JP2001176934A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フリップチップボンディング後のチップとテ
ープの位置決め精度を高い精度で評価する。 【解決手段】 チップ３を保持するマウントヘッド５と
ステージ上のテープ４との間に、退避可能なプリズム型
ミラー２と、このプリズム型ミラー２の二つの反射面２
ｂと反射面２ｃに映じたチップ３のパッドおよびテープ
４のバンプ４ｂの画像等を撮影するカメラ１を配置し、
ボンディング直前のチップ３のパッドおよびテープ４の
バンプ４ｂの位置ずれ量を正確に測定し、フリップチッ
プボンディング完了後の、パッドとバンプ４ｂの位置ず
れの良否を高精度判定する。

Description

【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
技術に関し、特に、半導体装置の組み立て工程における
フリップチップボンディング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、半導体装置の組み立て工程で
は、絶縁フィルム上に実装電極パターンが形成されたキ
ャリアテープのバンプ電極に、半導体ペレットの表面電
極を一括してフリップチップボンディングするＴＡＢ
（Ｔａｐｅ ＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）技術
を用いることが知られている。

【０００３】このようなフリップチップボンディングを
行うフリップチップマウンタは半導体ペレット（チッ
プ）のパターン面とテープの表面を接着面としてマウン
トする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のようなフリップ
チップボンディングでは、ボンディング完了後は、ボン
ディング部位が外部から見えないため、マウント後に、
半導体ペレットの表面電極と、対応するテープ側のバン
プ電極との位置ずれ等のマウント精度を測定する事が出
来ない、という技術的課題がある。

【０００５】なお、チップのエッヂ面とテープの基準面
を用いても両者の位置ずれを測定できるが、チップエッ
ヂ面の加工精度以上のボンディング精度が計算できな
い、という他の技術的課題が生じる。

【０００６】本発明の目的は、半導体ペレットおよびボ
ンディング対象物の寸法精度等に影響されることなく、
フリップチップボンディングのボンディング位置精度を
高精度に評価することが可能な技術を提供することにあ
る。

【０００７】本発明の他の目的は、フリップチップボン
ディングの完了後に、ボンディング結果の良否を迅速に
判定することが可能な技術を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、ボンディング結果の
正確な評価により、半導体装置の信頼性を向上させるこ
とが可能な技術を提供することにある。

【０００９】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。

【００１０】

【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。

【００１１】本発明は、半導体ペレット上に設けられた
複数の第１の電極と、ボンディング対象物上に設けられ
た複数の第２の電極とを一括してボンディングするフリ
ップチップボンダを用いて半導体装置の組み立てを行う
半導体装置の製造方法において、フリップチップボンダ
に、ボンディング直前の互いに対向した状態の第１およ
び第２の電極を同時に観察する電極位置観察機構を設け
たものである。

【００１２】より具体的には、マウント直前に、チップ
とテープ等のボンディング対象物のの各々の電極位置を
測定し、ボンディング後の両者の電極同士のボンディン
グ精度を理論的に算出する機構を持つフリップチップマ
ウンタを用いてフリップチップボンディングを行う。マ
ウント直前のテープマウント面の真上にチップが来た状
態で、テープのバンプ位置とそのバンプに接合されるチ
ップのパット位置を測定する。その時の位置関係からボ
ンディング後のマウント精度として算出する。これによ
り、ボンディング後の精度をより正確に算出できる。ま
た、フリップチップボンディングにて接合した半導体装
置の良、不良がマウント直後に判別できる。

【００１３】

【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。

【００１４】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用いられるフリップチップ組立て装
置の構成の一例を示す斜視図であり、図２は、その一部
を示す斜視図、図３は、その作用の一例を示す説明図で
ある。

【００１５】図１において、３はチップ、４はテープ、
５はマウントヘッド、５ａはボンディングアーム、６は
ステージ、７は位置決め用カメラ、８はローダ、９はア
ンローダ、１０はプリベーク炉、１１はアフターベーク
炉、１２はモニタ、１３はウェハカセット、１４は保護
テープ、である。

【００１６】ローダ８で保護テープ１４から分離されて
繰り出されたテープ４は、プリベーク炉１０を通過して
予熱された後、ステージ６とマウントヘッド５の間を通
過し、位置決め用カメラ７にて位置決めが行われ、ステ
ージ６とマウントヘッド５の間で挟圧されることでチッ
プ３がフリップチップボンディングされた後、アフター
ベーク炉１１を通過してアンローダ９に至り、保護テー
プ１４とともに巻き取られる。

【００１７】本実施の形態の場合、ステージ６とマウン
トヘッド５の間には、両者の間に図示しない移動機構に
てボンディング動作時には退避可能に位置決めされ、チ
ップ３のパッド３ａの画像、およびテープ４上のバンプ
４ｂの画像を、二つの反射面２ｂおよび反射面２ｃを介
して同時に観察するプリズム型ミラー２と、このプリズ
ム型ミラー２の二つの反射面２ｂおよび反射面２ｃに映
じた画像を取り込むカメラ１が設けられている。

【００１８】すなわち、図２に例示されるように、カメ
ラ１とプリズム型ミラー２にて、チップ３とテープ４の
各々のボンディング面の画像を取り込み、モニタ１２等
に写しだし、両者のパッド３ａおよびバンプ４ｂ等の位
置を測定する。この測定後、プリズム型ミラー２を退避
させた後、マウントヘッド５を垂直に降下させてチップ
３をテープ４にマウントする。

【００１９】図２において、マウントヘッド５に保持さ
れたチップ３の位置はマウント直前の位置となってい
る。チップ３を垂直に降ろし、テープ４に圧着すればマ
ウント終了となる（図２では破線でボンディング完了状
態のチップ３の位置が示されている）。

【００２０】上述のように、本実施の形態では、プリズ
ム型ミラー２とカメラ１を用いてチップ３とテープ４の
マウント直前の位置が同時に撮影できるようになってい
る。なお、図２の例では、一つのカメラ１にて、プリズ
ム型ミラー２の二つの反射面２ｂおよび反射面２ｃを介
してチップ３およびテープ４の画像を撮影しているが、
プリズム型ミラー２の二つの反射面２ｂおよび反射面２
ｃの各々に映じたチップ３およびテープ４の画像を別々
のカメラで撮影する構成としてもよい。

【００２１】図３に、図２の状態の時のモニタ１２のカ
メラ映像１ａを示す。テープ表面４ａのターゲットとな
るバンプ４ｂと、チップ３表面のターゲットとなるパッ
ド３ａと、プリズム境界２ａの位置関係と、プリズム型
ミラー２とカメラ１の位置関係によりチップ３とテープ
４の水平方向位置ズレ１５が測定できる。

【００２２】測定したチップ３とテープ４の水平方向位
置ズレ１５にマウントヘッド５の水平方向精度を加える
事により、マウント精度が高精度で算出できる。

【００２３】図４は、本実施の形態のフリップチップ組
立て装置のボンディング部位の構成の変形例を示す斜視
図である。

【００２４】この図４の変形例の場合、図１および図２
におけるプリズム型ミラー２とカメラ１の代わりに、チ
ップ３およびテープ４の位置検出の為の構成として、上
カメラ１８および下カメラ１９を、光軸を同軸としかつ
当該光軸が垂直方向となる姿勢で、当該チップ３とテー
プ４の間から退避自在に配置し、上カメラ１８にてチッ
プ３の画像（位置）を検出し、下カメラ１９にてテープ
４の画像（位置）を検出する構造となっている。そし
て、図４の測定の後、マウントヘッド５を垂直に降下さ
せてチップ３をテープ４にマウントする。

【００２５】すなわち、上カメラ１８および下カメラ１
９の各々にて検出されるチップ３およびテープ４の画像
（位置）はマウント直前の位置となっており、この位置
検出後に、チップ３を垂直に降下させて、テープ４に圧
着すればマウント終了となる。

【００２６】このように、図４の変形例では、上カメラ
１８と下カメラ１９を用いて、フリップチップボンディ
ング直前の位置決め完了状態でのチップ３とテープ４の
画像が同時に撮影できるので、撮影した映像からチップ
３とテープ４の水平方向位置ズレ１６を高精度に測定お
よび評価できる。この結果、上カメラ１８と下カメラ１
９を用いて測定したチップ３とテープ４の水平方向位置
ズレ１６にマウントヘッド５の水平方向精度を加える事
によりマウント精度が高精度で算出できる。

【００２７】以上説明したように、本実施の形態の半導
体装置の製造方法におけるフリップチップ組立て装置に
よれば、マウント直前のチップ３とテープ４の位置関係
を正確に測定できるので、マウント精度はその位置関係
のばらつきに最後のマウント動作による誤差を加えたも
のとなる。そのデータをマウント精度としてマウント前
に出力すれば、ボンディング完了後には外部からボンデ
ィング部位が見えないためマウント精度の測定がわかり
にくいフリップチップボンディングにおいても、ボンデ
ィング精度を正確に評価することができる。

【００２８】この結果、チップ３のテープ４に対するフ
リップチップボンディング時の位置ずれ等の良否判定を
より正確に行うことが可能となり、フリップチップボン
ディング工程における歩留りを向上させることが可能と
なる。

【００２９】また、プリズム型ミラー２を用いる場合に
は、１台のカメラ１にて、チップ３とテープ４の画像を
同時に検出でき、必要以上に多数のカメラを用いる必要
がなく、組み立て装置全体を小さく設計できる。

【００３０】また、フリップチップボンディング組み立
て装置のボンディング精度を算出および評価できるの
で、当該組み立て装置を用いて組み立てられた半導体装
置等の製品の信頼性が向上する。

【００３１】さらに、プリズム型ミラー２およびカメラ
１の構成、あるいは上カメラ１８と下カメラ１９を用い
て測定したチップ３とテープ４の水平方向位置ズレ１６
を、それ以降の位置決め用カメラ７による位置決め制御
系に実時間でフィードバックすることで、フリップチッ
プボンディングにおけるチップ３とテープ４の位置決め
精度を向上させることができる。

【００３２】また、フリップチップボンディング組み立
て装置の保守管理等における位置決め制御系の調整に、
プリズム型ミラー２およびカメラ１の構成、あるいは上
カメラ１８と下カメラ１９を用いて測定したチップ３と
テープ４の水平方向位置ズレ１６を反映させることで、
フリップチップボンディング組み立て装置の高精度な保
守管理が可能となる。

【００３３】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。

【００３４】

【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。

【００３５】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
半導体ペレットおよびボンディング対象物の寸法精度等
に影響されることなく、フリップチップボンディングの
ボンディング位置精度を高精度に評価することができ
る、という効果が得られる。

【００３６】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
フリップチップボンディングの完了後に、ボンディング
結果の良否を迅速に判定することができる、という効果
が得られる。

【００３７】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
ボンディング結果の正確な評価により、半導体装置の信
頼性を向上させることができる、という効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法に用いられるフリップチップ組立て装置の構成の一
例を示す斜視図である。

【図２】その一部を示す斜視図である。

【図３】その作用の一例を示す説明図である。

【図４】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法に用いられるフリップチップ組立て装置のボンディ
ング部位の構成の変形例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ カメラ １ａ カメラ映像 ２ プリズム型ミラー ２ａ プリズム境界 ２ｂ 反射面 ２ｃ 反射面 ３ チップ ３ａ パッド ４ テープ ４ａ テープ表面 ４ｂ バンプ ５ マウントヘッド ５ａ ボンディングアーム ６ ステージ ７ 位置決め用カメラ ８ ローダ ９ アンローダ １０ プリベーク炉 １１ アフターベーク炉 １２ モニタ １３ ウェハカセット １４ 保護テープ １５ 水平方向位置ズレ １６ 水平方向位置ズレ １８ 上カメラ １９ 下カメラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小畑 修 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東 京エレクトロニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 5F044 KK16 MM31 NN03 PP17

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ペレット上に設けられた複数の第
   １の電極と、ボンディング対象物上に設けられた複数の
   第２の電極とを一括してボンディングするフリップチッ
   プボンダを用いて半導体装置の組み立てを行う半導体装
   置の製造方法であって、前記フリップチップボンダに、
   ボンディング直前の互いに対向した状態の前記第１およ
   び第２の電極を同時に観察する電極位置観察機構を設け
   たことを特徴とする半導体装置の製造方法。