半導体装置の製造方法

【課題】フリップチップボンディング後のチップとテープの位置決め精度を高い精度で評価する。
【解決手段】チップ３を保持するマウントヘッド５とステージ上のテープ４との間に、退避可能なプリズム型ミラー２と、このプリズム型ミラー２の二つの反射面２ｂと反射面２ｃに映じたチップ３のパッドおよびテープ４のバンプ４ｂの画像等を撮影するカメラ１を配置し、ボンディング直前のチップ３のパッドおよびテープ４のバンプ４ｂの位置ずれ量を正確に測定し、フリップチップボンディング完了後の、パッドとバンプ４ｂの位置ずれの良否を高精度判定する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体装置の組み立て工程におけるフリップチップボンディング等に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】たとえば、半導体装置の組み立て工程では、絶縁フィルム上に実装電極パターンが形成されたキャリアテープのバンプ電極に、半導体ペレットの表面電極を一括してフリップチップボンディングするＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）技術を用いることが知られている。
【０００３】このようなフリップチップボンディングを行うフリップチップマウンタは半導体ペレット（チップ）のパターン面とテープの表面を接着面としてマウントする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のようなフリップチップボンディングでは、ボンディング完了後は、ボンディング部位が外部から見えないため、マウント後に、半導体ペレットの表面電極と、対応するテープ側のバンプ電極との位置ずれ等のマウント精度を測定する事が出来ない、という技術的課題がある。
【０００５】なお、チップのエッヂ面とテープの基準面を用いても両者の位置ずれを測定できるが、チップエッヂ面の加工精度以上のボンディング精度が計算できない、という他の技術的課題が生じる。
【０００６】本発明の目的は、半導体ペレットおよびボンディング対象物の寸法精度等に影響されることなく、フリップチップボンディングのボンディング位置精度を高精度に評価することが可能な技術を提供することにある。
【０００７】本発明の他の目的は、フリップチップボンディングの完了後に、ボンディング結果の良否を迅速に判定することが可能な技術を提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、ボンディング結果の正確な評価により、半導体装置の信頼性を向上させることが可能な技術を提供することにある。
【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１１】本発明は、半導体ペレット上に設けられた複数の第１の電極と、ボンディング対象物上に設けられた複数の第２の電極とを一括してボンディングするフリップチップボンダを用いて半導体装置の組み立てを行う半導体装置の製造方法において、フリップチップボンダに、ボンディング直前の互いに対向した状態の第１および第２の電極を同時に観察する電極位置観察機構を設けたものである。
【００１２】より具体的には、マウント直前に、チップとテープ等のボンディング対象物のの各々の電極位置を測定し、ボンディング後の両者の電極同士のボンディング精度を理論的に算出する機構を持つフリップチップマウンタを用いてフリップチップボンディングを行う。マウント直前のテープマウント面の真上にチップが来た状態で、テープのバンプ位置とそのバンプに接合されるチップのパット位置を測定する。その時の位置関係からボンディング後のマウント精度として算出する。これにより、ボンディング後の精度をより正確に算出できる。また、フリップチップボンディングにて接合した半導体装置の良、不良がマウント直後に判別できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】図１は、本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法に用いられるフリップチップ組立て装置の構成の一例を示す斜視図であり、図２は、その一部を示す斜視図、図３は、その作用の一例を示す説明図である。
【００１５】図１において、３はチップ、４はテープ、５はマウントヘッド、５ａはボンディングアーム、６はステージ、７は位置決め用カメラ、８はローダ、９はアンローダ、１０はプリベーク炉、１１はアフターベーク炉、１２はモニタ、１３はウェハカセット、１４は保護テープ、である。
【００１６】ローダ８で保護テープ１４から分離されて繰り出されたテープ４は、プリベーク炉１０を通過して予熱された後、ステージ６とマウントヘッド５の間を通過し、位置決め用カメラ７にて位置決めが行われ、ステージ６とマウントヘッド５の間で挟圧されることでチップ３がフリップチップボンディングされた後、アフターベーク炉１１を通過してアンローダ９に至り、保護テープ１４とともに巻き取られる。
【００１７】本実施の形態の場合、ステージ６とマウントヘッド５の間には、両者の間に図示しない移動機構にてボンディング動作時には退避可能に位置決めされ、チップ３のパッド３ａの画像、およびテープ４上のバンプ４ｂの画像を、二つの反射面２ｂおよび反射面２ｃを介して同時に観察するプリズム型ミラー２と、このプリズム型ミラー２の二つの反射面２ｂおよび反射面２ｃに映じた画像を取り込むカメラ１が設けられている。
【００１８】すなわち、図２に例示されるように、カメラ１とプリズム型ミラー２にて、チップ３とテープ４の各々のボンディング面の画像を取り込み、モニタ１２等に写しだし、両者のパッド３ａおよびバンプ４ｂ等の位置を測定する。この測定後、プリズム型ミラー２を退避させた後、マウントヘッド５を垂直に降下させてチップ３をテープ４にマウントする。
【００１９】図２において、マウントヘッド５に保持されたチップ３の位置はマウント直前の位置となっている。チップ３を垂直に降ろし、テープ４に圧着すればマウント終了となる（図２では破線でボンディング完了状態のチップ３の位置が示されている）。
【００２０】上述のように、本実施の形態では、プリズム型ミラー２とカメラ１を用いてチップ３とテープ４のマウント直前の位置が同時に撮影できるようになっている。なお、図２の例では、一つのカメラ１にて、プリズム型ミラー２の二つの反射面２ｂおよび反射面２ｃを介してチップ３およびテープ４の画像を撮影しているが、プリズム型ミラー２の二つの反射面２ｂおよび反射面２ｃの各々に映じたチップ３およびテープ４の画像を別々のカメラで撮影する構成としてもよい。
【００２１】図３に、図２の状態の時のモニタ１２のカメラ映像１ａを示す。テープ表面４ａのターゲットとなるバンプ４ｂと、チップ３表面のターゲットとなるパッド３ａと、プリズム境界２ａの位置関係と、プリズム型ミラー２とカメラ１の位置関係によりチップ３とテープ４の水平方向位置ズレ１５が測定できる。
【００２２】測定したチップ３とテープ４の水平方向位置ズレ１５にマウントヘッド５の水平方向精度を加える事により、マウント精度が高精度で算出できる。
【００２３】図４は、本実施の形態のフリップチップ組立て装置のボンディング部位の構成の変形例を示す斜視図である。
【００２４】この図４の変形例の場合、図１および図２におけるプリズム型ミラー２とカメラ１の代わりに、チップ３およびテープ４の位置検出の為の構成として、上カメラ１８および下カメラ１９を、光軸を同軸としかつ当該光軸が垂直方向となる姿勢で、当該チップ３とテープ４の間から退避自在に配置し、上カメラ１８にてチップ３の画像（位置）を検出し、下カメラ１９にてテープ４の画像（位置）を検出する構造となっている。そして、図４の測定の後、マウントヘッド５を垂直に降下させてチップ３をテープ４にマウントする。
【００２５】すなわち、上カメラ１８および下カメラ１９の各々にて検出されるチップ３およびテープ４の画像（位置）はマウント直前の位置となっており、この位置検出後に、チップ３を垂直に降下させて、テープ４に圧着すればマウント終了となる。
【００２６】このように、図４の変形例では、上カメラ１８と下カメラ１９を用いて、フリップチップボンディング直前の位置決め完了状態でのチップ３とテープ４の画像が同時に撮影できるので、撮影した映像からチップ３とテープ４の水平方向位置ズレ１６を高精度に測定および評価できる。この結果、上カメラ１８と下カメラ１９を用いて測定したチップ３とテープ４の水平方向位置ズレ１６にマウントヘッド５の水平方向精度を加える事によりマウント精度が高精度で算出できる。
【００２７】以上説明したように、本実施の形態の半導体装置の製造方法におけるフリップチップ組立て装置によれば、マウント直前のチップ３とテープ４の位置関係を正確に測定できるので、マウント精度はその位置関係のばらつきに最後のマウント動作による誤差を加えたものとなる。そのデータをマウント精度としてマウント前に出力すれば、ボンディング完了後には外部からボンディング部位が見えないためマウント精度の測定がわかりにくいフリップチップボンディングにおいても、ボンディング精度を正確に評価することができる。
【００２８】この結果、チップ３のテープ４に対するフリップチップボンディング時の位置ずれ等の良否判定をより正確に行うことが可能となり、フリップチップボンディング工程における歩留りを向上させることが可能となる。
【００２９】また、プリズム型ミラー２を用いる場合には、１台のカメラ１にて、チップ３とテープ４の画像を同時に検出でき、必要以上に多数のカメラを用いる必要がなく、組み立て装置全体を小さく設計できる。
【００３０】また、フリップチップボンディング組み立て装置のボンディング精度を算出および評価できるので、当該組み立て装置を用いて組み立てられた半導体装置等の製品の信頼性が向上する。
【００３１】さらに、プリズム型ミラー２およびカメラ１の構成、あるいは上カメラ１８と下カメラ１９を用いて測定したチップ３とテープ４の水平方向位置ズレ１６を、それ以降の位置決め用カメラ７による位置決め制御系に実時間でフィードバックすることで、フリップチップボンディングにおけるチップ３とテープ４の位置決め精度を向上させることができる。
【００３２】また、フリップチップボンディング組み立て装置の保守管理等における位置決め制御系の調整に、プリズム型ミラー２およびカメラ１の構成、あるいは上カメラ１８と下カメラ１９を用いて測定したチップ３とテープ４の水平方向位置ズレ１６を反映させることで、フリップチップボンディング組み立て装置の高精度な保守管理が可能となる。
【００３３】以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００３４】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００３５】本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体ペレットおよびボンディング対象物の寸法精度等に影響されることなく、フリップチップボンディングのボンディング位置精度を高精度に評価することができる、という効果が得られる。
【００３６】本発明の半導体装置の製造方法によれば、フリップチップボンディングの完了後に、ボンディング結果の良否を迅速に判定することができる、という効果が得られる。
【００３７】本発明の半導体装置の製造方法によれば、ボンディング結果の正確な評価により、半導体装置の信頼性を向上させることができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法に用いられるフリップチップ組立て装置の構成の一例を示す斜視図である。
【図２】その一部を示す斜視図である。
【図３】その作用の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法に用いられるフリップチップ組立て装置のボンディング部位の構成の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１カメラ
１ａカメラ映像
２プリズム型ミラー
２ａプリズム境界
２ｂ反射面
２ｃ反射面
３チップ
３ａパッド
４テープ
４ａテープ表面
４ｂバンプ
５マウントヘッド
５ａボンディングアーム
６ステージ
７位置決め用カメラ
８ローダ
９アンローダ
１０プリベーク炉
１１アフターベーク炉
１２モニタ
１３ウェハカセット
１４保護テープ
１５水平方向位置ズレ
１６水平方向位置ズレ
１８上カメラ
１９下カメラ

【特許請求の範囲】
【請求項１】半導体ペレット上に設けられた複数の第１の電極と、ボンディング対象物上に設けられた複数の第２の電極とを一括してボンディングするフリップチップボンダを用いて半導体装置の組み立てを行う半導体装置の製造方法であって、前記フリップチップボンダに、ボンディング直前の互いに対向した状態の前記第１および第２の電極を同時に観察する電極位置観察機構を設けたことを特徴とする半導体装置の製造方法。

【図１】