JP2022182232A - 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

ダイボンディング装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】クラックとスクラッチとを区別して認識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、ダイを撮像する撮像装置と、前記ダイを前記撮像装置の光学軸に対して所定角度傾いた角度で光を照射する照明装置と、前記撮像装置および前記照明装置を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記照明装置からの照明光の水平方向における照射方向を変えて前記撮像装置により前記ダイを複数撮像し、撮像画像における前記ダイに形成された傷の明るさの変化に基づいて、クラックかスクラッチなのかを識別するよう構成される。【選択図】図７

Description

本開示はダイボンディング装置に関し、例えばダイの表面検査を行う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。）からダイを分割する工程（ダイシング工程）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半導体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。
ボンディング工程よりも前の工程、例えば、ダイシング工程において、ダイに傷が発生することがある。例えば、特開２０２０－１３８４１号公報（特許文献１）には、斜光照明をあてて対象物を明るく映す暗視野方式により、ダイ表面上の異常をカメラによる撮像で検出したとき、その異常が傷なのか異物によるものなのかを撮像画像で判断する技術が開示されている。ダイ表面上にある傷には、ポリイミド系樹脂などにより形成される保護膜層に発生する表層のみの傷（ひっかき傷）、および保護膜層を貫通してシリコン層に達する傷がある。本明細書では、前者をスクラッチといい、後者をクラックという。
特開２０２０－１３８４１号公報
クラックはダイの回路領域に達するため、クラックを有する素子は不良として扱うべきである。他方、スクラッチのような保護膜層表層のみの傷の場合は回路領域を破壊しておらず、半導体製品の種類によってはスクラッチのみを有する素子を良品として扱いたいことがある。しかし、簡単に目視できる形状破壊的な傷ではなく、顕微鏡などでしか観測できない小さな傷の場合、特許文献１に示される技術によってダイ表面上の傷をカメラによる撮像で検出したとき、その傷がクラックなのかスクラッチによるものなのかを、撮像画像で判断することは難しい。
本開示の課題は、クラックとスクラッチとを区別して認識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、ダイを撮像する撮像装置と、前記ダイを前記撮像装置の光学軸に対して所定角度傾いた角度で光を照射する照明装置と、前記撮像装置および前記照明装置を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記照明装置からの照明光の水平方向における照射方向を変えて前記撮像装置により前記ダイを複数撮像し、撮像画像における前記ダイに形成された傷の明るさの変化に基づいて、クラックかスクラッチなのかを識別するよう構成される。
本開示によれば、クラックとスクラッチとを区別して認識することができる。
図１は実施形態におけるダイボンダの構成例を示す概略上面図である。 図２は図１において矢印Ａ方向から見たときの概略構成を説明する図である。 図３は図１に示されるダイ供給部の主要部を示す概略断面図である。 図４は図１に示される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。 図５は図１に示される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である。 図６は基板認識カメラの照明装置の配置を示す図である。 図７は図６に示される照明装置の移動を説明する模式図である。 図８はスクラッチとクラックについて説明する概念図である。 図９（ａ）はスクラッチに対して右側斜め上方から照明光を照射する場合を示す図である。図９（ｂ）はスクラッチに対して正面側斜め上方から照明光を照射する場合を示す図である。 図１０（ａ）はクラックの亀裂方向に対して垂直な方向であって右側斜め上方から照明光を照射する場合を示す図である。図１０（ｂ）はクラックの亀裂方向に対して平行な方向であって正面側斜め上方から照明光を照射する場合を示す図である。 図１１はダイにスクラッチがある場合の照明光の照射方向と傷の明るさを示す図である。 図１２はダイにクラックがある場合の照明光の照射方向と傷の明るさを示す図である。 図１３は第一変形例における照明装置を説明する図である。 図１４は第二変形例における照明装置を説明する図である。 図１５は第三変形例における照明装置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ダイボンダの構成を示す概略上面図である。図２は図１において矢印Ａ方向から見たときの概略構成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。ここで、基板Ｓには最終的に一つのパッケージとなる、一つ又は複数の製品エリア（以下、パッケージエリアＰという。）がプリントされている。
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、ウェハ認識カメラ２４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と、を有する。
ボンディング部４は、ボンディングヘッド４１と、Ｙ駆動部４３と、基板認識カメラ４４と、を有する。ボンディングヘッド４１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を備える。Ｙ駆動部４３はボンディングヘッド４１をＹ軸方向に移動させる。基板認識カメラ４４は基板Ｓのパッケージエリア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。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ＳのパッケージエリアＰ上にボンディングし、又は既に基板Ｓのパッケージエリア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。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をピックアップする。そして、ボンディングヘッド４１は、基板認識カメラ４４の撮像データに基づいて基板のパッケージエリアＰ上に、または既に基板ＳのパッケージエリアＰの上にボンディングされたダイの上に積層する形で、ダイＤをボンディングする。
搬送部５は、基板Ｓを掴み搬送する基板搬送爪５１と、基板Ｓが移動する搬送レーン５２と、を有する。基板Ｓは、搬送レーン５２に設けられた基板搬送爪５１の図示しないナットを搬送レーン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Ｓは、基板供給部６から搬送レーン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Ｓを渡す。
制御部８は、ダイボンダ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。
次に、ダイ供給部１の構成について図３を用いて説明する。図３は図１に示される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を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。本実施形態ではウェハ認識カメラ２４、ステージ認識カメラ３２および基板認識カメラ４４と共に後述する照明装置を用いてダイＤの表面検査を行う。
次に、制御部８について図４を用いて説明する。図４は図１に示される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やＳＳＤ等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、ステージ認識カメラ３２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ＳのパッケージエリアＰの位置決め、並びにダイＤおよび基板Ｓの表面検査を行う。制御・演算装置８１が算出したダイＤおよび基板Ｓのパッケージエリア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ＳのパッケージエリアＰ上にボンディングする。使用するウェハ認識カメラ２４、ステージ認識カメラ３２および基板認識カメラ４４はグレースケールやカラー等のカメラであり、光強度を数値化する。ウェハ認識カメラ２４、ステージ認識カメラ３２および基板認識カメラ４４は撮像装置ともいう。
次に、半導体装置の製造方法の一工程であるダイボンディング工程について図５を用いて説明する。図５は図１に示される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である。
（ウェハローディング：工程Ｐ１）
実施形態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。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。
（ダイ搬送：工程Ｐ２）
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。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。
（ダイ位置決め：工程Ｐ３）
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。
（ダイ表面検査：工程Ｐ４）
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、ダイＤの表面検査を行う。ここで、制御部８は、ダイＤの表面に問題なしと判定した場合には次工程（後述する工程Ｐ９）へ進むが、問題ありと判定した場合には、スキップ処理またはエラー停止する。スキップ処理は、ダイＤの工程Ｐ９以降をスキップし、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する。
（基板ローディング：工程Ｐ５、基板搬送：工程P６）
制御部８は、基板供給部６で基板Ｓ搬送レーン５２に載置する。制御部８は、基板Ｓを掴み搬送する基板搬送爪５１をボンディング位置まで移動させる。
（基板位置決め：工程Ｐ７）
制御部８は、基板認識カメラ４４にて基板Ｓを撮像して撮像画像に基づいて基板Ｓの位置決めを行う。
（基板表面検査：工程Ｐ８）
次いで、制御部８は、基板認識カメラ４４によって取得した画像から、基板ＳのパッケージエリアＰの表面検査を行う。ここで、制御部８は、表面検査で問題があるかどうかを判定し、基板ＳのパッケージエリアＰの表面に問題なしと判定した場合には次工程（後述する工程Ｐ９）へ進む。制御部８は、表面検査で問題ありと判定した場合には、表面画像を目視で確認するか、さらに高感度の検査や照明条件などを変えた検査を行い、問題がある場合はスキップ処理し、問題がない場合は次工程の処理を行う。スキップ処理は、基板ＳのパッケージエリアＰの該当タブへの工程Ｐ１０以降をスキップし、基板着工情報に不良登録を行う。
（ピックアップ：工程Ｐ９、中間ステージ載置：工程Ｐ１０）
制御部８は、ダイ供給部１によって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。
（ダイの位置検査：工程Ｐ１１）
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。
（ダイの表面検査：工程Ｐ１２）
制御部８は、ステージ認識カメラ３２によって取得した画像から、ダイＤの表面検査を行う。ここで、制御部８は、ダイＤの表面に問題なしと判定した場合には次工程（後述する工程Ｐ１３）へ進むが、問題ありと判定した場合には、スキップ処理またはエラー停止する。スキップ処理は、そのダイを図示しない不良品トレーなどに載置して、ダイＤの工程Ｐ１３以降をスキップし、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する。
（ダイボンディング：工程Ｐ１３）
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ＳのパッケージエリアＰまたは既に基板Ｓのパッケージエリア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。
（ダイと基板の相対位置検査：工程Ｐ１４）
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基板認識カメラ４４によりダイＤおよび基板Ｓを撮像して検査する。このとき、ダイの中心と、タブの中心を求め、相対位置が正しいかを検査する。
（ダイと基板の表面検査：工程Ｐ１５）
次いで、制御部８は、基板認識カメラ４４によって取得した画像から、ダイＤおよび基板Ｓの表面検査を行う。ここで、制御部８は、ダイＤの表面に問題なしと判定した場合には次工程（後述する工程Ｐ９）へ進むが、問題ありと判定した場合には、スキップ処理またはエラー停止する。スキップ処理では、基板着工情報に不良登録を行う。
（基板搬送：工程Ｐ１６、基板アンローディング：工程Ｐ１７）
以後、同様の手順に従ってダイＤが１個ずつ基板Ｓのパッケージエリア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、基板搬送爪５１で基板Ｓを基板搬出部７まで移動して、基板搬出部７に基板Ｓを渡す。
（ウェハアンローディング：工程Ｐ１８）
以後、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Ｐ９）。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。
クラックの表面検査は、ダイ位置認識を行う場所であるダイ供給部１、中間ステージ部３、およびボンディング部４の少なくとも１か所で行ってもよいが、すべての箇所で行うのがより好ましい。ダイ供給部１で行えば、早くクラックを検出することができる。中間ステージ部３で行えば、ダイ供給部１で検出できなかったクラックまたはピックアップ工程以降で発生したクラック（ボンディング工程よりも前に顕在化しなかったクラック）をボンディング前に検出することができる。また、ボンディング部４で行えば、ダイ供給部１および中間ステージ部３で検出できなかったクラック（ボンディング工程よりも前に顕在化しなかったクラック）またはボンディング工程以降で発生したクラックを、次のダイを積層するボンディング前に、または基板排出前に検出することができる。
次に、表面検査の照明について図６および図７を用いて説明する。図６は基板認識カメラの照明装置の配置を示す図である。図７は図６の照明装置の移動を説明する模式図である。
図６に示すように、基板認識カメラ４４をダイＤの表面に対して垂直に配置する。すなわち、光学軸をダイＤの表面に対して垂直にする。照明装置４５は斜光照明であり、光学軸に対して所定の角度（θ）でダイＤに照射する。この照明光ＩＬの入射角（θ）は、好ましくは４５度未満であり、より好ましくは５～１５度である。また、図７に示すように、照明装置４５は光学軸を中心軸として水平面内を回転移動することが可能である。ここで、図７においてはダイＤの表面上に傷Ｋが示されている。
ここで、スクラッチとクラックについて図８を用いて説明する。図８はスクラッチとクラックについて説明する概念図である。
スクラッチＫｓは何らかの衝突物ＣＬＬが表面を削るように生成される。この際の衝突圧力によるが、衝突物ＣＬＬがダイＤの表面に近い領域でダイＤの表面上を移動すると共にわずかに跳ねながら衝突していると考えられる。クラックＫｃは例えばダイＤの下部から圧力ＰＲＳがかかり、ダイＤの積層構造またはシリコンの結晶方向に合わせて成長するように生成され、ダイＤの辺に沿う方向に近い方向に形成されやすい。
換言すると、スクラッチＫｓは深さが比較的浅い破線状の傷（引っ掻き傷）である。スクラッチＫｓはダイＤの表面上にある傷Ｋの内、ポリイミド系樹脂などにより形成される保護膜層等の表層付近に発生する。他方、クラックＫｃは連続する線状の傷であり、スクラッチＫｓよりも深さがある。クラックＫｃは保護膜層を貫通し、シリコン層に達する。なお、スクラッチＫｓはバックグラインディング工程など特定の工程で、ウェハ表面に生成される。
次に、照明の照射方向によって、スクラッチＫｓとクラックＫｃの可視化が異なるメカニズムについて図９（ａ）、図９（ｂ）、図１０（ａ）および図１０（ｂ）を用いて説明する。図９（ａ）はスクラッチに対して右側斜め上方から照明光を照射する場合を示す図である。図９（ｂ）はスクラッチに対して正面側斜め上方から照明光を照射する場合を示す図である。図１０（ａ）はクラックの亀裂方向に対して垂直な方向であって右側斜め上方から照明光を照射する場合を示す図である。図１０（ｂ）はクラックの亀裂方向に対して平行な方向であって正面側斜め上方から照明光を照射する場合を示す図である。
照明光ＩＬをあて傷を明るく写す暗視野方式で観察する場合、傷の可視化は微細な傷（の内部の）側面での光の反射により行われる。スクラッチＫｓは側面が連続していないため、各々の１点の傷は側面が独立して、全ての方向（多方向）を向いている。このため照明光の照射方向にはほとんど依存せずに各々の傷が可視化され、どの方向から照明光を照射しても見えるようになる。
他方、クラックＫｃはその傷が連続して直線状に生じているため、側面も連続しており、照明光の照射方向にはスクラッチＫｓよりも依存して傷が可視化される。このため、水平方向において、クラックＫｃの亀裂が延伸する方向とは異なる方向から照明光を照射することにより側面に光が当たる。クラックＫｃの亀裂が延伸する方向と垂直に近い方向から照明光を照射すると効率よく光を反射することができる。一方、水平方向において、クラックＫｃの亀裂方向と平行に光を当てると側面に効率的に光があたらず、結果としてクラックＫｃはあまり見えない。
次に、スクラッチＫｓとクラックＫｃの判別方法について図１１および図１２を用いて説明する。図１１はスクラッチに対して照明光の照射方向を変えたときの傷の明るさを示す図である。図１２はクラックに対して照明光の照射方向を変えたときの傷の明るさを示す図である。
制御部８は、図７に示すように、照明装置４５を回転させることにより、照明光ＩＬの水平方向の照射方向を回転させる。そして、制御部８は、基板認識カメラ４４により照明装置４５の水平方向の所定角度ごとまたは任意の角度間隔においてダイＤを撮像して複数の撮像画像を取得する。この時、図１１および図１２に示すように、撮像画像におけるスクラッチＫｓおよびクラックＫｃにおける明るさは共に変化するが、スクラッチＫｓにおける明るさの変化量よりクラックＫｃにおける明るさの変化量は大きい。最高の明るさに対する割合などで閾値（Ｂｔｈ）を定め、制御部８は閾値（Ｂｔｈ）以下または未満になったものをクラックＫｃ、閾値（Ｂｔｈ）超または以上になったものをスクラッチＫｓと判定する。上述したように、クラックＫｃはダイＤの辺に沿う方向に近い方向に形成されやすいので、照射方向は、図７の直線の矢印で示すように、少なくともダイＤの一辺に対して略垂直の方向と、その方向に略垂直な方向と、の二方向あればよい。たとえ、クラックＫｃがダイＤの辺に沿う方向とは異なる方向に形成されても、上述の二方向からの照射によるクラックの明るさの差が、スクラッチＫｓの明るさの差よりも大きくなるので、判定は可能である。
本実施形態によれば、スクラッチＫｓとクラックＫｃとの形状依存する反射特性の違いを利用するため、スクラッチＫｓとクラックＫｃとを判別できる。これにより、ダイボンダにおける検査機能の判別能力を向上させることができる。また、判定した結果をもとにクラックＫｃを不良、スクラッチＫｓを良品として扱うことができる。これにより、ダイボンダが組み立てる製品の歩留まりを向上させることができる。また、スクラッチＫｓの際はエラーコールなどで装置の生産動作を止めることなく、生産を継続できるこれにより、スループットを向上させることができる。
表面検査におけるウェハ認識カメラ２４およびステージ認識カメラ３２の照明装置も照明装置４５と同様の構成である。なお、位置決めおよび位置検査におけるウェハ認識カメラ２４、ステージ認識カメラ３２および基板認識カメラ４４の照明装置には、例えば、同軸照明を用いる。
＜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照明装置について図１３を用いて説明する。図１３は第一変形例における照明装置を説明する図である。
照明装置４５は、実施形態のように回転させなくてもよい。第一変形例における照明装置４５は、リング状の斜光照明により構成し、複数の領域４５ａ～４５ｈに分割してそれぞれ独立に点灯／消灯の制御が可能に構成する。照明装置４５の点灯位置を変更することにより、照明光の照射方向を変えて傷の明るさを観察するようにしてもよい。図１３においてはリング状の斜光照明を八つの領域に分割する例が示されているが、これに限定されるものではない。照明光の水平方向における照射方向が、少なくとも、ダイＤの一辺に対して略垂直の方向と、その方向に略垂直な方向と、の二方向あればよく、分割する数は四つであってもよい。
（第二変形例）
第二変形例における照明装置について図１４を用いて説明する。図１４は第二変形例における照明装置を説明する図である。
照明装置４５は回転軌跡状もしくは円形でなくてもよい。図のように第二変形例における照明装置４５は、２方向のバー照明４５ｊ，４５ｋで構成し、バー照明４５ｊ，４５ｋをそれぞれ点灯し、その時の傷の明るさの変化を観察するようにしてもよい。照明光の水平方向における照射方向は、ダイＤの一辺に対して略垂直の方向と、その方向に略垂直な方向と、の二方向である。第二変形例では、２方向のバー照明を例に説明したが、４方向のバー照明であってもよい。
（第三変形例）
第三変形例における照明装置について図１５を用いて説明する。図１５は第三変形例における照明装置を説明する図である。
第三変形例における照明装置４５はダイＤに対する光の入射方向は入射角θを一定とし、水平方向を変化させる。尚、入射角（θ）はスクラッチＫｓやクラックＫｃによって適宜変化させてもよい。上述したように、入射角（θ）は、好ましくは４５度未満であり、より好ましくは５～１５度であるので、その範囲内で入射角（θ）を変化させる。変化させた入射角（θ）を固定すると共に水平方向の入射方向を変化させる。例えば、まず、入射角（θ）を第一角度（θ１）に固定して（θ＝θ１）、照明装置４５を水平面内において回転させて水平方向の入射方向を変化させて傷の明るさの変化を観察する。次に、入射角（θ）を第二角度（θ２）に固定して（θ＝θ２）、照明装置４５を水平面内において回転させて水平方向の入射方向を変化させ傷の明るさの変化を観察する。ここで、θ１＜θ２である。これにより、クラックＫｃの明るさの差を実施形態よりも大きくすることができる。
（第四変形例）
第四変形例における照明装置４５はダイＤに対する光の波長を変化させてもよい。光の波長は表面保護膜（例えばポリイミド膜）に吸収領域をもつ緑色より短い波長が好ましく、紫外光領域であってもよい。これにより、到達する光量を表面保護膜（例えばポリイミド膜）の吸収により保護膜下にあるクラックＫｃと上表面にあるスクラッチＫｓでより大きな差を与え、クラックＫｃ及びスクラッチＫｓからの反射光の明るさの差をさらに大きくすることができる。
また、この場合の光の入射角（θ）は、４５度より大きい角度であってもよい。これは、保護膜下に到達する光の行路をより長くして、保護膜下のクラックＫｃと表面のスクラッチＫｓへ到達する光の量にさらに大きな差を生じさせ、それぞれの反射光の明るさの差をより大きくできるためである。
また、さらに２つ以上の光の入射角（θ）で、それぞれ４５度未満では通常の白色可視光で、４５度より大きい角度では表面保護膜（例えばポリイミド膜）に吸収領域をもつ緑色より短い波長で照明装置４５の水平方向の所定角度ごとまたは任意の角度間隔においてダイＤを撮像して複数の撮像画像を取得するようにしてもよい。これにより、さらにクラックＫｃの検出率を低下させずに、スクラッチＫｓとクラックＫｃとを判別できる。
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、上記実施形態お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、実施形態ではダイ位置認識の後にダイ外観検査認識を行っているが、ダイ外観検査認識の後にダイ位置認識を行ってもよい。
また、実施形態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、実施形態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、実施形態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、実施形態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（ダイボンディング装置）
４４・・・基板認識カメラ（撮像装置）
４５・・・照明装置
８・・・制御部
Ｄ・・・ダイ
Ｋ・・・傷
Ｋｃ・・・クラック
Ｋｓ・・・スクラッチ

Claims (15)

  1. ダイを撮像する撮像装置と、
    前記ダイを前記撮像装置の光学軸に対して所定角度傾いた角度で光を照射する照明装置と、
    前記撮像装置および前記照明装置を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記照明装置からの照明光の水平方向における照射方向を変えて前記撮像装置により前記ダイを複数撮像し、撮像画像における前記ダイに形成された傷の明るさの変化に基づいて、クラックかスクラッチなのかを識別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、
    前記制御部は、前記ダイに形成された傷の明るさが所定値以下になる画像がある場合をクラックと認識するよう構成されるダイボンディング装置。
  3. 請求項２のダイボンディング装置において、
    前記制御部は、前記ダイに形成された傷の明るさが所定値以上になる画像がある場合をスクラッチと認識するよう構成されるダイボンディング装置。
  4. 請求項１のダイボンディング装置において、
    前記制御部は、前記照明装置を水平方向に回転させることにより照明光の水平方向における照射方向を変えるよう構成されるダイボンディング装置。
  5. 請求項１のダイボンディング装置において、
    前記照明装置を独立に点灯および消灯が可能な複数の領域から形成されるリング照明装置により構成し、
    前記制御部は、前記複数の領域のうち特定の領域を点灯させることにより照明光の水平方向における照射方向を変えるよう構成されるダイボンディング装置。
  6. 請求項１のダイボンディング装置において、
    前記照明装置を独立に点灯および消灯が可能な複数のバー照明装置により構成し、
    前記制御部は、前記複数のバー照明装置のうち特定のバー照明装置を点灯させることにより照明光の水平方向における照射方向を変えるよう構成されるダイボンディング装置。
  7. 請求項４のダイボンディング装置において、
    前記制御部は、前記照明装置の入射角を変更し、水平方向に回転させることにより照明光の垂直方向および水平方向における照射方向を変え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、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ホルダを有するダイ供給部を備え、
    前記制御部は前記撮像装置および前記照明装置を用いて前記ダイシングテープに貼り付けられた前記ダイを撮像す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、さらに、
    前記ダイを基板または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、
    前記制御部は前記撮像装置および前記照明装置を用いて前記基板またはダイ上にボンディングされたダイを撮像す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、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、
    前記ピックアップされたダイが載置される中間ステージと、
    を備え、
    前記制御部は前記撮像装置および前記照明装置を用いて前記中間ステージの上に載置されたダイを撮像するダイボンディング装置。
  11. （ａ）ダイを撮像する撮像装置と、前記ダイを前記撮像装置の光学軸に対して所定角度傾いた角度で光を照射する照明装置と、前記撮像装置および前記照明装置を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記照明装置からの照明光の水平方向における照射方向を変えて前記撮像装置により前記ダイを複数撮像し、撮像画像における前記ダイに形成された傷の明るさに基づいてクラックを認識するよう構成されるダイボンディング装置に基板を搬入する工程と、
    （ｂ）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搬入する工程と、
    （ｃ）前記ダイをピックアップする工程と、
    （ｄ）ピックアップされた前記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ているダイ上にボンディングする工程と、
    を含む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（ｃ）工程はピックアップされた前記ダイを中間ステージに載置し、
    前記（ｄ）工程は前記中間ステージに載置されたダイをピックアップ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、さらに、
    （ｅ）前記（ｃ）工程の前に、前記撮像装置および前記照明装置を用いて前記ダイの表面検査を行う工程を含む半導体装置の製造方法。
  14. 請求項１１の半導体装置の製造方法において、さらに、
    （ｆ）前記（ｄ）工程の後に、前記撮像装置および前記照明装置を用いて前記ダイの表面検査を行う工程を含む半導体装置の製造方法。
  15. 請求項１２の半導体装置の製造方法において、さらに、
    （ｇ）前記（ｃ）工程の後であって前記（ｄ）工程の前に、前記撮像装置および前記照明装置を用いて前記ダイの表面検査を行う工程を含む半導体装置の製造方法。
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