JP2010212505A - 半導体装置の接合装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接合ツールに生じた位置の変動を確実に検出でき、接合ツールの吸着面に突出部（段差）を生じさせず、効率よく作動させることができる接合装置、及びそれを用いた半導体の製造方法を提供すること。
【解決手段】第１の部材を保持するとともに、第２の部材に接合させる接合ツールと、前記第１の部材を撮影する第１のカメラと、前記第１の部材の撮影データに基づいて、前記第１の部材と前記第２の部材との相対位置情報を算出する相対位置算出部と、前記接合ツールの基準位置情報を記憶する記憶部と、基準位置に前記接合ツールを移動させる接合ツール移動部と、前記接合ツールを前記第１のカメラに撮影させる接合ツール撮影部と、前記接合ツール撮影部にて前記第１のカメラで撮影された前記接合ツールの撮影データと、前記記憶部に記憶されている基準位置情報とを比較し、前記接合ツールの前記基準位置からの変位量を算出する変位量算出部を備えて接合装置を構成した。
【選択図】 図７

Description

本発明は、第１の部材（ＩＣ）を第２の部材（フレーム基板）に搭載（実装）する、半導体装置の製造（接合）装置、および半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置の接合装置として、例えば超音波を用いてリードフレームに半導体チップを接合させるフリップチップボンディング装置が知られている。図７に、フリップチップボンディング装置１０の一例を示す。

フリップチップボンディング装置１０は、ウエハ載置台１２と、リードフレーム３０を搬送する搬送装置１４と、ウエハ載置台１２から半導体チップ２０を取り上げるピックアップ機構１６と、ピックアップ機構１６から半導体チップ２０を受け取り、リードフレーム３０に接合させる接合ツール１８等から構成されている。

半導体チップ２０は、ウエハ載置台１２に、半導体ウェハをカッティングした状態で載置されている。ピックアップ機構１６には、ピックアップヘッド２２がＸＹ方向に移動可能で、かつ支持軸２４を中心として回動自在に設けられている。これによりピックアップヘッド２２は、ウエハ載置台１２から半導体チップ２０を取り上げた後、半導体チップ２０を上下反転させ、半導体チップ２０を受け渡し位置に移動させる。

接合ツール１８は、吸着機能と超音波振動機能を具え、吸着機能によりピックアップヘッド２２から半導体チップ２０を受け取ると、ツール駆動機構３６の駆動により搬送装置１４上のリードフレーム３０まで半導体チップ２０を搬送し、リードフレーム３０上に超音波接合させる。

更にフリップチップボンディング装置１０は、ピックアップヘッド２２の下方にデバイスカメラ４４を備えている。デバイスカメラ４４は、接合ツール１８がピックアップヘッド２２から受け取った半導体チップ２０を撮影し、フリップチップボンディング装置１０は、その撮影データから求められた半導体チップ２０の位置情報に基づいてツール駆動機構３６の駆動量を検出している。

一方接合ツール１８は、ステージが加熱されたり駆動によって周囲温度が上昇するなどの温度変動により伸縮作用を起こし、位置を変動させることがある。ところが半導体チップ２０は、デバイスカメラ４４で撮影された撮影データに基づいて搬送されているので、接合ツール１８に位置変動が生じても、正確な位置に搬送される。したがって従来は、接合ツール１８の位置情報を求め、その変位を検出することなどは行われていなかった。

また接合ツール１８の吸着面は、通常半導体チップ２０の上面より若干狭く形成されている。これにより接合ツール１８は、吸着面全面が半導体チップ２０に接触し、超音波振動により摩耗しても、特に支障は生じなかった。そして接合ツール１８の摩耗量が限界値に達すると、接合ツール１８を新たな接合ツールに交換して、接合作業を再開させていた。

特開２００７−１８０２３２号公報

しかしながら接合ツール１８の変位量が大きくなると、接合ツール１８が半導体チップ２０を吸着した際、接合ツール１８の一部が半導体チップ２０の上面から外れた状態となることがある。そしてその状態で接合作業を続けると、半導体チップ２０と接触しない部分が、接触により摩耗する他の部分に対して接合ツール１８に残存し、接合ツール１８の吸着面に突出部を形成させる。

そして、例えば接合作業が中断などして接合ツール１８が正しい位置で復帰すると、吸着面に形成された突出部分が半導体チップ２０に当接し、部分的に強い圧力を半導体チップ２０に生じさせ、半導体チップ２０を損傷させるおそれがあった。

また、定期検査等により接合ツール１８の吸着面に突出部分（すなわち、段差）が発見されると、接合ツール１８を交換したり、あるいは修復させる必要が生じる。すると、フリップチップボンディング装置１０の作業が中断され、また接合ツール１８の摩耗量が使用限度以内であっても交換、修理となるため、コストや手間が多くかかることとなっていた。

本発明は、接合ツールに発生した変位を確実に検出でき、接合ツールの吸着面に突出部分（段差）を生じさせず、効率よく接合作業を行うことができる半導体装置の接合装置、及びそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

１、 第１の部材を着脱可能に保持するとともに、該第１の部材を第２の部材に接合させる接合ツールと、前記接合ツールを移動させるツール駆動機構と、前記接合ツールに保持された状態の前記第１の部材を撮影する第１のカメラと、前記第１のカメラが撮影した前記第１の部材の撮影データに基づいて、前記第１の部材と前記第２の部材との相対位置情報を算出する相対位置算出部と、前記接合ツールの基準位置情報を記憶する記憶部と、前記ツール駆動機構を基準位置に停止させ、前記接合ツールを前記第１のカメラに撮影させる接合ツール撮影部と、前記接合ツール撮影部により前記第１のカメラが撮影した前記接合ツールの撮影データと、前記基準位置情報とを比較し、前記接合ツールの変位量を算出する変位量算出部を備えて接合装置を構成した。

２、 第１の部材を着脱可能に保持するとともに、該第１の部材を第２の部材に接合させる接合ツールと、前記接合ツールを移動させるツール駆動機構と、前記第２の部材を搬送する搬送機構と、前記接合ツールに保持された状態の前記第１の部材を撮影する第１のカメラと、前記第２の部材を撮影する第２のカメラと、前記第１のカメラ及び前記第２のカメラが撮影した各撮影データに基づいて、前記第１の部材と前記第２の部材の相対位置情報を算出する相対位置算出部と、前記接合ツールの基準位置情報を記憶する記憶部と、前記接合ツールの検査開始を判断する検査開始判断部と、前記検査開始判断部にて検査開始が決定されたとき、前記接合ツールを、該接合ツールに前記第１の部材を保持させることなく基準位置に移動させる接合ツール移動部と、前記第１のカメラで、前記基準位置に置かれた前記接合ツールを撮影させる接合ツール撮影部と、前記接合ツール撮影部にて撮影された撮影データから、前記接合ツールの特徴部分の位置情報を検出する特徴検出部と、前記特徴検出部が検出した前記接合ツールの特徴部分の位置情報と、前記基準位置情報とを比較する特徴比較部と、前記特徴比較部による比較結果から、前記接合ツールの変位量を算出する変位量算出部と、を備えて接合装置を構成した。

３、 １または２に記載の接合装置において、前記第１の部材は半導体チップであり、前記第２の部材は、前記半導体チップが搭載されるリードフレームあるいは配線基板であることとした。

４、 接合ツールが第１の部材を保持する保持工程と、前記接合ツールに保持された前記第１の部材を、第１のカメラで撮影する撮影工程と、前記撮影工程の撮影データに基づき、前記第１の部材の位置情報を算出する位置情報算出工程と、前記位置算出工程にて算出された前記第１の部材の位置情報に基づいて、前記第１の部材を第２の部材まで搬送させる搬送工程と、該第１の部材を前記第２の部材に接合させる接合工程と、前記接合ツールの検査開始を判断する検査開始判断工程と、前記検査開始判断工程により検査開始が決定されたとき、前記接合ツールを、該接合ツールに前記第１の部材を保持させることなく基準位置に移動させる接合ツール移動工程と、前記基準位置に移動された前記接合ツールを前記第１のカメラで撮影する接合ツール撮影工程と、前記接合ツール撮影工程の撮影データに基づき、前記接合ツールの位置情報を検出する位置情報検出工程と、前記位置情報検出工程にて検出された前記接合ツールの位置情報と、前記接合ツールの基準位置情報とを比較し、接合ツールの変位量を算出する比較工程と、を有することとして半導体装置の製造方法を構成した。

５、 第１の部材を前記接合ツールで保持する保持工程と、前記接合ツールに保持された前記第１の部材を、第１のカメラで撮影する第１の撮影工程と、第２の部材を撮影する第２の撮影工程と、前記第１の撮影工程及び前記第２の撮影工程の撮影データに基づき、前記第１の部材と前記第２の部材の相対位置情報を算出する相対位置算出工程と、前記相対位置算出工程にて算出された相対位置情報に基づいて、前記第１の部材を前記第２の部材に移動させる搬送工程と、該第１の部材を前記第２の部材に接合させる接合工程と、前記接合ツールの検査開始を判断する検査開始判断工程と、前記検査開始判断工程により検査開始が決定されたとき、前記接合ツールを、前記第１の部材を保持することなく基準位置に移動させる接合ツール移動工程と、前記基準位置に移動された前記接合ツールを前記第１のカメラで撮影する接合ツール撮影工程と、前記接合ツールの撮影データから、該接合ツールの特徴部分の位置情報を検出する特徴検出工程と、特徴検出工程にて検出された前記接合ツールの特徴部分の位置情報と、前記接合ツールの特徴部分の基準位置情報とを比較する特徴比較工程と、前記特徴比較工程における比較結果から、前記接合ツールの変位量の良否を判断する良否判断工程とを有して半導体装置の製造方法を構成した。

６、 ４または５に記載の半導体装置の製造方法において、前記接合ツールの変位量に基づき、前記保持工程における前記接合ツールの移動量に修正を加える修正工程を備えたこととする。

本発明にかかる接合装置によれば、温度変動等を原因として接合ツールに変位が生じても、その変位を確実に検出できる。これにより、接合ツールが第１の部材を吸着した際第１の部材からはみ出ることを防止し、例えば超音波接合を用いた場合に、接合ツールの吸着面に突出部分（段差）を生じさせることがない。接合ツールの特徴部分を検出して位置を比較することにより、正確に、かつ確実に接合ツールの変位を検出することができる。

また接合ツールの変位検出は、従来の接合装置に、第１の部材を保持しない状態で接合ツールを基準位置に移動させる工程と、かかる位置で撮影する撮影工程と、撮影データと基準状態とを比較する特徴比較工程を設けることにより実施でき、低コストで実現できる。

本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、接合ツールの変位を確実に検出できる。したがって、検出結果に適宜対応し、接合ツールの吸着面に突出部分（段差）が生じることを防止できる。

接合ツールの変位を検出し、検出された変位に基づいてツール駆動機構の駆動量を修正することにより、常に適切な位置で第１の部材を保持することができる。したがって、接合作業の中断や、接合ツールの早期交換、第１の部材（半導体チップ）の損傷などを防止し、効率よく半導体装置を製造できる。

本発明にかかる接合装置の制御部の一実施形態を示すブロック図である。 制御部の一実施形態を示すブロック図である。 制御部の一実施形態を示すブロック図である。 入力画面の一例を示す構成図である。 接合装置の作動を示すフローチャートである。 接合装置の作動を示すフローチャートである。 フリップチップボンディング装置を示す斜視図である。 接合ツールを示す底面図である。

本発明にかかる接合装置の一実施形態について、図を参照して説明する。図７に、接合装置としての、超音波接合を用いたフリップチップボンディング装置１０を示す。尚フリップチップボンディング装置１０の機械的構造は、従来技術で説明したフリップチップボンディング装置１０と同様である。

フリップチップボンディング装置１０は、第１の部材としての半導体チップ２０を載置するウエハ載置台１２と、第２の部材としてのリードフレーム３０を搬送する搬送装置１４と、ウエハ載置台１２から半導体チップ２０を取り上げるピックアップ機構１６と、ピックアップ機構１６から半導体チップ２０を受け取り、リードフレーム３０に接合させる接合ツール１８等から構成されている。

半導体チップ２０は、ウエハ載置台１２に、半導体ウェハをカッティングした状態で載置されている。ピックアップ機構１６には、ピックアップヘッド２２が、ＸＹ方向に移動可能で、かつ支持軸２４を中心として反転可能に設けられている。ピックアップヘッド２２は、ウエハ載置台１２から半導体チップ２０を取り上げると、半導体チップ２０を上下反転させ、所定の受け渡し位置で半導体チップ２０を保持する。

ピックアップ機構１６の上方には、上面カメラ３２が設けられている。上面カメラ３２は、ピックアップヘッド２２により反転された半導体チップ２０の上面を撮影する。撮影された撮影データは、後述する制御部５０（図１参照。）に送られる。

接合ツール１８は、ツール駆動機構３６に取り付けられ、ツール駆動機構３６により、ＸＹＺ方向への移動、及びＺ軸回りに回動可能となっている。接合ツール１８には、吸引機構（図示せず。）及び超音波振動発生機構３８が接続されている。接合ツール１８は角柱状で、横断面ほぼ中央に、長手方向に貫通した孔４０（図８参照。）が形成されている。接合ツール１８の吸着面は、吸着しようとする半導体チップ２０の上面より若干狭く形成されている。

孔４０は、円形で、図８に示すように接合ツール１８の下面（吸着面）に開口しており、孔４０の他端側は吸引機構に接続されている。孔４０の外形は、後述するように接合ツール１８の位置を検出する際の特徴部分として用いられる。

超音波振動発生機構３８は、超音波発生素子（図示せず。）と、超音波発生素子から延びる超音波ホーン４２等から構成されている。接合ツール１８は、超音波ホーン４２の先端に取り付けられている。

ピックアップ機構１６の近傍には、第１のカメラとしてのデバイスカメラ４４が設けられている。デバイスカメラ４４は、接合ツール１８が半導体チップ２０をピックアップヘッド２２から受け取り、接合ツール１８が停止した状態の半導体チップ２０を下方より撮影するカメラである。デバイスカメラ４４が撮影した撮影データは、制御部５０に送られ、後述するように停止位置における半導体チップ２０の位置情報が求められる。停止位置としては、例えば接合ツール１８がピックアップヘッド２２から半導体チップ２０を受け取る、受け取り動作が完了した時点での位置とする。尚停止位置は、後述する基準位置と同位置であってもよい。

搬送装置１４は任意の速度で駆動し、リードフレーム３０を所定の速度で搬送するとともに所定の接合位置で停止させる装置である。搬送装置１４の上方には、第２のカメラとしてのフレームカメラ３４が設けられている。フレームカメラ３４は、搬送装置１４上のリードフレーム３０を撮影するカメラである。フレームカメラ３４で撮影された撮影データは、制御部５０に送られる。制御部５０は、送られてきた撮影データから、後述するように半導体チップ２０を接合させる位置に停止した状態のリードフレーム３０の位置情報を求める。

制御部５０は、図１に示すように接合作業部５２及び検査部５４を備えている。次に、接合作業部５２の構成、および作用について説明する。

図２に、接合作業部５２を示す。接合作業部５２は、チップ位置検出部５６と、フレーム位置検出部５８と、相対位置算出部としての駆動量算出部６０を備えている。チップ位置検出部５６は、上面カメラ３２から送られた撮影データを処理し、ピックアップヘッド２２が保持している半導体チップ２０の位置情報（座標情報、及び回転情報を含む。以下、同じ。）を検出する。求められた位置情報に基づいて、ツール駆動機構３６が駆動され、接合ツール１８がピックアップヘッド２２から半導体チップ２０を受け取る。

またチップ位置検出部５６は、デバイスカメラ４４から送られた撮影データを処理し、接合ツール１８が停止位置で保持している半導体チップ２０の位置情報を検出する。尚チップ位置検出部５６は、撮影データから半導体チップ２０の特徴部分を検出し、それに基づいて半導体チップ２０の位置情報を検出してもよい。

フレーム位置検出部５８は、フレームカメラ３４から送られたリードフレーム３０の撮影データを処理し、接合位置に置かれているリードフレーム３０の位置情報を検出する。駆動量算出部６０は、チップ位置検出部５６とフレーム位置検出部５８が検出した、半導体チップ２０とリードフレーム３０のそれぞれの位置情報に基づいて両者の相対位置関係を求め、半導体チップ２０からリードフレーム３０までの座標軸上の移動量、すなわちツール駆動機構３６の駆動量を算出する。

フリップチップボンディング装置１０は、上述したように駆動量算出部６０で算出された駆動量に基づいてツール駆動機構３６を駆動させ、半導体チップ２０をリードフレーム３０に重ね合わせ、超音波振動を付与して接合させる。半導体チップ２０をリードフレーム３０に接合させたら、リードフレーム３０（半導体装置）は次に送り出され、上述したと同様に次の半導体チップ２０をリードフレーム３０に接合させる。尚、半導体チップ２０とリードフレーム３０とは、超音波溶着のみでなく、加熱や加圧などを組み合わせて接合させてもよい。

図３に検査部５４を示す。検査部５４は、検査開始判断部６２と、接合ツール移動部６４と、接合ツール撮影部６６と、特徴検出部６８と、記憶部７０と、変位量算出部としての特徴比較部７２と、変位量判断部７４と、修正部８０とを備えている。

検査開始判断部６２は、計時部９１に接続し、半導体チップ２０をリードフレーム３０に接合させる通常作業の経過時間を計測する。検査開始判断部６２は、経過時間を閾値と比較し、閾値を超えたら検査開始を決定する。尚、検査開始判断部６２は、半導体チップ２０とリードフレーム３０接合作業回数に基づいて検査開始を決定するようにしてもよい。

接合ツール移動部６４は、検査開始判断部６２が検査開始を決定したとき、接合ツール１８を単独で基準位置に移動させる。つまり、ピックアップヘッド２２から半導体チップ２０を受け取る動作を行わせず、半導体チップ２０を保持しない状態で接合ツール１８を移動させる。あるいは、接合作業が終了した時点で接合ツール１８をそのまま基準位置に移動させる。尚、基準位置は、基準位置情報との比較が可能であればよく、上述したピックアップヘッド２２から半導体チップ２０を受け取った後の停止位置としても、あるいはその他の位置であってもよい。

接合ツール撮影部６６は、接合ツール移動部６４により基準位置に接合ツール１８が移動されたら、デバイスカメラ４４に、接合ツール１８の吸着面を撮影させる。デバイスカメラ４４による撮影データは、特徴検出部６８に送られる。

特徴検出部６８は、デバイスカメラ４４から送られた撮影データを処理し、接合ツール１８の孔４０を特徴部分として捉え、その位置情報を検出する。検出された位置情報は、特徴比較部７２に送られる。

記憶部７０には、基準位置情報として記憶されている。基準位置情報は、変位が生じていない状態の接合ツール１８が、基準位置に停止されたときの孔４０等の位置情報である。また記憶部７０には、入力装置（図示せず。）等から入力された検査内容、及び各閾値等が記憶されている。

特徴比較部７２は、特徴検出部６８が検出した実際の孔４０の位置情報と、記憶部７０に記憶されている孔４０の基準位置情報とを比較し、接合ツール１８の基準状態からの変位量を求める。尚変位量としては、ＸＹ軸方向の変位のみならず、Ｚ軸回りの回転角度（θ）を求めてもよい。孔４０が円形でＺ軸回りの回転角θが検出できない場合は、接合ツール１８の外形等、他の情報を用いて求める。求められた接合ツール１８の変位量は、変位量判断部７４に送られる。

変位量判断部７４は、特徴比較部７２で求められた接合ツール１８の変位量を記憶部７０に記憶されている基準値（閾値）と比較し、接合ツール１８の変位量の良否を判断する。接合ツール１８の変位量は更に、修正部８０に送られる。修正部８０は、特徴比較部７２で求められた接合ツール１８の変位量に応じて、接合ツール１８がピックアップヘッド２２に半導体チップ２０を受け取りに行くときのツール駆動機構３６の駆動量に修正を加える。

次に、上記検査方法、及び各種条件等の入力方法について説明する。図４にフリップチップボンディング装置１０の表示画面９０の一例を示す。

表示画面９０は、例えば液晶画面であり、検査のための入力画面に設定すると、画面上に、時間間隔を入力する第１の入力欄９２と、検査を行うか否かを入力する第２の入力欄９４と、自動修正を行うか否かを入力する第３の入力欄９６と、複数の検査間隔を入力する第４の入力欄９８と、変位量の閾値を入力する第５の入力欄１００が表示される。表示画面９０には、キーボードなどの入力装置（図示せず。）が接続されている。

第１の入力欄９２は、所望する時間間隔を入力する欄である。尚、時間に代えて回数を選択し、接合ツール１８による接合回数を判断基準に設定してもよい。第１の入力欄９２から入力された時間間隔は、検査開始判断部６２に送られる。

第２の入力欄９４は、第１の入力欄９２に入力された時間に達したら、検査を行うか、あるいは検査せず報知のみとするかを入力する欄である。例えば第２の入力欄９４に検査無しと入力すると、第１の入力欄９２に入力された時間に達した段階でランプ等が点灯し、時間に達した旨の報知が行われる。かかる報知は、作業者が検査開始のスイッチを入れるなど、検査開始の操作があるまで継続される。

第３の入力欄９６は、自動修正を行うか否かを入力する欄である。例えば第３の入力欄９６に自動修正する旨入力すると、検査結果に基づきツール駆動機構３６の駆動に対して修正が行なわれる。一方、第３の入力欄に自動修正無しと入力した場合には、検査結果が得られてもツール駆動機構３６の作動に反映させず、そのままフリップチップボンディング装置１０による接合作業を行うが、自動修正無しの場合、ツール駆動機構３６の作動に反映されないが、許容範囲外であれば、エラーで停止する。

第４の入力欄９８は、フリップチップボンディング装置１０の作業停止時間を入力する入力欄９３と、その後の時間間隔を入力する４箇所の各入力欄９５で形成されている。入力欄９３には、フリップチップボンディング装置１０が作業を中断した状態が継続した場合の、検査を開始させるための中断継続時間が入力される。入力欄９５には、検査が開始された後、順次検査が実施されるための時間間隔が入力される。

第５の入力欄１００は、接合ツール１８の変位量の閾値を入力する欄である。かかる閾値を接合ツール１８の変位量が超えた場合、フリップチップボンディング装置１０の作業が停止される。

次に、フリップチップボンディング装置１０の作動について、接合ツール１８の検査動作を含め、図５、図６に示すフローチャートを用いて説明する。

表示画面９０を用いて、接合作業に関する条件を入力するとともに、検査に関する各種条件、閾値等の初期条件を第１の入力欄９２から第５の入力欄１００を用いて入力する。例えば、経過時間、閾値等の初期条件を入力する。初期条件が全て入力されたと確認されたら（ステップ１０１）、スタートスイッチが入力されたか否か判別される（ステップ１０２）。

スタートスイッチ（図示せず。）が入力されたなら、フリップチップボンディング装置１０による接合作業が開始される（ステップ１０３）。接合作業が開始されると、接合作業部５２により接合ツール１８が駆動され、半導体チップ２０をリードフレーム３０に重ね、超音波振動を付与して接合させる。また検査開始判断部６２は、接合作業が開始されると、作業開始から時間を計測する（ステップ１０４）。

次に、検査スイッチ（図示せず。）が入力されたか否が判別される（ステップ１０５）。ステップ１０５にて検査スイッチが入力されたと判断されたときは、ステップ１０６に移行する。ステップ１０６では、報知がされているか否か判別され、報知がなされている場合は、ステップ１０７にて報知を切断し、ステップ１０１０（図６参照。）に進む。また報知がなされていなければ、そのままステップ１１０に進む。

ステップ１０５にて検査スイッチが入力されなければ、ステップ１０８に移行し、査開始判断部６２による計測時間が第１の入力欄９２に入力された時間間隔に達したか否か判別される。計測時間が時間間隔に達していなければ、ステップ１０５に戻る。ステップ１０８において、時間間隔に達したと判断されると、ステップ１０９（図６参照。）に進む。

ステップ１０９では、第２の入力欄９４に検査を行う旨入力されているか否か判別され、検査を行わない旨入力されている場合は、ランプ点灯等により報知が行なわれる（ステップ１１５）。ランプの点灯は、作業者に、検査が必要なことを報知、確認させる。ランプの点灯を確認した作業者は、例えば材料の段取り換えのときなどフリップチップボンディング装置１０が休止した状態に入ったときなどに、適宜検査スイッチを操作して検査を開始させる。

ステップ１０９で、第２の入力欄９４に検査を要する旨入力されていると判別された場合、接合ツール１８の検査を開始する。検査が開始されると、接合ツール移動部６４は、ツール駆動機構３６を駆動させ（ステップ１１０）、ピックアップヘッド２２に半導体チップ２０を取りに行かせることなく、接合ツール１８を基準位置に移動させる。接合ツール１８が基準位置に移動されたら、接合ツール撮影部６６は、デバイスカメラ４４に、基準位置に移動された接合ツール１８を撮影させる（ステップ１１１）。デバイスカメラ４４が撮影した撮影データは、特徴検出部６８に送られる。

特徴検出部６８は、デバイスカメラ４４が撮影した撮影データに基づいて接合ツール１８の孔４０を特徴部分として特定し、それにより接合ツール１８の位置情報を検出する（ステップ１１２）。尚、接合ツール１８の外形の角部などを特徴部分として捉え、位置情報を検出してもよい。検出された特徴部分の位置情報、すなわち孔４０の位置情報は、特徴比較部７２に送られる。特徴比較部７２では、特徴検出部６８が検出した孔４０の位置情報と、記憶部７０から読み出した孔４０の基準位置情報とを比較し、孔４０の変位がない正常な状態からの変位量を求める。

求められた孔４０の変位量は、変位量判断部７４に送られる。変位量判断部７４は、特徴比較部７２で求められた接合ツール１８の変位量と、記憶部７０から読み出された変位量の閾値とを比較し（ステップ１１３）、閾値より変位量が大きい場合は接合ツール１８が不良と判断し、フリップチップボンディング装置１０の接合作業を停止させる（ステップ１１４）。

一方変位量が閾値以内であれば、ステップ１１６にて、第３の入力欄９６に自動修正を行う旨入力されているか判別される。自動修正する旨入力されていなければ、ステップ１１８に進む。一方自動修正する旨入力されていれば、検出された変位量が修正部８０に送られ、ツール駆動機構３６の座標軸が変更されたり、接合ツール移動部６４からツール駆動機構３６へ送られる駆動量が変位量に応じて修正される（ステップ１１７）。

ステップ１１８では計時がリセットされ、ステップ１０３に戻り通常作業が行われる。又、ステップ１１５で報知が行われたときも、ステップ１１８で計時をリセットした後ステップ１０３に戻り通常作業が行われる。そして、ステップ１０５で検査スイッチがオンされると、ステップ１０７で報知が切断され、ステップ１１０に進み検査が実行される。

以上述べたように、フリップチップボンディング装置１０は、デバイスカメラ４４により撮影した接合ツール１８の撮影データに基づき、接合ツール１８の変位量を確実に検出できる。したがって検出された結果を利用して、接合作業を停止させたり、ツール駆動機構３６の移動量に修正を行うこと等により、接合ツール１８が変位したことによる吸着面の段差（突出部）発生を防止できる。

接合ツール１８の変位量検出は、従来半導体チップ２０の位置情報を検出するのに用いられていたデバイスカメラ４４を利用するので、新たな装置等を増加させることなく実施できる。これにより、コストの上昇を抑制できる。

接合ツール１８の変位を検出する検出作業は、所定時間経過した後、または所定回数の接合を行った後に適宜行うことができ、あるいは検出作業を推奨する報知を行い、その後検査を適宜開始させることとができるので、半導体の製造作業を頻繁に中断させることなく、しかも部品の交換時など適宜な時期に実施させることができるので、作業効率の低下を抑制することができる。

尚上記例では、半導体チップ２０をリードフレーム３０に超音波接合させるフリップチップボンディング装置１０について説明したが、本発明にかかる接合装置はこれに限るものではない。本発明は、基準位置で撮影した撮影データを用いて接合ツール１８の位置情報を得ることができる接合装置であれば、超音波接合でない接合方法で他の部材を接合させる接合装置、半導体の製造方法に適用することが可能である。

更に、取付ヘッドを用いて部材を搬送する搬送装置であれば、超音波溶着機構を備えない装置に用いてもよい。また、孔４０を特徴部分として位置情報を検出したが、本発明では、孔４０などの特徴部分を用いず、接合ツール１８の外形の形状などを用いて位置情報を検出してもよい。

本発明は、半導体装置を製造する製造装置、およびその製造方法に用いられる。

１０…フリップチップボンディング装置
１４…搬送装置
１６…ピックアップ機構
１８…接合ツール
２０…半導体チップ
３０…リードフレーム
３４…フレームカメラ（第２のカメラ）
３６…ツール駆動機構
３８…超音波振動発生機構
４０…孔
４４…デバイスカメラ（第１のカメラ）
５０…制御部

Claims (6)

1. 第１の部材を着脱可能に保持するとともに、該第１の部材を第２の部材に接合させる接合ツールと、
   前記接合ツールを移動させるツール駆動機構と、
   前記接合ツールに保持された状態の前記第１の部材を撮影する第１のカメラと、
   前記第１のカメラが撮影した前記第１の部材の撮影データに基づいて、前記第１の部材と前記第２の部材との相対位置情報を算出する相対位置算出部と、
   前記接合ツールの基準位置情報を記憶する記憶部と、
   前記ツール駆動機構を基準位置に停止させ、前記接合ツールを前記第１のカメラに撮影させる接合ツール撮影部と、
   前記接合ツール撮影部にて撮影した前記接合ツールの撮影データと、前記基準位置情報とを比較し、前記接合ツールの変位量を算出する変位量算出部とを備えたことを特徴とする接合装置。
2. 第１の部材を着脱可能に保持するとともに、該第１の部材を第２の部材に接合させる接合ツールと、
   前記接合ツールを移動させるツール駆動機構と、
   前記第２の部材を搬送する搬送機構と、
   前記接合ツールに保持された状態の前記第１の部材を撮影する第１のカメラと、
   前記第２の部材を撮影する第２のカメラと、
   前記第１のカメラ及び前記第２のカメラが撮影した各撮影データに基づいて、前記第１の部材と前記第２の部材の相対位置情報を算出する相対位置算出部と、
   前記接合ツールの基準位置情報を記憶する記憶部と、
   前記接合ツールの検査開始を判断する検査開始判断部と、
   前記検査開始判断部にて検査開始が決定されたとき、前記接合ツールを、該接合ツールに前記第１の部材を保持させることなく基準位置に移動させる接合ツール移動部と、
   前記第１のカメラで、前記基準位置に置かれた前記接合ツールを撮影させる接合ツール撮影部と、
   前記接合ツール撮影部にて撮影された撮影データから、前記接合ツールの特徴部分の位置情報を検出する特徴検出部と、
   前記特徴検出部が検出した前記接合ツールの特徴部分の位置情報と、前記基準位置情報とを比較する特徴比較部と、
   前記特徴比較部による比較結果から、前記接合ツールの変位量を算出する変位量算出部と、を備えたことを特徴とする接合装置。
3. 前記第１の部材は半導体チップであり、前記第２の部材は、前記半導体チップが搭載されるリードフレームもしくは配線基板であることを特徴とする請求項１または２に記載の接合装置。
4. 接合ツールが第１の部材を保持する保持工程と、
   前記接合ツールに保持された前記第１の部材を、第１のカメラで撮影する撮影工程と、
   前記撮影工程の撮影データに基づき、前記第１の部材の位置情報を算出する位置情報算出工程と、
   前記位置情報算出工程にて算出された前記第１の部材の位置情報に基づいて、前記第１の部材を第２の部材まで搬送させる搬送工程と、
   前記第１の部材を前記第２の部材に接合させる接合工程と、
   前記接合ツールの検査開始を判断する検査開始判断工程と、
   前記検査開始判断工程により検査開始が決定されたとき、前記接合ツールを、該接合ツールに前記第１の部材を保持させることなく基準位置に移動させる接合ツール移動工程と、
   前記基準位置に移動された前記接合ツールを前記第１のカメラで撮影する接合ツール撮影工程と、
   前記接合ツール撮影工程の撮影データに基づき、前記接合ツールの位置情報を検出する位置情報検出工程と、
   前記位置情報検出工程にて検出された前記接合ツールの位置情報と、前記接合ツールの基準位置情報とを比較し、前記接合ツールの変位量を算出する比較工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 接合ツールで、第１の部材を保持する保持工程と、
   前記接合ツールに保持された前記第１の部材を、第１のカメラで撮影する第１の撮影工程と、
   第２の部材を撮影する第２の撮影工程と、
   前記第１の撮影工程及び前記第２の撮影工程の撮影データに基づき、前記第１の部材と前記第２の部材の相対位置情報を算出する相対位置算出工程と、
   前記相対位置算出工程にて算出された相対位置情報に基づいて、前記第１の部材を前記第２の部材に移動させる搬送工程と、
   前記接合ツールで、該第１の部材を前記第２の部材に接合させる接合工程と、
   前記接合ツールの検査開始を判断する検査開始判断工程と、
   前記検査開始判断工程により検査開始が決定されたとき、前記接合ツールを、該接合ツールに前記第１の部材を保持させることなく基準位置に移動させる接合ツール移動工程と、
   前記基準位置に移動された前記接合ツールを前記第１のカメラで撮影する接合ツール撮影工程と、
   前記接合ツール撮影工程での撮影データから、前記接合ツールの特徴部分の位置情報を検出する特徴検出工程と、
   前記特徴検出工程にて検出された前記接合ツールの特徴部分の位置情報と、該接合ツールの基準位置情報とを比較し、該接合ツールの変位量を求める特徴比較工程と、
   前記特徴比較工程にて求められた前記接合ツールの変位量に基づき、前記接合ツールの変位量の良否を判断する良否判断工程とを有することを特徴とした半導体装置の製造方法。
6. 前記接合ツールの変位量に基づき、前記保持工程における前記接合ツールの移動量に修正を加える修正工程を有することを特徴とした請求項４または５に記載の半導体装置の製造方法。

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