JP7257296B2

JP7257296B2 - ダイボンディング装置および半導体装置の製造方法

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Publication number: JP7257296B2
Application number: JP2019163087A
Authority: JP
Inventors: 一信酒井; 太陽諸町
Original assignee: ファスフォードテクノロジ株式会社
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2023-04-13
Anticipated expiration: 2039-09-06
Also published as: JP2021044292A

Description

本開示はダイボンディング装置に関し、例えばフリップチップボンダに適用可能である。

一般に、ダイと呼ばれる半導体チップを、例えば、配線基板やリードフレームなど（以下、総称して基板という。）の表面に搭載するダイボンダにおいては、一般的に、コレット等の吸着ノズルを用いてダイを基板上に搬送し、押付力を付与すると共に、接合材を加熱することによりボンディングを行うという動作（作業）が繰り返して行われる。さらに、ダイボンダの中には、ピックアップしたダイ（表面にバンプを備えるダイ）を裏返し（フリップ）し表面を下（フェースダウン）にして基板に装着するフリップチップボンダがある（特許文献１）。
また、ダイの裏面にダイアタッチフィルム（Die Attach Film：ＤＡＦ、以下、ＤＡＦともいう。）と呼ばれる粘着材料が貼り付けられている場合がある（特許文献２）。

特開２０１８－５６１６９号公報特開２０１５－２１１１９１号公報

フェースダウンのボンディングを行うダイボンディング装置において、裏面にＤＡＦが貼り付けられているダイを扱う場合、コレットがＤＡＦを吸着することがあり、ＤＡＦによってコレットにダイの貼り付きが発生することがある。
本開示の課題は、ＤＡＦ付ダイの扱いが容易なダイを反転する機能を有するダイボンディング装置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、ダイ供給部からダイをピックアップして反転して保持する第一ヘッドと、前記ダイを吸着する第二コレットを備え、前記第一ヘッドでピックアップした前記ダイをピックアップする第二ヘッドと、前記第二ヘッドでピックアップした前記ダイが載置され、載置された前記ダイを反転して保持する反転機能および反転しないで保持する非反転機能の両方を備える第一ステージと、前記第一ステージに載置された前記ダイをピックアップし、第二ステージ上の基板に載置する第三ヘッドと、を備える。前記第二コレットは金属と当該金属よりもダイアタッチフィルムが貼り付かない低粘着性材料とで構成され、前記第二コレットの吸着面は前記低粘着性材料で形成されている。

上記ダイボンディング装置によれば、ＤＡＦ付ダイの扱いが容易になる。

図１はフェースダウンのボンディングの一例を説明する図である図２はフェースアップのボンディングの一例を説明する図である。図３はフェースダウンのボンディングの他例を説明する図である。図４は実施例のフリップチップボンダの概略を示す上面図である。図５は図４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及びトランスファヘッドの動作を説明する図である。図６は図４において矢印Ｂ方向から見たときに、ボンディングヘッドの動作を説明する図である。図７は図４のダイ供給部の主要部を示す概略断面図である。図８はトランスファヘッドのコレットの構造を説明する図である。図９は図４のフリップチップボンダで実施されるフェースダウンボンディング方法を示すフローチャートである。図１０は図４のフリップチップボンダで実施されるフェースアップボンディング方法を示すフローチャートである。図１１は図４のトランスファヘッドのコレットおよびコレットホルダの第一変形例の断面図である。図１２は図４のトランスファヘッドのコレットの第二変形例を示す図である。

以下、実施形態および実施例について、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。

本願発明者らは、フリップチップボンダによりダイの表面を下にして基板に載置するフェースダウンのボンディングおよびダイの表面を上にして基板に載置するフェースアップのボンディングの両方を行うことを検討した。これについて図１、２を用いて説明する。図１はフェースダウンのボンディングの一例を説明する図である。図２はフェースアップのボンディングの一例を説明する図である。

図１に示すように、ダイＤは表面を上にダイシングテープＤＴ上に保持されている。ここで、ダイＤの表面（上面）にはバンプＢＰが設けられている。ダイＤの表面をバンプ面ともいう。第一ヘッドとしてのピックアップフリップヘッドＰＦＨの先端に設けられた第一コレットとしてのコレットＣＬＰはダイＤの表面を吸着してダイシングテープＤＴからピックアップする。ピックアップフリップヘッドＰＦＨは上下に反転し、ダイＤの裏面が上に向く。第一ステージとしてのトランスファヘッドＴＨの先端に設けられた第二コレットとしてのコレットＣＬＴはダイＤの裏面を吸着してピックアップフリップヘッドＰＦＨからピックアップする。トランスファヘッドＴＨはダイＤをトランスファステージＴＳに載置する。このとき、ダイＤの表面は下を向いている。第三ヘッドとしてのボンディングヘッドＢＨの先端の第三コレットとしてのコレットＣＬＢはダイＤの裏面を吸着してトランスファステージＴＳからピックアップして第二ステージとしてのボンディングステージＢＳ上の基板Ｐに載置する。このとき、ダイＤの表面は下を向いている（フェースダウンされている）。

図１で説明した装置を用いて、フェースアップボンディングする例を説明する。図２に示すように、ダイＤは表面を上にダイシングテープＤＴ上に保持されている。ここで、ダイＤの裏面（下面）にはダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）ＤＦが貼り付けられている。ダイＤの裏面をＤＡＦ面ともいう。ピックアップフリップヘッドＰＦＨの先端に設けられたコレットＣＬＰはダイＤの表面を吸着してダイシングテープＤＴからピックアップする。ピックアップフリップヘッドＰＦＨは上下に反転し、ダイＤの裏面が上を向く。トランスファヘッドＴＨの先端に設けられたコレットＣＬＴはダイＤの裏面（ＤＡＦ面）を吸着してピックアップフリップヘッドＰＦＨからピックアップする。このとき、ダイアタッチフィルムＤＦがコレットＣＬＴの吸着面に当接する。トランスファヘッドＴＨはダイＤをトランスファステージＴＳ１に載置する。このとき、ダイＤの表面は下を向いている。トランスファステージＴＳ１は反転し、ダイＤの表面が上を向いて、トランスファステージＴＳ２に載置される。ボンディングヘッドＢＨの先端のコレットＣＬＢはダイＤの表面を吸着してトランスファステージＴＳ２からピックアップして基板に載置する。このとき、ダイＤの表面は上を向いている（フェースアップされている）。

上述したように、フェースダウンのボンディングを行うフリップチップボンダを用いてフェースアップのボンディングを行うと、例えばトランスファヘッドＴＨのコレットＣＬＴの吸着面がダイアタッチフィルムＤＦと当接し、ダイの貼り付きが発生することがある。

フェースアップの製品をのみ着工する場合、通常、反転受け渡しを行うピックアップフリップヘッドＰＦＨやトランスファヘッドＴＨは不要であり、コレットはダイの裏面を保持することはない。しかし、上述したように、フェースアップおよびフェースダウンの両方の製品を着工する装置では、ピックアップフリップヘッドＰＦＨやトランスファヘッドＴＨを用いるため、ダイの裏面にＤＡＦが貼付された製品を着工する場合、ボンディングヘッドまでの何れかのダイを吸着する装置でダイの裏面（ＤＡＦ面）を保持する必要がある。

なお、図１で説明した装置を用いて、裏面にＤＡＦが貼付されたダイ（ＤＡＦ付ダイ）をフェースダウンボンディングする場合も図２で説明したフェースアップのボンディングと同様な問題がある。これについて図３を用いて説明する。図３はフェースダウンのボンディングの他例を説明する図である。

図３に示すように、ダイＤは表面を上にダイシングテープＤＴ上に保持されている。ここで、ダイＤの裏面（下面）にはＤＡＦが貼り付けられている。ピックアップフリップヘッドＰＦＨの先端に設けられたコレットＣＬＰはダイＤの表面を吸着してダイシングテープＤＴからピックアップする。ピックアップフリップヘッドＰＦＨは上下に反転し、ダイＤの裏面が上を向く。トランスファヘッドＴＨの先端に設けられたコレットＣＬＴはダイＤの裏面（ＤＡＦ面）を吸着してピックアップフリップヘッドＰＦＨからピックアップする。トランスファヘッドＴＨはダイＤをトランスファステージＴＳ１に載置する。このとき、ダイＤの表面は下を向いている。ボンディングヘッドＢＨの先端のコレットＣＬＢはダイＤの裏面（ＤＡＦ面）を吸着してトランスファステージＴＳ１からピックアップしてペースト状接着剤ＰＡが塗布された基板Ｐに載置する。このとき、ダイＤの表面は下を向いている（フェースダウンされている）。

よって、ＤＡＦ付ダイをフェースダウンのボンディングを行うと、例えばトランスファヘッドＴＨのコレットＣＬＴの吸着面およびボンディングヘッドＢＨのコレットＣＬＢの吸着面がダイアタッチフィルムＤＦと当接し、ダイの貼り付きが発生することがある。

そこで、実施形態では、ダイＤのダイアタッチフィルムＤＦが当接するコレットは主に金属で構成し、少なくともダイＤのダイアタッチフィルムＤＦが当接する吸着面は当該金属の摩擦係数よりも小さくなる低摩擦材料で構成する。コレットを構成する金属に低摩擦材料をコーティング（低摩擦表面処理）してもよいし、コレットの吸着面側を低摩擦材料で形成してもよい。ここで、コレットの吸着面を低摩擦材料で形成することにより、当該吸着面はＤＡＦが貼り付き難くなるので、低摩擦材料は低粘着性材料ともいい、低摩擦表面処理は低粘着表面処理ともいう。これにより、ＤＡＦの貼り付きを低減することが可能となる。コレットを構成する金属は超硬金属が好ましい。これにより、耐摩耗性が向上する。

なお、ダイＤのダイアタッチフィルムＤＦが当接しないコレットは主に金属で構成し、吸着面は当該金属の摩擦係数と同等か大きくなるよう構成する。これにより、バンプ面を吸着する場合はその吸着力が低下しない。

他の実施形態では、ダイＤのダイアタッチフィルムＤＦが当接するコレットは主に金属で構成し、少なくともダイＤのダイアタッチフィルムＤＦが当接する吸着面は非粘着性材料（ＤＡＦが貼り付かない材料）で構成する。コレットを構成する金属に非粘着材料をコーティング（非粘着表面処理）してもよいし、コレットの吸着面側を非粘着性材料で形成してもよい。これにより、ＤＡＦの貼り付きを防止することが可能となる。

例えば、対象となるコレットは、図２のフェースアップのボンディングにおいては、トランスファヘッドＴＨのコレットＣＬＴであり、図３のフェースダウンのボンディングにおいては、トランスファヘッドＴＨのコレットＣＬＴおよびボンディングヘッドＢＨのコレットＣＬＢである。なお、ピックアップフリップヘッドＰＦＨのコレットＣＬＰの吸着面はコレットＣＬＴまたはコレットＣＬＢと同様に低摩擦材料または非粘着性材料で構成にしてもよいし、低摩擦材料または非粘着性材料を用いず、例えば耐摩耗性が大きい材料で構成してもよい。また、図２の場合は、ボンディングヘッドＢＨのコレットＣＬＢの吸着面は、低摩擦材料または非粘着性材料を用いず、例えば耐摩耗性が大きい材料で構成してもよい。

実施形態によれば、コレットへのＤＡＦ付ダイの貼付き力が低減され、真空吸着のＯＮ－ＯＦＦで脱着することが可能になり、フリップチップボンダによってＤＡＦ付ダイを扱うことが可能になる。また、コレットのＤＡＦの貼付きが低減されることにより、洗浄も容易にすることが可能になる。

なお、図２のフェースアップのボンディングにおいては、トランスファステージＴＳ２の上面はダイアタッチフィルムＤＦと当接するので、特許文献２の中間ステージの載置部のように、ダイがずれないように維持する複数の載置維持凸部と、載置維持凸部間で形成された複数の凹部とを備える凹凸パターンを有するように構成してもよいし、コレットＣＬＴと同様に、ダイＤのダイアタッチフィルムＤＦが当接する面を非粘着材料で構成してもよい。

以下、上述の実施形態のダイボンディング装置の一例であるフリップチップボンダに適用した例について説明する。なお、フリップチップボンダは、例えば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ファンアウト型ウェハレベルパッケージ（Fan Out Wafer Level Package：ＦＯＷＬＰ）やファンアウト型パネルレベルパッケージ（Fan Out Panel Level Package：ＦＯＰＬＰ）等の製造に用いられる。

図４は実施例のフリップチップボンダの概略を示す上面図である。図５は図４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及びトランスファヘッドの動作を説明する図である。図６は図４において矢印Ｂ方向から見たときに、ボンディングヘッドの動作を説明する図である。図７は図４のダイ供給部の主要部を示す概略断面図であり、図７（ａ）はＤＡＦがないダイの場合であり、図７（ｂ）はＤＡＦ付ダイの場合である。

図４に示すように、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、第一ピックアップ部２ａと、第二ピックアップ部２ｂ、第一トランスファステージ部３ａと、第二トランスファステージ部３ｂと、第一ボンディング部４ａと、第二ボンディング部４ｂ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、を備える。なお、第二ピックアップ部２ｂ、第二トランスファステージ部３ｂおよび第二ボンディング部４ｂは、それぞれピックアップされるダイＤを通りＹ軸方向に伸びる線に対して第一ピックアップ部２ａ、第一トランスファステージ部３ａおよび第一ボンディング部４ａと鏡対象に配置され、同様に構成され、同様に動作する。第二ピックアップ部２ｂ、第二トランスファステージ部３ｂおよび第二ボンディング部４ｂの各構成要素の符号の「ｂ」は第一ピックアップ部２ａ、第一トランスファステージ部３ａおよび第一ボンディング部４ａの各要素の符号の「ａ」に対応する。

まず、ダイ供給部１は、ワークの一例である基板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を突き上げる突上げユニット１３と、ウェハリング供給部１８と、を備える。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。ウェハリング供給部１８はウェハリング１４が収納されたウェハカセット（不図示）を有し、順次ウェハリング１４をダイ供給部１に供給し、新しいウェハリングに交換する。ウェハリング１４が収納されたウェハカセットはフリップチップボンダ１０の外部からウェハリング供給部１８に供給される。ダイ供給部１は、所望のダイＤをウェハリング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、ウェハリング１４を移動する。ウェハリング１４は、ウェハ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。

第一ピックアップ部２ａはピックアップされるダイＤに対して基板供給部６Ｋ側に位置する。第一ピックアップ部２ａは、ダイＤをピックアップして反転する第一ヘッドとしてのピックアップフリップヘッド２１ａと、第一コレットとしてのコレット２２ａ（図５参照）を昇降、回転、反転及びＸ軸方向に移動させる駆動部２３ａと、ダイＤを先端に吸着保持する第二コレットとしてのコレット２６ａ（図５参照）を有する第二ヘッドとしてのトランスファヘッド２５ａと、トランスファヘッド２５ａを昇降およびＸ軸方向に移動させる駆動部２７ａと、を備える。ピックアップされるダイＤの真上にウェハ認識カメラ２４が設けられ、第一ピックアップ部２ａと第二ピックアップ部２ｂに共用される。このような構成によって、図１１に示すように、ピックアップフリップヘッド２１ａは、ウェハ認識カメラ２４の撮像データに基づいてダイＤをピックアップし、ピックアップフリップヘッド２１ａを１８０度回転させ、ダイＤを反転させて下面に向け、ダイＤをトランスファヘッド２５ａに渡す姿勢にする。トランスファヘッド２５ａは、反転したダイＤをピックアップフリップヘッド２１ａから受けとり、第一トランスファステージ部３ａに載置する。

第一トランスファステージ部３ａは、ダイＤを一時的に載置する第一ステージとしてのトランスファステージ３１ａ１，３１ａ２と、アンダビジョンカメラ３４ａと、アンダビジョン補正マーク３５ａと、を備える。トランスファステージ３１ａ１，３１ａ２は図示しない駆動部によりＹ軸方向に移動可能である。また、トランスファステージ３１ａ１はダイＤを吸着して反転し、トランスファステージ３１ａ２の上に載置可能であり、制御装置７により、トランスファステージの機能が設定される。トランスファステージ３１ａ２のダイＤのＤＡＦ面と当接する面は、ＤＡＦ面との接触面積を下げるように突起状、あるいは多くの溝を設けている。

第一ボンディング部４ａはピックアップされるダイＤに対して基板供給部６Ｋ側に位置する。第一ボンディング部４ａは、トランスファステージ３１ａ１，３１ａ２からダイＤをピックアップし、搬送されてくる基板Ｐ上にボンディングする。第一ボンディング部４ａは、第三ヘッドとしてのボンディングヘッド４１ａと、ボンディングヘッド４１ａをＺ軸方向に移動させるボンドヘッドテーブル４５ａと、ボンドヘッドテーブル４５ａをＹ軸方向に移動させるガントリテーブル（Ｙビーム）４３ａと、ガントリテーブル４３ａをＸ軸方向に移動させる一対のＸビーム（不図示）と、基板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ドカメラ４４ａと、を備える。ガントリテーブル４３ａは第二ステージとしてのボンディングステージＢＳ（図６参照）上を跨るようにＹ軸方向に伸びてその両端がそれぞれＸ軸方向に移動自在に一対のＸビームに支持されている。ダイＤが基板Ｐにボンディングされる際、基板ＰはボンディングステージＢＳに吸着固定されている。ボンドカメラ４４ａはボンドヘッドテーブル４５ａに設けられている。図６に示すように、ボンディングヘッド４１ａは四つのダイＤを先端に吸着保持する第三コレットとしてのコレット４２ａ１，４２ａ２，４２ａ３，４２ａ４をそれぞれ有するボンディングヘッド４１ａ１，４１ａ２，４１ａ３，４１ａ４を備える。このような構成によって、ボンディングヘッド４１ａは、トランスファステージ３１ａ１，３１ａ２からダイＤをピックアップし、アンダビジョンカメラ３４ａおよびボンドカメラ４４ａでボンディングヘッドがダイＤを保持する位置を撮像する。この撮像データに基づいてボンディング位置決め補正位置を算出し、ボンディングヘッドを移動して基板ＰにダイＤをボンディングする。

搬送部５は、基板Ｐ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に沿ってボンディング位置まで移動し、ボンディング後基板搬出部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をボンディング中に、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。基板Ｐはフリップチップボンダ１０の外部から基板供給部６Ｋに搬入され、ダイＤが載置された基板Ｐは基板搬出部６Ｈからフリップチップボンダ１０の外部に搬出される。

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）やデータを格納する記憶装置（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。

図７に示すように、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。

ダイシングテープ１６上ではダイＤの表面は上を向いており、フェースダウンボンディングを行うダイＤの表面には、図７（ａ）に示すように、例えばバンプＢＰが設けられている。なお、図７（ａ）ではバンプＢＰは矩形で示しているが、バンプＢＰは例えば球状でダイＤの表面に離散して複数設けられる。

他方、例えば、フェースアップボンディングを行うダイＤを基板Ｐに接着する接着剤は、液状からフィルム状となり、図７（ｂ）に示すように、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）１９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１９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１９に対して行なわれる。よって、ダイＤの裏面にダイアタッチフィルム１９が設けられる。

次に、トランスファヘッドのコレットの構造について図８を用いて説明する。図８（ａ）はトラスファヘッドのコレットの正面図である。図８（ｂ）はトランスファヘッドのコレットの底面図である。図８（ｃ）は図８（ａ）のＥ－Ｅ線の断面図である。

図８では、コレット２６ａはコレット８１として説明する。コレット８１はコレットホルダ８２にフランジ８３を圧入し接着されてコレットホルダ８２に取り付けられる。接着には円筒部品の嵌め合い用接着剤、例えばヘンケル社のロックタイト６２０を使用する。コレットホルダ８２およびフランジ８３は金属、例えばステンレス（ＳＵＳ）で形成されている。コレット８１は金属８１ａ、例えば超硬合金（Ｇ２）で形成され、その表面は低粘着（非粘着を含む）表面処理がなされて低粘着性材料８１ｂが形成されている。コレット８１は複数（本例では６個）の吸着孔８１ｃを有している。吸着孔８１ｃはコレットホルダ８２の空間８２ａおよび吸引孔８２ｂを介して真空装置に連通され、ダイＤは真空吸着される。

図１のようなフェースダウンのボンディング時は、トランスファヘッド２５ａのコレット２６ａは、ダイアタッチフィルム１９が貼付されていないダイＤの裏面（シリコン面）と当接するので、シリコンとの摩擦による磨耗を最小限にするため、コレット２６ａの表面は耐摩耗性を備えるのが好ましい。よって、コレット８１は耐摩耗性と低粘着性（非粘着性を含む）とを併せ持つ素材のコーティングが好ましい。

図３に示すように、ダイアタッチフィルム１９が貼付されたダイＤをフェースダウンのボンディングをする場合、ボンディングヘッド４１ａのコレット４２ａ１，４２ａ２，４２ａ３，４２ａ４も、トランスファヘッド２５ａのコレット２６ａ（コレット８１）と同様の構造である。ボンディング時の衝撃による変形などを最小限にするため、コレット２６ａの表面は耐摩耗性を備えるのが好ましい。

耐摩耗性を重視する場合は、アルミまたはアルミ合金をコレットの基体として硬質アルマイトとフッ素樹脂の複合合成被膜プロセスであるタフラム（登録商標）でコーティングしてもよいし、主として炭化水素、または、炭素の同素体から成る非晶質の硬質膜（硬質炭素膜）であるＤＬＣ（Diamond-Like Carbon）コーティングをしてもよい。これらのコーティングの摩擦係数はコレットの基体よりも小さくなる。すなわち、低摩擦表面処理を行うことにより低粘着性になる。

ＤＡＦが貼り付かないことを重視する場合は、非粘着表面処理を行う。非粘着表面処理がなされた表面の非粘着性は、フッ素樹脂コーティングよりも小さい力（例えば０ｇ）で布粘着テープが剥がれる。非粘着表面処理された表面の耐摩耗性は、フッ素樹脂コーティングよりも大きいのが好ましい。非粘着表面処理の例について以下列記する。
（１）アルコキシシランを主原料としたシリコン系コーティング剤でありフッ素樹脂コーティングよりも硬質でシリコンコーティングと同等の非粘着性を有するシリセラコート８０１１（大阪ガスケミカル株式会社）
（２）特殊溶射とセラミックコーティング・シリコンコーティングの複合表面処理であるＡＳコート（日本鋳造技術研究所）
（３）母材をブラストで凹凸を付け、その面にセラミック溶射を施し、凹面（溝部）に非粘着物質（熱硬化性ケイ素系ポリマー）をコーティングするノンスティックコーティング（日建塗装工業）
（４）粘着を嫌う面に凹凸を付け凹部に特殊樹脂を凹凸形状を残しながら埋め込むトシカル（登録商標）Ｓコーティング（株式会社トシコ）

ピックアップフリップヘッド２１ａのコレット２２ａはコレット８１と同様に金属、例えば超硬合金（Ｇ２）で形成され、その表面は低粘着（非粘着を含む）表面処理をしてもよいし、しなくてもよい。ボンディングヘッド４１ａのコレット４２ａ１等はコレット８１と同様に金属、例えば超硬合金（Ｇ２）で形成され、その表面は低粘着（非粘着を含む）表面処理をしてもよいし、しなくてもよい。図３のフェースダウンボンディングを行う場合は、コレットの表面は低粘着（非粘着を含む）表面処理を行うのが好ましい。

次に、実施例のフリップチップボンダにおいて実施される図１または図３に示すようなフェースダウンボンディング方法（半導体装置の製造方法）について図９を用いて説明する。図９は実施例のフリップチップボンダで実施されるフェースダウンボンディング方法を示すフローチャートである。

第一ピックアップ部２ａ、第一トランスファステージ部３ａおよび第一ボンディング部４ａ側を中心に説明するが、第二ピックアップ部２ｂ、第二トランスファステージ部３ｂおよび第二ボンディング部４ｂ側も同様である。なお、第二ピックアップ部２ｂ、第二トランスファステージ部３ｂおよび第二ボンディング部４ｂは第一ピックアップ部２ａ、第一トランスファステージ部３ａおよび第一ボンディング部４ａと干渉しない範囲で並行して動作する。

フリップチップボンダ１０で半導体装置を製造する場合、ウェハリング１４が収納されたウェハカセットはフリップチップボンダ１０の外部からウェハリング供給部１８に搬入される。また、基板Ｐはフリップチップボンダ１０の外部から基板供給部６Ｋに搬入される。ダイＤが実装された基板Ｐは基板搬出部６Ｈからフリップチップボンダ１０の外部に搬出される。フリップチップボンダ１０内の動作について以下説明する。なお、フェースダウンボンディング方法では、制御装置７はトランスファステージ３１ａ１，３１ａ２を非反転機能に設定する。

ステップＳ１：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ェハ保持台１２を移動し、ウェハ認識カメラ２４の撮像データに基づいて剥離対象ダイを突上げユニット１３とコレット２２ａ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の上面に吸着させる。制御装置７は、コレット２２ａ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、コレット２２ａにダイＤの表面（上面）を吸着させる。制御装置７はコレット２２ａ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２１ａによりピックアップされる。

ステップＳ２：制御装置７はピックアップフリップヘッド２１ａを上方およびトランスファヘッド２５ａの方向に移動させる。

ステップＳ３：制御装置７はピックアップフリップヘッド２１ａを１８０度回転させ、ダイＤの表面を下に向け、言い換えるとダイＤの裏面を上に向け、ダイＤをトランスファヘッド２５ａに渡す姿勢にする。

ステップＳ４：制御装置７はピックアップフリップヘッド２１ａのコレット２２ａからトランスファヘッド２５ａのコレット２６ａによりダイＤの裏面（上面）をピックアップして、ダイＤの受渡しを行う。

ステップＳ５：制御装置７は、ピックアップフリップヘッド２１ａを反転し、コレット２２ａの吸着面を下に向ける。

ステップＳ６：ステップＳ５の前または並行して、制御装置７はトランスファヘッド２５ａをトランスファステージ３１ａ１に移動する。

ステップＳ７：制御装置７はトランスファヘッド２５ａに保持しているダイＤをトランスファステージ３１ａ１に載置する。このとき、ダイＤの表面が下を向いている。

ステップＳ８：制御装置７はトランスファヘッド２５ａをダイＤの受渡し位置に移動させる。制御装置７はステップＳ１～Ｓ８を所定回数（実施例では４回）繰り返す。

ステップＳ９：ステップＳ８の後または並行して、制御装置７はトランスファステージ３１ａ１をボンディングヘッド４１ａとの受渡し位置に移動させる。

ステップＳＡ：制御装置７はボンドカメラ４４ａによりトランスファステージ３１ａ１に保持されたダイＤを撮像すると共に、トランスファステージ３１ａ１からボンディングヘッド４１ａのコレット４２ａにより複数（実施例では四つ）のダイＤを一括してピックアップして、ダイＤの受渡しを行う。

ステップＳＢ：制御装置７は、ボンディングヘッド４１ａ１，４１ａ２，４１ａ３，４１ａ４のコレット４２ａ１，４２ａ２，４２ａ３，４２ａ４が保持している四つのダイＤをトランスファステージ３１ａ１から基板Ｐ上に移動させる。このとき、ボンドカメラ４４ａを移動させながらアンダビジョン補正マーク３５ａを撮像すると共に、アンダビジョンカメラ３４ａで移動している四つのダイＤを撮像する。制御装置７は、ガントリテーブル４３ａをＸ軸方向に移動させると共にボンディングヘッド４１ａはＹ軸方向に移動させる。

ステップＳＣ：制御装置７は、ボンドカメラ４４ａにより基板を撮像し、ボンドカメラ４４ａにより撮像したアンダビジョン補正マーク３５ａのデータ、アンダビジョンカメラ３４ａにより撮像したダイＤのデータおよびボンドカメラ４４ａにより撮像した基板のデータに基づいて、トランスファステージ３１ａ１からボンディングヘッド４１ａ１，４１ａ２，４１ａ３，４１ａ４のコレット４２ａ１，４２ａ２，４２ａ３，４２ａ４でピックアップした四つのダイＤを一括して基板Ｐ上に載置する。このとき、ダイＤの表面が下を向いている。

ステップＳＤ：制御装置７はボンディングヘッド４１ａ１，４１ａ２，４１ａ３，４１ａ４をトランスファステージ３１ａ２との受渡し位置に移動させる。

ステップＳＥ：制御装置７はトランスファステージ３１ａ１をトランスファヘッド２５ａとの受渡し位置に移動させる。

なお、上記フローでは、トランスファステージ３１ａ１を使用した例であるが、トランスファステージ３１ａ２を使用した場合も同様である。

次に、実施例のフリップチップボンダにおいて実施される図２に示すようなフェースアップボンディング方法（半導体装置の製造方法）について図１０を用いて説明する。図１０は実施例のフリップチップボンダで実施されるフェースアップボンディング方法を示すフローチャートである。

フェースアップボンディング方法のステップＳ１～Ｓ９，ＳＣ～ＳＥはフェースダウンボンディング方法と同様である。以下、フェースダウンボンディング方法と異なる点を中心に説明する。なお、フェースアップボンディング方法では、制御装置７はトランスファステージ３１ａ１，３１ａ２を反転機能に設定する。

ステップＳ９ａ：ステップＳ９の後、制御装置７は、ダイＤを吸着したままトランスファステージ３１ａ１を１８０度回転（反転）させ、吸着を解除して反転したダイＤをトランスファステージ３１ａ２に載置する。このとき、ダイＤの裏面（ＤＡＦ面）は下を向いており、トランスファステージ３１ａ２の上面に当接する。

ステップＳＡ：制御装置７はボンドカメラ４４ａによりトランスファステージ３１ａ２に保持されたダイＤを撮像すると共に、トランスファステージ３１ａ２からボンディングヘッド４１ａのコレット４２ａにより複数（実施例では四つ）のダイＤの表面（上面）を一括してピックアップして、ダイＤの受渡しを行う。

ステップＳＢ：制御装置７は、ボンディングヘッド４１ａ１，４１ａ２，４１ａ３，４１ａ４のコレット４２ａ１，４２ａ２，４２ａ３，４２ａ４が保持している四つのダイＤをトランスファステージ３１ａ２から基板Ｐ上に移動する。このとき、ボンドカメラ４４ａを移動させながらアンダビジョン補正マーク３５ａを撮像すると共に、アンダビジョンカメラ３４ａで移動している四つのダイＤを撮像する。このとき、ダイＤの裏面が下を向いている。ガントリテーブル４３ａはＸ軸方向に移動すると共にボンディングヘッド４１ａはＹ軸方向に移動する。

＜変形例＞
以下、実施例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、上述の実施例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、上述の実施例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、上述の実施例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）
第一変形例のコレットおよびコレットホルダについて図１１を用いて説明する。図１１は図４のトランスファヘッドのコレットおよびコレットホルダの第一変形例の断面図である。図１１では、コレット２６ａはコレット８１として説明する。

コレット８１はネジによりコレットホルダ８２に取り付けられ、交換可能である。コレットホルダ８２は金属、例えばステンレス（ＳＵＳ）で形成されている。コレット８１は金属８１ａ、例えば超硬合金（Ｇ２）やステンレス（ＳＵＳ）で形成され、実施例と同様に、その表面は低粘着（非粘着を含む）表面処理がなされて低粘着性（非粘着性を含む）材料８１ｂが形成されている。コレットホルダ８２は超硬合金（Ｇ２）で形成されてもよい。この場合、コレットホルダ８２に形成されている雌ネジのネジ山の潰れを低減することができる。

第一変形例によれば、ダイの仕様（ＤＡＦ有無、種類）に応じてコーティングの有無、材質を変えたコレットを交換しながら処理を行うことが可能である。これにより、コレットの劣化や汚染を最小限に抑えることができる。

第一変形例のコレット８１は交換可能であるので、例えば、図２のフェースアップのボンディングおよび図３のフェースダウンのボンディングを行うときは、低粘着（非粘着を含む）表面処理されたコレットを用い、図１のフェースダウンのボンディングを行うときは、低粘着（非粘着を含む）表面処理を行っていないコレットを用いるようにしてもよい。この場合、低粘着（非粘着を含む）処理されたコレットの耐摩耗性は実施例よりも弱くてもよい。

（第二変形例）
第二変形例におけるトランスファヘッドのコレットについて図１２を用いて説明する。図１２（ａ）は図４のトランスファヘッドのコレットの第二変形例の底面図であり、図１２（ｂ）の図１２（ａ）のＦ－Ｆ線断面図である。図１２では、コレット２６ａはコレット８１として説明する。

第二変形例のコレット８１はラバーで形成された基底部８５の側面に接着され、基底部８５は図示しないコレットホルダに取り付けられ、交換可能である。コレット８１は金属８１ａ、例えばステンレス（ＳＵＳ）で形成され、実施例と同様に、その表面は低粘着（非粘着を含む）表面処理がなされて低粘着性（非粘着性を含む）材料８１ｂが形成されている。第二変形例のコレット８１も交換可能であるので、第一変形例と同様な効果を奏する。

（第三変形例）
コレットのダイ吸着面は、ダイとの接触面積を下げるように突起状または多くの溝を設け、その突起部分は低粘着（非粘着を含む）表面処理を行う。この場合、トランスファヘッド２５ａのコレット２６ａがダイＤのＤＡＦ面を吸着するときには、ピックアップフリップヘッド２１ａのコレット２２ａがダイＤのバンプ面を吸着するときの真空圧より弱い圧力で吸着を行う。これにより、ＤＡＦ面への接触面の圧力を低減し、ＤＡＦ面の損傷を最小限にすることができる。また、ＤＡＦ面（裏面）は、バンプ面（表面）より平坦で摩擦抵抗は大きいため、弱い圧力で吸着することが可能である。

以上、本発明者らによってなされた発明を実施形態、実施例および変形例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態、実施例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、実施例では反転機構をピックアップフリップヘッドに設けて、トランスファヘッドでピックアップフリップヘッドからダイを受け取りトランスファステージに載置し、トランスファステージで反転／非反転する例を説明したが、これに限定されるものではなく、ピックアップヘッドに反転機構を設けず、トランスファステージで反転／非反転するようにしてもよい。

また、実施例ではボンディングヘッドが四つの例を説明したが、これに限定されるものではなく、一つまたは複数のボンディングヘッドであってもよい。

また、ボンディングヘッド（第三ヘッド）ＢＨはコレットの自動交換機能を設け、フェースアップボンディング時はゴムコレットを用い、フェースダウンのボンディングを行うときは、低粘着（非粘着を含む）表面処理されたコレットを用いるようにしてもよい。

また、実施例では、フリップチップボンダに適用した例について説明したが、これに限定されるものではなく、中間ステージを有するダイボンダ等にも適用することができる。この場合、中間ステージの表面を低粘着性（非粘着性を含む）材料で構成する。

また、第一変形例では、コレットはネジによりコレットホルダに取り付けられる例を説明したが、これに限定されるものではなく、コレットホルダの一部が磁石で構成され、磁石によってコレットを吸引し取り付けてもよい。

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）
１９，ＤＦ・・・ダイアタッチフィルム
２１ａ，ＰＦＨ・・・ピックアップフリップヘッド（第一ヘッド）
２２ａ，ＣＬＰ・・・コレット（第一コレット）
２５ａ，ＴＨ・・・トランスファヘッド（第二ヘッド）
２６ａ，８１，ＣＬＴ・・・コレット（第二コレット）
４１ａ、ＢＨ・・・ボンディングヘッド（第三ヘッド）
４２ａ１，ＣＬＢ・・・コレット（第三コレット）
３１ａ１，ＴＳ１・・・トランスファステージ（第一ステージ）
８１・・・コレット（第二コレット）
８１ａ・・・金属
８１ｂ・・・低粘着性材料
ＢＳ・・・ボンディングステージ（第二ステージ）

Claims

ダイを吸着する第一コレットを備え、ダイ供給部からダイの表面をピックアップして反転して裏面を上にして保持する第一ヘッドと、
前記ダイを吸着する第二コレットを備え、前記第一ヘッドでピックアップした前記ダイの裏面をピックアップする第二ヘッドと、
前記第二ヘッドでピックアップした前記ダイが裏面を上にして載置され、載置された前記ダイを反転して表面を上にして保持する反転機能および反転しないで裏面を上にして保持する非反転機能の両方を備える第一ステージと、
前記ダイを吸着する第三コレットを備え、前記第一ステージに載置された前記ダイの上面をピックアップし、第二ステージ上の基板に載置する第三ヘッドと、
前記第一ヘッド、前記第二ヘッド、前記第一ステージおよび前記第三ヘッドを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記ダイの表面を下にして前記基板に載置する第一ボンディングの場合は、前記第一ステージを非反転機能に設定し、
前記ダイの表面を上にして前記基板に載置する第二ボンディングの場合は、前記第一ステージを反転機能に設定するよう構成され、
前記第二コレットは金属と当該金属よりもダイアタッチフィルムが貼り付かない低粘着性材料とで構成され、前記第二コレットの吸着面は前記低粘着性材料で形成されているダイボンディング装置。
請求項１のダイボンディング装置において、
前記第一ボンディングの場合において、裏面に前記ダイアタッチフィルムが貼付されたダイを扱う第三ボンディングのときは、前記第三コレットは金属と当該金属よりも前記ダイアタッチフィルムが貼り付かない低粘着性材料とで構成され、前記第三コレットの吸着面は前記低粘着性材料で形成するダイボンディング装置。
請求項１のダイボンディング装置において、
前記第二コレットは、前記金属が前記低粘着性材料でコーティングされて構成されているダイボンディング装置。
請求項３のダイボンディング装置において、
前記低粘着性材料は前記ダイアタッチフィルムが貼り付かない非粘着性材料であるダイボンディング装置。
請求項３のダイボンディング装置において、
前記低粘着性材料はフッ素樹脂よりも非粘着性でありかつ耐摩耗性があるダイボンディング装置。
請求項１のダイボンディング装置において、
前記第二ヘッドは、さらに、コレットホルダを備え、
前記金属は吸着孔を有し、前記金属は前記コレットホルダに取り付けられるダイボンディング装置。
請求項６のダイボンディング装置において、
前記第二コレットは前記コレットホルダに着脱可能に取り付けられるダイボンディング装置。
請求項２のダイボンディング装置において、
前記第三コレットは、前記金属が前記低粘着性材料でコーティングされて構成されているダイボンディング装置。
請求項８のダイボンディング装置において、
前記低粘着性材料は前記ダイアタッチフィルムが貼り付かない非粘着性材料であるダイボンディング装置。
請求項９のダイボンディング装置において、
前記低粘着性材料はフッ素樹脂よりも非粘着性でありかつ耐摩耗性があるダイボンディング装置。
ダイを吸着する第一コレットを備え、ダイ供給部からダイの表面をピックアップして反転して裏面を上にして保持する第一ヘッドと、前記ダイを吸着する第二コレットを備え、前記第一ヘッドでピックアップした前記ダイの裏面をピックアップする第二ヘッドと、前記第二ヘッドでピックアップした前記ダイが裏面を上にして載置され、載置された前記ダイを反転して表面を上にして保持する反転機能および反転しないで裏面を上にして保持する非反転機能の両方を備える第一ステージと、前記ダイを吸着する第三コレットを備え、前記第一ステージに載置された前記ダイの上面をピックアップし、第二ステージ上の基板に載置する第三ヘッドと、を備え、前記第二コレットは金属と当該金属よりもダイアタッチフィルムが貼り付かない低粘着性材料とで構成され、前記第二コレットの吸着面は前記低粘着性材料で形成されているダイボンディング装置にダイが保持されたウェハリングを搬入する工程と、
前記ウェハリングからダイの表面をピックアップして反転して前記ダイの裏面を上にする工程と、
反転された前記ダイの裏面を前記第二ヘッドでピックアップし、前記ダイの裏面を上にして前記第一ステージに載置する工程と、
前記第一ステージに載置された前記ダイを反転して前記ダイの表面を上にする工程と、
前記第一ステージで反転された前記ダイをピックアップし、前記ダイの表面を上にして前記基板に載置する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
請求項１１の半導体装置の製造方法において、
前記第二コレットは、前記金属が前記低粘着性材料でコーティングされて構成されている半導体装置の製造方法。
請求項１２の半導体装置の製造方法において、
前記低粘着性材料は前記ダイアタッチフィルムが貼り付かない非粘着性材料である半導体装置の製造方法。
請求項１２の半導体装置の製造方法において、
前記低粘着性材料はフッ素樹脂よりも非粘着性でありかつ耐摩耗性がある半導体装置の製造方法。
請求項１１の半導体装置の製造方法において、
前記第二ヘッドは、さらに、コレットホルダを備え、
前記金属は吸着孔を有し、前記金属は前記コレットホルダに取り付けられる半導体装置の製造方法。
請求項１５の半導体装置の製造方法において、
前記第二コレットは前記コレットホルダに着脱可能に取り付けられる半導体装置の製造方法。
ダイを吸着する第一コレットを備え、ダイ供給部からダイの表面をピックアップして反転して裏面を上にして保持する第一ヘッドと、前記ダイを吸着する第二コレットを備え、前記第一ヘッドでピックアップした前記ダイの裏面をピックアップする第二ヘッドと、前記第二ヘッドでピックアップした前記ダイが裏面を上にして載置され、載置された前記ダイを反転して表面を上にして保持する反転機能および反転しないで裏面を上にして保持する非反転機能の両方を備える第一ステージと、前記ダイを吸着する第三コレットを備え、前記第一ステージに載置された前記ダイの上面をピックアップし、第二ステージ上の基板に載置する第三ヘッドと、を備え、前記第二コレットは金属と当該金属よりもダイアタッチフィルムが貼り付かない低粘着性材料とで構成され、前記第二コレットの吸着面は前記低粘着性材料で形成されているダイボンディング装置にダイが保持されたウェハリングを搬入する工程と、
前記ウェハリングからダイの表面をピックアップして反転して前記ダイの裏面を上にする工程と、
反転された前記ダイを前記第二ヘッドでピックアップし、前記ダイの裏面を上にして前記第一ステージに載置する工程と、
前記第一ステージに載置された前記ダイをピックアップし、前記ダイの裏面を上にして前記基板に載置する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
請求項１７の半導体装置の製造方法において、
前記第三コレットは金属と当該金属よりも前記ダイアタッチフィルムが貼り付かない低粘着性材料とで構成され、前記第三コレットの吸着面は前記低粘着性材料で形成され、
前記第二コレットおよび前記第三コレットは、それぞれの前記金属が前記低粘着性材料でコーティングされて構成されている半導体装置の製造方法。
請求項１８の半導体装置の製造方法において、
前記低粘着性材料は前記ダイアタッチフィルムが貼り付かない非粘着性材料である半導体装置の製造方法。
請求項１８の半導体装置の製造方法において、
前記低粘着性材料はフッ素樹脂よりも非粘着性でありかつ耐摩耗性がある半導体装置の製造方法。
請求項１７の半導体装置の製造方法において、
前記第二ヘッドおよび前記第三ヘッドは、さらに、それぞれコレットホルダを備え、
前記金属は吸着孔を有し、前記金属はそれぞれの前記コレットホルダに取り付けられる半導体装置の製造方法。
請求項２１の半導体装置の製造方法において、
前記第二コレットおよび前記第三コレットはそれぞれの前記コレットホルダに着脱可能に取り付けられる半導体装置の製造方法。