JP2018152375A

JP2018152375A - ダイボンディング装置および半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2018152375A
Application number: JP2017045282A
Authority: JP
Inventors: 英晴小橋; Hideharu Kobashi
Original assignee: Fasford Technology Co Ltd
Current assignee: Fasford Technology Co Ltd
Priority date: 2017-03-09
Filing date: 2017-03-09
Publication date: 2018-09-27
Anticipated expiration: 2037-03-09
Also published as: JP6836938B2

Abstract

【課題】ダイと基板の相対位置の検査の検査精度を向上することが可能な技術を提供することである。
【解決手段】ダイボンディング装置は、ダイがボンディングされた基板および前記ダイを撮像する撮像部と、前記撮像部を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、（ａ）前記撮像部の同一露光内において、前記ダイの領域外の基板の領域を第一撮像条件にし、かつ、前記ダイの領域を第二撮像条件にして撮像し、（ｂ）前記撮像部の撮像結果に基づいて前記ダイと前記基板の相対位置の検査を行う。
【選択図】図１６

Description

本開示はダイボンディング装置に関し、例えばダイと基板との相対位置を検査する機能を備えるダイボンディング装置に適用可能である。

半導体装置の製造工程の一部に半導体チップ（以下、単にダイという。）を配線基板やリードフレーム等（以下、単に基板という。）に搭載してパッケージを組み立てる工程があり、パッケージを組み立てる工程の一部に、半導体ウェハ（以下、単にウェハという。）からダイを分割（ダイシング）する工程と、分割したダイを基板の上に搭載するボンディング工程と、がある。ボンディング工程に使用される製造装置がダイボンダ等のダイボンディング装置である。

ダイボンダは、はんだ、金メッキ、樹脂を接合材料として、ダイを基板または既にボンディングされたダイの上にボンディング（搭載して接着）する装置である。ダイを、例えば、基板の表面にボンディングするダイボンダにおいては、コレットと呼ばれる吸着ノズルを用いてダイをウェハから吸着してピックアップし、基板上に搬送し、押付力を付与すると共に、接合材を加熱することによりボンディングを行うという動作（作業）が繰り返して行われる。

特開２０１５−１９５２６１号公報

ボンディング工程では、基板上の所定のボンディング位置に高い精度でボンディングする必要がある。
本開示の課題は、ダイと基板の相対位置の検査の検査精度を向上することが可能な技術を提供することである。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本開示のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、ダイボンディング装置は、ダイがボンディングされた基板および前記ダイを撮像する撮像部と、前記撮像部を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、（ａ）前記撮像部の同一露光内において、前記ダイの領域外の基板の領域を第一撮像条件にし、かつ、前記ダイの領域を第二撮像条件にして撮像し、（ｂ）前記撮像部の撮像結果に基づいて前記ダイと前記基板の相対位置の検査を行う。

上記ダイボンディング装置によれば、ボンディング工程における検査精度を向上することができる。

実施例に係るダイボンダの構成を示す概略上面図図１のダイボンダの概略構成とその動作を説明する図図１のダイ供給部の構成を示す外観斜視図図２のダイ供給部の主要部を示す概略断面図図１のダイボンダの制御系の概略構成を示すブロック図図１のダイボンダのウェハ供給部の光学系を説明するための図図１のダイボンダにおけるダイボンディング工程を説明するフローチャート倣い動作を説明するためのフローチャートダイのユニークな部分（選択領域）の例を示す図連続着工動作を説明するためのフローチャート登録画像および類似画像の例を示す図パターンの位置関係からダイの中心を求める例を示す図倣い動作を説明するためのフローチャート基板のユニークな部分（選択領域）の例を示す図ダイがボンディングされた基板を示す図連続着工動作を説明するためのフローチャートばらつき分を拡張した領域を説明する図ダイがボンディングされた基板を撮像した画像ダイと基板の光の反射率が異なる場合の問題を説明する図比較例に係るボンディング精度検査のフローチャート比較例に係るボンディング精度検査の問題を説明する図

以下、実施例および比較例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。

本願発明者はダイが基板にボンディングされた状態でダイと基板の相対位置を検査する技術について検討した。発明者が検討した技術（比較例）について図１９〜２１を説明する。図１９はダイと基板の光の反射率が異なる場合の問題を説明する図である。図２０は比較例に係るボンディング精度検査のフローチャートである。図２１は比較例に係るボンディング精度検査の問題を説明する図であり、図２１（Ａ）は画像を揺らす例であり、図２１（Ｂ）は基板の適正条件で撮像した画像であり、図２１（Ｃ）はダイの適正条件で撮像した画像である。

ダイと基板は光の反射率が異なることがある。（そういうケースが多い）ボンディング後の検査でダイと基板のタブを同時に撮像しようとすると、反射率が異なり、カメラのダイナミックレンジに収まらない。例えば、図１９（Ａ）に示すように、基板の適正照明ではダイが真っ白になる。また、図１９（Ｂ）に示すように、ダイの適正照明では基板のリードが見えない。

よって、図１９に示すように、ダイを認識するときと、タブを認識するときでは、照明出力またはシャッター開口時間（露光時間）またはカメラのゲインを変えて２回の撮像を必要とする。

図２１（Ａ）に示すように、装置内に振動ＶＩＢが合った場合は装置の振動ＶＩＢがカメラに伝わって画像を揺らし、画面全体を同期的に影響する陽炎ＨＨなどがあった場合は陽炎ＨＨが画像を揺らす。図２１（Ｂ）に示すように、基板の適性条件で１回目の撮像を行い、図２１（Ｃ）に示すように、ダイの適性条件で２回目の撮像を行う。１回目の撮像のダイの画像Ｄ１および基板の画像ＴＡＢ１に対して２回目の撮像のダイの画像Ｄ２および基板の画像ＴＡＢ２はずれる。その結果、撮像（画像の取込み）を２回に分けることで、ダイとタブの相対位置の演算結果に、撮像タイミングの違いによって生じる画像の移動オフセットを含んでしまい、ダイと基板の正確な相対距離が測定できなくなり、検査精度を劣化させる。

そこで、実施形態に係るダイボンディング装置では同一露光タイミング内で撮像エリア毎に入力明度信号のレベル（撮像条件）を切り替えて撮像する。撮像条件としては、例えば、撮像装置のゲインが挙げられる。また、撮像エリア毎にシャッター開口時間（露光時間）を変えるようにしてもよい。これにより、反射率の大きく異なるベース（基板など）とアタッチする製品（ダイなど）の載置精度を測定するときに、撮像タイミングを同じにして、撮像タイミングの違い（振動および陽炎など）によって生じるオフセットの影響を受けずに載置精度を測定することができる。位置決めターゲット（パターン）の反射率の違いにより、同一撮像できなかった被写体の同一撮像を可能にし、タイミングの違いで発生するオフセットの影響を受けなくなるため、ベースとアタッチする製品の相対位置の測定精度を向上することができる。また、２回の画像取込を１回で行うことで処理時間を改善することができる。

図１は実施例に係るダイボンダの概略を示す上面図である。図２は図１において矢印Ａ方向から見たときに、ピックアップヘッド及びボンディングヘッドの動作を説明する図である。

ダイボンダ１０は、大別して、ダイ供給部１と、ピックアップ部２、中間ステージ部３と、ボンディング部４と、搬送部５、基板供給部６と、基板搬出部７と、各部の動作を監視し制御する制御部８と、を有する。Ｙ軸方向がダイボンダ１０の前後方向であり、Ｘ軸方向が左右方向である。ダイ供給部１がダイボンダ１０の手前側に配置され、ボンディング部４が奥側に配置される。

まず、ダイ供給部１は基板Ｐに実装するダイＤを供給する。ダイ供給部１は、ウェハ１１を保持するウェハ保持台１２と、ウェハ１１からダイＤを突き上げる点線で示す突上げユニット１３と、を有する。ダイ供給部１は図示しない駆動手段によってＸＹ方向に移動し、ピックアップするダイＤを突上げユニット１３の位置に移動させる。

ピックアップ部２は、ダイＤをピックアップするピックアップヘッド２１と、ピックアップヘッド２１をＹ方向に移動させるピックアップヘッドのＹ駆動部２３と、コレット２２を昇降、回転及びＸ方向移動させる図示しない各駆動部と、を有する。ピックアップヘッド２１は、突き上げられたダイＤを先端に吸着保持するコレット２２（図２も参照）を有し、ダイ供給部１からダイＤをピックアップし、中間ステージ３１に載置する。ピックアップヘッド２１は、コレット２２を昇降、回転及びＸ方向移動させる図示しない各駆動部を有する。

中間ステージ部３は、ダイＤを一時的に載置する中間ステージ３１と、中間ステージ３１上のダイＤを認識する為のステージ認識カメラ３２を有する。

ボンディング部４は、中間ステージ３１からダイＤをピックアップし、搬送されてくる基板Ｐ上にボンディングし、又は既に基板Ｐの上にボンディングされたダイの上に積層する形でボンディングする。ボンディング部４は、ピックアップヘッド２１と同様にダイＤを先端に吸着保持するコレット４２（図２も参照）を備えるボンディングヘッド４１と、ボンディングヘッド４１をＹ方向に移動させるＹ駆動部４３と、基板Ｐの位置認識マーク（図示せず）を撮像し、ボンディング位置を認識する基板認識カメラ４４とを有する。
このような構成によって、ボンディングヘッド４１は、ステージ認識カメラ３２の撮像データに基づいてピックアップ位置・姿勢を補正し、中間ステージ３１からダイＤをピックアップし、基板認識カメラ４４の撮像データに基づいて基板ＰにダイＤをボンディングする。

搬送部５は、一枚又は複数枚の基板Ｐ（図１では４枚）を載置した基板搬送パレット５１と、基板搬送パレット５１が移動するパレットレール５２とを具備し、並行して設けられた同一構造の第１、第２搬送部とを有する。基板搬送パレット５１は、基板搬送パレット５１に設けられた図示しないナットをパレットレール５２に沿って設けられた図示しないボールネジで駆動することによって移動する。
このような構成によって、基板搬送パレット５１は、基板供給部６で基板Ｐを載置し、パレットレール５２に沿ってボンディング位置まで移動し、ボンディング後、基板搬出部７まで移動して、基板搬出部７に基板Ｐを渡す。第１、第２搬送部は、互いに独立して駆動され、一方の基板搬送パレット５１に載置された基板ＰにダイＤをボンディング中に、他方の基板搬送パレット５１は、基板Ｐを搬出し、基板供給部６に戻り、新たな基板Ｐを載置するなどの準備を行なう。

次に、ダイ供給部１の構成について図３および図４を用いて説明する。図３はダイ供給部の外観斜視図を示す図である。図４はダイ供給部の主要部を示す概略断面図である。

ダイ供給部１は、水平方向（ＸＹ方向）に移動するウェハ保持台１２と、上下方向に移動する突上げユニット１３と、を備える。ウェハ保持台１２は、ウェハリング１４を保持するエキスパンドリング１５と、ウェハリング１４に保持され複数のダイＤが接着されたダイシングテープ１６を水平に位置決めする支持リング１７と、を有する。突上げユニット１３は支持リング１７の内側に配置される。

ダイ供給部１は、ダイＤの突き上げ時に、ウェハリング１４を保持しているエキスパンドリング１５を下降させる。その結果、ウェハリング１４に保持されているダイシングテープ１６が引き伸ばされダイＤの間隔が広がり、突上げユニット１３によりダイＤ下方よりダイＤを突き上げ、ダイＤのピックアップ性を向上させている。なお、薄型化に伴いダイを基板に接着する接着剤は、液状からフィルム状となり、ウェハ１１とダイシングテープ１６との間にダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）１８と呼ばれるフィルム状の接着材料を貼り付けている。ダイアタッチフィルム１８を有するウェハ１１では、ダイシングは、ウェハ１１とダイアタッチフィルム１８に対して行なわれる。従って、剥離工程では、ウェハ１１とダイアタッチフィルム１８をダイシングテープ１６から剥離する。

ダイボンダ１０は、ウェハ１１上のダイＤの姿勢を認識するウェハ認識カメラ２４と、中間ステージ３１に載置されたダイＤの姿勢を認識するステージ認識カメラ３２と、ボンディングステージＢＳ上の実装位置を認識する基板認識カメラ４４とを有する。認識カメラ間の姿勢ずれ補正しなければならないのは、ボンディングヘッド４１によるピックアップに関与するステージ認識カメラ３２と、ボンディングヘッド４１による実装位置へのボンディングに関与する基板認識カメラ４４である。本実施例ではウェハ認識カメラ２４を用いてダイＤの位置決めを行い、基板認識カメラ４４を用いて基板Ｐの位置決めおよび基板Ｐと基板Ｐにボンディングされたダイの相対位置の検査を行う。

制御系について図５を用いて説明する。図５は図１のダイボンダの制御系の概略構成を示すブロック図である。制御系８０は制御部８と駆動部８６と信号部８７と光学系８８とを備える。制御部８は、大別して、主としてＣＰＵ（Central Processor Unit）で構成される制御・演算装置８１と、記憶装置８２と、入出力装置８３と、バスライン８４と、電源部８５とを有する。記憶装置８２は、処理プログラムなどを記憶しているＲＡＭで構成されている主記憶装置８２ａと、制御に必要な制御データや画像データ等を記憶しているＨＤＤで構成されている補助記憶装置８２ｂとを有する。入出力装置８３は、装置状態や情報等を表示するモニタ８３ａと、オペレータの指示を入力するタッチパネル８３ｂと、モニタを操作するマウス８３ｃと、光学系８８からの画像データを取り込む画像取込装置８３ｄと、を有する。また、入出力装置８３は、ダイ供給部１のＸＹテーブル（図示せず）やボンディングヘッドテーブルのＺＹ駆動軸等の駆動部８６を制御するモータ制御装置８３ｅと、種々のセンサ信号や照明装置などのスイッチ等の信号部８７から信号を取り込み又は制御するＩ／Ｏ信号制御装置８３ｆとを有する。光学系８８には、ウェハ認識カメラ２４、ステージ認識カメラ３２、基板認識カメラ４４が含まれる。制御・演算装置８１はバスライン８４を介して必要なデータを取込み、演算し、ピックアップヘッド２１等の制御や、モニタ８３ａ等に情報を送る。

制御部８は画像取込装置８３ｄを介してウェハ認識カメラ２４および基板認識カメラ４４で撮像した画像データを記憶装置８２に保存する。保存した画像データに基づいてプログラムしたソフトウェアにより、制御・演算装置８１を用いてダイＤおよび基板Ｐの位置決めを行う。制御・演算装置８１が算出したダイＤおよび基板Ｐの位置に基づいてソフトウェアによりモータ制御装置８３ｅを介して駆動部８６を動かす。このプロセスによりウェハ上のダイの位置決めを行い、ピックアップ部２およびボンディング部４の駆動部で動作させダイＤを基板Ｐ上にボンディングする。使用するウェハ認識カメラ２４および基板認識カメラ４４はグレースケール、カラー等であり、光強度を数値化する。

次に、ウェハ認識カメラについて図６を用いて説明する。図６はウェハ供給部の光学系を説明するための図であり、ウェハ認識カメラおよびピックアップ対象のダイに画像撮影用の光を照射する照明部の配置を示している。ステージ認識カメラ３２および基板認識カメラ４４はウェハ認識カメラ２４と同様である。
ウェハ認識カメラ２４の撮像部ＩＤは鏡筒ＢＴの一端と接続され、鏡筒ＢＴの他端には対物レンズ（図示は省略）が取り付けられ、この対物レンズを通してダイＤの主面の画像を撮影する構成となっている。
撮像部ＩＤとダイＤとを結ぶ線上の鏡筒ＢＴとダイＤとの間には、面発光照明（光源）ＳＬ、ハーフミラー（半透過鏡）ＨＭを内部に備えた照明部ＬＤが配置されている。面発光照明ＳＬからの照射光は、ハーフミラーＨＭによって撮像部ＩＤと同じ光軸で反射され、ダイＤに照射される。撮像部ＩＤと同じ光軸でダイＤに照射されたその散乱光は、ダイＤで反射し、そのうちの正反射光がハーフミラーＨＭを透過して撮像部ＩＤに達し、ダイＤの映像を形成する。すなわち、照明部ＬＤは同軸落射照明（同軸照明）の機能を有する。

照明システムは同軸照明に限定されるものではなく、ドーム照明、斜光リング照明、斜光バー照明、透過照明等であってもよい。被写体によりこれらの照明の複数種による組み合わせでシステムを構築してもよい。光源色は単色以外に白等がある。光源は出力調節を線形変化にて行えるもの、例えばＬＥＤのパルス調光デューティーにて光量調節するものを用いる。

図７は実施例に係る半導体製造装置におけるダイボンディング工程を説明するフローチャートである。
実施例のダイボンディング工程では、まず、制御部８は、ウェハ１１を保持しているウェハリング１４をウェハカセットから取り出してウェハ保持台１２に載置し、ウェハ保持台１２をダイＤのピックアップが行われる基準位置まで搬送する（ウェハローディング（工程Ｐ１））。次いで、制御部８は、ウェハ認識カメラ２４によって取得した画像から、ウェハ１１の配置位置がその基準位置と正確に一致するように微調整を行う。

次に、制御部８は、ウェハ１１が載置されたウェハ保持台１２を所定ピッチでピッチ移動させ、水平に保持することによって、最初にピックアップされるダイＤをピックアップ位置に配置する（ダイ搬送（工程Ｐ２））。ウェハ１１は、予めプローバ等の検査装置により、ダイ毎に検査され、ダイ毎に良、不良を示すマップデータが生成され、制御部８の記憶装置８２に記憶される。ピックアップ対象となるダイＤが良品であるか、不良品であるかの判定はマップデータにより行われる。制御部８は、ダイＤが不良品である場合は、ウェハ１１が載置されたウェハ保持台１２を所定ピッチでピッチ移動させ、次にピックアップされるダイＤをピックアップ位置に配置し、不良品のダイＤをスキップする。

制御部８は、ウェハ認識カメラ２４によってピックアップ対象のダイＤの主面（上面）を撮影し、取得した画像からピックアップ対象のダイＤの上記ピックアップ位置からの位置ずれ量を算出する。制御部８は、この位置ずれ量を基にウェハ１１が載置されたウェハ保持台１２を移動させ、ピックアップ対象のダイＤをピックアップ位置に正確に配置する（ダイ位置決め（工程Ｐ３））。ダイの位置決めの詳細は後述する。

制御部８は、基板供給部６で基板Ｐを基板搬送パレット５１に載置する（基板ローディング（工程Ｐ４））。制御部８は、基板Ｐが載置された基板搬送パレット５１をボンディング位置まで移動させる（基板搬送（工程Ｐ５））。

基板認識カメラ４４にて基板を撮像して位置決めを行う（基板位置決め（工程Ｐ６））。基板の位置決めの詳細は後述する。

制御部８は、ピックアップ対象のダイＤを正確にピックアップ位置に配置した後、コレット２２を含むピックアップヘッド２１によってダイＤをダイシングテープ１６からピックアップし、中間ステージ３１に載置する（ダイハンドリング（工程Ｐ７））。制御部８は、中間ステージ３１に載置したダイの姿勢ずれ（回転ずれ）の検出をステージ認識カメラ３２にて撮像して行う。制御部８は、姿勢ずれがある場合は中間ステージ３１に設けられた旋回駆動装置（不図示）によって実装位置を有する実装面に平行な面で中間ステージ３１を旋回させて姿勢ずれを補正する。

制御部８は、コレット４２を含むボンディングヘッド４１によって中間ステージ３１からダイＤをピックアップし、基板Ｐまたは既に基板Ｐにボンディングされているダイにダイボンディングする（ダイアタッチ（工程Ｐ８））。

制御部８は、ダイＤをボンディングした後、そのボンディング位置が正確になされているかを検査する（ダイと基板の相対位置検査（工程Ｐ９））。ダイと基板の相対位置検査の詳細は後述する。

以後、同様の手順に従ってダイＤが１個ずつ基板Ｐにボンディングする。１つの基板のボンディングが完了すると、基板搬送パレット５１を基板搬出部７まで移動して（基板搬送（工程ＰＡ））、基板搬出部７に基板Ｐを渡す（基板アンローディング（工程ＰＢ））。

また、同様の手順に従ってダイＤが１個ずつダイシングテープ１６から剥がされる（工程Ｐ７）。不良品を除くすべてのダイＤのピックアップが完了すると、それらダイＤをウェハ１１の外形で保持していたダイシングテープ１６およびウェハリング１４等をウェハカセットへアンローディングする（工程ＰＣ）。

ダイの位置決めの方法について図８〜１２を用いて説明する。図８は倣い動作を説明するためのフローチャートである。図９はダイのユニークな部分（選択領域）の例を示す図である。図１０は連続着工動作を説明するためのフローチャートである。図１１は登録画像および類似画像の例を示す図である。図１２はパターンの位置関係からダイの中心を求める例を示す図であり、図１２（Ａ）は登録画像であり、図１２（Ｂ）は位置合わせを行うダイの画像である。

ダイの位置決めアルゴリズムは、主にテンプレートマッチングを用い、一般に知られている正規化相関式での演算とする。その結果を一致率とする。テンプレートマッチングはリファレンス学習の倣い動作と連続着工用動作がある。

まず、倣い動作について説明する。制御部８はリファレンスサンプルをピックアップ位置に搬送する（ステップＳ１）。制御部８はウェハ認識カメラ２４でリファレンスサンプルの画像ＰＣｒを取得する（ステップＳ２）。ダイボンダの操作者がヒューマンインタフェース（タッチパネル８３ｂやマウス８３ｃ）により画像内から、図８に示すようなユニークな部分ＵＡを選択する（ステップＳ３）。制御部８は選択されたユニークな部分（選択領域）ＵＡとリファレンスサンプルとの位置関係（座標）を記憶装置８２に保存する（ステップＳ４）。制御部８は選択領域の画像（テンプレート画像）ＰＴを記憶装置８２に保存する（ステップＳ５）。基準となるワーク画像（登録画像）とその座標を記憶装置８２に保存する。

登録画像を複数用意することで、図１２に示すように、検出した登録画像に一致する各位置との相対関係からダイの中心を算出し位置決めを行う。

次に、連続動作について説明する。制御部８は連続着工用に部材（製品用ウェハ）をピックアップ位置に搬送する（ステップＳ１１）。制御部８はウェハ認識カメラ２４で製品用ダイの画像ＰＣｎを取得する（ステップＳ２）。図１１に示すように、制御部８は倣い動作で保存していたテンプレート画像ＰＴと製品用ダイの取得画像ＰＣｎとを比較し、最も類似した部分の画像ＰＴｎの座標を算出する（ステップＳ１３）。その座標とリファレンスサンプルで測定した座標とを比較し、製品用ダイの位置（画像ＰＴｎとテンプレート画像ＰＴとのオフセット）を算出する（ステップＳ１４）。
基板の位置決めおよびダイがボンディングされた基板とダイの相対位置検査の方法について図１３〜１７を用いて説明する。図１３は倣い動作を説明するためのフローチャートである。図１４は基板のユニークな部分（選択領域）の例を示す図である。図１５はダイがボンディングされた基板を示す図である。図１６は連続着工動作を説明するためのフローチャートである。図１７はばらつき分を拡張した領域を説明するための図である。

基板の位置決め、ダイがボンディングされた基板およびダイの認識アルゴリズムは前述のダイの位置決めアルゴリズムと同様に、主にテンプレートマッチングを用い、テンプレートマッチングはリファレンス学習の倣い動作と連続着工用動作がある。

まず、倣い動作について説明する。倣い動作は、大きく分けて、基板認識の倣い（ステップＳ２１）とダイ認識の倣い（ステップＳ２４）との二つがある。

制御部８はリファレンスサンプル用の基板をボンディング位置に搬送する（ステップＳ２１１）。制御部８は基板認識カメラ４４の照明値（Ｌ１）、ゲイン（Ｇ１）、露光時間（Ｖ１）を調整する（ステップＳ２１２）。制御部８は基板認識カメラ４４でリファレンスサンプル用の基板の画像を取得する（ステップＳ２１３）。ダイボンダの操作者がヒューマンインタフェース（タッチパネル８３ｂやマウス８３ｃ）により画像内から、図１４に示すようなユニークな部分ＴＵＡを選択する（ステップＳ２１４）。なお、基板Ｐは複数のタブ（製品領域）ＴＡＢが格子状に配置され、タブＴＡＢはダイＤがボンディングされる領域ＤＲと、ダイＤのボンディングパッドとボンディングワイヤで電気的に接続される端子ＴＴと、基板のユニークな部分ＴＵＡと、を備える。制御部８は選択されたユニークな部分（選択領域）ＴＵＡとリファレンスサンプル用の基板との位置関係（座標）を記憶装置８２に保存する（ステップＳ２１５）。制御部８は選択領域の画像（テンプレート画像）を記憶装置８２に保存する（ステップＳ２１６）。基準となるワーク画像（登録画像）とその座標を記憶装置８２に保存する。以上が基板認識の倣い（ステップＳ２１）である。

基板認識の倣い（ステップＳ２１）後、基板上のダイボンディング位置を決定し、座標データとして記憶装置８２に保存し（ステップＳ２２）、基板上にダイをボンディングする（ステップＳ２３）。その後、以下に説明するダイ認識の倣い（ステップＳ２４）を行う。

制御部８は基板上のダイ範囲（ダイサイズ）を決定する（ステップＳ２４１）。制御部８はリファレンスサンプル用の基板のテンプレート画像を取得したときの基板認識カメラ４４の照明値（Ｌ１）、露光時間（Ｖ１）において、ダイ範囲のみのゲイン（Ｇ２）を調整する（ステップＳ２４２）。制御部８は基板認識カメラ４４でリファレンスサンプル用のダイの画像を取得する（ステップＳ２４３）。ダイボンダの操作者がヒューマンインタフェース（タッチパネル８３ｂやマウス８３ｃ）により画像内から、図１５に示すようなユニークな部分ＵＡを選択する（ステップＳ２４４）。制御部８は選択されたユニークな部分（選択領域）ＵＡとリファレンスサンプル用のダイとの位置関係（座標）を記憶装置８２に保存する（ステップＳ２４５）。制御部８は選択領域の画像（テンプレート画像）を記憶装置８２に保存する（ステップＳ２４６）。基準となるワーク画像（登録画像）とその座標を記憶装置８２に保存する。

次に、連続着工動作について説明する。制御部８は連続着工用に部材（製品用基板）をボンディング位置に搬送する（ステップＳ３１）。制御部８は基板認識カメラ４４の撮像条件を調整する。倣い動作のステップＳ２１２の調整値であり、照明値をＬ１、ゲインをＧ１、露光時間をＶ１とする（ステップＳ３２）。制御部８は基板認識カメラ４４で製品用基板の画像を取得する（ステップＳ３３）。このとき、画面内のゲインはダイが搭載される領域とダイが搭載されない領域のゲインは共通でよい。基板位置決めも、図１４に示すように、基板のユニークな部分ＴＵＡを用いてダイが搭載されるタブＴＡＢの中心位置を算出して行う。倣い動作で取得したテンプレート画像とステップＳ３３で取得した画像を比較して最も類似した部分の座標を算出し、その座標とリファレンスサンプル用の基板で測定した座標を比較して製品基板の位置を算出するテンプレートマッチングにより基板の位置決めを行う（ステップＳ３４）。基板の位置決め結果により、基板の位置に合わせてダイをボンディングする（ステップＳ３５）。

制御部８は、図１７に示すように、データ上の基板位置ＰＤと実際の基板位置ＰＲとからステップＳ２２で保存したボンディング座標データに基板認識の結果を反映したダイのボンディングされているべき位置を予測計算する（ステップＳ３６）。制御部８は予測計算した結果にステップＳ２４１で決定したダイサイズを反映させたダイの形状範囲ＤＤを予想計算する（ステップＳ３７）。制御部８は予想計算エリアに通常起こりうるボンディングばらつき分を加算して拡張した領域ＤＡを計算する（ステップＳ３８）。

制御部８は倣い動作で基板のテンプレート画像を取得したときの基板認識カメラ４４の照明値（Ｌ１）、露光時間（Ｖ１）において、領域ＤＡのゲインを倣い動作のステップＳ２４２で調整したＧ２、その他の領域のゲインをステップＳ２１２で調整したＧ１にして、基板認識カメラ４４でカメラ画像を取得する（ステップＳ３９）。制御部８は基板認識カメラ４４でダイが搭載された製品用基板の画像を取得する（ステップＳ３Ａ）。制御部８は画像内の基板上のユニークな部分より基板の中心位置を算出し、ダイ上のユニークな部分よりダイの中心位置を算出し、相対位置が正しいかどうかを検査する（ステップＳ３Ｂ）。ダイ上のユニークな部分よりダイの中心位置を算出する際にステップＳ２４６で保存したテンプレート画像を用いる。

ステップＳ３９〜３Ｂの具体例、例えば基板Ｐの光の反射率がダイＤの光の反射率よりも小さい場合について図１８を用いて説明する。図１８はダイがボンディングされた基板を撮像した画像である。

ダイＤを基板Ｐに実装した直後のタブＴＡＢを基板認識カメラ４４で撮像する。基板認識カメラ４４には同一露光タイミング内で撮像エリア毎に入力明度信号のレベルを切り替えが可能なカメラ（例えば、ソニー株式会社のマシンビジョンカメラ（製品名）、ＸＣＬ−ＳＧ５１０（型式））を使用する。このときのシャッター開口タイミングはその露光時間長と合わせて同じタイミングとする。ダイＤのゲインとダイＤの周囲のゲインとを異ならせ、ダイＤのゲインは上げずにダイＤの周囲が明るく撮像できるようダイＤの周囲のゲインを上げて撮像する。これにより、ダイＤとその周囲の互いの撮像画像をカメラのダイナミックレンジ内に収めることができる。相対位置検査のパターンはタブＴＡＢで２箇所のユニークな部分ＴＵＡ、ダイＤで２箇所のユニークな部分ＵＡを登録し、互いの位置を測定する。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態および実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、実施例ではダイＤのゲインとダイＤの周囲のゲインとを異ならせて撮像することを説明したが、ダイＤのシャッター開口時間（露光時間）とダイＤの周囲の露光時間とを異ならせて撮像するようにしてもよいし、ダイＤの照明出力とダイＤの周囲の照明出力とを異ならせて撮像するようにしてもよい。
また、実施例では同軸照明は対物レンズ−ダイ間に配置するタイプについて説明したが、レンズ内挿入タイプであってもよい。
また、実施例ではウェハの裏面にＤＡＦが貼付されているが、ＤＡＦはなくてもよい。
また、実施例ではピックアップヘッドおよびボンディングヘッドをそれぞれ１つ備えているが、それぞれ２つ以上であってもよい。また、実施例では中間ステージを備えているが、中間ステージがなくてもよい。この場合、ピックアップヘッドとボンディングヘッドは兼用してもよい。
また、実施例ではダイの表面を上にしてボンディングされるが、ダイをピックアップ後ダイの表裏を反転させて、ダイの裏面を上にしてボンディングしてもよい。この場合、中間ステージは設けなくてもよい。この装置はフリップチップボンダという。

１０・・・ダイボンダ
１・・・ウェハ供給部
Ｄ・・・ダイ
ＩＤ・・・撮像部
ＬＤ・・・照明部
２・・・ピックアップ部
２４・・・ウェハ認識カメラ
３・・・アライメント部
３１・・・中間ステージ
３２・・・ステージ認識カメラ
４・・・ボンディング部
４１・・・ボンディングヘッド
４２・・・コレット
４４・・・基板認識カメラ
５・・・搬送部
ＢＳ・・・ボンディングステージ
Ｐ・・・基板
８・・・制御部

Claims

ダイがボンディングされた基板および前記ダイを撮像する撮像装置と、
前記撮像装置を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記撮像装置の同一露光内において、前記ダイの領域外の基板の領域を第一撮像条件にし、かつ、前記ダイの領域を第二撮像条件にして撮像し、
前記撮像装置の撮像結果に基づいて前記ダイと前記基板の相対位置の検査を行う
ダイボンディング装置。
請求項１において、
前記制御部は、
前記撮像装置により前記第一撮像条件でダイがボンディングされていない基板を撮像して基板位置を認識し、
予め決められているダイのボンディング座標と前記認識した基板位置とに基づきダイのボンディングされるべき位置を予測し、
前記予測したボンディングされるべき位置にダイサイズを反映させたダイの形状範囲を予測し、
前記予測したダイの形状範囲に通常起こり得るボンディングばらつき分を拡張した領域を求め、
前記撮像装置により前記領域を前記第二撮像条件にし、前記領域以外の領域を前記第一撮像条件にして撮像するダイボンディング装置。
請求項２において、
前記制御部は、リファレンス用の基板に対して、照明値、露光時間、ゲインを調整して前記第一撮像条件とし、
前記リファレンス用の基板に実装されたリファレンス用のダイに対して、照明値、露光時間、ゲインを調整して前記第二撮像条件とし、
前記第二撮像条件の照明値および露光時間は、それぞれ前記第一撮像条件の照明値および露光時間に調整するダイボンディング装置。
請求項３において、さらに、
前記ダイが貼り付けられたダイシングテープを保持するウェハリングを保持するウェハ供給部と、
前記ダイシングテープ上のダイを撮像するウェハ認識カメラと、
を備えるダイボンディング装置。
請求項４において、さらに、
前記基板または前記ダイを既にボンディングされているダイ上にボンディングするボンディングヘッドを備えるダイボンディング装置。
請求項４において、さらに、
前記ダイをピックアップするピックアップヘッドと、
ピックアップされた前記ダイが載置される中間ステージと、
前記中間ステージに載置されたダイを前記基板または既に前記基板にボンディングされたダイ上にボンディングするボンディングヘッドと、
を備えるダイボンディング装置。
半導体装置の製造方法は、
（ａ）ダイが貼付されたダイシングテープを保持するウェハリングホルダを準備する工程と、
（ｂ）第一撮像装置を用いて前記ダイシングテープ上のダイの位置決めを行う工程と、
（ｃ）基板を準備する工程と、
（ｄ）第二撮像装置を用いて前記基板の位置決めを行う工程と、
（ｅ）前記ダイを前記基板または既にボンディングされたダイの上にボンディングする工程と、
（ｆ）前記第二撮像装置を用いて前記ボンディングされたダイと前記基板との相対位置を検査する工程と、
を備え、
前記（ｆ）工程は、前記第二撮像装置の同一露光内において、前記ダイの領域外の基板の領域を第一撮像条件にし、かつ、前記ダイの領域を第二撮像条件にして撮像する。
請求項７の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程は前記第二撮像装置により前記第一撮像条件で前記基板を撮像して基板位置を認識し、
前記（ｆ）工程は、
（ｆ１）予め決められているダイのボンディング座標と前記認識した基板位置とに基づきダイのボンディングされるべき位置を予測する工程と、
（ｆ２）前記予測したボンディングされるべき位置にダイサイズを反映させたダイの形状範囲を予測する工程と、
（ｆ３）前記予測したダイの形状範囲に通常起こり得るボンディングばらつき分を拡張した領域を求める工程と、
（ｆ４）前記第二撮像装置により前記領域を前記第二撮像条件にし、前記領域以外の領域を前記第一撮像条件にして撮像する工程と、
を備える。
請求項８の半導体装置の製造方法において、さらに、
（ｇ）リファレンス用の基板に対して、照明値、露光時間、ゲインを調整して前記第一撮像条件を得る工程と、
（ｈ）前記リファレンス用の基板に実装されたリファレンス用のダイに対して、照明値、露光時間、ゲインを調整して前記第二撮像条件を得る工程と、
を備え、
前記（ｈ）工程は、前記第二撮像条件の照明値および露光時間を、それぞれ前記第一撮像条件の照明値および露光時間に調整する。
請求項９の半導体装置の製造方法において、さらに、
（ｉ）前記ダイをピックアップする工程と、
（ｊ）ピックアップされた前記ダイを中間ステージに載置する工程と、
を備える。
ダイが貼り付けられたダイシングテープを保持するウェハ供給部と、
前記ダイシングテープ上のダイを撮像するウェハ認識カメラと、
基板を撮像する基板認識カメラと、
前記ウェハ認識カメラおよび基板認識カメラを制御する制御部と、
前記ダイを前記基板にボンディングするボンディングヘッドと、
を備え、
前記制御部は、
前記ウェハ認識カメラにより前記ダイを撮像し前記ダイの位置決めを行い、
前記基板認識カメラにより前記基板を撮像し前記基板の位置決めを行い、
前記基板認識カメラにより前記基板にボンディングされたダイと前記基板とを撮像し前記ダイと前記基板との位置関係の検査を行う場合、
前記基板認識カメラの同一露光内において、前記ダイの領域外の基板の領域を第一撮像条件にし、かつ、前記ダイの領域を第二撮像条件にして撮像し、
前記基板認識カメラの撮像結果に基づいて前記ダイと前記基板の相対位置の検査を行うダイボンディング装置。
請求項１１において、
前記制御部は、
前記基板認識カメラにより前記第一撮像条件でダイがボンディングされていない基板を撮像して基板位置を認識し、
予め決められているダイのボンディング座標と前記認識した基板位置とに基づきダイのボンディングされるべき位置を予測し、
前記予測したボンディングされるべき位置にダイサイズを反映させたダイの形状範囲を予測し、
前記予測したダイの形状範囲に通常起こり得るボンディングばらつき分を拡張した領域を求め、
前記基板認識カメラにより前記領域を前記第二撮像条件にし、前記領域以外の領域を前記第一撮像条件にして撮像するダイボンディング装置。
請求項１２において、
前記制御部は、リファレンス用の基板に対して、照明値、露光時間、ゲインを調整して前記第一撮像条件とし、
前記リファレンス用の基板に実装されたリファレンス用のダイに対して、照明値、露光時間、ゲインを調整して前記第二撮像条件とし、
前記第二撮像条件の照明値および露光時間は、それぞれ前記第一撮像条件の照明値および露光時間に調整するダイボンディング装置。
半導体装置の製造方法は、
（ａ）ダイが貼付されたダイシングテープを保持するウェハリングホルダを準備する工程と、
（ｂ）ウェハ認識カメラを用いて前記ダイの位置決めを行う工程と、
（ｃ）基板を準備する工程と、
（ｄ）基板認識カメラを用いて前記基板の位置決めを行う工程と、
（ｅ）前記ダイをピックアップする工程と、
（ｆ）前記ピックアップしたダイを前記基板または既にボンディングされたダイの上にボンディングする工程と、
（ｇ）前記基板認識カメラを用いて前記ダイと前記基板との相対位置を検査する工程と、
を備え、
前記（ｇ）工程は、前記第二撮像装置の同一露光内において、前記ダイの領域外の基板の領域を第一撮像条件にし、かつ、前記ダイの領域を第二撮像条件にして撮像する。
請求項１４の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程は前記基板認識カメラにより前記第一撮像条件で前記基板を撮像して基板位置を認識し、
前記（ｇ）工程は、
（ｇ１）予め決められているダイのボンディング座標と前記認識した基板位置とに基づきダイのボンディングされるべき位置を予測する工程と、
（ｇ２）前記予測したボンディングされるべき位置にダイサイズを反映させたダイの形状範囲を予測する工程と、
（ｇ３）前記予測したダイの形状範囲に通常起こり得るボンディングばらつき分を拡張した領域を求める工程と、
（ｇ４）前記基板認識カメラにより前記領域を前記第二撮像条件にし、前記領域以外の領域を前記第一撮像条件にして撮像する工程と、
を備える。
請求項１５の半導体装置の製造方法において、さらに、
（ｈ）リファレンス用の基板に対して、照明値、露光時間、ゲインを調整して前記第一撮像条件を得る工程と、
（ｉ）前記リファレンス用の基板に実装されたリファレンス用のダイに対して、照明値、露光時間、ゲインを調整して前記第二撮像条件を得る工程と、
を備え、
前記（ｉ）工程は、前記第二撮像条件の照明値および露光時間を、それぞれ前記第一撮像条件の照明値および露光時間に調整する。