(57)【要約】【課題】チップ積層体の製造工程における高精度なマウント動作を低コストで実現できるマウント装置およびマウント方法を提供する。【解決手段】チップ１をピックアップ位置においてコレット３にてピックアップした後、ピックアップ位置からずれた偏芯量検出位置で、反射反転機構２１を介して、ピックアップ位置においてチップ１を認識したチップ認識用カメラ６にてチップ裏面画像を取得する。次に、偏芯量検出位置で、チップ１を吸着しているコレット３を所定角度だけ回転させる。この状態で、チップ認識用カメラ６による反射反転機構２１を介したチップ裏面画像を再度取得する。その後、回転前のチップ裏面画像のデータと回転後のチップ裏面画像のデータとでチップ１の回転偏芯量を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップをピックアップ位置においてコレットにてピックアップして、このコレットをマウント位置に搬送し、コレットにて吸着されているチップをマウント位置にマウントすることにより、複数のチップを積層するチップマウント方法であって、
チップをピックアップ位置においてコレットにてピックアップした後、ピックアップ位置からずれた偏芯量検出位置で、反射反転機構を介して、ピックアップ位置においてチップを認識するチップ認識用カメラにてチップ裏面画像を取得し、次に、この偏芯量検出位置で、チップを吸着しているコレットを所定角度だけ回転させて、この状態で、チップ認識用カメラによる反射反転機構を介したチップ裏面画像を再度取得し、その後、回転前のチップ裏面画像のデータと回転後のチップ裏面画像のデータとでチップの回転偏芯量を算出することを特徴とするチップマウント方法。
【請求項２】
チップの回転偏芯量を算出した後、この回転偏芯量をもとにチップをマウントすることを特徴とする請求項１に記載のチップマウント方法。
【請求項３】
前記所定角度が９０°であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチップマウント方法。
【請求項４】
前記所定角度が１８０°であることを特徴とする請求項１又は請求項２にチップマウント方法。
【請求項５】
チップをピックアップ位置においてコレットにてピックアップした後、コレットをこのピックアップ位置から偏芯量検出位置までずらし、その後、チップ認識用カメラによりチップ裏面画像の取得を可能とする反射反転機構をセットすることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のチップマウント方法。
【請求項６】
前記反射反転機構のセットを手動にて行うことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のチップマウント方法。
【請求項７】
チップをピックアップ位置においてコレットにてピックアップして、このコレットをマウント位置に搬送し、コレットにて吸着されているチップをマウント位置にマウントすることにより、複数のチップを積層するチップマウント装置であって、
ピックアップ位置においてチップを認識するチップ認識用カメラと、
コレットをその軸心廻りに回転させる回転駆動機構と、
チップ認識用カメラによるチップ裏面画像の取得を可能とする反射反転機構と、
コレットの回転前後のチップ認識用カメラによるチップ裏面画像に基づいてチップの回転偏芯量を算出する演算手段とを備えたことを特徴とするチップマウント装置。
【請求項８】
演算手段にて演算された回転偏芯量をもとに前記コレットの回転制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載のチップマウント装置。
【請求項９】
コレットがピックアップ位置からずれた偏芯量検出位置において、前記反射反転機構を自動的にセットするセット機構を備えたことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のチップマウント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップマウント方法およびチップマウント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、多数個の素子を一括して造り込まれたウェーハをダイシングして個々の半導体チップに分離し、これを一個ずつリードフレーム等の所定位置にボンディングするというチップボンディングの手法が採用されている。
【０００３】
一般的には、図３に示すように、水平移動動作Ａ１、Ｄ１、Ｇ１、下降動作Ｂ１、Ｅ１および上昇動作Ｃ１、Ｆ１、さらに必要に応じて回転動作を行うコレット５１を具備するダイボンダを用いている。
【０００４】
図３に示すダイボンダを使用したダイボンディング方法を説明する。まず、コレット５１は、水平移動を行って（Ａ１）、ピックアップ位置で下降し（Ｂ１）、半導体チップ５２のピックアップを行う。この場合、ピックアップするポジションには、粘着シート５３の直下にピックアップステージ５５が配置され、そのピックアップステージ５５内に、半導体チップ５２を粘着シート５３から剥離させるための突き上げピン５６を上下動自在に収納配置している。そして、突き上げピン５６を上昇させ、半導体チップ５２の裏面を粘着シート５３から剥離させてコレット５１によるピックアップを容易にする。
【０００５】
その後、コレット５１は上昇し（Ｃ１）、水平移動を行って（Ｄ１）、ボンディングポジションで下降し（Ｅ１）、半導体チップ５２をリードフレーム５７のアイランド部にボンディングを行い上昇し（Ｆ１）、水平移動を行う（Ｇ１）。この繰り返しによって、半導体チップ５２を、ピックアップ位置でピックアップし、ボンディングポジションでリードフレーム５７にボンディングしている。
【０００６】
ところで、近年では、半導体装置の高集積化を目的として、複数枚のチップが積層されてなる半導体装置が開発されている（特許文献１）。この場合、上段と下段とでチップからのワイヤの引き出し方向を相違させる等のために、上下のチップの向きを相違させて積層する場合がある。
【０００７】
このため、従来において、積層されてなる半導体装置を形成する場合、以下の工程にてチップ５２を積層することになる。まず、一枚のチップ５２をピックアップ位置でウエハからピックアップする。そして、このチップ５２を基板のマウント位置にマウントする。この場合、コレット５１とチップ５２との位置関係が図４（ａ）（ｂ）に示すよう関係（この場合、正方向と呼ぶ）とする。
【０００８】
次に、チップ５２をピックアップ位置でウエハからピックアップした後、コレット５１をその軸心廻りに所定角度（例えば９０度や１８０度）だけ回転させて、このチップの向きを図５に示すように変更する。このコレット５１とチップ５２との位置関係が図４（ａ）（ｂ）に示すような関係（この場合、逆方向と呼ぶ）とする。そして、この状態のチップ５２をマウント位置にマウントされているチップ５２上にマウントする。
【０００９】
この積層構造の半導体装置の製造工程においては、精度よくチップ５２をマウントするためには、正方向のチップ５２のマウント動作および逆方向のチップ５２のマウント動作において、それぞれチップ５２のズレ量を検出して、このズレ量を補正してマウントすることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−８６７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この積層構造の半導体装置の製造工程におけるズレ量の検出（算出）は、通常、Ｘ方向およびＹ方向のずれ量である。このような場合、回転方向の偏芯量の補正値としては、マウントした後でないと算出できなかった。すなわち、上方からの観察であるので、コレットの中心とチップの中心との位置合わせは困難で、基板等に一旦マウントしてズレ量を確認せざるを得なかった。
【００１２】
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、チップ積層体の製造工程における高精度なマウント動作を低コストで実現できるマウント装置およびマウント方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のマウント方法は、チップをピックアップ位置においてコレットにてピックアップして、コレットをマウント位置に搬送し、このコレットにて吸着されているチップをマウント位置にマウントすることにより、複数のチップを積層するチップマウント方法であって、チップをピックアップ位置においてコレットにてピックアップした後、ピックアップ位置からずれた偏芯量検出位置で、反射反転機構を介して、ピックアップ位置においてチップを認識するチップ認識用カメラにてチップ裏面画像を取得し、次に、この偏芯量検出位置で、チップを吸着しているコレットを所定角度だけ回転させて、この状態で、チップ認識用カメラによる反射反転機構を介したチップ裏面画像を再度取得し、その後、回転前のチップ裏面画像のデータと回転後のチップ裏面画像のデータとでチップの回転偏芯量を算出するものである。
【００１４】
本発明のマウント方法によれば、チップ認識用カメラ（上方からの観察を行う既存のカメラ）および反射反転機構を用いてチップの回転偏芯量を算出することができ、この回転偏芯量もとにチップをマウントすることができる。
【００１５】
前記所定角度が９０°であっても、１８０°であってもよい。このような角度であってもチップの回転偏芯量を算出することができる。前記反射反転機構のセットを手動にて行うようにしてもよい。
【００１６】
チップをピックアップ位置においてコレットにてピックアップした後、コレットをこのピックアップ位置から偏芯量検出位置までずらし、その後、チップ認識用カメラによりチップ裏面画像の取得を可能とする反射反転機構をセットするものであってもよい。このように、偏芯量検出位置において、反射反転機構をセットするようにすれば、チップ認識用カメラを移動させる必要がなく、チップ認識用カメラとして既存のものを用いることができる。
【００１７】
本発明のマウント装置は、チップをピックアップ位置においてコレットにてピックアップして、このコレットをマウント位置に搬送し、コレットにて吸着されているチップをマウント位置にマウントすることにより、複数のチップを積層するチップマウント装置であって、ピックアップ位置においてチップを認識するチップ認識用カメラと、コレットをその軸心廻りに回転させる回転駆動機構と、チップ認識用カメラによるチップ裏面画像の取得を可能とする反射反転機構と、コレットの回転前後のチップ認識用カメラによるチップ裏面画像に基づいてチップの回転偏芯量を算出する演算手段とを備えたものである。
【００１８】
本発明のマウント装置は、ピックアップ位置においてチップを認識するチップ認識用カメラにて、反射反転機構を介してチップ裏面画像の取得が可能となる。また、演算手段にて、コレットの回転前後のチップ認識用カメラによるチップ裏面画像に基づいてチップの回転偏芯量を算出することができる。
【００１９】
また、演算手段にて演算された回転偏芯量をもとに前記コレットの回転制御を行う制御手段を備えるのが好ましい。
【００２０】
コレットがピックアップ位置からずれた偏芯量検出位置において、前記反射反転機構を自動的にセットするセット機構を備えたものであってもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、チップの回転偏芯量を算出することができ、この回転偏芯量に基づいてチップをマウントすることができる。このため、精度よくチップをマウントしていくことができ、高品質のチップ積層体を構成することができる。また、機械的な偏芯量精度に関係なく、高精度のマウント動作を行うことができる。特に、マウント側（基板側）の認識誤差の影響を受けず、算出される回転偏芯量の算出誤差が少ない。
【００２２】
ピックアップ位置からマウント位置までチップを搬送中に、マウント位置の回転補正データを得ることができ、作業性の向上を図ることができる。特に、正方向では裏面認識を行う必要がないので、裏面認識を毎回行う必要がなく、装置タクトの高速化が可能となる。また、チップ認識用カメラとして、この種のマウント装置のものをそのまま用いることができ、別途裏面認識用カメラ等を必要とせず、反射反転機構以外の追加機構が不要で、装置の複雑化を防止できて低コスト化を図ることができる。
【００２３】
反射反転機構のセットを手動とすることによって、自動取り付け装置を必要とせず、装置のコンパクト化および低コスト化を図ることができる。また、反射反転機構を自動的にセットするセット機構を備えたものでは、作業性の向上を図ることができ、作業時間の短縮を図ることが可能となる。
【００２４】
また、所定角度（回転角度）が９０°であっても、１８０°であっても、チップの回転偏芯量を算出することができ、汎用性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態をチップマウント方法の簡略工程図である。
【図２】本発明のチップマウント装置を示す簡略斜視図である。
【図３】チップマウント装置のコレットの動作を示す簡略図である。
【図４】正方向位置におけるコレットとチップとの位置関係を示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は底面図である。
【図５】逆方向位置におけるコレットとチップとの位置関係を示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は底面図である。
【００２６】
以下本発明の実施の形態を図１と図２とに基づいて説明する。
【００２７】
図２に本発明にかかるチップマウント装置を示す。このチップマウント装置は、ピックアップされる半導体チップ１が配置された供給部２と、この供給部２の半導体チップ１を吸着するコレット３を有するボンディングアーム１０と、供給部２の半導体チップ１を観察する認識用カメラ６と、ボンディング位置で基板４のチップマウント位置５を観察する認識用カメラ１２とを備える。
【００２８】
供給部２は、ウエハ支持装置７に載置支持された半導体ウエハ８を備えるものである。半導体ウエハ８は多数の半導体チップ１に分割されている。また、コレット３はコレットホルダ９に連結され、このコレット３とコレットホルダ９等でボンディングアーム１０が構成される。そして、このボンディングアーム１０は搬送手段１１を介して、ピックアップ位置とボンディング位置との間の移動が可能となっている。搬送手段１１は、ボンディングアーム１０をＸ、Ｙ、θ及びＺ方向に駆動させることができる。すなわち、チップ１はチップピックアップ位置からチップマウント位置まで図２の矢印Ａのように搬送される。
【００２９】
また、このコレット３は、その下端面に開口した吸着孔を介してチップ１が真空吸引され、このコレット３の下端面にチップ１が吸着する。なお、この真空吸引（真空引き）が解除されれば、コレット３からチップ１が外れる。
【００３０】
ところで、このチップマウント装置は、複数のチップ１を積層するものである。このため、図１に示すチップ認識用カメラ６によるチップ裏面画像の取得を可能とする反射反転機構２１と、コレット３の回転前後のチップ認識用カメラ６によるチップ裏面画像に基づいてチップ１の回転偏芯量を算出する演算手段２２と、演算手段２２にて演算された回転偏芯量をもとに前記コレット３のマウント位置５を決定する制御手段２３を備える。
【００３１】
また、この装置では、コレット３をその軸心廻りに回転させる回転駆動機構２４を備えるものであるが、この回転駆動機構２４としては、前記搬送手段１１にて構成できる。演算手段２２と制御手段２３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューターである。なお、ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。この制御手段２３によって、コレット３の動作と搬送手段１１の動作を制御することになる。また、記憶手段としての記憶装置（図示省略）を備え、この記憶装置は、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＣＤ−Ｒ（Compact Disc-Recordable）ドライブ、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等からなる。
【００３２】
反射反転機構２１は、図１に示すように、一対のミラー２５、２６を有するものである。すなわち、チップ１の裏面の画像を第１ミラー２５にて反射させて第２ミラー２６に入光させ、この第２ミラー２６にて反射させてチップ認識用カメラ６に入光させることになる。
【００３３】
また、この反射反転機構２１は偏芯量検出位置にセットされる。ここで、偏芯量検出位置とは、チップピックアップ位置よりもずれた位置であって、コレット５１の搬送経路上の位置である。この場合、反射反転機構２１は手動にて、セット位置に着脱自在にセットすることができる。なお、反射反転機構２１のセット固定には、ボルト・ナット結合や凹凸嵌合構造等を用いることができる。
【００３４】
図１に示すように、反射反転機構２１を自動的にセットするセット機構３０を備えたものであってもよい。セット機構３０としては、例えば、コレット５１の搬送経路から外れた位置に設けられるシリンダ機構等で構成できる。すなわち、シリンダ機構のピストンロッドに、第１ミラー２５と第２ミラー２６とを有する反射反転機構２１を付設するようにすれば、ピストンロッドを伸ばすことによって、反射反転機構２１を偏芯量検出位置に移動させ、ピストンロッドを縮めることによって、反射反転機構２１を偏芯量検出位置から退避した位置に移動するようにできる。
【００３５】
次に前記のように構成されたチップマウント装置を用いたチップマウント方法を説明する。この場合、複数枚のチップ１を積層するものであって、１段ごとに、１８０度回転させるものとする。なお、１段ごとに、同一方向に１８０度回転させるようにしたり、１段ごとに、１８０度反転させるようにしたりすることができる。
【００３６】
この動作としては、まず、図４で示した正方向のチップ１をマウントする。すなわち、コレット３を、ピックアップ位置の上方に位置させ、その後、コレット３を下降して、チップ１のピックアップを行う。この場合、チップ認識用カメラ６でチップ１の位置の認識を行ってピックアップを行う。そして、コレット３を上昇させた後、コレット３をチップマウント位置の上方位置まで搬送した後、コレット３を下降させて、チップマウント位置に正方向のチップ１をマウントする。
【００３７】
次に図５で示した逆方向のチップ１（１８０度反時計回りに回転させたチップ１）をマウントする場合、まず正方向のチップ１をピックアップ位置でコレット３にてピックアップして、このピックアップ位置でコレット３を上昇させた後、前記偏芯量検出位置に移動させて停止する。この状態で、反射反転機構２１をこの偏芯量検出位置にセットする。すなわち、手動にてセットするものであれば、手動にてセットし、自動にてセットするものであれば、自動にてセットする。
【００３８】
この状態で、反射反転機構２１を介して、チップ認識用カメラ６でチップ１の裏面画像の位置データを取得する。その後、図１（ａ）に示す状態から図１（ｂ）に示すように、コレット３をその軸心廻りに反時計廻りに１８０度回転させ、再度、チップ認識用カメラ６でチップ１の裏面画像の位置データを取得する。すなわち、回転前の裏面画像の位置データと回転後の裏面画像の位置データを取得する。
【００３９】
そして、これらのデータが演算手段２２に入力され、この演算手段２２で、これらのデータに基づいてチップ１の回転偏芯量を算出する。この回転偏芯量が制御手段２３に入力されて、この回転偏芯量に基づいて基板側のチップマウント位置に対するコレット３側の位置を決定する。すなわち、この回転偏芯量をチップ１の回転補正データに反映させて、チップマウント位置側の確認用カメラ１２でマウント位置を確認しつつチップ１を回転補正を行なってチップ１をマウントする。この場合、正方向の状態でマウントされたチップ１上に、図１（ｃ）に示すように、この反時計廻りに１８０度回転させた逆方向の状態のチップ１(回転補正したチップ１)を矢印Ｘ、Ｙ方向に移動させてマウントすることになる。
【００４０】
また、逆方向の状態のチップ１として、時計廻りに１８０度回転させるものであってもよく、この場合、コレット３をその軸心廻りに時計廻りに１８０度回転させることになる。この場合であっても、回転前後で、反射反転機構２１を介して、チップ認識用カメラ６でチップ１の裏面画像の位置データを取得する。
【００４１】
そして、これらのデータが演算手段２２に入力され、この演算手段２２で、これらのデータに基づいてチップ１の回転偏芯量を算出する。この回転偏芯量が制御手段２３に入力されて、この回転偏芯量に基づいてチップマウント位置でチップ１をマウントする。すなわち、正方向の状態でマウントされたチップ１上にこの時計廻りに１８０度回転させた逆方向の状態のチップ１をマウントする。
【００４２】
以下同様に、正方向のチップ１や逆方向のチップ１を順次積層していくことができ、これによって、複数枚のチップ１が積層されてなる半導体装置を形成できる。なお、回転角度として、前記実施形態では、１８０度回転させるものであったが、９０度であってもよく、９０度回転させる場合でも、正方向に対して時計廻りに回転させても、反時計回りに回転させてもよい。
【００４３】
このマウント方法では、チップ認識用カメラ６（上方からの観察を行う既存のカメラ）および反射反転機構２１を用いてチップの回転偏芯量を算出することができ、この回転偏芯量に基づいてチップ１をマウントすることができる。このため、精度よくチップ１をマウントしていくことができ、高品質のチップ積層体を構成することができる。また、機械的な偏芯量精度に関係なく、高精度のマウント動作を行うことができる。特に、マウント側（基板側）の認識誤差の影響を受けず、算出される回転偏芯量の算出誤差が少ない。
【００４４】
ピックアップ位置からマウント位置までチップ１を搬送中に、マウント位置の回転補正データを得ることができ、作業性の向上を図ることができる。特に、正方向では裏面認識を行う必要がないので、裏面認識を毎回行う必要がなく、装置タクトの高速化が可能となる。また、チップ認識用カメラ６として、この種のマウント装置のものをそのまま用いることができ、別途裏面認識用カメラ等を必要とせず、反射反転機構２１以外の追加機構が不要で、装置の複雑化を防止できて低コスト化を図ることができる。
【００４５】
反射反転機構２１を手動にてセットする場合、自動取り付け装置を必要とせず、装置のコンパクト化および低コスト化を図ることができる。また反射反転機構２１を自動的にセットするセット機構３０を備えたものでは、作業性の向上を図ることができ、作業時間の短縮を図ることが可能となる。また、所定角度（回転角度）が９０°であっても、１８０°であっても、チップの回転偏芯量を算出することができ、汎用性に優れる。
【００４６】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、積層するチップ数を任意に設定でき、反射反転機構２１として、ミラーに代えてプリズム等を用いたものであってもよい。また、前記実施形態では、コレット３をこのピックアップ位置から偏芯量検出位置までずらし、その後、チップ認識用カメラによりチップ裏面画像の取得を可能とする反射反転機構をセットするものであったが、予め反射反転機構２１を偏芯量検出位置で固定しておき、コレット３とチップ認識用カメラ６とを偏芯量検出位置まで搬送するものであってもよい。この場合、チップ認識用カメラ６が、チップピックアップ位置と偏芯量検出位置とを往復動することになる。
【００４７】
なお、セット機構３０として、シリンダ機構を用いることなく、ボルト・ナット機構やリニアガイド機構等の他の往復動機構を用いることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１     半導体チップ
３     コレット
５     チップマウント位置
６     チップ認識用カメラ
２１   反射反転機構
２２   演算手段
２３   制御手段
２４   回転駆動機構
３０   セット機構
【図１】
2013168566.tif 000003
【図２】
2013168566.tif 000004
【図３】
2013168566.tif 000005
【図４】
2013168566.tif 000006
【図５】
2013168566.tif 000007