JP2022145332A - ダイボンディング装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マークが施されていない基板に、位置決め精度良く、ダイを基板に取り付けるダイボンディング装置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、ダイを透明な円形状の基板の上面に載置するボンドヘッドと撮像装置とを制御する制御装置を備える。制御装置は、基板の初期状態における複数のエッジを撮像装置により認識して計測し、計測した位置に基づいて基板の初期中心位置および初期大きさを算出し、基板を円周上に複数のエリアに分割し、所定期間後、基板のエリア毎に複数のエッジを撮像装置により認識して計測し、計測した位置に基づいて分割エリア毎における基板の変位中心位置および変位大きさを算出し、初期中心位置および初期大きさと、変位中心位置および変位大きさと、に基づいて、基板の所定期間後における外周の座標と、基板の前記初期状態における外周の座標と、の変位量を算出するよう構成される。
【選択図】図１０

Description

本開示はダイボンディング装置に関し、例えばファンアウト型ウエハレベルパッケージ用の基板にダイプレースを行うダイボンディング装置に適用可能である。

ファンアウト型ウエハレベルパッケージ（Fan Out Wafer Level Package：ＦＯＷＬＰ）はチップ面積を超える広い領域に再配線層を形成するパッケージである。ＦＯＷＬＰは、例えば直径が３００ｍｍのウエハやガラス基板のような円形状のパネル（ウエハパネル）に多数のシリコンダイを載せてパッケージの製造を一括して実施することで、パッケージ１個当たりの製造コストを低減する。ＦＯＷＬＰのパネルにはＳｉ基板またはガラス基板を使う。一方、この一括製造の考え方を、ウエハよりも大きな矩形状のパネル（パネル状の基板）に適用したのが、ＦＯＰＬＰ（Fan Out Panel Level Package）である。ＦＯＰＬＰのパネルにはプリント基板またはガラス基板（例えば液晶パネル製造用基板など）を使う。

ＦＯＷＬＰおよびＦＯＰＬＰの製造プロセスとしては、例えば、仮基板としてのパネル（以下、基板ともいう。）上にウエハからピックアップしたダイを、基板上に塗布した粘着性の基剤を介してボンドし仮固定してから封止樹脂で一括封止し、その封止体を基板から剥離して再配線やパッド（ＰＡＤ）の形成を行う方法がある。その方法では歩留まり、品質を維持するために基板上に精度よくダイを実装する必要がる。

特開２０１８－１３３３５３号公報

製造装置の高精度化にむけ、基板上に予め位置決めの基準となるマークなどを配置しアライメントする方法が考えられるが、基板に加工してターゲットマークを形成する場合、製造する部品サイズが変更になった場合など基板（型として）の再使用が困難なうえ、基板上に高精度でアライメントマークを形成するにはコストがかかり、基板のコストの上昇はパッケージ価格の上昇につながる。そのため、マークなしの無地の基板上にダイを高精度に実装する必要があり、製造装置も高価なものになってしまう。ＦＯＷＬＰおよびＦＯＰＬＰのコスト低減のためには高精度かつ低価格で実装が可能な製造装置の実現が必要である。

本開示の課題は半導体チップ（ダイ）をマークが施されていない基板に位置決め精度良く取り付けるダイボンディング装置を提供することである。

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、ダイを透明な円形状の基板の上面に載置するボンドヘッドと撮像装置とを制御する制御装置を備える。制御装置は、基板の初期状態における複数のエッジを撮像装置により認識して計測し、計測した位置に基づいて基板の初期中心位置および初期大きさを算出し、基板を円周上に複数のエリアに分割し、所定期間後、基板のエリア毎に複数のエッジを撮像装置により認識して計測し、計測した位置に基づいて分割エリア毎における基板の変位中心位置および変位大きさを算出し、初期中心位置および初期大きさと、変位中心位置および変位の大きさと、に基づいて、基板の所定期間後における外周の座標と、基板の前記初期状態における外周の座標と、の変位量を算出するよう構成される。

上記ダイボンディング装置によれば、ダイプレースの精度を向上することができる。

実施形態におけるフリップチップボンダの概略を示す上面図である。 図１において矢印Ａ方向から見たときに、ピックアップフリップヘッド、トランスファヘッド及びボンドヘッドの動作を説明する図である。 図１に示すダイ供給部の主要部を示す概略断面図である。 図１に示すフリップチップボンダで実施されるボンド方法を示すフローチャートである。 図１に示すボンドステージを示す上面図である。 図１に示す基板搬送治具を説明する図である。 基板の熱伸縮の問題点を説明する図である。 実施形態のボンド方法の概要を説明する図である。 実施形態のボンド方法による効果の一例を説明する図である。 実施形態におけるボンド方法を説明するフローチャートである。 基板の中心を算出する方法を説明する上面図である。 最小二乗法で近似円を算出し、近似円の中心（Ｘｃ、Ｙｃ）、半径（Ｒ）を求める方法を説明する図である。 最小二乗法で近似円を算出し、近似円の中心（Ｘｃ、Ｙｃ）、半径（Ｒ）を求める方法に使用する式を示す図である。 エリア分割例を説明する図である。 一つのエリアにおける基板の中心を算出する方法を説明する図である。 第一変形例におけるエッジ位置の設定を説明する図である。

以下、実施形態および変形例について、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。

図１は実施形態におけるフリップチップ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、ピックアップフリップヘッド、トランスファヘッド及びボンドヘッドの動作を説明する図である。

ダイボンディング装置としてのフリップチップボンダ１０は、大別して、ダイ供給部１と、ピックアップ部２と、トランスファ部８と、中間ステージ部３と、ボンド部４と、搬送部５と、基板供給部６Ｋと、基板搬出部６Ｈと、各部の動作を監視し制御する制御装置７と、を有する。

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、分割されたウエハ１１を保持するウエハ保持台１２と、ウエハ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、ウエハリング供給部１８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Ｘ軸およびＹ軸方向に移動し、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。ウエハリング供給部１８はウエハリング１４（図３参照）が収納されたウエハカセットを有し，順次ウエハリング１４をダイ供給部１に供給し、新しいウエハリング１４に交換する。ダイ供給部１は、所望のダイＤをウエハリング１４からピックアップできるように、ピックアップポイントに、ウエハリング１４を移動する。ウエハリング１４は、ウエハ１１が固定され、ダイ供給部１に取り付け可能な治具である。

ピックアップ部２は、ダイＤをピックアップして反転するピックアップフリップヘッド２１と、コレット２２を昇降、回転、反転及びＹ軸方向移動させる図示しない各駆動部と、を有する。このような構成によって、ピックアップフリップヘッド２１は、ダイをピックアップし、ピックアップフリップヘッド２１を１８０度回転させ、ダイＤのバンプを反転させて下面に向け、ダイＤをトランスファヘッド８１に渡す姿勢にする。

トランスファ部８は、反転したダイＤをピックアップフリップヘッド２１から受けとり、中間ステージ３１に載置する。トランスファ部８は、ピックアップフリップヘッド２１と同様にダイＤを先端に吸着保持するコレット８２を備えるトランスファヘッド８１と、トランスファヘッド８１をＹ軸方向に移動させるＹ駆動部８３と、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およびステージ認識カメラ３４を有する。中間ステージ３１は図示しない駆動部によりＹ軸方向に移動可能である。

ボンド部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上にボンドする。ここで、基板Ｐとして透明な円形状の基板であるガラスパネルを用いる。ボンド部４は、ピックアップフリップヘッド２１と同様にダイＤを先端に吸着保持するコレット４２を備えるボンドヘッド４１と、ボンドヘッド４１をＹ軸方向に移動させる駆動部としてのＹビーム４３と、基板Ｐ等を撮像し、ボンド位置を認識する撮像装置としての基板認識カメラ４４と、Ｘビーム４５と、ボンドステージ４６と、を有する。Ｘビーム４５は搬送レール５１，５２の近傍に設けられ、Ｙビーム４３は、ボンドステージ４６の上を跨るようにＹ軸方向に伸び、両端部はＸビーム４５によってＸ軸方向に移動自在に支持されている。

ボンドヘッド４１は、真空吸着によりダイＤを着脱自在に保持するコレット４２を有する装置であり、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に往復動自在にＹビーム４３に取り付けられている。ボンドヘッド４１は中間ステージ３１からピックアップしたダイＤを保持して搬送し、ボンドステージ４６に吸着固定された基板Ｐ上にダイＤを取り付ける機能を備えている。なお、ボンドヘッド４１がＸビーム４５よりも中間ステージ３１側に移動する場合は、コレット４２がＸビーム４５よりも高くなるようにボンドヘッド４１が上昇する。

このような構成によって、ボンドヘッド４１は、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をボンドする。

搬送部５は、基板Ｐを保持した基板搬送治具ＷＣがＸ軸方向に移動する搬送レール５１，５２を備える。搬送レール５１，５２は平行に設けられる。このような構成によって、基板供給部６Ｋから基板Ｐを搬出し、搬送レール５１，５２に沿ってボンド位置まで移動し、ボンド後、基板搬出部６Ｈまで移動して、基板搬出部６Ｈに基板Ｐを渡す。基板ＰにダイＤをボンド中に、基板供給部６Ｋは新たな基板Ｐを搬出し、搬送レール５１，５２上で待機する。

制御装置７は、フリップチップボンダ１０の各部の動作を監視し制御するプログラム（ソフトウェア）を格納するメモリと、メモリに格納されたプログラムを実行する中央処理装置（ＣＰＵ）と、を備える。例えば、制御装置７は、基板認識カメラ４４及び基板認識カメラ４４からの画像情報、ボンドヘッド４１の位置などの各種情報を取り込んでメモリに格納し、ボンドヘッド４１のボンド動作など各構成要素の各動作を制御する。

図３は図１のダイ供給部の主要部を示す概略断面図である。図３に示すように、ダイ供給部１は、ウエハリング１４を保持するエキスパンドリング１５と、ウエハリング１４に保持され複数のダイＤが粘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、ダイＤを上方に突き上げるための突上げユニット１３と、を有する。所定のダイＤをピックアップするために、突上げユニット１３は、図示しない駆動機構によって上下方向に移動し、ダイ供給部１は水平方向には移動するようになっている。

次に、実施形態のフリップチップボンダにおいて実施されるボンド方法（半導体装置の製造方法）について図４を用いて説明する。図４は図１のフリップチップボンダで実施されるボンド方法を示すフローチャートである。

下記ステップに先立ち、フリップチップボンダに、ダイＤを有するダイシングテープ１６を保持するウエハリング１４および基板Ｐを保持する基板搬送治具ＷＣを搬入する。搬入された基板Ｐはボンドステージ４６に搬送されて、基板Ｐの中心および基板サイズを算出しそれを初期値として登録する。詳細は後述する。

（ステップＳ２１：ウエハダイピックアップ）
制御装置７はピックアップするダイＤが突上げユニット１３の真上に位置するようにウエハ保持台１２を移動し、剥離対象ダイを突上げユニット１３とコレット２２に位置決めする。ダイシングテープ１６の裏面に突上げユニット１３の上面が接触するように突上げユニット１３を移動する。このとき、制御装置７は、ダイシングテープ１６を突上げユニット１３の上面に吸着する。制御装置７は、コレット２２を真空引きしながら下降させ、剥離対象のダイＤの上に着地させ、ダイＤを吸着する。制御装置７はコレット２２を上昇させ、ダイＤをダイシングテープ１６から剥離する。これにより、ダイＤはピックアップフリップヘッド２１によりピックアップされる。

（ステップＳ２２：ピックアップフリップヘッド移動）
制御装置７はピックアップフリップヘッド２１をピックアップ位置から反転位置に移動させる。

（ステップＳ２３：ピックアップフリップヘッド反転）
制御装置７はピックアップフリップヘッド２１を１８０度回転させ、ダイＤのバンプ面（表面）を反転させて下面に向け、ダイＤをトランスファヘッド８１に渡す姿勢にする。

（ステップＳ２４：トランスファヘッド受渡し）
制御装置７はピックアップフリップヘッド２１のコレット２２からトランスファヘッド８１のコレット８２によりダイＤをピックアップして、ダイＤの受渡しが行われる。

（ステップＳ２５：ピックアップフリップヘッド反転）
制御装置７は、ピックアップフリップヘッド２１を反転し、コレット２２の吸着面を下に向ける。

（ステップＳ２６：トランスファヘッド移動）
ステップＳ２５の前または並行して、制御装置７はトランスファヘッド８１を中間ステージ３１に移動する。

（ステップＳ２７：中間ステージダイ載置）
制御装置７はトランスファヘッド８１に保持しているダイＤを中間ステージ３１に載置する。

（ステップＳ２８：トランスファヘッド移動）
制御装置７はトランスファヘッド８１をダイＤの受渡し位置に移動させる。

（ステップＳ２９：中間ステージ位置移動）
ステップＳ２８の後または並行して、制御装置７は中間ステージ３１をボンドヘッド４１との受渡し位置に移動させる。

（ステップＳ２Ａ：ボンドヘッド受渡し）
制御装置７は中間ステージ３１からボンドヘッド４１のコレットによりダイＤをピックアップして、ダイＤの受渡しが行われる。

（ステップＳ２Ｂ：中間ステージ位置移動）
制御装置７は中間ステージ３１をトランスファヘッド８１との受渡し位置に移動させる。

（ステップＳ２Ｃ：ボンドヘッド移動）
制御装置７は、ボンドヘッド４１のコレット４２が保持しているダイＤを基板Ｐ上に移動する。

（ステップＳ２Ｄ：ボンド）
制御装置７は、中間ステージ３１からボンドヘッド４１のコレット４２でピックアップしたダイＤを粘着性の基剤（粘着層）が塗布された基板Ｐ上にボンド（載置）する。詳細については後述する。

（ステップＳ２Ｅ：ボンドヘッド移動）
制御装置７はボンドヘッド４１を中間ステージ３１との受渡し位置に移動させる。

また、ステップＳ２Ｅの後に、制御装置７は基板搬出部６Ｈで搬送レール５１，５２からダイＤがボンドされた基板Ｐを保持している基板搬送治具ＷＣを取り出す。フリップチップボンダ１０から基板Ｐを保持している基板搬送治具ＷＣを搬出する。

その後、基板Ｐの粘着層の上に配置された複数のダイ（半導体チップ）を封止樹脂で一括封止することにより、複数の半導体チップと複数の半導体チップを覆う封止樹脂とを備える封止体を形成した後、封止体から基板Ｐを剥離し、次いで封止体の基板Ｐが貼り付けられていた面上に再配線層を形成してＦＯＷＬＰを製造する。

次に、図１に示すボンドステージ４６について図５を用いて説明する。図５は図１に示すボンドステージを示す上面図である。

図５に示すように、ボンドステージ４６はＦＯＰＬＰ用の矩形状の基板およびＦＯＷＬＰ用の円形状の基板の両方を真空吸着および加熱するように構成されている。矩形状の基板は、例えば、５１５ｍｍ×５１０ｍｍの大きさの基板が載置可能であり、円形状の基板は、例えば、１２インチおよび８インチのウエハサイズの基板が載置可能である。

ボンドステージ４６は、中央の円に円形状の基板用の真空吸着用溝ＶＴ１およびヒータＨＴ１と、外周に矩形状の基板用の真空吸着溝ＶＴ２およびヒータＨＴ２と、基板搬送治具用の逃がし穴ＥＨ１，ＥＨ２と、を備える。逃がし穴ＥＨ１は後述する基板保持爪ＷＳＣ用であり、逃がし穴ＥＨ２は後述する基板位置決め爪ＷＰＭ用である。円形状の基板を載置する場合は、中央の円のヒータＨＴ１および真空吸着溝ＶＴ１のみを用い、矩形状の基板を載置する場合は、中央の円のヒータＨＴ１と外周のヒータＨＴ２および真空吸着溝ＶＴ１，ＶＴ２を用いる。

次に、図１に示す基板搬送治具ＷＣについて図６を用いて説明する。図６は図１に示す基板搬送治具を説明する図である。図６（ａ）は基板搬送治具を示す上面図である。図６（ｂ）は基板搬送治具がボンドステージに載置される前の状態を示す、図６（ａ）のＢ－Ｂ線における断面図である。図６（ｃ）は基板搬送治具がボンドステージに載置された状態を示す、図６（ａ）のＢ－Ｂ線における断面図である。

基板搬送治具ＷＣは、中央に孔が形成された矩形状の基板ＷＣＳと、基板Ｐを三か所で保持する三つの基板保持爪ＷＳＣと、基板位置決め爪ＷＰＭと、を備える。図６（ｂ）に示すように、基板保持爪ＷＳＣは、基板ＷＣＳの上面に当接して固定される部分ＷＳＣａと、基板Ｐの下面に当接して基板Ｐを保持する部分ＷＳＣｂを有する。基板Ｐを保持する部分ＷＳＣｂの上面は、基板Ｐの下面と当接する。図６（ｃ）に示すように、基板Ｐを保持する部分ＷＳＣｂはボンドステージ４６の逃がし穴に埋没して基板Ｐの下面がボンドステージ４６の上面と当接するように構成されている。

ここで、本開示におけるダイボンディング装置をより明確にするため、基板にダイをプレースする場合の問題点について図７を用いて説明する。図７は基板の熱伸縮の問題点を説明する図であり、初期時における基板とボンド時における基板を重ねて記載した概念図である。

ＦＯＷＬＰでは基板サイズが大きく（例えば、直径が３００ｍｍなど）、位置決め基準が設けられていない基板上にダイを３～５μｍなどの高精度で、かつ大量にボンドする必要がある。しかし、環境の温度変化やプロセスで必要とする基板温度の変化、装置の経時変化などによる影響で、ボンド途中に基板の伸縮など変化することがあり、ボンド後の精度に影響する。

例えば、図７に示すように、設計値や常温時またはボンド開始時（初期時）における基板（この状態を基板Ｐ０と記載する。）は、ボンド時の加熱処理において基板がＸ軸方向およびＹ軸方向に熱膨張する（この状態を基板Ｐ１と記載する。）。その結果、設計値や初期時における基板中心ＣＮを基準とする目標ボンドの座標ＢＣ０は、ボンド時においては基板中心ＣＮを基準とする目標ボンドの座標ＢＣ１になる。

同じ目標であっても熱伸縮が起こった分、目標ボンド位置は座標ＢＣ０から座標ＢＣ１へずれている。しかし、それを考慮せずに補正をしないままボンドすると、座標ＢＣ０の位置へボンドすることになる。すると、ボンド後に初期時における基板状態へ戻った際、目標通りのボンド位置とはなっておらず、精度が出ない。初期時における基板状態へ戻った際の精度を良くするために補正をかける必要がある。

環境やプロセスによる温度変化に対する基板の熱伸縮（熱膨張および熱収縮）による変化に対し、任意の外形３カ所以上の座標から近似円を求め演算により中心点座標を算出し、測定ポイントの中心点からの半径の経時変化で各点の伸縮を求め補正を行うことが考えられる。

しかし、基板Ｐの熱伸縮は、下記（ａ）～（ｆ）の理由により基板内で均一に発生するとは限らず、基板Ｐがどの箇所も中心から均一に伸縮するとは限らない。さらに算出した中心点座標も変化するため、熱伸縮量の算出に誤差が生じ、正確な熱伸縮による基板Ｐ内のボンド位置の補正が困難となる。

（ａ）基板Ｐの一部エリアから順にボンドを行うため、ボンドされたエリアとそれ以外のエリアの基板Ｐの吸放熱量が異なり、基板Ｐ内に温度差が生じ部分的な基板Ｐ内の熱伸縮の差が発生する。

（ｂ）基板Ｐの加熱機構であるボンドステージ４６のヒータＨＴ１によるばらつきで基板Ｐ内の熱伸縮量に差が発生する。

（ｃ）基板搬送治具ＷＣにおける基板Ｐのクランプ（固定）部分である基板保持爪ＷＳＣからの熱伝導の影響で加熱した基板Ｐからの放熱量に部分的な差が発生し、基板Ｐ内に温度差が生じて基板Ｐ内に熱伸縮の差が発生する。

（ｄ）ＦＯＰＬＰ用の基板とＦＯＷＬＰ用の基板の両方にダイをプレースする併用装置において、矩形のＦＯＰＬＰ用の基板にＦＯＷＬＰ用の基板を装着し処理を行う場合、ＦＯＰＬＰ用の基板部分の基準ガイド部分である基板位置決め爪ＷＰＭから一方向に基板Ｐの位置に応じて異なる熱変形が発生し、中心点の座標も変化する。さらに、接触した矩形状の基板ＷＣＳの角部や辺などの形状により放熱量が異なり、ＦＯＷＬＰ用の基板Ｐ内に温度差が生じ部分的な基板Ｐ内の熱伸縮の差が発生する。

（ｅ）基板Ｐの反りによって温度差が生じ、基板Ｐ内の熱伸縮の差が発生する。

（ｆ）基板Ｐの部材の性質によっては熱伸縮に異方性があり、熱変形が不均一になる。

上記問題点を解決する実施形態のボンド方法の概要について図８および図９を用いて説明する。図８は実施形態のボンド方法の概要を説明する図であり、図８（ａ）はエリア分割を説明する図であり、図８（ｂ）は熱伸縮量の算出を説明する図である。図９は実施形態のボンド方法による効果の一例を説明する図である。

図８（ａ）に示すように、基板Ｐ１の円周を複数のエリアＡＲに分割する。分割したエリア毎の円周上の３点以上の座標を抽出しその座標からそのエリア毎の中心座標を算出する。そして、図８（ｂ）に示すように、そのエリア毎に算出した中心座標から円周上の点座標の熱伸縮量（Δｒ）を算出して把握する。把握したボンド時の各座標点の変化量を、初期時における基板Ｐ０の値と比較し、その変化量に基づいてボンド位置を補正して基板にダイをボンドする。

分割の概念を使用することでエリア毎に異なる補正値を持つことになるため、図９に示すような奇形であってもボンドすることが可能である。図９に示すような場合は、基板Ｐ１の一部のみ温められ、伸縮した状態である。このような場合であっても、エリアＡＲ１、エリアＡＲ２で異なる補正値を持つことによりそれぞれのエリアＡＲ１，ＡＲ２においてダイを正確にボンドすることが可能となる。

これにより、基板Ｐ内で発生する不均一な熱膨張収縮による変形に対し、そのエリア毎に補正が可能となる。円形状の透明基板で構成されるＦＯＷＬＰ用の基板に対するボンド（ダイプレース）の精度を向上することができる。これにより、ＦＯＷＬＰ製品の歩留まりを向上することができる。

次に、実施形態におけるボンド方法について図１０から図１５を用いて説明する。図１０は実施形態におけるボンド方法を説明するフローチャートである。図１１は基板の中心を算出する方法を説明する上面図である。図１２は最小二乗法で近似円を算出し、近似円の中心（Ｘｃ、Ｙｃ）、半径（Ｒ）を求める方法を説明する図である。図１３は最小二乗法で近似円を算出し、近似円の中心（Ｘｃ、Ｙｃ）、半径（Ｒ）を求める方法に使用する式を示す図である。図１４はエリア分割例を説明する図である。図１５は一つのエリアにおける基板の中心を算出する方法を説明する図である。

（ステップＳ１）
制御装置７は、基板搬送治具ＷＣにより保持された基板Ｐ０をボンドステージ４６に搬送して、基板Ｐ０を真空吸着した後、すぐに基板Ｐ０のエッジの認識動作を開始する。図１１に示すように、認識動作では、制御装置７は、基板Ｐ０の任意の三点におけるエッジＥＧ１～ＥＧ３を基板認識カメラ４４により撮像して、基板Ｐ０の三つのエッジＥＧ１～ＥＧ３の位置を認識（計測）し、その位置および距離を記憶装置に保存する。なお、基板Ｐ０の三つのエッジＥＧ１～ＥＧ３の検出は基板認識カメラ４４によるエッジスキャンにより行うが、レーザ高さセンサなどによる高さスキャンで変化位置を計測してもよい。基板Ｐ０のエッジの検出は三つに限定されるものではなく、四つ以上であってもよい。

（ステップＳ２）
制御装置７は、ステップＳ１で計測した基板Ｐ０の三つのエッジＥＧ１～ＥＧ３の位置から基板Ｐ０の中心ＣＮおよび基板Ｐの大きさ（例えば、半径）を算出し、それらを初期値として記憶装置に保存する。制御装置７は、三点のエッジの測定結果から、最小二乗法により近似円を算出し、その近似円の中心（ｘｃ、ｙｃ）および半径（ｒ）を求める。

ここで、複数の測定点（ｘｉ，ｙｉ）から円を最小二乗法で近似し、円の中心（ｘｃ，ｙｃ）を算出する方法について図１２および図１３を用いて説明する。なお、図１２に示すように、測定点は三点以上あれば近似円を算出可能である。

近似する円の中心ＣＮの座標（ｘｃ，ｙｃ）を（ａ，ｂ)、半径をｒとすると、近似する円の式は、図１３に示す式（１）で表される。式（１）を変形して、図１３に示す式（２）のように変形することができる。ここで、式（２）のパラメータＡ、Ｂ、Ｃは、図１３に示す式（３）で表される。

複数の測定点（ｘｉ，ｙｉ)（ｉ=１～ｎ）を使い、最小二乗法によりパラメータＡ，Ｂ，Ｃを算出する。すなわち、図１３に示す式（４）を用いてパラメータＡ，Ｂ，Ｃを算出する。

式（４）をパラメータＡ，Ｂ，Ｃで偏微分すると、図１３に示す式（５）（６）（７）のようになる。式（５）（６）（７）を行列式で表現すると、図１３に示す式（８）のようになり、式（８）を変形すると、図１３に示す式（９）のようになる。式（９）からパラメータＡ，Ｂ，Ｃを算出する。

式（９）から算出したＡ，Ｂを式（３）に代入して（ａ，ｂ）を算出する。式（３）から算出した（ａ，ｂ）および式（９）から算出したＣを式（３）に代入してｒを算出する。

（ステップＳ３）
制御装置７は、基板Ｐ０の中心ＣＮからダイＤをボンドする位置を予め登録しておき、その位置にボンドヘッド４１によりダイＤを順次ボンドする。

（ステップＳ４，Ｓ５）
制御装置７は、所定時間または所定個数など、時間経過に類する設定に基づいてその期間（所定期間）を経過したかどうかを判定し（ステップＳ４）、経過していない場合はボンドを続け、経過した場合、再度基板Ｐ１のエッジを検出する（ステップＳ５）。

ここで、基板Ｐ１をその円周上に複数のエリアに分割する。複数のエリアは任意に設定可能である。例えば、基板Ｐの初期状態（基板Ｐ０）における中心位置を中心とする扇型に均等に４分割する。ボンド位置により、例えば、図１４に示すような第１象限（Ｉ）から第４象限（ＩＶ）の対象象限（エリア）を確定する。制御装置７は、分割されたエリア毎に基板Ｐ１の複数のエッジを計測する。

（ステップＳ６）
図１５に示すように、制御装置７は、例えば、対象エリアとして第１象限内において基板Ｐ１の任意の三つのエッジＥＧ１１～ＥＧ１３を基板認識カメラ４４により撮像して、基板Ｐ１の三つのエッジＥＧ１１～ＥＧ１３の位置を認識（計測）し、その位置および距離を記憶装置に保存する。制御装置７は、第１象限のエリアの円周上の３点の座標からステップＳ２と同様に近似円を算出する。その近似円の中心ＣＮ’（ｘｃ’，ｙｃ’）および半径（ｒ’）を算出し、記憶装置に保存する。

（ステップＳ７）
制御装置７は、ステップＳ６において計測した中心ＣＮ’の位置および半径（ｒ’）およびステップＳ２において算出した初期値に基づいて、基板Ｐ１の円周上の点座標の基板Ｐ０の円周上の点座標に対する変化量を算出する。例えば、制御装置７は、ステップＳ２において算出した近似円の半径（ｒ）とステップＳ６において算出した近似円の半径（ｒ’）とにより伸縮率を算出し、算出した伸縮率に基づいて上述の変化量を算出する。

（ステップＳ８）
制御装置７は、ステップＳ７において算出された変化量に基づいて、予め登録されているダイＤをボンドする位置を補正して、ダイＤを基板Ｐ１にボンドヘッド４１によりボンドする。

（ステップＳ９）
制御装置７は、所定期間を経過したかどうかを判定し、経過していない場合はステップＳ８のボンドを続け、経過した場合はステップＳ５に戻る。

実施形態では、予め設定されたエリア毎に、ボンドステージ上に設置された基板の中心（基板基準位置）と半径（基板サイズ）を検出し、中心基準で位置のアライメント、半径変化で伸縮補正を実施する。これにより、熱伸縮による基板の中心および基板の半径の変化に追従して、ボンドすることができる。

＜変形例＞
以下、実施形態の代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態にて説明されているものと同様の構成および機能を有する部分に対しては、上述の実施形態と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施形態における説明が適宜援用され得るものとする。また、上述の実施形態の一部、および、複数の変形例の全部または一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。

（第一変形例）
第一変形例におけるボンド方法について図１６を用いて説明する。図１６は第一変形例におけるエッジ位置の設定を説明する図である。

実施形態では、対象エリア内において基板Ｐの任意の３点のエッジの位置を測定する例を説明したが、対象エリア内の３点は、エリア内の基板Ｐの外周の最遠部の２点とその中点に自動的に設定する。例えば、図１６に示すように、均等に四分割して対象エリアを第１象限とする場合は、エッジＥＧ１１はｘ軸上の位置に設定し、エッジＥＧ１３はｙ軸上の位置に設定し、エッジＥＧ１２はエッジＥＧ１１とエッジＥＧ１３の中点の位置に設定する。これにより、三点の間隔を自動的に広く取ることができる。

（第二変形例）
分割するエリアのサイズに基づいて、エリア内の最低測定点数を決定するようにしてもよい。分割するエリアが細かい場合、実施形態と同様に、そのエリアを円に見立て中心を算出する。この場合は、最低３点のエッジ検出を行う。分割するエリアが荒い場合、そのエリアを楕円に見立て中心を算出する。この場合は、最低６点のエッジ検出を行う。

楕円の一般式は下式で表される。
Ａｘ^２＋Ｂｘｙ＋Ｃｙ^２＋Ｄｘ＋Ｅｙ＋Ｆ＝０
ここで、Ａ～Ｆは係数である。係数が６個あるので、最低６点のエッジの位置を検出することにより、実施形態に近似円と同様に、近似楕円の中心座標，長軸の長さ、短軸に長さ、傾きを算出することができる。

なお、分割するエリアの粒度に関係なく、最低６点のエッジを検出して楕円近似を用いてもよい。

（第三変形例）
実施形態では、基板Ｐを均等に分割してエリアを設定する例を説明したが、第三変形例では、分割するエリアを設定するに当たり、制御装置７は、赤外線放射サーモグラフィーの画像等により温度測定を行い、温度測定結果に基づいて分割するエリアを設定する。これにより、実際の変形エリアによる補正が可能となる。

（第四変形例）
第四変形例では、分割するエリアを設定するに当たり、制御装置７は、事前に倣いでメカ要因の熱伝導の癖を把握し、その癖の影響を予測した上で分割するエリアを設定する。

（第五変形例）
第五変形例では、分割するエリアを設定するに当たり、最初は手入力でエリアを詳細に分割し、制御装置７は、膨張係数や補正率を算出しボンドする。そして、算出した膨張係数や補正率（膨張率）の同じ箇所がある場合、制御装置７は、該箇所をグループ化して同じエリアに設定する。これにより、タクトタイムを向上させることができる。

（第六変形例）
第六変形例では、分割するエリアを設定するに当たり、制御装置７は、蓄積された膨張係数や補正率（膨張率）などのデータに基づいて、膨張率を推測して分割するエリアを設定する。

以上、本開示者らによってなされた発明を実施形態および変形例に基づき具体的に説明したが、本開示は、上記実施形態よび変形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、実施形態では、ピックアップ部２、トランスファ部８、中間ステージ部３およびボンド部４が一つの例を説明したが、ピックアップ部２、トランスファ部８、中間ステージ部３およびボンド部４はそれぞれ二組あってもよい。

また、実施形態では、Ｙビーム４３には一つのボンドヘッド４１が設けられる例を説明したが、複数のボンドヘッドを設けてもよい。

また、実施形態ではフリップチップボンダについて説明したが、ダイ供給部からピックアップしたダイを反転しないでボンドするダイボンダにも適用可能である。

７・・・制御装置
１０・・・フリップチップボンダ（ダイボンディング装置）
４１・・・ボンドヘッド
４４・・・基板認識カメラ（撮像装置）
Ｄ・・・ダイ
Ｐ・・・基板

Claims (15)

1. ピックアップしたダイを透明な円形状の基板の上面に載置するボンドヘッドと、
   前記基板を撮像する撮像装置と、
   前記ボンドヘッドと前記撮像装置とを制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記基板の初期状態における複数のエッジを前記撮像装置により認識して計測し、
   前記計測した位置に基づいて前記基板の初期中心位置および初期大きさを算出し、
   前記基板を円周上に複数のエリアに分割し、所定時間経過後または所定個数ボンドされた後（所定期間後）、前記基板の前記エリア毎に複数のエッジを前記撮像装置により認識して計測し、前記計測した位置に基づいて前記エリア毎における基板の変位中心位置および変位大きさを算出し、
   前記初期中心位置および前記初期大きさと、前記変位中心位置および前記変位大きさと、に基づいて、前記基板の前記所定期間後における外周の座標と、前記基板の前記初期状態における外周の座標と、の変位量を算出するよう構成されるダイボンディング装置。
2. 請求項１のダイボンディング装置において、
   前記制御装置は、
   前記初期中心位置を基準とするダイをボンドするボンド位置を予め登録しておき、前記ボンド位置に前記ボンドヘッドによりダイを順次ボンドし、
   前記所定期間後、前記ボンド位置を前記変位量に基づき補正し、前記ボンドヘッドによりダイを順次ボンドするよう構成されるダイボンディング装置。
3. 請求項１のダイボンディング装置において、
   前記制御装置は、前記初期状態における基板の中心位置および大きさは、３点以上のエッジの位置に基づいて、近似円により算出するよう構成されるダイボンディング装置。
4. 請求項３のダイボンディング装置において、
   前記制御装置は、前記所定期間後における基板の中心位置および大きさは、３点以上のエッジの位置に基づいて、近似円により算出するよう構成されるダイボンディング装置。
5. 請求項３のダイボンディング装置において、
   前記制御装置は、前記所定期間後における基板の中心位置および大きさは、６点以上のエッジの位置に基づいて、近似楕円により算出するよう構成されるダイボンディング装置。
6. 請求項３のダイボンディング装置において、
   前記制御装置は、前記エリア内の３点のエッジに位置を計測し、前記エリア内の３点はエリア内の基板の外周の最遠部の２点とその中点を設定するよう構成されるダイボンディング装置。
7. 請求項１のダイボンディング装置において、
   前記制御装置は、前記基板を円周上に複数のエリアに分割するに当たり、赤外線放射サーモグラフィーの画像により温度測定を行い、温度測定結果に基づいて分割するエリアを設定するよう構成されるダイボンディング装置。
8. 請求項１のダイボンディング装置において、
   前記制御装置は、前記基板を円周上に複数のエリアに分割するに当たり、事前に倣いでメカ要因の熱伝導の癖を把握し、その癖の影響を予測した結果に基づいて分割するエリアを設定するよう構成されるダイボンディング装置。
9. 請求項１のダイボンディング装置において、
   前記制御装置は、前記基板を円周上に複数のエリアに分割するに当たり、最初は手入力でエリアを詳細に分割し、膨張係数または補正率を算出しボンドし、前記算出した膨張係数または補正率が同じである箇所がある場合、該箇所をグループ化して同じエリアに設定するよう構成されるダイボンディング装置。
10. 請求項１のダイボンディング装置において、
    前記制御装置は、前記基板を円周上に複数のエリアに分割するに当たり、蓄積された膨張係数または補正率に基づいて、膨張率を推測して分割するエリアを設定するよう構成されるダイボンディング装置。
11. ダイを有するダイシングテープを保持するウエハリングを搬入する工程と、
    透明な円形状の基板を搬入する工程と、
    前記ウエハリングから前記ダイをピックアップし、前記ピックアップされたダイを前記基板に載置する載置工程と、
    を備え、
    前記載置工程は、
    前記基板の初期状態における複数のエッジを計測し、
    前記計測した位置に基づいて前記基板の初期中心位置および初期大きさを算出し、
    前記基板を円周上に複数のエリアに分割し、所定時間経過後または所定個数ボンドされた後（所定期間後）、前記基板の前記エリア毎に複数のエッジを計測し、前記計測した位置に基づいて前記エリア毎における基板の変位中心位置および変位大きさを算出し、
    前記初期中心位置および前記初期大きさと、前記変位中心位置および前記変位大きさと、に基づいて、前記基板の前記所定期間後における外周の座標と、前記基板の前記初期状態における外周の座標と、の変位量を算出する半導体装置の製造方法。
12. 請求項１１の半導体装置の製造方法において、
    前記載置工程は、
    前記初期中心位置を基準とするダイをボンドするボンド位置を予め登録しておき、前記ボンド位置にダイを順次ボンドし、
    前記所定期間後、前記ボンド位置を前記変位量に基づき補正し、ダイを順次ボンドする半導体装置の製造方法。
13. 請求項１１の半導体装置の製造方法において、
    前記載置工程は、前記初期状態における基板の中心位置および大きさは、３点以上のエッジの位置に基づいて、近似円により算出する半導体装置の製造方法。
14. 請求項１３の半導体装置の製造方法において、
    前記載置工程は、前記所定期間後における基板の中心位置および大きさは、３点以上のエッジの位置に基づいて、近似円により算出する半導体装置の製造方法。
15. 請求項１３の半導体装置の製造方法において、
    前記載置工程は、前記所定期間後における基板の中心位置および大きさは、６点以上のエッジの位置に基づいて、近似楕円により算出する半導体装置の製造方法。

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