JP2019062034A - ダイボンディング装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板変形が少ないダイボンディング装置を提供することである。【解決手段】ダイボンディング装置は、アレイ状に配置されたパッケージエリアを有する基板を基板供給部から基板搬出部に向かう第一方向に搬送する搬送レーンと、前記基板を加熱する加熱装置を有するボンディングステージと、前記ボンディングステージの上に搬送される前記基板にダイをボンディングするボンディングヘッドと、前記搬送レーン、前記ボンディングステージおよび前記ボンディングヘッドを制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記基板１枚分のボンディング中、前記基板の前記複数のパッケージエリアの全体を前記ボンディングステージの上または上方に位置させる。【選択図】図９

Description

本開示はダイボンディング装置に関し、例えば加熱装置を備えるダイボンダに適用可能である。

半導体装置の製造工程の一部に半導体チップ（以下、単にダイという。）を配線基板やリードフレーム等（以下、単に基板という。）に搭載してパッケージを組み立てる工程があり、パッケージを組み立てる工程の一部に、半導体ウェハ（以下、単にウェハという。）からダイを分割する工程（ダイシング工程）と、分割したダイを基板の上に搭載するボンディング工程と、がある。ボンディング工程に使用される半導体製造装置がダイボンダ等のダイボンディング装置である。

ダイボンダは、はんだ、金メッキ、樹脂を接合材料として、ダイを基板または既にボンディングされたダイの上にボンディング（搭載して接着）する装置である。ダイを、例えば、基板の表面にボンディングするダイボンダにおいては、コレットと呼ばれる吸着ノズルを用いてダイをウェハから吸着してピックアップし、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。コレットは、吸着孔を有し、エアを吸引して、ダイを吸着保持する保持具であり、ダイと同程度の大きさを有する。

ボンディングは加熱装置が内蔵されているボンディングステージ上に基板を搬送して行われるものがある（例えば、特許文献１）。

特開２０１６−１９７６３０号公報

アタッチポイントを基準としてボンディングステージの前後の少なくとも何れか一方の長さが基板の長さより短いと、ボンディング中、ボンディングステージが基板を加熱する際、基板の下にボンディングステージがある領域とボンディングステージがない領域が存在し、１枚基板内で温度分布に差ができ、基板が変形することがある。
本開示の課題は、基板変形が少ない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、複数のパッケージエリアを有する基板を基板供給部から基板搬出部に向かう第一方向に搬送する搬送レーンと、前記基板を加熱する加熱装置を有するボンディングステージと、前記ボンディングステージの上に搬送される前記基板にダイをボンディングするボンディングヘッドと、前記搬送レーン、前記ボンディングステージおよび前記ボンディングヘッドを制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記基板１枚分のボンディング中、前記基板の前記複数のパッケージエリアの全体を前記ボンディングステージの上または上方に位置させる。

上記ダイボンディング装置によれば、基板変形を少なくすることができる。

ダイボンダの構成例を示す概略上面図 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 図１のダイ供給部の構成を示す外観斜視図 図２のダイ供給部の主要部を示す概略断面図 図１のダイボンダの制御系の概略構成を示すブロック図 基板の加熱方法を説明する図 比較例に係る基板の加熱方法を説明する図 比較例に係る基板加熱の課題を説明する図 実施例に係るボンディングステージを説明する図 実施例に係るボンディングステージによる基板の加熱方法を説明する図 基板が加熱により膨張する場合に位置決めへの影響を説明する図 半導体装置の製造方法を示すフローチャート 変形例１に係るボンディングステージを説明する図 変形例１に係るボンディングステージによる基板の加熱方法を説明する図 変形例２に係るボンディングステージ付近の光学系を示す図 変形例３に係るボンディングステージを説明する図 変形例４に係るボンディングステージを説明する図 変形例５に係るボンディングステージを説明する図 変形例６に係るボンディングステージを説明する図

以下、実施例、比較例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。

図１は実施例に係るダイボンダの概略を示す上面図である。図２は図１において矢印Ａ方向から見たときに、ピックアップヘッド及びボンディングヘッドの動作を説明する図である。

ダイボンダ１０は、大別して、一つ又は複数の最終１パッケージとなる製品エリア（以下、パッケージエリアＰという。）をプリントした基板Ｓに実装するダイＤを供給する供給部１と、ピックアップ部２、中間ステージ部３と、ボンディング部４と、搬送部５、基板供給部６と、基板搬出部７と、各部の動作を監視し制御する制御部８と、を有する。Ｙ軸方向がダイボンダ１０の前後方向であり、Ｘ軸方向が左右方向である。ダイ供給部１がダイボンダ１０の手前側に配置され、ボンディング部４が奥側に配置される。

まず、ダイ供給部１は基板ＳのパッケージエリアＰに実装するダイＤを供給する。ダイ供給部１は、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を突き上げる点線で示す突上げユニット１３と、を有する。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。

ピックアップ部２は、ダイＤをピックアップするピックアップヘッド２１と、ピックアップヘッド２１をＹ方向に移動させるピックアップヘッドのＹ駆動部２３と、コレット２２を昇降、回転及びＸ方向移動させる図示しない各駆動部と、を有する。ピックアップヘッド２１は、突き上げられたダイＤを先端に吸着保持するコレット２２（図２も参照）を有し、ダイ供給部１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。ピックアップヘッド２１は、コレット２２を昇降、回転及びＸ方向移動させる図示しない各駆動部を有する。

中間ステージ部３は、ダイＤを一時的に載置する中間ステージ３１と、中間ステージ３１上のダイＤを認識する為のステージ認識カメラ３２を有する。

ボンディング部４は、中間ステージ３１からダイＤをピックアップし、ボンディングステージＢＳ上に搬送されてくる基板ＳのパッケージエリアＰ上にボンディングし、又は既に基板ＳのパッケージエリアＰの上にボンディングされたダイの上に積層する形でボンディングする。ボンディング部４は、ピックアップヘッド２１と同様にダイＤを先端に吸着保持するコレット４２（図２も参照）を備えるボンディングヘッド４１と、ボンディングヘッド４１をＹ方向に移動させるＹ駆動部４３と、基板Ｓのパッケージエリア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基板認識カメラ４４とを有する。
このような構成によって、ボンディングヘッド４１は、ステージ認識カメラ３２の撮像データに基づいてピックアップ位置・姿勢を補正し、中間ステージ３１からダイＤをピックアップし、基板認識カメラ４４の撮像データに基づいて基板ＳにダイＤをボンディングする。

搬送部５は、基板Ｓを掴み搬送する基板搬送爪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に設けられた基板搬送爪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６から搬送レーン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７まで移動して、基板搬出部７に基板Ｓを渡す。

制御部８は、ダイボンダ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）を格納するメモリと、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。

次に、ダイ供給部１の構成について図３、４を用いて説明する。図３はダイ供給部の外観斜視図を示す図である。図４はダイ供給部の主要部を示す概略断面図である。

ダイ供給部１は、水平方向（ＸＹ方向）に移動するウェハ保持台１２と、上下方向に移動する突上げユニット１３と、を備える。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が接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、を有する。突上げユニット１３は支持リング１７の内側に配置される。

ダイ供給部１は、ダイＤの突き上げ時に、ウェハリング１４を保持しているエキスパンドリング１５を下降させる。その結果、ウェハリング１４に保持されているダイシングテープ１６が引き伸ばされダイＤの間隔が広がり、突上げユニット１３によりダイＤ下方よりダイＤを突き上げ、ダイＤのピックアップ性を向上させている。なお、薄型化に伴いダイを基板に接着する接着剤は、液状からフィルム状となり、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）１８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１８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１８に対して行なわれる。従って、剥離工程では、ウェハ１１とダイアタッチフィルム１８をダイシングテープ１６から剥離する。ダイアタッチフィルム１８は加熱することで硬化する。

ダイボンダ１０は、ウェハ１１上のダイＤの姿勢を認識するウェハ認識カメラ２４と、中間ステージ３１に載置されたダイＤの姿勢を認識するステージ認識カメラ３２と、ボンディングステージＢＳ上の実装位置を認識する基板認識カメラ４４とを有する。認識カメラ間の姿勢ずれ補正しなければならないのは、ボンディングヘッド４１によるピックアップに関与するステージ認識カメラ３２と、ボンディングヘッド４１による実装位置へのボンディングに関与する基板認識カメラ４４である。

制御部８について図５を用いて説明する。図５は制御系の概略構成を示すブロック図である。制御系８０は制御部８と駆動部８６と信号部８７と光学系８８とを備える。制御部８は、大別して、主としてＣＰＵ（Central Processor 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、処理プログラムなどを記憶しているＲＡＭで構成されている主記憶装置８２ａと、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で構成されている補助記憶装置８２ｂとを有する。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。また、入出力装置８３は、ダイ供給部１のＸＹテーブル（図示せず）やボンディングヘッドテーブルのＺＹ駆動軸等の駆動部８６を制御するモータ制御装置８３ｅと、種々のセンサ信号や照明装置などのスイッチ等の信号部８７から信号を取り込み又は制御するＩ／Ｏ信号制御装置８３ｆとを有する。光学系８８には、ウェハ認識カメラ２４、ステージ認識カメラ３２、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８は画像取込装置８３ｄを介してウェハ認識カメラ２４、ステージ認識カメラ３２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ェアにより、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ェ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ェハ上のダイの位置決めを行い、ピックアップ部２およびボンディング部４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上にボンディングする。使用するウェハ認識カメラ２４、ステージ認識カメラ３２および基板認識カメラ４４はグレースケール、カラー等であり、光強度を数値化する。

ボンディングステージのヒートシステムについて図６を用いて説明する。図６はボンディングステージを加熱、温調するシステムを示すブロック図である。制御部８内のヒータ電源８５ａより入出力装置８３に含まれるソリッドステートリレー（ＳＳＲ）８３ｈをとおしてヒータ（加熱装置）４５に電力が供給され、ボンディングステージＢＳ内部に組み込まれたヒータ４５はボンディングステージＢＳを加熱する。ダイアタッチフィルム１８を用いる場合は、例えば８０〜１６０℃程度の高温に加熱される。熱電対等の温度センサ８７ａがボンディングステージＢＳの温度を常に測定し、その値を入出力装置８３に含まれる温調器（コントローラ）８３ｇに送る。制御・演算装置８１が温調器８３ｇに事前に設定した温度よりボンディングステージＢＳの温度が高くなったことを温度センサ８７ａが検出すると、温調器８３ｇはソリッドステートリレー（ＳＳＲ）８３ｈのＯＮ／ＯＦＦを制御し、ヒータ４５の加熱を一旦取りやめる。ボンディングステージＢＳの冷却は放熱によって行うが、冷却方法は放熱以外に水冷、空冷、ペルチェ素子を使ったものであってもよい。冷却により設定温度以下になると、温調器８３ｇはソリッドステートリレー（ＳＳＲ）８３ｈを再びＯＮし、ヒータ４５により加熱を再開する。温調器８３ｇは熱過渡現象を考慮し、設定温度到達を予測し、事前にプログラミングされた処理に従い、出力を調整し、温度のオーバーシュートを防ぐよう制御する。

＜比較例＞
ここで、本願発明者が本願発明に先立って検討した技術（比較例）に係る加熱のできるボンディングステージ（ヒートステージ）による基板の加熱方法について図７、８を用いて説明する。図７は比較例に係る基板の加熱方法を示す図であり、図７（Ａ）は基板がボンディングステージに搬送される前の状態の上面図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の側面図であり、図７（Ｃ）は基板がアタッチポイントに搬送された状態の上面図であり、図７（Ｄ）は図７（Ｃ）の状態の側面図であり、図７（Ｅ）は図７（Ｃ）の基板の位置でボンディングステージが上昇した状態の側面図である。図８は比較例に係る基板加熱の課題を説明する図であり、図８（Ａ）は基板へのボンディングが完了した状態の上面図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の状態の側面図であり、図８（Ｃ）は図８（Ａ）の状態の基板変形を説明する模式図である。

図７（Ａ）に示すように、ボンディングステージＢＳＲは長さ（ステージ長）がＬｂｓｒ、幅がＷであり、二つの搬送レーン５２の間（シュート幅）を網羅する熱伝導性のよい金属（銅など）で構成する。基板Ｓが搬送され、ボンディングステージＢＳＲに接触することで、基板Ｓを加熱する。ボンディングステージＢＳＲの加熱構造は図６のボンディングステージＢＳと同様である。ここで、ボンディングステージＢＳＲのステージ長（Ｌｂｓｒ）は基板Ｓが接触して基板Ｓを加熱可能な長さであり、基板Ｓの搬送方向（Ｘ方向）の長さである。ボンディングステージＢＳＲの幅（Ｗ）も基板Ｓが接触して基板Ｓを加熱可能な長さであり、基板Ｓの搬送方向（Ｘ方向）とは直交する方向（Ｙ方向）の長さである。また、ボンディングステージＢＳＲのステージ長（Ｌｂｓｒ）および基板Ｓの長さ（Ｌｓ）は幅（Ｗ）よりも大きい（Ｌｂｓｒ＞Ｗ、Ｌｓ＞Ｗ）。

図７（Ｂ）（Ｄ）に示すように、基板Ｓの搬送時はボンディングステージＢＳＲと基板Ｓが摩擦しないよう、ボンディングステージＢＳＲを下降させる。上昇／下降はモータとカムなどによって行う。

図７（Ｅ）に示すように、基板ＳのパッケージエリアＰの先頭列がアタッチポイントＡＰに搬送されて搬送が終了したタイミングでボンディングステージＢＳを上昇させ、基板Ｓを加熱する。アタッチポイントＡＰはダイＤが基板Ｓにボンディングされる位置であり、ボンディング位置ＢＰともいう。

図７に示すように、アタッチポイントＡＰを基準としてボンディングステージＢＳＲの前の長さ（Ｌｂｆ）および後の長さ（Ｌｂｒ）が基板Ｓの長さ（Ｌｓ）より短い（Ｌｂｆ＜Ｌｓ、Ｌｂｒ＜Ｌｓ）と、図８に示すように、ボンディングステージＢＳＲが上昇して基板Ｓを加熱する際、基板Ｓの下にボンディングステージＢＳＲがある領域Ａ１とボンディングステージＢＳＲがない領域Ａ２が存在し、１枚基板内で温度分布に差ができる。これにより基板の熱膨張量にも基板内でムラができる。温度分布には傾斜があるため、図８（Ｃ）に示すように、基板を杓文字形に変形させてしまう。

ボンディング後に基板Ｓを順次搬送していくと、ダイＤが搭載されたままでこの変形を起こす。ダイＤを実装したエリアがこの温度傾斜部に差し掛かると、ダイＤに回転方向のストレスがかかり、ねじれ収縮する。

また、ＤＡＦ１８などの接合剤の硬化が十分でない状態でこの現象になると、基板に実装されたダイに回転ズレ（θズレ）を発生させる。この変形は、ボンディングステージＢＳＲの手前での基板Ｓの搬送時にも発生する。ボンディングステージＢＳＲのステージ長（基板Ｓの搬送方向（Ｘ方向）の長さ）によっては、前段の非加熱領域での膨張していない部分での応力により、基板の形状が変形する（均等膨張でなくなる）。これによりボンディング時の基板位置決め精度を劣化させ、ボンディング精度も劣化する。

説明を実施例に戻す。実施例に係るボンディングステージによる基板の加熱方法について図９、１０を用いて説明する。図９は実施例に係るボンディングステージを示す図であり、図９（Ａ）は基板がボンディングステージに搬送された状態の上面図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）の側面図である。図１０は実施例に係るボンディングステージによる基板の加熱方法を説明する図であり、図１０（Ａ）は基板がアタッチポイントに搬送された状態の側面図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）の基板の位置でダイがボンディングされボンディングステージが上昇した状態の側面図であり、図１０（Ｃ）はボンディングステージが下降し図１０（Ａ）の基板の位置からパッケージエリアの１列分基板搬出部の方向に移動した状態の側面図であり、図１０（Ｄ）は基板の最終列のパッケージエリアにダイがボンディングされボンディングステージが下降した状態の側面図である。

図９に示すように、ボンディングステージＢＳは長さ（ステージ長）がＬｂｓ、幅がＷであり、搬送レーン５２の幅（シュート幅）を網羅する熱伝導性のよい金属（銅など）で構成する。基板Ｓが搬送され、ボンディングステージＢＳを上昇させて基板Ｓに接触することで、基板Ｓを加熱する。基板Ｓはアレイ状に配置された複数のパッケージエリアを有し、例えば１列に４個で８列のパッケージエリアを有する。基板Ｓの搬送方向の先頭（図９では右端）に１列目のパッケージエリアＰ１、最後尾（図９では左端）に８列目のパッケージエリアＰ８が位置する。ここで、ボンディングステージＢＳのステージ長（Ｌｂｓ）は基板Ｓが接触して基板Ｓを加熱可能な長さであり、基板Ｓの搬送方向（Ｘ方向）の長さである。ボンディングステージＢＳの幅（Ｗ）も基板Ｓが接触して基板Ｓを加熱可能な長さであり、基板Ｓの搬送方向（Ｘ方向）とは直交する方向（Ｙ方向）の長さである。また、ボンディングステージＢＳのステージ長（Ｌｂｓ）および基板Ｓの長さ（Ｌｓ）は幅（Ｗ）よりも大きい（Ｌｂｓ＞Ｗ、Ｌｓ＞Ｗ）。

また、アタッチポイントＡＰを基準として下流側（基板搬出部７側）のボンディングステージＢＳの長さ（Ｌｂｓｆ）および上流側（基板供給部６）のボンディングステージＢＳの長さ（Ｌｂｓｒ）は基板Ｓの長さ（Ｌｓ）以上（Ｌｂｓｆ≧Ｌｓ、Ｌｂｓｒ≧Ｌｓ）あればよい。アタッチポイントＡＰがボンディングステージＢＳの中心に位置する場合は、ボンディングステージＢＳのステージ長（Ｌｂｓ）は基板Ｓの長さ（Ｌｓ）の２倍以上（Ｌｂｓ≧２×Ｌｓ）であればよい。なお、基板Ｓは搬送レーン５２によって支持されるため、ボンディングステージＢＳの幅は基板Ｓの幅よりも狭い（小さい）。

図１０（Ａ）に示すように、制御部８は、基板Ｓを搬送するとき、ボンディングステージＢＳが基板Ｓを加熱しないよう、ボンディングステージＢＳを下降させておく。ボンディングステージＢＳの上昇／下降はモータとカムなどによって行う。その状態で、基板Ｓの先頭列（１列目）のパッケージエリアＰ１をアタッチポイントＡＰまで一気に搬送する。

図１０（Ｂ）に示すように、制御部８は、基板Ｓの搬送が終了したタイミングでボンディングステージＢＳを上昇させ、基板Ｓの全体を加熱した後、ボンディングヘッド４１により１列目のパッケージエリアＰ１にダイＤ（図１０では４個のダイ）をボンディングする。なお、上述したように、基板Ｓの幅はボンディングステージＢＳの幅よりも少し大きいが、両幅端のパッケージエリアを含めすべてのパッケージエリアはボンディングステージＢＳにより加熱される。基板Ｓの額縁領域の幅はパッケージエリアＰの幅または長さよりも小さいので、少なくともすべてのパッケージエリアを加熱する場合、基板Ｓの全体を加熱するという。よって、上述したボンディングステージＢＳのステージ長は、基板の長さを１列目のパッケージエリア端（図９では右端）から最終列のパッケージエリア端（図９では左端）までとして設定するようにしてもよい。

図１０（Ｃ）に示すように、制御部８は、１列目のパッケージエリアＰ１をボンディング後はボンディングステージＢＳを下げ、基板Ｓの全体を放熱しつつ、２列目のパッケージエリアＰ２がアタッチポイントＡＰに位置するよう基板Ｓを１ピッチ送る。再びボンディングステージＢＳを上昇させ、基板Ｓの全体を加熱し、ボンディングヘッド４１により２列目のパッケージエリアＰにダイＤをボンディングする。

これを各列に最終列まで繰り返す。すなわち、Ｎ＝３〜Ｋ（Ｋは最終列で実施例ではＫ＝８）において下記を行う。

制御部８は、ボンディングステージＢＳを下げた状態で、基板ＳのＮ列目のパッケージエリアＰＮがアタッチポイントＡＰに位置するように基板Ｓを搬送し、ボンディングステージＢＳを上昇させて、基板Ｓの全体を加熱しながらダイＤを基板ＳのＮ列目のパッケージエリアＰＮにボンディングする。

図１０（Ｄ）に示すように、制御部８は、最終列のパッケージエリアＰＫへのボンディングが終了したら、ボンディングステージＢＳを下降させ、基板Ｓの全体を放熱しつつ、一気に基板ＳをボンディングステージＢＳ外に搬送する（払い出す）。

これにより、基板Ｓのすべての箇所（各パッケージエリアＰ）の加熱時間は同じになる。なお、各パッケージエリアＰの加熱時間は同じであるが、ダイＤを基板Ｓにボンディングしてからのダイアタッチフィルム１８およびダイＤの加熱時間は１列目から最終列目まで順に短くなる。

１枚の基板着工時は、ボンディングステージＢＳの領域に前後の基板を入らないようにする。前後の基板がボンディングステージＢＳの境界面を跨ぐことによって前後の基板のそれぞれの基板内の加熱が不均等になってしまうことを防ぐためである。

制御部８は、基板ＳをアタッチポイントＡＰまで移動させた後、基板認識カメラ４４にて基板ＳのアライメントマークＡＭを撮像してボンディング位置ＢＰを求めて位置決めを行う。基板Ｓが加熱により膨張する場合に位置決めへの影響について図１１を用いて説明する。図１１は基板が加熱により膨張する場合に位置決めへの影響を説明する図であり、図１１（Ａ）は熱膨張前の状態を示す模式図であり、図１１（Ｂ）は均一に熱膨張する場合の状態を示す模式図であり、図１１（Ｃ）は不均一に熱膨張する場合の状態を示す模式図である。

比較例で上述したように、基板Ｓが加熱により不均一に膨張する場合、図１１（Ａ）（Ｃ）に示すように、熱膨張前のアライメントマークＡＭおよびボンディングエリアＢＡと、熱膨張後のアライメントマークＡＭおよびボンディングエリアＢＡと、の位置は異なり、また、アライメントマークＡＭの位置から求めるボンディング位置ＢＰの位置も変わってしまう。すなわち、不意均一な熱膨張により、アライメントマークＡＭとボンディング位置ＢＰの位置関係がくるってしまい正確なボンディングが行えない。

一方、実施例では、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、基板Ｓが加熱により均一に膨張する。この場合、熱膨張前のアライメントマークＡＭおよびボンディングエリアＢＡと、熱膨張後のアライメントマークＡＭおよびボンディングエリアＢＡと、の位置は異なるが、アライメントマークＡＭの位置から求めるボンディング位置ＢＰは変わらない。よって、ダイ（ボンディング位置）の中心を認識することができる。なお、アライメントマークＡＭおよびボンディングエリアＢＡはパッケージエリアＰに含まれる。

なお、制御部８は、ダイＤをボンディングした後、アタッチポイントＡＰでそのボンディング位置ＢＰが正確になされているかを基板認識カメラ４４にて検査する。このとき、ダイの中心と、タブの中心を求め、ダイと基板の相対位置が正しいかを検査する。基板Ｓが加熱により均一に膨張するので、比較例よりも検査精度が良くなる。

次に、実施例に係るダイボンダを用いた半導体装置の製造方法について図１２を用いて説明する。図１２は半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。

ステップＳ１１：ウェハ１１から分割されたダイＤが貼付されたダイシングテープ１６を保持したウェハリング１４をウェハカセット（不図示）に格納し、ダイボンダ１０に搬入する。制御部８はウェハリング１４が充填されたウェハカセットからウェハリング１４をダイ供給部１に供給する。また、基板Ｓを準備し、ダイボンダ１０に搬入する。制御部８は基板供給部６で基板Ｓを搬送レーン５２に載置する。

ステップＳ１２：制御部８はウェハリング１４に保持されたダイシングテープ１６からダイＤをピックアップする。

ステップＳ１３：制御部８はピックアップしたダイＤを基板ＳのパッケージエリアＰ上に搭載又は既にボンディングしたダイの上に積層する。より具体的には、制御部８はダイシングテープ１６からピックアップしたダイＤを中間ステージ３１に載置し、ボンディングヘッド４１で中間ステージ３１から再度ダイＤをピックアップし、搬送されてきた基板ＳのパッケージエリアＰにボンディングする。

ステップＳ１４：制御装置８は基板搬送爪５１で基板Ｓを基板搬出部７まで移動して基板搬出部７に基板Ｓを渡しダイボンダ１０から基板Ｓを搬出する。

＜変形例＞
以下、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。

（変形例１）
変形例１に係るボンディングステージによる基板の加熱方法について図１３、１４を用いて説明する。図１３は変形例１に係るボンディングステージを示す図であり、図１３（Ａ）は基板がボンディングステージに搬送された状態の上面図であり、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）の側面図である。図１４は変形例１に係るボンディングステージによる基板の加熱方法を説明する図であり、図１４（Ａ）は基板がアタッチポイントに搬送された状態の側面図であり、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）の基板の位置でダイがアタッチされボンディングステージが上昇した状態の側面図であり、図１４（Ｃ）は図１４（Ａ）の基板の位置から１列分基板搬出部の方向に移動した状態の側面図であり、図１４（Ｄ）は基板の最終列にダイがアタッチされボンディングステージが下降した状態の側面図である。

図１３に示すように、ボンディングステージＢＳＡは長さ（ステージ長）がＬｂｓａ、幅がＷであり、搬送レーン５２の幅（シュート幅）を網羅する熱伝導性のよい金属（銅など）で構成する。基板Ｓが搬送され、ボンディングステージＢＳＡを上昇させて基板Ｓに接触することで、基板Ｓを加熱する。ここで、ボンディングステージＢＳＡのステージ長（Ｌｂｓａ）は基板Ｓが接触して基板Ｓを加熱可能な長さであり、基板Ｓの搬送方向（Ｘ方向）の長さである。ボンディングステージＢＳＡの幅（Ｗ）も基板Ｓが接触して基板Ｓを加熱可能な長さであり、基板Ｓの搬送方向（Ｘ方向）とは直交する方向（Ｙ方向）の長さである。また、ボンディングステージＢＳＡのステージ長（Ｌｂｓａ）および基板Ｓの長さ（Ｌｓ）は幅（Ｗ）よりも大きい（Ｌｂｓａ＞Ｗ、Ｌｓ＞Ｗ）。

ボンディングステージＢＳのステージ長（Ｌｂｓａ）は基板Ｓの長さ（Ｌｓ）以上（Ｌｓ≦Ｌｂｓａ）であり、例えば比較例のボンディングステージＢＳＲと同様の長さである。なお、基板Ｓの長さ（Ｌｓ）２倍よりも短いのが好ましい（Ｌｓ≦Ｌｂｓａ＜２×Ｌｓ）。

図１４（Ａ）に示すように、制御部８は、基板Ｓを搬送するとき、ボンディングステージＢＳＡが基板Ｓを加熱しないよう、ボンディングステージＢＳを下降させておく。ボンディングステージＢＳＡの上昇／下降はモータとカムなどによって行う。その状態で、基板Ｓの先頭列（１列目）のパッケージエリアＰ１をアタッチポイントＡＰまで一気に搬送する。

図１４（Ｂ）に示すように、制御部８は、基板Ｓの搬送が終了したタイミングでボンディングステージＢＳＡを上昇させ、基板Ｓの全体を加熱した後、ボンディングヘッド４１により１列目のパッケージエリアＰ１にダイＤ（図１４では４個のダイ）をボンディングする。

図１４（Ｃ）に示すように、制御部８は、１列目のパッケージエリアＰ１をボンディング後はボンディングステージＢＳＡを下げずに、２列目のパッケージエリアＰ２がアタッチポイントＡＰに来るよう基板Ｓと共にボンディングステージＢＳＡを１ピッチ送る。ボンディングヘッド４１により２列目のパッケージエリアＰ２にダイＤをボンディングする。これを各列に最終列まで繰り返す。すなわち、Ｎ＝３〜Ｋ（Ｋは最終列で変形例１ではＫ＝８）において下記を行う。

ボンディングステージＢＳＡを基板Ｓと接触させた状態で、基板ＳのＮ列目のパッケージエリアＰがアタッチポイントＡＰに位置するように基板Ｓと共にボンディングステージＢＳＡを搬送し、基板Ｓの全体を加熱しながらダイＤを基板ＳのＮ列目のパッケージエリアにボンディングする。

図１４（Ｄ）に示すように、制御部８は、最終列のパッケージエリアＰＫへのボンディングが終了したら、ボンディングステージＢＳＡを下降させ、基板Ｓの全体を放熱しつつ、一気に基板ＳをボンディングステージＢＳＡ外に搬送する（払い出す）と共にボンディングステージＢＳＡを次基板の受け取り位置へ移動させる。

これにより、比較例と同様なボンディングステージ（ステージ長）であっても、基板を均一に加熱することができる。また、実施例よりもステージ長を短くすることができる。

（変形例２）
実施例では、制御部８は、ダイＤをボンディングした後、アタッチポイントＡＰでそのボンディング位置が正確になされているかを検査するが、変形例２ではさらにダイへのストレスチェックを行う。図１５は変形例２に係るボンディングステージ付近の光学系を示す図である。

基板ＳへのダイＤのボンディングを終了し、基板Ｓの冷却後に再度、基板Ｓ上のダイの位置をチェックできる外観検査カメラ（撮像装置）４７を設置する。外観検査カメラ４７はボンディングステージＢＳの下流側（基板搬出部７側）に基板認識カメラ４４とは別に設けられる。制御部８は、外観検査カメラ４７によって基板ＳとダイＤの相対位置関係を検査し、θずれの有無を確認する。特に各ピッチでより後半にボンディングしたダイにθずれが多い場合は、ダイＤにストレスがかかっていると判断する。

基板にボンディング済みのダイに熱膨張によるストレスのあるかを確認することができる。変形例２は実施例の他に比較例や変形例１にも適用することができる。

（変形例３）
実施例ではボンディングステージＢＳ全体の加熱を行っているが、変形例３ではボンディングエリアＢＡ（１列のパッケージエリアＰ）に合わせてボンディングステージを複数のエリアに分割し個別に温調する。図１６は変形例３に係るボンディングステージを示す図であり、図１６（Ａ）は基板がボンディングステージの上方に位置する状態の上面図であり、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）の側面図である。

図１６に示すように、変形例３に係るボンディングステージＢＳＣはボンディングエリアＢＡ（１列のパッケージエリアＰ）に合わせてヒータ４５Ｃを１７個に分割して、１７個に分割された分割ヒータＨ１〜Ｈ１７を個別に制御できるようにする。基板Ｓの搭載している部分のみ、ヒータ４５Ｃ（図１６では分割ヒータＨ７〜Ｈ１４）をＯＮして加熱温調する。これにより、ボンディングステージＢＳＣの基板搭載部のみを加熱することができ、消費電力を低減することが可能となる。

（変形例４）
変形例３ではボンディングエリアＢＡ（１列のパッケージエリアＰ）に合わせてボンディングステージを複数のエリアに分割し個別に温調しているが、ボンディングステージをアタッチポイントＡＰの上流側のエリア、アタッチポイントＡＰのエリア、アタッチポイントＡＰの下流側のエリアに３分割して温調する。図１７は変形例４に係るボンディングステージを示す図であり、図１７（Ａ）は基板がボンディングステージに搬送された状態の上面図であり、図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）の側面図である。

図１７に示すように、変形例４に係るボンディングステージＢＳＤはアタッチポイントＡＰの上流側のエリア、アタッチポイントＡＰのエリア、アタッチポイントＡＰの下流側のエリアに３分割して、分割された３箇所にヒータ４５Ｄ、温調器Ｈｆ、Ｈｒを設け、個別に制御できるようにする。

基板Ｓの全面がボンディングステージＢＳＤに載ってアタッチポイントＡＰに到達する前から温調器Ｈｒによって加熱して昇温させる。また、ヒータ４５ＤによってアタッチポイントＡＰのエリアのみ常時温調を行い、上流側のエリアの温調器Ｈｒおよび下流側のエリアの温調器Ｈｆには、加熱および冷却機能を設け、基板Ｓ全体を一機に昇温、冷却させるようにする。図１７ではヒータ４５Ｄと温調器ＨｒによってボンディングステージＢＳＤが加熱されている状態である。これにより、基板の空冷過程で発生する中心部と外周部の温度差も防止することができる。

（変形例５）
実施例ではボンディングステージＢＳによって基板全体の加熱を行っているが、変形例５ではアタッチポイントＡＰの前後のエリアにはステージを設けず、非接触の加熱装置を設ける。図１８は変形例５に係るボンディングステージを示す図であり、図１８（Ａ）は基板がボンディングステージの手前に搬送された状態の上面図であり、図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）の側面図である。

図１８に示すように、変形例５に係るボンディングステージＢＳＥはアタッチポイントＡＰのエリアのみ位置し、ステージ長がボンディングエリアＢＡ（パッケージエリアＰの１列）の幅と同等の長さである。ボンディングステージＢＳＥはヒータ４５Ｅを備える。アタッチポイントＡＰの直前直後のエリアに位置する基板Ｓの全体に下方から照射可能な赤外線放射ランプ等の放射型の加熱装置ＩＲＬを設けて、非接触で基板Ｓをボンディングステージの温度まで加熱する。加熱装置ＩＲＬから放射される赤外線は対象の基板Ｓに吸収エリアを持つ（共振吸収される）。さらに、基板Ｓの温度を検知する非接触の赤外線放射温度センサを設け、基板Ｓの温度をコントロールするようにしてもよい。これにより、基板Ｓが搬送中にボンディングステージＢＳＥと非接触状態になることによる基板Ｓの温度低下を抑制することが可能となる。

（変形例６）
変形例４ではボンディングステージＢＳＤによって基板全体の加熱を行っているが、変形例６ではボンディングステージの上方もヒートステージを設ける。図１９は変形例６に係るボンディングステージを示す図であり、基板がボンディングステージに搬送された状態の側面図である。

図１９に示すように、ボンディングステージＢＳＤの上方にヒートステージＨＳＦを設ける。ヒートステージＨＳＦはアタッチポイントＡＰを除きその上流側に温調器Ｈｒ、下流側に温調器Ｈｒを備える。この構成により、アタッチポイントＡＰの前後のエリアをトンネル状に形成し、トンネル内の搬送エリアの空間をボンディングステージ温度に温調する。図１９ではヒータ４５Ｄと温調器ＨｒによってボンディングステージＢＳＤおよびヒートステージＨＳＦが加熱されている状態である。これにより、搬送中にボンディングステージＢＳＤと非接触状態になることによる基板Ｓの温度低下を抑制することが可能となる。

実施例および変形例では基板Ｓの加熱および放熱を必ず基板全体で同時に行うようにして、基板内で温度分布にムラや傾斜がないようにする。

基板全体の熱膨張を均一にすることで、基板のねじれ収縮やねじれ膨張を低減することができ、不均等な膨張収縮に起因する基板の不均一な熱変形によるボンディング後のダイへのストレスを低減することができる。また、基板の不均一な熱変形によるボンディング後のダイの位置ずれを低減することができる。

また、基板の不均一な熱変形を低減することで、ボンディング精度を安定化させることができる。すなわち、ボンディング前の基板の不均一な熱膨張を低減することで、位置決め精度を安定化させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を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、実施例ではボンディングステージＢＳのステージ長（Ｌｂｓ）および基板Ｓの長さ（Ｌｓ）は幅（Ｗ）よりも大きい（Ｌｂｓ＞Ｗ、Ｌｓ＞Ｗ）としたが、Ｌｂｓ≦Ｗ、Ｌｓ≦Ｗであってもよい。

また、実施例ではパッケージエリアＰがアレイ状に基板Ｓに配置されているが、千鳥や斜めにオフセットして（ずらして）配置されたものでもよい。

また、変形例５ではアタッチポイントＡＰの直前直後のエリアに位置する基板Ｓの全体に下方から照射可能な赤外線放射ランプ等の放射型の加熱装置ＩＲＬを設けているが、基板Ｓの全体に上方から加熱するようにしてもよい。

また、実施例ではウェハの裏面にＤＡＦが貼付されているが、ＤＡＦはなくてもよい。
また、実施例ではピックアップヘッドおよびボンディングヘッドをそれぞれ１つ備えているが、それぞれ２つ以上であってもよい。また、実施例では中間ステージを備えているが、中間ステージがなくてもよい。この場合、ピックアップヘッドとボンディングヘッドは兼用してもよい。

１０・・・ダイボンダ
１・・・ダイ供給部
１３・・・突上げユニット
２・・・ピックアップ部
２４・・・ウェハ認識カメラ
３・・・アライメント部
３１・・・中間ステージ
３２・・・ステージ認識カメラ
４・・・ボンディング部
４１・・・ボンディングヘッド
４２・・・コレット
４４・・・基板認識カメラ
４５・・・ヒータ（加熱装置）
４７・・・外観検査カメラ
５・・・搬送部
５１・・・基板搬送爪
５２・・・搬送レーン
６・・・基板供給部
７・・・基板搬出部
８・・・制御部
Ｓ・・・基板
ＢＳ・・・ボンディングステージ
Ｄ・・・ダイ
Ｐ・・・パッケージエリア

Claims (19)

1. 複数のパッケージエリアを有する基板を基板供給部から基板搬出部に向かう第一方向に搬送する搬送レーンと、
   前記基板を加熱する加熱装置を有するボンディングステージと、
   前記ボンディングステージの上に搬送される前記基板にダイをボンディングするボンディングヘッドと、
   前記搬送レーン、前記ボンディングステージおよび前記ボンディングヘッドを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記基板１枚分のボンディング中、前記基板の前記複数のパッケージエリアの全体を前記ボンディングステージの上または上方に位置させるダイボンディング装置。
2. 請求項１において、
   前記ボンディングステージのアタッチポイントより前記基板供給部が位置する側の前記第一方向の長さおよび前記アタッチポイントより前記基板搬出部が位置する側の前記第一方向の長さは、それぞれ前記基板の前記第一方向の長さ以上であるダイボンディング装置。
3. 請求項２において、
   前記制御部は、
   （ａ）前記ボンディングステージを前記基板よりも下げた状態で、前記基板のＮ列目のパッケージエリアが前記アタッチポイントに位置するように前記基板を搬送し、
   （ｂ）前記ボンディングステージを上昇させて、前記基板を加熱しながら前記ダイを前記基板のＮ列目のパッケージエリアにボンディングするダイボンディング装置。
4. 請求項３において、
   前記制御部は、前記基板の最終列のパッケージエリアのボンディングが終わった場合、前記ボンディングステージを下降させて、前記ボンディングステージの外に前記基板を搬送するダイボンディング装置。
5. 請求項１において、
   前記制御部は、前記基板と共に前記ボンディングステージを前記第一方向に移動させるダイボンディング装置。
6. 請求項５において、
   前記制御部は、
   （ａ）前記ボンディングステージを前記基板よりも下げた状態で、前記基板の１列目のパッケージエリアがアタッチポイントに位置するように前記基板を搬送し、
   （ｂ）前記ボンディングステージを上昇させて、前記基板を加熱しながら前記ダイを前記基板の１列目のパッケージエリアにボンディングし、
   （ｃ）前記ボンディングステージを前記基板と接触させた状態で、前記基板のＮ列目のパッケージエリアが前記アタッチポイントに位置するように前記基板と共に前記ボンディングステージを搬送し、
   （ｄ）前記基板を加熱しながら前記ダイを前記基板のＮ列目のパッケージエリアにボンディングするダイボンディング装置。
7. 請求項６において、
   前記制御部は、前記基板の最終列のパッケージエリアのボンディングが終わった場合、前記ボンディングステージを下降させて、前記第一方向に前記基板を搬送すると共に、前記第一方向とは反対方向に前記ボンディングステージを移動させるダイボンディング装置。
8. 請求項１において、
   さらに、前記ダイが貼り付けられたダイシングテープを保持するウェハリングホルダを有するダイ供給部を備えるダイボンディング装置。
9. 請求項８において、さらに、
   前記ダイをピックアップするピックアップヘッドと、
   前記ピックアップされたダイが載置される中間ステージと、
   を備えるダイボンディング装置。
10. 請求項１乃至９の何れか一つにおいて、
    さらに、前記ボンディングステージと前記基板搬出部との間に設けられ、前記基板にボンディングされたダイを撮像する撮像装置を備え、
    前記制御部は、前記撮像装置によって撮像される画像に基づいて前記基板と前記ダイの相対位置関係を検査するダイボンディング装置。
11. （ａ）ダイが貼付されたダイシングテープを保持するウェハリングホルダを搬入する工程と、
    （ｂ）複数のパッケージエリアを有する基板を搬入する工程と、
    （ｃ）前記ダイをピックアップする工程と、
    （ｄ）前記基板を基板供給部から基板搬出部に向かう第一方向に搬送する工程と、
    （ｅ）前記ピックアップしたダイを前記基板または既に前記基板にボンディングされているダイ上にボンディングする工程と、
    を備え、
    前記（ｅ）工程は、前記基板を加熱する加熱装置を有するボンディングステージの上方に搬送し、前記基板１枚分のボンディング中、前記基板の前記複数のパッケージエリアの全体を前記ボンディングステージの上または上方に位置させて前記ピックアップしたダイをボンディングする半導体装置の製造方法。
12. 請求項１１において、
    前記ボンディングステージのアタッチポイントより前記基板供給部の位置する側の前記第一方向の長さおよび前記アタッチポイントより前記基板搬出部の位置する側の前記第一方向の長さは、それぞれ前記基板の前記第一方向の長さ以上である半導体装置の製造方法。
13. 請求項１２において、
    前記（ｅ）工程は、
    （ｅ１）前記ボンディングステージを前記基板よりも下げた状態で、前記基板のＮ列目のパッケージエリアが前記ボンディングステージのアタッチポイントに位置するように前記基板を搬送する工程と、
    （ｅ２）前記ボンディングステージを上昇させて、前記基板を加熱しながら前記ダイを前記基板のＮ列目のパッケージエリアにボンディングする工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
14. 請求項１３において、
    前記（ｅ）工程は、さらに、（ｅ３）前記基板の最終列のパッケージエリアのボンディングが終わった場合、前記ボンディングステージを下降させて、前記ボンディングステージの外に前記基板を搬送する工程を有する半導体装置の製造方法。
15. 請求項１１において、
    前記（ｅ）工程は、前記基板と共に前記ボンディングステージを前記第一方向に移動させる半導体装置の製造方法。
16. 請求項１５において、
    前記（ｅ）工程は、
    （ｅ１）前記ボンディングステージを前記基板よりも下げた状態で、前記基板の１列目のパッケージエリアがアタッチポイントに位置するように前記基板を搬送する工程と、
    （ｅ２）前記ボンディングステージを上昇させて、前記基板を加熱しながら前記ダイを前記基板の１列目のパッケージエリアにボンディングする工程と、
    （ｅ３）前記ボンディングステージを前記基板と接触させた状態で、前記基板のＮ列目のパッケージエリアが前記アタッチポイントに位置するように前記基板と共に前記ボンディングステージを搬送する工程と、
    （ｅ４）前記基板を加熱しながら前記ダイを前記基板のＮ列目のパッケージエリアにボンディングする工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
17. 請求項１６において、
    前記（ｅ）工程は、さらに、前記基板の最終列のパッケージエリアのボンディングが終わった場合、前記ボンディングステージを下降させて、前記第一方向に前記基板を搬送すると共に、前記第一方向とは反対方向に前記ボンディングステージを移動させる工程を有する半導体装置の製造方法。
18. 請求項１１において、
    前記（ｃ）工程は前記ピックアップされたダイを中間ステージに載置し、
    前記（ｅ）工程は前記中間ステージに載置されたダイをピックアップする半導体装置の製造方法。
19. 請求項１１乃至１８の何れか一つにおいて、さらに
    （ｆ）前記（ｅ）工程後、前記基板が冷却後、撮像装置によって撮像された画像に基づいて前記基板と前記ダイの相対位置関係を検査する工程を備える半導体装置の製造方法。

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