JP7219991B2 - 半導体装置の製造装置および製造方法 - Google Patents

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Description

本明細書は、基板に１以上のチップをボンディングすることで半導体装置を製造する製造装置および製造方法を開示する。
従来から、基板に１以上のチップを実装して半導体装置を製造する製造装置が知られている。かかる製造装置は、チップを吸引保持する実装ツールを有しており、チップを基板に配置する際には、チップが所望の位置に配置されるように、当該実装ツールを移動させる。さらに、チップを基板に配置する際には、基板に対面するチップの接合面が、基板の実装面に対して平行であることも重要となる。チップが実装面に対して傾いていると、チップが基板に対して実装上の不良を生じる。例えば、チップのバンプ電極と基板の電極との間で、電気的な接合不良が生じる可能性がある。
ここで、特許文献１には、フラットパネルディスプレイに設けられた電極に、ＩＣ部品を仮圧着する際に、搭載状態のＩＣ部品の電極に対する位置ズレ量を、カメラで検出し、位置ズレ量が不適合な場合には、位置ズレ量をフィードバックして、次のＩＣ部品の仮圧着動作を補正することが開示されている。また、特許文献１には、バンプと電極との接合状態を検出し、不適合な場合には、ＩＣ部品とディスプレイとの平行度が許容範囲を超えているものとして警告を出力することも開示されている。かかる特許文献１の技術によれば、位置ズレ量が適宜、検出され、フィードバックされるため、ＩＣ部品の位置決め精度を高く保つことができる。
特許第３３２３３９５号
しかし、特許文献１の技術では、平行度については、良否を判定しているだけであり、フィードバックされていない。そのため、特許文献１等の従来技術では、チップの基板に対する平行度を高く保つことができなかった。
そこで、本明細書では、基板に対するチップの平行度をより向上できる半導体装置の製造装置を開示する。
本明細書で開示する半導体装置の製造装置は、基板が載置される載置面を有するステージと、チップを保持するチップ保持面を有し、前記ステージに載置された前記基板に前記チップを配置する実装ヘッドと、前記実装ヘッドにより前記基板の実装面に載置されたチップの前記実装面に対する傾斜角を検出傾斜角として測定する測定機構と、前記チップ保持面の前記載置面に対する傾斜角である保持面傾斜角を変更する保持面調整機構と、前記検出傾斜角に基づいて前記保持面傾斜角の補正量を算出し、算出された前記補正量に応じて前記保持面調整機構により前記保持面傾斜角を変更させる、コントローラと、を備え、前記コントローラは、過去に測定された複数の前記検出傾斜角を記憶しており、前記コントローラは、前記複数の検出傾斜角それぞれから前記保持面傾斜角の補正の影響を除去した基本傾斜角を求め、前記基本傾斜角の基板間での変化傾向に応じて、前記補正量の算出ポリシーを変更する、ことを特徴とする。
また、前記コントローラは、前記基本傾斜角の基板間でのばらつきが、規定の許容値以下の場合、直近の基板について得られた前記検出傾斜角を相殺する値を前記補正量として算出してもよい。
また、前記コントローラは、前記基本傾斜角が基板間で所定の規則性をもって変化する場合、前記基本傾斜角の基板間でのばらつきが、規定の許容値超過、かつ、前記規則性に従って次の基板の基本傾斜角を推定し、これを相殺する値を前記補正量として算出してもよい。
また、前記コントローラは、前記基本傾斜角の基板間でのばらつきが、規定の許容値超過、かつ、前記基本傾斜角が基板間でランダムに変化する場合、前記複数の基板について得られた前記複数の基本傾斜角の代表値を次の基板の基本傾斜角として推定し、これを相殺する値を前記補正量として算出してもよい。
また、前記コントローラは、一つの基板に載置された複数のチップそれぞれについて前記検出傾斜角が得られた場合、複数のチップについて得られた複数の検出傾斜角の代表値を、前記一つの基板の前記検出傾斜角として取り扱ってもよい。
また、前記コントローラは、一つの基板に載置された複数のチップそれぞれについて前記検出傾斜角が得られた場合、各チップの前記基板内の位置と、各チップの前記検出傾斜角と、の対応関係を記録したマップを生成し、前記マップに基づいて、各チップ位置それぞれについて前記補正量を算出してもよい。
また、前記実装ヘッドは、前記チップ保持面を含む実装ツールと、前記実装ツールを保持する球面空気軸受と、を有しており、前記球面空気軸受は、前記実装ツールをその揺動を許容した状態で保持するフリー状態と、前記実装ツールをその揺動を阻害した状態で保持するロック状態と、に切り替え可能であり、前記保持面調整機構は、前記チップ保持面が当接する傾斜板と、前記傾斜板を支持する複数の支持柱であって、互いに独立して進退することで前記傾斜板の角度を任意に変更する複数の支持柱と、を有してもよい。
本明細書で開示する半導体装置の製造方法は、実装ツールのチップ保持面でチップを保持し、前記実装ツールを移動させて前記チップを、ステージの載置面に載置された基板の実装面に載置するボンディングステップと、前記実装面に載置されたチップの上面と前記実装面との傾斜角を検出傾斜角として測定する測定ステップと、前記検出傾斜角に基づいて、前記チップ保持面の前記ステージに対する傾斜角である保持面傾斜角の補正量を算出する補正量算出ステップと、前記保持面傾斜角を変更する保持面調整機構により、前記保持面傾斜角を前記補正量に応じて変更する補正ステップと、過去に測定された複数の前記検出傾斜角を記憶するステップと、を備え、前記補正量算出ステップにおいて、前記複数の検出傾斜角それぞれから前記保持面傾斜角の補正の影響を除去した基本傾斜角を求め、前記基本傾斜角の基板間での変化傾向に応じて、前記補正量の算出ポリシーを変更する、ことを特徴とする。
本明細書で開示する技術によれば、基板に対するチップの平行度をより向上できる。
製造装置の構成を示すイメージ図である。 保持面調整機構の構成を示すイメージ図である。 チップのボンディング処理の様子を示すイメージ図である。 保持面傾斜角を補正した様子を示すイメージ図である。 本例の製造装置による半導体装置の製造の流れを示すフローチャートである。 図４のフローに従って処理を実行した場合における各種パラメータの変化の一例を示す図である。 基本傾斜角の変化傾向の一例を示す図である。 基本傾斜角の変化傾向の他の一例を示す図である。 基本傾斜角の変化傾向の他の一例を示す図である。 補正量算出ステップの詳細な流れを示すフローチャートである。 半導体装置の製造の流れの他の例を示すフローチャートである。 検出傾斜角の位置ごとのばらつきの様子を示すイメージ図である。
以下、図面を参照して半導体装置の製造装置１０の構成について説明する。図１は、製造装置１０の構成を示すイメージ図である。製造装置１０は、電子部品であるチップ１００をフェースダウンの状態で基板１１０上に実装することで半導体装置を製造する装置である。製造装置１０は、基板１１０が載置されるステージ１２と、基板１１０にチップ１００を実装する実装ヘッド１４と、実装後のチップ１００の基板１１０に対する平行度を測定する測定機構１６と、実装ヘッド１４のチップ保持面２６の傾きを変更する保持面調整機構１８と、実装ヘッド１４や保持面調整機構１８の駆動を制御するコントローラ２０と、を備えている。
ステージ１２は、基板１１０を吸引保持可能であり、その内部には、基板１１０を加温するためのヒータ（図示せず）が搭載されている。このステージ１２の加温および吸引は、後述するコントローラ２０で制御される。ステージ１２の上面は、基板１１０が載置される載置面２１として機能する。なお、本例のステージ１２は、その鉛直方向および水平方向の位置が不変の固定ステージであるが、場合によっては、ステージ１２を鉛直方向および水平方向の少なくとも一方に可動としてもよい。
実装ヘッド１４は、チップ１００を吸引保持する実装ツール２２と、当該実装ツール２２を水平方向および鉛直方向に移動させる移動機構（図示せず）と、を備えている。実装ツール２２は、基板１１０と対向して配置されており、その先端面は、チップ１００を吸引保持するチップ保持面２６として機能する。また、実装ツール２２の内部には、保持したチップ１００を加熱するためのヒータ（図示せず）が、内蔵されている。実装ツール２２は、チップ保持面２６でチップ１００を吸引保持したうえで、当該チップ１００を基板１１０の表面（以下「実装面１１２」という）に載置し、加圧加熱することで、チップ１００を基板１１０にボンディングする。
また、本例の実装ヘッド１４は、球面空気軸受２８を有している。球面空気軸受２８は、固定部２８ａと可動部２８ｂとを有しており、固定部２８ａおよび可動部２８ｂの一方が、凹状の半球面を、他方が、当該凹状の半球面の内部で摺動する凸状の半球面を有している。可動部２８ｂの固定部２８ａに対する揺動は、両者の間のギャップのエアを吸引または供給することで制御される。すなわち、固定部２８ａに対する可動部２８ｂの三次元的な揺動は、ギャップにエアを供給することで許容され、ギャップ内のエアを吸引することで阻害される。以下では、エアが供給されて可動部２８ｂの揺動が許容された状態を「フリー状態」と呼び、エアが吸引されて可動部２８ｂの揺動が阻害された状態を「ロック状態」と呼ぶ。本例では、球面空気軸受２８の可動部２８ｂを実装ツール２２に、固定部２８ａを実装ヘッド１４の本体２３に取り付けている。この場合、この球面空気軸受２８をフリー状態にしたうえで、チップ保持面２６を、所望の面に押し付けることで、チップ保持面２６を所望の面と平行にすることができる。換言すれば、球面空気軸受２８を設けることで、実装ツール２２の本体２３に対する揺動、ひいては、チップ保持面２６の載置面２１に対する傾斜角度（以下「保持面傾斜角Ｓｂ」という）を変更できる。
チップ１００を基板１１０に実装する際には、チップ保持面２６でチップ１００を保持した状態で、実装ツール２２を基板１１０に向かって下降させ、チップ１００を基板１１０の実装面１１２に載置する。そして、その状態で、チップ１００を加熱加圧することで、チップ１００の底面に設けられたバンプ１０２（図３Ａ、図３Ｂ参照）を、基板１１０の電極１１４（図３Ａ、図３Ｂ参照）に溶着させる。
測定機構１６は、チップ１００の基板１１０への実装状態、特に、実装面１１２に対するチップ１００の傾斜角を測定する。測定されたチップ１００の傾斜角は、検出傾斜角Ｓｄとして、コントローラ２０に送信される。コントローラ２０は、得られた検出傾斜角Ｓｄに基づいて保持面傾斜角Ｓｂを補正するが、これについては、後述する。
検出傾斜角Ｓｄの測定方法は、特に限定されず、例えば、接触式の傾斜センサや、非接触式の距離センサ等を用いて測定してもよい。例えば、非接触で距離を測定するレーザ測定器３０を用いる場合、レーザ測定器３０は、実装面１１２に設定された複数の基板側測定点までの距離と、チップ１００の上面に設定された複数のチップ側測定点までの距離と、を測定する。そして、測定機構１６は、複数の基板側測定点までの距離に基づいて実装面１１２の傾斜角を、複数のチップ側測定点までの距離に基づいてチップ１００上面の傾斜角を算出し、この二つの傾斜角から、実装面１１２に対するチップ１００の傾斜角、すなわち、検出傾斜角Ｓｄを算出する。なお、ここで説明した検出傾斜角Ｓｄの測定方法は、一例であり、適宜、変更されてもよい。
保持面調整機構１８は、チップ保持面２６の載置面２１に対する傾斜角、すなわち、保持面傾斜角Ｓｂを調整する機構である。具体的には、保持面調整機構１８は、チップ保持面２６を当接させる傾斜板３４を有している。この傾斜板３４は、任意に進退可能な複数の支持柱３６により支持されており、図２に示すように、任意の支持柱３６の突出量を調整することで、傾斜板３４の傾斜角を変更できる。保持面傾斜角Ｓｂを調整する場合には、予め、この支持柱３６を進退させて、この傾斜板３４を所望の傾斜角に調整するとともに、実装ツール２２を本体２３に対して揺動可能なフリー状態としておく。その状態で、チップ保持面２６を傾斜板３４に当接させて、チップ保持面２６を傾斜板３４に倣わせる。そして、チップ保持面２６が傾斜板３４に完全に倣えば、実装ツール２２をその揺動が阻害されるロック状態に切り替える。これにより、保持面傾斜角Ｓｂが、傾斜板３４と同じ傾斜角で固定される。
コントローラ２０は、製造装置１０の各部の駆動を制御する。具体的には、コントローラ２０は、実装ヘッド１４を駆動して、チップ１００を基板１１０にボンディングするボンディング処理を実行する。また、本例のコントローラ２０は、必要に応じて、保持面調整機構１８に対してチップ保持面２６の傾きの補正処理を実行させるが、これについては、後述する。こうしたコントローラ２０は、各種演算を実行するプロセッサ３８と、データおよびプログラムを記憶するメモリ４０と、を有したコンピュータである。
次に、保持面傾斜角Ｓｂの補正処理について説明する。図３Aに示すように、チップ１００の底面には、電極として機能するバンプ１０２が形成されている。チップ１００を実装する際には、このバンプ１０２が、基板１１０の電極１１４に接触するように、チップ１００を基板１１０の実装面１１２に載置したうえで、当該チップ１００を実装ツール２２で加熱加圧する。良好な実装品質を確保するためには、この加圧加熱の際に、チップ１００と実装面１１２とを平行に保つ必要がある。チップ１００と実装面１１２が平行でない場合、バンプ１０２と電極１１４との間で、電気的な接合不良が生じる可能性がある。
そこで、従来の製造装置１０では、チップ１００の実装に先立って、チップ保持面２６がステージ１２の載置面２１と平行になるように、保持面傾斜角Ｓｂを調整していた。具体的には、チップ１００の実装に先立って、チップ保持面２６を載置面２１に押し当てて、実装ツール２２を載置面２１に倣わしていた。
しかしながら、従来の製造装置１０は、実装ツール２２のステージ１２に対する傾きを調整しているに過ぎないため、基板１１０の実装面１１２に対するチップ１００の平行度は、十分に担保されなかった。例えば、図３Ａに示すように、チップ保持面２６を載置面２１に対して平行に調整したとしても、温度変化や基板１１０の製造誤差等に起因して、基板１１０の上面（実装面１１２）が下面に対して傾いていると、チップ１００が、実装面１１２に対して傾くこととなる。
そこで、本例では、必要に応じて、チップ１００の実装面１１２に対する傾斜角を検出傾斜角Ｓｄとして測定し、この検出傾斜角Ｓｄを相殺するように、保持面傾斜角Ｓｂを補正している。図３Ｂは、補正後の様子を示すイメージ図である。
本例では、こうした検出傾斜角Ｓｄの測定と、保持面傾斜角Ｓｂの補正と、を基板１１０一枚ごとに実施している。これについて、図４を参照して説明する。図４は、本例の製造装置１０による半導体装置の製造の流れを示すフローチャートである。
半導体装置を製造する際には、まず、基板１１０を、ステージ１２に搬送し、載置する（Ｓ１０）。続いて、実装ヘッド１４を駆動して、チップ１００を基板１１０にボンディングする。すなわち、チップ１００を基板１１０の所定位置に載置し、加熱加圧する（Ｓ１２）。一枚の基板１１０に、必要な個数のチップ１００をボンディングできれば、ボンディング後の基板１１０を測定機構１６に搬送する。
測定機構１６は、実装面１１２に対するチップ１００の傾斜角を、検出傾斜角Ｓｄとして測定し、コントローラ２０に送信する（Ｓ１４）。ここで、一つの基板１１０に複数のチップ１００が実装されている場合、測定機構１６は、複数のチップ１００のうち、代表的な一つのチップ１００（例えば基板１１０の中央に実装されたチップ１００等）についてのみ検出傾斜角Ｓｄを測定してもよい。また、別の形態として、測定機構１６は、複数のチップ１００それぞれについて検出傾斜角Ｓｄを測定してもよい。この場合、コントローラ２０は、一つの基板１１０について得られた複数の検出傾斜角Ｓｄの代表値を、当該一つの基板１１０の検出傾斜角Ｓｄとして取り扱う。ここで、「代表値」とは、データの分布の中心的な位置を表す統計値であり、例えば、平均値や中央値、最頻値である。いずれにしても、コントローラ２０は、一つの基板１１０に、一つの検出傾斜角Ｓｄを対応付けてメモリ４０に記憶する。
検出傾斜角Ｓｄが得られれば、コントローラ２０は、次の基板１１０の有無を確認する（Ｓ１６）。次の基板１１０が無ければ（Ｓ１６でＹｅｓ）、製造処理は、終了となる。一方、次の基板１１０がある場合（Ｓ１６でＹｅｓ）、コントローラ２０は、次の基板１１０のために、検出傾斜角Ｓｄに基づいて、保持面傾斜角Ｓｂの補正の要否を判定する（Ｓ１８）。具体的には、コントローラ２０は、得られた検出傾斜角Ｓｄを、規定の傾斜許容値と比較する。比較の結果、検出傾斜角Ｓｄが傾斜許容値以下の場合には、現在の保持面傾斜角Ｓｂは、適正であり、補正は不要と判断する（Ｓ１８でＮｏ）。この場合、コントローラ２０は、当該保持面傾斜角Ｓｂの補正を行うことなく、ステップＳ２０に戻り、次の新たな基板１１０へのボンディング処理を実行する。一方、検出傾斜角Ｓｄが傾斜許容値を超過している場合、コントローラ２０は、保持面傾斜角Ｓｂの補正が必要と判断する（Ｓ１８でＹｅｓ）。この場合、コントローラ２０は、次回の検出傾斜角Ｓｄを低減し、チップ１００の傾斜角が実装面１１２の傾斜角に近づくような補正量Ｃを算出する（Ｓ２０）。この補正量Ｃの算出について後述する。
補正量Ｃが算出できれば、コントローラ２０は、保持面調整機構１８を用いて、当該補正量Ｃ分だけ、保持面傾斜角Ｓｂを補正する（Ｓ２２）。具体的には、支持柱３６の進退量を調整して、傾斜板３４を、補正量Ｃに応じた傾斜角に変更する。そして、フリー状態に切り替えた実装ツール２２を傾斜板３４に押し当てて、チップ保持面２６を傾斜板３４に倣わせた後、実装ツール２２を固定状態に切り替える。こうした保持面調整機構１８の補正が完了すれば、ステップＳ１０に戻り、新たな基板１１０へのチップ１００実装を実行する。そして、最終的に、必要な基板１１０、すべてについて、チップ１００の実装が完了すれば（Ｓ１６でＮｏ）、製造処理は、終了となる。
このように、本例では、実装後のチップ１００の実装面１１２に対する傾斜角を測定し、その測定結果を、次回以降の実装にフィードバックしている。その結果、チップ１００の実装面１１２に対する平行度をより向上することができる。
次に、補正量Ｃの算出について説明する。補正量Ｃは、次の基板１１０での検出傾斜角Ｓｄをゼロに近づけるのであれば、その算出手順は、特に限定されない。本例では、複数の基板１１０について得られた複数の検出傾斜角Ｓｄから、保持面傾斜角Ｓｂの補正の影響を除去した基本傾斜角Ｓｓを算出し、この基本傾斜角Ｓｓの基板間での変化傾向に応じて、補正量Ｃの算出ポリシーを変更している。
この補正量Ｃの算出の詳細な説明に先立って、当該補正量Ｃの算出で用いるパラメータについて図５を参照して説明する。図５は、図４のフローに従って、４枚の基板１１０に対して、チップ１００の実装と、検出傾斜角Ｓｄの測定と、保持面傾斜角Ｓｂの補正と、を繰り返し実施した際の、各種パラメータの変化の一例を示す図である。なお、保持面傾斜角Ｓｂを一定に保った場合でも、実装面１１２に対するチップ１００の平行度は、基板１１０間でばらつく。この平行度の基板間でのばらつきの原因は、温度や荷重の変化、補正誤差、基板１１０の品質のばらつき等、様々であるが、図５では、これらをまとめて、基板１１０の実装面１１２の傾きとして表している。そして、この図５における基板１１０の実装面１１２の傾きは、検出傾斜角Ｓｄから補正の影響を除去した傾斜角であり、保持面傾斜角Ｓｂの補正を一切行わなかった場合に得られるであろう検出傾斜角Ｓｄである。以下では、この補正しなかった場合に得られるであろう検出傾斜角（図５における実装面１１２の傾斜角）が、「基本傾斜角Ｓｓ」となる。
ｎ枚目の基板１１０の検出傾斜角Ｓｄ、基本傾斜角Ｓｓ、保持面傾斜角Ｓｂ、補正量Ｃを、それぞれ、Ｓｄ［ｎ］、Ｓｓ［ｎ］、Ｓｂ［ｎ］、Ｃ［ｎ］とした場合、ｎ枚目の保持面傾斜角Ｓｂ［ｎ］および基本傾斜角Ｓｓ［ｎ］は、それぞれ、次の式１、式２で表すことができる。
Ｓｂ［ｎ］＝Ｓｂ［ｎ－１］＋Ｃ［ｎ］ 式１
Ｓｓ［ｎ］＝Ｓｂ［ｎ］－Ｓｄ［ｎ］ 式２
図５の例では、１枚目の基板１１０の段階では、保持面傾斜角Ｓｂの補正は一度も行われていないため、補正量Ｃ［１］＝０°であり、保持面傾斜角Ｓｂ［１］＝０°である。この場合において、検出傾斜角Ｓｄ［１］＝－５°が測定できた場合、基本傾斜角Ｓｓ［１］＝Ｓｂ［１］－Ｓｄ［１］＝＋５°と算出できる。
この１枚目の検出傾斜角Ｓｄ［１］を相殺するために、２枚目の基板１１０については、補正量Ｃ［２］＝－Ｓｄ［１］＝＋５°にしたとする。この場合、２枚目の基板１１０において、保持面傾斜角Ｓｂ［２］は、Ｓｂ［２］＝Ｓｂ［１］＋Ｃ［２］＝＋５°となる。そして、２枚目の基板１１０の検出傾斜角Ｓｄ［２］＝－５°であった場合、２枚目の基板１１０の基本傾斜角Ｓｓ［２］は、Ｓｓ［２］＝Ｓｂ［２］－Ｓｄ［２］＝＋１０°と算出できる。３枚目以降についても、同様に、検出傾斜角Ｓｄ［ｎ］に基づいて、基本傾斜角Ｓｓ［ｎ］を算出できる。
コントローラ２０は、式１、式２に従って、基本傾斜角Ｓｓを順次算出し、この基本傾斜角Ｓｓの基板間での変化傾向を特定し、その変化傾向に適した手順で補正量Ｃを算出する。本例では、変化傾向を、「ばらつきが小さい」、「規則性がある」、「ランダムに変化する」の３種類に分けている。図６Ａ～図６Ｃは、この三種類の変化傾向を説明する図である。各図において、横軸は、基板１１０のサンプル数ｎを、縦軸は、ｎ枚目の基板１１０の基本傾斜角Ｓｓを、それぞれ示している。
図６Ａに示すように、複数の基本傾斜角Ｓｓのばらつきが小さい場合、実装面１１２に対するチップ１００の傾きが生じる原因、例えば、温度変化や基板の品質等は、おおむね、安定しているといえる。したがって、この場合、コントローラ２０は、直近の検出傾斜角Ｓｄ［ｎ］を相殺する値を、次の基板１１０の補正量Ｃ［ｎ＋１］として算出する。すなわち、コントローラ２０は、Ｃ［ｎ＋１］＝－Ｓｄ［ｎ］の演算を行う。なお、ばらつきの評価には、例えば、分散や標準偏差を用いる。したがって、例えば、コントローラ２０は、複数の基本傾斜角Ｓｓの標準偏差を求め、この標準偏差が、予め規定した許容値以下の場合、Ｃ［ｎ＋１］＝－Ｓｄ［ｎ］として補正量Ｃを算出する。
一方、図６Ｂに示すように、基本傾斜角Ｓｓが所定の規則性をもって変化している場合、実装面１１２に対するチップ１００の傾きが生じる原因も規則性をもって変化していると推測できる。したがって、この場合、コントローラ２０は、この規則性に従って、次の基板１１０の基本傾斜角Ｓｓ［ｎ＋１］を求め、当該基本傾斜角Ｓｓ［ｎ＋１］を相殺する値を、次の基板１１０の補正量Ｃとして算出する。例えば、ａ，ｂを定数とした場合に、基本傾斜角Ｓｓが、概ね、「Ｓｓ［ｎ］＝ａ×ｎ＋ｂ」という一次関数に従って変化している場合を考える。この場合、次の基板１１０の基本傾斜角Ｓｓ［ｎ＋１］は、Ｓｓ［ｎ＋１］＝ａ×（ｎ＋１）＋ｂと推測できる。
また、次の基板１１０の検出傾斜角Ｓｄ［ｎ＋１］は、次の式３で表される。そして、次の基板１１０の補正量Ｃ［ｎ＋１］は、検出傾斜角Ｓｄ［ｎ＋１］をゼロにする値であるため、式４で求めることができる。
Ｓｄ［ｎ＋１］＝Ｓｂ［ｎ］＋Ｃ［ｎ＋１］－Ｓｄ［ｎ＋１］ 式３
Ｃ［ｎ＋１］＝Ｓｄ［ｎ＋１］－Ｓｂ［ｎ］ 式４
なお、規則性をもって変化しているか否かは、例えば、複数の基本傾斜角Ｓｓの近似曲線Ａｃを求め、この近似曲線Ａｃと複数の基本傾斜角Ｓｓとの近似度合いに基づいて判断してもよい。ここで、近似曲線Ａｃは、上述したような一次関数に限らず、二次関数や、指数関数、対数関数等でもよい。また、近似度合いは、例えば、近似曲線Ａｃと複数の基本傾斜角Ｓｓとの二乗平均誤差で表してもよい。すなわち、コントローラ２０は、複数の基本傾斜角Ｓｓの近似曲線Ａｃに対する二乗平均誤差が、予め規定された許容値以下の場合に、基本傾斜角Ｓｓが規則的に変化していると判断してもよい。
次に、図６Ｃに示すように、基本傾斜角Ｓｓが規則性なく、ランダムに変化している場合、すなわち、複数の基本傾斜角Ｓｓの近似曲線Ａｃに対する二乗平均誤差が許容値超過の場合について説明する。この場合、実装面１１２に対するチップ１００の傾きが生じる原因もランダムに変化していると推測できる。この場合、コントローラ２０は、複数の基本傾斜角Ｓｓの代表値を次の基板１１０の基本傾斜角Ｓｓ［ｎ＋１］として推定し、これを相殺する値を次の基板１１０の補正量Ｃ［ｎ＋１］として算出する。ここで、代表値とは、例えば、平均値または中央値または最頻値である。コントローラ２０は、複数の基本傾斜角Ｓｓの代表値を次の基板１１０の基本傾斜角Ｓｓ［ｎ＋１］として推定すれば、これを式４に当てはめて、次の補正量Ｃ［ｎ＋１］を算出する。
図７は、補正量算出ステップ（図４のステップＳ２０）の詳細な流れを示すフローチャートである。補正量Ｃを算出する場合は、上述した通り、まず、過去Ｎ枚分の基板１１０の基本傾斜角Ｓｓを算出する（Ｓ３０）。過去Ｎ枚分の基本傾斜角Ｓｓが算出できれば、続いて、その過去Ｎ枚分の基本傾斜角Ｓｓのばらつき、例えば、分散または標準偏差を算出する（Ｓ３２）。基本傾斜角Ｓｓのばらつきが小さい場合、例えば、標準偏差が規定の許容値以下の場合（Ｓ３４でＹｅｓ）、コントローラ２０は、直近の検出傾斜角Ｓｄ［ｎ］を相殺する値を、次の基板１１０の補正量Ｃ［ｎ＋１］として算出する（Ｓ３６）。
一方、Ｎ枚分の基本傾斜角Ｓｓのばらつきが大きい場合（Ｓ３４でＮｏ）、コントローラ２０は、このＮ枚分の基本傾斜角Ｓｓの近似曲線Ａｃを求める（Ｓ３８）。ここで求める近似曲線Ａｃは、一次関数、二次関数、指数関数、対数関数のいずれでもよい。また、ここで求める近似曲線Ａｃは、一種類に限らず、複数種類でもよい。
近似曲線Ａｃが算出できれば、続いて、コントローラ２０は、この近似曲線ＡｃとＮ枚分の基本傾斜角Ｓｓとを比較する（Ｓ４０）。比較の結果、近似曲線Ａｃと基本傾斜角Ｓｓとが近似度合いが大きい場合（Ｓ４０でＹｅｓ）、例えば、近似曲線Ａｃと基本傾斜角Ｓｓとの二乗平均誤差が許容値以下の場合、コントローラ２０は、近似曲線Ａｃに基づいて、次の基本傾斜角Ｓｓ［ｎ＋１］を求める（Ｓ４２）。なお、ステップＳ３８において、複数種類の近似曲線Ａｃを求めている場合には、複数の近似曲線Ａｃのうち近似度合いが最大となった近似曲線Ａｃに基づいて、Ｓｓ［ｎ＋１］を求めればよい。一方、近似曲線Ａｃと基本傾斜角Ｓｓとの近似度合いが小さい場合（Ｓ４０でＮｏ）、コントローラ２０は、過去Ｎ枚分の基本傾斜角Ｓｓの代表値、例えば、平均値等を、次の基板１１０の基本傾斜角Ｓｓ［ｎ＋１］と設定する（Ｓ４４）。そして、次の基板１１０の基本傾斜角Ｓｓ［ｎ＋１］が求まれば、これを式４に当てはめて、次の基板１１０の補正量Ｃ［ｎ＋１］を算出する（Ｓ４６）。
以上の説明で明らかなとおり、本例では、基本傾斜角Ｓｓの変化傾向に応じて、補正量Ｃの算出ポリシーを変更している。これにより、より適切な補正量Ｃを算出することができ、チップ１００の実装面１１２に対する平行度をより向上できる。
なお、ここまで説明した構成は、一例であり、少なくとも、必要なタイミングで検出傾斜角Ｓｄに基づいて保持面傾斜角Ｓｂの補正量Ｃを算出し、算出された補正量Ｃに応じて保持面傾斜角Ｓｂを変更するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、これまでの説明では、基本傾斜角Ｓｓの変化傾向に応じて、補正量Ｃの算出ポリシーを変更している。しかし、補正量Ｃの算出手順は、適宜、変更されてもよい。したがって、例えば、基本傾斜角Ｓｓの変化傾向に関わらず、常に直近の検出傾斜角Ｓｄ［ｎ］を相殺する値を、次の基板１１０の補正量Ｃ［ｎ＋１］として算出してもよい。
また、図４のフローチャートでは、検出傾斜角Ｓｄの測定（Ｓ１４）および保持面傾斜角Ｓｂの補正（Ｓ２０、Ｓ２２）を一枚の基板１１０ごとに行っている。しかし、こうした検出傾斜角Ｓｄの測定および保持面傾斜角Ｓｂの実施間隔は、適宜、変更されてもよい。したがって、検出傾斜角Ｓｄの測定および保持面傾斜角Ｓｂの補正は、複数枚間隔や、一定時間間隔で実施されてもよい。また、検出傾斜角Ｓｄの測定の実施間隔と、保持面傾斜角Ｓｂの補正の実施間隔は、同じである必要はなく、互いに違っていてもよい。例えば、図８に示すように、検出傾斜角Ｓｄの測定（Ｓ１４）は、基板１１０一枚ごとに実施し、保持面傾斜角Ｓｂの補正（Ｓ２０，Ｓ２２）は、Ｉｍａｘ枚ごとに実施するようにしてもよい。かかる構成とすることで、保持面傾斜角Ｓｂの補正の実施回数を減らすことができ、ひいては、半導体装置の製造のタクトタイムを低減できる。
また、これまでの説明では、保持面傾斜角Ｓｂの補正を、基板１１０単位で行っていたが、基板１１０内の位置ごとに、保持面傾斜角Ｓｂの補正を行ってもよい。例えば、図９に示すように、基板１１０内の位置Ｐａ～Ｐｃによって検出傾斜角Ｓｄ＿ａ～Ｓｄ＿ｃが異なる場合、コントローラ２０は、この基板１１０内の位置Ｐａ～Ｐｃと、その検出傾斜角Ｓｄ＿ａ～Ｓｄ＿ｃと、を対応付けて記録したマップを生成する。そして、このマップに基づいて、位置Ｐａ～Ｐｃごとの補正量Ｃ＿ａ～Ｃ＿ｃを算出し、位置Ｐａ～Ｐｃごとに、保持面傾斜角Ｓｂを補正してもよい。かかる構成とすることで、チップ１００の実装面１１２に対する平行度をより向上できる。
また、本例では、実装ツール２２を揺動させることで、保持面傾斜角Ｓｂを変更している。しかし、実装ツール２２に替えて、ステージ１２を揺動させることで、保持面傾斜角Ｓｂを変更してもよい。例えば、ステージ１２を、進退可能な複数の支持柱で支持し、この支持柱の進退量を調整することで、ステージ１２の傾き、ひいては、チップ保持面２６の載置面２１に対する傾斜角（すなわち保持面傾斜角Ｓｂ）を変更できるようにしてもよい。
１０ 製造装置、１２ ステージ、１４ 実装ヘッド、１６ 測定機構、１８ 保持面調整機構、２０ コントローラ、２１ 載置面、２２ 実装ツール、２３ 本体、２６ チップ保持面、２８ 球面空気軸受、３０ レーザ測定器、３４ 傾斜板、３６ 支持柱、３８ プロセッサ、４０ メモリ、１００ チップ、１０２ バンプ、１１０ 基板、１１２ 実装面、１１４ 電極。

Claims (8)

  1. 基板が載置される載置面を有するステージと、
    チップを保持するチップ保持面を有し、前記ステージに載置された前記基板に前記チップを配置する実装ヘッドと、
    前記実装ヘッドにより前記基板の実装面に載置されたチップの前記実装面に対する傾斜角を検出傾斜角として測定する測定機構と、
    前記チップ保持面の前記載置面に対する傾斜角である保持面傾斜角を変更する保持面調整機構と、
    前記検出傾斜角に基づいて前記保持面傾斜角の補正量を算出し、算出された前記補正量に応じて前記保持面調整機構により前記保持面傾斜角を変更させる、コントローラと、
    を備え、
    前記コントローラは、過去に測定された複数の前記検出傾斜角を記憶しており、
    前記コントローラは、前記複数の検出傾斜角それぞれから前記保持面傾斜角の補正の影響を除去した基本傾斜角を求め、前記基本傾斜角の基板間での変化傾向に応じて、前記補正量の算出ポリシーを変更する、
    ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  2. 請求項１に記載の半導体装置の製造装置であって、
    前記コントローラは、前記基本傾斜角の基板間でのばらつきが、規定の許容値以下の場合、直近の基板について得られた前記検出傾斜角を相殺する値を前記補正量として算出する、ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  3. 請求項１または２に記載の半導体装置の製造装置であって、
    前記コントローラは、前記基本傾斜角の基板間でのばらつきが、規定の許容値超過、かつ、前記基本傾斜角が基板間で所定の規則性をもって変化する場合、前記規則性に従って次の基板の基本傾斜角を推定し、これを相殺する値を前記補正量として算出する、ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造装置であって、
    前記コントローラは、前記基本傾斜角の基板間でのばらつきが、規定の許容値超過、かつ、前記基本傾斜角が基板間でランダムに変化する場合、前記複数の基板について得られた前記複数の基本傾斜角の代表値を次の基板の基本傾斜角として推定し、これを相殺する値を前記補正量として算出する、ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造装置であって、
    前記コントローラは、一つの基板に載置された複数のチップそれぞれについて前記検出傾斜角が得られた場合、複数のチップについて得られた複数の検出傾斜角の代表値を、前記一つの基板の前記検出傾斜角として取り扱う、ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  6. 請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造装置であって、
    前記コントローラは、一つの基板に載置された複数のチップそれぞれについて前記検出傾斜角が得られた場合、各チップの前記基板内の位置と、各チップの前記検出傾斜角と、の対応関係を記録したマップを生成し、前記マップに基づいて、各チップ位置それぞれについて前記補正量を算出する、ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  7. 請求項１から６のいずれか1項に記載の半導体装置の製造装置であって、
    前記実装ヘッドは、前記チップ保持面を含む実装ツールと、前記実装ツールを保持する球面空気軸受と、を有しており、
    前記球面空気軸受は、前記実装ツールをその揺動を許容した状態で保持するフリー状態と、前記実装ツールをその揺動を阻害した状態で保持するロック状態と、に切り替え可能であり、
    前記保持面調整機構は、
    前記チップ保持面が当接する傾斜板と、
    前記傾斜板を支持する複数の支持柱であって、互いに独立して進退することで前記傾斜板の角度を任意に変更する複数の支持柱と、
    を有する、ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  8. 半導体装置の製造方法であって、
    実装ツールのチップ保持面でチップを保持し、前記実装ツールを移動させて前記チップを、ステージの載置面に載置された基板の実装面に載置するボンディングステップと、
    前記実装面に載置されたチップの上面と前記実装面との傾斜角を検出傾斜角として測定する測定ステップと、
    前記検出傾斜角に基づいて、前記チップ保持面の前記ステージに対する傾斜角である保持面傾斜角の補正量を算出する補正量算出ステップと、
    前記保持面傾斜角を変更する保持面調整機構により、前記保持面傾斜角を前記補正量に応じて変更する補正ステップと、
    過去に測定された複数の前記検出傾斜角を記憶するステップと、
    を備え、
    前記補正量算出ステップにおいて、前記複数の検出傾斜角それぞれから前記保持面傾斜角の補正の影響を除去した基本傾斜角を求め、前記基本傾斜角の基板間での変化傾向に応じて、前記補正量の算出ポリシーを変更する、
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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