JP5491748B2

JP5491748B2 - 半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法

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Publication number: JP5491748B2
Application number: JP2009052515A
Authority: JP
Inventors: 大介小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-03-05
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Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2029-03-05
Also published as: JP2010206103A

Description

本発明は、半導体チップをリードフレーム等にマウントする半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法に関する。

従来、半導体装置の製造装置として、半導体チップをリードフレーム等にマウントするダイボンディング装置が知られている。

このようなダイボンディング装置では、マウントヘッドに設けられたコレットにより半導体チップをピックアップし、その後、マウントヘッドをリードフレームの上方に移動し、コレットを下降させて半導体チップをリードフレーム上にマウントする。

ピックアップおよびマウントの動作を高速で行うダイボンディング装置では、半導体チップに与える衝撃荷重を緩和するために、ゴム等の弾性体からなるコレットを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図８は、従来のダイボンディング装置におけるマウントヘッドの構成の一例を示す断面図である。図８に示すように、マウントヘッド１は、先端にコレット２を有する可動部３と、この可動部３を所定の一方向にガイドするボールブッシュ４と、可動部３の一部を囲むように配置されるボイスコイル５と、ボールブッシュ４およびボイスコイル５を一体に保持するブラケット６と、ブラケット６に組み込まれたギャップセンサ７と、ブラケット６に連結されたヘッドＺ軸８とを備える。

マウントヘッド１は、ヘッドＺ軸８においてＺ軸ステージ９に連結され、Ｚ軸ステージ９、いずれも図示しないＸ軸ステージ、およびＹ軸ステージにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能に構成されている。

ボールブッシュ４は、可動部３が挿入されて配置される開口部４ａを備えるリニアガイドで、内部に設けられる無限軌道のボールベアリングにて、可動部３をＺ方向のみに移動可能に保持している。

ボイスコイル５の開口部５ａは、ボールブッシュ４の開口部４ａの中心軸線と平行になるように、その中心軸線が配置される。ボイスコイル５の開口部５ａには可動部３の上端部３ａが挿入配置される。ボイスコイル５に図示しないアンプから電流が供給されると、推力が発生する。供給される電流の正負により、推力の発生する方向が上方向または下方向に変わる。上向きの推力により可動部３が上昇し、下向きの推力により可動部３が下降する。推力の大きさは、ボイスコイル５に供給される電流値に応じて変化する。

ダイボンディング装置では、半導体チップをピックアップするときのコレットの高さ（ピックアップ高さ）や、マウントするときのコレットの高さ（マウント高さ）を予め検出しておき、検出した値を用いて、実際のピックアップ動作およびマウント動作を行う際のコレットの高さを制御する。ピックアップ高さおよびマウント高さは、半導体チップのピックアップの失敗の低減、半導体チップのダメージ低減、マウント位置ずれ防止等のために重要な値であるため、正確に検出する必要がある。

マウントヘッド１では、可動部３を下降させた状態でマウントヘッド１を下降させ、ギャップセンサ７が可動部３の上端部３ａとブラケット６との間に所定のギャップｄが生じたことを検出したときに、コレット２の先端面と半導体チップ等の対象物とが接触したと判断し、そのときのコレット２の高さからピックアップ高さやマウント高さを検出していた。

特開２００５−１９１０７３号公報

コレット２がゴム等の弾性体からなる場合、上述のような方法では、ギャップセンサ７がギャップｄが生じたことを検出する前にコレット２が変形し、コレット２の先端面が対象物と接触したときの高さを正確に検出できなかった。特に、チップサイズが□１ｍｍ程度の小さな半導体チップに使用するゴムコレットは変形量が大きく、実際の接触高さとの乖離が大きくなっていた。

このため、ピックアップ高さおよびマウント高さが正確に検出されず、ピックアップやマウントの失敗を招き、半導体装置の生産性が低下していた。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、弾性体からなるコレットを用いた場合でも、半導体チップのピックアップやマウントを確実に行い、半導体装置の生産性の低下を軽減することができる半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の半導体装置の製造装置は、半導体チップを先端面で吸着保持可能な弾性体からなるコレットを備えたマウントヘッドと、前記マウントヘッドを移動させる移動手段と、前記コレットの前記先端面に開口した吸引孔を介してエアを吸引して前記先端面に吸着力を発生させる吸引手段と、前記吸引手段によるエアの吸引流量を検知する流量検知手段と、前記半導体チップに前記コレットの前記先端面が対向した状態で、前記マウントヘッドを前記移動手段により前記半導体チップに接する方向に変位させながら前記流量検知手段が検知した吸引流量を確認し、電流と磁界とから形成される力で、前記コレットの前記先端面を前記半導体チップに接する方向に移動させて前記半導体チップに接触させ、前記コレットが前記半導体チップに押し付けられて変形する前に、前記吸引流量が所定の閾値以下となったときにおける前記マウントヘッドの高さ方向の原点からのオフセット量を、前記半導体チップをピックアップする際の前記コレットの前記先端面の高さを示すピックアップ高さ情報として検出するピックアップ高さ検出手段と、前記ピックアップ高さ情報を記憶するピックアップ高さ情報記憶手段と、前記ピックアップ高さ情報記憶手段に記憶された前記ピックアップ高さ情報に基づいて、前記移動手段により前記マウントヘッドを移動させて前記コレットにより前記半導体チップをピックアップするように制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明の半導体装置の製造装置は、半導体チップを先端面で吸着保持可能な弾性体からなるコレットを備えたマウントヘッドと、前記マウントヘッドを移動させる移動手段と、前記コレットの前記先端面に開口した吸引孔を介してエアを吸引して前記先端面に吸着力を発生させる吸引手段と、前記吸引手段によるエアの吸引流量を検知する流量検知手段と、前記半導体チップのマウント対象であるリードフレームに前記コレットの前記先端面が対向した状態で、前記マウントヘッドを前記移動手段により前記リードフレームに接する方向に変位させながら前記流量検知手段が検知した吸引流量を確認し、電流と磁界とから形成される力で、前記コレットの前記先端面を前記リードフレームに接する方向に移動させて前記リードフレームに接触させ、前記コレットが前記リードフレームに押し付けられて変形する前に、前記吸引流量が所定の閾値以下となったときにおける前記マウントヘッドの高さ方向の原点からのオフセット量から前記半導体チップの厚さを減算した結果を、前記半導体チップをマウントする際の前記コレットの前記先端面の高さを示すマウント高さ情報として検出するマウント高さ検出手段と、前記マウント高さ情報を記憶するマウント高さ情報記憶手段と、前記マウント高さ情報記憶手段に記憶された前記マウント高さ情報に基づいて、前記移動手段により、前記コレットにより前記半導体チップを吸着保持した前記マウントヘッドを移動させて前記半導体チップを前記リードフレームにマウントするように制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明の半導体装置の製造装置方法は、マウントヘッドに設けられた弾性体からなるコレットの先端面に開口した吸引孔を介してエアを吸引するとともに、半導体チップに前記コレットの前記先端面が対向した状態で、前記マウントヘッドを前記半導体チップに接する方向に変位させながらエアの吸引流量を検知する工程と、前記マウントヘッドを前記半導体チップに接する方向に変位させながら、電流と磁界とから形成される力で、前記コレットの前記先端面を前記半導体チップに接する方向に移動させて前記半導体チップに接触させ、前記コレットが前記半導体チップに押し付けられて変形する前に、前記吸引流量が所定の閾値以下となったときにおける前記マウントヘッドの高さ方向の原点からのオフセット量を、前記半導体チップをピックアップする際の前記コレットの前記先端面の高さを示すピックアップ高さ情報として検出する工程と、前記ピックアップ高さ情報を記憶手段に記憶する工程と、前記記憶手段に記憶された前記ピックアップ高さ情報に基づいて、前記マウントヘッドを移動させて前記コレットにより前記半導体チップをピックアップする工程とを含むことを特徴とする。

また、本発明の半導体装置の製造方法は、マウントヘッドに設けられた弾性体からなるコレットの先端面に開口した吸引孔を介してエアを吸引するとともに、半導体チップのマウント対象であるリードフレームに前記コレットの前記先端面が対向した状態で、前記マウントヘッドを前記リードフレームに接する方向に変位させながらエアの吸引流量を検知する工程と、前記マウントヘッドを前記リードフレームに接する方向に変位させながら、電流と磁界とから形成される力で、前記コレットの前記先端面を前記リードフレームに接する方向に移動させて前記リードフレームに接触させ、前記コレットが前記リードフレームに押し付けられて変形する前に、前記吸引流量が所定の閾値以下となったときにおける前記マウントヘッドの高さ方向の原点からのオフセット量から前記半導体チップの厚さを減算した結果を、前記半導体チップをマウントする際の前記コレットの前記先端面の高さを示すマウント高さ情報として検出する工程と、前記マウント高さ情報を記憶手段に記憶する工程と、前記記憶手段に記憶された前記マウント高さ情報に基づいて、前記コレットにより前記半導体チップを吸着保持した前記マウントヘッドを移動させて前記半導体チップを前記リードフレームにマウントする工程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、弾性体からなるコレットを用いた場合でも、半導体チップのピックアップやマウントを確実に行い、半導体装置の生産性の低下を軽減することができる半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造装置の概略構成図である。図１に示す半導体装置の製造装置のマウントヘッドの構成を示す断面図である。図１に示す半導体装置の製造装置におけるティーチング動作を示すフローチャートである。ティーチング動作における吸引流量の変化の一例を示す図である。ピックアップ動作におけるコレットの先端面および突き上げピンの高さを示す図である。ピックアップ動作を説明するための図である。マウント動作におけるコレットの先端面および突き上げピンの高さを示す図である。従来のダイボンディング装置におけるマウントヘッドの構成の一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造装置の概略構成図、図２は、図１に示す半導体装置の製造装置のマウントヘッドの構成を示す断面図である。図１に示すように、本実施の形態に係る半導体装置の製造装置１０は、フレームフィーダ１１と、マウント機構部１２と、フレーム認識カメラ１３と、ウェハステージ１４と、突き上げユニット１５と、ウェハ認識カメラ１６と、画像認識処理部１７と、制御部１８と、記憶部１９とを備える。

フレームフィーダ１１は、図示しないフレームローダから供給され、図示しないペースト塗布機構によりマウント位置に半田ペーストが塗布されたリードフレーム２０をＸ方向（図１において紙面に垂直な方向）に搬送する。また、フレームフィーダ１１は、所定の加工点においてリードフレーム２０を位置決めして保持する機構（図示せず）を有する。

マウント機構部１２は、図１、図２に示すように、Ｙ軸ステージ３０と、Ｙ軸ステージ３０に搭載されたＺ軸ステージ３１と、Ｚ軸ステージ３１に搭載されたマウントヘッド３２とを備える。

マウントヘッド３２は、先端にゴム等の弾性体からなるコレット３３を有する可動部３４と、この可動部３４を所定の一方向にガイドするボールブッシュ３５と、可動部３４の一部を囲むように配置されるボイスコイル３６と、ボールブッシュ３５およびボイスコイル３６を一体に保持するブラケット３７と、ブラケット３７に連結されたヘッドＺ軸３８とを備える。

マウントヘッド３２は、ヘッドＺ軸３８においてＺ軸ステージ３１に連結され、Ｚ軸ステージ３１、Ｙ軸ステージ３０、および図示しないＸ軸ステージにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能に構成されている。

ボールブッシュ３５は、可動部３４が挿入されて配置される開口部３５ａを備えるリニアガイドで、内部に設けられる無限軌道のボールベアリングにて、可動部３４をＺ方向のみに移動可能に保持している。

ボイスコイル３６の開口部３６ａは、ボールブッシュ３５の開口部３５ａの中心軸線と平行になるように、その中心軸線が配置される。ボイスコイル３６の開口部３６ａには可動部３４の上端部３４ａが挿入配置される。ボイスコイル３６に図示しないアンプから電流が供給されると、推力が発生する。供給される電流の正負により、推力の発生する方向が上方向または下方向に変わる。上向きの推力により可動部３４が上昇し、下向きの推力により可動部３４が下降する。推力の大きさは、ボイスコイル３６に供給される電流値に応じて変化する。

コレット３３には、先端面３３ａに一端が開口した吸引孔３３ｂが設けられている。先端面３３ａは、例えば直径０．６ｍｍ程度であり、吸引孔３３ｂは、例えば直径０．３ｍｍ程度である。

吸引孔３３ｂの他端は、可動部３４の側面に取り付けられたチューブ３９を介して吸引ポンプ４０に連通している。吸引ポンプ４０が駆動することにより、吸引孔３３ｂを介してエアが吸引され、コレット３３の先端面３３ａに吸着力が発生する。チューブ３９には、吸引ポンプ４０によるエアの吸引流量を検知する吸引流量計４１が設けられている。

フレーム認識カメラ１３は、マウント機構部１２に隣接してフレームフィーダ１１の上方に固定して設けられ、フレームフィーダ１１によりマウント機構部１２の下方の加工点に搬送されたリードフレーム２０を撮像する。

ウェハステージ１４は、フレームフィーダ１１に対してＹ方向に離間して側方に設けられ、半導体ウェハ４３を保持する。半導体ウェハ４３は、ウェハリングに貼り付けられた粘着シート上に、半導体チップ４４にダイシングされた状態で接着されている。

ウェハステージ１４は、半導体チップ４４をピックアップしやすいように、図示しないエキスパンド機構により、半導体ウェハ４３が貼り付けられた粘着シートを引き伸ばすことで、各半導体チップ４４の間隔を広げた状態（エキスパンドした状態）で半導体ウェハ４３を保持する。また、ウェハステージ１４は、いずれも図示しないＸ軸ステージおよびＹ軸ステージによりＸ，Ｙ方向に移動可能に構成されている。

突き上げユニット１５は、ウェハステージ１４に保持される半導体ウェハ４３の下方に配置され、マウントヘッド３２による半導体チップ４４のピックアップ時に、目的の半導体チップ４４を突き上げる突き上げピンを内蔵している。突き上げユニット１５は、図示しない駆動機構により、Ｚ方向に移動可能に構成されている。

ウェハ認識カメラ１６は、ウェハステージ１４の上方に固定して設けられ、ウェハステージ１４に保持された半導体ウェハ４３を撮像する。

画像認識処理部１７は、フレーム認識カメラ１３およびウェハ認識カメラ１６で撮像された画像を受け取り、この画像を処理して結果を制御部１８に出力する。

制御部１８は、半導体装置の製造装置１０に設けられた各部を制御する。また、制御部１８は、後述のピックアップ高さ情報およびマウント高さ情報を検出する。

記憶部１９は、制御部１８で検出されたピックアップ高さ情報およびマウント高さ情報を記憶する。

上記のように構成された半導体装置の製造装置１０では、半導体チップ４４をピックアップするときのコレット３３の先端面３３ａの高さ（ピックアップ高さＨ_１）を示すピックアップ高さ情報、およびマウントするときのコレット３３の先端面３３ａの高さ（マウント高さＨ_２）を示すマウント高さ情報を予め検出するティーチング動作を行い、その結果を記憶部１９に記憶しておく。実際のピックアップ動作およびマウント動作を行う際には、制御部１８は、記憶部１９に記憶したピックアップ高さ情報およびマウント高さ情報を用いて、マウント機構部１２の駆動を制御する。

半導体装置の製造装置１０におけるティーチング動作について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。ここでは、ピックアップ高さ情報を検出する場合について説明する。

まず、ステップＳ１０において、制御部１８は、マウントヘッド３２を半導体ウェハ４３の上方に移動してコレット３３の先端面３３ａを半導体チップ４４に対向させるとともに、コレット３３の先端面３３ａが半導体チップ４４に接触する直前の所定高さの位置にくるまでマウントヘッド３２を下降させる。この際、制御部１８は、ボイスコイル３６にアンプから下向き（押し付け方向）の推力が発生する電流を供給し、コレット３３を下降状態としておく。

次いで、ステップＳ２０において、制御部１８は、吸引ポンプ４０にエアの吸引を開始させる。

次いで、ステップＳ３０において、制御部１８は、吸引流量計４１により検知した吸引流量を確認し、吸引流量が所定の閾値以下であるか否かを確認する。閾値は、コレット３３の先端面３３ａが半導体チップ４４に接触したとみなせる値として予め設定される値であり、例えば、０．０２ｌ／ｍｉｎといった値である。

吸引流量が閾値以下である場合（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、コレット３３の先端面３３ａがすでに半導体チップ４４に接触してしまったエラーであり、ステップＳ４０において、制御部１８は、マウントヘッド３２を所定量だけ上昇させる。その後、ステップＳ１０に戻る。

吸引流量が閾値以下でない場合（ステップＳ３０：ＮＯ）、ステップＳ５０において、制御部１８は、コレット３３を下降状態として吸引を継続したまま、マウントヘッド３２を微小量だけ下降させる。

次いで、ステップＳ６０において、制御部１８は、吸引流量計４１により検知した吸引流量を確認し、吸引流量が閾値以下であるか否かを確認する。吸引流量が閾値以下である場合（ステップＳ６０：ＹＥＳ）、ステップＳ７０に進み、吸引流量が閾値以下でない場合（ステップＳ６０：ＮＯ）、ステップＳ５０に戻り、以降の処理を繰り返す。

ステップＳ７０では、制御部１８は、吸引流量が閾値以下となったときにおけるマウントヘッド３２のヘッドＺ軸３８のＺ方向における機械原点からのオフセット量を、ピックアップ高さ情報として検出し、これを記憶部１９に記憶する。

なお、ステップＳ５０における微小量は、必要なピックアップ高さ情報の検出精度に応じて設定すればよい。

上述のティーチング動作における吸引流量の変化の一例を図４に示す。図４に示すように、コレット３３が所定高さにあるときは、コレット３３の先端面３３ａと半導体チップ４４との間に十分な空間があるので、大きな吸引流量が発生する。

マウントヘッド３２を徐々に下降させることによりコレット３３が半導体チップ４４に近づくにつれて、吸引流量が減少し、コレット３３の先端面３３ａが半導体チップ４４に接触すると、吸引流量がほぼなくなる。

このため、上述の図３のフローチャートを用いて説明したように、吸引ポンプ４０によるエアの吸引流量を監視しながらマウントヘッド３２を徐々に下降させることにより、コレット３３が半導体チップ４４に押し付けられて変形する前に先端面３３ａが半導体チップ４４に接触したことを検知できる。

マウント高さ情報を検出する場合は、制御部１８は、マウントヘッド３２をフレームフィーダ１１上のリードフレーム２０の上方に移動してコレット３３の先端面３３ａをリードフレーム２０に対向させ、上述の図３のフローチャートを用いて説明したピックアップ高さ情報を検出する場合と同様の動作を行うように制御する。

ただし、この場合、実際のマウント動作時には、コレット３３が先端面３３ａに半導体チップ４４を吸着保持していることを考慮する必要がある。そこで、制御部１８は、吸引ポンプ４０の吸引流量が閾値以下となったときにおけるマウントヘッド３２のヘッドＺ軸３８のＺ方向における機械原点からのオフセット量から、半導体チップ４４の厚さを減算した結果を、マウント高さ情報として記憶部１９に記憶する。

次に、半導体装置の製造装置１０において、半導体チップ４４のピックアップおよびマウントを行う自動運転動作について説明する。

制御部１８は、所定のマウント位置に半田ペーストが塗布されたリードフレーム２０をフレームフィーダ１１により搬送させ、マウント機構部１２の下方に設定された加工点に位置決めさせる。

そして、フレーム認識カメラ１３の画像に基づいて画像認識処理部１７がリードフレーム２０を認識すると、制御部１８は、予め設定された、コレット３３の中心軸線と突き上げユニット１５の中心軸線とが一致する位置までマウントヘッド３２を移動させる。

マウントヘッド３２をフレームフィーダ１１側とウェハステージ１４側との間で水平移動させる際は、制御部１８は、ボイスコイル３６にアンプから上向き（引き付け方向）の推力が発生する電流を供給し、コレット３３を退避状態としておく。そして、コレット３３の先端面３３ａが移動高さＨ_３となるようにマウントヘッド３２の高さを調整する。

移動高さＨ_３は、コレット３３が退避状態で、ヘッドＺ軸３８がそのＺ方向における機械原点にあるときのコレット３３先端面３３ａの高さ（原点高さＨ_０）よりも低く、フレームフィーダ１１とコレット３３とが干渉しない高さに予め設定される。

また、画像認識処理部１７は、ウェハ認識カメラ１６で撮像した画像に基づいて、半導体ウェハ４３において半導体チップ４４が存在する位置を認識し、そのチップ位置認識結果を制御部１８に出力する。制御部１８は、画像認識処理部１７からのチップ位置認識結果に基づいて、目的の半導体チップ４４が突き上げユニット１５の突き上げ位置の上方に位置するように、ウェハステージ１４を移動させる。

マウントヘッド３２およびウェハステージ１４の移動後、制御部１８は、ボイスコイル３６にアンプから下向きの推力が発生する電流を供給してコレット３３を下降状態とし、吸引ポンプ４０にエアの吸引を開始させるとともに、記憶部１９に記憶されたピックアップ高さ情報に基づいて、マウントヘッド３２をコレット３３の先端面３３ａがピックアップ高さＨ_１となる位置まで下降させる。これにより、半導体チップ４４がコレット３３の先端面３３ａに吸着する。

この際、図５に示すように、コレット３３の先端面３３ａがピックアップ高さＨ_１に到達する直前の所定時間ｔ_１〜ｔ_２において、制御部１８は、マウントヘッド３２の下降速度を低下させる。これは、コレット３３と半導体チップ４４との接触による衝撃を緩和するためである。

また、制御部１８は、図５、図６（ａ）に示すように、突き上げユニット１５を突き上げ高さＨ_４まで上昇させて目的の半導体チップ４４の直下において粘着シート４５に当接させる。

その後、制御部１８は、図６（ｂ）に示すように、マウントヘッド３２を上昇させることによりコレット３３を上昇させるとともに、突き上げユニット１５に内蔵された突き上げピン１５１を上昇させる。この際、制御部１８は、図５に示すように、ｔ_３〜ｔ_４においては、コレット３３と突き上げピン１５１とを同期して上昇させ、その後ｔ_４〜ｔ_５においては、コレット３３の上昇を継続する一方で、突き上げピン１５１の上昇を停止する。これにより、目的の半導体チップ４４が粘着シート４５から剥離されてコレット３３に吸着保持される。

その後、制御部１８は、ボイスコイル３６にアンプから上向きの推力が発生する電流を供給してコレット３３を退避状態とし、コレット３３の先端面３３ａが移動高さＨ_３となるようにマウントヘッド３２を上昇させるとともに、突き上げユニット１５を退避させる。

ピックアップ動作を行っている間、画像認識処理部１７は、フレーム認識カメラ１３で撮像した画像を処理して、リードフレーム２０の加工点からの位置ずれ量を求め、その結果を制御部１８に出力する。

ピックアップ動作が完了すると、制御部１８は、マウントヘッド３２を水平移動させ、予め設定された、マウント位置とコレット３３の中心とが一致する位置から、画像認識処理部１７で算出した位置ずれ量だけ補正した位置にコレット３３を位置決めする。

その後、制御部１８は、ボイスコイル３６にアンプから下向きの推力が発生する電流を供給してコレット３３を下降状態とするとともに、記憶部１９に記憶されたマウント高さ情報に基づいて、マウントヘッド３２をコレット３３の先端面３３ａがマウント高さＨ_２となる位置まで下降させる。これにより、半導体チップ４４が、マウント対象となる半田ペーストが塗布されたリードフレーム２０に当接する。

この際、図７に示すように、コレット３３の先端面３３ａがマウント高さＨ_２に到達する直前の所定時間ｔ_６〜ｔ_７において、制御部１８は、半導体チップ４４とリードフレームとの接触による衝撃を緩和するため、マウントヘッド３２の下降速度を低下させる。

また、制御部１８は、半導体チップ４４がリードフレーム２０に当接した後も、所定量だけマウントヘッド３２を下降させる。この際、半導体チップ４４の当接後に下降させた所定量分だけコレット３３が退避するが、ボイスコイル３６により押し付け力が与えられているので、コレット３３に吸着保持された半導体チップ４４には押し付け荷重が作用した状態となる。この状態を予め設定されたマウント時間だけ保持することにより、半導体チップ４４がリードフレーム２０に接着される。

マウント時間が経過すると、制御部１８は、吸引ポンプ４０を停止してコレット３３の吸着を解除した後、ボイスコイル３６にアンプから上向きの推力が発生する電流を供給してコレット３３を退避させるとともに、コレット３３の先端面３３ａが移動高さＨ_３となるようにマウントヘッド３２を上昇させる。

この際、図７に示すように、制御部１８は、マウントヘッド３２の上昇開始後の所定時間ｔ_８〜ｔ_９においてはマウントヘッド３２を低速で上昇させ、その後、上昇速度を上げる。これは、コレット３３を急激に動かすことにより半導体チップ４４がずれることを抑制するためである。

マウント動作が完了すると、制御部１８は、マウントヘッド３２をウェハステージ１４側へ水平移動させ、前述のピックアップ動作に戻る。

半導体装置の製造装置１０は、上述のような、マウントヘッド３２のウェハステージ１４側への移動、ピックアップ動作、マウントヘッド３２のフレームフィーダ１１側への移動、マウント動作、のサイクルを繰り返して自動運転動作を行う。

上記説明のように本実施の形態によれば、ティーチング動作において、吸引ポンプ４０の吸引流量を監視することにより、コレット３３の先端面３３ａが対象物に接触したことを検知し、そのときのマウントヘッド３２の機械原点からのオフセット量を用いてピックアップ高さ情報およびマウント高さ情報を検出するので、コレット３３が弾性体からなる場合でも、コレット３３が変形する前に対象物への接触を検知でき、ピックアップ高さ情報およびマウント高さ情報を正確に検出することができる。そして、このピックアップ高さ情報およびマウント高さ情報を用いて、ピックアップ時およびマウント時のコレット３３の先端面３３ａの高さを制御することで、半導体チップ４４のピックアップやマウントを確実に行い、半導体装置の生産性の低下を軽減することができる。

１０…半導体装置の製造装置、１１…フレームフィーダ、１２…マウント機構部、１３…フレーム認識カメラ、１４…ウェハステージ、１５…突き上げユニット、１６…ウェハ認識カメラ、１７…画像認識処理部、１８…制御部、１９…記憶部、２０…リードフレーム、３２…マウントヘッド、３３…コレット、３３ａ…先端面、４３…半導体ウェハ、４４…半導体チップ。

Claims

半導体チップを先端面で吸着保持可能な弾性体からなるコレットを備えたマウントヘッドと、
前記マウントヘッドを移動させる移動手段と、
前記コレットの前記先端面に開口した吸引孔を介してエアを吸引して前記先端面に吸着力を発生させる吸引手段と、
前記吸引手段によるエアの吸引流量を検知する流量検知手段と、
前記半導体チップに前記コレットの前記先端面が対向した状態で、前記マウントヘッドを前記移動手段により前記半導体チップに接する方向に変位させながら前記流量検知手段が検知した吸引流量を確認し、電流と磁界とから形成される力で、前記コレットの前記先端面を前記半導体チップに接する方向に移動させて前記半導体チップに接触させ、前記コレットが前記半導体チップに押し付けられて変形する前に、前記吸引流量が所定の閾値以下となったときにおける前記マウントヘッドの高さ方向の原点からのオフセット量を、前記半導体チップをピックアップする際の前記コレットの前記先端面の高さを示すピックアップ高さ情報として検出するピックアップ高さ検出手段と、
前記ピックアップ高さ情報を記憶するピックアップ高さ情報記憶手段と、
前記ピックアップ高さ情報記憶手段に記憶された前記ピックアップ高さ情報に基づいて、前記移動手段により前記マウントヘッドを移動させて前記コレットにより前記半導体チップをピックアップするように制御する制御手段と
を備えることを特徴とする半導体装置の製造装置。
半導体チップを先端面で吸着保持可能な弾性体からなるコレットを備えたマウントヘッドと、
前記マウントヘッドを移動させる移動手段と、
前記コレットの前記先端面に開口した吸引孔を介してエアを吸引して前記先端面に吸着力を発生させる吸引手段と、
前記吸引手段によるエアの吸引流量を検知する流量検知手段と、
前記半導体チップのマウント対象であるリードフレームに前記コレットの前記先端面が対向した状態で、前記マウントヘッドを前記移動手段により前記リードフレームに接する方向に変位させながら前記流量検知手段が検知した吸引流量を確認し、電流と磁界とから形成される力で、前記コレットの前記先端面を前記リードフレームに接する方向に移動させて前記リードフレームに接触させ、前記コレットが前記リードフレームに押し付けられて変形する前に、前記吸引流量が所定の閾値以下となったときにおける前記マウントヘッドの高さ方向の原点からのオフセット量から前記半導体チップの厚さを減算した結果を、前記半導体チップをマウントする際の前記コレットの前記先端面の高さを示すマウント高さ情報として検出するマウント高さ検出手段と、
前記マウント高さ情報を記憶するマウント高さ情報記憶手段と、
前記マウント高さ情報記憶手段に記憶された前記マウント高さ情報に基づいて、前記移動手段により、前記コレットにより前記半導体チップを吸着保持した前記マウントヘッドを移動させて前記半導体チップを前記リードフレームにマウントするように制御する制御手段と
を備えることを特徴とする半導体装置の製造装置。
前記半導体チップのマウント対象であるリードフレームに前記コレットの前記先端面が対向した状態で、前記マウントヘッドを前記移動手段により前記リードフレームに接する方向に変位させながら前記流量検知手段が検知した吸引流量を確認し、電流と磁界とから形成される力で、前記コレットの前記先端面を前記リードフレームに接する方向に移動させて前記リードフレームに接触させ、前記吸引流量が前記所定の閾値以下となったときにおける前記マウントヘッドの高さ方向の原点からのオフセット量から前記半導体チップの厚さを減算した結果を、前記半導体チップをマウントする際の前記コレットの前記先端面の高さを示すマウント高さ情報として検出するマウント高さ検出手段と、
前記マウント高さ情報を記憶するマウント高さ情報記憶手段とをさらに備え、
前記制御手段は、前記マウント高さ情報記憶手段に記憶された前記マウント高さ情報に基づいて、前記移動手段により、前記コレットにより前記半導体チップを吸着保持した前記マウントヘッドを移動させて前記半導体チップを前記リードフレームにマウントするように制御することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
マウントヘッドに設けられた弾性体からなるコレットの先端面に開口した吸引孔を介してエアを吸引するとともに、半導体チップに前記コレットの前記先端面が対向した状態で、前記マウントヘッドを前記半導体チップに接する方向に変位させながらエアの吸引流量を検知する工程と、
前記マウントヘッドを前記半導体チップに接する方向に変位させながら、電流と磁界とから形成される力で、前記コレットの前記先端面を前記半導体チップに接する方向に移動させて前記半導体チップに接触させ、前記コレットが前記半導体チップに押し付けられて変形する前に、前記吸引流量が所定の閾値以下となったときにおける前記マウントヘッドの高さ方向の原点からのオフセット量を、前記半導体チップをピックアップする際の前記コレットの前記先端面の高さを示すピックアップ高さ情報として検出する工程と、
前記ピックアップ高さ情報を記憶手段に記憶する工程と、
前記記憶手段に記憶された前記ピックアップ高さ情報に基づいて、前記マウントヘッドを移動させて前記コレットにより前記半導体チップをピックアップする工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
マウントヘッドに設けられた弾性体からなるコレットの先端面に開口した吸引孔を介してエアを吸引するとともに、半導体チップのマウント対象であるリードフレームに前記コレットの前記先端面が対向した状態で、前記マウントヘッドを前記リードフレームに接する方向に変位させながらエアの吸引流量を検知する工程と、
前記マウントヘッドを前記リードフレームに接する方向に変位させながら、電流と磁界とから形成される力で、前記コレットの前記先端面を前記リードフレームに接する方向に移動させて前記リードフレームに接触させ、前記コレットが前記リードフレームに押し付けられて変形する前に、前記吸引流量が所定の閾値以下となったときにおける前記マウントヘッドの高さ方向の原点からのオフセット量から前記半導体チップの厚さを減算した結果を、前記半導体チップをマウントする際の前記コレットの前記先端面の高さを示すマウント高さ情報として検出する工程と、
前記マウント高さ情報を記憶手段に記憶する工程と、
前記記憶手段に記憶された前記マウント高さ情報に基づいて、前記コレットにより前記半導体チップを吸着保持した前記マウントヘッドを移動させて前記半導体チップを前記リードフレームにマウントする工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記コレットの前記吸引孔を介してエアを吸引するとともに、前記半導体チップのマウント対象であるリードフレームに前記コレットの前記先端面が対向した状態で、前記マウントヘッドを前記リードフレームに接する方向に変位させながらエアの吸引流量を検知する工程と、
前記マウントヘッドを前記リードフレームに接する方向に変位させながら、電流と磁界とから形成される力で、前記コレットの前記先端面を前記リードフレームに接する方向に移動させて前記リードフレームに接触させ、前記吸引流量が前記所定の閾値以下となったときにおける前記マウントヘッドの高さ方向の原点からのオフセット量から前記半導体チップの厚さを減算した結果を、前記半導体チップをマウントする際の前記コレットの前記先端面の高さを示すマウント高さ情報として検出する工程と、
前記マウント高さ情報を前記記憶手段に記憶する工程と、
前記記憶手段に記憶された前記マウント高さ情報に基づいて、前記コレットにより前記半導体チップをピックアップして吸着保持した前記マウントヘッドを移動させて前記半導体チップを前記リードフレームにマウントする工程と
をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。