(57)【要約】 【課題】  品質向上を図るとともに、ボンディングタクトの短縮を図ることができるボンディング方法および半導体製造装置を提供する。【解決手段】  半導体チップ１の厚みを測定しその測定データを記憶しておき、その後、半導体チップ１の厚み方向一表面部に当接させる前の吸着保持手段２Ａのピックアップレベルを、前記測定データに基づいて設定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップの厚みを測定し、その測定情報を記憶する第１工程と、
半導体チップの厚み方向一表面部に当接させかつこの厚み方向一表面部を吸着して保持するための吸着保持手段であって、半導体チップの厚み方向一表面部に当接させる前の吸着保持手段の前記厚み方向一表面部に対する相対距離を、前記測定情報に基づいて設定する第２工程とを有することを特徴とするボンディング方法。
【請求項２】
第２工程の後、吸着保持手段を半導体チップの厚み方向一表面部に当接させかつこの厚み方向一表面部を吸着して保持する第３工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のボンディング方法。
【請求項３】
第３工程は、
吸着保持手段を減速しつつ半導体チップの厚み方向一表面部に近接させる減速段階と、
減速段階の後、吸着保持手段を略一定速度にして半導体チップに当接させるサーチ段階とを含むことを特徴とする請求項２に記載のボンディング方法。
【請求項４】
半導体チップを保持して予め定める位置へ移送する半導体製造装置であって、
半導体チップの厚みを測定する測定手段と、
測定手段によって測定される半導体チップの厚みに関する測定情報を記憶する記憶手段と、
半導体チップの厚み方向一表面部に当接させかつこの厚み方向一表面部を吸着して保持する吸着保持手段と、
半導体チップの厚み方向一表面部に当接させる前の吸着保持手段の前記厚み方向一表面部に対する相対距離を、前記測定情報に基づいて制御する制御手段とを有することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項５】
吸着保持手段は、半導体チップを真空吸着するコレットを含むことを特徴とする請求項４に記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディング方法および半導体製造装置に関し、半導体製造装置において、たとえばダイボンド装置およびワイヤボンド装置などに適用される技術に関する。
【０００２】
本発明において、「略一定速度」は一定速度を含む。本発明において、「チップ」は「半導体チップ」と同義である。
【背景技術】
【０００３】
図６は従来のピックアップレベルとチップ５０との相対的な関係を示し、図６（ａ）は薄いチップでピックアップレベルを設定する状態を説明する図、図６（ｂ）は薄いチップでピックアップレベルを設定し、厚いチップをピックアップする状態を説明する図である。半導体製造装置のうちダイボンド装置では、たとえばウエハー内で対象となるウエハー厚みつまりチップ厚みのばらつきが大きい場合、チップ厚みの厚いチップ５０にコレット５１による衝撃力が作用するおそれがあった。チップ厚みは通常２５０±２０μｍであるが、チップ厚みのばらつきが大きい場合とは、たとえばチップ厚みが２００±１００μｍなどのチップが相当する。
【０００４】
図７は、厚いチップに、ピックアップレベルを合わせた場合のチップピックアップ時のコレットの動作を示す図である。前述の衝撃防止を図るため、図７に示すように、コレットを次のように動作させる技術も提案されている。先ずコレットの下降速度を時間経過に伴って次第に低速に切り替える。コレットが予め定める一定の低速状態になると、その低速状態を維持しつつサーチ動作を実行する。チップに対する吸着コレットの複数の接触状態にそれぞれ対応する位置情報に基づいて、ピックアップ高さを設定する技術（たとえば特許文献１参照）も提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１９６４４２号公報（第２頁、第５−第６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のサーチ動作を実行する従来の技術では、特にチップ厚みにばらつきがある場合に前述の衝撃防止を図るため、ピックアップレベルを厚いチップに合わせる必要がある。ピックアップレベルを厚いチップに合わせると、薄いチップをピックアップする場合に、サーチ開始時点からピックアップ開始時点までのサーチ時間が不所望に長くなる。
【０００７】
図８は従来の不具合を説明するための図であり、図８（ａ）は厚いチップ５２でマウントレベルを設定する状態を説明する図、図８（ｂ）は厚いチップでマウントレベルを設定し、薄いチップ５３をダイボンドする状態を説明する図である。図８（ａ）に示すように、厚いチップ５２でマウントレベルを設定した場合には、次のような問題がある。つまり図８（ｂ）に示すように、薄いチップ５３では、コレット５１とチップ５３との間に隙間がある状態でピックアップ動作し、対象物にチップ５３が接触しない状態でマウントするので、チップの割れ、欠け、および傾きの原因となっていた。そのため、設備の生産品種切り替えなどで対象ウエハー（チップ）を交換する場合、コレットのピックアップレベル、マウントレベルを調整し直す必要があった。
【０００８】
ワイヤボンド装置では、コレットがチップに接触するのではなく、キャピラリがチップに接触する。前記キャピラリは、金属棒の中空内部に金属線が挿入されており、加熱、加圧、超音波振動、印加などによって、金属線を半導体の電極パッドに溶着するための治具である。チップの厚みにばらつきがある場合、キャピラリのサーチレベルつまり減速完了位置を、全チップ厚のうちの最も厚い値に設定していたので、チップ厚の薄いチップの場合に減速完了スピードでチップをサーチするので、そのサーチ時間が長くなっていた。
【０００９】
キャピラリのボンドレベルを薄いチップに合わせた場合には、キャピラリが完全に減速していない状態でチップに接触する。これによりチップへのダメージおよびボールの変形の原因になっていた。前記ボールとは、キャピラリによって溶融された金属線の先端が球状になったものである。
【００１０】
特許文献１に記載の技術では、コレットをチップに複数回接触させなければならないので、チップの厚みにばらつきがある場合には、前記と同様にサーチ時間が長くかかるという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、品質向上を図るとともに、ボンディングタクトの短縮を図ることができるボンディング方法および半導体製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、半導体チップの厚みを測定し、その測定情報を記憶する第１工程と、
半導体チップの厚み方向一表面部に当接させかつこの厚み方向一表面部を吸着して保持するための吸着保持手段であって、半導体チップの厚み方向一表面部に当接させる前の吸着保持手段の前記厚み方向一表面部に対する相対距離を、前記測定情報に基づいて設定する第２工程とを有することを特徴とするボンディング方法である。
【００１３】
本発明に従えば、第１工程において、半導体チップの厚みを測定し、その測定情報を記憶する。第２工程において、半導体チップの厚み方向一表面部に当接させる前の吸着保持手段の前記厚み方向一表面部に対する相対距離を、前記測定情報に基づいて設定する。このように半導体チップの厚みを予め測定しておき、この測定情報に基づいて、吸着保持手段の相対距離を設定するので、半導体チップの厚み方向一表面部に対する吸着保持手段の相対距離を、必要最小限にすることが可能となる。
【００１４】
また本発明は、第２工程の後、吸着保持手段を半導体チップの厚み方向一表面部に当接させかつこの厚み方向一表面部を吸着して保持する第３工程をさらに有することを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、第２工程の後第３工程では、吸着保持手段を半導体チップの厚み方向一表面部に当接させこの厚み方向一表面部を吸着して保持する。このように半導体チップを保持して所望の位置へ移送することが可能となる。
【００１６】
また本発明は、第３工程は、
吸着保持手段を減速しつつ半導体チップの厚み方向一表面部に近接させる減速段階と、
減速段階の後、吸着保持手段を略一定速度にして半導体チップに当接させるサーチ段階とを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、第３工程は、減速段階とサーチ段階とを含む。減速段階において、吸着保持手段を減速しつつ半導体チップの厚み方向一表面部に近接させる。減速段階の後、サーチ段階に移行する。このサーチ段階において、吸着保持手段を略一定速度にして半導体チップに当接させる。したがって半導体チップの厚みを予め測定しているので、その測定情報を用いることでサーチ段階におけるサーチ量を必要最小限に設定することができる。
【００１８】
また本発明は、半導体チップを保持して予め定める位置へ移送する半導体製造装置であって、
半導体チップの厚みを測定する測定手段と、
測定手段によって測定される半導体チップの厚みに関する測定情報を記憶する記憶手段と、
半導体チップの厚み方向一表面部に当接させかつこの厚み方向一表面部を吸着して保持する吸着保持手段と、
半導体チップの厚み方向一表面部に当接させる前の吸着保持手段の前記厚み方向一表面部に対する相対距離を、前記測定情報に基づいて制御する制御手段とを有することを特徴とする半導体製造装置である。
【００１９】
本発明に従えば、測定手段によって、半導体チップの厚みを測定する。記憶手段は、測定される半導体チップの厚みに関する測定情報を記憶する。半導体チップの厚み方向一表面部に、吸着保持手段を当接させ、この吸着保持手段によって半導体チップの厚み方向一表面部を吸着して保持する。制御手段は、厚み方向一表面部に当接させる前の吸着保持手段の前記厚み方向一表面部に対する相対距離を、前記測定情報に基づいて制御する。このように半導体チップの厚みを予め測定しておき、この測定情報に基づいて、吸着保持手段の相対距離を制御するので、半導体チップの厚み方向一表面部に対する吸着保持手段の相対距離を、必要最小限にすることが可能となる。
【００２０】
また本発明は、吸着保持手段は、半導体チップを真空吸着するコレットを含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明に従えば、半導体チップを真空吸着するコレットによって、吸着保持手段を実現することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、半導体チップの厚みを予め測定しておき、この測定情報に基づいて、吸着保持手段の相対距離を設定するので、半導体チップの厚み方向一表面部に対する吸着保持手段の相対距離を、必要最小限にすることが可能となる。それ故、従来の技術よりも、半導体チップに吸着保持手段を当接させる際の時間短縮を図ることができる。したがって半導体チップに衝撃をかけることなく、ボンディングタクトの短縮を図ることができる。
【００２３】
また本発明によれば、第３工程では、吸着保持手段を半導体チップの厚み方向一表面部に当接させこの厚み方向一表面部を吸着して保持する。このように半導体チップを保持して所望の位置へ移送することが可能となる。
【００２４】
また本発明によれば、サーチ段階において、吸着保持手段を略一定速度にして半導体チップに当接させる。半導体チップの厚みを予め測定してその測定情報を用いることで、サーチ段階におけるサーチ量を必要最小限に設定することができる。厚みのばらつきが大きい複数の半導体チップをそれぞれ吸着保持する場合においても、各半導体チップの厚みを予め測定してその測定情報を用いるので、サーチ段階におけるサーチ量を必要最小限に確実に設定することが可能となる。つまり最も減速させた略一定速度のサーチ段階におけるサーチ量を最も小さく設定するので、ボンディングタクトの短縮を確実に図ることができる。
【００２５】
また本発明によれば、制御手段は、厚み方向一表面部に当接させる前の吸着保持手段の前記厚み方向一表面部に対する相対距離を、前記測定情報に基づいて制御する。このように半導体チップの厚みを予め測定しておき、この測定情報に基づいて、吸着保持手段の相対距離を制御するので、半導体チップの厚み方向一表面部に対する吸着保持手段の相対距離を、必要最小限にすることが可能となる。それ故、従来の技術よりも、半導体チップに吸着保持手段を当接させる際の時間短縮を図ることができる。したがって半導体チップに衝撃をかけることなく、ボンディングタクトの短縮を図ることができる。
【００２６】
また本発明によれば、半導体チップを真空吸着するコレットによって、吸着保持手段を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明の実施形態に係る半導体チップ１のピックアップ方法を段階的に示す図である。図２は、ボンディング方法を概略示すフローチャートである。図３は、厚みの異なる半導体チップ１と、コレット２とを示す図である。たとえば半導体製造装置の図示外の主電源をオンにすることで、ステップｓ０において本フローがスタートする。ステップｓ１において、半導体チップ１の厚みをたとえばレーザー変位計などの測定器３（図５参照）を用いて測定し、その測定情報を後述の測定器メモリに記憶する（図１（ａ）参照）。具体的には、後述するウエハーシート搬送手段によって、ウエハーシート４を予め定める搬送方向であって矢符Ａ１で示す搬送方向に移動駆動させてチップサーチする場合には、たとえば半導体チップ１の厚み方向一方に設けられる測定器３で、半導体チップ１の厚みを測定する。本実施の形態においては、半導体チップ１の厚みとは、ウエハーシート４の厚み方向の高さに半導体チップ１の厚み方向の高さを加えた高さと同義である。
【００２８】
ウエハーシート４を搬送方向に１ピッチ移動した後、測定済みの半導体チップ１の搬送方向に隣接する半導体チップ１の厚みを前記測定器３で測定する。１ピッチとは、搬送方向に隣接する半導体チップ１同士の距離と同義であり、前記１ピッチを図１においてＰ１と表記する。本実施形態においては、予め定める１ピッチおきに半導体チップ１が配設されているが、必ずしもこれら半導体チップ１を１ピッチおきに配設する必要はない。以下、同様に搬送方向に沿って、全ての半導体チップ１の厚みを測定する。各測定情報つまり各測定データは、たとえば測定器メモリに保存しておく。ステップｓ１が第１工程に相当する。
【００２９】
ステップｓ１の後、ステップｓ２に移行する（図１（ｂ）参照）。このステップｓ２において、測定した全ての半導体チップ１のうち、第１の半導体チップ１ａをピックアップするとき、測定器メモリに保存された第１の半導体チップ１ａの厚みの測定データを読み出す。前記測定データを用いて、最適なピックアップレベル換言すれば必要最小限のピックアップレベルを算出する。前記ピックアップレベルは、後述する吸着保持手段に含まれるコレット２を半導体チップ１ａの厚み方向一表面部に当接させる前の、コレット２の前記半導体チップ１ａの厚み方向一表面部に対する相対距離と同義である。つまりステップｓ２においては、第１の半導体チップ１ａの厚みの測定データを用いて、この第１の半導体チップ１ａに対するピックアップレベルを算出する。前記コレット２は、中空の金属棒であって、半導体チップ１を真空吸着する治具である。このステップｓ２が第２工程に相当する。
【００３０】
ステップｓ２の後、ステップｓ３に移行する（図１（ｃ）参照）。このステップｓ３において、後述するコレットレベル調整手段を用いて、算出した最適なピックアップレベル、換言すれば必要最小限のピックアップレベルにコレット２を移動駆動し、第１の半導体チップ１ａをピックアップする。図４は、本発明の実施形態に係るコレット２の動作を示す図である。つまりステップｓ３において、コレットレベル調整手段と協働してコレット２の下降速度を、時間経過に伴って次第に低速に切り替える。これが減速段階に相当する。コレット２が予め定める一定の低速状態になると、その低速状態を維持しつつサーチ動作を実行する。これがサーチ段階に相当する。サーチ開始後直ぐに半導体チップ１の厚み方向一表面部にコレット２が接触することで、ピックアップを遅滞なく開始し得る。サーチ開始後、半導体チップ１の厚み方向一表面部にコレット２が接触するまでの距離（減速後のチップタッチまでの距離）を、「サーチ量」とする。ステップｓ３が第３工程に相当する。ステップｓ３の後、ステップｓ４に移行し、本フローを終了する。
【００３１】
半導体製造装置は、測定手段としての測定器３と、コレット２および真空吸着するための図示外の真空ポンプを含む吸着保持手段２Ａと、コレットレベル調整手段５と、ウエハーシート搬送手段６と、制御手段である制御装置７とを有する。図５は、半導体製造装置の制御系のブロック図である。この制御装置７は、中央演算処理装置８（ＣＰＵ：
Central Processing Unit）とロム９（ＲＯＭ：Read Only Memory ）とラム１０（ＲＡＭ：Random Access Memory ）とから成るマイクロコンピュータと、記憶手段としての測定器メモリ１１と、バス１２と、入出力インターフェース１３と、駆動回路１４，１５とを有する。
【００３２】
中央演算処理装置８とロム９とラム１０と測定器メモリ１１とは、バス１２を介して入出力インターフェース１３に電気的に接続されている。入出力インターフェース１３には、記憶手段である測定器３が電気的に接続されている。入出力インターフェース１３には、駆動回路１４，１５を介してコレットレベル調整手段５、ウエハーシート搬送手段６がそれぞれ電気的に接続されている。ロム９には、前述のピックアップレベルを算出するための算出プログラムが格納されている。ＣＰＵ８は、測定器３で測定された測定データを、入出力インターフェース１３を介して測定器メモリ１１に読み出し可能に保存する。また測定データは必要に応じてラム１０に記憶される。ＣＰＵ８は、前述の算出プログラムを演算実行する。
【００３３】
ＣＰＵ８は、バス１２、入出力インターフェース１３、および駆動回路１４を介して、コレットレベル調整手段５を駆動制御する。これによってコレット２は、算出した最適なピックアップレベルに移動駆動される。ＣＰＵ８は、バス１２、入出力インターフェース１３、および駆動回路１５を介して、ウエハーシート搬送手段６を駆動制御する。これによってウエハーシート４が搬送方向に１ピッチずつ移動駆動される。
【００３４】
以上説明したボンディング方法および半導体製造装置によれば、ステップｓ１において、半導体チップ１の厚みを測定し、その測定データを記憶する。ステップｓ２において、半導体チップ１の厚み方向一表面部に当接させる前の吸着保持手段２Ａの前記厚み方向一表面部に対する相対距離つまりピックアップレベルを、前記測定データに基づいて設定する。このように半導体チップ１の厚みを予め測定しておき、この測定データに基づいて、ピックアップレベルを設定するので、このピックアップレベルを必要最小限にすることが可能となる。それ故、従来の技術よりも、半導体チップ１に吸着保持手段２Ａを当接させる際の時間短縮を図ることができる。したがって半導体チップ１に衝撃をかけることなく、ボンディングタクトの短縮を図ることができる。
【００３５】
ステップｓ３においては、コレットレベル調整手段５を用いて、必要最小限のピックアップレベルにコレット２を移動駆動し、半導体チップ１をピックアップする。このように必要最小限のピックアップレベルにコレット２を移動駆動するので、半導体チップ１をピックアップするためのサーチ量を必要最小限に設定することができる。前記サーチ量をコレットサーチ量という場合もある。それ故、半導体チップ１にコレット２を当接させる際の時間短縮を図ることができる。またステップｓ３つまり第３工程は、減速段階とサーチ段階とを含み、これらのうち先ず減速段階において、吸着保持手段２Ａを減速しつつ半導体チップ１の厚み方向一表面部に近接させる。減速段階の後、サーチ段階に移行する。このサーチ段階において、吸着保持手段２Ａを略一定速度にして半導体チップ１に当接させる。したがって半導体チップ１の厚みを予め測定しているので、その測定データを用いることで、サーチ段階におけるサーチ量を必要最小限に設定することができる。
【００３６】
また本実施形態に係るボンディング方法および半導体製造装置によれば、測定データを利用し、前述のピックアップレベルを半導体チップ１毎に制御することによって、半導体チップ１の厚みのばらつきに起因して発生し易い、半導体チップ１の割れ、および欠けを抑えることができる。また半導体チップ１の厚みを予め測定することによって、ウエハー交換時または半導体チップ１の生産品種変更時のコレット高さの設定（ピックアップレベルの設定）が不要になり、作業性の向上を図ることができる。
【００３７】
以上説明した実施形態においては、ダイボンド装置などで半導体チップをコレットでピックアップすることを想定して説明したが、たとえばワイヤボンド装置でも本実施形態と同様の効果を奏する。すなわち、ワイヤボンド装置では、コレットが半導体チップに当接するのではなく、キャピラリが半導体チップに当接する。前記キャピラリは、金属棒の中空内部に金属線が挿入されており、加熱、加圧、超音波振動、印加などによって、金属線を半導体の電極パッドに溶着するための治具である。
【００３８】
従来の技術では、半導体チップの厚みにばらつきがある場合、キャピラリのサーチレベル（ボンドレベルともいう）つまり減速完了位置を、全チップ厚のうちの最も厚い値に設定していたので、チップ厚の薄い半導体チップの場合に減速完了スピードで半導体チップをサーチするので、そのサーチ時間が長くなっていた。本発明の他の実施形態では、半導体チップの厚みを予め測定することによって、仮にチップ厚の薄い半導体チップをボンディングする場合であっても、キャピラリのサーチレベルを必要最小限に設定することができる。それ故、サーチ時間の短縮を図ることができ、ボンディングタクトの短縮を図ることができる。しかも作業性の向上を図ることができる。
【００３９】
キャピラリのボンドレベルを、全チップ厚のうち最も薄い値に設定した場合であっても、サーチする対象の半導体チップの厚みを予め測定しているので、キャピラリが完全に減速していない状態で半導体チップに衝突することが皆無となる。それ故、従来のボール変形などの不具合を未然に解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体チップ１のピックアップ方法を段階的に示す図である。
【図２】ボンディング方法を概略示すフローチャートである。
【図３】厚みの異なる半導体チップ１と、コレット２とを示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るコレット２の動作を示す図である。
【図５】半導体製造装置の制御系のブロック図である。
【図６】従来のピックアップレベルとチップとの相対的な関係を示し、図６（ａ）は薄いチップでピックアップレベルを設定する状態を説明する図、図６（ｂ）は薄いチップでピックアップレベルを設定し、厚いチップをピックアップする状態を説明する図である。
【図７】厚いチップに、ピックアップレベルを合わせた場合のチップピックアップ時のコレットの動作を示す図である。
【図８】従来の不具合を説明するための図であり、図８（ａ）は厚いチップでマウントレベルを設定する状態を説明する図、図８（ｂ）は厚いチップでマウントレベルを設定し、薄いチップをダイボンドする状態を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  半導体チップ
２  コレット
２Ａ  吸着保持手段
３  測定器
７  制御装置
８  ＣＰＵ
１１  測定器メモリ
【図１】
2005183486.tif 000003
【図２】
2005183486.tif 000004
【図３】
2005183486.tif 000005
【図４】
2005183486.tif 000006
【図５】
2005183486.tif 000007
【図６】
2005183486.tif 000008
【図７】
2005183486.tif 000009
【図８】
2005183486.tif 000010