JP2024085339A - 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】位置決め精度および検査精度の少なくとも一方の向上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、撮像素子を含む本体ユニットと液体レンズを含むレンズユニットとを有する認識カメラと、前記認識カメラで治工具または半導体装置の部材を撮影して前記レンズユニットの焦点が前記治工具または前記部材の表面に合うように前記液体レンズへの印加電圧を調整し、前記レンズユニットの焦点が合った状態において前記認識カメラで前記治工具または前記部材を撮影して画像を取得し、取得した前記画像に基づいて前記治工具または前記部材の状態を認識するよう構成される制御装置と、を備える。
【選択図】図８

Description

本開示は半導体製造装置に関し、例えば半導体装置の部材の確認を認識カメラで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、素子および基板は半導体装置の部材である。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。

ダイボンダにおいては、例えば、カメラ（撮像装置およびレンズ）により素子や基板、接合材料等の撮像対象物を撮影し、撮影により取得した画像を画像処理することにより、位置決めや検査が行われている。撮像装置の設置位置、または、撮像対象物が載置されるステージの設置位置、または、レンズと撮像装置の撮像面（受光デバイス面）との位置関係の調整などが行われ、焦点が最も合う位置に調整される（特許文献１）。

特開２０２２－５１４７２号公報

特許文献１では、固定焦点レンズを用い、そのレンズの設置位置が固定されている。例えば、被写界深度を超えて撮像対象物の厚さが変化すると焦点が合わなくなり、位置決め精度または検査精度が低下することがある。

本開示の課題は、位置決め精度および検査精度の少なくとも一方の向上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、撮像素子を含む本体ユニットと液体レンズを含むレンズユニットとを有する認識カメラと、前記認識カメラで治工具または半導体装置の部材を撮影して前記レンズユニットの焦点が前記治工具または前記部材の表面に合うように前記液体レンズへの印加電圧を調整し、前記レンズユニットの焦点が合った状態において前記認識カメラで前記治工具または前記部材を撮影して画像を取得し、取得した前記画像に基づいて前記治工具または前記部材の状態を認識するよう構成される制御装置と、を備える。

本開示によれば、位置決め精度および検査精度の少なくとも一方の向上が可能である。

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は図２に示す基板認識カメラの構成を示す図である。 図６は焦点調整方法を示すフローチャートである。 図７は比較例における基板認識カメラの動作を示す模式図である。 図８は図５に示す基板認識カメラの動作を示す模式図である。 図９は印加電圧と焦点距離の関係データの作成方法を示すフローチャートである。 図１０は焦点距離の測定方法を示すフローチャートである。 図１１は第一変形例におけるダイボンダのプリフォームカメラを説明するための図である。 図１２はコレットを含むボンドヘッドの先端部の構造を示す図である。 図１３は第二変形例におけるダイボンダのアンダビジョンカメラを説明するための図である。 図１４は第三変形例におけるダイボンダのウエハ認識カメラおよび剥離ユニットの要部を示す図である。

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２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。

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、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。

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。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。

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。

次に、制御部８０について図３を用いて説明する。図３は図１に示す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８は制御部（制御装置）８０と駆動部８６と信号部８７と光学系８８とを備える。制御部８０は、大別して、主としてＣＰＵ（Central Processing 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は主記憶装置８２ａと補助記憶装置８２ｂとを有する。主記憶装置８２ａは、処理プログラムなどを記憶しているＲＡＭ（Random Access Memory）で構成されている。補助記憶装置８２ｂは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（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等で構成されている。

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８３ａ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。入出力装置８３は、さらに、モータ制御装置８３ｅと、Ｉ／Ｏ信号制御装置８３ｆと、焦点制御装置８３ｇと、を有する。モータ制御装置８３ｅは、ウエハ供給部１０のＸＹテーブル（図示せず）やボンドヘッドテーブルのＺＹ駆動軸、剥離ユニット１３の駆動部等の駆動部８６を制御する。Ｉ／Ｏ信号制御装置８３ｆは、後述する変位計等の種々のセンサや照明装置などの明るさを制御するスイッチやボリューム等を含む信号部８７から信号を取り込み又は制御する。光学系８８には、ウエハ認識カメラ１４、ステージ認識カメラ３４、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８０は画像取込装置８３ｄを介してウエハ認識カメラ１４、ステージ認識カメラ３４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エアにより、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エ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エハ上のダイの位置決めを行い、ピックアップ部２０およびボンディング部４０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上にボンドする。使用するウエハ認識カメラ１４、ステージ認識カメラ３４および基板認識カメラ４４は光強度や色を数値化する。

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。

（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。画像データが画像処理されることによって、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。画像データが画像処理されることによって、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。画像データが画像処理されることによって、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。画像データが画像処理されることによって、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、撮影によって取得された画像データに基づいて基板Ｓの位置決めおよび表面検査が行われる。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。画像データが画像処理されることによって、基板Ｓの表面検査が行われる。

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（半導体装置）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（半導体装置）が完成する。

（基板認識カメラの構成）
基板認識カメラ４４の構成について、図５を参照して説明する。図５は図２に示す基板認識カメラの構成を示す図である。

基板認識カメラ４４は、主として、本体ユニット４４１と当該本体ユニット４４１に取り付けられるレンズユニット４４２とを備える。本体ユニット４４１は、撮像素子４４１ａと、撮像制御部４４１ｂと、を備える。撮像制御部４４１ｂは、図示しないＣＰＵや各種メモリ、ＡＤ変換回路、可変電圧電源回路などを有する。レンズユニット４４２は、可変焦点レンズとしての液体レンズにより構成される。レンズユニット４４２は、撮像素子４４１ａの光軸と同軸となるように配置されている。

レンズユニット４４２は、屈折率の異なる液体４４２ｆ，４４２ｇ間に湾曲する界面４４２ｈを形成したレンズであり、印加電圧に応じて界面４４２ｈの曲率を変化させることができ、焦点距離を瞬時に調整することができる。液体レンズはレンズを変形させることにより焦点距離の調整が可能である。印加電圧が高いほど焦点距離は短くなり、印加電圧が低いほど焦点距離は長くなる。

例えば、互いに対向する２枚の透明基板４４２ａ，４４２ｂと、円筒形ホルダ４４２ｃとによって密閉空間が形成され、この密閉空間内に屈折率の異なる非混和性の２種類の液体４４２ｆ，４４２ｇが封入されている。円筒形ホルダ４４２ｃは、光軸方向に２つの電極４４２ｄ，４４２ｅが設けられ、一方の液体４４２ｆには非導電性の油が用いられ、他方の液体４４２ｇには導電性の水溶液が用いられている。このため、電極４４２ｄ，４４２ｅ間に電圧を印加し、導電性の液体４４２ｇが一方の電極４４２ｄに引き寄せられると、非導電性の液体４４２ｆは液滴のような形状に変化し、両液体４４２ｆ，４４２ｇ間に湾曲した界面４４２ｈが形成される。当該界面４４２ｈの曲率は電圧に応じて変化するため、焦点距離を高速に変化させることが可能である。

撮像素子４４１ａは、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などである。撮像素子４４１ａは、本体ユニット４４１において、その撮像面にレンズユニット４４２の光軸が直交するように配置される。この撮像素子４４１ａは、レンズユニット４４２の透過光を、撮像面に結像された光の強弱に応じて発生される電気信号に変換する。

撮像制御部４４１ｂは、制御部８０の焦点制御装置８３ｇから入力される電圧指令値またはメモリに記憶されている電圧指令値に基づいてレンズユニット４４２の電極４４２ｄ，４４２ｅ間に電圧を印加して、レンズユニット４４２の焦点距離（焦点位置）を調整する。そして、撮像制御部４４１ｂは、撮像素子４４１ａにより変換された電気信号をデジタル信号に変換して対象物を撮像する。そして、撮像制御部４４１ｂは、撮像により取得した画像データを制御部８０の画像取込装置８３ｄに転送する。

焦点調整方法について図６を用いて説明する。図６は焦点調整方法を示すフローチャートである。

（ステップＳ１１）
制御部８０は、レンズユニット４４２の電極４４２ｄ，４４２ｅへの印加電圧を段階的に変化させながらレンズユニット４４２を介して対象物を撮影する。

（ステップＳ１２）
制御部８０は、撮像された対象物の画像を画像処理して焦点が合っている状態（合焦状態）を求める。制御部８０は、例えば、撮像された対象物の画像のうちコントラストが最も高い画像が撮像されたときのレンズユニット４４２の状態を合焦状態とする。

（ステップＳ１３）
制御部８０は、レンズユニット４４２の合焦状態における印加電圧を導出する。

制御部８０は、導出した印加電圧をレンズユニット４４２の電極４４２ｄ，４４２ｅに印加して（対象物に焦点を合わせて）対象物を撮影して画像を取得する。なお、ステップＳ１１において撮影した画像のうち導出した印加電圧で撮影した画像は焦点が合っているので、制御部８０は当該画像を取得するようにしてもよい。

基板認識カメラ４４の動作例について図７および図８を用いて説明する。図７は比較例における基板認識カメラの動作を示す模式図である。図８は図５に示す基板認識カメラの動作を示す模式図である。

基板認識カメラ４４による基板ＳやダイＤの表面高さおよび位置の認識では、高精度な画像が求められる場合、レンズユニット４４２で焦点を合わせることが望ましい。例えば、積層ボンドの場合、基板Ｓの上にダイＤ１が載置され、載置されたダイＤ１の上にダイＤ２が載置され、ダイの表面高さが変化する。

図７に示すように、レンズユニット４４２として、モータを用いてレンズ４４２ｉの高さを変更して焦点を合わせるもの（比較例）を使用することがある。比較例では、レンズ４４２ｉの形状は変化しない。

比較例では、基板Ｓの上に載置されたダイＤ１を撮影する場合、レンズユニット４４２のレンズ４４２ｉを動かしてダイＤ１の表面に焦点を合わせる。そのときのダイＤ１側の焦点距離をｆａとする。ダイＤ１の上に載置されたダイＤ２を撮影する場合、レンズユニット４４２のレンズ４４２ｉを動かしてダイＤ２の表面に焦点を合わせる。そのときのダイＤ２側の焦点距離をｆｂとする。ｆａ≠ｆｂである。

比較例では、モータ移動時に振動が発生することから、振動を抑えるために移動速度を落とす必要がある。撮像する際も振動が収束するまで待ち時間が必要なので時間のロスが発生する。

他方、実施形態では、レンズユニット４４２を液体レンズで構成して印加電圧により焦点を合わせる。実施形態では、比較例と異なりレンズの高さは変化しない。

図８に示すように、基板Ｓの上に載置されたダイＤ１を撮影する場合、レンズユニット４４２に所定電圧を印加してダイＤ１の表面に焦点を合わせる。そのときのダイＤ１側の焦点距離をｆａとする。ダイＤ１の上に載置されたダイＤ２を撮影する場合、レンズユニット４４２に所定電圧を印加してダイＤ２の表面に焦点を合わせる。そのときのダイＤ２側の焦点距離をｆｂとする。ここで、ｆａ＞ｆｂである。

レンズユニット４４２を構成する液体レンズは電気制御による媒質界面の変形を利用して焦点距離を変更するので、機械的な動作が無く、比較例よりも応答時間の短縮が可能である。また、レンズユニット４４２は機械的な動作が無いので振動が発生しないので、振動が無くなるまで待機する必要が無く、比較例よりも撮影までの時間の短縮が可能である。また、レンズユニット４４２を構成する液体レンズはモータを使う必要が無いため、比較例よりもカメラの小型化および軽量化が可能である。

焦点距離の測定方法について図９および図１０を用いて説明する。図９は印加電圧と焦点距離の関係データの作成方法を示すフローチャートである。図１０は焦点距離の測定方法を示すフローチャートである。

（ステップＳ２１）
予め、制御部８０は、レンズとの距離が既知の対象物に対して、制御部８０がレンズユニット４４２の焦点合わせを行った際のレンズユニット４４２の電極４４２ｄ，４４２ｅへの印加電圧を取得する。焦点合わせは図６に示す方法で行う。レンズとの距離が異なる複数の対象物に対して合焦状態の印加電圧を取得する。

（ステップＳ２２）
制御部８０は、取得したレンズユニット４４２の電極４４２ｄ，４４２ｅへの印加電圧とレンズと対象物の距離とから算出した焦点距離との関係を示すデータを作成して記憶装置８２に記憶しておく。

（ステップＳ３１）
制御部８０は、測定対象物に対してレンズユニット４４２を合焦状態にし、そのときの電極４４２ｄ，４４２ｅへの印加電圧を取得する。合焦状態には図６に示す方法で行う。

（ステップＳ３２）
制御部８０は、予め作成されている印加電圧と焦点距離との関係を示すデータを用いて取得した印加電圧から焦点距離を求める。

ステップＳ３１において、合焦状態の画像が取得されているので、対象物の認識と焦点距離測定が並行して行うことが可能である。

対象物が載置される基板Ｓまでの焦点距離と基板Ｓに載置された対象物までの焦点距離を測定することにより、対象物の高さを測定することが可能である。これにより、例えば、図８に示す積層されたダイＤ２の高さの計測が可能になる。

また、ダイＤ２の高さの計測結果をボンドヘッドの着地位置にフィードバックして衝撃荷重の低減を図ることが可能である。これにより、ボンディング不良を低減することが可能となる。

固定焦点距離のレンズユニットの場合、基板Ｓの表面検査を行うため、少なくとも一つのパッケージエリアが基板認識カメラ４４の視野内に入るよう比較的低倍率に設定される。位置決めにおいても、パッケージエリアの周辺に設けられるアライメントを用いるので、少なくとも一つのパッケージエリアが基板認識カメラ４４の視野内に入るようにされる。他方、本実施形態における基板認識カメラ４４は可変焦点距離のレンズユニット４４２を用いるので、視野を狭めて高倍率にすることが可能である。よって、より高精度のボンド位置の認識や表面検査が可能となる。

ボンド後のダイＤの中央部と四隅の領域に対して合焦状態の印加電圧から焦点距離を求めてそれぞれの高さを測定するようにしてもよい。これにより、ボンド後のダイＤのチルト（四隅のせり上がり）を検出することが可能になる。

基板認識カメラ４４に液体レンズを用いる例について説明したが、ウエハ認識カメラ１４およびステージ認識カメラ３４の少なくとも一つを基板認識カメラ４４と同様の構成にしてもよい。

＜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）
第一変形例におけるダイボンダについて図１１を用いて説明する。図１１は第一変形例におけるダイボンダのプリフォームカメラを説明するための図である。

実施形態におけるダイボンダは、例えば、ペースト状の接着剤（ペースト）の塗布を行うプリフォーム部を備えていない。他方、第一変形例におけるダイボンダはプリフォーム部９０を備える。リフォーム部９０は塗布されたペーストＰＡの外観検査（外形認識）を行うためのプリフォームカメラ９４を有する。第一変形例におけるダイボンダのリフォーム部９０以外の構成およびその動作は実施形態におけるダイボンダと同様である。

プリフォームカメラ９４は基板認識カメラ４４と同様の構成である。すなわち、本体ユニット９４１は実施形態の本体ユニット４４１と同様の構成であり、レンズユニット９４２は実施形態のレンズユニット４４２と同様の構成である。

制御部８０は、塗布されたペーストＰＡをプリフォームカメラ９４で撮影して外形を認識する場合、ペーストＰＡの高さ測定において取得した画像を用いてもよい。これにより、ペースト外形と高さ測定結果からペーストの塗布量把握が可能となる。すなわち、制御部８０は、撮影されたペーストＰＡの画像から画像処理によりペーストＰＡの塗布面積を算出し、算出された塗布面積および測定されたペーストＰＡの高さに基づいてペーストＰＡの塗布量を推定する。

また、制御部８０は、焦点制御装置８３ｇがペーストＰＡの焦点合わせを行った際に取得したレンズユニット９４２への印加電圧（電気的出力値）に基づいてペースト塗布量のフィードバックを行うようにしてもよい。

また、制御部８０は、プリフォームカメラ９４の視野を狭めてレンズユニット９４２を高倍率にしてペーストＰＡの検査を行うようにしてもよい。

（第二変形例）
第二変形例におけるダイボンダについて図１２および図１３を用いて説明する。図１２はコレットを含むボンドヘッドの先端部の構造を示す図である。図１３は第二変形例におけるダイボンダのアンダビジョンカメラを説明するための図である。

実施形態におけるダイボンダは、ボンドヘッド４１等の先端部に取り付けられるコレット４２のダイ吸着面を撮影するアンダビジョンカメラを備えていない。他方、第二変形例におけるダイボンダはボンドヘッド４１等の先端部に取り付けられるコレット４２のダイ吸着面を撮影するアンダビジョンカメラ４７を備える。第二変形例におけるダイボンダのアンダビジョンカメラ以外の構成およびその動作は実施形態におけるダイボンダと同様である。アンダビジョンカメラ４７は、例えば、搬送レーン５２に対して搬送される基板Ｓとは反対側であってボンドヘッド４１の移動範囲内に配置される。

まず、ボンドヘッド４１の先端部の構造について図１２を用いて説明する。ボンドヘッド４１は円筒状のホルダ４１ｈとシャンク４１ｓとコレット４２とを備えている。円筒状のホルダ４１ｈは、例えば、図示しない真空源から供給されダイを吸着するための真空をその内部に導く。シャンク４１ｓは、ホルダ４１ｈの先端に、例えば、ネジ４１２等の固定手段により固定して取り付けられる。コレット４２は、シャンク４１ｓの下端面に取り付けられる、例えば、ゴム等の弾性部材で形成されている。また、一般に、ホルダ４１ｈは、ボンドヘッド４１と一体であり、他方、シャンク４１ｓとコレット４２は、吸着するダイの形状やサイズに応じて、適宜、交換可能な構造となっている。例えば、それぞれの部品は、挿入形式にすることにより、その取付方向を間違えないように構成されている。

特に、上述したゴムのコレット４２は、既述のように、ダイＤをピックアップする際、ダイＤに着地し、その吸着面に圧力を受ける。その後、ホルダ４１ｈ、シャンク４１ｓ、そして、コレット４２の中心軸に沿って形成された孔を介して真空によりダイＤを吸着し、吸着したダイＤをハンドリングする。即ち、ボンドヘッド４１の移動により、ダイＤを基板Ｓ上に搬送する。

その後、搬送したダイＤを、基板Ｓ上に着地する。その際、ボンドヘッド４１により、鉛直方向に、接合のための荷重を受け、かかる工程を繰り返すことから、コレット４２は徐々に変形し、ある程度の生産量に達すると、交換することが必要となる。

そして、当該交換の際、コレット４２単体で、または、シャンク４１ｓと一体で行うが、その際、新たに交換したコレット４２とシャンク４１ｓとの接合部、または、シャンク４１ｓとホルダ４１ｈの接合部において、誤差が生じてしまう。ここで、交換されるコレット４２およびシャンク４１ｓを装置部品または治工具という。

次に、アンダビジョンカメラ４７の構成および動作について図１３を用いて説明する。アンダビジョンカメラ４７は基板認識カメラ４４と同様の構成である。すなわち、本体ユニット４７１は実施形態の本体ユニット４４１と同様の構成であり、レンズユニット４７２は実施形態のレンズユニット４４２と同様の構成である。

すなわち、第二変形例におけるダイボンダにおいては、上述した構成を備えたアンダビジョンカメラ４７がボンドヘッド４１の下方に配置されている。これにより、コレット４２の裏面であるコレット４２の吸着面を撮像することが可能である。

制御部８０は、アンダビジョンカメラ４７でコレット４２を撮影して外形を認識すると共に、コレット４２の高さ測定を並行して行う。

より具体的には、予め、取り付けまたは交換するコレットの取り付けるべき高さまたは交換前の高さが分かっていれば、当該コレットのアンダビジョンカメラ４７に対する位置座標（Ｚ軸）が分かることとなる。コレットの交換の際には、交換前後に測定したコレット高さの差を算出し、そのコレット高さの差が所定値よりも大きい場合、アラートして再取付けを促す。コレット高さの差が所定値以下の場合、同じ高さになるようにボンドヘッド４１の位置（高さ＝Ｚ軸）を調整するようにしてもよい。これにより、コレットの自動的な交換が可能になる。

また、コレット４２が傾斜して取り付けられる場合がある。コレット４２の互いに離間した少なくとも三か所の領域に対して合焦状態の印加電圧から焦点距離を求めてそれぞれの高さを測定するようにしてもよい。高さの差が所定値よりも大きい場合、アラートして再取付けを促す。高さの差が所定値以下の場合、同じ高さになるようにボンドヘッド４１の位置（傾き）を調整するようにしてもよい。これにより、コレットの自動的な交換が可能になる。

なお、コレット４２が傾斜して取り付けられた場合、例えば、方形の外形を有するコレットの画像は、各辺の長さに変化を生じることとなる。この場合において、交換前後に撮像したコレット画像が、同じ位置で、かつ、同じサイズになるようにボンドヘッド４１の傾斜角度を調整するようにしてもよい。これにより、コレットの自動的な交換が可能になる。

アンダビジョンンカメラ４７でコレット４２に吸着されたダイＤを撮影して、ダイチルト（傾き）の確認を行うようにしてもよい。

第二変形例では、アンダビジョンンカメラ４７がボンドヘッド４１のコレット４２を撮影する例を説明したが、ピックアップヘッド２１のコレット２２を撮影するようにしてもよい。

（第三変形例）
第三変形例におけるダイボンダについて図１４を用いて説明する。図１４は第三変形例におけるダイボンダのウエハ認識カメラおよび剥離ユニットの要部を示す図である。

図１４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。ブロック部１３１およびドームヘッド１３２を装置部品または治工具という。

例えば、制御部８０は、タイムチャートレシピに基づいて、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。

ウエハ認識カメラ１４は基板認識カメラ４４と同様の構成である。すなわち、本体ユニット１４１は実施形態の本体ユニット４４１と同様の構成であり、レンズユニット１４２は実施形態のレンズユニット４４２と同様の構成である。

第三変形例におけるダイボンダにおいては、上述した構成を備えたウエハ認識カメラ１４が剥離ユニット１３の上方に配置されている。これにより、剥離ユニット１３の上面を撮像することが可能である。

制御部８０は、ウエハ認識カメラ１４で剥離ユニット１３の上面を撮影してブロック部１３１およびドームヘッド１３２の高さ測定を行うようにしてもよい。これにより、ブロック１３１ａ～１３１ｄがタイムチャートにより設定されたブロックの高さかどうかを確認（ブロック部１３１の動作確認）することが可能である。

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、焦点調整および焦点距離測定の処理を制御部８０で行う例を説明したが、基板認識カメラ４４の撮像制御部４４１ｂで行うようにしてもよい。

また、実施形態では、撮像制御部４４１ｂがレンズユニット４４２に電圧を印加する例を説明したが、制御部８０の焦点制御装置８３ｇが電圧を印加するようにしてもよい。

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、ウエハ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。

１・・・ダイボンダ（半導体製造装置）
４４・・・基板認識カメラ
４４１・・・本体ユニット
４４２・・・レンズユニット
８０・・・制御部（制御装置）

Claims (14)

1. 撮像素子を含む本体ユニットと液体レンズを含むレンズユニットとを有する認識カメラと、
   前記認識カメラで治工具または半導体装置の部材を撮影して前記レンズユニットの焦点が前記治工具または前記部材の表面に合うように前記液体レンズへの印加電圧を調整し、前記レンズユニットの焦点が合った状態において前記認識カメラで前記治工具または前記部材を撮影して画像を取得し、取得した前記画像に基づいて前記治工具または前記部材の状態を認識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の半導体製造装置において、
   前記制御装置は、
   前記レンズユニットへの印加電圧を段階的に変化させながら前記認識カメラで前記部材を撮影し、
   撮像された前記治工具または前記部材の画像を画像処理して焦点が合っている合焦状態を求め、
   前記レンズユニットの合焦状態における印加電圧を導出する
   よう構成される半導体製造装置。
3. 請求項１の半導体製造装置において、
   前記制御装置は、
   前記レンズユニットとの距離が既知の複数の対象物に対して、前記レンズユニットが焦点を合わせた合焦状態の前記液体レンズへの印加電圧を取得し、
   取得した前記印加電圧と、前記レンズユニットと前記対象物の距離とから算出した焦点距離との関係を示す複数のデータを作成して前記複数のデータを記憶装置に記憶する
   よう構成される半導体製造装置。
4. 請求項３の半導体製造装置において、
   前記制御装置は、
   前記レンズユニットへの印加電圧を段階的に変化させながら前記認識カメラで前記対象物を撮影し、
   撮像された前記対象物の画像を画像処理して焦点が合っている合焦状態を求め、
   前記合焦状態における前記印加電圧を取得する
   よう構成される半導体製造装置。
5. 請求項３の半導体製造装置において、
   前記制御装置は、
   前記レンズユニットを測定対象物に対して焦点が合った合焦状態にして、当該合焦状態における前記液体レンズへの印加電圧を取得し、
   取得した当該印加電圧に対応する焦点距離を記憶された前記複数のデータから求める
   よう構成される半導体製造装置。
6. 請求項５の半導体製造装置において、
   前記制御装置は、
   前記レンズユニットへの印加電圧を段階的に変化させながら前記認識カメラで前記部材を撮影し、
   撮像された前記測定対象物の画像を画像処理して焦点が合っている合焦状態を求め、
   前記合焦状態における前記印加電圧を取得する
   よう構成される半導体製造装置。
7. 請求項５の半導体製造装置において、
   前記測定対象物は、基板またはボンドヘッドによって既に基板に載置されたダイまたは基板に載置されているダイに載置されたダイであり、
   前記制御装置は、
   前記焦点距離に基づいて前記測定対象物の高さを算出し、
   算出された前記測定対象物の高さに基づいて前記ボンドヘッドの着地高さを制御する
   よう構成される半導体製造装置。
8. 請求項５の半導体製造装置において、
   前記測定対象物は、基板またはボンドヘッドによって既に基板に載置されたダイまたは基板に載置されているダイに載置されたダイであり、
   前記制御装置は、
   前記焦点距離に基づいて前記測定対象物の高さを算出し、
   算出された前記測定対象物の高さに基づいて載置されたダイの状態を確認する
   よう構成される半導体製造装置。
9. 請求項６の半導体製造装置において、
   前記測定対象物は、塗布装置で基板に塗布されたペーストであり、
   前記制御装置は、
   前記焦点距離に基づいて前記測定対象物の高さを算出し、
   前記合焦状態における前記測定対象物の画像に基づいて測定対象の部材の外形を求め、
   前記測定対象物の高さおよび前記測定対象物の外形に基づいて前記ペーストの塗布量を算出し、
   算出された前記塗布量に基づいて前記塗布装置の塗布量を制御する
   よう構成される半導体製造装置。
10. 請求項５の半導体製造装置において、
    前記測定対象物は、ヘッドに装着されたコレットまたは当該コレットで吸着されたダイであり、
    前記制御装置は、
    前記焦点距離に基づいて前記測定対象物までの距離を算出し、
    算出された前記測定対象物までの距離に基づいて前記コレットの装着状態または前記ダイの吸着状態を確認する
    よう構成される半導体製造装置。
11. 請求項５の半導体製造装置において、
    前記測定対象物は、剥離ユニットのブロック部であり、
    前記制御装置は、
    前記焦点距離に基づいて前記測定対象物までの距離を算出し、
    算出された前記測定対象物までの距離に基づいて前記ブロック部の作動を確認する
    よう構成される半導体製造装置。
12. 撮像素子を含む本体ユニットと液体レンズを含むレンズユニットとを有する認識カメラと、前記認識カメラで治工具または半導体装置の部材を撮影して前記レンズユニットの焦点が前記治工具または前記部材の表面に合うように前記液体レンズへの印加電圧を調整し、前記レンズユニットの焦点が合った状態において前記認識カメラで前記治工具または前記部材を撮影して画像を取得し、取得した前記画像に基づいて前記治工具または前記部材の状態を認識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に基板を搬入する工程と、
    前記基板に部材をアタッチする工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
13. 請求項１２の半導体装置の製造方法において、
    前記認識カメラで前記部材または前記基板を撮影して前記レンズユニットの焦点が前記部材または前記基板の表面に合うように前記液体レンズへの印加電圧を調整し、前記レンズユニットの焦点が合った状態において前記認識カメラで前記部材または前記基板を撮影して画像を取得し、取得した前記画像に基づいて前記部材または前記基板の状態を認識する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
14. 請求項１２の半導体装置の製造方法において、
    前記治工具は、ヘッドに装着されたコレットまたは剥離ユニットのブロック部である半導体装置の製造方法。

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