように、制御部７０は、マウンティングヘッド１２をコレット１３が吸着している半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４が下部距離センサ２０の上に来る第２ポジションに移動させる指令を出力する。この指令によってマウンティングヘッド１２の駆動機構が始動し、マウンティングヘッド１２をヘッドガイド１１に沿ってＸ方向に移動させ、マウンティングヘッド１２が第２ポジションまで移動したら、マウンティングヘッド１２のＸ方向の移動を停止する。また、制御部７０は、トレイ１６に取り付けられているリファレンス部材１７が下部距離センサ２０の上面から外れる退避位置までトレイ１６を移動させる指令を出力する。この指令によってトレイガイド１５の搬送機構が始動し、トレイ１６を退避位置まで移動させる。退避位置ではトレイ１６に取り付けられているリファレンス部材１７は下部距離センサ２０の距離測定経路に無いので、下部距離センサ２０はリファレンス部材１７の上面１７ａ側にある半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４とのＺ方向の距離を測定することができるようになる。マウンティングヘッド１２が第２ポジションに移動し、トレイ１６が退避位置に移動すると、制御部７０は、下部距離センサ２０とコレット１３に吸着された半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４との間のＺ方向の距離Ｌ₄を下部距離センサ２０から取得し、メモリに格納する。

図７に示すように、制御部７０は、マウンティングヘッド１２を基板３１の上に上部距離センサ１４が来る第３ポジションに移動させる指令を出力する。この指令によってマウンティングヘッド１２の駆動機構が始動し、マウンティングヘッド１２をヘッドガイド１１に沿ってＸ方向に移動させ、マウンティングヘッド１２が第３ポジションまで移動したら、マウンティングヘッド１２のＸ方向の移動を停止する。そして、制御部７０は、上部距離センサ１４と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４との間のＺ方向の距離Ｌ₂を上部距離センサ１４から取得し、メモリに格納する。

図８に示すように、制御部７０は、メモリに格納したＺ方向の距離Ｌ₁から距離Ｌ₄を読み出し、Ｚ方向の距離Ｌ₂からＬ₁を差し引いてＺ方向の第１の距離差ΔＬ₁を計算する。また、制御部７０は、取得したＺ方向の距離Ｌ₄からＬ₃を差し引いてＺ方向の第２の距離差ΔＬ₂を計算する。図８に示すように、第２の距離差ΔＬ₂は、コレット１３に吸着された半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４とリファレンス部材１７の下面１７ｂとのＺ方向の距離となる。そして、制御部７０は、第１の距離差ΔＬ₁と、第２の距離差ΔＬ₂とを加え、その合計からリファレンス部材１７の厚さｔを差し引くことによって、コレット１３に吸着された半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４との間のＺ方向の距離Ｌ₅を取得し、メモリに格納する。

図９（ａ）に示すように、制御部７０は、上下二視野カメラ４２を基板３１とコレット１３に吸着された半導体ダイ２１との間に進出させ、半導体ダイ２１と基板３１の各電極２２，３２のＸＹ方向の位置を合わせる。そして、制御部７０は、コレット１３を基板に向かってＺ方向に降下させる降下高さＤを計算する。

図９（ｂ）に示すように、降下高さＤは、半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４とのＺ方向の距離Ｌ₅から半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４からのバンプ高さＨ₂と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４からのバンプ高さＨ₃との合計高さを差し引いたものである。各バンプ２３，３３の各バンプ高さＨ₂，Ｈ₃に形成の際の製造誤差などによるバラツキがある場合には、最大の各バンプ高さＨ₂，Ｈ₃の合計を差し引く。そして、制御部７０は、コレット１３を降下高さＤだけ降下させる指令を出力する。この指令によってマウンティングヘッド１２の駆動機構が始動し、コレット１３を降下高さＤだけ基板３１に向かってＺ方向に降下させ、降下高さＤだけコレット１３が降下するとコレット１３の降下を停止させる。

図９（ｂ）に示すように、コレット１３が降下高さＤだけ降下すると、半導体ダイ２１のバンプ２３の先端は基板３１のバンプ３３の先端の直上となっている。各バンプ２３，３３のバンプ高さＨ₂，Ｈ₃にバラツキがある場合には、各バンプ２３，３３の間にはバラツキに基づく微小な隙間δができる。ほとんどの場合、各バンプ２３，３３のバンプ高さＨ₂，Ｈ₃にはバラツキがあり、半導体ダイ２１の一番高いバンプ２３と基板３１の一番高いバンプ３３とが対向することはないので、各バンプ２３，３３の先端はほとんど接触せず、隙間δはゼロより大きくなっている。また、コレット１３が降下した後の半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４との高さはＨ₀となっている。

図９（ｃ）に示すように、制御部７０は、コレット１３の吸着孔の真空を開放する指令を出力する。この指令によってコレット１３の吸着孔の真空が開放され、コレット１３に吸着されていた半導体ダイ２１は自重によって基板３１の上に降下する。すると、半導体ダイ２１のバンプ２３と基板３１のバンプ３３とが接触し、液相の各バンプ２３，３３とは一体となって接合バンプ２６を形成する。接合バンプ２６は半導体ダイ２１の自重を支持している。

以上説明したように、本実施形態のダイマウント装置１０は、コレット１３に吸着した半導体ダイ２１を基板３１の上にマウントする前に、半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４とのＺ方向の距離Ｌ₅を計測しておき、半導体ダイ２１のバンプ２３先端が基板３１のバンプ３３の先端の直上に来るまで半導体ダイ２１を基板３１に接近させてから、半導体ダイ２１を基板３１の上に重ね合わせるので、各バンプ２３，３３にほとんど押圧力を掛けずに半導体ダイ２１を基板３１の上に重ね合わせることができ、重ね合わせの際に各バンプ２３，３３が潰れることを抑制することができるという効果を奏する。また、本実施形態では、ダイマウント装置１０のベースに固定された下部距離センサ２０とマウンティングヘッド１２に固定された上部距離センサ１４とを用いてコレット１３に吸着された半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４とのＺ方向の距離Ｌ₅を測定しているので、コレット１３に吸着された半導体ダイ２１と基板と３１との間に可動式の距離センサを進出させてＺ方向の距離Ｌ₅を測定するよりも精度良くＺ方向の距離Ｌ₅を測定することができる。このため、コレット１３をより精度よく降下させることができ、コレット１３を降下させた後の各バンプ２３，３３の隙間δをより小さくすることができ、半導体ダイ２１を基板３１に重ねる際によりゆっくりと半導体ダイ２１を基板３１に降下させることができ、重ね合わせの際に各バンプ２３，３３が潰れることを抑制することができるという効果を奏する。

図１０から図１２を参照しながら他の実施形態について説明する。図１から図９を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明を省略する。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、制御部７０は、マウンティングヘッド１２をコレット１３が吸着している半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４の中心よりも少しずれた位置が下部距離センサ２０の上に来る第２ａポジションに移動させる指令を出力する。この指令によってマウンティングヘッド１２の駆動機構が始動し、マウンティングヘッド１２をヘッドガイド１１に沿ってＸ方向に移動させ、マウンティングヘッド１２が第２ａポジションまで移動したら、マウンティングヘッド１２のＸ方向の移動を停止する。また、制御部７０は、トレイ１６を退避位置まで移動させる。そして、制御部７０は、下部距離センサ２０とコレット１３に吸着された半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４にある距離測定位置２７ａとの間のＺ方向の距離Ｌ_4aを下部距離センサ２０から取得し、メモリに格納する。Ｚ方向の距離Ｌ_4aの取得が終了したら、制御部７０は、下部距離センサ２０が距離測定位置２７ａよりもＸ方向に少しずれた位置にある距離測定位置２７ｂの距離を測定することができる第２ｂポジションまでマウンティングヘッド１２をＸ方向に移動させる。そして、制御部７０は、下部距離センサ２０とコレット１３に吸着された半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４にある距離測定位置２７ｂとの間のＺ方向の距離Ｌ_4bを下部距離センサ２０から取得し、メモリに格納する。

図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すように、制御部７０は、マウンティングヘッド１２を基板３１の上に上部距離センサ１４が来る第３ａポジションに移動させ、上部距離センサ１４と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４にある距離測定位置３７ａとの間のＺ方向の距離Ｌ_2aを上部距離センサ１４から取得し、メモリに格納する。距離Ｌ_2aの取得が終了したら、制御部７０は、上部距離センサ１４が距離測定位置３７ａよりもＸ方向に少しずれた位置にある距離測定位置３７ｂの距離を測定することができる第３ｂポジションまでマウンティングヘッド１２をＸ方向に移動させる。そして、制御部７０は、上部距離センサ１４と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４にある距離測定位置３７ｂとの間のＺ方向の距離Ｌ_2bを上部距離センサ１４から取得し、メモリに格納する。

制御部７０は、取得したＺ方向の距離Ｌ_4aとＬ_4bとの内の小さい方をＺ方向の距離Ｌ₄としてメモリに格納し、取得したＺ方向の距離Ｌ_2aとＬ_2bとの内の小さい方をＺ方向の距離Ｌ₂としてメモリに格納し、先に説明した実施形態と同様、第１の距離差ΔＬ₁と第２の距離差ΔＬ₂を計算し、第１の距離差ΔＬ₁と、第２の距離差ΔＬ₂とを加え、その合計からリファレンス部材１７の厚さｔを差し引くことによって、コレット１３に吸着された半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４との間のＺ方向の距離Ｌ₆を取得し、メモリに格納する。Ｚ方向の距離Ｌ₆は、上部距離センサ１４と下部距離センサ２０とによって取得したコレット１３に吸着されている半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４と複数の距離の内の最も小さいＺ方向の距離である。

そして、図１２に示すように、制御部７０は、半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４との間のＺ方向の距離Ｌ₆から半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４からのバンプ高さＨ₂と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４からのバンプ高さＨ₃との合計高さを差し引いてＺ方向の降下高さＤを計算し、降下高さＤだけコレット１３を降下させ、半導体ダイ２１を基板３１に重ね合わせる。すると、図９（ｃ）に示すように、半導体ダイ２１のバンプ２３と基板３１のバンプ３３とが接触し、液相の各バンプ２３，３３とは一体となって接合バンプ２６を形成する。

本実施形態は、上部距離センサ１４と下部距離センサ２０とによって取得したコレット１３に吸着されている半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４との複数のＺ方向の距離の内の最も小さいＺ方向の距離であるＬ₆に基づいてコレット１３の降下高さＤを算出しているので、図１２に示すように、コレット１３に吸着された半導体ダイ２１と基板３１との間に傾斜がある場合でも、一番接近しているバンプ２３，３３を潰すことなく半導体ダイ２１を基板３１の上に重ね合わせることができるという効果を奏する。

図１０から図１２を参照して他の実施形態について説明する。先に説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。

図１０（ａ）、図１０（ｃ）に示すように、本実施形態のダイマウント装置１０のコレット１３は、半導体ダイ２１を吸着した状態で回転することができるよう構成されている。

制御部７０は、先に説明した実施形態と同様、マウンティングヘッド１２をコレット１３が吸着している半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４の中心よりも少しずれた位置が下部距離センサ２０の上に来る第２ａポジションに移動させ、トレイ１６を退避位置まで移動させる。そして、制御部７０は、下部距離センサ２０とコレット１３に吸着された半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４にある距離測定位置２７ａと下部距離センサ２０との間のＺ方向の距離Ｌ_4aを下部距離センサ２０から取得し、メモリに格納する。また、制御部７０は、マウンティングヘッド１２のＸＹ方向の位置と、下部距離センサ２０の位置とから距離測定位置２７ａのＸＹ方向の座標位置を取得する。Ｚ方向の距離Ｌ_4aと距離測定位置２７ａの座標位置の取得が終了したら、制御部７０は、コレット１３を例えば４５度回転させ、距離測定位置２７ａを含む円弧２８の上にある距離測定位置２７ｂが下部距離センサ２０の上に来るようにする。そして、制御部７０は、距離測定位置２７ｂと下部距離センサ２０との間のＺ方向の距離Ｌ_4bを下部距離センサ２０から取得し、メモリに格納する。また、制御部７０は、マウンティングヘッド１２のＸＹ方向の位置と、コレット１３の回転角度と、下部距離センサ２０の位置とから距離測定位置２７ｂのＸＹ方向の座標位置を取得する。Ｚ方向の距離Ｌ_4bと距離測定位置２７ｂの座標位置の取得が終了したら、制御部７０は、コレット１３を更に４５度回転させ、距離測定位置２７ａを含む円弧２８の上にある距離測定位置２７ｃが下部距離センサ２０の上に来るようにする。そして、制御部７０は、距離測定位置２７ｃと下部距離センサ２０との間のＺ方向の距離Ｌ_4cを下部距離センサ２０から取得し、メモリに格納する。また、制御部７０は、マウンティングヘッド１２のＸＹ方向の位置と、コレット１３の回転角度と、下部距離センサ２０の位置とから距離測定位置２７ｃのＸＹ方向の座標位置を取得する。図１０（ｄ）に示すように、各距離測定位置２７ａ，２７ｂ，２７ｃは、半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４の上で一直線上にない位置となっている。

図１１（ａ）、図１１（ｃ）に示すように、制御部７０は、マウンティングヘッド１２を基板３１の上に上部距離センサ１４が来る第３ａポジションに移動させ、上部距離センサ１４と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４にある距離測定位置３７ａとの間のＺ方向の距離Ｌ_2aを上部距離センサ１４から取得し、メモリに格納する。また、制御部７０は、マウンティングヘッド１２のＸＹ方向の位置から距離測定位置３７ａのＸＹ方向の座標位置を取得する。Ｚ方向の距離Ｌ_2aの取得と距離測定位置３７ａのＸＹ方向の座標位置の取得が終了したら、制御部７０は、上部距離センサ１４が距離測定位置３７ａよりもＸ方向に少しずれた位置にある距離測定位置３７ｂの距離を測定することができる第３ｂポジションまでマウンティングヘッド１２をＸ方向に移動させる。そして、制御部７０は、上部距離センサ１４と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４にある距離測定位置３７ｂとの間のＺ方向の距離Ｌ_2bを上部距離センサ１４から取得し、メモリに格納する。また、制御部７０は、マウンティングヘッド１２のＸＹ方向の位置から距離測定位置３７ｂのＸＹ方向の座標位置を取得する。Ｚ方向の距離Ｌ_2bの取得と距離測定位置３７ｂのＸＹ方向の座標位置の取得が終了したら、制御部７０は、上部距離センサ１４が距離測定位置３７ｂよりもＹ方向に少しずれた位置にある距離測定位置３７ｃの距離を測定することができるよう、図１１（ｃ）に示すように、基板３１をＹ方向に移動させる。そして、制御部７０は、上部距離センサ１４と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４にある距離測定位置３７ｃとの間のＺ方向の距離Ｌ_2cを上部距離センサ１４から取得し、メモリに格納する。また、制御部７０は、マウンティングヘッド１２のＸＹ方向の位置と基板３１のＹ方向位置とから距離測定位置３７ｃのＸＹ方向の座標位置を取得する。図１１（ｄ）に示すように、各距離測定位置３７ａ，３７ｂ，３７ｃは、基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４の上で一直線上にない位置となっている。

制御部７０は、取得した各距離測定位置３７ａ，３７ｂ，３７ｃのＸＹ方向の位置とＺ方向の距離Ｌ_2a，Ｌ_2b，Ｌ_2cとから基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４のＸＹ面に対する傾斜角度、方向を計算し、バンプ３３が形成された側の面３４の中で一番上部距離センサ１４に近くなっている位置を計算し、基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４と上部距離センサ１４との間のＺ方向の最小距離Ｌ₂’を算出し、Ｚ方向の距離Ｌ₂’からＬ₁を差し引いてＺ方向の第１の距離差ΔＬ₁を計算する。また、制御部７０は、取得した各距離測定位置２７ａ，２７ｂ，２７ｃのＸＹ方向の位置とＺ方向の距離Ｌ_4a，Ｌ_4b，Ｌ_4cとからコレット１３に吸着された半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４のＸＹ面に対する傾斜角度、方向を計算し、バンプ２３が形成された側の面２４の中で一番下部距離センサ２０に近くなっている位置を計算し、コレット１３に吸着された半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４と下部距離センサ２０との間のＺ方向の最小距離Ｌ₄’を算出し、Ｚ方向の距離Ｌ₄’からＬ₃を差し引いてＺ方向の第２の距離差ΔＬ₂を計算する。そして、制御部７０は、第１の距離差ΔＬ₁と、第２の距離差ΔＬ₂とを加え、その合計からリファレンス部材１７の厚さｔを差し引くことによって、コレット１３に吸着された半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４との間のＺ方向の最小面間距離Ｌ₇を取得し、メモリに格納する。

そして、図１２に示すように、制御部７０は、半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４との間のＺ方向の最小面間距離Ｌ₇から半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４からのバンプ高さＨ₂と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４からのバンプ高さＨ₃との合計高さを差し引いてＺ方向の降下高さＤを計算し、降下高さＤだけコレット１３を降下させ、半導体ダイ２１を基板３１に重ね合わせる。

本実施形態は、上部距離センサ１４と下部距離センサ２０とによって取得したコレット１３に吸着されている半導体ダイ２１のバンプ２３が形成された側の面２４と基板３１のバンプ３３が形成された側の面３４との間のＺ方向の最小面間距離Ｌ₇に基づいてコレット１３のＺ方向の降下高さＤを算出しているので、図１２に示すように、コレット１３に吸着された半導体ダイ２１と基板３１との間に傾斜がある場合でも、一番接近しているバンプ２３，３３を潰すことなく半導体ダイ２１を基板３１の上に重ね合わせることができるという効果を奏する。

以上説明した各実施形態は、半導体ダイ２１を基板３１の上に重ね合わせることとして説明したが、図１３に示すように、本発明は、コレット１３に吸着された半導体ダイ５１を他の半導体ダイ６１の上に重ね合わせる場合にも適用することができる。

図１３に示す半導体ダイ６１は貫通電極６２を備えており、先に説明した実施形態による方法によって基板３１の上に重ね合わされ、その後、焼結によって貫通電極６２の基板側と基板３１の電極３２との間に接合金属層５６が形成されているものである。そして、半導体ダイ６１の基板と反対側にある貫通電極６２の上に先の実施形態で説明したと同様、金属ナノインクを用いたバンプ６３が形成されている。また、コレット１３に吸着されている半導体ダイ５１の電極５２の上にも金属ナノインクによってバンプ５３が形成されている。

制御部７０は先に説明した実施形態と同様に、上部距離センサ１４と下部距離センサ２０とによって、上部距離センサ１４とリファレンス部材１７の上部距離センサ１４側の上面１７ａとの間のＺ方向の距離Ｌ₁と、上部距離センサ１４と半導体ダイ６１のバンプ６３が形成された側の面６４との間のＺ方向の距離Ｌ₂と、下部距離センサ２０とリファレンス部材１７の下部距離センサ２０側の下面１７ｂとの距離Ｌ₃と、下部距離センサ２０とコレット１３に吸着された半導体ダイ５１のバンプ５３が形成された側の面５４との間のＺ方向の距離Ｌ₄とを、取得してメモリに格納する。そして、制御部７０は、Ｚ方向の距離Ｌ₂からＬ₁を差し引いてＺ方向の第１の距離差ΔＬ₁を計算し、Ｚ方向の距離Ｌ₄からＬ₃を差し引いてＺ方向の第２の距離差ΔＬ₂を計算し、第１の距離差ΔＬ₁と、第２の距離差ΔＬ₂とを加え、その合計からリファレンス部材１７の厚さｔを差し引くことによって、図１３（ａ）に示すように、コレット１３に吸着された半導体ダイ５１のバンプ５３が形成された側の面５４と半導体ダイ６１のバンプ６３が形成された側の面６４との間のＺ方向の距離Ｌ₅を取得し、メモリに格納する。

制御部７０は、図１３（ｂ）に示すように、半導体ダイ５１のバンプ５３が形成された側の面５４と半導体ダイ６１のバンプ６３が形成された側の面６４との間のＺ方向の距離Ｌ₅から半導体ダイ５１のバンプ５３が形成された側の面５４からのバンプ高さＨ₂と半導体ダイ６１のバンプ６３が形成された側の面６４からのバンプ高さＨ₃との合計高さを差し引いてＺ方向の降下高さＤを計算し、コレット１３を降下高さＤだけ基板３１に向かって降下させる。そして、制御部７０は図１３（ｃ）に示すように、コレット１３の真空を開放し、半導体ダイ５１を半導体ダイ６１の上に降下させて重ね合わせる。すると、半導体ダイ５１のバンプ５３と半導体ダイ６１のバンプ６３とが接触し、液相の各バンプ５３，６３とは一体となって接合バンプ５５を形成する。

本実施形態は先に説明した各実施形態と同様の効果を奏する。

本発明の実施形態におけるダイマウント装置の構成を示す斜視図である。金属ナノインクによって半導体ダイおよび基板の電極上へのバンプ形成を示す説明図である。バンプが形成された半導体ダイをトレイに保持させた状態と、バンプが形成された基板をマウンティングステージに吸着させた状態を示す説明図である。本発明の実施形態におけるダイマウント装置の動作の内、半導体ダイのピックアップを示す説明図である。本発明の実施形態におけるダイマウント装置の動作の内、上部距離センサと下部距離センサによるリファレンス部材の上面と下面の距離の測定を示す説明図である。本発明の実施形態におけるダイマウント装置の動作の内、下部距離センサによる半導体ダイの距離の測定を示す説明図である。本発明の実施形態におけるダイマウント装置の動作の内、上部距離センサによる基板の距離の測定を示す説明図である。本発明の実施形態におけるダイマウント装置の動作において、取得した各距離の関係と距離差を示す説明図である。本発明の実施形態におけるダイマウント装置の動作において、半導体ダイを基板に重ね合わせる動作を示す説明図である。本発明の他の実施形態におけるダイマウント装置の動作の内、下部距離センサによる半導体ダイの距離の測定を示す説明図である。本発明の他の実施形態におけるダイマウント装置の動作の内、上部距離センサによる基板の距離の測定を示す説明図である。本発明の他の実施形態におけるダイマウント装置の動作において、相対的に傾斜した半導体ダイと基板との関係を示す説明図である。本発明の他の実施形態におけるダイマウント装置の動作において、半導体ダイを他の半導体ダイに重ね合わせる動作を示す説明図である。

符号の説明

１０ダイマウント装置、１１ヘッドガイド、１２マウンティングヘッド、１３コレット、１４上部距離センサ、１５トレイガイド、１６トレイ、１６ａ保持部、１７リファレンス部材、１７ａ上面、１７ｂ下面、１８ガイドレール、１９マウンティングステージ、２０下部距離センサ、２１，５１，６１半導体ダイ、２２，３２，５２電極、２３，３３，５３，６３バンプ、２４，３４，５４，６４面、２５吸着側面、２６，５５接合バンプ、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，３７ａ，３７ｂ，３７ｃ距離測定位置、２８円弧、３１基板、４０射出ヘッド、４１微液滴、４２上下二視野カメラ、５６接合金属層、６２貫通電極、７０制御部、Ｄ降下高さ、Ｈ₀，Ｈ₁ 高さ、Ｈ₂，Ｈ₃ バンプ高さ、Ｌ₁〜Ｌ₄，Ｌ_2a，Ｌ_2b，Ｌ_2c，Ｌ_4a，Ｌ_4b，Ｌ_4c，Ｌ₅，Ｌ₆ 距離、Ｌ₂’，Ｌ₄’ 最小距離、Ｌ₇ 最小面間距離、δ 隙間、ΔＬ₁，ΔＬ₂ 距離差。

本発明のダイマウント装置は、金属ナノ粒子を有機溶剤中に混合させた金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された半導体ダイを、金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された基板および／または金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された他の半導体ダイの上にフェースダウンして半導体ダイを基板および／または他の半導体ダイに重ね合わせるダイマウント装置であって、基板および／または他の半導体ダイのバンプ側に配置された第１の距離センサと、コレットに吸着された半導体ダイのバンプ側に配置された第２の距離センサと、第１の距離センサと第２の距離センサとの間に配置され、基板表面および／または他の半導体ダイの表面に沿った方向に伸びるリファレンス部材と、半導体ダイを吸着して基板および／または他の半導体ダイに向かって降下するコレットと、コレットの降下を制御する制御部とを含み、制御部は、リファレンス部材の第１の距離センサ側の面と第１の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第１の距離と、基板のバンプ側表面および／または他の半導体ダイのバンプ側表面と第１の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第２の距離とを第１の距離センサによって取得し、第１の距離と第２の距離の差として第１の距離差を検出し、リファレンス部材の第２の距離センサ側の面と第２の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第３の距離と、コレットに吸着された半導体ダイのバンプ側の表面と第２の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第４の距離とを第２の距離センサによって取得し、第３の距離と第４の距離との差として第２の距離差を検出し、第１の距離差と第２の距離差の和からリファレンス部材のコレット降下方向に沿った厚さを差し引いてコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を取得する距離取得手段と、距離取得手段によって取得した距離に応じてコレットに吸着されている半導体ダイのバンプ先端が基板および／または他の半導体ダイのバンプ先端の直上に来るまでコレットを基板および／または他の半導体ダイに向かって降下させた後、コレットの半導体ダイの吸着を開放して半導体ダイのバンプを基板および／または他の半導体ダイのバンプに重ね合わせる重ね合わせ手段と、を有することを特徴とする。

本発明のダイマウント方法は、金属ナノ粒子を有機溶剤中に混合させた金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された半導体ダイを、金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された基板および／または金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された他の半導体ダイの上にフェースダウンして半導体ダイを基板および／または他の半導体ダイに重ね合わせるダイマウント方法であって、基板および／または他の半導体ダイのバンプ側に配置された第１の距離センサとコレットに吸着された半導体ダイのバンプ側に配置された第２の距離センサとの間に配置され、基板表面および／または各半導体ダイの表面に沿った方向に伸びるリファレンス部材の第１の距離センサ側の面と第１の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第１の距離と、基板のバンプ側表面および／または他の半導体ダイのバンプ側表面と第１の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第２の距離とを第１の距離センサによって取得し、第１の距離と第２の距離の差として第１の距離差を検出し、リファレンス部材の第２の距離センサ側の面と第２の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第３の距離と、コレットに吸着された半導体ダイのバンプ側の表面と第２の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第４の距離とを第２の距離センサによって取得し、第３の距離と第４の距離との差として第２の距離差を検出し、第１の距離差と第２の距離差の和からリファレンス部材のコレット降下方向に沿った厚さを差し引いて基板および／または他の半導体ダイに向かって降下するコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を取得する距離取得工程と、距離取得工程によって取得した距離に応じてコレットに吸着されている半導体ダイのバンプ先端が基板および／または他の半導体ダイのバンプ先端の直上に来るまでコレットを基板および／または他の半導体ダイに向かって降下させた後、コレットの半導体ダイの吸着を開放して半導体ダイのバンプを基板および／または他の半導体ダイのバンプに重ね合わせる重ね合わせ工程と、を有することを特徴とする。

本発明は、金属ナノインクを用いてバンプが形成された半導体ダイを基板または他の半導体ダイに重ね合わせるダイマウント装置およびダイマウント方法に関する。

本発明のダイマウント装置は、金属ナノ粒子を有機溶剤中に混合させた金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された半導体ダイを、金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された基板または金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された他の半導体ダイの上にフェースダウンして半導体ダイを基板または他の半導体ダイに重ね合わせるダイマウント装置であって、基板または他の半導体ダイのバンプ側に配置された第１の距離センサと、コレットに吸着された半導体ダイのバンプ側に配置された第２の距離センサと、第１の距離センサと第２の距離センサとの間に配置され、基板表面または他の半導体ダイの表面に沿った方向に伸びるリファレンス部材と、半導体ダイを吸着して基板または他の半導体ダイに向かって降下するコレットと、コレットの降下を制御する制御部とを含み、制御部は、リファレンス部材の第１の距離センサ側の面と第１の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第１の距離と、基板のバンプ側表面または他の半導体ダイのバンプ側表面と第１の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第２の距離とを第１の距離センサによって取得し、第１の距離と第２の距離の差として第１の距離差を検出し、リファレンス部材の第２の距離センサ側の面と第２の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第３の距離と、コレットに吸着された半導体ダイのバンプ側の表面と第２の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第４の距離とを第２の距離センサによって取得し、第３の距離と第４の距離との差として第２の距離差を検出し、第１の距離差と第２の距離差の和からリファレンス部材のコレット降下方向に沿った厚さを差し引いてコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を取得する距離取得手段と、距離取得手段によって取得した距離に応じてコレットに吸着されている半導体ダイのバンプ先端が基板または他の半導体ダイのバンプ先端の直上に来るまでコレットを基板または他の半導体ダイに向かって降下させた後、コレットの半導体ダイの吸着を開放して半導体ダイのバンプを基板または他の半導体ダイのバンプに重ね合わせる重ね合わせ手段と、を有することを特徴とする。

本発明のダイマウント装置において、重ね合わせ手段は、距離取得手段によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面との距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、としても好適であるし、距離取得手段は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を複数取得し、重ね合わせ手段は、距離取得手段によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面との複数の距離の内の最も小さい距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、としても好適である。

本発明のダイマウント装置において、制御部は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面の距離測定を行う位置と基板表面または他の半導体ダイの表面の距離測定を行う位置とを検出する距離測定位置検出手段を備え、距離取得手段は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離をそれぞれ少なくとも３つ取得し、重ね合わせ手段は、検出した距離測定位置と、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った各距離測定位置での距離と、によってコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面との間の最小面間距離を算出し、最小面間距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、としても好適である。

本発明のダイマウント方法は、金属ナノ粒子を有機溶剤中に混合させた金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された半導体ダイを、金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された基板または金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された他の半導体ダイの上にフェースダウンして半導体ダイを基板または他の半導体ダイに重ね合わせるダイマウント方法であって、基板または他の半導体ダイのバンプ側に配置された第１の距離センサとコレットに吸着された半導体ダイのバンプ側に配置された第２の距離センサとの間に配置され、基板表面または各半導体ダイの表面に沿った方向に伸びるリファレンス部材の第１の距離センサ側の面と第１の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第１の距離と、基板のバンプ側表面または他の半導体ダイのバンプ側表面と第１の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第２の距離とを第１の距離センサによって取得し、第１の距離と第２の距離の差として第１の距離差を検出し、リファレンス部材の第２の距離センサ側の面と第２の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第３の距離と、コレットに吸着された半導体ダイのバンプ側の表面と第２の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第４の距離とを第２の距離センサによって取得し、第３の距離と第４の距離との差として第２の距離差を検出し、第１の距離差と第２の距離差の和からリファレンス部材のコレット降下方向に沿った厚さを差し引いて基板または他の半導体ダイに向かって降下するコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を取得する距離取得工程と、距離取得工程によって取得した距離に応じてコレットに吸着されている半導体ダイのバンプ先端が基板または他の半導体ダイのバンプ先端の直上に来るまでコレットを基板または他の半導体ダイに向かって降下させた後、コレットの半導体ダイの吸着を開放して半導体ダイのバンプを基板または他の半導体ダイのバンプに重ね合わせる重ね合わせ工程と、を有することを特徴とする。

本発明のダイマウント方法において、重ね合わせ工程は、距離取得工程によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面との距離からコレットに吸着されている半導体ダイのバンプ高さと基板または他の半導体ダイのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、としても好適であるし、距離取得工程は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を複数取得し、重ね合わせ工程は、距離取得工程によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面との複数の距離の内の最も小さい距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板または各半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、としても好適である。

本発明のダイマウント方法において、コレットに吸着されている半導体ダイの表面の距離測定を行う位置と基板表面または他の半導体ダイの表面の距離測定を行う位置とを検出する距離測定位置検出工程を有し、距離取得工程は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離をそれぞれ少なくとも３つ取得し、重ね合わせ工程は、検出した距離測定位置と、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った各距離測定位置での距離と、によってコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面との間の最小面間距離を算出し、最小面間距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、としても好適である。

Claims

金属ナノ粒子を有機溶剤中に混合させた金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された半導体ダイを、金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された基板および／または金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された他の半導体ダイの上にフェースダウンして半導体ダイを基板および／または他の半導体ダイに重ね合わせるダイマウント装置であって、
半導体ダイを吸着して基板および／または他の半導体ダイに向かって降下するコレットと、コレットの降下を制御する制御部とを含み、
制御部は、
コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を取得する距離取得手段と、
距離取得手段によって取得した距離に応じてコレットに吸着されている半導体ダイのバンプ先端が基板および／または他の半導体ダイのバンプ先端の直上に来るまでコレットを基板および／または他の半導体ダイに向かって降下させた後、コレットの半導体ダイの吸着を開放して半導体ダイのバンプを基板および／または他の半導体ダイのバンプに重ね合わせる重ね合わせ手段と、
を有することを特徴とするダイマウント装置。
請求項１に記載のダイマウント装置であって、
重ね合わせ手段は、距離取得手段によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面との距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板および／または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、
を特徴とするダイマウント装置。
請求項１に記載のダイマウント装置であって、
距離取得手段は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を複数取得し、
重ね合わせ手段は、距離取得手段によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面との複数の距離の内の最も小さい距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板および／または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、
を特徴とするダイマウント装置。
請求項１に記載のダイマウント装置であって、
制御部は、
コレットに吸着されている半導体ダイの表面の距離測定を行う位置と基板表面および／または他の半導体ダイの表面の距離測定を行う位置とを検出する距離測定位置検出手段を備え、
距離取得手段は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離をそれぞれ少なくとも３つ取得し、
重ね合わせ手段は、検出した距離測定位置と、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った各距離測定位置での距離と、によってコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面との間の最小面間距離を算出し、最小面間距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板および／または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、
を特徴とするダイマウント装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載のダイマウント装置であって、
基板および／または他の半導体ダイのバンプ側に配置された第１の距離センサと、
コレットに吸着された半導体ダイのバンプ側に配置された第２の距離センサと、
第１の距離センサと第２の距離センサとの間に配置され、基板表面および／または他の半導体ダイの表面に沿った方向に伸びるリファレンス部材と、を含み、
制御部の距離取得手段は、
リファレンス部材の第１の距離センサ側の面と第１の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第１の距離と、基板のバンプ側表面および／または他の半導体ダイのバンプ側表面と第１の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第２の距離とを第１の距離センサによって取得し、第１の距離と第２の距離の差として第１の距離差を検出し、リファレンス部材の第２の距離センサ側の面と第２の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第３の距離と、コレットに吸着された半導体ダイのバンプ側の表面と第２の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第４の距離とを第２の距離センサによって取得し、第３の距離と第４の距離との差として第２の距離差を検出し、第１の距離差と第２の距離差の和からリファレンス部材のコレット降下方向に沿った厚さを差し引いてコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面との間のコレット降下方向に沿った距離を取得すること、
を有することを特徴とするダイマウント装置。
金属ナノ粒子を有機溶剤中に混合させた金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された半導体ダイを、金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された基板および／または金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された他の半導体ダイの上にフェースダウンして半導体ダイを基板および／または他の半導体ダイに重ね合わせるダイマウント方法であって、
基板および／または他の半導体ダイに向かって降下するコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を取得する距離取得工程と、
距離取得工程によって取得した距離に応じてコレットに吸着されている半導体ダイのバンプ先端が基板および／または他の半導体ダイのバンプ先端の直上に来るまでコレットを基板および／または他の半導体ダイに向かって降下させた後、コレットの半導体ダイの吸着を開放して半導体ダイのバンプを基板および／または他の半導体ダイのバンプに重ね合わせる重ね合わせ工程と、
を有することを特徴とするダイマウント方法。
請求項６に記載のダイマウント方法であって、
重ね合わせ工程は、距離取得工程によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面との距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板および／または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、
を特徴とするダイマウント方法。
請求項６に記載のダイマウント方法であって、
距離取得工程は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を複数取得し、
重ね合わせ工程は、距離取得工程によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面との複数の距離の内の最も小さい距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板および／または各半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、
を特徴とするダイマウント方法。
請求項６に記載のダイマウント方法であって、
コレットに吸着されている半導体ダイの表面の距離測定を行う位置と基板表面および／または他の半導体ダイの表面の距離測定を行う位置とを検出する距離測定位置検出工程を有し、
距離取得工程は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離をそれぞれ少なくとも３つ取得し、
重ね合わせ工程は、検出した距離測定位置と、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った各距離測定位置での距離と、によってコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面との間の最小面間距離を算出し、最小面間距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板および／または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、
を特徴とするダイマウント方法。
請求項６から９のいずれか１項に記載のダイマウント方法であって、
距離取得工程は、
基板および／または他の半導体ダイのバンプ側に配置された第１の距離センサとコレットに吸着された半導体ダイのバンプ側に配置された第２の距離センサとの間に配置され、基板表面および／または各半導体ダイの表面に沿った方向に伸びるリファレンス部材の第１の距離センサ側の面と第１の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第１の距離と、基板のバンプ側表面および／または他の半導体ダイのバンプ側表面と第１の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第２の距離とを第１の距離センサによって取得し、第１の距離と第２の距離の差として第１の距離差を検出し、リファレンス部材の第２の距離センサ側の面と第２の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第３の距離と、コレットに吸着された半導体ダイのバンプ側の表面と第２の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第４の距離とを第２の距離センサによって取得し、第３の距離と第４の距離との差として第２の距離差を検出し、第１の距離差と第２の距離差の和からリファレンス部材のコレット降下方向に沿った厚さを差し引いてコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面および／または他の半導体ダイの表面との間のコレット降下方向に沿った距離を取得すること、
を有することを特徴とするダイマウント方法。