(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘着テープ上に保持された複数のダイを位置決め機構にて駆動されるボンディング工具に採取してボンディング対象物にボンディングするダイボンディング装置を用いる半導体装置の製造方法において、
（ａ）前記ダイボンディング装置のウェハステージ上に、前記粘着テープ上に保持された前記複数のダイを配置する工程と、
（ｂ）前記複数のダイの中から選択された任意のダイを前記ボンディング工具にて採取し、前記任意のダイを前記粘着テープからピックアップする工程と、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記ピックアップされた前記任意のダイを解放することなく前記ウェハステージ上の前記粘着テープ上に戻す工程と、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記任意のダイを再度前記粘着テープからピックアップし、前記任意のダイを前記ボンディング対象物にボンディングする工程とを有し、
前記任意のダイは、前記（ｂ）工程で、前記粘着テープからピックアップされた後、解放されることなく、前記（ｃ）工程で前記粘着テープ上に戻され、
前記ダイボンディング装置は、前記（ａ）工程における前記ウェハステージ上に配置された状態での前記任意のダイの第１位置情報と、前記（ｃ）工程における前記ウェハステージ上に戻された状態での前記任意のダイの第２位置情報とを保有し、
前記（ｄ）工程において、前記任意のダイは、前記第１位置情報と前記第２位置情報の差異を補正した位置情報に基づいて、前記ボンディング対象物にボンディングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記ボンディング工具は、その下側面に角錐状のテーパ面を有する凹部が形成された金属製コレットを有し、前記第１位置情報は、前記金属製コレットにより、前記任意のダイがピックアップされる以前の位置情報であり、前記第２位置情報は、前記金属製コレットにより前記任意のダイがピックアップされた後の位置情報であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１位置情報と前記第２位置情報の差異は、前記金属製コレットを前記ボンディング工具に取り付ける時に生じる位置変位に相当することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程および前記（ｃ）工程で、前記任意のダイは、前記金属製コレットのテーパ面にならって安定することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイボンディング技術および半導体装置の製造技術に関し、特に、コレット等のボンディング工具を用いたダイレクトピックアップ方式のダイボンディング工程を含む半導体装置の製造工程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、半導体装置の組立工程においては、ウェハプロセスで複数の半導体装置が一括形成されたウェハを個々の半導体装置（ダイ）に分割して個別にリードフレーム等にボンディングして封止（パッケージング）する等の組立工程がある。
【０００３】
個々のダイをリードフレーム等にボンディングするダイボンディング技術としては、ウェハを分割した状態でダイが配列された粘着テープ上から個々のダイをコレット等でピックアップして中間ステージで位置決めした後にリードフレーム等にボンディングする方法や、粘着テープ上からピックアップされた個々のダイを直接的にリードフレーム等のボンディング対象物にボンディングするダイレクトピックアップ方式が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、コレットは耐摩耗性等の観点から高硬度の金属コレットが用いられるが、ピックアップ時におけるコレットとダイの位置（ｘ，ｙ，θ）合わせを高精度（たとえば、ｘ，ｙは±５０μｍ以下程度）に行わないと、ダイの損傷やピックアップミス等が発生する。
【０００５】
このため、ボンディングヘッドに対してコレットを取り付ける際には、コレットの支持軸が嵌合するボンディングヘッドのシャンク穴の中心を基準にして、調整治具等を用いて手作業で調整作業を行っているが、作業に多大の労力や長時間を要するとともに、位置精度を、たとえば±５０μｍ以下程度に高精度に調整することは、手作業では非常に困難であり、一層、時間や労力がかかってしまう、という技術的課題があった。
【０００６】
この調整作業は、コレットの交換の都度行う必要があり、たとえば、多品種のダイに対応してコレットを頻繁に交換する場合には、調整作業を含めた場合のスループットが低下する要因となる。
【０００７】
本発明の目的は、ピックアップ操作を行うボンディング工具やピックアップ工具の位置調整作業における所要時間の短縮、労力の削減、および調整精度の向上を実現することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、多品種のダイに対応したボンディング工具の交換および調整作業の効率化によるダイボンディング工程でのスループットの向上を実現することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、ダイボンディング工程におけるダイ損傷の削減等による歩留り向上を実現することにある。
【００１０】
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。
【００１１】
【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。
【００１２】
本発明は、粘着テープ上に保持されたダイを位置決め機構にて駆動されるボンディング工具に採取してボンディング対象物にボンディングするダイボンディング方法であって、粘着テープ上の特定のダイの第１位置情報を検出する工程と、粘着テープからダイをボンディング工具に採取する工程と、採取されたダイを粘着テープ上に戻す工程と、粘着テープ上に戻されたダイの第２位置情報を検出する工程と、第１位置情報と第２位置情報の差に基づいて、ボンディング工具の位置決め機構に対する取り付け誤差を検出する工程と、取り付け誤差に基づいて、ボンディング時におけるボンディング工具の位置補正を行う工程と、を含むものである。
【００１３】
また、本発明は、半導体ウェハに複数の半導体装置を一括して形成するウェハプロセスと、半導体ウェハを個々の半導体装置毎に分割して得られたダイの組立を行う組立工程と、を含む半導体装置の製造方法であって、組立工程におけるダイボンディングに、上述のダイボンディング方法を用いるものである。
【００１４】
【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。
【００１５】
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おけるダイボンディング方法の作用の一例を工程順に説明する概念図であり、図２は、その作用の一例を示すフローチャート、図３は、本実施の形態のダイボンディング方法を実施するダイボンディング装置の構成の一例を示す斜視図である。
【００１６】
図３を参照して、本実施の形態のダイボンディング装置の構成の一例について説明する。
【００１７】
本実施の形態のダイボンディング装置は、ウェハステージ１０と、ボンディングステージ２０と、ボンディングヘッド部３０を含んでいる。
【００１８】
ウェハステージ１０は、ウェハ５０をダイシング（および必要に応じた粘着テープ１１の引き延ばし操作）して得られた複数のダイ５１の裏面が貼付された粘着テープ１１の周辺部を支持するウェハリング１２と、ウェハリング１２の、ｘ，ｙ，θ方向の位置制御を行う図示しない位置決め機構と、粘着テープ１１の裏面側からのピックアップ部位の吸着固定およびピックアップ対象のダイ５１の突き上げ動作を行う図示しないニードル等を備えた吸着駒１３等を備えている。
【００１９】
ボンディングステージ２０は、ボンディング対象物であるリードフレーム６０の間欠的な搬送および位置決め動作を行うレール部２１と、ボンディング位置におけるリードフレーム６０のボンディング部位等を下側から所定のボンディング温度に加熱するヒートブロック２２等を備えている。
【００２０】
ボンディングヘッド部３０は、コレット４０の支持軸４１が固定されるボンディングヘッド３１、このボンディングヘッド３１のｚ軸の周りθ変位を制御するθ制御モータ３２、θ制御モータ３２を支持してボンディングヘッド３１のｚ軸方向の変位を制御するｚ軸駆動モータ３３およびｚ軸レール３３ａ、このｚ軸レール３３ａを支持して、ボンディングヘッド３１のｙ軸方向の変位を制御するｙ軸駆動モータ３４およびｙ軸駆動レール３４ａ、ｙ軸駆動レール３４ａを支持して、ボンディングヘッド３１のｘ軸方向の変位を制御する図示しないｘ軸駆動モータ、ｚ軸方向に下向きの姿勢でｙ軸駆動モータ３４に固定され、ボンディングヘッド３１とともにｘ，ｙ方向に移動することで下方のウェハステージ１０上のダイ５１や、ボンディングステージ２０のリードフレーム６０のｘ座標，ｙ座標，θ座標を検出する位置検出光学系３５、等を備えている。
【００２１】
コレット４０は、特に図示しないが、下端面に、ダイ５１のサイズに応じた角錐形状のテーパ面をもつ凹部が形成されているとともに、支持軸４１の内部には、凹部に保持されたダイ５１を吸着固定するための吸引路が形成されている。
【００２２】
そして、ウェハステージ１０におけるピックアップ対象のダイ５１の位置、およびボンディングステージ２０におけるリードフレーム６０のボンディング部位の位置を、位置検出光学系３５にて検出し、この位置検出結果に応じて、ボンディングヘッド３１に支持されたコレット４０の位置を制御することで、図３に示すピックアップ／ボンディング軌跡１００のようにコレット４０を移動制御することで、コレット４０によるウェハステージ１０からのダイ５１のピックアップ（採取）およびピックアップされたダイ５１の、ボンディングステージ２０におけるリードフレーム６０のボンディング部位へのダイボンディングが実行される。
【００２３】
従って、ボンディングヘッド３１に対するコレット４０の取り付け精度が、ダイ５１のピックアップミスやコレット４０との接触による損傷を防止する観点から重要であり、コレット４０の交換時はもちろんのこと、同一のコレット４０を装着したままでの始業時等の保守点検作業等においても随時、コレット４０のボンディングヘッド３１に対する取り付け精度の調整が必要であり、従来では、これを手作業にて行っていたため、多大の工数や時間を要していたとともに、必要な精度が得難い場合もあった。
【００２４】
そこで、本実施の形態では、以下のように、自動的に、このコレット４０のボンディングヘッド３１に対する取り付け精度の調整を実行する。
【００２５】
すなわち、図２のフローチャートに例示されるように、ダイ５１の品種切り替え等でコレット４０の交換の交換装着が発生したり、保守管理作業でコレット４０の取り付け精度の調整が必要になると、必要に応じて大まかな精度でコレット４０をボンディングヘッド３１に装着（コレット交換の場合）した後（ステップ２０１）、まず、ウェハステージ１０の粘着テープ１１上の任意のダイ５１の位置（ｘ１，ｙ１，θ１）を検出し（ステップ２０２）、位置検出した当該ダイ５１を、コレット４０で粘着テープ１１からピックアップ（図１（ａ））した後（ステップ２０３）、再び、粘着テープ１１の元の位置に戻して離し（ステップ２０４）、この戻したダイ５１の位置（ｘ２，ｙ２，θ２）を再び検出する（ステップ２０５）。
【００２６】
そして、ダイ５１のピックアップ前の位置（ｘ１，ｙ１，θ１）と、ピックアップ後に元に戻した時の位置（ｘ２，ｙ２，θ２）との差に基づいて、コレット４０のボンディングヘッド３１に対する取り付け誤差の補正値を設定する（ステップ２０６）。
【００２７】
すなわち、ボンディングヘッド３１に大まかな精度で装着されたコレット４０でダイ５１をピックアップすると、ダイ５１はコレット４０の角錐形状のテーパ面にならって安定するように、コレット４０の取り付け誤差に応じたｘ，ｙ，θ方向の位置が変化し、再度、粘着テープ１１上に戻された時には、図１（ｃ）に例示されるように、コレット４０の取り付け誤差を反映した状態に、ピックアップ前と位置が変化している。
【００２８】
本実施の形態の場合には、これを利用して、コレット４０のボンディングヘッド３１に対する補正値を決定し、当該誤差を打ち消すようなｘ，ｙ，θの補正値を決定して、実際のダイボンディングにおけるコレット４０（ボンディングヘッド３１）の位置制御に反映させる。
【００２９】
すなわち、実際のダイボンディングに際しては、まず、ボンディング対象のリードフレーム６０のボンディング部位の位置（ｘ３，ｙ３，θ３）を検出しておき（ステップ２０７）、さらに粘着テープ１１上の目的のダイ５１の位置（ｘ１，ｙ１，θ１）を検出した後（ステップ２０８）、当該ダイ５１の位置（ｘ１，ｙ１，θ１）にコレット４０の位置（ｘ，ｙ，θ）が一致するように、前記補正値を用いてダイ５１の直上部にコレット４０を位置決めし（ステップ２０９）、吸着駒１３による突き上げ動作にてコレット４０にダイ５１を保持させるピックアップを行い（ステップ２１０）、コレット４０に保持されたダイ５１を、前記補正値を用いてボンディングステージ２０のリードフレーム６０のボンディング位置（ｘ３，ｙ３，θ３）に位置決めし（ステップ２１１）、ダイ５１をリードフレーム６０のボンディング部位に押圧してダイボンディングを実行する（ステップ２１２）操作を、最後のダイ５１まで反復する（ステップ２１３）。
【００３０】
なお、図１（ｃ）の例では、ピックアップ前のダイ５１は、位置検出光学系３５の座標軸ｘ，ｙに対してθ１が丁度９０度で回転ズレがない場合を例示しているが、粘着テープ１１の引き延ばし工程等でθ１が９０度でない場合には、θ１とθ２の差分に、さらに、θ１の座標軸ｘ，ｙに対する回転ズレ量を加えたものがコレット４０の回転ズレの補正量となる。このことは、コレット４０のｘ座標およびｙ座標の、ダイ５１のピックアップ前後の位置（ｘ１，ｙ１）、位置（ｘ２，ｙ２）による補正についても同様である。
【００３１】
こうしてダイ５１がボンディングされたリードフレーム６０は、後のワイヤボンディング工程、封止工程、個別のダイ５１毎のリードフレーム６０の分断工程、リード成形工程、検査工程、等を必要に応じて実施され、製品の半導体装置として出荷される。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、コレット４０にて粘着テープ１１上のダイ５１を一旦ピックアップした後、元の位置に戻し、コレット４０のボンディングヘッド３１に対する取り付け誤差を反映した、ピックアップ前後のダイ５１の位置ずれに基づいて、実際のピックアップおよびダイボンディングにおけるコレット４０の位置補正を自動的に行うことができるので、ピックアップ操作を行うコレット４０の位置調整作業における所要時間の短縮、労力の削減、および調整精度の向上を実現することが可能になる。
【００３３】
特に、たとえば、多品種のダイ５１に対応して複数種のコレット４０を頻繁に交換する場合等において、コレット４０の交換および調整作業の効率化が実現され、ダイボンディング工程でのスループットの向上を実現できる。
【００３４】
また、ダイボンディング工程におけるコレット４０の位置調整不良等に起因するダイ損傷が減少し、半導体装置の製造工程における歩留り向上を実現することができる。
【００３５】
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。
【００３６】
たとえば、ピックアップ部とボンディング部の間にダイ位置決め用の中間ステージを設けた間接ピックアップ方式におけるダイのピックアップ工具としてのコレットの位置調整等にも、本発明を適用することができる。
【００３７】
【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。
【００３８】
ピックアップ操作を行うボンディング工具やピックアップ工具の位置調整作業における所要時間の短縮、労力の削減、および調整精度の向上を実現することができる、という効果が得られる。
【００３９】
また、多品種のダイに対応したボンディング工具の交換および調整作業の効率化によるダイボンディング工程でのスループットの向上を実現することができる、という効果が得られる。
【００４０】
また、ダイボンディング工程におけるダイ損傷の削減等による歩留り向上を実現することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）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おけるダイボンディング方法の作用の一例を工程順に説明する概念図である。
【図２】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法におけるダイボンディング方法の作用の一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施の形態であるダイボンディング方法を実施するダイボンディング装置の構成の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０  ウェハステージ
１１  粘着テープ
１２  ウェハリング
１３  吸着駒
２０  ボンディングステージ
２１  レール部
２２  ヒートブロック
３０  ボンディングヘッド部
３１  ボンディングヘッド
３２  θ制御モータ
３３  ｚ軸駆動モータ
３３ａ  ｚ軸レール
３４  ｙ軸駆動モータ
３４ａ  ｙ軸駆動レール
３５  位置検出光学系
４０  コレット（ボンディング工具、ピックアップ工具）
４１  支持軸
５０  ウェハ
５１  ダイ
６０  リードフレーム（ボンディング対象物）
１００  ピックアップ／ボンディング軌跡
【図１】
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【図２】
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【図３】
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