JP2024024567A - 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体製造装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】半導体製造装置において生産中にダイ剥離状態の確認が可能な技術を提供することにある。【解決手段】半導体製造装置は、ダイシングテープの下方に設けられる剥離ユニットと、前記ダイシングテープの下方であって前記剥離ユニットの近傍に設けられるカメラと、制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記剥離ユニットにより前記ダイの少なくとも一部から前記ダイシングテープを剥離し、前記カメラにより前記ダイシングテープを透して前記ダイシングテープが剥離された前記ダイの裏面を撮影して画像を取得し、前記画像に基づいて前記ダイの前記ダイシングテープからの剥離状態を確認するよう構成される。【選択図】図６

Description

本開示は半導体製造装置に関し、例えばダイ剥離状態の確認を行うダイボンダに適用可能である。
ダイボンダ等の半導体製造装置は、接合材料を用いて、例えば、素子を基板または素子の上にボンド（載置して接着）する装置である。接合材料は、例えば、液状またはフィルム状の樹脂やはんだ等である。素子は、例えば、半導体チップ、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）およびガラスチップ等のダイや電子部品である。基板は、例えば、配線基板や金属薄板で形成されるリードフレーム、ガラス基板等である。
例えば、ダイボンダによるダイボンディング工程の中には、半導体ウエハ（以下、単に、ウエハという。）から分割されたダイをダイシングテープから剥離する剥離工程がある。ダイシングテープはウエハリングに保持されてダイボンダに搬入される。剥離工程では、ダイシングテープ裏面から突上げユニットによってダイを突き上げて、ウエハ供給部に保持されたダイシングテープから、１個ずつ剥離し、ピックアップヘッドまたはボンドヘッドに設けられたコレット等の吸着ノズルを使ってダイがピックアップされる。
特開２０２１－１５８１６６号公報
ピックアップの安定化のため、ダイシングテープからダイが剥離される量の管理が要望されている。例えば、突上げユニット等の剥離ユニットによりダイシングテープからダイを剥離し、ダイのダイシングテープからの剥離状態（ダイ剥離状態）を確認する場合、剥離されたダイを有するダイシングテープが保持されたウエハリングを半導体製造装置から搬出する。そして、ダイの裏面を撮影してダイ剥離状態を確認することがある。
本開示の課題は、半導体製造装置においてダイ剥離状態の確認が可能な技術を提供することにある。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、半導体製造装置は、ダイシングテープの下方に設けられる剥離ユニットと、前記ダイシングテープの下方であって前記剥離ユニットの近傍に設けられるカメラと、制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記剥離ユニットにより前記ダイの少なくとも一部から前記ダイシングテープを剥離し、前記カメラにより前記ダイシングテープを透して前記ダイシングテープが剥離された前記ダイの裏面を撮影して画像を取得し、前記画像に基づいて前記ダイの前記ダイシングテープからの剥離状態を確認するよう構成される。
本開示によれば、半導体製造装置においてダイ剥離状態の確認が可能である。
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に示すウエハ供給部の主要部を示す概略断面図である。 図４は図１に示すダイボンダを用いた半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。 図５（ａ）は図３に示す剥離ユニットの概略上面図である。図５（ｂ）はダイシングテープに接している状態の図５（ａ）に示す剥離ユニットの要部断面図である。図５（ｃ）はブロックが突上げられている状態の図５（ａ）に示す剥離ユニットの要部断面図である。 図６は図３に示すウエハ供給部の主要部構成および剥離状態を示す図である。 図７（ａ）は第二状態における剥離ユニットおよびダイ剥離が不十分な場合の画像を示す図である。図７（ｂ）は第二状態における剥離ユニットおよびダイ剥離が十分な場合の画像を示す図である。 図８（ａ）はダイ剥離が不均一の場合の画像を示す図である。図８（ｂ）は未剥離領域がｘ方向に位置ずれしている場合の画像を示す図である。図８（ｃ）は未剥離領域がｙ方向に位置ずれしている場合を示す図である。図８（ｄ）は未剥離領域がθ方向に位置ずれしている場合の画像を示す図である。 図９は第一変形例におけるウエハ供給部の主要部構成を示す図である。 図１０（ａ）は第二変形例におけるウエハ供給部の主要部構成を示す上面図である。図１０（ｂ）は第二変形例におけるウエハ供給部の主要部構成を示す断面図である。 図１１は第三変形例におけるウエハ供給部の主要部構成を示す図である。
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。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
半導体製造装置の一実施形態であるダイボンダの構成について図１から図３を用いて説明する。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に示すウエハ供給部の主要部を示す概略断面図である。
ダイボンダ１は、大別して、ウエハ供給部１０と、ピックアップ部２０、中間ステージ部３０と、ボンディング部４０と、搬送部５０、基板供給部６０と、基板搬出部７０と、制御部（制御装置）８０と、を有する。Ｙ方向がダイボンダ１の前後方向であり、Ｘ方向が左右方向であり、Ｚ方向が上下方向である。ウエハ供給部１０がダイボンダ１の前側に配置され、ボンディング部４０が後側に配置される。
ウエハ供給部１０は、ウエハカセットリフタ１１と、ウエハ保持台１２と、剥離ユニット１３と、ウエハ認識カメラ１４と、アンダビジョンカメラ１５と、を有する。
ウエハカセットリフタ１１は複数のウエハリングＷＲが格納されるウエハカセット（不図示）をウエハ搬送高さまで上下動させる。ウエハ修正シュート（不図示）はウエハカセットリフタ１１から供給されるウエハリングＷＲのアライメントを行う。ウエハエキストラクタ（不図示）はウエハリングＷＲをウエハカセットから取出してウエハ保持台１２に供給したり、ウエハ保持台１２から取り出してウエハカセットに収納したりする。
ウエハ保持台１２は、ウエハリングＷＲを保持するエキスパンドリング１２１と、ウエハリングＷＲに保持されダイシングテープＤＴを水平に位置決めする支持リング１２２と、を有する。剥離ユニット１３およびアンダビジョンカメラ１５は支持リング１２２の内側に配置される。
ダイシングテープＤＴ上にウエハＷが接着（貼付）されており、そのウエハＷは複数のダイＤに分割されている。ダイシングテープＤＴは可視光に対して透明である。ウエハＷとダイシングテープＤＴとの間にダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）と呼ばれるフィルム状の接着材料ＤＦを貼り付けている。接着材料ＤＦは加熱することで硬化する。
ウエハ保持台１２は図示しない駆動部によってＸＹ方向に移動し、ピックアップするダイＤを剥離ユニット１３の位置に移動させる。また、ウエハ保持台１２は図示しない駆動部によってＸＹ平面内においてウエハリングＷＲを回転またはＸＹ移動させる。剥離ユニット１３は図示しない駆動部によって上下方向に移動する。剥離ユニット１３はダイシングテープＤＴからダイＤを剥離する。
ウエハ認識カメラ１４はウエハＷからピックアップするダイＤのピックアップ位置を把握したり、ダイＤの表面検査をしたりする。アンダビジョンカメラ１５はダイ剥離状態を確認する。
ピックアップ部２０は、ピックアップヘッド２１と、Ｙ駆動部２３と、を有する。ピックアップヘッド２１には、剥離されたダイＤを先端に吸着保持するコレット２２が設けられる。ピックアップヘッド２１はウエハ供給部１０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。Ｙ駆動部２３はピックアップヘッド２１をＹ軸方向に移動させる。ピックアップ部２０は、ピックアップヘッド２１を昇降、回転及びＸ方向移動させる各駆動部（不図示）を有する。
中間ステージ部３０は、ダイＤが載置される中間ステージ３１と、中間ステージ３１上のダイＤを認識するためのステージ認識カメラ３４と、を有する。中間ステージ３１は載置されたダイＤを吸着する吸引孔を備える。載置されたダイＤは中間ステージ３１に一時的に保持される。中間ステージ３１はダイＤが載置される載置ステージであると共に、ダイＤがピックアップされるピックアップステージでもある。
ボンディング部４０は、ボンドヘッド４１と、Ｙ駆動部４３と、基板認識カメラ４４と、ボンドステージ４６と、を有する。ボンドヘッド４１にはダイＤを先端に吸着保持するコレット４２が設けられる。Ｙ駆動部４３はボンドヘッド４１をＹ軸方向に移動させる。基板認識カメラ４４は基板Ｓの位置認識マーク（図示せず）を撮像し、ボンド位置を認識する。ここで、基板Ｓには、最終的に一つのパッケージとなる、複数の製品エリア（以下、パッケージエリアＰという。）が形成されている。位置認識マークはパッケージエリアＰごとに設けられる。ボンドステージ４６は、基板ＳにダイＤが載置される際、上昇させられ、基板Ｓを下方から支える。ボンドステージ４６は基板Ｓを真空吸着するための吸引口（不図示）を有し、基板Ｓを固定することが可能である。ボンドステージ４６は基板Ｓを加熱する加熱部（不図示）を有する。ボンディング部４０は、ボンドヘッド４１を昇降、回転及びＸ方向移動させる各駆動部（不図示）を有する。
このような構成によって、ボンドヘッド４１は、ステージ認識カメラ３４の撮像データに基づいてピックアップ位置や姿勢を補正し、中間ステージ３１からダイＤをピックアップする。そして、ボンドヘッド４１は、基板認識カメラ４４の撮像データに基づいて基板ＳのパッケージエリアＰ上にボンドし、または既に基板ＳのパッケージエリアＰの上にボンドされたダイの上に積層する形でボンドする。
搬送部５０は、基板Ｓを掴み搬送する搬送爪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Ｘ方向に移動する。このような構成によって、基板Ｓは、基板供給部６０から搬送レーン５２に沿ってボンド位置まで移動し、ボンド後、基板搬出部７０まで移動して、基板搬出部７０に基板Ｓを渡す。
基板供給部６０は、搬送治具に格納されて搬入された基板Ｓを搬送治具から取り出して搬送部５０に供給する。基板搬出部７０は、搬送部５０により搬送された基板Ｓを搬送治具に格納する。
制御部８０は、ダイボンダ１の各部の動作を監視し制御するプログラム（ソフトウエア）およびデータを格納する記憶装置と、記憶装置に格納されたプログラムを実行する中央処理装置（ＣＰＵ）と、入出力装置（不図示）と、を備える。入出力装置は、画像取込装置（不図示）、モータ制御装置（不図示）およびＩ／Ｏ信号制御装置（不図示）等を有する。画像取込装置は、ウエハ認識カメラ１４、アンダビジョンカメラ１５、ステージ認識カメラ３４および基板認識カメラ４４からの画像データを取り込む。モータ制御装置は、ウエハ供給部１０の駆動部、ピックアップ部２０の駆動部、ボンディング部４０の駆動部等を制御する。Ｉ／Ｏ信号制御装置は、種々のセンサ信号を取り込んだり、照明装置などのスイッチ等の信号部を制御したりする。
ダイボンダ１を用いた半導体装置の製造工程の一部（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に示すダイボンダを用いた半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。以下の説明において、ダイボンダ１を構成する各部の動作は制御部８０により制御される。
（ウエハ搬入工程：工程Ｓ１）
ウエハリングＷＲがウエハカセットリフタ１１のウエハカセットに供給される。供給されたウエハリングＷＲがウエハ保持台１２に供給される。なお、ウエハＷは、予めプローバ等の検査装置により、ダイ毎に検査され、ダイの良、不良を示すウエハマップデータが生成されている。このウエハマップデータは制御部８０の記憶装置に記憶される。
（基板搬入工程：工程Ｓ２）
基板Ｓが格納された搬送治具が基板供給部６０に供給される。基板供給部６０で搬送治具から基板Ｓが取り出され、基板Ｓが搬送爪５１に固定される。
（ピックアップ工程：工程Ｓ３）
工程Ｓ１後、所望するダイＤをダイシングテープＤＴからピックアップできるようにウエハ保持台１２が動かされる。ウエハ認識カメラ１４によりダイＤが撮影され、撮影により取得された画像データに基づいてダイＤの位置決めおよび表面検査が行われる。画像データを画像処理することによって、ダイボンダのダイ位置基準点からのウエハ保持台１２上のダイＤのずれ量（Ｘ、Ｙ、θ方向）が算出されて位置決めが行われる。なお、ダイ位置基準点は、予め、ウエハ保持台１２の所定の位置を装置の初期設定として保持されている。画像データを画像処理することによって、ダイＤの表面検査が行われる。
位置決めされたダイＤは剥離ユニット１３およびピックアップヘッド２１によりダイシングテープＤＴから剥離される。ダイシングテープＤＴから剥離されたダイＤは、ピックアップヘッド２１に設けられたコレット２２に吸着、保持されて、中間ステージ３１に搬送されて載置される。
ステージ認識カメラ３４により中間ステージ３１の上のダイＤが撮影され、撮影により取得された画像データに基づいてダイＤの位置決めおよび表面検査が行われる。画像データを画像処理することによって、ダイボンダのダイ位置基準点からの中間ステージ３１上のダイＤのずれ量（Ｘ、Ｙ、θ方向）が算出されて位置決めが行われる。なお、ダイ位置基準点は、予め、中間ステージ３１の所定の位置を装置の初期設定として保持されている。画像データを画像処理することによって、ダイＤの表面検査が行われる。
ダイＤを中間ステージ３１に搬送したピックアップヘッド２１はウエハ供給部１０に戻される。上述した手順に従って、次のダイＤがダイシングテープＤＴから剥離され、以後同様の手順に従ってダイシングテープＤＴから１個ずつダイＤが剥離される。
（ボンド工程：工程Ｓ４）
搬送部５０により基板Ｓがボンドステージ４６に搬送される。ボンドステージ４６上に載置された基板Ｓが基板認識カメラ４４により撮像され、撮影によって画像データが取得される。画像データが画像処理されることによって、ダイボンダ１の基板位置基準点からの基板Ｓのずれ量（Ｘ、Ｙ、θ方向）が算出される。なお、基板位置基準点は、予め、ボンディング部４０の所定の位置を装置の初期設定として保持されている。
工程Ｓ３において算出された中間ステージ３１上のダイＤのずれ量からボンドヘッド４１の吸着位置が補正されてダイＤがコレット４２により吸着される。中間ステージ３１からダイＤを吸着したボンドヘッド４１によりボンドステージ４６に支持された基板Ｓの所定箇所にダイＤがボンドされる。ここで、基板Ｓの所定箇所は、基板ＳのパッケージエリアＰ、または、すでに素子が載置されており、それに加える形で素子をボンドする際の領域、または、積層ボンドする素子のボンド領域である。基板認識カメラ４４により基板ＳにボンドされたダイＤが撮影され、撮影により取得された画像データに基づいてダイＤが所望の位置にボンドされたかどうか等の検査が行われる。
ダイＤを基板Ｓにボンドしたボンドヘッド４１は中間ステージ３１に戻される。上述した手順に従って、次のダイＤが中間ステージ３１からピックアップされ、基板Ｓにボンドされる。これが繰り返されて基板ＳのすべてのパッケージエリアＰにダイＤがボンドされる。
（基板搬出工程：工程Ｓ５）
ダイＤがボンドされた基板Ｓが基板搬出部７０に搬送される。基板搬出部７０で搬送爪５１から基板Ｓが取り出されて搬送治具に格納される。ダイボンダ１から基板Ｓが格納されている搬送治具が搬出される。
上述したように、ダイＤは、基板Ｓ上に実装され、ダイボンダ１から搬出される。その後、例えば、ダイＤが実装された基板Ｓが格納された搬送治具がワイヤボンディング工程に搬送され、ダイＤの電極はＡｕワイヤ等を介して基板Ｓの電極と電気的に接続される。そして、基板Ｓがモールド工程に搬送され、ダイＤとＡｕワイヤとをモールド樹脂（図示せず）で封止することによって、半導体パッケージが完成する。
積層ボンドする場合は、ワイヤボンディング工程に続いて、ダイＤが実装された基板Ｓが載置格納された搬送治具がダイボンダに搬入されて基板Ｓ上に実装されたダイＤの上にダイＤが積層される。そして、ダイボンダから搬出された後、ワイヤボンディング工程でＡｕワイヤを介して基板Ｓの電極と電気的に接続される。第二段目より上のダイＤは、上述した方法でダイシングテープＤＴから剥離された後、ボンディング部に搬送されてダイＤの上に積層される。上記工程が所定回数繰り返された後、基板Ｓがモールド工程に搬送され、複数個のダイＤとＡｕワイヤとをモールド樹脂（図示せず）で封止することによって、積層パッケージが完成する。
剥離ユニット１３の構成および動作について図５（ａ）から図５（ｃ）を用いて説明する。図５（ａ）は図３に示す剥離ユニットの概略上面図である。図５（ｂ）はダイシングテープに接している状態の図５（ａ）に示す剥離ユニットの要部断面図である。図５（ｃ）はブロックが突上げられている状態の図５（ａ）に示す剥離ユニットの要部断面図である。
図５（ａ）に示すように、剥離ユニット１３は複数のブロック１３１ａ～１３１ｄを有するブロック部１３１と、ダイシングテープＤＴを吸着する複数の吸引孔（不図示）を有するドームヘッド１３２と、を有する。四つのブロック１３１ａ～１３１ｄは制御部８０により独立に上下運動が可能である。同心四角状のブロック１３１ａ～１３１ｄの平面形状はダイＤの形状に合うように構成される。
ピックアップ動作はダイシングテープＤＴ上の目的とするダイＤが剥離ユニット１３に位置決めされ、ピックアップヘッド２１のコレット２２がダイＤに位置決めされるところから開始する。図５（ｂ）に示すように、位置決めが完了すると剥離ユニット１３の図示していない吸引孔および間隙を介して真空引きすることによって、ダイシングテープＤＴが剥離ユニット１３の上面に吸着される。このとき、ブロック１３１ａ～１３１ｄの上面はドームヘッド１３２の上面と同一の高さ（初期位置）にある。その状態で真空供給源から真空が供給され、コレット２２がダイＤのデバイス面（上面）に向けて真空引きしながら降下し、ダイＤの上面に着地する。
その後、ブロック１３１ａ～１３１ｄが同時に突上げられて、剥離ユニット１３は第一状態（ＰＵ１）にされる。第一状態（ＰＵ１）は、ブロック１３１ａ～１３１ｄがダイシングテープＤＴと当接している状態である。その後さらに、ブロック１３１ｂ～１３１ｄが同時に突上げられて、剥離ユニット１３は第二状態（ＰＵ２）にされる。第二状態（ＰＵ２）は、ブロック１３１ｂ～１３１ｄがダイシングテープＤＴと当接している状態である。その後さらに、ブロック１３１ｃ，１３１ｄが同時に突上げられて、剥離ユニット１３は第三状態（ＰＵ３）にされる。第三状態（ＰＵ３）は、ブロック１３１ｃ，１３１ｄがダイシングテープＤＴと当接している状態である。その後さらに、図５（ｃ）に示すように、ブロック１３１ｄが突上げてられてブロック部１３１がピラミッド状にされ、剥離ユニット１３は第四状態（ＰＵ４）にされる。第四状態（ＰＵ４）は、ブロック１３１ｄがダイシングテープＤＴと当接している状態である。本開示では、この動作をＭＳ（Multi Step）動作という。
剥離ユニット１３は、上述したＭＳ動作の他に下記の動作も可能である。ブロック１３１ａ～１３１ｄが同時に突上げられて、剥離ユニット１３は第一状態（ＰＵ１）にされる。第一状態（ＰＵ１）は、ブロック１３１ａ～１３１ｄがダイシングテープＤＴと当接している状態である。その後、ブロック１３１ａが下げられて、剥離ユニット１３は第二状態（ＰＵ２）にされる。第二状態（ＰＵ２）は、ブロック１３１ｂ～１３１ｄがダイシングテープＤＴと当接している状態である。その後、ブロック１３１ｂが下げられて、剥離ユニット１３は第三状態（ＰＵ３）にされる。第三状態（ＰＵ３）は、ブロック１３１ｃ，１３１ｄがダイシングテープＤＴと当接している状態である。その後、ブロック１３１ｃが下げられてブロック部１３１がピラミッド状にされ、剥離ユニット１３は第四状態（ＰＵ４）にされる。第四状態（ＰＵ４）は、ブロック１３１ｄがダイシングテープＤＴと当接している状態である。本開示では、この動作をＲＭＳ（Reverse Multi Step）動作という。
ＭＳ動作またはＲＭＳ動作をしている間、ダイＤはコレット２２とブロック部１３１の全体または一部に挟まれたままである。ブロック部１３１をピラミッド状にする等、複数のブロック間に段差を設けることにより、ダイシングテープＤＴの張力によりダイシングテープＤＴがダイＤから剥離される。図５（ｃ）に示す状態では、ブロック１３１ｄがダイシングテープＤＴと当接している箇所のみにおいて、ダイシングテープＤＴはダイＤと接着している。
その後、コレット２２が上方に引き上げられると共に、ブロック１３１ｄが引き下げられることにより、ダイＤがダイシンテープＤＴから完全に剥離してピックアップされる。
ＭＳ動作およびＲＭＳ動作における第一状態（ＰＵ１）、第二状態（ＰＵ２）、第三状態（ＰＵ３）および第四状態（ＰＵ４）は剥離ユニット１３の複数のステップ動作により行われる。タイムチャートレシピ（ピックアップレシピ）に基づいて、制御部８０は各ブロック１３１ａ～１３１ｄをそれぞれ駆動するモータ等を制御する。ここで、タイムチャートレシピには各ブロック１３１ａ～１３１ｄの動作がブロック毎およびステップ毎にステップの時間、ブロックの上昇または下降の速度、ブロックの高さ（位置）等により設定される。これにより、剥離ユニット１３はステップ動作を行う。
ウエハ供給部におけるダイの剥離状態の確認について図２、図５（ｂ）、図５（ｃ）および図６を用いて説明する。図６は図３に示すウエハ供給部の主要部構成およびダイの剥離状態の画像例を示す図である。図６における画像ＩＭに示したｘ軸およびｙ軸は、ダイボンダ１のＸ軸およびＹ軸に対応する。
図２に示すように、アンダビジョンカメラ１５は剥離ユニット１３の横であって、剥離ユニット１３と干渉せず、ウエハ保持台１２の可動範囲内に固定して配置される。アンダビジョンカメラ１５はその上方を撮影するよう上を向いて配置され、その光学軸はＺ方向に沿っている。この撮影はアンダビジョンカメラ１５の光学軸に対して傾いた方向から照明光が照射される斜光照明を用いるのが好ましい。
本実施形態では、ダイボンダ１を連続動作させる前（生産開始前）における装置の条件出しの際に、ダイ剥離状態を確認する。または、ダイボンダ１の連続動作中（生産中）において、例えば、新たなウエハリングＷＲをウエハ保持台１２にローディングした際に、ダイ剥離状態を確認する。なお、連続動作中は、上述した工程Ｓ１と工程Ｓ３との間に、ウエハリングＷＲをローディングする毎にダイ剥離状態の確認を行ってもよいし、ウエハリングＷＲの複数回のローディングに一回の割合で行ってもよい。複数回は所定回数であってもよいし、任意回数であってもよい。また、連続動作中は、ウエハマップデータによって不良とされるダイを用いてダイ剥離状態を確認するのが好ましい。この場合、ダイ剥離状態を確認するダイはウエハの端部に位置しないダイを用いるのが好ましい。以下、そのシーケンスを説明する。
まず、制御部８０は、例えば、上述したピックアップ動作により、図５（ｃ）に示すように、剥離ユニット１３を第四状態（ＰＵ４）にし、ブロック部１３１を突き上げてダイＤからダイシングテープＤＴを部分的に剥離する。
次に、制御部８０は、剥離ユニット１３を図５（ｃ）に示す第四状態（ＰＵ４）から図５（ｂ）に示す初期状態に戻す。
次に、図６に示すように、制御部８０は剥離ユニット１３を下方に退避する。そして、制御部８０はウエハ保持台１２を動かして、突き上げによりダイシングテープＤＴが部分的に剥離されたダイ（剥離ダイＤｐ）をアンダビジョンカメラ１５の上方に配置する。この場合、ピックアップヘッド２１のコレット２２も上方に退避されている。
次に、制御部８０は、アンダビジョンカメラ１５によりダイシングテープＤＴを透して剥離ダイＤｐを撮影して画像ＩＭを取得する。画像ＩＭは剥離ダイＤｐがダイシングテープＤＴから剥離している剥離領域ＰＬＤおよび剥離していない未剥離領域ＵＰＬを含む剥離痕の画像である。
上述したシーケンスにより、ダイ剥離状態をウエハ受払することなく確認することが可能となる。ウエハ受払とは、剥離ダイＤｐ等を有するダイシングテープＤＴを保持するウエハリングＷＲをダイボンダ１から搬出したり搬入したりすることである。
次に、制御部８０は、アンダビジョンカメラ１５により撮影して取得した画像ＩＭを画像処理して剥離領域ＰＬＤと未剥離領域ＵＰＬを分離してダイ剥離状態を確認する。例えば、制御部８０は、ブロック部１３１のうちダイシングテープＤＴと当接している最も外側に位置するブロックの四つの外側端部ＯＰと未剥離領域ＵＰＬとの位置関係によりダイ剥離状態を確認する。
剥離ユニット１３を第二状態（ＰＵ２）にすることにより、ブロック１３１ｂの四つの外側端部ＯＰと未剥離領域ＵＰＬとの位置関係によりダイ剥離状態を確認することが可能になる。剥離ユニット１３が第三状態（ＰＵ３）にすることにより、ブロック１３１ｃの四つの外側端部と未剥離領域ＵＰＬとの位置関係によりダイ剥離状態を確認することが可能になる。剥離ユニット１３が第四状態（ＰＵ４）にすることにより、ブロック１３１ｄの四つの外側端部と未剥離領域ＵＰＬとの位置関係によりダイ剥離状態を確認することが可能になる。
実際の画像ＩＭは、図６に示すような、剥離領域ＰＬＤと未剥離領域ＵＰＬとのコントラストが高い画像ではなく、コントラストの低い淡い画像になる。そのため、ダイ剥離状態の確認において、制御部８０は、画像ＩＭを平滑化処理し、平滑化処理によりノイズが除去された画像を帯エリアでのエッジ検出処理を行って、剥離領域ＰＬＤと未剥離領域ＵＰＬを分離して剥離痕を検出する。
平滑化処理としては、平滑化フィルタを一回または複数回実施する。例えば、５×５のフィルタや７×７のフィルタを用いる場合は一回でもよいが、３×３のフィルタを用いる場合は複数回実施するのが好ましい。
帯エリアでのエッジ検出（帯状にエッジ検出）とは、１画素に対してではなく、複数の画素に対して行うエッジ検出である。通常エッジ検出は１直線上の濃淡の変化から導き出すため検査幅は１画素になるが、ノイズ除去を目的としエッジ長が十分長い場合には検査幅を複数画素にして平均化を行って求めることもある。このため、対象とする画像が矩形である場合に有効であり、各辺につき例えば１０程度の画素のエッジを検出し、検出した各エッジを延伸して矩形状エリアを設定する。なお、未剥離領域ＵＰＬの形状はブロックの平面視における形状に倣った矩形状である。
制御部８０は、ダイ剥離状態の確認後、画像ＩＭを用いてピックアップレシピの適正判断またはピックアップレシピ自体の修正または警告を行うことが可能である。これについて、図７（ａ）および図７（ｂ）を用いて説明する。図７（ａ）は第二状態における剥離ユニットおよびダイ剥離が不十分な場合の画像を示す図である。図７（ｂ）は第二状態における剥離ユニットおよびダイ剥離が十分な場合の画像を示す図である。図７（ａ）および図７（ｂ）においては、ブロック１３１ａはドームヘッド１３２の上面とブロック１３１ｂ～１３１ｄの上面との間に位置している。
制御部８０は、図７（ｂ）に示すように、剥離領域ＰＬＤと未剥離領域ＵＰＬの境界部がダイシングテープＤＴに当接しているブロックの四つの外側端部ＯＰにより構成されるブロック外周と同等または小さい場合、完全に剥離している（ダイ剥離が十分である）と判断する。
制御部８０は、図７（ａ）に示すように、剥離領域ＰＬＤと未剥離領域ＵＰＬの境界部がブロック外周よりも大きい場合、ダイ剥離が不十分であると判断する。ダイ剥離が不十分である場合、下記に示すように、ピックアップレシピの修正を行ってもよい。
ＭＳ動作においては、撮影直前のブロック高さおよびピックアップタイマーの時間を増やす。
ＲＭＳ動作においては、第一状態（ＰＵ１）にするステップのブロック全体の上昇するブロック高さを増やす。または、撮影直前のブロックが下降するブロック高さを下げる（図７（ａ）においては、ブロック１３１ａのブロック高さ）。またはピックアップタイマーの時間を増やす。またはこれらを組み合わせてもよい。
ＲＭＳ動作においては、高速性と低ストレス性の優先度を決めてそれに基づいてピックアップレシピの修正を選択する。高速性を優先する場合は突き上げ高さを増やす、またはピックアップタイマーの時間を減らす。または両者を実施する。低ストレス性を優先する場合は突き上げ高さを減らす、またはピックアップタイマーの時間を増やす。または両者を実施する。
剥離領域ＰＬＤ（未剥離領域ＵＰＬ）がｘ、ｙ、θ方向において均一でない場合、制御部８０はダイ剥離状態から機構の位置補正を行うことが可能である。これについて、図８（ａ）～図８（ｄ）を用いて説明する。図８（ａ）はダイ剥離が不均一の場合の画像を示す図である。図８（ｂ）は未剥離領域がｘ方向に位置ずれしている場合の画像を示す図である。図８（ｃ）は未剥離領域がｙ方向に位置ずれしている場合を示す図である。図８（ｄ）は未剥離領域がθ方向に位置ずれしている場合の画像を示す図である。
図８（ａ）に示すように、ブロック外周ＯＰに対して未剥離領域ＵＰＬが不均一に位置する場合（ダイ剥離が不均一の場合）、制御部８０は、楕円で囲まれた領域はダイシングテープＤＴに当接しているブロックの高さが設定よりも低い。すなわち、ブロック部１３１が傾いて上昇していると判断する。これにより、ブロック平坦度の正常度を診断することが可能となる。制御部８０はブロック部１３１が傾いていると判断した場合、警告を行ってもよい。
剥離領域ＰＬＤと未剥離領域ＵＰＬの境界部がブロック外周の大きさと同等である場合、制御部８０はダイＤに対するブロック部１３１の位置ずれ量が確認可能である。制御部８０は、図８（ｂ）に示すように、本来のブロック外周ＯＰａに対して未剥離領域ＵＰＬがｙ軸の（＋）方向にずれて確認される場合、ブロック部１３１がＹ軸の（＋）方向に位置がずれていると判断する。制御部８０は、図８（ｃ）に示すように、本来のブロック外周ＯＰａに対して未剥離領域ＵＰＬがｘ軸の（－）方向にずれて確認される場合、ブロック部１３１がＸ軸の（＋）方向に位置がずれていると判断する。制御部８０は、図８（ｄ）に示すように、本来のブロック外周ＯＰａに対して未剥離領域ＵＰＬがθの（＋）方向にずれて確認される場合、ブロック部１３１がθの（－）方向に位置がずれていると判断する。制御部８０は、これらの位置ずれ量を算出して、算出した位置ずれ量に基づいてウエハ保持台１２と剥離ユニット１３の位置関係を補正する。例えば、ウエハ保持台１２の位置や姿勢を補正してもよいし、剥離ユニット１３の位置や姿勢を補正するようにしてもよい。
実施形態によれば、ダイボンダ等の半導体製造装置において、ダイ剥離状態の確認が可能となる。これにより、ダイ剥離状態に基づいてピックアップレシピの良否や剥離ユニットの動作不良などの判断が可能となる。
また、実施形態によれば、複数ブロックによる多段の突き上げの各段階の途中経過のダイ剥離確認が可能となる。
また、実施形態によれば、ピックアップレシピの剥離条件の最適化が図れ、ピックアップ時のダイの割れや欠けを防止することが可能となるる。これにより、より薄いダイのピックアップに対応することができる。例えば、半導体装置の高密度実装を推進する目的で、配線基板上に複数枚のダイを三次元的に実装する積層パッケージが実用化されている。このような積層パッケージを組み立てるに際しては、厚さが数十μｍ程度まで薄く加工されたいわゆる薄ダイが使用される。このような薄ダイのピックアップに対応することが可能である。
＜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、上述の実施例の一部、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）
図９は第一変形例におけるウエハ供給部の主要部構成を示す図である。
実施形態では、アンダビジョンカメラ１５を固定して配置する例を説明した。これに対して、第二変形例におけるアンダビジョンカメラ１５は剥離ユニット１３の上方の位置と剥離ユニット１３と干渉しない位置との間を移動可能に設けられる。制御部８０は、剥離ユニット１３をアンダビジョンカメラ１５と干渉の無い下方に退避して、アンダビジョンカメラ１５自体を剥離ダイＤｐの位置に動かす。アンダビジョンカメラ１５による撮影は、実施形態と同様に、アンダビジョンカメラ１５の光学軸に対して傾いた方向から照明光が照射される斜光照明を用いるのが好ましい。制御部８０はウエハ保持台１２を動かして剥離ダイＤｐを動かす必要がないので、ピックアップヘッド２１のコレット２２を上方に退避する必要はなくなる。これにより、コレット２２で剥離ダイＤｐを吸着したまま撮影できるので、撮影中の剥離ダイＤｐのダイシングテープＤＴへの再付着を防止することができる。
（第二変形例）
図１０（ａ）は第二変形例におけるウエハ供給部の主要部構成を示す上面図である。図１０（ｂ）は第二変形例におけるウエハ供給部の主要部構成を示す断面図である。図１０（ａ）においては、ダイシングテープＤＴおよび剥離ダイＤｐを除いて示されている。
第二変形例における剥離ユニット１３のドームヘッド１３２は透明素材により構成される。そして、アンダビジョンカメラ１５の光学軸をＺ方向に対して傾けて、剥離ダイＤｐの裏面を斜め下方から撮影する位置にアンダビジョンカメラ１５が設置される。アンダビジョンカメラ１５は剥離ダイＤｐの一辺に対向して一つ配置する。なお、アンダビジョンカメラ１５は剥離ダイＤｐの隣接する二辺に対向して二つ配置してもよい。また、アンダビジョンカメラ１５は剥離ダイＤｐの四辺に対向して四つ配置してもよい。
このような構成により、ブロック部１３１の突き上げ後、剥離ユニット１３を下方に退避したり、コレット２２から剥離ダイＤｐをリリースしたりしなくても、剥離ダイＤｐにおけるダイ剥離状態を確認することが可能である。よって生産中におけるピックアップ動作中にもダイ剥離状態を確認することが可能である。また、第一変形例と同様に、コレット２２で剥離ダイＤｐを吸着したまま撮影できるので、撮影中の剥離ダイＤｐのダイシングテープＤＴへの再付着を防止することができる。
（第三変形例）
図１１は第三変形例におけるウエハ供給部の主要部構成を示す図である。
第三変形例における剥離ユニット１３のドームヘッド１３２は透明素材により構成される。アンダビジョンカメラ１５は実施形態と同様に配置すされる。さらに、プリズムやミラーなど光学反射機構１６ａがアンダビジョンカメラ１５の上方であってダイシングテープＤＴよりも下方に設置される。光学反射機構１６ａはアンダビジョンカメラ１５の光学軸に対して略４５度の反射面を有する。さらに、光学反射機構１６ｂがドームヘッド１３２内に設けられる。光学反射機構１６ｂはドームヘッド１３２の上面に対して４５度よりも小さく角度の反射面を有する。アンダビジョンカメラ１５は剥離ダイＤｐの一辺に対向して一つ配置する。
なお、アンダビジョンカメラ１５は剥離ダイＤｐの隣接する二辺に対向して二つ配置してもよい。二つのアンダビジョンカメラ１５に対応して二組も光学反射機構１６ａ，１６ｂを設けられる。また、アンダビジョンカメラ１５は剥離ダイＤｐの四辺に対向して四つ配置してもよい。四つのアンダビジョンカメラ１５に対応して四組の光学反射機構１６ａ，１６ｂを設けられる。
このような構成により、ブロック部１３１の突き上げ後、剥離ユニット１３を下方に退避したり、コレット２２から剥離ダイＤｐをリリースしたりしなくても、剥離ダイＤｐにおけるダイ剥離状態を確認することが可能である。よって、生産中におけるピックアップ動作中にもダイ剥離状態を確認することが可能である。また、第一変形例と同様に、コレット２２で剥離ダイＤｐを吸着したまま撮影できるので、撮影中の剥離ダイＤｐのダイシングテープＤＴへの再付着を防止することができる。
以上、本開示者らによってなされた開示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、ブロック数は四個の例を説明したが、ダイサイズに応じてブロック数が三個以下や五個以上であってもよい。
また、実施形態では、剥離ユニットの複数のブロックは同心四角状のものについて説明したが、同心円形状や同心楕円形状のものであってもよいし、四角状ブロックを平行に並べて構成してもよい。
また、実施形態では、剥離ユニットの複数のブロックを突き上げて剥離する例を説明したが、ブロック等をスライドして剥離するようしてもよい。
また、実施形態では、ダイアタッチフィルムを用いる例を説明したが、基板に接着剤を塗布するプリフォーム部を設けてダイアタッチフィルムを用いなくてもよい。
また、実施形態では、ウエハ供給部からダイをピックアップヘッドでピックアップして中間ステージに載置し、中間ステージに載置されたダイをボンディングヘッドで基板にボンディングするダイボンダについて説明した。しかし、これに限定されるものではなく、ダイ供給部からダイをピックアップするダイボンディング装置に適用可能である。
例えば、中間ステージとピックアップヘッドがなく、ウエハ供給部のダイをボンディングヘッドで基板にボンディングするダイボンダにも適用可能である。
また、中間ステージがなく、ウエハ供給部からダイをピックアップしダイピックアップヘッドを上に回転してダイをボンディングヘッドに受け渡しボンディングヘッドで基板にボンディングするフリップチップボンダに適用可能である。
実施形態では、ダイボンダを例に説明したが、ピックアップしたダイをトレイに載置する半導体製造装置にも適用できる。
１・・・ダイボンダ（半導体製造装置）
１２・・・ウエハ保持台
１３・・・剥離ユニット
１５・・・アンダビジョンカメラ（カメラ）
８０・・・制御部（制御装置）
Ｄ・・・ダイ
Ｄｐ・・・剥離ダイ
Ｗ・・・ウエハ
ＷＲ・・・ウエハリング

Claims (16)

  1. ウエハから分割されたダイが貼付されたダイシングテープを保持するウエハリングを保持するウエハ保持台と、
    前記ダイシングテープの下方に設けられる剥離ユニットと、
    前記ウエハ保持台に保持される前記ダイシングテープの下方であって前記剥離ユニットの近傍に設けられるカメラと、
    生産中において、前記剥離ユニットにより前記ダイの少なくとも一部から前記ダイシングテープを剥離し、前記カメラにより前記ダイシングテープを透して前記ダイシングテープが剥離された前記ダイの裏面を撮影して画像を取得し、前記画像に基づいて前記ダイの前記ダイシングテープからの剥離状態を確認するよう構成される制御装置と、
    を備える半導体製造装置。
  2. 請求項１半導体製造装置において、
    前記制御装置は、前記画像を平滑処理および帯エリアにおけるエッジ検出により剥離痕を検出するよう構成される半導体製造装置。
  3. 請求項１半導体製造装置において、
    前記制御装置は、ウエハマップデータに基づいて不良ダイの前記ダイシングテープからの剥離状態を確認するよう構成される半導体製造装置。
  4. 請求項２半導体製造装置において、
    前記制御装置は、前記剥離痕に基づいて、前記ウエハ保持台と前記剥離ユニットとの位置関係を補正する構成される半導体製造装置。
  5. 請求項２半導体製造装置において、
    前記制御装置は、前記剥離痕に基づいて、警告の発出、または、前記剥離ユニットの動作条件の設定または修正をするよう構成される半導体製造装置。
  6. 請求項２の半導体製造装置において、
    さらに、前記カメラの光学軸に対して所定の角度を有して照明光を照射する照明装置を備える半導体製造装置。
  7. 請求項４または５の半導体製造装置において、
    前記カメラは前記剥離ユニットの横に配置して固定されている半導体製造装置。
  8. 請求項７の半導体製造装置において、
    前記制御装置は、前記ダイを前記カメラの上方に動かし、前記カメラにより前記ダイを撮影するよう構成される半導体製造装置。
  9. 請求項８の半導体製造装置において、
    前記剥離ユニットは、前記ダイシングテープを介して前記ダイを突上げる複数のブロックを有し、
    前記制御装置は、
    複数のブロックのすべてを突き上げた後、前記ダイシングテープと当接する前記複数のブロックを外側から順次前記ダイシングテープから離間して前記ダイシングテープを前記ダイから剥離するよう前記剥離ユニットを動作させる場合において、
    前記複数のブロックのうち少なくとも一つのブロックを前記ダイシングテープから離間した後、前記剥離ユニットを下降させ、
    前記ウエハ保持台により前記ダイを前記カメラの上方に動かすよう構成される半導体製造装置。
  10. 請求項４または５の半導体製造装置において、
    前記制御装置は、前記剥離ユニットを下げると共に、前記カメラを前記ダイの下方に動かし、前記カメラにより前記ダイを撮影するよう構成される半導体製造装置。
  11. 請求項１０の半導体製造装置において、
    前記剥離ユニットは、前記ダイシングテープを介して前記ダイを突上げる複数のブロックを有し、
    前記制御装置は、
    複数のブロックのすべてを突き上げた後、前記ダイシングテープと当接する前記複数のブロックを外側から順次前記ダイシングテープから離間して前記ダイシングテープを前記ダイから剥離するよう前記剥離ユニットを動作させる場合において、
    前記複数のブロックのうち少なくとも一つのブロックを前記ダイシングテープから離間した後、前記剥離ユニットを下降させ、
    前記カメラを前記ダイの下方に動かすよう構成される半導体製造装置。
  12. 請求項１の半導体製造装置において、
    前記剥離ユニットは、透明素材により形成され、前記ダイシングテープと当接するドームヘッドを備え、
    前記カメラは光学軸が上下方向から傾いて前記ダイの裏面を撮影する位置に設けられ、
    前記制御装置は、前記剥離ユニットを前記ダイシングテープと当接したまま、前記カメラにより前記ドームヘッドおよび前記ダイシングテープを透して前記ダイシングテープが剥離された前記ダイの裏面を撮影するよう構成される半導体製造装置。
  13. 請求項１の半導体製造装置において、
    さらに、前記カメラの上方に第一の光学反射機構を備え、
    前記剥離ユニットは、透明素材により形成され、前記ダイシングテープと当接するドームヘッドと、当該ドームヘッド内に設けられる第二の光学反射機構と、を備え、
    前記制御装置は、前記剥離ユニットを前記ダイシングテープと当接したまま、前記カメラ、前記第一の光学反射機構および前記第二の光学反射機構により前記ダイシングテープを透して前記ダイシングテープが剥離された前記ダイの裏面を撮影するよう構成される半導体製造装置。
  14. ウエハから分割されたダイが貼付されたダイシングテープを保持するウエハリングを保持するウエハ保持台と、
    前記ダイシングテープの下方に設けられる剥離ユニットと、
    前記ウエハ保持台に保持される前記ダイシングテープの下方であって前記剥離ユニットの近傍に設けられるカメラと、
    前記ダイを吸着するコレットを有するヘッドと、
    前記剥離ユニットにより前記ダイの一部から前記ダイシングテープを剥離し、前記コレットで前記ダイを吸着した状態で前記カメラにより前記ダイシングテープを透して前記ダイシングテープが剥離された前記ダイの裏面を撮影して画像を取得し、前記画像に基づいて前記ダイの前記ダイシングテープからの剥離状態を確認するよう構成される制御装置と、
    を備える半導体製造装置。
  15. ウエハから分割されたダイが貼付されたダイシングテープを保持するウエハリングを保持するウエハ保持台と、前記ダイシングテープの下方に設けられる剥離ユニットと、前記ダイシングテープの下方に設けられるカメラと、を備える半導体製造装置にウエハリングを搬入する搬入工程と、
    前記剥離ユニットにより前記ダイの少なくとも一部から前記ダイシングテープを剥離し、前記カメラにより前記ダイシングテープを透して前記ダイシングテープが剥離された前記ダイの裏面を撮影して画像を取得し、前記画像に基づいて前記ダイの前記ダイシングテープからの剥離状態を確認する剥離確認工程と、
    前記ウエハリングが保持するダイをピックアップするピックアップ工程と、
    ピックアップした前記ダイを基板または既に基板にボンドされたダイにボンドするボンド工程と、
    を含む半導体装置の製造方法。
  16. 請求項１５の半導体装置の製造方法において、
    前記剥離確認工程は、ウエハマップデータに基づいて不良ダイの前記ダイシングテープからの剥離状態を確認する半導体装置の製造方法。
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