ダイボンダ及び半導体製造方法
【課題】
本発明は、ダイを正確にボンディングできる信頼性の高いダイボンダ及び半導体製造方法を提供することである。
【解決手段】
本発明は、ダイをウェハから吸着して基板にボンディングするボンディングヘッドと、前記ダイの位置を所定精度で前記位置決めする第１の調整機構を有し、前記ボンディングヘッドを位置決めする位置決めを機構と、前記位置決め機構を制御する位置決め制御部と、前記ボンディングヘッドに設け、前記第1の調整機構よりも高い精度で前記ダイの位置を調整する第２の調整機構とを有する。
本発明は、ダイを正確にボンディングできる信頼性の高いダイボンダ及び半導体製造方法を提供することである。
【解決手段】
本発明は、ダイをウェハから吸着して基板にボンディングするボンディングヘッドと、前記ダイの位置を所定精度で前記位置決めする第１の調整機構を有し、前記ボンディングヘッドを位置決めする位置決めを機構と、前記位置決め機構を制御する位置決め制御部と、前記ボンディングヘッドに設け、前記第1の調整機構よりも高い精度で前記ダイの位置を調整する第２の調整機構とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイボンダ及び半導体製造方法に係わり、信頼度の高いダイボンダ及び半導体製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイ(半導体チップ)を配線基板やリードフレームなどの基板に搭載してパッケージを組み立てる工程の一部に、ウェハからダイを吸着し基板にボンディングするダイボンディング工程がある。
ダイボンディング工程では、基板のボンディング面に正確にダイをボンディングする必要がある。しかしながら、基板面はボンディングし易くするために８０℃〜２５０℃前後の高温に加熱されている。高温または輻射熱によって、構成部材の位置ずれ等が発生しダイを正確な位置にボンディングできない。
【０００３】
この種の問題を解決する従来技術としては特許文献１がある。特許文献１の課題は、高温のボンディングステージから輻射熱により、ボンディング位置を検出するカメラとボンディングツールの位置の差(オフセット量)が刻々変化することである。この課題を解決するために、特許文献１では、ボンディングステージ近傍に設けたリファレンス部材を基準点としてそのオフセット量を検出し、ボンディング位置を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１-２０３２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、昨今のダイボンディングの位置決め精度はダイの微小化により１０μmと高精度の要求があり、さらにＴＳＶ(Thought Silicon Via)等の３次元実装技術の発達においては数μmと高い。それ故、高精度位置決めできる技術を開発する必要がでてきた。また、特許文献１の課題に加えて、基板や基板支持するボンディングステージ等の熱膨張により基板側のボンディング位置ずれが問題になってきた。
【０００６】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたもので、本発明の目的は、ダイを正確にボンディングできる信頼性の高いダイボンダ及び半導体製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、少なくとも以下の特徴を有する。
本発明は、ダイをウェハから吸着して基板にボンディングするボンディングヘッドと、前記ダイの位置を所定精度で前記位置決めする第１の調整機構を有し、前記ボンディングヘッドを位置決めする位置決めを機構と、前記位置決め機構を制御する位置決め制御部と、前記ボンディングヘッドに設け、前記第1の調整機構よりも高い精度で前記ダイの位置を調整する第２の調整機構とを有することを第１の特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記第２の調整機構は、前記ボンディングヘッドの先端部軸を複数の方向から作用し、所定の変位で移動させるアクチュエータを有することを第２の特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明は、前記アクチュエータを前記ダイをボンディングする面と平行な面又はボンディングする面と角度を有する面のいずれかにに前記アクチュエータを設けたことを第３の特徴とする。
さらに、本発明は、前記アクチュエータはピエゾ素子又は超磁歪素子であることを第４の特徴とする。
また、本発明は、前記複数の方向の相対する方向から前記変位を元に戻す復元力を発生する復元力手段を設けたことを第５の特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明は、ダイをボンディングヘッドでウェハから吸着するステップと、第１の調整機構により所定の精度で前記ダイの位置を調整し、第２の調整機構により前記第１の調整機構よりも高い精度で前記ダイの位置を調整して、前記ボンディングヘッドの位置決めを行うステップと、前記ボンディングヘッドが前記ダイを基板にボンディングするステップとを有することを第６の特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ダイを正確にボンディングできる信頼性の高いダイボンダ及び半導体製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態であるダイボンダを上から見た概念図である。
【図２】本発明の特徴を有するボンディング位置補正装置を有するボンディングヘッド部の実施形態の概略構成図である。
【図３】本実施形態における微調整機構の実施例１を示す図である。
【図４】本実施形態における２台の位置補正カメラの配置を示す図である。
【図５】ボンディングヘッドがダイを吸着し、ボンディング位置の上側に来たときからの処理フローを示す図である。
【図６】図５における処理フローでの撮像画面を示す図である。
【図７】本実施形態における微調整機構の実施例２を示す図である。
【図８】本実施形態における微調整機構の実施例３を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるダイボンダ１０を上から見た概念図である。ダイボンダ１０は大別してウェハ供給部１と、基板供給・搬送部５と、ダイボンディング部３と、これ等を制御する制御部４とを有する。
【００１４】
ウェハ供給部１は、ウェハカセットリフタ１１とピックアップ装置１２とを有する。ウェハカセットリフタ１１は、ウェハリングが充填されたウェハカセット(図示せず）を有し，順次ウェハリングをピックアップ装置１２に供給する。ピックアップ装置１２は、所望するダイをウェハリングからピックアップできるように、ウェハリングを移動する。
基板供給・搬送部５はスタックローダ５１と、フレームフィーダ５２と、アンローダ５３とを有する。スタックローダ５１は、ダイを接着する基板（例えば、リードフレーム）をフレームフィーダ５２に供給する。フレームフィーダ５２は、基板をフレームフィーダ５２上の２箇所の処理位置を介してアンローダ５３に搬送する。アンローダ５３は、搬送された基板を保管する。
【００１５】
ダイボンディング部３はプリフォーム部３１と、ボンディングヘッド部３２とを有する。プリフォーム部３１は、フレームフィーダ５２により搬送されてきた基板にダイ接着剤を塗布する。ボンディングヘッド部３２は、ピックアップ装置１２からダイをピックアップして上昇し、ダイをフレームフィーダ５２上のボンディングポイントまで移動させる。そして、ボンディングヘッド部３２は、ボンディングポイントでダイを下降させ、ダイ接着剤が塗布された基板上にダイをボンディングする。
【００１６】
図２は、本発明の特徴を有するボンディング位置補正装置５０を有するボンディングヘッド部３２の実施形態の概略構成図である。ボンディング位置補正装置５０は、大別して、ボンディング位置ずれ量を検出する位置ずれ検出部２０と、ボンディングヘッド４１の位置決め機構６０と、位置ずれ検出部２０からデータ等に基づき位置決め機構６０を制御する制御部４に内在する位置決め制御部４ｐとを有する。
【００１７】
ボンディングヘッド部３２は、後述するボンディング位置補正装置５０の他、先端のコレット４１ｃでダイＤを吸着保持しボンディングするボンディングヘッド４１と、基板であるリードフレーム４５の位置合わせをするためにリードフレームの位置を検出する基板位置検出撮像カメラ４２(以下、単に位置検出カメラという)と、ボンディングヘッド４１と位置検出カメラ４２とを支持または固定する固定テーブル４３と、固定テーブル４３をＸＹ方向に移動させる移動機構４７と、リードフレーム４５を保持するボンディングステージ(以下、単にステージという)４４と、を有する。なお、５２はリードフレーム４５を搬送する基板供給・搬送部５を形成するフレームフィーダである。
【００１８】
位置決め機構６０は、ボンディングヘッド４１を構成し、コレット４１ｃを昇降(Ｚ方向に移動)させ、コレット４１ｃを固定テーブル４３に対してＹ方向に移動させる２次元粗調整移動機構４１ｍと前述した移動機構４７からなる３次元の粗調整機構６１と後述する図３に示す微調整機構６２とを有する。そして、後述する位置ずれ検出部２０で得られた位置ずれ量に基づいて、ボンディングヘッド４１(コレット４１ｃ）の位置の祖調整または微調整を行う。３次元粗調整機構６１は、例えば、モータやボールネジ(図示せず)などで構成すると、その精度はボンディング速度との関係で１０μｍである。従って、祖調整、微調整の分担は、１０μｍまでを３次元粗調整機構６１で行い、一桁のμｍを微調整機構６２で数μｍまで調整する。
【００１９】
また、上記の実施形態では、３次元粗調整機構の自由度を固定テーブル４３とボンディングヘッド４１に分散させたが、全て固定テーブル４３またはボンディングヘッド４１に持たせてもよい。
【００２０】
図３は、本実施形態における微調整機構６２の実施例１を示す図である。図２において、図３(ａ)は微調整機構６２を矢印Ｈ(図２参照)で示すＹ軸から約４５度の方向から見たときの立体図を示し、図３(ｂ)は上面図を示す。微調整機構６２は、ボンディングヘッド４１の先端部軸４１ｊをＸ軸に平行に押しコレット４１ｃ(ボンディングヘッド４１)のＸ方向の位置を微調整するＸ軸微調整機構６２Ｘと、先端部軸４１ｊをＹ軸に平行に押しコレット４１ｃのＹ方向の位置を微調整するＹ軸微調整機構６２Ｙとを有する。なお、４１ｈは、先端部軸４１ｊの先に設けられたコレット保持部である。
【００２１】
Ｘ軸微調整機構６２ＸとＹ軸微調整機構６２Ｙは、それぞれアクチュエータを有するアクチュエータ部６２Ｘａ、６２Ｙａとアクチュエータ部を支持する支持棒６２Ｘｓ、６２Ｙｓとを有する。また、Ｘ軸微調整機構６２ＸとＹ軸微調整機構６２Ｙは、３次元祖調整移動機構６１に微調整機構６２を調整可能に固定する微調整機構固定部６２ｋに調整可能に取り付けられている。本実施例では、アクチュエータとしてピエゾ素子を用いて、必要移動量に対応する電圧を印加して目的の位置への微調整を行う。アクチュエータとしては、ピエゾ素子の他、超磁歪素子等が考えられる。
【００２２】
微調整機構６２の実施例１では、調整方向がボンディング面に平行であり、それぞれがＸ軸、Ｙ軸に分担しているために、取り付けが容易であり、また調整もし易い利点がある。
【００２３】
次に、図２に戻り、位置ずれ検出部２０について説明する。位置ずれ検出部２０は基準位置を示す基準マークＫＭをリードフレーム４５上に形成する基準マーク形成光源(以下、単に光源という)２１と、コレット４１ｃを降下させる前に、基準マークＫＭとボンディング位置(以下、処理位置という)４５ｂとを撮像する処理位置カメラ２２と、コレット４１ｃが降下した時に、処理位置４５ｂの真上にいるボンディングヘッド４１の先端部と基準マークＫＭを撮像する２台の位置補正撮像カメラ(以下、単に位置補正カメラという)２３、２４とを有する。本実施例では、処理位置カメラ２２を基板位置検出カメラ４２で兼用する。また、光源２１は、レーザ光源のようにスポット状に照射できるものであればよい。さらに、位置ズレ検出部２０を構成する処理位置カメラ２２等はそれらの支持部２８を介して、ダイボンダ１０の構造部材２７に固定されている。図２では、図を見易くするために、位置補正カメラ２３の支持部２８は省略している。なお、破線で示す４５ｓは、処理位置４５ｂと基準マークＫＭとを含む処理位置周辺領域を示す。処理位置４５ｂには、ダイＤの対角線上に２箇所のＬ字状の認識パターン４５ｐ１、４５ｐ２が形成されている。
【００２４】
図４は、２台の位置補正カメラ２３、２４の配置を示す図である。図４(ａ)は、２台の位置補正カメラ２３，２４を上部から見た図である。図４(ｂ)は、位置補正カメラ２３または２４を側面から見た図である。図４(ａ)に示すように、２台の位置補正カメラ２３、２４は互いに９０度の位置に配置されている。また、図４(ｂ)に示すように、２台の位置補正カメラ２３、２４はリードフレーム４５に対して角度θで斜めから、少なくとも基準マークＫＭと処理位置４５ｂとを含む処理位置周辺領域４５ｓを撮像する。
【００２５】
以上の構成によって、図２の実施形態おける本発明の特徴であるボンディングの処理フローを図５、図６を用いて説明する。図５は、ボンディングヘッド４１がダイを吸着し、処理位置の上側にきたときからの処理フローを示す。図６は、図５におけるフローでの撮像画面を示す図である。
【００２６】
まず、ボンディングヘッド４１が、処理位置４５ｂにダイＤを降下させる前に、処理位置カメラ２２で基準マークＫＭと処理位置４５ｂを含む処理位置周辺領域４５ｓを撮像する(ステップ１)。図６(ａ)は、この状態を示す撮像画面である。図６(ａ)の状態では、リードフレームは加熱により熱膨張している。従って、図６(ａ)から得られる処理位置４５ｂの位置座標は、熱膨張の影響を含んだ位置座標である。
【００２７】
処理位置４５ｂには、ダイＤの対角線上に２箇所のＬ字状の認識パターン４５ｐ１、４５ｐ２が形成されている。基準マークＫＭの中心点を原点として、この２箇所の認識パターン４５ｐ１、４５ｐ２の位置座標を画像処理にて求める(ステップ２)。次に、２箇所の認識パターン４５ｐ１、４５ｐ２の位置座標から処理位置４５ｂの中心位置４５ｃの位置座標を求める(ステップ３)。この中心位置４５ｃの座標位置を第１中心座標とする。この第１中心座標４５ｃ１と２箇所の認識パターン４５ｐ１、４５ｐ２の位置座標をそれぞれ(Ｘ１,Ｙ１)、(Ｘｐ１１,Ｙｐ１１)、(Ｘｐ２１,Ｙｐ２１)とすると、第１中心座標は式(１)、式(２)により求まる。
Ｘ１＝(Ｘｐ１１＋Ｘｐ２１)／２ (１)
Ｙ１＝(Ｙｐ１１＋Ｙｐ２１)／２ (２)
次に、ボンディングヘッド４１の移動量を求める(ステップ４)。式(１)、式(２)の位置座標は、処理位置カメラ２２から見た位置座標である。ボンディングヘッド４１と処理位置カメラ２２との間にはオフセットがあるから、ボンディングヘッド４１から見た位置座標に変える必要がある。そこで、そのオフセット量を(Ｘｈ,Ｙｈ)とすると、ボンディングヘッド４１から見た中心位置４５ｃの位置座標((Ｘｈｉ,Ｙｈｉ)は、式(３)、式(４)となる。
Ｘｈｉ＝Ｘ１＋Ｘｈ (３)
Ｙｈｉ＝Ｙ１＋Ｙｈ (４)
次に、式(３)、式(４)で示す位置にボディングヘッド４１を移動させ、処理位置４５ｂに向ってダイＤを保持したコレット４１ｃを降下させる(ステップ５)。ボディングヘッド４１の移動時間とダイＤの降下時間は非常に短い。それ故に、その間にリードフレーム４５の熱膨張による形状変化や、オフセット量の変化は殆どない。従って、オフセット量の初期値からの変動または時系列変動がなければ、前記ダイＤの降下によって、目標値とする処理位置４５ｂにダイＤをボンディングできる。
【００２８】
しかしながら、実際には、リードフレーム４５の加熱機構による輻射熱等によってオフセット量は変化する。そこで、そのオフセット量の変化を補正する。そのために、ボンディングされる直前で停止し、ダイの降下位置と処理位置４５ｂとのずれ量を検出する。まず、停止した状態で、基準マークＫＭと処理位置４５ｂを含む処理位置周辺領域４５ｓを２台の位置補正カメラ２３、２４で撮像をする(ステップ６)。
【００２９】
図６(ｂ)、図６(ｃ)はそれぞれ位置補正カメラ２３、２４で撮像した状態を示す。この撮像を処理位置カメラ２２で真上から撮像しない理由は、第１にコレット４１ｃが処理位置４５ｂを覆い被さり、認識パターン４５ｐ１、４５ｐ２を認識できない点である。また、第２に、図２ではコレット４１ｃは撮像できそうであるが、実際はコレット４１ｃもボンディングヘッド４１の機構に邪魔されて、真上から見えない点である。そこで、ダイＤ又はコレット４１ｃが撮像できるように、図３(ｂ)に示す角度θを持って撮像する。実際にはダイＤをボンディングするので、ダイＤ自体を撮像できる角度が望ましい。ダイ自体を撮像すると、角度が小さくなりがちであるが、余り角度θを小さくすると、画像の変形が大きくなり位置検出精度が落ちるので、その間で角度を調節する。
【００３０】
次に、停止した状態で、２箇所の認識マークに対応するダイＤのコーナの位置座標を画像処理によって求める(ステップ７)。本実施例１では、ダイＤのコーナの位置座標を求めるために、位置補正カメラ２３、２４を２台用いている。その理由は以下の通りである。斜めから撮像すると位置補正カメラ２３、２４から見たそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向は位置によって一画素の当り長さが異なるが、Ｙ軸方向、Ｘ軸方向は変わらない。そこで、図６(ｂ)に示すように、位置補正カメラ２３で撮像したデータに基づき、基準マークＫＭの中心を基準とした座標系でダイＤのＸ方向の位置座標を、図６(ｃ)に示すように、位置補正カメラ２４で撮像したデータに基づき、基準マークＫＭの中心を基準とした座標系でダイＤのＹ方向の位置座標を検出する。従って、図２における実施形態では、認識パターン４５ｐ１、４５ｐ２に対応するダイＤを撮像側のコーナで代用して検出できる。
【００３１】
このダイＤのコーナの位置座標からダイＤの中心位置、即ち処理位置４５ｂの中心位置４５ｃの中心座標を求める(ステップ８)。この中心座標を第２中心座標４５ｃ２とする。この第２中心座標４５ｃ２の(Ｘ２,Ｙ２)は、図６(ｂ)及び図６(ｃ)から式(５)及び式(６)となる。
Ｘ２＝(Ｘｄ１＋Ｘｄ２)／２ (５)
Ｙ２＝(Ｙｄ１＋Ｙｄ２)／２ (６)
次に、式(１)及び式(２)で求めた第1中心座標と、式(５)及び式(６)で求めた第２中心座標から式(７)及び式(８)で示すボンディング位置のずれ量（補正量）(ΔＸ,ΔＹ)を求める(ステップ９)。
ΔＸ＝Ｘ２−Ｘ１ (７)
ΔＹ＝Ｙ２−Ｙ１ (８)
次に、このずれ量を、例えば、まず３次元の粗調整機構６１で１０μｍ程度まで追い込み(Ｓｔｅｐ１０)、残った一桁のμｍの調整を微調整機構６２で数μｍまで追い込み、リードフレーム(基板)４５にボンディングする(ステップ１１)。
最後に、コレット４１ｃを上昇させ、次のダイのボンディング処理へと移行する(ステップ１２)。
【００３２】
なお、式(７)、式（８）で求めたこのずれ量は、ボンディングヘッド４１から見た場合のずれ量であるから、原因としては次の２点が挙げられる。第１は、前述したように輻射熱によるボンディングヘッド４１と処理位置カメラ２２間のオフセット量のずれ量である。第２は、ボンディングヘッド４１と位置補正カメラ２３、２４間の輻射熱によるオフセット量のずれ量である。しかしながら、第２の原因においては、同一画像で基準マークを原点として位置座標を求めているので、例えオフセット量のずれが発生したとしても、自ずと補正されている。従って、原因は第１の点である。
【００３３】
以上の説明では、認識パターンとして処理位置４５ｂの対角線上に設けられたに２箇所のＬ字状の認識パターン４５ｐ１、４５ｐ２を用いた。以上説明では、最終的には処理位置、即ちボンディング位置の中心位置４５ｃで補正量を求めているので、Ｌ字状の認識パターン４５ｐ１、４５ｐ２は仮想的に考え、処理位置の中心位置４５ｃの×（ばつ印）状等の認識マーク一つでもよい。
【００３４】
以上説明した実施形態によれば、リードフレーム４５の高温によるリードフレーム４５自体の熱膨張、および処理位置カメラ２２、位置補正カメラ２３，２４とボンディングヘッド４１とのオフセット量に変動を共に補正でき、ダイを正確にボンディングできる信頼性の高いダイボンダを提供できる。
【００３５】
また、以上説明した実施形態によれば、アクチュエータとしてピエゾ素子や超磁歪素子等を有する微調整機構を用いることによって、数μｍのボンディング精度を得ることができる。
その結果、本ダイボンダを用いることにより、信頼性の高い半導体製造方法を提供できる。
【００３６】
次に、微調整機構６２の他の実施例を図６、図７を用いて説明する。他の実施例において機能的に同じ役目を果たすものには同じ符号を付す。
図７は、図３に示す実施例１においてアクチュエータ部６２Ｘａ、６２Ｙａが押す先端部軸４１ｊの反対側にバネ６２Ｘｂ、６２Ｙｂを配置している実施例２を示す図である。通常ピエゾ素子は伸張する際は力を発生するが元に戻る際の引張(復元)力はない。従って、実施例２の微調整機構６２Ａでは、先端部軸４１ｊにバネ性を持たせ、ピエゾ素子が縮むときには先端部軸４１ｊ自身で復元するようにした。バネ性をバネ６２Ｘｂ、６２Ｙｂの代わりに弾性体を用いてもよい。バネ性の代わりに、アクチュエータ部６２Ｘａ、６２Ｙａの反対側にアクチュエータ部６２Ｘａ、６２Ｙａと同じ機構を設けて、それぞれ対でＸ、Ｙ方向に双方向に移動させてよい。
なお、アクチュエータとして超磁歪素子を用いた場合は、超磁歪素子は双方向に変位をもたらすことが可能であるので、変位方向を変えることによって元の位置に戻す、または新たな方向に変位を与えることができる。
【００３７】
実施例２によれば、更に確実にボンディング位置の微調整を行うことでき、数μｍのボンディング精度を得ることができる。その結果、本ダイボンダを用いることにより、信頼性の高い半導体製造方法を提供できる。
【００３８】
図８は、実施例１においてはアクチュエータ部６２Ｘａ、６２Ｙａをボンディング面に水平に配置したが、本実施例３では６２Ｘａ、６２Ｙａを斜めに配置している。実施例３の微調整機構６２Ｂでは、アクチュエータ部６２Ｘａ、６２Ｙａの水平方向の張り出しが押さえられるのでボンディングヘッド４１の小型化を図ることができる。
【００３９】
実施例３においても、確実にボンディング位置の微調整を行うことでき、数μｍのボンディング精度を得ることができる。その結果、本ダイボンダを用いることにより、信頼性の高い半導体製造方法を提供できる。
【００４０】
以上に微調整機構６２、６２Ａ、６２Ｂでは、アクチュエータを２台設け、Ｘ、Ｙ方向に変位を与えたが、３台以上、例えば互いに１２０度或いは９０度の位置に配置して先端部軸４１ｊに作用させてもよい。
【００４１】
また、以上の実施形態では、高精度のボンディングを妨げる要因として、高温または輻射熱によって構成部材の位置ずれを例に説明したが、その要因はなんであれ、本発明の微調整機構はその位置ずれを微調整するボンディングの高精度位置決めに適用できる。
【００４２】
以上のように本発明の実施形態について説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
【符号の説明】
【００４３】
１：ウェハ供給部 ３：ダイボンディング部
４：制御部 ５：基板供給・搬送部
１０：ダイボンダ ２０：位置ズレ検出部
２１：基準マーク形成光源(光源) ２２：処理位置カメラ
２３、２４、２５：位置補正撮像カメラ(位置補正カメラ)
３１：プリフォーム部 ３２：ボンディングヘッド部
４１：ボンディングヘッド ４１ｃ：コレット
４１ｊ：ボンディングヘッドの先端部軸
４２：位置検出カメラ ４３：固定テーブル
４４：ボンディングステージ(ステージ) ４５：リードフレーム
４５ｂ：ボンディング位置(処理位置) ４５ｃ：処理位置の中心位置
４５ｐ1、４５ｐ２：認識パターン
４５ｓ：処理位置と基準マークとを含む処理位置周辺領域
４７：移動機構 ５０：ボンディング位置補正装置
６０：位置決め機構 ６１：３次元の粗調整機構
６２：微調整機構 ６２ｋ：微調整機構固定部
６２Ｘ：Ｘ軸微調整機構 ６２Ｙ：Ｙ軸微調整機構
６２Ｘｓ、６２Ｙｓ：支持棒 ６２Ｘａ、６２Ｙａ：アクチュエータ部
Ｄ：ダイ ＫＭ：基準マーク
θ：位置補正撮像カメラのリードフレーム面からの成す角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイボンダ及び半導体製造方法に係わり、信頼度の高いダイボンダ及び半導体製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイ(半導体チップ)を配線基板やリードフレームなどの基板に搭載してパッケージを組み立てる工程の一部に、ウェハからダイを吸着し基板にボンディングするダイボンディング工程がある。
ダイボンディング工程では、基板のボンディング面に正確にダイをボンディングする必要がある。しかしながら、基板面はボンディングし易くするために８０℃〜２５０℃前後の高温に加熱されている。高温または輻射熱によって、構成部材の位置ずれ等が発生しダイを正確な位置にボンディングできない。
【０００３】
この種の問題を解決する従来技術としては特許文献１がある。特許文献１の課題は、高温のボンディングステージから輻射熱により、ボンディング位置を検出するカメラとボンディングツールの位置の差(オフセット量)が刻々変化することである。この課題を解決するために、特許文献１では、ボンディングステージ近傍に設けたリファレンス部材を基準点としてそのオフセット量を検出し、ボンディング位置を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１-２０３２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、昨今のダイボンディングの位置決め精度はダイの微小化により１０μmと高精度の要求があり、さらにＴＳＶ(Thought Silicon Via)等の３次元実装技術の発達においては数μmと高い。それ故、高精度位置決めできる技術を開発する必要がでてきた。また、特許文献１の課題に加えて、基板や基板支持するボンディングステージ等の熱膨張により基板側のボンディング位置ずれが問題になってきた。
【０００６】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたもので、本発明の目的は、ダイを正確にボンディングできる信頼性の高いダイボンダ及び半導体製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、少なくとも以下の特徴を有する。
本発明は、ダイをウェハから吸着して基板にボンディングするボンディングヘッドと、前記ダイの位置を所定精度で前記位置決めする第１の調整機構を有し、前記ボンディングヘッドを位置決めする位置決めを機構と、前記位置決め機構を制御する位置決め制御部と、前記ボンディングヘッドに設け、前記第1の調整機構よりも高い精度で前記ダイの位置を調整する第２の調整機構とを有することを第１の特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記第２の調整機構は、前記ボンディングヘッドの先端部軸を複数の方向から作用し、所定の変位で移動させるアクチュエータを有することを第２の特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明は、前記アクチュエータを前記ダイをボンディングする面と平行な面又はボンディングする面と角度を有する面のいずれかにに前記アクチュエータを設けたことを第３の特徴とする。
さらに、本発明は、前記アクチュエータはピエゾ素子又は超磁歪素子であることを第４の特徴とする。
また、本発明は、前記複数の方向の相対する方向から前記変位を元に戻す復元力を発生する復元力手段を設けたことを第５の特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明は、ダイをボンディングヘッドでウェハから吸着するステップと、第１の調整機構により所定の精度で前記ダイの位置を調整し、第２の調整機構により前記第１の調整機構よりも高い精度で前記ダイの位置を調整して、前記ボンディングヘッドの位置決めを行うステップと、前記ボンディングヘッドが前記ダイを基板にボンディングするステップとを有することを第６の特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ダイを正確にボンディングできる信頼性の高いダイボンダ及び半導体製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態であるダイボンダを上から見た概念図である。
【図２】本発明の特徴を有するボンディング位置補正装置を有するボンディングヘッド部の実施形態の概略構成図である。
【図３】本実施形態における微調整機構の実施例１を示す図である。
【図４】本実施形態における２台の位置補正カメラの配置を示す図である。
【図５】ボンディングヘッドがダイを吸着し、ボンディング位置の上側に来たときからの処理フローを示す図である。
【図６】図５における処理フローでの撮像画面を示す図である。
【図７】本実施形態における微調整機構の実施例２を示す図である。
【図８】本実施形態における微調整機構の実施例３を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるダイボンダ１０を上から見た概念図である。ダイボンダ１０は大別してウェハ供給部１と、基板供給・搬送部５と、ダイボンディング部３と、これ等を制御する制御部４とを有する。
【００１４】
ウェハ供給部１は、ウェハカセットリフタ１１とピックアップ装置１２とを有する。ウェハカセットリフタ１１は、ウェハリングが充填されたウェハカセット(図示せず）を有し，順次ウェハリングをピックアップ装置１２に供給する。ピックアップ装置１２は、所望するダイをウェハリングからピックアップできるように、ウェハリングを移動する。
基板供給・搬送部５はスタックローダ５１と、フレームフィーダ５２と、アンローダ５３とを有する。スタックローダ５１は、ダイを接着する基板（例えば、リードフレーム）をフレームフィーダ５２に供給する。フレームフィーダ５２は、基板をフレームフィーダ５２上の２箇所の処理位置を介してアンローダ５３に搬送する。アンローダ５３は、搬送された基板を保管する。
【００１５】
ダイボンディング部３はプリフォーム部３１と、ボンディングヘッド部３２とを有する。プリフォーム部３１は、フレームフィーダ５２により搬送されてきた基板にダイ接着剤を塗布する。ボンディングヘッド部３２は、ピックアップ装置１２からダイをピックアップして上昇し、ダイをフレームフィーダ５２上のボンディングポイントまで移動させる。そして、ボンディングヘッド部３２は、ボンディングポイントでダイを下降させ、ダイ接着剤が塗布された基板上にダイをボンディングする。
【００１６】
図２は、本発明の特徴を有するボンディング位置補正装置５０を有するボンディングヘッド部３２の実施形態の概略構成図である。ボンディング位置補正装置５０は、大別して、ボンディング位置ずれ量を検出する位置ずれ検出部２０と、ボンディングヘッド４１の位置決め機構６０と、位置ずれ検出部２０からデータ等に基づき位置決め機構６０を制御する制御部４に内在する位置決め制御部４ｐとを有する。
【００１７】
ボンディングヘッド部３２は、後述するボンディング位置補正装置５０の他、先端のコレット４１ｃでダイＤを吸着保持しボンディングするボンディングヘッド４１と、基板であるリードフレーム４５の位置合わせをするためにリードフレームの位置を検出する基板位置検出撮像カメラ４２(以下、単に位置検出カメラという)と、ボンディングヘッド４１と位置検出カメラ４２とを支持または固定する固定テーブル４３と、固定テーブル４３をＸＹ方向に移動させる移動機構４７と、リードフレーム４５を保持するボンディングステージ(以下、単にステージという)４４と、を有する。なお、５２はリードフレーム４５を搬送する基板供給・搬送部５を形成するフレームフィーダである。
【００１８】
位置決め機構６０は、ボンディングヘッド４１を構成し、コレット４１ｃを昇降(Ｚ方向に移動)させ、コレット４１ｃを固定テーブル４３に対してＹ方向に移動させる２次元粗調整移動機構４１ｍと前述した移動機構４７からなる３次元の粗調整機構６１と後述する図３に示す微調整機構６２とを有する。そして、後述する位置ずれ検出部２０で得られた位置ずれ量に基づいて、ボンディングヘッド４１(コレット４１ｃ）の位置の祖調整または微調整を行う。３次元粗調整機構６１は、例えば、モータやボールネジ(図示せず)などで構成すると、その精度はボンディング速度との関係で１０μｍである。従って、祖調整、微調整の分担は、１０μｍまでを３次元粗調整機構６１で行い、一桁のμｍを微調整機構６２で数μｍまで調整する。
【００１９】
また、上記の実施形態では、３次元粗調整機構の自由度を固定テーブル４３とボンディングヘッド４１に分散させたが、全て固定テーブル４３またはボンディングヘッド４１に持たせてもよい。
【００２０】
図３は、本実施形態における微調整機構６２の実施例１を示す図である。図２において、図３(ａ)は微調整機構６２を矢印Ｈ(図２参照)で示すＹ軸から約４５度の方向から見たときの立体図を示し、図３(ｂ)は上面図を示す。微調整機構６２は、ボンディングヘッド４１の先端部軸４１ｊをＸ軸に平行に押しコレット４１ｃ(ボンディングヘッド４１)のＸ方向の位置を微調整するＸ軸微調整機構６２Ｘと、先端部軸４１ｊをＹ軸に平行に押しコレット４１ｃのＹ方向の位置を微調整するＹ軸微調整機構６２Ｙとを有する。なお、４１ｈは、先端部軸４１ｊの先に設けられたコレット保持部である。
【００２１】
Ｘ軸微調整機構６２ＸとＹ軸微調整機構６２Ｙは、それぞれアクチュエータを有するアクチュエータ部６２Ｘａ、６２Ｙａとアクチュエータ部を支持する支持棒６２Ｘｓ、６２Ｙｓとを有する。また、Ｘ軸微調整機構６２ＸとＹ軸微調整機構６２Ｙは、３次元祖調整移動機構６１に微調整機構６２を調整可能に固定する微調整機構固定部６２ｋに調整可能に取り付けられている。本実施例では、アクチュエータとしてピエゾ素子を用いて、必要移動量に対応する電圧を印加して目的の位置への微調整を行う。アクチュエータとしては、ピエゾ素子の他、超磁歪素子等が考えられる。
【００２２】
微調整機構６２の実施例１では、調整方向がボンディング面に平行であり、それぞれがＸ軸、Ｙ軸に分担しているために、取り付けが容易であり、また調整もし易い利点がある。
【００２３】
次に、図２に戻り、位置ずれ検出部２０について説明する。位置ずれ検出部２０は基準位置を示す基準マークＫＭをリードフレーム４５上に形成する基準マーク形成光源(以下、単に光源という)２１と、コレット４１ｃを降下させる前に、基準マークＫＭとボンディング位置(以下、処理位置という)４５ｂとを撮像する処理位置カメラ２２と、コレット４１ｃが降下した時に、処理位置４５ｂの真上にいるボンディングヘッド４１の先端部と基準マークＫＭを撮像する２台の位置補正撮像カメラ(以下、単に位置補正カメラという)２３、２４とを有する。本実施例では、処理位置カメラ２２を基板位置検出カメラ４２で兼用する。また、光源２１は、レーザ光源のようにスポット状に照射できるものであればよい。さらに、位置ズレ検出部２０を構成する処理位置カメラ２２等はそれらの支持部２８を介して、ダイボンダ１０の構造部材２７に固定されている。図２では、図を見易くするために、位置補正カメラ２３の支持部２８は省略している。なお、破線で示す４５ｓは、処理位置４５ｂと基準マークＫＭとを含む処理位置周辺領域を示す。処理位置４５ｂには、ダイＤの対角線上に２箇所のＬ字状の認識パターン４５ｐ１、４５ｐ２が形成されている。
【００２４】
図４は、２台の位置補正カメラ２３、２４の配置を示す図である。図４(ａ)は、２台の位置補正カメラ２３，２４を上部から見た図である。図４(ｂ)は、位置補正カメラ２３または２４を側面から見た図である。図４(ａ)に示すように、２台の位置補正カメラ２３、２４は互いに９０度の位置に配置されている。また、図４(ｂ)に示すように、２台の位置補正カメラ２３、２４はリードフレーム４５に対して角度θで斜めから、少なくとも基準マークＫＭと処理位置４５ｂとを含む処理位置周辺領域４５ｓを撮像する。
【００２５】
以上の構成によって、図２の実施形態おける本発明の特徴であるボンディングの処理フローを図５、図６を用いて説明する。図５は、ボンディングヘッド４１がダイを吸着し、処理位置の上側にきたときからの処理フローを示す。図６は、図５におけるフローでの撮像画面を示す図である。
【００２６】
まず、ボンディングヘッド４１が、処理位置４５ｂにダイＤを降下させる前に、処理位置カメラ２２で基準マークＫＭと処理位置４５ｂを含む処理位置周辺領域４５ｓを撮像する(ステップ１)。図６(ａ)は、この状態を示す撮像画面である。図６(ａ)の状態では、リードフレームは加熱により熱膨張している。従って、図６(ａ)から得られる処理位置４５ｂの位置座標は、熱膨張の影響を含んだ位置座標である。
【００２７】
処理位置４５ｂには、ダイＤの対角線上に２箇所のＬ字状の認識パターン４５ｐ１、４５ｐ２が形成されている。基準マークＫＭの中心点を原点として、この２箇所の認識パターン４５ｐ１、４５ｐ２の位置座標を画像処理にて求める(ステップ２)。次に、２箇所の認識パターン４５ｐ１、４５ｐ２の位置座標から処理位置４５ｂの中心位置４５ｃの位置座標を求める(ステップ３)。この中心位置４５ｃの座標位置を第１中心座標とする。この第１中心座標４５ｃ１と２箇所の認識パターン４５ｐ１、４５ｐ２の位置座標をそれぞれ(Ｘ１,Ｙ１)、(Ｘｐ１１,Ｙｐ１１)、(Ｘｐ２１,Ｙｐ２１)とすると、第１中心座標は式(１)、式(２)により求まる。
Ｘ１＝(Ｘｐ１１＋Ｘｐ２１)／２ (１)
Ｙ１＝(Ｙｐ１１＋Ｙｐ２１)／２ (２)
次に、ボンディングヘッド４１の移動量を求める(ステップ４)。式(１)、式(２)の位置座標は、処理位置カメラ２２から見た位置座標である。ボンディングヘッド４１と処理位置カメラ２２との間にはオフセットがあるから、ボンディングヘッド４１から見た位置座標に変える必要がある。そこで、そのオフセット量を(Ｘｈ,Ｙｈ)とすると、ボンディングヘッド４１から見た中心位置４５ｃの位置座標((Ｘｈｉ,Ｙｈｉ)は、式(３)、式(４)となる。
Ｘｈｉ＝Ｘ１＋Ｘｈ (３)
Ｙｈｉ＝Ｙ１＋Ｙｈ (４)
次に、式(３)、式(４)で示す位置にボディングヘッド４１を移動させ、処理位置４５ｂに向ってダイＤを保持したコレット４１ｃを降下させる(ステップ５)。ボディングヘッド４１の移動時間とダイＤの降下時間は非常に短い。それ故に、その間にリードフレーム４５の熱膨張による形状変化や、オフセット量の変化は殆どない。従って、オフセット量の初期値からの変動または時系列変動がなければ、前記ダイＤの降下によって、目標値とする処理位置４５ｂにダイＤをボンディングできる。
【００２８】
しかしながら、実際には、リードフレーム４５の加熱機構による輻射熱等によってオフセット量は変化する。そこで、そのオフセット量の変化を補正する。そのために、ボンディングされる直前で停止し、ダイの降下位置と処理位置４５ｂとのずれ量を検出する。まず、停止した状態で、基準マークＫＭと処理位置４５ｂを含む処理位置周辺領域４５ｓを２台の位置補正カメラ２３、２４で撮像をする(ステップ６)。
【００２９】
図６(ｂ)、図６(ｃ)はそれぞれ位置補正カメラ２３、２４で撮像した状態を示す。この撮像を処理位置カメラ２２で真上から撮像しない理由は、第１にコレット４１ｃが処理位置４５ｂを覆い被さり、認識パターン４５ｐ１、４５ｐ２を認識できない点である。また、第２に、図２ではコレット４１ｃは撮像できそうであるが、実際はコレット４１ｃもボンディングヘッド４１の機構に邪魔されて、真上から見えない点である。そこで、ダイＤ又はコレット４１ｃが撮像できるように、図３(ｂ)に示す角度θを持って撮像する。実際にはダイＤをボンディングするので、ダイＤ自体を撮像できる角度が望ましい。ダイ自体を撮像すると、角度が小さくなりがちであるが、余り角度θを小さくすると、画像の変形が大きくなり位置検出精度が落ちるので、その間で角度を調節する。
【００３０】
次に、停止した状態で、２箇所の認識マークに対応するダイＤのコーナの位置座標を画像処理によって求める(ステップ７)。本実施例１では、ダイＤのコーナの位置座標を求めるために、位置補正カメラ２３、２４を２台用いている。その理由は以下の通りである。斜めから撮像すると位置補正カメラ２３、２４から見たそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向は位置によって一画素の当り長さが異なるが、Ｙ軸方向、Ｘ軸方向は変わらない。そこで、図６(ｂ)に示すように、位置補正カメラ２３で撮像したデータに基づき、基準マークＫＭの中心を基準とした座標系でダイＤのＸ方向の位置座標を、図６(ｃ)に示すように、位置補正カメラ２４で撮像したデータに基づき、基準マークＫＭの中心を基準とした座標系でダイＤのＹ方向の位置座標を検出する。従って、図２における実施形態では、認識パターン４５ｐ１、４５ｐ２に対応するダイＤを撮像側のコーナで代用して検出できる。
【００３１】
このダイＤのコーナの位置座標からダイＤの中心位置、即ち処理位置４５ｂの中心位置４５ｃの中心座標を求める(ステップ８)。この中心座標を第２中心座標４５ｃ２とする。この第２中心座標４５ｃ２の(Ｘ２,Ｙ２)は、図６(ｂ)及び図６(ｃ)から式(５)及び式(６)となる。
Ｘ２＝(Ｘｄ１＋Ｘｄ２)／２ (５)
Ｙ２＝(Ｙｄ１＋Ｙｄ２)／２ (６)
次に、式(１)及び式(２)で求めた第1中心座標と、式(５)及び式(６)で求めた第２中心座標から式(７)及び式(８)で示すボンディング位置のずれ量（補正量）(ΔＸ,ΔＹ)を求める(ステップ９)。
ΔＸ＝Ｘ２−Ｘ１ (７)
ΔＹ＝Ｙ２−Ｙ１ (８)
次に、このずれ量を、例えば、まず３次元の粗調整機構６１で１０μｍ程度まで追い込み(Ｓｔｅｐ１０)、残った一桁のμｍの調整を微調整機構６２で数μｍまで追い込み、リードフレーム(基板)４５にボンディングする(ステップ１１)。
最後に、コレット４１ｃを上昇させ、次のダイのボンディング処理へと移行する(ステップ１２)。
【００３２】
なお、式(７)、式（８）で求めたこのずれ量は、ボンディングヘッド４１から見た場合のずれ量であるから、原因としては次の２点が挙げられる。第１は、前述したように輻射熱によるボンディングヘッド４１と処理位置カメラ２２間のオフセット量のずれ量である。第２は、ボンディングヘッド４１と位置補正カメラ２３、２４間の輻射熱によるオフセット量のずれ量である。しかしながら、第２の原因においては、同一画像で基準マークを原点として位置座標を求めているので、例えオフセット量のずれが発生したとしても、自ずと補正されている。従って、原因は第１の点である。
【００３３】
以上の説明では、認識パターンとして処理位置４５ｂの対角線上に設けられたに２箇所のＬ字状の認識パターン４５ｐ１、４５ｐ２を用いた。以上説明では、最終的には処理位置、即ちボンディング位置の中心位置４５ｃで補正量を求めているので、Ｌ字状の認識パターン４５ｐ１、４５ｐ２は仮想的に考え、処理位置の中心位置４５ｃの×（ばつ印）状等の認識マーク一つでもよい。
【００３４】
以上説明した実施形態によれば、リードフレーム４５の高温によるリードフレーム４５自体の熱膨張、および処理位置カメラ２２、位置補正カメラ２３，２４とボンディングヘッド４１とのオフセット量に変動を共に補正でき、ダイを正確にボンディングできる信頼性の高いダイボンダを提供できる。
【００３５】
また、以上説明した実施形態によれば、アクチュエータとしてピエゾ素子や超磁歪素子等を有する微調整機構を用いることによって、数μｍのボンディング精度を得ることができる。
その結果、本ダイボンダを用いることにより、信頼性の高い半導体製造方法を提供できる。
【００３６】
次に、微調整機構６２の他の実施例を図６、図７を用いて説明する。他の実施例において機能的に同じ役目を果たすものには同じ符号を付す。
図７は、図３に示す実施例１においてアクチュエータ部６２Ｘａ、６２Ｙａが押す先端部軸４１ｊの反対側にバネ６２Ｘｂ、６２Ｙｂを配置している実施例２を示す図である。通常ピエゾ素子は伸張する際は力を発生するが元に戻る際の引張(復元)力はない。従って、実施例２の微調整機構６２Ａでは、先端部軸４１ｊにバネ性を持たせ、ピエゾ素子が縮むときには先端部軸４１ｊ自身で復元するようにした。バネ性をバネ６２Ｘｂ、６２Ｙｂの代わりに弾性体を用いてもよい。バネ性の代わりに、アクチュエータ部６２Ｘａ、６２Ｙａの反対側にアクチュエータ部６２Ｘａ、６２Ｙａと同じ機構を設けて、それぞれ対でＸ、Ｙ方向に双方向に移動させてよい。
なお、アクチュエータとして超磁歪素子を用いた場合は、超磁歪素子は双方向に変位をもたらすことが可能であるので、変位方向を変えることによって元の位置に戻す、または新たな方向に変位を与えることができる。
【００３７】
実施例２によれば、更に確実にボンディング位置の微調整を行うことでき、数μｍのボンディング精度を得ることができる。その結果、本ダイボンダを用いることにより、信頼性の高い半導体製造方法を提供できる。
【００３８】
図８は、実施例１においてはアクチュエータ部６２Ｘａ、６２Ｙａをボンディング面に水平に配置したが、本実施例３では６２Ｘａ、６２Ｙａを斜めに配置している。実施例３の微調整機構６２Ｂでは、アクチュエータ部６２Ｘａ、６２Ｙａの水平方向の張り出しが押さえられるのでボンディングヘッド４１の小型化を図ることができる。
【００３９】
実施例３においても、確実にボンディング位置の微調整を行うことでき、数μｍのボンディング精度を得ることができる。その結果、本ダイボンダを用いることにより、信頼性の高い半導体製造方法を提供できる。
【００４０】
以上に微調整機構６２、６２Ａ、６２Ｂでは、アクチュエータを２台設け、Ｘ、Ｙ方向に変位を与えたが、３台以上、例えば互いに１２０度或いは９０度の位置に配置して先端部軸４１ｊに作用させてもよい。
【００４１】
また、以上の実施形態では、高精度のボンディングを妨げる要因として、高温または輻射熱によって構成部材の位置ずれを例に説明したが、その要因はなんであれ、本発明の微調整機構はその位置ずれを微調整するボンディングの高精度位置決めに適用できる。
【００４２】
以上のように本発明の実施形態について説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
【符号の説明】
【００４３】
１：ウェハ供給部 ３：ダイボンディング部
４：制御部 ５：基板供給・搬送部
１０：ダイボンダ ２０：位置ズレ検出部
２１：基準マーク形成光源(光源) ２２：処理位置カメラ
２３、２４、２５：位置補正撮像カメラ(位置補正カメラ)
３１：プリフォーム部 ３２：ボンディングヘッド部
４１：ボンディングヘッド ４１ｃ：コレット
４１ｊ：ボンディングヘッドの先端部軸
４２：位置検出カメラ ４３：固定テーブル
４４：ボンディングステージ(ステージ) ４５：リードフレーム
４５ｂ：ボンディング位置(処理位置) ４５ｃ：処理位置の中心位置
４５ｐ1、４５ｐ２：認識パターン
４５ｓ：処理位置と基準マークとを含む処理位置周辺領域
４７：移動機構 ５０：ボンディング位置補正装置
６０：位置決め機構 ６１：３次元の粗調整機構
６２：微調整機構 ６２ｋ：微調整機構固定部
６２Ｘ：Ｘ軸微調整機構 ６２Ｙ：Ｙ軸微調整機構
６２Ｘｓ、６２Ｙｓ：支持棒 ６２Ｘａ、６２Ｙａ：アクチュエータ部
Ｄ：ダイ ＫＭ：基準マーク
θ：位置補正撮像カメラのリードフレーム面からの成す角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイをウェハから吸着して基板にボンディングするボンディングヘッドと、
前記ダイの位置を所定精度で前記位置決めする第１の調整機構を有し、前記ボンディングヘッドを位置決めする位置決めを機構と、
前記位置決め機構を制御する位置決め制御部と、
前記ボンディングヘッドに設け、前記第1の調整機構よりも高い精度で前記ダイの位置を調整する第２の調整機構と、
を有することを特徴とするダイボンダ。
【請求項２】
前記第２の調整機構は、前記ボンディングヘッドの先端部軸を複数の方向から作用し、所定の変位で移動させるアクチュエータを有することを特徴とする請求項１に記載のダイボンダ。
【請求項３】
前記アクチュエータは、前記ダイをボンディングする面と平行な面、又はボンディングする面と角度を有する面のいずれかに設けたことを特徴とする請求項２に記載のダイボンダ。
【請求項４】
前記アクチュエータは、ピエゾ素子又は超磁歪素子のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載のダイボンダ。
【請求項５】
前記アクチュエータは、ピエゾ素子又は超磁歪素子のいずれかであることを特徴とする請求項３に記載のダイボンダ。
【請求項６】
前記複数の方向の相対する方向から前記所定の変位を元に戻す復元力を発生する復元力手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載のダイボンダ。
【請求項７】
基板または前記基板の近傍に設けられた基準マークと、
前記基準マークと前記基板のボンディング位置に設けられた認識パターンとを撮像する第１の撮像手段と、
前記基準マークと前記ボンディング位置に近接したダイとを撮像する第２の撮像手段と、
前記第１及び前記第２の撮像手段によって得られた撮像データに基づいて前記ボンディング位置に近接した前記ダイの位置を補正する補正手段とを具備する位置ずれ検出部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のダイボンダ。
【請求項８】
ダイをボンディングヘッドでウェハから吸着するステップと、
第１の調整機構により所定の精度で前記ダイの位置を調整し、第２の調整機構により前記第１の調整機構よりも高い精度で前記ダイの位置を調整して、前記ボンディングヘッドの位置決めを行うステップと、
前記ボンディングヘッドが前記ダイを基板にボンディングするステップと、
を有することを特徴とする半導体製造方法。
【請求項９】
前記第１の調整機構の調整は、前記ボンディングヘッドの先端部軸を複数の方向から作用し、所定の変位で移動させることを特徴とする請求項８に記載の半導体製造方法。
【請求項１】
ダイをウェハから吸着して基板にボンディングするボンディングヘッドと、
前記ダイの位置を所定精度で前記位置決めする第１の調整機構を有し、前記ボンディングヘッドを位置決めする位置決めを機構と、
前記位置決め機構を制御する位置決め制御部と、
前記ボンディングヘッドに設け、前記第1の調整機構よりも高い精度で前記ダイの位置を調整する第２の調整機構と、
を有することを特徴とするダイボンダ。
【請求項２】
前記第２の調整機構は、前記ボンディングヘッドの先端部軸を複数の方向から作用し、所定の変位で移動させるアクチュエータを有することを特徴とする請求項１に記載のダイボンダ。
【請求項３】
前記アクチュエータは、前記ダイをボンディングする面と平行な面、又はボンディングする面と角度を有する面のいずれかに設けたことを特徴とする請求項２に記載のダイボンダ。
【請求項４】
前記アクチュエータは、ピエゾ素子又は超磁歪素子のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載のダイボンダ。
【請求項５】
前記アクチュエータは、ピエゾ素子又は超磁歪素子のいずれかであることを特徴とする請求項３に記載のダイボンダ。
【請求項６】
前記複数の方向の相対する方向から前記所定の変位を元に戻す復元力を発生する復元力手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載のダイボンダ。
【請求項７】
基板または前記基板の近傍に設けられた基準マークと、
前記基準マークと前記基板のボンディング位置に設けられた認識パターンとを撮像する第１の撮像手段と、
前記基準マークと前記ボンディング位置に近接したダイとを撮像する第２の撮像手段と、
前記第１及び前記第２の撮像手段によって得られた撮像データに基づいて前記ボンディング位置に近接した前記ダイの位置を補正する補正手段とを具備する位置ずれ検出部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のダイボンダ。
【請求項８】
ダイをボンディングヘッドでウェハから吸着するステップと、
第１の調整機構により所定の精度で前記ダイの位置を調整し、第２の調整機構により前記第１の調整機構よりも高い精度で前記ダイの位置を調整して、前記ボンディングヘッドの位置決めを行うステップと、
前記ボンディングヘッドが前記ダイを基板にボンディングするステップと、
を有することを特徴とする半導体製造方法。
【請求項９】
前記第１の調整機構の調整は、前記ボンディングヘッドの先端部軸を複数の方向から作用し、所定の変位で移動させることを特徴とする請求項８に記載の半導体製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１７４７５５（Ｐ２０１２−１７４７５５Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３２８８１（Ｐ２０１１−３２８８１）
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【出願人】（３０００２２５０４）株式会社日立ハイテクインスツルメンツ (607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【出願人】（３０００２２５０４）株式会社日立ハイテクインスツルメンツ (607)
【Ｆターム（参考）】
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