JP2010040738A - 半導体装置の製造装置及び製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造装置及び製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高精度で半導体チップまたは配線部材を実装する半導体装置の製造装置及び製造方法を提供する。
【解決手段】第1及び第2の半導体チップを実装部材に実装するマウント台と、前記半導体チップをピックアップするコレットと、実装前の第2の半導体チップを撮像する第1撮像部と、実装部材の第2の半導体チップが実装されるべき位置と、実装部材に実装された後の第1の半導体チップと、を同一視野で撮像する第2撮像部と、第1撮像部による撮像画像から第2の半導体チップの第1位置データを検出し、第2撮像部による撮像画像から、前記位置の第2位置データと、実装された後の第1の半導体チップの第3位置データと、を検出する画像処理装置と、前記第1、第2、第3位置データを用いてマウント台及びコレットを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置が提供される。
【選択図】図1

Description

本発明は、半導体装置の製造装置及び製造方法に関し、特にダイボンディング装置及びダイボンディング方法、並びに、ストラップボンディング装置及びストラップボンディング方法に関する。
半導体チップを、リードフレームや基板等の実装部材に実装するダイボンディングにおいては、例えば、第1カメラによって半導体チップを認識し、良品チップをコレットによってピックアップする。そして、ピックアップされた後のチップを第2カメラによって認識し、これによりピックアップ後のチップのアライメント位置を検出する。一方、第3カメラで、実装部材の、チップがマウントされる実装部(ベッド)のアライメント位置を認識し、その結果に基づき、チップを実装部材の実装部にマウントする。
そして、必要に応じて、マウント後のチップの位置を別途認識して、その結果をその後に行われるチップのマウントにフィードバックして、アライメント位置が補正される。
一方、例えばコレットが搭載されるアームが動作中の温度変化によって伸縮することなどによって、チップマウントのアライメント位置は時間と伴に変動する。また、装置異常等によって、アライメント位置は突発的に変化する。そして、酷い場合は突発的な不良を発生させる。
従来の技術においては、マウント後のチップのアライメント位置の検出が、実装部材の実装部の位置の検出とは別に行われるため、上記のような時間と伴に変動し、また突発的に変化するアライメントずれのフィードバックに時間遅れを生じ、アライメントの位置精度の向上の妨げとなる。
なお、特許文献1には、リードフレームのペレット取り付け部の位置データ、及び、ペレット取り付け後のペレットとペレット取り付け部との位置データを認識し、補正データを得る技術が開示されている。
また、実装部材及びそれに実装された半導体チップにストラップなどの配線部材を接続するストラップボンディング装置があり、この場合においても、接続されるストラップの位置精度の向上が求められている。
特開平4−299542号公報
本発明は、高精度で半導体チップまたは配線部材を実装する半導体装置の製造装置及び製造方法を提供する。
本発明の一態様によれば、実装部材に複数の半導体チップを実装する半導体装置の製造装置であって、実装部材が載置されるマウント台と、半導体チップをピックアップするコレットと、前記実装部材に実装される前の前記半導体チップを撮像する第1撮像部と、前記マウント台に載置された前記実装部材を撮像する第2撮像部と、前記第1撮像部及び前記第2撮像部によって撮像された画像から位置データをそれぞれ取得する画像処理部と、第1の半導体チップを前記コレットにピックアップさせ、前記マウント台に載置された前記実装部材に実装させ、第2の半導体チップを前記コレットにピックアップさせ、前記実装部材に実装される前の前記第2の半導体チップを前記第1撮像部に撮像させ、前記実装部材に実装された前記第1の半導体チップと、前記実装部材において第2の半導体チップが実装されるべき位置と、を同一視野で前記第2撮像部に撮像させ、前記第1撮像部及び第2撮像部によって撮像された画像からそれぞれ取得された位置データを前記画像処理部から入力し、前記実装部材に実装される前の前記第2の半導体チップの位置と、前記実装部材において前記第2の半導体チップが実装されるべき位置と、前記実装部材において前記第1の半導体チップが実装された位置と、に基づいて、前記マウント台及び前記コレットの少なくともいずれかを制御しつつ前記第2の半導体チップを前記実装部材に実装させる制御部と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置が提供される。
本発明の別の一態様によれば、第1の半導体チップを実装部材に実装する工程と、前記実装部材に実装される前の第2の半導体チップを撮像して、前記第2の半導体チップの第1位置データを検出する工程と、前記実装部材において前記第2の半導体チップが実装されるべき位置と、前記実装部材に実装された前記第1の半導体チップと、を同一視野で撮像し、前記実装されるべき位置の第2位置データと、前記実装された前記第1の半導体チップの第3位置データと、を検出する工程と、前記第1位置データと、前記第2位置データと、前記第3位置データと、に基づいて、前記第2の半導体チップを前記実装部材に実装する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の別の一態様によれば、実装部材と、前記実装部材にマウントされた半導体チップと、に、配線部材を接続する半導体装置の製造装置であって、半導体チップがマウントされた実装部材が載置される実装台と、配線部材をピックアップするボンディングツールと、前記実装部材及び前記半導体チップに接続される前の前記配線部材を撮像する第1撮像部と、前記実装台に載置された前記実装部材及び前記半導体チップの少なくともいずれかを撮像する第2撮像部と、前記第1撮像部及び前記第2撮像部によって撮像された画像から位置データをそれぞれ取得する画像処理部と、前記ボンディングツールに、第1の配線部材をピックアップさせ、前記第1の配線部材の一端を、前記実装台に載置された前記実装部材に接続させ、前記第1の配線部材の他端を、前記半導体チップに接続させ、前記ボンディングツールに、第2の配線部材をピックアップさせ、前記実装部材及び前記半導体チップに接続される前の前記第2の配線部材を前記第1撮像部に撮像させ、前記実装部材及び前記半導体チップに接続された前記第1の配線部材と、前記実装部材及び前記半導体チップの少なくともいずれかにおいて第2の配線部材が接続されるべき位置と、を同一視野で前記第2撮像部に撮像させ、前記第1撮像部及び第2撮像部によって撮像された画像からそれぞれ取得された位置データを前記画像処理部から入力し、前記実装部材及び前記半導体チップに接続される前の前記第2の配線部材の位置と、前記実装部材及び前記半導体チップの少なくともいずれかにおいて前記第2の配線部材が接続されるべき位置と、前記実装部材及び前記半導体チップにおいて前記第1の配線部材が接続された位置と、に基づいて、前記実装台及び前記ボンディングツールの少なくともいずれかを制御しつつ、前記第2の配線部材の一端を前記実装部材に接続させ、前記第2の配線部材の他端を前記半導体チップに接続させる制御部と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置が提供される。
本発明の別の一態様によれば、実装部材と、前記実装部材にマウントされた半導体チップと、に、配線部材を接続する半導体装置の製造方法であって、第1の配線部材の一端を実装部材に接続し、前記第1の配線部材の他端を前記実装部材にマウントされた半導体チップに接続する工程と、前記実装部材及び前記半導体チップに接続される前の第2の配線部材を撮像して、前記第2の配線部材の第1位置データを検出する工程と、前記実装部材及び前記半導体チップの少なくともいずれかにおいて前記第2の配線部材が接続されるべき位置と、前記実装部材及び前記半導体チップに接続された前記第1の配線部材と、を同一視野で撮像し、前記接続されるべき位置の第2位置データと、前記接続された前記第1の配線部材の第3位置データと、を検出する工程と、前記第1位置データと、前記第2位置データと、前記第3位置データと、に基づいて、前記第2の配線部材の一端を前記実装部材に接続し前記第2の配線部材の他端を前記半導体チップに接続する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
本発明によれば、高精度で半導体チップまたは配線部材を実装する半導体装置の製造装置及び製造方法が提供される。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造装置は、ダイボンディング装置である。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造装置の構成を例示する模式図である。
図2は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造装置の1つの動作を例示する模式図である。
図3は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造装置の別の動作を例示する模式図である。
図4は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造装置の別の動作を例示する模式図である。
図5は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
すなわち、図2は、図1に例示したピックアップポジション121での動作を例示しており、図3は、図1に例示した移送ポジション122での動作を例示しており、図4は、図1に例示したマウントポジション123での動作を例示している。
図1に表したように、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造装置10は、ピックアップポジション121と、移送ポジション122と、マウントポジション123と、を有する。
ピックアップポジション121においては、ウェーハステージ(第1X−Yステージ)131が設けられ、ウェーハステージ131の上方には、第1鏡筒166に取り付けられたウェーハ撮像部161と、第1照明171が設けられる。
また、移送ポジション122においては、第2鏡筒167に取り付けられたチップ撮像部162と、第2照明172が設けられる。
また、マウントポジション123においては、マウントステージ(マウント台、第2X−Yステージ)133が設けられ、マウントステージ133の上方には、第3鏡筒168に取り付けられたマウント撮像部163と、第3照明173が配置される。
そして、ピックアップポジション121と、移送ポジション122と、マウントポジション123と、を移動可能なアーム151が設けられ、アーム151の先端には、コレット150が設けられている。コレット150には、平コレット、角錐コレット、二面テーパコレットなど各種の形態のコレットを用いることができ、また、加熱機構を有していても良い。なお、アーム151とコレット150とをマウントヘッド153と言う。
また、ウェーハ撮像部161、チップ撮像部162及びマウント撮像部163と接続され、ウェーハ撮像部161、チップ撮像部162及びマウント撮像部163の出力が入力される画像処理部180が設けられる。ただし、画像処理部180は、例えば、ウェーハ撮像部161、チップ撮像部162及びマウント撮像部163のそれぞれに対応して独立して設けても良い。以下では、画像処理部180が、ウェーハ撮像部161、チップ撮像部162及びマウント撮像部163と接続される場合として説明する。
また、ウェーハステージ131、マウントステージ133、マウントヘッド153及びコレット150を制御する制御部181が設けられる。また、必要に応じて、画像処理部180及び制御部181に接続され、各種のデータを記憶する記憶部182をさらに設けても良い。
ここで、ウェーハステージ131及びマウントステージ133の上面に対して平行な平面をX−Y平面とする。X−Y平面に対して平行な軸をX軸とし、X−Y平面に対して平行でX軸に対して直交する軸をY軸とする。そして、X軸及びY軸に対して直交する軸をZ軸とする。また、Z軸を中心とした回転方向の角度をθとする。
ウェーハステージ131の上には、半導体チップ110が載置される。すなわち、例えば、半導体ウェーハ111の裏面に樹脂フィルムが貼られ、カットされた半導体チップ110が、裏面に樹脂フィルムが貼られた状態で、ウェーハステージ131の上に載置される。
第1照明171は、ウェーハステージ131の上に載置された半導体チップ110を照明する。第1照明171は、複数設けても単数設けても良く、また、第1照明171には、環状の形状の照明を用いることもできる。
一方、マウントステージ133の上には、半導体チップ110がマウントされる、リードフレームや基板などの実装部材140が載置される。マウントステージ133には、実装部材140を加熱する機構を付与しても良く、これにより、実装部材140の実装部141が加熱され、実装部141の例えばメタルを融解し、その上にマウントされる半導体チップ110と実装部141とを接合することができる。
第3照明173は、マウントステージ133の上に載置された実装部材140及び、実装部材140にマウントされた半導体チップ110を照明する。第3照明173は、複数設けても単数設けても良く、また、第3照明173には、環状の形状の照明を用いることもできる。
そして、ピックアップポジション121において、半導体チップ110は、コレット150によりピックアップされ、移送ポジション122を経て、マウントポジション123まで移送される。
図1、図3に表したように、チップ撮像部162は、移送ポジション122において、例えば、コレット150に保持された状態の半導体チップ110を、その裏面から撮像する。この場合、第2照明172には、移送中の半導体チップ110を瞬間的に照明できるストロボ式の照明を用いることができる。このように半導体チップ110を移送中に裏面から撮像する場合には、チップ撮像部162と第2鏡筒167と第2照明172とは、コレット150が通過する下方に設けることができる。
ただし、本発明はこれに限らず、コレット150によってピックアップされた半導体チップ110を、一旦、例えばアライメント補正ステージに置き、その状態で、半導体チップ110のアライメント位置を検出する構成としても良い。この場合は、チップ撮像部162と第2鏡筒167と第2照明172とは、アライメント補正ステージの上方に設けることができる。
以下では、チップ撮像部162と第2鏡筒167と第2照明172とが、コレット150が通過する下方に設けられ、チップ撮像部162が、コレット150に保持された状態の半導体チップ110を、裏面から撮像する構成である場合として説明する。
ウェーハ撮像部161、チップ撮像部162及びマウント撮像部163には、例えばCCDセンサやCMOSセンサなどを用いることができる。また、第1、第2、第3鏡筒166、167、168に設けられたレンズによって、ウェーハ撮像部161、チップ撮像部162及びマウント撮像部163は、適切な倍率で、半導体チップ110や実装部材140を撮像する。
また、図1に例示したように、実装部材140には、半導体チップ110が複数マウントされる。すなわち、実装部材140には、半導体チップ110がマウントされる実装部(ベッド)141が複数設けられる。
以下、図1〜図5を参照しながら、本実施形態に係る半導体装置の製造装置の動作及び半導体装置の製造方法を説明する。
まず、図2に表したように、ウェーハ撮像部161により、ウェーハステージ131の上に載置された半導体チップ110を撮像する。例えば、同一視野において複数の半導体チップ110が写る倍率で、半導体チップ110を撮像する。そして、撮像された像のデータが、画像処理部180に入力され、画像処理部180により、半導体チップ110が画像検査され、不良のチップと良品のチップが判定される。なお、不良の半導体チップ110は、この後の工程でピックアップされることなく、ウェーハステージ131の上の樹脂フィルムに残される。
そして、図5に表したように、最初の良品の半導体チップ110aを、アーム151の先端に設けられたコレット150で吸着してピックアップする(ステップS110)。
そして、コレット150に保持された半導体チップ110aは、マウントヘッド153が移動することにより、移送ポジション122中を移送される。
そして、図3に表したように、移送ポジション122においては、コレット150に保持された半導体チップ110aの裏面を、チップ撮像部162により撮像する。そして、撮像された像のデータが、画像処理部180に入力され、画像処理部180により、コレットに保持された状態における半導体チップ110aの位置データを検出する(ステップS120)。
この時、半導体チップ110aのX軸方向の値X1a、Y軸方向の値Y1a、及び、角度θ1aが、半導体チップ110aの位置データ(X1a、Y1a、θ1a)となる。
そして、マウントポジション123において、マウントステージ133の上に載置された実装部材140の、最初のマウントを行う実装部141aを撮像する。そして、撮像された像のデータが、画像処理部180に入力され、画像処理部180により、最初のマウントを行う実装部141aの位置データを検出する(ステップS130)。
すなわち、最初のマウントを行う実装部141aのX軸方向の値X2a、Y軸方向の値Y2a、及び、角度θ2aが求められ、最初のマウントを行う実装部141aの位置データ(X2a、Y2a、θ2a)とされる。
そして、上記の最初の半導体チップ110aの位置データ(X1a、Y1a、θ1a)と、最初のマウントを行う実装部141aの位置データ(X2a、Y2a、θ2a)に基づいて、最初の半導体チップ110aのマウントを行う(ステップS140)。
そして、次の良品の半導体チップ110bを、アーム151の先端に設けられたコレット150で吸着してピックアップする(ステップS210)。
そして、コレット150に保持された半導体チップ110bは、マウントヘッド153が移動することにより、移送ポジション122中を移送される。
そして、移送ポジション122においては、コレット150に保持された半導体チップ110bの裏面を、チップ撮像部162により撮像する。そして、撮像された像のデータが、画像処理部180に入力され、画像処理部180により、コレットに保持された状態における半導体チップ110bの位置データ(第1位置データ)を検出する(ステップS220)。すなわち、ピックアップ後の、次の半導体チップ110bの第1位置データ(X1b、Y1b、θ1b)を検出する。
そして、マウントポジション123において、マウントステージ133の上に載置された実装部材140の、次のマウントを行う実装部141bと、既にマウントされた最初の半導体チップ110aとを、同一視野で写る倍率で撮像する。そして、撮像された像のデータが、画像処理部180に入力され、画像処理部180により、次のマウントを行う実装部141bの位置データ(第2位置データ)と、既にマウントされた半導体チップ110aの位置データ(第3位置データ)とを、同時に検出する(ステップS230)。
すなわち、次のマウントを行う実装部141bと、既にマウントされた最初の半導体チップ110aとが同一視野で撮像された画像から、次のマウントを行う実装部141bのX軸方向の値X2、Y軸方向の値Y2、及び、回転方向の角度の値θ2が求められ、次のマウントを行う実装部141bの第2位置データ(X2b、Y2b、θ2b)とされる。そして、既にマウントされた最初の半導体チップ110aのX軸方向の値X3、Y軸方向の値Y3、及び、角度θ3が求められ、最初の半導体チップ110aの第3位置データ(X3a、Y3a、θ3a)とされる。
そして、上記の次の半導体チップ110bの第1位置データ(X1b、Y1b、θ1b)、上記の次のマウントを行う実装部141bの第2位置データ(X2b、Y2b、θ2b)、及び、既にマウントされた最初の半導体チップ110aの第3位置データ(X3a、Y3a、θ3a)に基づいて、アライメント位置データを補正して、次の半導体チップ110bを実装部材140の次のマウントを行う実装部141bにマウントする(ステップS240)。
以降、上記の工程を繰り返す。
このように、本実施形態に係る半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法によれば、マウント後の半導体チップ110と、これからマウントする実装部141とを、同一視野で撮像し、その画像から、マウント後の半導体チップ110のアライメント位置を、これからマウントする実装部141の位置の検出と同時に行うことができる。これにより、例えば時間と伴に変動したり、また突発的に変化したりするアライメントずれを、時間遅れを生じさせることなく、次のマウント作業にフィードバックできる。
これにより、本実施形態に係る半導体装置の製造装置10及び半導体装置の製造方法によって、高精度で半導体チップをマウントする半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法が提供できる。
なお、上記において、ステップS110及びステップS120と、ステップS130と、は順序を入れ替えても良く、また、同時に行っても良い。また、ステップS210及びステップS220と、ステップS230と、は順序を入れ替えても良く、また、同時に行っても良い。
上記の具体例では、第1位置データは、コレット150によってピックアップされた後の半導体チップ110bの撮像データ、すなわち、チップ撮像部162による撮像画像によって求められたが、本発明はこれに限らない。すなわち、第1位置データは、マウントされる前の半導体チップ110bの撮像画像であれば良く、上記のチップ撮像部162による撮像の他に、ウェーハ撮像部161による撮像画像を用いても良い。さらに、チップ撮像部162による撮像画像とウェーハ撮像部161の両方の撮像画像を用いても良い。ただし、ウェーハステージ131の上から半導体チップをコレット150によってピックアップする際に、半導体チップ110bのアライメントがずれる可能性があるので、より高精度のマウントを実現するために、半導体チップ110bをピックアップした後の撮像画像(チップ撮像部162による撮像画像)を用いることがより望ましい。
このように、マウント前の半導体チップ110bの位置データ(第1位置データ)は、第1撮像部によって撮像された画像によって検出される。第1撮像部には、ウェーハ撮像部161及びチップ撮像部162の少なくともいずれかを用いることができる。以下では、説明を簡単にするために、第1撮像部にチップ撮像部162が用いられるとして説明する。すなわち、マウント前の半導体チップ110bの位置データ(第1位置データ)が、チップ撮像部162により撮像された像のデータに基づく場合として説明する。
なお、上記のマウント撮像部163を第2撮像部とすることができる。
上記の半導体装置の製造装置10の動作及び半導体装置の製造方法を一般化すると以下のようになる。
図6は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する別のフローチャート図である。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、実装部材140に、複数(N個)の半導体チップ110を実装する半導体装置の製造方法である。ここで、Nは2以上の整数である。
そして、図6に表したように、まず、(i−1)番目の半導体チップ110i−1(第1の半導体チップ)を、実装部材140にマウント(実装する)(ステップS141)。ここで、iは2以上、N以下の整数である。
そして、i番目の半導体チップ110をピックアップし、ピックアップした後のi番目の半導体チップ110(第2の半導体チップ)を撮像して、i番目の半導体チップ110の第1位置データ(X1、Y1、θ1)を検出する(ステップS221)。
そして、実装部材140のi番目の半導体チップ110が実装されるべき位置、すなわち、i番目の実装部141と、実装部材140にマウントされた後の(i−1)番目の半導体チップ110i−1と、を同一視野で同時に撮像し、i番目の実装部141の第2位置データ(X2、Y2、θ2)と、マウント後の(i−1)番目の半導体チップ110i−1の第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)と、を検出する(ステップS231)。
そして、上記の第1位置データ(X1、Y1、θ1)と、第2位置データ(X2、Y2、θ2)と、第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)と、を用いて、i番目の半導体チップ110を実装部材140にマウントする(ステップS241)。
このように、マウント後の(i−1)番目の半導体チップ110i−1と、i番目の実装部141とを、同一視野で同時に撮像し、その画像から、マウント後の(i−1)番目の半導体チップ110i−1のアライメント位置を、i番目の実装部141の位置の検出と同時に行うことができ、例えば時間と伴に変動したり、また突発的に変化したりするアライメントずれに対して時間遅れを生じさせることなく、次のマウント作業にフィードバックできる。
このように、本実施形態に係る半導体装置の製造装置10は、実装部材140に複数の半導体チップ110を実装する半導体装置の製造装置であって、実装部材140が載置されるマウント台133と、半導体チップ110をピックアップするコレット150と、前記実装部材140に実装される前の前記半導体チップ110を撮像する第1撮像部と、前記マウント台133に載置された前記実装部材140を撮像する第2撮像部と、前記第1撮像部及び前記第2撮像部によって撮像された画像から位置データをそれぞれ取得する画像処理部180と、制御部181と、を備える。
制御部181は、第1の半導体チップ((i−1)番目の半導体チップ110i−1)を前記コレット150にピックアップさせ、前記マウント台133に載置された前記実装部材140に実装させ、第2の半導体チップ(i番目の半導体チップ110)を前記コレット150にピックアップさせ、前記実装部材140に実装される前の前記第2の半導体チップ(i番目の半導体チップ110)を前記第1撮像部に撮像させ、前記実装部材140に実装された前記第1の半導体チップ((i−1)番目の半導体チップ110i−1)と、前記実装部材140において第2の半導体チップ(i番目の半導体チップ110)が実装されるべき位置(i番目の実装部141)と、を同一視野で前記第2撮像部に撮像させ、前記第1撮像部及び第2撮像部によって撮像された画像からそれぞれ取得された位置データを前記画像処理部180から入力し、前記実装部材140に実装される前の前記第2の半導体チップ(i番目の半導体チップ110)の位置と、前記実装部材140において前記第2の半導体チップ(i番目の半導体チップ110)が実装されるべき位置(i番目の実装部141)と、前記実装部材140において前記第1の半導体チップ((i−1)番目の半導体チップ110i−1)が実装された位置と、に基づいて、前記マウント台133及び前記コレット150の少なくともいずれかを制御しつつ前記第2の半導体チップ(i番目の半導体チップ110)を前記実装部材140に実装させる。
なお、上記の前記実装部材140に実装される前の前記第2の半導体チップ(i番目の半導体チップ110)の位置が、第1位置データ(X1、Y1、θ1)である。そして、上記の前記実装部材140において前記第2の半導体チップ(i番目の半導体チップ110)が実装されるべき位置(i番目の実装部141)が、第2位置データ(X2、Y2、θ2)である。そして、上記の前記実装部材140において前記第1の半導体チップ((i−1)番目の半導体チップ110i−1)が実装された位置が第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)である。
そして、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第1の半導体チップ((i−1)番目の半導体チップ110i−1)を実装部材140に実装する工程と、ピックアップし前記実装部材140に実装される前の第2の半導体チップ(i番目の半導体チップ110)を撮像して、前記第2の半導体チップ(i番目の半導体チップ110)の第1位置データ(X1、Y1、θ1)を検出する工程と、前記実装部材140において前記第2の半導体チップ(i番目の半導体チップ110)が実装されるべき位置(i番目の実装部141)と、前記実装部材140に実装された前記第1の半導体チップ((i−1)番目の半導体チップ110i−1)と、を同一視野で撮像し、前記実装されるべき位置(i番目の実装部141)の第2位置データ(X2、Y2、θ2)と、前記実装された前記第1の半導体チップ((i−1)番目の半導体チップ110i−1)の第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)と、を検出する工程と、前記第1位置データ(X1、Y1、θ1)と、前記第2位置データ(X2、Y2、θ2)と、前記第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)と、に基づいて、前記第2の半導体チップ(i番目の半導体チップ110)を前記実装部材140に実装する工程と、を備える。
さらに、本実施形態に係る半導体装置の製造装置10及び半導体装置の製造方法は以下のように変形することができる。
図7は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する別のフローチャート図である。
本実施形態に係る変形例の半導体装置の製造方法は、実装部材140に、複数(N個)の半導体チップ110を実装する半導体装置の製造方法である。
そして、図7に表したように、まず、(i−j)番目の半導体チップ110i−j(第1の半導体チップ)を実装部材140にマウント(実装)する(ステップS142)。ここで、iは2以上、N以下の整数である。また、jは、1以上で、i−1以下の整数である。
そして、i番目の半導体チップ110をピックアップし、ピックアップした後のi番目の半導体チップ110(第2の半導体チップ)を撮像して、i番目の半導体チップ110の第1位置データ(X1、Y1、θ1)を検出する(ステップS222)。
そして、実装部材140のi番目の半導体チップ110iが実装されるべき位置、すなわち、i番目の実装部141と、実装部材140にマウントされた後の(i−j)番目半導体チップ110i−jと、を同一視野で同時に撮像し、i番目の実装部141の第2位置データ(X2、Y2、θ2)と、マウント後の(i−j)番目の半導体チップ110i−jの第3位置データ(X3i−j、Y3i−j、θ3i−j)と、を検出する(ステップS232)。
そして、上記の第1位置データ(X1、Y1、θ1)と、第2位置データ(X2、Y2、θ2)と、第3位置データ(X3i−j、Y3i−j、θ3i−j)と、を用いて、i番目の半導体チップ110を実装部材140にマウントする(ステップS242)。
なお、図7に例示した本具体例において、jを1とした場合が、図6に例示した具体例である。すなわち、図6に例示した具体例では、i番目のマウント作業において、(i−1)番目、すなわち、前回のマウント作業においてマウントされた半導体チップ110i−1のマウント後のアライメント位置を、第3位置データとして用いていたが、図7に例示した具体例では、i番目のマウント作業において、(i−j)番目、すなわち、何回か前のマウント作業においてマウントされた半導体チップ110i−jのマウント後のアライメント位置を、第3位置データとして用いている。
例えば、実装部材140における実装部141が、縦横のマトリクス状に配置されている場合、縦または横の端の実装部141においては、i番目の実装部141の位置が、(i−1)番目の実装部141i−1から離れて、別の列または行に配置されることがある。このような場合においては、(i−j)番目の、すなわち、何回か前のマウント作業においてマウントされた半導体チップ110i−jのマウント後のアライメント位置を、第3位置データとして用いることができる。また、この場合だけでなく、縦横のマトリクス状に配置された、縦または横の端以外の場所においても、必要に応じて、(i−j)番目の半導体チップ110i−jのマウント後のアライメント位置を、第3位置データとして用いることができる。
このように、本実施形態に係る半導体装置の製造装置10及び半導体装置の製造方法における、ステップS232においては、i番目の実装部141と、実装部材140にマウントされた後の(i−j)番目半導体チップ110i−jと、が同じ視野で撮像されれば良い。これにより、高精度で半導体チップをマウントする半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法が提供できる。
ただし、実装部材140における実装部141が、例えば、縦横のマトリクス状に配置されている場合、縦または横の端の実装部141へのマウントの場合を除き、直前にマウントされた半導体チップ、すなわち、半導体チップ110i−1の第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)を用いると時間遅れが短くなるので望ましい。
なお、i番目のマウントが、例えば、縦横のマトリクス状に配置された縦または横の端の実装部141へのマウントであるのか、端以外の実装部141へのマウントであるかは、個々の実装部材140における実装部141の配列情報を予め半導体装置の製造装置10に入力しておくことで判断できる。また、i番目の実装部141の撮像結果によって、判断することもできる。
さらに、実装部材140における実装部141が、例えば、縦横のマトリクス状に配置された縦または横の端の実装部141へのマウントの場合においても、前回マウントした半導体チップ110が同一視野の中に納まるように、マウント撮像部163の撮像時の拡大率を調整しておくことにより、縦または横の端の実装部141へのマウントの場合においても、前回マウントした半導体チップ110とこれからマウントする実装部141とを同一視野で撮像することもできる。このように、マウント撮像部163の拡大率の調整により、jを常に1にすることもできる。
(実施例)
以下、本実施形態に係る半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法として、実施例のダイボンディング装置及びダイボンディング方法について説明する。
図8は、本発明の実施例に係る半導体装置の製造装置の動作及び半導体装置の製造方法を例示するフローチャートである。
図9は、本発明の実施例に係る半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法のピックアップポジションにおける撮像画像を例示する模式図である。
図10は、本発明の実施例に係る半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法の移送ポジションにおける撮像画像を例示する模式図である。
図11は、本発明の実施例に係る半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法のマウントポジションにおける撮像画像を例示する模式図である。
図12は、本発明の実施例に係る半導体装置の製造装置のコレット部の構成を例示する模式図である。
すなわち、同図(a)は側面図であり、同図(b)は、下方(図(a)の矢印D)からみた時の平面図である。
また、以下説明する本実施例に係る半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法においては、上記のjが1の場合、すなわち、図6に例示した方法であるとして説明する。
図8に表したように、本発明の実施例に係る半導体装置の製造装置10及び半導体装置の製造方法においては、まず、半導体ウェーハ111がウェーハステージ131の上に載せられる(ステップS101)。
そして、半導体ウェーハ111の半導体チップ110が、ウェーハ撮像部161に撮像され、半導体チップ110の良品、不良品の判定が行われる。
すなわち、図9に表したように、ピックアップポジション121においては、ウェーハステージ131の上に載せられた半導体チップ110がウェーハ撮像部161により撮像される。この撮像画像161aから、良品半導体チップ112と、不良品半導体チップ113が判定される。なお、不良品半導体チップ113には、不良マーク114が付けられる。
そして、i番目の半導体チップ110を、ウェーハ撮像部161で認識する(ステップS102)。
そして、i番目の半導体チップ110が所定のピックアップ用位置116にあるかどうかを判断する(ステップS103)。
そして、i番目の半導体チップ110がピックアップ用位置116にない場合は、ウェーハステージ131を移動し、ステップS102に戻る(ステップS104)。
一方、そして、i番目の半導体チップ110がピックアップ用位置116にある場合は、i番目の半導体チップ110をコレット150によってピックアップする(ステップS211)。
そして、図10に表したように、移送ポジション122において、ピックアップされているi番目の半導体チップ110の裏面が、チップ撮像部162によって撮像される。そして、この撮像画像162aから、i番目の半導体チップ110の第1位置データ(X1、Y1、θ1)が検出される(ステップS221)。
なお、これに引き続き、マウントヘッド153は、移送ポジション122を経て、マウントポジション123に移動する(ステップS108)。
この時、i番目の半導体チップ110の裏面と、コレット150に設けられたコレット基準部155とを同一視野で同時に撮像し、i番目の半導体チップ110の第1位置データ(X1、Y1、θ1)を検出することができる。以下、この手法について詳しく説明する。
図12(a)に表したように、コレット150の例えば側面に連結部156が設けられ、連結部156の先端にコレット基準部155が設けられている。そして、図12(b)に表したように、コレット基準部155の平面形状は、例えば、半導体チップ110に対向する側が凹状となった形状とすることができる。ただし、この形状に限らず、例えば、2つの略直線が交差する2つの辺が設けられていれば良い。
そして、図12(b)に表したように、コレット基準部155と半導体チップ110とを同一視野で同時に撮像し、その撮像画像から、以下のように、コレット150と半導体チップ110の、それぞれの位置と角度を求める。
すなわち、コレット基準部155の2辺、例えば縦辺157aと、下側横辺157bの交点155aにおけるX軸方向の座標をXcとし、Y軸方向の座標をYcとする。そして、画像内の所定の基準軸162x、162yに対する、上記の2辺、すなわち、縦辺157aの角度と、下側横辺157bの角度の平均値をθcとする。なお、この時、画像内の所定の基準軸162x、162yは、コレット基準部155の座標及び角度を表現できるように適切に選択される。
一方、半導体チップ110の4つの頂点115a、115b、115c、115dの中心のX軸方向の座標をXsとし、Y軸方向の座標をYsとする。そして、半導体チップ110の4辺、すなわち、頂点115aと頂点115bとを結ぶ線、頂点115bと頂点115cとを結ぶ線、頂点115cと頂点115dとを結ぶ線、及び、頂点115dと頂点115aとを結ぶ線、のそれぞれが、画像内の所定の基準軸162x、162yに対する、角度の平均値をθsとする。なお、この時、画像内の所定の基準軸162x、162yは、半導体チップ110の座標及び角度を表現できるように適切に選択される。
上記のコレット基準部155の座標及び角度(Xc、Yc、θc)、及び、上記の半導体チップ110の座標及び角度(Xs、Ys、θs)を用いて、半導体チップ110の第1位置データ(X1、Y1、θ1)は、(Xs−Xc、Ys−Yc、θs−θc)と、半導体装置の製造装置10の所定の設定値(X1p、Y1p、θ1p)との差となる。
すなわち、i番目の半導体チップ110の第1位置データ(X1、Y1、θ1)は、(Xs−Xc、Ys−Yc、θs−θc)と(X1p、Y1p、θ1p)との差となる。
以上のようにして、図10に例示した、i番目の半導体チップ110の撮像画像162aから、i番目の半導体チップ110の第1位置データ(X1、Y1、θ1)が算出される。
一方、図8に表したように、実装部材140が、マウントステージ133の上に配置される(ステップS105)。
そして、マウントポジション123において、マウント撮像部163によって、実装部材140のi番目の実装部141と、実装部材140にマウントされた後の(i−1)番目半導体チップ110i−1と、が同一視野で同時に撮像される。そして、この撮像画像163aから、i番目の実装部141の第2位置データ(X2、Y2、θ2)と、マウント後の(i−1)番目の半導体チップ110i−1の第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)と、を検出する(ステップS231)。
この時、例えば、図11に例示したような撮像画像163aが得られる。同図には、i番目の実装部141と、(i−1)番目の半導体チップ110i−1とが、同一視野で同時に撮像されている。また、さらに、この画像には、(i−2)番目の半導体チップ110i−2、及び、(i−3)番目の半導体チップ110i−3も、同時に撮像されている。
このような撮像画像163aから、例えば、i番目の実装部141の4つの頂点の中心のX軸方向の座標をXrとし、Y軸方向の座標をYrとする。そして、i番目の実装部141の4つの頂点の画像内の所定の基準軸に対する角度の平均をθrとする。そして、i番目の実装部141の第2位置データ(X2、Y2、θ2)は、(Xr、Yr、θr)と、半導体装置の製造装置10の所定の設定値(X2p、Y2p、θ2p)との差となる。
一方、マウント後の(i−1)番目の半導体チップ110i−1の4つの頂点の中心のX軸方向の座標をXti−1とし、Y軸方向の座標をYti−1とする。そして、マウント後の(i−1)番目の半導体チップ110i−1の4つの頂点の画像内の所定の基準軸に対する角度の平均をθti−1とする。そして、(i−1)番目の半導体チップ110i−1の第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)は、(Xti−1、Yti−1、θti−1)と、半導体装置の製造装置10の所定の設定値(X3p、Y3p、θ3p)との差となる。
そして、本実施形態に係る半導体装置の製造装置10の動作及び半導体装置の製造方法においては、上記の第1位置データ(X1、Y1、θ1)、第2位置データ(X2、Y2、θ2)、第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)を、用いて、i番目の半導体チップ110のマウントを行う。
すなわち、i番目の半導体チップ110をi番目の実装部141にマウントする際に、i番目のマウント基準位置(Xm、Ym、θm)に対して、第1位置データ(X1、Y1、θ1)、第2位置データ(X2、Y2、θ2)及び第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)を、加算して、マウント位置を補正する。
例えば、上記の補正値に基づき、X軸方向及びY軸方向のずれに関しては、例えば、マウントステージ133を移動させて補正する(ステップS106)。また、角度のずれに関しては、コレット150の角度θを補正する(ステップS107)。ただし、本発明はこれに限らず、アライメントずれの補正の方法は任意である。
そして、i番目の半導体チップ110をi番目の実装部141にマウントする(ステップS241)。
これにより、高精度で半導体チップをマウントする半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法が提供できる。
そして、全ての実装部141へのマウントが終了したかどうかを判断する(ステップS109)。そして、終了していない場合は、上記の手法が繰り返され、半導体チップ110が実装部141にマウントされる。そして、全ての実装部141へのマウントが終了したら、ステップS105に戻り、別の実装部材140がマウントステージ133に配置さら、さらに、上記の手法が繰り返される。
そして、半導体ウェーハ111に良品の半導体チップ110が残っているかどうかが判断され(ステップS119)、半導体ウェーハ111に良品の半導体チップ110が残っていない場合は、ステップS101に戻り、別の半導体ウェーハ111がウェーハステージ131に配置される。そして、さらに、上記の方法が繰り返される。
これにより、高精度で半導体チップをマウントする半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法が提供できる。
なお、上記において、i番目のマウント基準位置(Xm、Ym、θm)に対して、第1位置データ(X1、Y1、θ1)、第2位置データ(X2、Y2、θ2)及び第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)を、加算する際には、各値の正負の方向を考慮して加算され、例えば、場合によっては、減算される場合もある。
なお、上記のi番目のマウント基準位置(Xm、Ym、θm)とは、実装部141の位置がマウントごとに移動する量と、半導体装置の製造装置10に固有の補正値とを含めた、マウント作業の基準となる設計値である。
また、(i−1)番目の半導体チップ110i−1の第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)を得る別の方法としては、例えば、半導体チップ110が規格内でマウントされた実装部材140の撮像画像を用いる方法もある。すなわち、規格内の半導体チップ110が実装されていることを別の検査装置で検査して確認した校正用実装部材の半導体チップを撮像し、その撮像画像と、(i−1)番目の半導体チップ110i−1の撮像画像と、を比較して、第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)を得ることもできる。
すなわち、第3位置データは、実装部材140の第2の半導体チップ(i番目の半導体チップ110)が実装されるべき位置(i番目の実装部141)と、実装された後の第1の半導体チップ(実装された後の(i−j)番目の半導体チップ110i−j)と、を同時に撮像した画像と、規格内でマウントされた校正用実装部材の撮像画像と、に基づいて算出することができる。この時、実装された後の第1の半導体チップ(実装された後の(i−j)番目の半導体チップ110i−j)の撮像画像と、校正用実装部材の撮像画像と、を比較して、第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)が求められる。
また、(i−1)番目の半導体チップ110i−1の第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)を得るさらに別の方法としては、設計パタン枠144を利用する方法もある。
すなわち、例えば、図11に表したように、それぞれの実装部141において、マウントする半導体チップ110のサイズに対応した設計パタン枠144を設ける。この設計パタン枠144は、それぞれのマウントごとに実装部141が移動する量と、半導体装置の製造装置10に固有の補正値とで補正される。このようにして、(i−1)番目の半導体チップ110i−1がマウントされるべき基準位置に対応した設計パタン枠144i−1が求められる。一方、マウント後の(i−1)番目の半導体チップ110i−1の撮像画像から求めた位置データ(Xti−1、Yti−1、θti−1)から算出される検出パタン外形145i−1を求める。そして、設計パタン枠144i−1と、検出パタン外形145i−1とを比較することにより、(i−1)番目の半導体チップ110i−1の第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)が求められる。
なお、上記のそれぞれの実装部141における設計パタン枠144は、予め求めておき記憶部182に格納しておくことができる。また、それぞれのマウントごとに求めた検出パタン外形145を、それぞれに対応する設計パタン枠144と伴に、記憶部182に格納しておくことができる。
すなわち、第3位置データは、実装部材140の第2の半導体チップ(i番目の半導体チップ110)が実装されるべき位置(i番目の実装部141)と、実装された後の第1の半導体チップ(実装された後の(i−j)番目の半導体チップ110i−j)と、を同時に撮像した画像と、(i−j)番目の半導体チップ110i−1がマウントされるべき基準位置に対応した設計パタン枠144i−jと、に基づいて算出することができる。
この場合、上記で説明した校正用実装部材を用いないのでさらに効率が高まる。
なお、本実施形態に係る半導体装置の製造装置10の動作及び半導体装置の製造方法においては、第1位置データ(X1、Y1、θ1)、第2位置データ(X2、Y2、θ2)、第3位置データ(X3iーj、Y3iーj、θ3iーj)を、用いて、マウント位置を補正して、i番目の半導体チップ110のマウントを行うが、この補正の実施に関しては各種の形態をとることができる。
例えば、毎々のマウントごとに補正を行う方法や、マウントの所定の回数ごとに補正を行う方法を用いることができる。さらに、例えば、(i−j−1)回目のアライメントずれ量と(i−j)回目のアライメントずれ量との差が所定の値よりも大きくなった時に補正を実施する方法を用いることができる。そして、これらを組み合わせた方法を用いることができる。
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法もダイボンディング装置及びダイボンディング方法に関するものである。
そして本実施形態に係る半導体装置の製造装置の動作及び半導体装置の製造方法においては、実装部材140にマウントされた後の半導体チップ110のアライメントの検査をさらに行うものである。この時、用いる半導体装置の製造装置は、第1の実施形態で説明した半導体装置の製造装置10と同様とすることができる。ただし、画像処理部180及びそれに連動する制御部181の動作に以下の動作が付加される。
図13は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造装置の動作及び半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図13に表したように、本実施形態に係る半導体装置の製造装置の動作及び半導体装置の製造方法においては、ステップS142〜ステップS232までの工程は、図7に例示したものと同様に実施される。
そして、本実施形態に係る半導体装置の製造装置の動作及び半導体装置の製造方法においては、ステップS232において、i番目の実装部141と同じ視野で同時に撮像した(i−j)番目半導体チップ110i−jの画像データに基づいて、(i−j)番目の半導体チップ110iーjのアライメントの良品または不良品の判定を行う(ステップS252)。
すなわち、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、前記第3位置データを用いて、前記第2の半導体チップの実装不良を判定する工程をさらに備える。
これにより、不良発見の時間遅れを最小限にすることができる。
なお、上記のステップS252の前、後、または同時に、図7に例示したステップS242を実施しても良い。
また、上記においては、任意のjについてステップS252を実施する場合について説明したが、半導体チップ110のアライメント不良の発見はできるだけ時間遅れなく行われた方が良いので、j=1とすることが望ましい。ただし、先に説明したように、実装部141が例えばマトリクス状に配列した縦または横の端に位置する場合は、場合によってはこれに限らず、できるだけ時間遅れなくアライメント不良が発見できるように、jはそれぞれの実装部141の位置によって適切に設定することができる。さらに、既に説明したように、マウント撮像部163の拡大率の調整により、実装部141が例えばマトリクス状に縦または横の端に位置する場合においても、常にj=1とすることもできる。
以下、j=1の場合について、(i−1)番目の半導体チップ110i−1のアライメントの良品または不良品の判定を行う方法の一例について説明する。
図14は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造装置の動作及び半導体装置の製造方法のマウントポジションでの撮像画像を例示する模式図である。
すなわち、同図は、マウントポジションでの撮像画像の一例である。
図14に表したように、マウントポジション123において、i番目の実装部141と、マウント後の(i−1)番目の半導体チップ110i−1と、が同時に撮像された撮像画像163aにおいて、マウント位置基準142を予め定めておく。
そして、マウント位置基準142に基づいて、それぞれの実装部141における、アライメント標準位置143a及びアライメントずれ許容領域143bが定められる。
これにより、(i−1)番目の実装部141i−1におけるアライメント標準位置143ai−1及びアライメントずれ許容領域143bi−1が定められる。
そして、(i−1)番目の半導体チップ110i−1が、(i−1)番目の実装部141i−1におけるアライメントずれ許容領域143bi−1よりも外側にある部分の面積を算出する。そして、この算出された面積と、予め定めた基準値とが比較され、算出された面積が、その基準値を超えた場合は不良と判定され、基準値以下の場合は良品と判定することができる。
すなわち、本実施形態に係る半導体装置の製造装置10の動作及び半導体装置の製造方法においては、実装部材140の第2の半導体チップ(i番目の半導体チップ110)が実装されるべき位置(i番目の実装部141)と、実装部材140に実装された後の第1の半導体チップ((i−1)番目の半導体チップ110i−1)と、を同時に撮像し、第1の半導体チップ((i−1)番目の半導体チップ110i−1)が、予め定めたアライメントずれ許容領域143bi−1よりも外側に有る面積に基づいて、良品または不良品の判定が行われる。
このようにして、(i−1)番目の半導体チップ110i−1のアライメントに関して、直ちに良品と不良との判定を行う。これにより、不良発見の時間遅れを最小限にすることができる。
すなわち、本実施形態に係る半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法によれば、高精度で半導体チップをマウントし、不良発見の時間遅れが縮小した高効率の半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法が提供される。
なお、上記の(i−1)番目の実装部141i−1におけるアライメントずれ許容領域143bi−1は、マウントする半導体チップのサイズ、実装部の配置、製造する半導体装置の要求仕様等に基づいて適切に定められる。
なお、上記のマウント位置基準142は、撮像された画像の上に設けられるカーソルで設定することができる。
また、上記のマウント位置基準142は、パタンマッチング、及び、検出された線の交点、の少なくともいずれかに基づく画像処理によって設定することができる。
なお、上記の他、例えば図6に例示したステップS231において検出された(i−1)番目の半導体チップ110i−1の第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)を用いて、(i−1)番目の半導体チップ110i−1のアライメントの良品または不良品の判定を行うこともできる。すなわち、(i−1)番目の半導体チップ110i−1の第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)と、マウント規格基準(X30、Y30、θ30)との差異によって、直ちに良品と不良との判定を行うこともできる。これによっても、不良発見の時間遅れを最小限にすることができる。
また、予め設定したマウント位置基準142からのそれぞれの実装部141における、アライメント標準位置143a及びアライメントずれ許容領域143bは、撮像画像163aにおいて常時表示しておくこともできる。これにより、各実装部141における半導体チップ110のマウント状態を分かりやすく把握することができる。
また、(i−1)番目の半導体チップ110i−1のアライメント位置データ(第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1))の導出には、上記の、第1の実施形態に係る実施例で説明した各種の方法を採用することができる。
なお、上記において、i番目の半導体チップのマウントの際に、(i−1)番目の半導体チップのアライメントの良品または不良品の判定が行われるので、最後にマウントされた半導体チップに関しては、別途その半導体チップのアライメントの良品または不良品の判定を行うことができる。
(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造装置もダイボンディング装置に関するものである。
図15は、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造装置の構成を例示する模式図である。
図15に表したように、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造装置11においては、移送ポジション122において、半導体チップ110を一旦載置できるアライメント補正ステージ132が設けられている。そして、チップ撮像部162と第2鏡筒167と第2照明172とは、アライメント補正ステージ132の上方に設けられている。
すなわち、本実施形態に係る半導体装置の製造装置11は、第2の半導体チップ(i番目面の半導体チップ110)を載置し、第2の半導体チップを載置した状態で、第1撮像部(チップ撮像部162)によってピックアップされた後の第2の半導体チップを撮像可能とするアライメント補正ステージ132を、さらに備えている。
本実施形態に係る半導体装置の製造装置11においては、コレット150によってピックアップされた半導体チップ110が、一旦、アライメント補正ステージ132に置かれる。そして、この状態で、半導体チップ110をチップ撮像部162で撮像し、半導体チップ110の第1位置データが検出される。
また、このとき、アライメント補正ステージ132に置かれた半導体チップ110をチップ撮像部162で撮像した画像に基づいて、半導体チップ110のアライメントずれを補正して、次のマウントポジション123に移送することができる。例えば、半導体チップ110のX軸方向とY軸方向のアライメントずれはコレット150に接続されたアーム151で補正し、半導体チップ110の角度(θ)の補正は、アライメント補正ステージ132の角度を調整して補正することができる。これにより、高精度で半導体チップ110をマウント位置に載置することができる。
なお、この場合、上記のアライメント補正後の半導体チップ110のアライメント状態が、第1位置データとされる。
なお、本実施形態に係る半導体装置の製造装置11においても、第1の実施形態で説明した各種の補正を行ったマウントが実施でき、本実施形態に係る半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法によれば、高精度で半導体チップをマウントする半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法が提供される。
さらに、本実施形態に係る半導体装置の製造装置11においても、第2の実施形態で説明した各種の不良半導体チップのマウント判定を実施することができ、本実施形態に係る半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法によれば、高精度で半導体チップをマウントし、不良発見の時間遅れが縮小した高効率の半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法が提供される。
(第4の実施の形態)
本発明の第4の実施の形態に係る半導体装置の製造装置は、ストラップボンディング装置である。すなわち、実装部材140にマウントされた半導体チップ110に、配線部材を接続する装置である。
図16は、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造装置の構成を例示する模式図である。
図17は、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造装置及び製造方法によって製造される半導体装置の構成を例示する模式的斜視図である。
図18は、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する模式的平面図である。
まず、図17により、本実施形態に係る半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法で製造される半導体装置について説明する。
図17に例示したように、本実施形態に係る半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法で製造される半導体装置500においては、実装部材140に半導体チップ110がマウントされており、そして、配線部材310が実装部材140と半導体チップ110とに接続されている。配線部材310としては、例えばアルミストラップが用いられる。ただし、配線部材310は導電性を有していれば良く、用いられる材料及びその形状は任意である。配線部材310の一端311は、実装部材140の接続部である実装部材接続部149に接続され、配線部材310の他端312は、半導体チップ110の半導体チップ接続部119に接続される。
このような半導体装置500は、以下のようにして製造される。
すなわち、図18に表したように、実装部材140に複数の半導体チップ110がマウントされており、これに対して、実装部材140と半導体チップ110とに配線部材310が接続される。
実装部材140と半導体チップ110とに対する配線部材310接続は、順次行われる。例えば、(i−1)番目の配線部材310i−1を実装部材140と半導体チップ110に接続する。すなわち、(i−1)番目の配線部材310i−1の一端を、(i−1)番目の実装部材140の実装部材接続部149i−1に接続し、(i−1)番目の配線部材310i−1の他端を、(i−1)番目の半導体チップ110の半導体チップ接続部119i−1に接続する。
そして、その後、i番目の配線部材310を実装部材140と半導体チップ110に接続する。すなわち、i番目の配線部材310の一端を、i番目の実装部材140の実装部材接続部149に接続し、i番目の配線部材310の他端を、i番目の半導体チップ110の半導体チップ接続部119に接続する。
これらの接続の際には、例えば、ボンディングツールによる超音波印加によって、配線部材310と、実装部材140の実装部材接続部149及び半導体チップ110の半導体チップ接続部119と、が接合される。
このように、配線部材310を順次接続していく際に、第1〜第3の実施形態で説明した半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法と同様の動作及び方法が実施される。
そして、例えば全ての半導体チップ110と実装部材140とに配線部材310が接続された後、実装部材140を切り離して、図17に例示した個別の半導体装置500が作製される。
なお、図17に例示した半導体装置500では、半導体装置の1つに対して、1つの配線部材310が設けられる例であるが、半導体装置の1つに対して複数の配線部材を設ける構造でも良い。また、1つの半導体装置において、複数の半導体チップ110及びそれらに接続された複数の配線部材310が設けられる構造でも良い。以下では、説明を簡単にするために、1つの半導体装置が、1つの半導体チップ110と1つの配線部材310とを有する場合として説明する。
以下、本実施形態に係る半導体装置の製造装置20の構成を説明する。
図16に表したように、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造装置20は、ピックアップポジション321と、移送ポジション322と、実装ポジション323と、を有する。
ピックアップポジション321においては、ピックアップステージ331が設けられ、ピックアップステージ331の上方には、第4鏡筒366に取り付けられたピックアップ部撮像部361と、第4照明371が設けられる。
また、移送ポジション322においては、第5鏡筒367に取り付けられた配線部材撮像部362と、第5照明372が設けられる。
また、実装ポジション323においては、実装台333が設けられ、実装台333の上方には、第6鏡筒368に取り付けられた実装部撮像部363と、第6照明373が配置される。
そして、ピックアップポジション321と、移送ポジション322と、実装ポジション323と、を移動可能なボンディングツール350が設けられている。ボンディングツール350は、配線部材310をピックアップする。また、後述するように、ボンディングツール350は、配線部材310を実装部材140及び半導体チップ110に接続する。ボンディングツール350は、配線部材310に超音波を印加する機能を有することができる。
また、ピックアップ部撮像部361、配線部材撮像部362及び実装部撮像部363と接続され、ピックアップ部撮像部361、配線部材撮像部362及び実装部撮像部363の出力が入力される画像処理部180が設けられる。ただし、画像処理部180は、例えば、ピックアップ部撮像部361、配線部材撮像部362及び実装部撮像部363のそれぞれに対応して独立して設けても良い。以下では、画像処理部180が、ピックアップ部撮像部361、配線部材撮像部362及び実装部撮像部363と接続される場合として説明する。
また、実装台333及びボンディングツール350を制御する制御部181が設けられる。また、必要に応じて、画像処理部180及び制御部181に接続され、各種のデータを記憶する記憶部182をさらに設けても良い。
ここで、実装台333(及びピックアップステージ331)の上面に対して平行な平面をX−Y平面とする。X−Y平面に対して平行な軸をX軸とし、X−Y平面に対して平行でX軸に対して直交する軸をY軸とする。そして、X軸及びY軸に対して直交する軸をZ軸とする。また、Z軸を中心とした回転方向の角度をθとする。
ピックアップステージ331の上には、配線部材310が載置される。配線部材310は、例えば、アルミストラップである。
第4照明371は、ピックアップステージ331の上に載置された配線部材310を照明する。第4照明371は、複数設けても単数設けても良く、また、第4照明371には、環状の形状の照明を用いることもできる。
一方、実装台333の上には、リードフレームや基板などの実装部材140が載置される。実装部材140の上には、半導体チップ110がマウントされている。実装台333に載置された実装部材140及びその上の半導体チップ110に対して、配線部材310が、ボンディングツール350によって接続される。
第6照明373は、実装台333の上に載置された実装部材140及び、実装部材140にマウントされた半導体チップ110、並びに、実装部材140及び半導体チップ110に接続された配線部材310、を照明する。第6照明373は、複数設けても単数設けても良く、また、第3照明373には、環状の形状の照明を用いることもできる。
そして、ピックアップポジション321において、配線部材310は、ボンディングツール350によりピックアップされ、移送ポジション322を経て、実装ポジション323まで移送される。
そして、配線部材撮像部362は、移送ポジション322において、例えば、ボンディングツール350に保持された状態の配線部材310を、その裏面や表面から撮像する。図16に示した具体例は、裏面から撮像する場合の例であるが、表面から撮像しても良い。
ピックアップ部撮像部361、配線部材撮像部362及び実装部撮像部363には、例えばCCDセンサやCMOSセンサなどを用いることができる。また、第4、第5、第6鏡筒366、367、368に設けられたレンズによって、ピックアップ部撮像部361、配線部材撮像部362及び実装部撮像部363は、適切な倍率で、配線部材310、並びに、半導体チップ110及び実装部材140の少なくともいずれかを撮像する。
上記のピックアップ部撮像部361及び配線部材撮像部362の少なくともいずれかが第1撮像部とされ、上記の実装部撮像部363が第2撮像部とされる。
本実施形態に係る半導体装置の製造装置20の動作、及び半導体装置の製造方法においては、第1〜第3の実施形態に係る半導体装置の製造装置10、11及び半導体装置の製造方法と類似の処理が行われる。すなわち、第1〜第3の実施形態に係る半導体装置の製造装置10、11及び半導体装置の製造方法においては、実装部材140に対して半導体チップ110がマウントされたが、本実施形態に係る半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造方法においては、実装部材140及びそれにマウントされた半導体チップ110に対して、配線部材310が接続される。すなわち、目標物が、「実装部材140」から、「実装部材140及びそれにマウントされた半導体チップ110」に変更になり、目標物に対して位置合わせされて載置される被載置物が、「半導体チップ110」から「配線部材310」に変更になる。
図19は、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造装置の動作及び半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図20は、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造装置における撮像画像を例示する模式図である。
すなわち、同図(a)は、ピックアップポジション321における画像を例示しており、同図(b)は、実装ポジション323における画像を例示している。
まず、図19に表したように、ピックアップ部撮像部361により、ピックアップステージ331の上に載置された配線部材310を撮像する。例えば、同一視野において複数の配線部材310が写る倍率で、配線部材310を撮像する。
例えば、図20(a)に表したように、ピックアップポジション321における、ピックアップ部撮像部361の撮像画像361aに、配線部材310の像が撮像される。
この時、撮像された像のデータが、画像処理部180に入力され、画像処理部180により、配線部材310が画像検査され、不良の配線部材と良品の配線部材とが判定されるようにしても良い。なお、不良の配線部材310は、この後の工程でピックアップされることなく、ピックアップステージ331の上に残される。
そして、最初の配線部材310aを、ボンディングツール350でピックアップする(ステップS310)。
そして、ボンディングツール350に保持された配線部材310aは、ボンディングツール350が移動することにより、移送ポジション322中を移送される。
この時、移送ポジション322において、ボンディングツール350に保持された配線部材310aの例えば裏面(表面でも良い)を、配線部材撮像部362により撮像することができる。
そして、ピックアップ部撮像部361及び配線部材撮像部362によって撮像された像のデータが、画像処理部180に入力され、画像処理部180により、接続前の状態における配線部材310aの位置データを検出する(ステップS320)。
すなわち、接続前の配線部材310aの位置データは、ピックアップ部撮像部361及び配線部材撮像部362の少なくともいずれかにより撮像された像のデータに基づくことができる。以下では、説明を簡単にするために、接続前の配線部材310aの位置データが、配線部材撮像部362により撮像された像のデータに基づく場合として説明する。
この時、第1の実施形態で説明したのと同様の方法によって、配線部材310aのX軸方向の値X1a、Y軸方向の値Y1a、及び、角度θ1aが、配線部材310aの位置データ(X1a、Y1a、θ1a)となる。
そして、実装ポジション323において、実装台333の上に載置された実装部材140及びその上にマウントされている半導体チップ110の少なくともいずれかの、最初の接続を行う接続部(実装部材接続部149a及び半導体チップ接続部119aの少なくともいずれか)を撮像する。そして、撮像された像のデータが、画像処理部180に入力され、画像処理部180により、最初の接続を行う接続部(実装部材接続部149a及び半導体チップ接続部119aの少なくともいずれか)の位置データを検出する(ステップS330)。
ここで、既に説明したように、配線部材310の一端311が、実装部材接続部149に接続され、配線部材310の他端312が半導体チップ接続部119に接続される。従って、配線部材310が接続される接続部は、実装部材接続部149及び半導体チップ接続部119であるが、実装部材接続部149と半導体チップ接続部119との相対位置が予め定められた許容範囲にあり、一方の位置により他方の位置が定められる場合がある。従って、撮像する接続部としては、実装部材接続部149及び半導体チップ接続部119の少なくともいずれかを採用することができる。
そして、最初の接続を行う接続部(実装部材接続部149a及び半導体チップ接続部119の少なくともいずれか)のX軸方向の値X2a、Y軸方向の値Y2a、及び、角度θ2aが求められ、最初の接続を行う接続部の位置データ(X2a、Y2a、θ2a)とされる。
そして、上記の最初の配線部材310aの位置データ(X1a、Y1a、θ1a)と、最初の接続を行う接続部(実装部材接続部149a及び半導体チップ接続部119の少なくともいずれか)の位置データ(X2a、Y2a、θ2a)に基づいて、最初の配線部材310aの接続を行う(ステップS340)。すなわち、配線部材310aの一端311を実装部材140に接続し、配線部材310aの他端312を半導体チップ110に接続する。
そして、次の配線部材310bを、ボンディングツール350でピックアップする(ステップS410)。
そして、ボンディングツール350に保持された配線部材310bは、ボンディングツール350が移動することにより、移送ポジション322中を移送される。
そして、移送ポジション322においては、ボンディングツール350に保持された配線部材310bの例えば裏面(表面でも良い)を、配線部材撮像部362により撮像する。そして、撮像された像のデータが、画像処理部180に入力され、画像処理部180により、ボンディングツール350に保持された状態における配線部材310bの位置データ(第1位置データ)を検出する(ステップS420)。すなわち、接続前の、次の配線部材310bの第1位置データ(X1b、Y1b、θ1b)を検出する。
なお、この時、接続前の配線部材310bの位置データは、ピックアップ部撮像部361及び配線部材撮像部362の少なくともいずれかにより撮像された像のデータに基づくことができる。以下では、説明を簡単にするために、接続前の配線部材310bの位置データが、配線部材撮像部362により撮像された像のデータに基づく場合として説明する。
そして、実装ポジション323において、実装台333の上に載置された実装部材140及び半導体チップ110の少なくともいずれかの、次の接続を行う接続部(実装部材接続部149b及び半導体チップ接続部119bの少なくともいずれか)と、既に接続された最初の配線部材310aと、を、同一視野で写る倍率で撮像する。
例えば、図20(b)に表したように、実装ポジション323における、実装部撮像部363の撮像画像363aに、実装部材140及び半導体チップ110の少なくともいずれかの次の接続を行う接続部(実装部材接続部149及び半導体チップ接続部119の少なくともいずれか、すなわち、実装部材接続部149b及び半導体チップ接続部119bの少なくともいずれか)と、既に接続された最初の配線部材(配線部材310i−1、すなわち、配線部材310a)と、が、撮像される。
そして、撮像された像のデータが、画像処理部180に入力され、画像処理部180により、次の接続を行う接続部(実装部材接続部149b及び半導体チップ接続部119bの少なくともいずれか)の位置データ(第2位置データ)と、既に接続された配線部材310aの位置データ(第3位置データ)とを、同時に検出する(ステップS430)。
すなわち、次の接続を行う接続部と、既に接続された最初の配線部材310aとが同一視野で撮像された画像から、次の接続を行う接続部のX軸方向の値X2、Y軸方向の値Y2、及び、回転方向の角度の値θ2が求められ、次の接続を行う接続部の第2位置データ(X2b、Y2b、θ2b)とされる。そして、既に接続された最初の配線部材310aのX軸方向の値X3、Y軸方向の値Y3、及び、角度θ3が求められ、最初の配線部材310aの第3位置データ(X3a、Y3a、θ3a)とされる。
そして、上記の次の配線部材310bの第1位置データ(X1b、Y1b、θ1b)、上記の次の接続を行う接続部の第2位置データ(X2b、Y2b、θ2b)、及び、既に接続された最初の配線部材310aの第3位置データ(X3a、Y3a、θ3a)に基づいて、アライメント位置データを補正して、次の配線部材310bを、実装部材140及び半導体チップ110の次の接続を行う接続部(実装部材接続部149b及び半導体チップ接続部119b)に接続する(ステップS440)。すなわち、配線部材310bの一端311を実装部材140の実装部材接続部149に接続し、配線部材310bの他端312を半導体チップ110の半導体チップ接続部119に接続する。
以降、上記の工程を繰り返す。
このように、本実施形態に係る半導体装置の製造装置20及び半導体装置の製造方法によれば、接続後の配線部材310と、これから接続する接続部(実装部材接続部149及び半導体チップ接続部119の少なくともいずれか)とを、同一視野で撮像し、その画像から、接続後の配線部材310のアライメント位置を、これから接続する接続部(実装部材接続部149及び半導体チップ接続部119の少なくともいずれか)の位置の検出と同時に行うことができる。これにより、例えば時間と伴に変動したり、また突発的に変化したりするアライメントずれを、時間遅れを生じさせることなく、次の接続作業にフィードバックできる。
これにより、本実施形態に係る半導体装置の製造装置20及び半導体装置の製造方法によって、高精度で配線部材を実装(接続)する半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法が提供できる。
なお、上記において、ステップS310及びステップS320と、ステップS330と、は順序を入れ替えても良く、また、同時に行っても良い。また、ステップS410及びステップS420と、ステップS430と、は順序を入れ替えても良く、また、同時に行っても良い。
上記の半導体装置の製造装置20の動作及び半導体装置の製造方法を一般化すると以下のようになる。
図21は、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する別のフローチャート図である。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、実装部材140及び半導体チップ110に、複数(N個)の配線部材310を接続する半導体装置の製造方法である。ここで、Nは2以上の整数である。
まず、図21に表したように、まず、(i−1)番目の配線部材310i−1(第1の配線部材)を、実装部材140及び半導体チップ110に接続する(ステップS341)。ここで、iは2以上、N以下の整数である。
すなわち、第1の配線部材の一端を実装部材に接続し、前記第1の配線部材の他端を前記実装部材にマウントされた半導体チップに接続する。
そして、i番目の配線部材310をピックアップし、接続前のi番目の配線部材310(第2の配線部材)を撮像して、i番目の配線部材310の第1位置データ(X1、Y1、θ1)を検出する(ステップS421)。
そして、実装部材140及び半導体チップ110の少なくともいずれかにおいてi番目の配線部材310iが接続されるべき位置、すなわち、i番目の接続部(i番目の実装部材接続部149、及び、i番目の半導体チップ接続部119の少なくともいずれか)と、実装部材140及び半導体チップ110に接続された後の(i−1)番目の配線部材310i−1と、を同一視野で同時に撮像し、i番目の接続部(i番目の実装部材接続部149、及び、i番目の半導体チップ接続部119の少なくともいずれか)の第2位置データ(X2、Y2、θ2)と、接続後の(i−1)番目の配線部材310i−1の第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)と、を検出する(ステップS431)。
そして、上記の第1位置データ(X1、Y1、θ1)と、第2位置データ(X2、Y2、θ2)と、第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)と、を用いて、i番目の配線部材310を、実装部材140及び半導体チップ110に接続する(ステップS441)。すなわち、i番目の配線部材310の一端を実装部材140に接続し、i番目の配線部材310の他端を半導体チップ110に接続する。
このように、接続後の(i−1)番目の配線部材310i−1と、i番目の接続部(i番目の実装部材接続部149、及び、i番目の半導体チップ接続部119の少なくともいずれか)とを、同一視野で同時に撮像し、その画像から、接続後の(i−1)番目の配線部材310i−1のアライメント位置を、i番目の接続部(i番目の実装部材接続部149、及び、i番目の半導体チップ接続部119の少なくともいずれか)の位置の検出と同時に行うことができ、例えば時間と伴に変動したり、また突発的に変化したりするアライメントずれに対して時間遅れを生じさせることなく、次の接続作業にフィードバックできる。
このように、本実施形態に係る半導体装置の製造装置20は、実装部材140と、前記実装部材140にマウントされた半導体チップ110と、に、配線部材310を接続する半導体装置の製造装置であって、半導体チップ110がマウントされた実装部材140が載置される実装台333と、配線部材310をピックアップするボンディングツール350と、前記実装部材140及び前記半導体チップ110に接続される前の前記配線部材310を撮像する第1撮像部(ピックアップ部撮像部361及び配線部材撮像部362の少なくともいずれか)と、前記実装台333に載置された前記実装部材140及び前記半導体チップ110の少なくともいずれかを撮像する第2撮像部(実装部撮像部363)と、前記第1撮像部及び前記第2撮像部によって撮像された画像から位置データをそれぞれ取得する画像処理部180と、制御部181と、を備える。
制御部181は、前記ボンディングツール350に、第1の配線部材((i−1)番目の配線部材310i−1)をピックアップさせ、前記第1の配線部材の一端を、前記実装台333に載置された前記実装部材140に接続させ、前記第1の配線部材の他端を、前記半導体チップ110に接続させ、前記ボンディングツール350に、第2の配線部材(i番目の配線部材310)をピックアップさせ、前記実装部材140及び前記半導体チップ110に接続される前の前記第2の配線部材(i番目の配線部材310)を前記第1撮像部に撮像させ、前記実装部材140及び前記半導体チップ110に接続された前記第1の配線部材((i−1)番目の配線部材310i−1)と、前記実装部材140及び前記半導体チップ110の少なくともいずれかにおいて第2の配線部材(i番目の配線部材310)が接続されるべき位置(i番目の接続部、すなわち、i番目の実装部材接続部149、及び、i番目の半導体チップ接続部119の少なくともいずれかの位置)と、を同一視野で前記第2撮像部に撮像させ、前記第1撮像部及び第2撮像部によって撮像された画像からそれぞれ取得された位置データを前記画像処理部180から入力し、前記実装部材140及び前記半導体チップ110に接続される前の前記第2の配線部材(i番目の配線部材310)の位置(i番目の接続部、すなわち、i番目の実装部材接続部149、及び、i番目の半導体チップ接続部119の少なくともいずれかの位置)と、前記実装部材140及び前記半導体チップ110の少なくともいずれかにおいて前記第2の配線部材(i番目の配線部材310)が接続されるべき位置((i−1)番目の接続部、すなわち、(i−1)番目の実装部材接続部149i−1、及び、(i−1)番目の半導体チップ接続部119i−1の少なくともいずれかの位置)と、前記実装部材140及び前記半導体チップ110において前記第1の配線部材((i−1)番目の配線部材310i−1)が接続された位置と、に基づいて、前記実装台333及び前記ボンディングツール350の少なくともいずれかを制御しつつ、前記第2の配線部材(i番目の配線部材310)の一端311を前記実装部材140に接続させ、前記第2の配線部材(i番目の配線部材310)の他端312を前記半導体チップ110に接続させる。
なお、上記の前記実装部材140及び半導体チップ110に接続される前の前記第2の配線部材(i番目の配線部材310)の位置が、第1位置データ(X1、Y1、θ1)である。そして、上記の前記実装部材140及び前記半導体チップ110の少なくともいずれかにおいて前記第2の配線部材(i番目の配線部材310)が接続されるべき位置(i番目の接続部、すなわち、i番目の実装部材接続部149、及び、i番目の半導体チップ接続部119の少なくともいずれか)が、第2位置データ(X2、Y2、θ2)である。そして、上記の前記実装部材140及び前記半導体チップ110において前記第1の配線部材((i−1)番目の配線部材310i−1)が接続された位置が第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)である。
そして、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第1の配線部材((i−1)番目の配線部材310i−1)を実装部材140及び半導体チップ110に接続する工程と、前記実装部材140及び前記半導体チップ110に接続される前の第2の配線部材(i番目の配線部材310)を撮像して、前記第2の配線部材(i番目の配線部材310)の第1位置データ(X1、Y1、θ1)を検出する工程と、前記実装部材140及び前記半導体チップ110の少なくともいずれかにおいて前記第2の配線部材(i番目の配線部材310)が接続されるべき位置(i番目の接続部、すなわち、i番目の実装部材接続部149、及び、i番目の半導体チップ接続部119の少なくともいずれか)と、前記実装部材140及び前記半導体チップ110の少なくともいずれかに接続された前記第1の配線部材(i番目の配線部材310)と、を同一視野で撮像し、前記接続されるべき位置(i番目の接続部、すなわち、i番目の実装部材接続部149、及び、i番目の半導体チップ接続部119の少なくともいずれか)の第2位置データ(X2、Y2、θ2)と、前記接続された前記第1の配線部材((i−1)番目の配線部材310i−1)の第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)と、を検出する工程と、前記第1位置データ(X1、Y1、θ1)と、前記第2位置データ(X2、Y2、θ2)と、前記第3位置データ(X3i−1、Y3i−1、θ3i−1)と、に基づいて、前記第2の配線部材(i番目の配線部材310)を前記実装部材140及び前記半導体チップ110に実装する工程と、を備える。
また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法において、第2の実施形態で説明したのと同様に、前記第3位置データを用いて、前記第2の配線部材の接続不良を判定する工程をさらに備えることもできる。
なお、本実施形態においても、図7に関して説明したのと同様に、i番目と(i−j)番目とのデータに基づいて上記の処理を行うことができるが、詳細は省略する。
さらに、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、上記のダイボンディング装置及びストラップボンディング装置の他、各種の実装部材に、各種の被配置物を配置する各種の半導体装置の製造装置に応用できる。
すなわち、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造装置は、実装部材に複数の被配置体を位置合わせして配置する半導体装置の製造装置であって、実装部材が載置される配置台と、被配置体をピックアップする治具と、前記実装部材に配置される前の前記被配置体を撮像する第1撮像部と、前記配置台に載置された前記実装部材を撮像する第2撮像部と、前記第1撮像部及び前記第2撮像部によって撮像された画像から位置データをそれぞれ取得する画像処理部と、第1の被配置体を前記治具にピックアップさせ、前記配置台に載置された前記実装部材に配置させ、第2の被配置体を前記治具にピックアップさせ、前記実装部材に配置される前の前記第2の被配置体を前記第1撮像部に撮像させ、前記実装部材に実装された前記第1の被配置体と、前記実装部材において第2の被配置体が配置されるべき位置と、を同一視野で前記第2撮像部に撮像させ、前記第1撮像部及び第2撮像部によって撮像された画像からそれぞれ取得された位置データを前記画像処理部から入力し、前記実装部材に配置される前の前記第2の被配置体と、前記実装部材において前記第2の被配置体が配置されるべき位置と、前記実装部材において前記第1の被配置体が配置された位置と、に基づいて、前記配置台及び前記治具の少なくともいずれかを制御しつつ前記第2の被配置体を前記実装部材に配置させる制御部と、を備えることができる。
また、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、実装部材に複数の被配置体を配置する半導体装置の製造方法であって、第1の被配置体を実装部材に配置する工程と、前記実装部材に配置される前の第2の被配置体を撮像して、前記第2の被配置体の第1位置データを検出する工程と、前記実装部材において前記第2の被配置体が配置されるべき位置と、前記実装部材に配置された前記第1の被配置体と、を同一視野で撮像し、前記配置されるべき位置の第2位置データと、前記配置された前記第1の被配置体の第3位置データと、を検出する工程と、前記第1位置データと、前記第2位置データと、前記第3位置データと、に基づいて、前記第2の被配置体を前記実装部材に配置する工程と、を備えることができる。
上記において、実装部材は、リードや基板などの実装部材の他、リードや基板などにマウントされた半導体チップを含むことができる。また、被配置体は、半導体チップや配線部材である。治具は、コレットやボンディングツールである。配置台は、マウント台や実装台である。また上記において、配置は、マウントや、配置した後の接続を含むことができる。
これにより、高精度で、半導体チップ及び配線部材などの被配置物を配置する半導体装置の製造装置及び製造方法が提供できる。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法を構成する各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造装置の構成を例示する模式図である。 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造装置の1つの動作を例示する模式図である。 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造装置の別の動作を例示する模式図である。 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造装置の別の動作を例示する模式図である。 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する別のフローチャート図である。 本発明の実施例に係る半導体装置の製造装置の動作及び半導体装置の製造方法を例示するフローチャートである。 本発明の実施例に係る半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法のピックアップポジションにおける撮像画像を例示する模式図である。 本発明の実施例に係る半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法の移送ポジションにおける撮像画像を例示する模式図である。 本発明の実施例に係る半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法のマウントポジションにおける撮像画像を例示する模式図である。 本発明の実施例に係る半導体装置の製造装置のコレット部の構成を例示する模式図である。 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造装置の動作及び半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造装置の動作及び半導体装置の製造方法のマウントポジションでの撮像画像を例示する模式図である。 本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造装置の構成を例示する模式図である。 本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造装置の構成を例示する模式図である。 本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造装置及び製造方法によって製造される半導体装置の構成を例示する模式的斜視図である。 本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する模式的平面図である。 本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造装置の動作及び半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。 本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造装置における撮像画像を例示する模式図である。 本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する別のフローチャート図である。
符号の説明
10、11、20 半導体装置の製造装置
110 半導体チップ
110b、110 第2の半導体チップ
110a、110i−1、110i−j 第1の半導体チップ
111 半導体ウェーハ
112 良品半導体チップ
113 不良品半導体チップ
114 不良マーク
115a、115b、115c、115d 頂点
116 ピックアップ用位置
119、119 半導体チップ接続部
121 ピックアップポジション
122 移送ポジション
123 マウントポジション
131 ウェーハステージ(第1X−Yステージ)
132 アライメント補正ステージ
133 マウントステージ(マウント台、第2X−Yステージ)
140 実装部材
141、141 実装部
142 マウント位置基準
143a、143a アライメント標準位置
143b、143b アライメントずれ許容領域
144、144 設計パタン枠
145 検出パタン外形
149、149 実装部材接続部
150 コレット
151 アーム
153 マウントヘッド
155 コレット基準部
155a 交点
156 連結部
157a 縦辺
157b 下側横辺
161 ウェーハ撮像部(第1撮像部)
161a 撮像画像
162 チップ撮像部(第1撮像部)
162a 撮像画像
162x、162y 基準軸
163 マウント撮像部(第2撮像部)
163a 撮像画像
166 第1鏡筒
167 第2鏡筒
168 第3鏡筒
171 第1照明
172 第2照明
173 第3照明
180 画像処理部
181 制御部
182 記憶部
310、310、310i−1、310i−j 配線部材
311 一端
312 他端
321 ピックアップポジション
322 移送ポジション
323 実装ポジション
331 ピックアップステージ
333 実装台
350 ボンディングツール
361 ピックアップ部撮像部(第1撮像部)
361a 撮像画像
362 配線部材撮像部(第1撮像部)
363 実装部撮像部(第2撮像部)
363a 撮像画像
366 第4鏡筒
367 第5鏡筒
368 第6鏡筒
371 第4照明
372 第5照明
373 第6照明
500 半導体装置

Claims (5)

  1. 実装部材に複数の半導体チップを実装する半導体装置の製造装置であって、
    実装部材が載置されるマウント台と、
    半導体チップをピックアップするコレットと、
    前記実装部材に実装される前の前記半導体チップを撮像する第1撮像部と、
    前記マウント台に載置された前記実装部材を撮像する第2撮像部と、
    前記第1撮像部及び前記第2撮像部によって撮像された画像から位置データをそれぞれ取得する画像処理部と、
    第1の半導体チップを前記コレットにピックアップさせ、前記マウント台に載置された前記実装部材に実装させ、
    第2の半導体チップを前記コレットにピックアップさせ、
    前記実装部材に実装される前の前記第2の半導体チップを前記第1撮像部に撮像させ、
    前記実装部材に実装された前記第1の半導体チップと、前記実装部材において第2の半導体チップが実装されるべき位置と、を同一視野で前記第2撮像部に撮像させ、
    前記第1撮像部及び第2撮像部によって撮像された画像からそれぞれ取得された位置データを前記画像処理部から入力し、前記実装部材に実装される前の前記第2の半導体チップの位置と、前記実装部材において前記第2の半導体チップが実装されるべき位置と、前記実装部材において前記第1の半導体チップが実装された位置と、に基づいて、前記マウント台及び前記コレットの少なくともいずれかを制御しつつ前記第2の半導体チップを前記実装部材に実装させる制御部と、
    を備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  2. 実装部材に複数の半導体チップを実装する半導体装置の製造方法であって、
    第1の半導体チップを実装部材に実装する工程と、
    前記実装部材に実装される前の第2の半導体チップを撮像して、前記第2の半導体チップの第1位置データを検出する工程と、
    前記実装部材において前記第2の半導体チップが実装されるべき位置と、前記実装部材に実装された前記第1の半導体チップと、を同一視野で撮像し、前記実装されるべき位置の第2位置データと、前記実装された前記第1の半導体チップの第3位置データと、を検出する工程と、
    前記第1位置データと、前記第2位置データと、前記第3位置データと、に基づいて、前記第2の半導体チップを前記実装部材に実装する工程と、
    を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 前記実装部材に実装される前の第2の半導体チップの前記撮像は、前記第2の半導体チップの裏面からの撮像であることを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。
  4. 実装部材と、前記実装部材にマウントされた半導体チップと、に、配線部材を接続する半導体装置の製造装置であって、
    半導体チップがマウントされた実装部材が載置される実装台と、
    配線部材をピックアップするボンディングツールと、
    前記実装部材及び前記半導体チップに接続される前の前記配線部材を撮像する第1撮像部と、
    前記実装台に載置された前記実装部材及び前記半導体チップの少なくともいずれかを撮像する第2撮像部と、
    前記第1撮像部及び前記第2撮像部によって撮像された画像から位置データをそれぞれ取得する画像処理部と、
    前記ボンディングツールに、第1の配線部材をピックアップさせ、前記第1の配線部材の一端を、前記実装台に載置された前記実装部材に接続させ、前記第1の配線部材の他端を、前記半導体チップに接続させ、
    前記ボンディングツールに、第2の配線部材をピックアップさせ、
    前記実装部材及び前記半導体チップに接続される前の前記第2の配線部材を前記第1撮像部に撮像させ、
    前記実装部材及び前記半導体チップに接続された前記第1の配線部材と、前記実装部材及び前記半導体チップの少なくともいずれかにおいて第2の配線部材が接続されるべき位置と、を同一視野で前記第2撮像部に撮像させ、
    前記第1撮像部及び第2撮像部によって撮像された画像からそれぞれ取得された位置データを前記画像処理部から入力し、前記実装部材及び前記半導体チップに接続される前の前記第2の配線部材の位置と、前記実装部材及び前記半導体チップの少なくともいずれかにおいて前記第2の配線部材が接続されるべき位置と、前記実装部材及び前記半導体チップにおいて前記第1の配線部材が接続された位置と、に基づいて、前記実装台及び前記ボンディングツールの少なくともいずれかを制御しつつ、前記第2の配線部材の一端を前記実装部材に接続させ、前記第2の配線部材の他端を前記半導体チップに接続させる制御部と、
    を備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  5. 実装部材と、前記実装部材にマウントされた半導体チップと、に、配線部材を接続する半導体装置の製造方法であって、
    第1の配線部材の一端を実装部材に接続し、前記第1の配線部材の他端を前記実装部材にマウントされた半導体チップに接続する工程と、
    前記実装部材及び前記半導体チップに接続される前の第2の配線部材を撮像して、前記第2の配線部材の第1位置データを検出する工程と、
    前記実装部材及び前記半導体チップの少なくともいずれかにおいて前記第2の配線部材が接続されるべき位置と、前記実装部材及び前記半導体チップに接続された前記第1の配線部材と、を同一視野で撮像し、前記接続されるべき位置の第2位置データと、前記接続された前記第1の配線部材の第3位置データと、を検出する工程と、
    前記第1位置データと、前記第2位置データと、前記第3位置データと、に基づいて、前記第2の配線部材の一端を前記実装部材に接続し前記第2の配線部材の他端を前記半導体チップに接続する工程と、
    を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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