(57)【要約】【課題】サイズの異なるチップを同一の配線基板にボンディングする。【解決手段】ボンディング装置３０はチップをピックアップしたピックアップヘッド７７を反転させるΘ軸ロボット７５と、ピックアップヘッド７７からチップを受け取って配線基板２０にボンディングするボンディングヘッド５５と、ボンディングヘッド５５がチップをピックアップヘッドから受け取る際にチップの位置を認識する画像認識装置７９とを備えている。ボンディングヘッド５５はチップをピックアップヘッド７７から受取時に画像認識装置７９の認識結果に基づきチップを中心からずらして受け取り、その後、先にボンディングされたチップに干渉しないように配線基板２０にボンディングする。【効果】サイズが異なるチップ毎にボンディングヘッドを交換せずに同一の配線基板にボンディングできるため、ＭＣＭの製造コストや時間を減少できる。【選択図】　　図３
2004087529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いにサイズの異なる複数個の半導体チップが同一のキャリアにボンディングされた半導体装置の製造方法であって、
前記互いにサイズの異なる複数個の半導体チップが同一のボンディングヘッドに順次に保持されて前記キャリアに順次にボンディングされて行くことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記ボンディングヘッドが前記半導体チップを保持するに際して、前記ボンディングヘッドの中心をその保持する半導体チップの中心からずらすことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記ボンディングヘッドが前記半導体チップを保持するに際して、前記半導体チップの位置が認識されることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
半導体チップをピックアップするピックアップヘッドと、このピックアップヘッドを反転させる反転装置と、前記ピックアップヘッドがピックアップして反転させた半導体チップを受け取ってキャリアの主面にボンディングするボンディングヘッドと、このボンディングヘッドが前記半導体チップを前記ピックアップヘッドから受け取る際に前記半導体チップの位置を認識する画像認識装置とを備えていることを特徴とするボンディング装置。
【請求項５】
前記ボンディングヘッドが前記半導体チップを前記ピックアップヘッドから受け取る際に、前記画像認識装置の認識結果に基づいて前記ボンディングヘッドの中心をその保持する半導体チップの中心からずらして受け取ることを特徴とする請求項４に記載のボンディング装置。
【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、特に、半導体チップ（ｃｈｉｐ　ｏｆ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　。能動素子、受動素子、これらを電気的に接続する回路を含む集積回路が作り込まれたチップ。以下、チップという。）をキャリア（ｃａｒｒｉｅｒ　）に機械的に接続（ｂｏｎｄ。原子間力が働く程度に密着していない機械的な接続。以下、ボンディングという。）するボンディング技術に関し、例えば、マルチ・チップ・モジュール（以下、ＭＣＭという。）を製造するのに利用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＣＭにおいては、ロジック回路が作り込まれたチップ（以下、ロジックチップという。）やメモリ回路が作り込まれたチップ（以下、メモリチップという。）、トランジスタが作り込まれたチップ（以下、トランジスタチップという。）およびダイオードやレジスタ等の受動素子が作り込まれたチップ（以下、受動素子チップという。）が同一のキャリアである配線基板にボンディングされる場合が、考えられる。
【０００３】
ところで、チップをキャリアにボンディングするボンディング装置として、フリップチップボンダが、普及しつつある。
【０００４】
そこで、フリップチップボンダを使用して、ＭＣＭのキャリアである配線基板にロジックチップやメモリチップ、トランジスタチップおよび受動素子チップを順次にボンディングして行くＭＣＭの製造方法が、考えられる。
【０００５】
なお、ＢＧＡ／ＣＳＰ用ダイボンダおよびフリップチップボンダを述べている例としては、株式会社工業調査会２０００年１１月２７日発行「電子材料２０００年１１月号別冊」Ｐ１２４〜Ｐ１２９、がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フリップチップボンダを使用するＭＣＭの製造方法においては、ロジックチップ、メモリチップ、トランジスタチップおよび受動素子チップはサイズがそれぞれ相違するため、チップを配線基板にボンディングするボンディングヘッドのツールは各チップのサイズに対応して準備しておき、各チップ毎にボンディングヘッドのツールを適宜に交換しなければならないという問題点があることが本発明者によって明らかにされた。
【０００７】
本発明の目的は、サイズの異なる複数個の半導体チップを同一のキャリアにボンディングすることができる半導体装置の製造技術を提供することにある。
【０００８】
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。
【０００９】
【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説明すれば、次の通りである。
【００１０】
すなわち、ボンディング装置は、半導体チップをピックアップするピックアップヘッドと、このピックアップヘッドを反転させる反転装置と、前記ピックアップヘッドがピックアップして反転させた半導体チップを受け取ってキャリアの主面にボンディングするボンディングヘッドと、このボンディングヘッドが前記半導体チップを前記ピックアップヘッドから受け取る際に、その半導体チップの位置を認識する画像認識装置とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
前記したボンディング装置においては、ピックアップヘッドによってピックアップされた半導体チップはピックアップヘッドが反転装置によって１８０度反転された後にボンディングヘッドに受け渡される。ボンディングヘッドが半導体チップをピックアップヘッドから受け取る際には、画像認識装置が半導体チップの位置を認識する。この画像認識装置の認識による半導体チップの位置に基づいて、ボンディングヘッドはその中心をその保持する半導体チップをその中心からずらして受け取る。ボンディングヘッドはずらして受け取った半導体チップをキャリアに先にボンディングされた半導体チップに干渉しないようにボンディングする。したがって、前記したボンディング装置によれば、ボンディングヘッドのツールをサイズが異なる半導体チップ毎に交換せずに、サイズが異なる半導体チップを同一のキャリアに順次にボンディングして行くことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００１３】
本実施の形態において、本発明に係る半導体装置の製造方法は、ＭＣＭを製造する方法として構成されており、その特徴工程であるダイボンディング工程は図３および図４に示されたボンディング装置３０によって実施される。すなわち、ボンディング装置３０は図１に示されたサイズの異なるロジックチップ１０Ａ、トラジスタチップ１０Ｂ、メモリチップ１０Ｃおよび受動素子チップ１０Ｄを、図２に示されたキャリアとしての配線基板２０に順次にボンディングして行くように構成されている。
【００１４】
図１（ａ）および（ａ’）に示されたロジックチップ１０Ａは正方形の平板形状に形成されたサブストレート１１Ａを備えており、サブストレート１１Ａのアクティブエリア側の主面である第一主面１２Ａにはロジック回路が作り込まれている。サブストレート１１Ａの第一主面１２Ａには複数個の電極パッド１３Ａが四辺の端部にそれぞれ一列ずつ整列されて形成されており、ロジックチップ１０Ａの第一主面１２Ａにはパッシベーション膜（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ　ｆｉｌｍ）１４Ａが各電極パッド１３Ａをそれぞれ露出させた状態で全体的に被着されている。電極パッド１３Ａには金材料（金または金合金）からなるバンプ１５Ａがそれぞれ突設されており、バンプ１５Ａの頭部はパッシベーション膜１４Ａの上面から突出した状態になっている。バンプ１５Ａは金線が使用されたワイヤボンディング技術によって略半球形状に形成されている。
【００１５】
図１（ｂ）および（ｂ’）に示されたトラジスタチップ１０Ｂは正方形の平板形状に形成されたサブストレート１１Ｂを備えており、サブストレート１１Ｂのアクティブエリア側の主面である第一主面１２Ｂにはトラジスタ回路が作り込まれている。サブストレート１１Ｂの第一主面１２Ｂには複数個の電極パッド１３Ｂが四辺の端部にそれぞれ一列ずつ整列されて形成されており、トラジスタチップ１０Ｂの第一主面１２Ｂにはパッシベーション膜１４Ｂが各電極パッド１３Ｂをそれぞれ露出させた状態で全体的に被着されている。電極パッド１３Ｂには金材料からなるバンプ１５Ｂがそれぞれ突設されており、バンプ１５Ｂの頭部はパッシベーション膜１４Ｂの上面から突出した状態になっている。
【００１６】
図１（ｃ）および（ｃ’）に示されたメモリチップ１０Ｃは長方形の平板形状に形成されたサブストレート１１Ｃを備えており、サブストレート１１Ｃのアクティブエリア側の主面である第一主面１２Ｃにはメモリ回路が作り込まれている。サブストレート１１Ｃの第一主面１２Ｃには複数個の電極パッド１３Ｃが両長辺の端部にそれぞれ一列ずつ整列されて形成されており、メモリチップ１０Ｃの第一主面１２Ｃにはパッシベーション膜１４Ｃが各電極パッド１３Ｃをそれぞれ露出させた状態で全体的に被着されている。電極パッド１３Ｃには金材料からなるバンプ１５Ｃがそれぞれ突設されており、バンプ１５Ｃの頭部はパッシベーション膜１４Ｃの上面から突出した状態になっている。
【００１７】
図１（ｄ）および（ｄ’）に示された受動素子チップ１０Ｄは直方体形状に形成された表面実装形のパッケージ１１Ｄを備えており、パッケージ１１Ｄの両端には一対の電極パッド１３Ｄ、１３Ｄが形成されている。
【００１８】
本実施の形態においては、ロジックチップ１０Ａおよびメモリチップ１０Ｃは多数個が所謂ＩＣの製造方法の前工程において、ウエハシート１７およびウエハリング１８に装着された状態でボンディング装置３０に供給される。すなわち、図３および図４で参照されるように、チップ１０は多数個がＩＣの製造方法の前工程においてウエハ１６にマトリックス状に配列されて作り込まれる。ウエハ１６のアクティブエリア側主面である第一主面とは反対側の第二主面にはウエハシート１７が貼付され、ウエハシート１７の外周辺部にはウエハリング１８が貼付される。ウエハシート１７が貼付された状態で、ウエハ１６はダイシング工程においてスクライビイングラインに沿って正四角形の平板形状に分断され、多数個のチップ１０が製造された状態になる。分断されたチップ１０はウエハ１６にウエハシート１７が貼付されているため、ばらばらになることはない。そして、ウエハ１６はウエハシート１７およびウエハリング１８に保持された状態で、ボンディング装置３０のウエハローディング・アンローディング装置に供給される。
【００１９】
他方、トラジスタチップ１０Ｂおよび受動素子チップ１０Ｄは多数個が、図３で参照されるように、トレイ３９に収納された状態でボンディング装置３０の機台３１の上に供給される。
【００２０】
ボンディング装置３０の他方のワークである図２に示された配線基板２０は、基板本体（以下、本体という。）２１を備えており、本体２１はガラス含浸エポキシ樹脂やセラミック等の絶縁材料が使用されて長方形の平板形状に形成されている。本体２１の表裏両主面における一方の長辺の端部には多数個の外部端子２２が、互いに平行に並べられて形成されている。本体２１の表裏両面における外部端子２２群を除く領域には、ロジックチップ１０Ａがボンディングされるボンディングエリア２３Ａ、トラジスタチップ１０Ｂがボンディングされるボンディングエリア２３Ｂ、メモリチップ１０Ｃがボンディングされるボンディングエリア２３Ｃ、受動素子チップ１０Ｄがボンディングされるボンディングエリア２３Ｄがそれぞれ仮想的に設定されている。各ボンディングエリア２３Ａ〜２３Ｄには各チップ１０Ａ〜１０Ｄを機械的かつ電気的に接続するためのランド２４が複数個、それぞれ形成されており、各ランド２４は本体２１の主面や内部に配線された電気配線２０によって所定の各外部端子２２に互いに絶縁されてそれぞれ接続されている。
【００２１】
図３に示されているように、ボンディング装置３０は機台３１を備えており、機台３１の略中央部には配線基板２０を一方向（以下、右方向とする。）にピッチ送りするフィーダ３２が敷設されている。機台３１のフィーダ３２の上流側端部の位置と下流側端部の位置とには、配線基板２０をフィーダ３２に供給するためのローディング装置３３と、ボンディング済みの配線基板２０をフィーダ３２から排出するためのアンローディング装置３４とがそれぞれ設備されている。フィーダ３２の中間部には配線基板２０にチップをボンディングするボンディングステージ３５が設定されている。機台３１のボンディングステージ３５の前側の位置にはチップをピックアップするピックアップ装置３６が設置されており、ピックアップ装置３６のピックアップする位置にはウエハシート１７およびウエハリング１８に装着されたウエハ１６を保持するウエハホルダ３７が設置されている。機台３１のウエハホルダ３７の左側の位置にはウエハローディング・アンローディング装置３８が設置されており、ウエハローディング・アンローディング装置３８はウエハシート１７およびウエハリング１８に装着されたウエハ１６をウエハホルダ３７にローディングおよびアンローディングするように構成されている。機台３１のウエハローディング・アンローディング装置３８の後側にはトラジスタチップ１０Ｂおよび受動素子チップ１０Ｄを収納したトレイ３９がセットされている。
【００２２】
図３および図４に示されているように、ボンディングステージ３５における機台３１の上にはＹ軸ロボット４１が前後方向（以下、Ｙ方向という。）に敷設されており、Ｙ軸ロボット４１はＸ軸ロボット４２をＹ方向に往復移動させるように構成されている。Ｘ軸ロボット４２はその上に設置されたＺ軸ロボット４３をフィーダ３２の送り方向である左右方向（以下、Ｘ方向という。）に往復移動させるように構成されており、Ｚ軸ロボット４３はその上に設置されたヒートブロック４４を垂直方向（以下、Ｚ方向という。）に往復移動させるように構成されている。ヒートブロック４４は配線基板２０を加熱するように構成されている。
【００２３】
ボンディングステージ３５のフィーダ３２の後脇には、第二のＹ軸ロボット５１がＹ方向に敷設されており、第二のＹ軸ロボット５１は第二のＸ軸ロボット５２をＹ方向に往復移動させるように構成されている。第二のＸ軸ロボット５２はその前端に設置された第二のＺ軸ロボット５３をＸ方向に往復移動させるように構成されており、第二のＺ軸ロボット５３はその前端に設置された昇降台５４をＺ方向に往復移動させるように構成されている。昇降台５４にはボンディングヘッド５５がＺ方向下向きに設置されており、ボンディングヘッド５５はロジックチップ１０Ａ、トラジスタチップ１０Ｂ、メモリチップ１０Ｃおよび受動素子チップ１０Ｄを全て共通して真空吸着して保持し得るように構成されている。すなわち、ボンディングヘッド５５のツールの保持面５６のサイズは最大サイズの被保持チップであるロジックチップ１０Ａのサイズよりも大きく設定されており、保持面５６の中心に開設された吸引口５７のサイズは最小サイズの被保持チップである受動素子チップ１０Ｄのサイズよりも小さく設定されている。
【００２４】
ボンディングステージ３５の第二のＹ軸ロボット５１の下側には第三のＹ軸ロボット６１がＹ方向に敷設されており、第三のＹ軸ロボット６１は第三のＸ軸ロボット６２をＹ方向に往復移動させるように構成されている。第三のＸ軸ロボット６２はその前端に設置された画像認識装置６３をＸ方向に往復移動させるように構成されている。画像認識装置６３はフィーダ３２に保持された配線基板２０の上面の特徴パターンとボンディングヘッド５５に保持されたチップ１０の特徴パターンとを認識するように構成されている。
【００２５】
図３に示されているように、ピックアップ装置３６は機台３１の上に敷設されたＹ軸ロボット７１を備えており、Ｙ軸ロボット７１はＸ軸ロボット７２をＹ方向に往復移動させるように構成されている。Ｘ軸ロボット７２はその上に立脚されたスタンド７３をＸ方向に往復移動させるように構成されており、スタンド７３にはＺ軸ロボット７４が設置されている。Ｚ軸ロボット７４は反転装置としてのΘ軸ロボット７５をＺ方向に往復移動させるように構成されており、Θ軸ロボット７５はアーム７６を垂直面内において１８０度往復回動させるように構成されている。アーム７６の先端部にはピックアップヘッド７７が直角に設置されており、ピックアップヘッド７７はウエハ１６のチップおよびトレイ３９のチップを一個ずつ真空吸着保持してピックアップするように構成されている。
【００２６】
ウエハホルダ３７およびトレイ３９の真上にはウエハ１６に貼付されたロジックチップ１０Ａおよびメモリチップ１０Ｃ、トレイ３９に収納されたトランジスタチップ１０Ｂおよび受動素子チップ１０Ｄを認識するための画像認識装置７８が垂直方向下向きに設置されている。また、ピックアップ装置３６のピックアップヘッド７７の受け渡し位置８０の真上には受け取り用の画像認識装置７９が垂直方向下向きに設置されており、この画像認識装置７９はボンディングヘッド５５がチップをピックアップヘッド７７から受け取る際にチップの位置を認識するように構成されている。
【００２７】
次に、前記構成に係るボンディング装置による本発明の一実施の形態であるＭＣＭの製造方法のダイボンディング工程を説明する。
【００２８】
ローディング装置３３からフィーダ３２に供給された配線基板２０がボンディングステージ３５の画像認識装置６３の位置に対向すると、配線基板２０は間欠停止される。
【００２９】
他方、図４に示されているように、ウエハホルダ３７においてはウエハ１６における良品のロジックチップ１０Ａが画像認識装置７８によって選定され、ピックアップヘッド７７の真下にウエハホルダ３７のＸＹテーブルの操作によって相対的に対向される。このロジックチップ１０Ａがウエハホルダ３７の突き上げ棒によって突き上げられると、このロジックチップ１０Ａの真上で待機したピックアップヘッド７７が突き上げられたロジックチップ１０Ａを真空吸着保持する。この際、ピックアップヘッド７７はロジックチップ１０Ａのバンプ１５Ａ側である第一主面１２Ａの中心を真空吸着する。
【００３０】
ロジックチップ１０Ａをピックアップすると、Θ軸ロボット７５がアーム７６を１８０度回動させることにより、ロジックチップ１０Ａは図５に示されているように受け渡し位置８０に搬送される。受け渡し位置８０に搬送されたロジックチップ１０Ａは、バンプ１５Ａ側である第一主面１２Ａが下向きになった状態になっている。ロジックチップ１０Ａが受け渡し位置８０に搬送されると、受け取り用の画像認識装置７９はロジックチップ１０Ａの中心を認識する。また、第二のＹ軸ロボット５１が第二のＸ軸ロボット５２を前進させることにより、ボンディングヘッド５５が受け渡し位置８０に移動されてピックアップヘッド７７に保持されたロジックチップ１０Ａに対向され、ロジックチップ１０Ａを真空吸着保持する。この際、ボンディングヘッド５５はロジックチップ１０Ａを、画像認識装置７９のロジックチップ１０Ａの中心の認識結果に基づいてボンディングヘッド５５の保持面５６の中心に開口した吸引口５７をロジックチップ１０Ａの中心に整合させて受け取る。
【００３１】
ロジックチップ１０Ａを受け取って真空吸着保持したボンディングヘッド５５は第二のＹ軸ロボット５１により、図６に示されているように、フィーダ３２の真上位置のボンディングステージ３５に移動される。
【００３２】
ボンディングヘッド５５のロジックチップ１０Ａがボンディングステージ３５において配線基板２０のロジックチップボンディングエリア２３Ａに対向されると、第三のＹ軸ロボット６１が第三のＸ軸ロボット６２を前進させることにより、図７に示されているように、画像認識装置６３がフィーダ３２に保持された配線基板２０の上面とボンディングヘッド５５に保持されたロジックチップ１０Ａとの間に挿入される。画像認識装置６３は配線基板２０のロジックチップボンディングエリア２３Ａの特徴パターンとボンディングヘッド５５に保持されたロジックチップ１０Ａの特徴パターンとを認識することにより、配線基板２０の上面のランド２４とボンディングヘッド５５のロジックチップ１０Ａのバンプ１５Ａとを位置合わせする。位置合わせが終了すると、画像認識装置６３は第三のＹ軸ロボット６１によって元の位置に戻される。
【００３３】
画像認識装置６３に基づく位置合わせが終了すると、図８に示されているように、ヒートブロック４４が第一のＺ軸ロボット４３によって上昇されるとともに、ボンディングヘッド５５が第二のＺ軸ロボット５３によって下降されることにより、ボンディングヘッド５５のロジックチップ１０Ａが配線基板２０のロジックチップボンディングエリア２３Ａにボンディングされる。この際、配線基板２０のロジックチップボンディングエリア２３Ａの各ランド２４とボンディングヘッド５５のロジックチップ１０Ａの各バンプ１５Ａとが予め位置合わせされているため、ボンディングヘッド５５のロジックチップ１０Ａは配線基板２０のロジックチップボンディングエリア２３Ａに適正にボンディングされる。また、配線基板２０には他のチップ１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄがボンディングされていないため、ボンディングヘッド５５がロジックチップ１０Ａを配線基板２０に、吸引口５７がロジックチップ１０Ａの中心に配置された状態でボンディングしても、ボンディングヘッド５５が他のチップに干渉することは必然的に起こらない。
【００３４】
翻って、ロジックチップ１０Ａをボンディングヘッド５５に受け渡したピックアップヘッド７７はΘ軸ロボット７５によって逆方向に１８０度回動されることにより、ウエハホルダ３７の位置に戻される。ウエハホルダ３７の位置に戻されたピックアップヘッド７７はＹ軸ロボット７１およびＸ軸ロボット７２によってＸＹ方向に適宜に移動されることにより、図７に示されているように、トレイ３９の真上に移動される。続いて、ピックアップヘッド７７はＺ軸ロボット７４によって下降されることにより、画像認識装置７９の認識により指定されたトラジスタチップ１０Ｂを真空吸着保持してピックアップする。この際、ピックアップヘッド７７はトラジスタチップ１０Ｂのバンプ１５Ｂ側である第一主面１２Ｂの中心を真空吸着保持する。トラジスタチップ１０Ｂを真空吸着保持すると、ピックアップヘッド７７はΘ軸ロボット７５によって１８０度反転されることにより、図８に示されているように受け渡し位置８０に搬送される。受け渡し位置８０に搬送されたトラジスタチップ１０Ｂはバンプ１５Ｂ側である第一主面１２Ｂが下向きになった状態になっている。なお、このステップはボンディングステージ３５において前述したロジックチップ１０Ａのロジックチップボンディングエリア２３Ａへのボンディングステップが実行されている間に同時に進行される。
【００３５】
トラジスタチップ１０Ｂが受け渡し位置８０に搬送されると、受け取り用の画像認識装置７９はトラジスタチップ１０Ｂの中心を認識する。一方、前述したボンディングステップが終了すると、ボンディングヘッド５５はＺ軸ロボット５３によって上昇された後にＹ軸ロボット５１によって受け渡し位置８０に移動されることにより、ピックアップヘッド７７に保持されたトラジスタチップ１０Ｂに対向され、続いて、トラジスタチップ１０Ｂを真空吸着保持する（図５参照）。この際、ボンディングヘッド５５はトラジスタチップ１０Ｂを、画像認識装置７９のトラジスタチップ１０Ｂの中心の認識結果に基づいてボンディングヘッド５５の保持面５６の中心に開口した吸引口５７をトラジスタチップ１０Ｂの中心に整合させて受け取る。
【００３６】
トラジスタチップ１０Ｂを受け取って真空吸着保持したボンディングヘッド５５は第二のＹ軸ロボット５１により、フィーダ３２の真上位置のボンディングステージ３５に移動される（図６参照）。ボンディングヘッド５５のトラジスタチップ１０Ｂがボンディングステージ３５において配線基板２０のトランジスタチップボンディングエリア２３Ｂに対向されると、第三のＹ軸ロボット６１が第三のＸ軸ロボット６２を前進させることにより、画像認識装置６３がフィーダ３２に保持された配線基板２０の上面とボンディングヘッド５５に保持されたトラジスタチップ１０Ｂとの間に挿入される（図７参照）。画像認識装置６３は配線基板２０のトラジスタチップボンディングエリア２３Ｂの特徴パターンとボンディングヘッド５５に保持されたトラジスタチップ１０Ｂの特徴パターンとを認識することにより、配線基板２０の上面のランド２４とボンディングヘッド５５のトラジスタチップ１０Ｂのバンプ１５Ｂとを位置合わせする。
【００３７】
画像認識装置６３に基づく位置合わせが終了すると、図９に示されているように、ヒートブロック４４が第一のＺ軸ロボット４３によって上昇されるとともに、ボンディングヘッド５５が第二のＺ軸ロボット５３によって下降されることにより、ボンディングヘッド５５のトラジスタチップ１０Ｂが配線基板２０のトラジスタチップボンディングエリア２３Ｂにボンディングされる。この際、配線基板２０のトラジスタチップボンディングエリア２３Ｂの各ランド２４とボンディングヘッド５５のトラジスタチップ１０Ｂの各バンプ１５Ｂとが予め位置合わせされているため、ボンディングヘッド５５のトラジスタチップ１０Ｂは配線基板２０のトラジスタチップボンディングエリア２３Ｂに適正にボンディングされる。また、図１０に示されているように、配線基板２０にはロジックチップ１０Ａだけがボンディングされている状態であるため、ボンディングヘッド５５がトラジスタチップ１０Ｂを配線基板２０に、吸引口５７がトラジスタチップ１０Ｂの中心に配置された状態でボンディングしても、トランジスタチップ１０Ｂをボンディングするボンディングヘッド５５がロジックチップ１０Ａに干渉することはない。
【００３８】
翻って、トラジスタチップ１０Ｂをボンディングヘッド５５に受け渡したピックアップヘッド７７はΘ軸ロボット７５によって逆方向に１８０度回動されることにより、ウエハホルダ３７の位置に戻される。この際、図９で参照されるように、ウエハホルダ３７にはメモリチップ１０Ｃ群のウエハ１６Ｃがセットされた状態になっている。なお、ウエハホルダ３７におけるロジックチップ１０Ａ群のウエハとメモリチップ１０Ｃ群のウエハ１６Ｃとの交換ステップはトラジスタチップ１０Ｂの搬送ステップやボンディングステップの間に同時に進行される。
【００３９】
ウエハホルダ３７の真上に移動されたピックアップヘッド７７は、画像認識装置７９の認識により指定されたメモリチップ１０Ｃを真空吸着保持してピックアップする。この際、ピックアップヘッド７７はメモリチップ１０Ｃのバンプ１５Ｃ側である第一主面１２Ｃの中心を真空吸着保持する。メモリチップ１０Ｃを真空吸着保持すると、ピックアップヘッド７７はΘ軸ロボット７５によって１８０度反転されることにより受け渡し位置８０に搬送される（図９参照）。受け渡し位置８０に搬送されたメモリチップ１０Ｃはバンプ１５Ｃ側である第一主面１２Ｃが下向きになった状態になっている。なお、このステップはボンディングステージ３５において前述したトラジスタチップ１０Ｂのトラジスタチップボンディングエリア２３Ｂへのボンディングステップが実行されている間に同時に進行される。
【００４０】
メモリチップ１０Ｃが受け渡し位置８０に搬送されると、受け取り用の画像認識装置７９はメモリチップ１０Ｃの中心を認識する。一方、前述したトラジスタチップ１０Ｂのボンディングステップが終了すると、ボンディングヘッド５５はＺ軸ロボット５３によって上昇された後にＹ軸ロボット５１によって受け渡し位置８０に移動されることにより、ピックアップヘッド７７に保持されたメモリチップ１０Ｃに対向され、続いて、メモリチップ１０Ｃを真空吸着保持する（図５参照）。この際、ボンディングヘッド５５はメモリチップ１０Ｃを、画像認識装置７９のメモリチップ１０Ｃの中心の認識結果に基づいてボンディングヘッド５５の保持面５６の中心に開口した吸引口５７をメモリチップ１０Ｃの中心から後述する干渉を防止可能な予め設定された所定の方向および距離だけずらして受け取る。
【００４１】
メモリチップ１０Ｃを受け取って真空吸着保持したボンディングヘッド５５は第二のＹ軸ロボット５１により、フィーダ３２の真上位置のボンディングステージ３５に移動される（図６参照）。ボンディングヘッド５５のメモリチップ１０Ｃがボンディングステージ３５において配線基板２０のメモリチップボンディングエリア２３Ｃに対向されると、Ｙ軸ロボット６１がＸ軸ロボット６２を前進させることにより、画像認識装置６３がフィーダ３２に保持された配線基板２０の上面とボンディングヘッド５５に保持されたメモリチップ１０Ｃとの間に挿入される（図７参照）。画像認識装置６３は配線基板２０のメモリチップボンディングエリア２３Ｃの特徴パターンとボンディングヘッド５５に保持されたメモリチップ１０Ｃの特徴パターンとを認識することにより、配線基板２０の上面のランド２４とボンディングヘッド５５のメモリチップ１０Ｃのバンプ１５Ｃとを位置合わせする。
【００４２】
画像認識装置６３に基づく位置合わせが終了すると、図１１に示されているように、ヒートブロック４４が第一のＺ軸ロボット４３によって上昇されるとともに、ボンディングヘッド５５が第二のＺ軸ロボット５３によって下降されることにより、ボンディングヘッド５５のメモリチップ１０Ｃが配線基板２０のメモリチップボンディングエリア２３Ｃにボンディングされる。この際、配線基板２０のメモリチップボンディングエリア２３Ｃの各ランド２４と、ボンディングヘッド５５のメモリチップ１０Ｃの各バンプ１５Ｃとが予め位置合わせされているため、ボンディングヘッド５５のメモリチップ１０Ｃは配線基板２０のトラジスタチップボンディングエリア２３Ｃに適正にボンディングされる。
【００４３】
この際、配線基板２０にはロジックチップ１０Ａおよびトラジスタチップ１０Ｂが先にボンディングされていることにより、図１２（ａ）に示されているように、メモリチップ１０Ｃを配線基板２０のメモリチップボンディングエリア２３Ｃにボンディングするボンディングヘッド５５がロジックチップ１０Ａおよびトラジスタチップ１０Ｂに干渉する危険性がある。
【００４４】
本実施の形態においては、ボンディングヘッド５５がメモリチップ１０Ｃをピックアップヘッド７７から受け取る際に、ボンディングヘッド５５の保持面５６の中心に開口した吸引口５７をメモリチップ１０Ｃの中心からずらして受け取っているため、図１２（ｂ）に示されているように、メモリチップ１０Ｃを配線基板２０のメモリチップボンディングエリア２３Ｃにボンディングするボンディングヘッド５５が先にボンディングされたロジックチップ１０Ａおよびトラジスタチップ１０Ｂに干渉することはない。
【００４５】
翻って、メモリチップ１０Ｃをボンディングヘッド５５に受け渡したピックアップヘッド７７はΘ軸ロボット７５によって逆方向に１８０度回動されることにより、ウエハホルダ３７の位置に戻される。ウエハホルダ３７の位置に戻されたピックアップヘッド７７はＹ軸ロボット７１およびＸ軸ロボット７２によってＸＹ方向に適宜に移動されることにより、図１１に示されているように、トレイ３９の真上に移動される。続いて、ピックアップヘッド７７はＺ軸ロボット７４によって下降されることにより、画像認識装置７９の認識により指定された受動素子チップ１０Ｄを真空吸着保持してピックアップする。この際、ピックアップヘッド７７は受動素子チップ１０Ｄのバンプ１５Ｄ側である第一主面１２Ｄの中心を真空吸着保持する。受動素子チップ１０Ｄを真空吸着保持すると、ピックアップヘッド７７はΘ軸ロボット７５によって１８０度反転されることにより、図１１に示されているように受け渡し位置８０に搬送される。なお、このステップはボンディングステージ３５において前述したメモリチップ１０Ｃのメモリチップボンディングエリア２３Ｃへのボンディングステップが実行されている間に実施される。
【００４６】
受動素子チップ１０Ｄが受け渡し位置８０に搬送されると、受け取り用の画像認識装置７９は受動素子チップ１０Ｄの中心を認識する。一方、前述したボンディングステップが終了すると、ボンディングヘッド５５はＺ軸ロボット５３によって上昇された後にＹ軸ロボット５１によって受け渡し位置８０に移動されることにより、ピックアップヘッド７７に保持された受動素子チップ１０Ｄに対向され、続いて、受動素子チップ１０Ｄを真空吸着保持する（図５参照）。この際、ボンディングヘッド５５は受動素子チップ１０Ｄを、画像認識装置７９の受動素子チップ１０Ｄの中心の認識結果に基づいてボンディングヘッド５５の保持面５６の中心に開口した吸引口５７を受動素子チップ１０Ｄの中心から後述する干渉を防止可能な予め設定された所定の方向かつ距離だけずらして受け取る。
【００４７】
受動素子チップ１０Ｄを真空吸着保持したボンディングヘッド５５は第二のＹ軸ロボット５１により、フィーダ３２の真上位置のボンディングステージ３５に移動される（図６参照）。ボンディングヘッド５５の受動素子チップ１０Ｄがボンディングステージ３５において配線基板２０の受動素子チップボンディングエリア２３Ｄに対向されると、第三のＹ軸ロボット６１が第三のＸ軸ロボット６２を前進させることにより、画像認識装置６３がフィーダ３２に保持された配線基板２０の上面とボンディングヘッド５５に保持された受動素子チップ１０Ｄとの間に挿入される（図７参照）。画像認識装置６３は配線基板２０の受動素子チップボンディングエリア２３Ｄの特徴パターンとボンディングヘッド５５に保持された受動素子チップ１０Ｄの特徴パターンとを認識することにより、配線基板２０の上面のランド２４とボンディングヘッド５５の受動素子チップ１０Ｄの電極パッド１３Ｄとを位置合わせする。
【００４８】
位置合わせが終了すると、図１３に示されているように、ヒートブロック４４が第一のＺ軸ロボット４３によって上昇されるとともに、ボンディングヘッド５５が第二のＺ軸ロボット５３によって下降されることにより、ボンディングヘッド５５の受動素子チップ１０Ｄが配線基板２０の受動素子チップボンディングエリア２３Ｄにボンディングされる。この際、配線基板２０の受動素子チップボンディングエリア２３Ｄのランド２４とボンディングヘッド５５の受動素子チップ１０Ｄの電極パッド１３Ｄとが予め位置合わせされているため、ボンディングヘッド５５の受動素子チップ１０Ｄは配線基板２０の受動素子チップボンディングエリア２３Ｄに適正にボンディングされる。
【００４９】
この際、配線基板２０にはロジックチップ１０Ａ、トラジスタチップ１０Ｂおよびメモリチップ１０Ｃが先にボンディングされていることにより、図１４（ａ）に示されているように、受動素子チップ１０Ｄを配線基板２０の受動素子チップボンディングエリア２３Ｄにボンディングするボンディングヘッド５５がロジックチップ１０Ａ、トラジスタチップ１０Ｂおよびメモリチップ１０Ｃに干渉する危険性がある。
【００５０】
本実施の形態においては、ボンディングヘッド５５が受動素子チップ１０Ｄをピックアップヘッド７７から受け取る際に、ボンディングヘッド５５の保持面５６の中心に開口した吸引口５７を受動素子チップ１０Ｄの中心からずらして受け取っているため、図１４（ｂ）に示されているように、受動素子チップ１０Ｄを配線基板２０の受動素子チップボンディングエリア２３Ｄにボンディングするボンディングヘッド５５が先にボンディングされたロジックチップ１０Ａ、トラジスタチップ１０Ｂおよびメモリチップ１０Ｃに干渉することはない。
【００５１】
翻って、受動素子チップ１０Ｄをボンディングヘッド５５に受け渡したピックアップヘッド７７はΘ軸ロボット７５によって逆方向に１８０度回動されることにより、ウエハホルダ３７の位置に戻される。この際、図１３で参照されるように、ウエハホルダ３７にはロジックチップ１０Ａ群のウエハ１６Ａがセットされた状態になっている。なお、ウエハホルダ３７におけるメモリチップ１０Ｃ群のウエハ１６Ｃからロジックチップ１０Ａ群のウエハ１６Ａへの交換ステップは、受動素子チップ１０Ｄの搬送ステップやボンディングステップの間に同時に進行される。
【００５２】
以上の作動が繰り返されることにより、サイズの異なるロジックチップ１０Ａ、トラジスタチップ１０Ｂ、メモリチップ１０Ｃおよび受動素子チップ１０Ｄが配線基板２０に同一のボンディングヘッド５５のツールによって順次にボンディングされて行き、図１５に示されたＭＣＭ２５が順次に製造される。なお、ボンディング装置３０において、ロジックチップ１０Ａ、トラジスタチップ１０Ｂ、メモリチップ１０Ｃおよび受動素子チップ１０Ｄが配線基板２０にボンディングされると、ボンディング済みの配線基板２０がボンディングステージ３５から排出され、次の配線基板２０がボンディングステージ３５に自動的に供給されて来る状態になる。
【００５３】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００５４】
１）　ボンディングヘッドがピックアップヘッドからチップを受け取る際に、画像認識装置の認識結果に基づいてボンディングヘッドのツールの中心を当該チップの中心からずらしてボンディングヘッドがチップを受け取ることにより、ボンディングヘッドが当該チップを配線基板にボンディングするに際して、ボンディングヘッドが配線基板に先にボンディングされたチップに干渉するのを回避することができるため、サイズが異なる複数個のチップを同一の配線基板に、サイズが異なる各チップ毎にボンディングヘッドのツールを交換せずに順次にボンディングして行くことができる。
【００５５】
２）　サイズが異なる複数個のチップを同一の配線基板にサイズが異なる各チップ毎にボンディングヘッドのツールを交換せずに順次にボンディングして行くことにより、サイズが異なる各チップ毎にボンディングヘッドのツールを交換してサイズが異なる複数個のチップを同一の配線基板に順次にボンディングして行くＭＣＭの製造方法に比べて、サイズが異なる複数個のチップを同一の配線基板にボンディングされたＭＣＭの製造方法の製造コストや製造時間を低減することができる。
【００５６】
３）　チップをピックアップするピックアップヘッドと、このピックアップヘッドを反転させる反転装置と、ピックアップヘッドがピックアップして反転させたチップを受け取って配線基板の主面にボンディングするボンディングヘッドと、ボンディングヘッドがチップをピックアップヘッドから受け取る際にチップの位置を認識する画像認識装置とをボンディング装置に設置することにより、サイズが異なる複数個のチップを同一の配線基板にサイズが異なる各チップ毎にボンディングヘッドのツールを交換せずに順次にボンディングして行くことができるため、サイズが異なる各チップ毎にボンディングヘッドのツールを交換してサイズが異なる複数個のチップを同一の配線基板に順次にボンディングして行くボンディング装置に比べて、段取り時間や工数を低減することができ、サイズが異なる複数個のチップを同一の配線基板にボンディングされたＭＣＭの製造コストや製造時間を低減することができる。
【００５７】
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。
【００５８】
例えば、吸引口はボンディングヘッドの保持面の中心に配置するに限らず、複数個の吸引口をボンディングヘッドの保持面に分散して配置し、チップのサイズ毎に吸引口を電磁弁等によって切り換えて使用するように構成してもよい。
【００５９】
ピックアップヘッドが反転する垂直平面は、ピックアップヘッドの移動線を含む垂直平面に限らず、移動線を含む平面と直角の垂直平面であってもよいし、場合によっては水平面であってもよい。また、ピックアップヘッドを反転させる反転装置は、Θ軸ロボットとアームとによって構成するに限らない。
【００６０】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるＭＣＭの製造技術について説明したが、それに限定されるものではなく、ＭＣＣ（ｍｉｃｒｏ　ｃａｒｒｉｅｒ　ｆｏｒ　ＬＳＩ　ｃｈｉｐ）　や混成集積回路装置等の半導体装置の製造技術全般に適用することができる。
【００６１】
【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、次の通りである。
【００６２】
ボンディングヘッドがピックアップヘッドから半導体チップを受け取る際に、画像認識装置の認識結果に基づいてボンディングヘッドの中心を当該半導体チップの中心からずらしてボンディングヘッドが半導体チップを受け取ることにより、ボンディングヘッドが当該半導体チップをキャリアにボンディングするに際して、ボンディングヘッドがキャリアに先にボンディングされた半導体チップに干渉するのを回避することができるため、サイズが異なる複数個の半導体チップを同一のキャリアに、サイズが異なる各半導体チップ毎にボンディングヘッドのツールを交換せずに順次にボンディングして行くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるＭＣＭの製造方法に使用される各チップを示しており、（ａ）および（ａ’）はロジックチップの平面図およびａ’−ａ’線に沿う断面図、（ｂ）および（ｂ’）はトラジスタチップの平面図およびｂ’−ｂ’線に沿う断面図、（ｃ）および（ｃ’）はメモリチップの平面図およびｃ’−ｃ’線に沿う断面図、（ｄ）および（ｄ’）は受動素子チップの平面図および正面図である。
【図２】同じく配線基板を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う正面断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う側面断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるボンディング装置を示す斜視図である。
【図４】同じく一部省略側面断面図である。
【図５】ロジックチップのボンディングヘッドへの受け渡しステップを示す一部省略側面断面図である。
【図６】ロジックチップのボンディングステージへの搬送ステップを示す一部省略側面断面図である。
【図７】位置合わせステップを示す一部省略側面断面図である。
【図８】ロジックチップのボンディングステップを示す一部省略側面断面図である。
【図９】トラジスタチップのボンディングステップを示す一部省略側面断面図である。
【図１０】トラジスタチップのボンディングステップを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う正面断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う側面断面図である。
【図１１】メモリチップのボンディングステップを示す一部省略側面断面図である。
【図１２】メモリチップのボンディングステップを示す各平面図であり、（ａ）は中心を吸着した場合を示しており、（ｂ）は中心をずらして吸着した場合を示している。
【図１３】受動素子チップのボンディングステップを示す一部省略側面断面図である。
【図１４】受動素子チップのボンディングステップを示す各平面図であり、（ａ）は中心を吸着した場合を示しており、（ｂ）は中心をずらして吸着した場合を示している。
【図１５】ＭＣＭを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う正面断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う側面断面図である。
【符号の説明】
１０…チップ、１０Ａ…ロジックチップ、１０Ｂ…トラジスタチップ、１０Ｃ…メモリチップ、１０Ｄ…受動素子チップ、１１Ａ〜１１Ｃ…サブストレート、１１Ｄ…パッケージ、１２Ａ〜１２Ｃ…第一主面、１３Ａ〜１３Ｄ…電極パッド、１４Ａ〜１４Ｃ…パッシベーション膜、１５Ａ〜１５Ｃ…バンプ、１６…ウエハ、１７…ウエハシート、１８…ウエハリング、２０…配線基板、２１…基板本体（本体）、２２…外部端子、２３Ａ〜２３Ｄ…ボンディングエリア、２４…ランド、２５…ＭＣＭ（半導体装置）、３０…ボンディング装置、３１…機台、３２…フィーダ、３３…ローディング装置、３４…アンローディング装置、３５…ボンディングステージ、３６…ピックアップ装置、３７…ウエハホルダ、３８…ウエハローディング・アンローディング装置、３９…トレイ、４１…Ｙ軸ロボット、４２…Ｘ軸ロボット、４３…Ｚ軸ロボット、４４…ヒートブロック、５１…第二のＹ軸ロボット、５２…第二のＸ軸ロボット、５３…第二のＺ軸ロボット、５４…昇降台、５５…ボンディングヘッド、５６…保持面、５７…吸引口、６１…第三のＹ軸ロボット、６２…第三のＸ軸ロボット、６３…画像認識装置、７１…Ｙ軸ロボット、７２…Ｘ軸ロボット、７３…スタンド、７４…Ｚ軸ロボット、７５…Θ軸ロボット（反転装置）、７６…アーム、７７…ピックアップヘッド、７８、７９…画像認識装置、８０…受け渡し位置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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