JP7652604B2 - ボンディング装置および固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

Description

本開示はボンディング装置に関し、例えば、ワークを半導体チップにボンディングするボンディング装置に適用可能である。

ボンディング装置は、樹脂ペースト等を接合材料として、半導体チップ等を配線基板やリードフレーム等の基板または既にボンディングされた半導体チップの上にボンディング（載置して接着）する装置である。ボンディング装置は、例えば、ボンディングヘッドの先端に取り付けられたコレットと呼ばれる吸着ノズルを用いて半導体チップ等を半導体ウェハ等から吸着してピックアップし、基板上の所定の位置に載置し、押付力を付与することによりボンディングを行うという動作（作業）が繰り返して行われる。

固体撮像装置は、例えば、イメージセンサやマイクロレンズ等が形成される半導体チップ、半導体チップが載置される配線基板および半導体チップを保護するカバーガラス等で構成される。カラー撮像を行う場合は、イメージセンサとマイクロレンズとの間にカラーフィルタが形成される。半導体チップは複数の半導体基板が貼り合わせて形成された積層構造のものもある。半導体チップとカバーガラスとは、外周に形成された接着剤によって接着されている。ここで、イメージセンサはＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等により構成される。カバーガラスとしては、例えば、ＡＲ（反射防止）、ＩＲ（赤外）カット、ガスバリアなど用途に応じて各種機能層が付与された機能性ガラスを使用する場合がある。

特開２０１６－１２６９５号公報

例えば、固体撮像装置の製造において、配線基板（基板）に載置された半導体チップの上にペースト状接着剤を塗布し、その上にカバーガラス（ガラスチップ）等のワークをボンディングする場合がある。基板の反りや半導体チップと基板と接着する接着剤の不均一等により半導体チップが基板に斜めに実装されているとき、半導体チップに倣う様に、載置したワークの傾きを維持することが必要な場合がある。しかし、ボンディングヘッドはワークを水平に保持しているので、ボンディングヘッドがワークをペースト状接着剤に載置する際、ワークを部分的にペースト状接着剤に押し込んでしまう。このためワークは半導体チップの傾きに倣うことができない場合がある。

本開示の課題は、ワークが半導体チップの傾きに倣うことが可能な技術を提供することにある。その他の課題と新規な特徴は、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。

本開示のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、ボンディング装置は、基板上に実装された半導体チップの上にペースト状接着剤を塗布するシリンジと、その先端にワークを吸着するコレットを有し、前記シリンジにより塗布された前記ペースト状接着剤の上に前記ワークを載置するボンディングヘッドと、前記半導体チップの上に塗布された前記ペースト状接着剤の一番高い位置と前記ワークとの間隔が所定範囲にある位置において、前記コレットによる前記ワークの吸着を解除して前記ワークを前記ペースト状接着剤の上に落下させるよう構成される制御部と、を備える。

上記ボンディング装置によれば、ワークが半導体チップの傾きに倣うことが可能になる。

実施形態におけるボンディング装置の概略を示す上面図である。 図１に示すチップ供給部の概略を示す断面図である。 図１に示すプリフォーム部の概略を示す側面図である。 図１に示すチップ供給部およびボンディング部の概略を示す側面図である。 図１に示すボンディング装置を用いた固体撮像装置の製造方法を示すフローチャートである。 図１に示すボンディング装置により製造される固体撮像装置の概略を示す図である。 図６に示す固体撮像装置の製造方法を説明する図である。 図６に示す固体撮像装置の製造方法の問題点を説明する図である。 図６に示す固体撮像装置の実施形態における製造方法を説明する図である。 図６に示す固体撮像装置の第一変形例における製造方法を説明する図である。 第二変形例におけるペースト状接着剤の塗布後の固体撮像装置を説明する図である。 半導体チップが基板に対して傾かないで実装されている場合の第二変形例における固体撮像装置の製造方法を説明する図である。 半導体チップが基板に対して傾いて実装されている場合の第二変形例における固体撮像装置の製造方法を説明する図である。 第三変形例におけるペースト状接着剤の塗布後の固体撮像装置を説明する図である。 半導体チップが基板に対して傾かないで実装されている場合の第三変形例における固体撮像装置の製造方法を説明する図である。 半導体チップが基板に対して傾いて実装されている場合の第三変形例における固体撮像装置の製造方法を説明する図である。 第四変形例におけるペースト状接着剤の塗布後の固体撮像装置を説明する図である。 第五変形例におけるボンディングヘッドのコレットの真空吸着系統を説明する図である。 ワークが四つの方向に傾いて落下することを説明する図である。 第六変形例におけるボンディングヘッドのコレットの真空吸着系統を説明する図である。

以下、実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。

実施形態におけるボンディング装置の構成について図１から図４を用いて説明する。図１は実施形態におけるボンディング装置の概略を示す上面図である。図２は図１に示すチップ供給部の概略を示す断面図である。図３は図１に示すプリフォーム部の概略を示す側面図である。図４は図１に示すチップ供給部およびボンディング部の概略を示す側面図である。

図１に示すように、ボンディング装置１０は、大別して、基板Ｓに実装するワークＤＧを供給するチップ供給部１と、プリフォーム部９と、ボンディング部４と、搬送部５と、基板供給部６と、基板搬出部７と、各部の動作を監視し制御する制御部８と、を有する。Ｙ軸方向がボンディング装置１０の前後方向であり、Ｘ軸方向が左右方向である。チップ供給部１がボンディング装置１０の手前側に配置され、ボンディング部４が奥側に配置される。ここで、基板Ｓには、最終的に一パッケージとなる、複数の製品エリアに半導体チップＤが実装されている。

図２に示すように、チップ供給部１は、ウェハ１１を保持するウェハ保持台１２と、ウェハ１１からワークＤＧを突き上げる突上げユニット１３と、を有する。ここで、ワークＤＧは例えばガラスチップである。ウェハ１１は円盤状のガラス板にダイシングテープ１６が貼付され、ダイシングされて複数のガラスチップに分割されている。ウェハ保持台１２は、ウェハリング１４を保持するエキスパンドリング１５と、ウェハリング１４に保持され複数のワークＤＧが接着されたダイシングテープ１６を水平に位置決めする支持リング１７と、を有する。突上げユニット１３は支持リング１７の内側に配置される。制御部８は、ウェハ保持台１２を図示しない駆動手段によってＸ軸方向およびＹ軸方向に移動し、ピックアップするワークＤＧを突上げユニット１３の位置（ピックアップ位置）に移動させる。

ウェハ保持台１２は、ワークＤＧの突き上げ時に、ウェハリング１４を保持しているエキスパンドリング１５を下降させる。その結果、ウェハリング１４に保持されているダイシングテープ１６が引き伸ばされワークＤＧの間隔が広がり、突上げユニット１３によりワークＤＧ下方よりワークＤＧを突き上げ、ワークＤＧのピックアップ性を向上させている。

図３に示すように、プリフォーム部９は、シリンジ９１と、シリンジ９１をＸ軸方向、Ｙ軸方向および上下方向に移動させる駆動部（不図示）と、シリンジ９１の塗布位置等を把握する撮像装置としてのプリフォームカメラ９４と、を有する。プリフォーム部９は搬送部５により搬送されてきた基板Ｓに実装された半導体チップＤにシリンジ９１でペースト状接着剤ＰＡを塗布する。シリンジ９１は内部にペースト状接着剤が封入されており、空気圧によりペースト状接着剤ＰＡがノズル９２の先端から基板Ｓに実装された半導体チップＤに押し出されて塗布されるように構成されている。

図４に示すように、ボンディング部４は、ワークＤＧを先端に吸着保持するコレット４２を備えるボンディングヘッド４１と、ボンディングヘッド４１をＹ軸方向に移動させるＹ駆動部（不図示）と、基板Ｓの位置認識マーク（不図示）を撮像し、ボンディング位置を認識する基板認識カメラ４４と、を有する。ボンディング部４は、チップ供給部１からワークＤＧをピックアップし、搬送されてくる基板Ｓのペースト状接着剤ＰＡが塗布された半導体チップＤ上にボンディングする。この際、ボンディングヘッド４１は、ウェハ認識カメラ２４の撮像データに基づいてピックアップ位置・姿勢を補正し、ウェハ１１からワークＤＧをピックアップし、基板認識カメラ４４の撮像データに基づいて基板に実装されている半導体チップＤの上にワークＤＧをボンディングする。

図１に示すように、搬送部５は、基板Ｓが移動する搬送路としての搬送レーン５２を有する。このような構成によって、基板Ｓは、基板供給部６から搬送レーン５２に沿って、塗布位置まで移動し、塗布後、ボンディング位置まで移動し、ボンディング後、基板搬出部７まで移動して、基板搬出部７に基板Ｓを渡す。

制御部８は、ボンディング装置１０の上述した各部の動作を監視し制御するプログラム（ソフトウェア）を格納するメモリと、メモリに格納されたプログラムを実行する中央処理装置（ＣＰＵ）と、を備える。

次に、実施形態におけるボンディング装置を用いた固体撮像装置の製造方法について図５を用いて説明する。図５は図１に示すボンディング装置を用いた固体撮像装置の製造方法を示すフローチャートである。

（ステップＳ１１：ウェハ・基板搬入工程）
ウェハ１１から分割されたワークＤＧが貼付されたダイシングテープ１６を保持したウェハリングを格納したウェハカセット（不図示）をボンディング装置１０に搬入する。制御部８はウェハリング１４が格納されたウェハカセットからウェハリング１４をチップ供給部１に供給する。また、半導体チップＤが実装された基板Ｓを準備し、ボンディング装置１０の基板供給部に搬入する。

（ステップＳ１２：プリフォーム工程）
制御部８はプリフォームカメラ９４により塗布前の基板Ｓに実装された半導体チップＤの表面の画像を取得してペースト状接着剤ＰＡを塗布すべき面を確認する。塗布すべき面に問題なければ、制御部８は搬送部５により搬送された基板Ｓに実装された半導体チップＤにシリンジ９１からペースト状接着剤ＰＡを塗布する。ペースト状接着剤ＰＡは、例えば、ＵＶ硬化型接着剤である。制御部８は、塗布後ペースト状接着剤ＰＡが正確に塗布されているかをプリフォームカメラ９４で再度確認し、塗布されたペースト状接着剤ＰＡを検査する。塗布に問題なければ、制御部８は搬送部５により基板Ｓをボンディングステージ４５に搬送する。

（ステップＳ１３：ボンディング工程）
制御部８は、ウェハ保持台１２により所望するワークＤＧをウェハ１１からピックアップできるようにウェハ１１を移動し、ウェハ認識カメラ２４により撮像したデータに基づいて位置決めおよび表面検査を行う。制御部８は、画像処理によって、ボンディング装置１０のワーク位置基準点からのウェハ保持台１２上のワークＤＧのずれ量（Ｘ、Ｙ、θ方向）を算出する。なお、ワーク位置基準点は、予め、ウェハ保持台１２の所定の位置を装置の初期設定として保持している。そして、制御部８は、画像処理によって、ワークＤＧの表面検査を行う。

また、制御部８は、ボンディングステージ４５上に載置された基板Ｓを基板認識カメラ４４により撮像する。制御部８は、画像処理によって、ボンディング装置１０の基板位置基準点からの基板Ｓのずれ量（Ｘ、Ｙ、θ方向）を算出している。なお、基板位置基準点は、予め、ボンディング部４の所定の位置を装置の初期設定として保持している。

そして、制御部８は、ボンディングヘッド４１をピックアップ対象のワークＤＧの直上まで平行移動および下降し、算出したワークＤＧのずれ量からボンディングヘッド４１の吸着位置を補正してワークＤＧをコレット４２により真空吸着する。制御部８は、ウェハ１１からワークＤＧを吸着したボンディングヘッド４１を上昇、水平移動、および下降を行ってボンディングステージ４５上の基板Ｓに実装された半導体チップＤの所定箇所にワークＤＧをアタッチする。そして、制御部８は基板認識カメラ４４により撮像した画像データに基づいてワークＤＧが所望の位置にボンディングされたかどうか等の検査を行う。

（ステップＳ１４：基板搬出工程）
制御部８はワークＤＧがボンディングされた基板Ｓを基板搬出部７に搬送する。制御部８は基板搬出部７でワークＤＧがボンディングされた基板Ｓを取り出す。ボンディング装置１０から基板Ｓを搬出する。

次に、本実施形態をより明確にするため本実施形態におけるボンディング装置により製造される固体撮像装置の構造および製造方法について図６および図７を用いて説明する。図６は図１に示すボンディング装置により製造される固体撮像装置の概略を示す図であり、図６（ａ）は上面図であり、図６（ｂ）は側面図である。図７は図６に示す固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図７（ａ）はワークが載置される前の状態を示す側面図であり、図７（ｂ）はワークが載置された後の状態を示す側面図である。

図６（ｂ）に示すように、固体撮像装置は、基板Ｓの上に半導体チップＤ、ペースト状接着剤ＰＡ、ワークＤＧがこの順に積層して構成されている。図６（ａ）に示すように、基板Ｓ、半導体チップＤおよびワークＤＧは、それぞれ平面視において矩形状である。基板Ｓ、半導体チップＤ、ワークＤＧの順に小さくなっている。また、ペースト状接着剤ＰＡは、平面視において環状であり、そのサイズがワークＤＧと同等または一回り小さい。ワークＤＧの厚さは、例えば、４００μｍ程度であり、ペースト状接着剤の高さは、例えば、１２５μｍ程度である。

半導体チップＤは予め基板Ｓに実装されており、プリフォーム部９において半導体チップＤの上にペースト状接着剤ＰＡが塗布される。そして、ボンディングヘッド４１がコレット４２によりワークＤＧを吸着保持して、ペースト状接着剤ＰＡが塗布された半導体チップの直上に搬送する。このとき、ワークＤＧを保持しボンディングを行うボンディングヘッド４１のコレット４２は、図７（ａ）に示すように、通常水平に位置決めされている。この状態で、図７（ｂ）に示すように、ワークＤＧを所定位置まで押し込んでボンディングする。理想的には、ボンディング後の半導体チップＤとワークＤＧの間隔（ペースト状接着剤ＰＡの高さ）は均一になる（ＫＡ＝ＫＢ）。

次に、基板Ｓに傾いて実装された半導体チップＤにワークＤＧをボンディングする場合の問題点について図８を用いて説明する。図８は図６に示す固体撮像装置の製造方法の問題点を説明する図であり、図８（ａ）はワークが載置される前の状態を示す側面図であり、図８（ｂ）はワークが載置された状態を示す側面図である。

図８（ａ）に示すように、基板Ｓ上に実装された半導体チップＤが基板Ｓの上面に対して傾いている場合、図８（ｂ）に示すように、ワークＤＧをそのまま水平に押し込んでしまうため、水平のボンディングステージ４５を基準として、半導体チップＤの高い部分（図の左側）は半導体チップＤとワークＤＧの間隔（ＫＡ）は狭く、半導体チップＤの低い部分（図の右側）は半導体チップＤとワークＤＧの間隔（ＫＢ）は広く、不均一になってしまう（ＫＡ＜ＫＢ）。

上記の問題点を解決する本実施形態における固体撮像装置の製造方法について図９を用いて説明する。図９は図６に示す固体撮像装置の実施形態における製造方法を説明する図であり、図９（ａ）はワークを落下させる直前の状態を示す側面図であり、図９（ｂ）はワークが落下した直後の状態を示す側面図であり、図９（ｃ）はワークが載置された状態を示す側面図である。

図９（ａ）に示すように、制御部８は、コレット４２に保持されたワークＤＧが半導体チップＤの上に塗布されたペースト状接着剤ＰＡの一番高い高さより所定間隔（Ｈａ）離れた位置で、ボンディングヘッド４１の下降動作を停止する。そして、図９（ｂ）に示すように、制御部８は、コレット４２によるワークＤＧの吸着を解除して落下させて、半導体チップＤ上にワークＤＧを載置する。図９（ｃ）に示すように、ペースト状接着剤ＰＡの塗布高さが均一の場合、半導体チップＤとワークＤＧの間隔は均一になる（ＫＡ＝ＫＢ）。なお、コレット４２によるワークＤＧの吸着を解除するとき、ボンディングヘッド４１の下降動作を停止しなくてもよく、例えば、コレット４２によるワークＤＧの吸着を解除した後、ボンディングヘッド４１の下降動作を停止してもよい。

ここで、所定間隔（Ｈａ）はワークＤＧの落下によりペースト状接着剤ＰＡが押し込まれない高さであり、０μｍ以上かつ５０μｍ以下が好ましい。また、コレット４２がワークＤＧをリリースする高さ（Ｈ）は、ペースト状接着剤ＰＡ、半導体チップＤおよび基板Ｓの高さのばらつきを考慮して、常に、所定間隔（Ｈａ）が０μｍ以上かつ５０μｍ以下になるような位置に設定する。すなわち、本実施形態では、ワークＤＧを載置する度にペースト状接着剤ＰＡの高さ（Ｈｂ）を測定することは行わない。ここで、高さ（Ｈ）は、例えば、ボンディングステージ４５の上面からワークＤＧの下面までの高さである。

本実施形態によれば、ボンディングヘッド４１のコレット４２によりワークＤＧをペースト状接着剤ＰＡに押し込むことがなくなる。これにより、ワークＤＧをペースト状接着剤ＰＡに倣わせることができる。よって、ペースト状接着剤ＰＡが均一の高さに塗布される場合、半導体チップＤが傾いていても、ワークＤＧを半導体チップＤに平行に載置することができる。

また、本実施形態によれば、半導体チップＤが傾いている場合、半導体チップＤを含むペースト状接着剤ＰＡの塗布表面と載置されるワークＤＧが平行状態になっていない状態からワークＤＧを倒すように半導体チップＤに載置される。これにより、環状に塗布されたペースト状接着剤ＰＡの内側の空気を抜きながら載置でき、ペースト状接着剤ＰＡの外部膨張を抑制できる。

＜変形例＞
以下、実施形態の代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態にて説明されているものと同様の構成および機能を有する部分に対しては、上述の実施形態と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施形態における説明が適宜援用され得るものとする。また、上述の実施形態の一部、および、複数の変形例の全部または一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。

（第一変形例）
第一変形例における固体撮像装置の製造方法について図１０を用いて説明する図１０は図６に示す固体撮像装置の第一変形例における製造方法を説明する図であり、図１０（ａ）はコレットの下降動作中の状態を示す側面図であり、図１０（ｂ）はワークを落下させる直前の状態を示す側面図であり、図１０（ｃ）はワークが載置された状態を示す側面図である。

実施形態では、連続運転前に予め半導体チップＤに塗布されたペースト状接着剤ＰＡの高さ（Ｈｂ）（ペースト状接着剤ＰＡ、半導体チップＤおよび基板Ｓのばらつきを含む）を評価しておき、コレット４２がワークＤＧをリリースする高さ（Ｈ）は、常に、所定間隔（Ｈａ）になるような位置に設定される。本変形例では、連続運転中に、ペースト状接着剤ＰＡの塗布後、基板毎、列毎または塗布毎にプリフォームステージ９５またはボンディングステージ４５の上面から最も高いペースト状接着剤ＰＡの部位までの高さ（Ｈｂ）をセンサまたは光学カメラ等を用いた距離計４６により測定して、コレット４２がワークＤＧをリリースする高さがＨｂになるような位置に設定される。

図１０（ａ）に示すように、半導体チップＤが基板Ｓに対して傾いている。そして、ペースト状接着剤ＰＡの塗布高さが均一である。この場合、環状のペースト状接着剤ＰＡの塗布エリア内の他の部分よりペースト状接着剤ＰＡの高さが高い部位は、基板Ｓ上に載置された半導体チップＤの一番高い辺である。

図１０（ｂ）に示すように、制御部８は、コレット４２に保持されたワークＤＧが半導体チップＤの上に塗布されたペースト状接着剤ＰＡの最も高い高さ（Ｈｂ）と同じ高さになる位置において、ボンディングヘッド４１の下降動作を停止する。このとき、ペースト状接着剤ＰＡの最も高い位置における半導体チップＤとワークＤＧとの間隔（ＫＡ）は、ペースト状接着剤ＰＡの最も低い位置における半導体チップＤとワークＤＧとの間隔（ＫＢ）よりも小さい（ＫＡ＜ＫＢ）。そして、制御部８はコレット４２によるワークＤＧの吸着を解除してワークＤＧを落下させると、図１０（ｃ）に示すように、半導体チップＤ上にワークＤＧが載置される。このとき、半導体チップＤとワークＤＧの間隔は均一になる（ＫＡ＝ＫＢ）。

本変形例では、ワークＤＧがペースト状接着剤ＰＡの最も高い部位に接触する高さ（Ｈ＝Ｈｂ、Ｈａ＝０）において、ワークＤＧはコレット４２から開放される。すなわち、ワークＤＧがペースト状接着剤ＰＡに接触する時（瞬間）において、ワークＤＧがコレット４２から開放される。これにより、コレット４２からワークＤＧが開放される時にワークＤＧが環状のペースト状接着剤ＰＡの一辺と接触しているので、ワークＤＧがずれて落下することを抑制できる。すなわち、ワークＤＧを落下させる際のワークＤＧの位置ずれを抑制することができる。また、ワークＤＧを落下させる際のワークＤＧのθずれを抑制することができる。

（第二変形例）
第二変形例における固体撮像装置の製造方法について図１１から図１３を用いて説明する。図１１は第二変形例におけるペースト状接着剤の塗布後の固体撮像装置を説明する図であり、図１１（ａ）は固体撮像装置の要部の上面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示す固体撮像装置においてワークが載置される前の側面図である。図１２は半導体チップが基板に対して傾かないで実装されている場合の第二変形例における固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図１２（ａ）はコレットの下降動作中の状態を示す側面図であり、図１２（ｂ）はワークを落下させる直前の状態を示す側面図であり、図１２（ｃ）はワークが載置された状態を示す側面図である。図１３は半導体チップが基板に対して傾いて実装されている場合の第二変形例における固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図１３（ａ）はコレットの下降動作中の状態を示す側面図であり、図１３（ｂ）はワークを落下させる直前の状態を示す側面図であり、図１３（ｃ）はワークが載置された状態を示す側面図である。

実施形態および第一変形例では、ペースト状接着剤ＰＡの塗布高さが均一になるようにしているが、第二変形例では、図１１（ｂ）に示すように、環状のペースト状接着剤ＰＡの塗布高さより高くなる突出部ＰＡａを一つ設ける。図１１（ａ）に示すように、突出部ＰＡａは、環状のペースト状接着剤ＰＡの塗布開始点および終了点である。突出部ＰＡａは、シリンジ９１に設けられるノズル９２の単位時間当たりの吐出量の変化またはノズル動作を遅くすることにより形成するようにしてもよい。突出部ＰＡａは上面視において円形状であり、その大きさは塗布された環状のペースト状接着剤ＰＡの幅と同程度である。

図１２（ａ）に示すように、半導体チップＤが基板Ｓに対して傾かないで実装されている。この場合、環状のペースト状接着剤ＰＡの塗布エリア内の他の部分よりペースト状接着剤ＰＡの高さが最も高い部位は、突出部ＰＡａである。

図１２（ｂ）に示すように、制御部８は、コレット４２に保持されたワークＤＧが半導体チップＤの上に塗布されたペースト状接着剤ＰＡの最も高い高さ（Ｈｂ）と同じ高さになる位置において、ボンディングヘッド４１の下降動作を停止する。このとき、突出部ＰＡａにおける半導体チップＤとワークＤＧとの間隔（Ａ）は、ペースト状接着剤ＰＡの突出部ＰＡａの他の位置における半導体チップＤとワークＤＧとの間隔（Ｂ）と同じである（ＫＡ＝ＫＢ）。そして、制御部８はコレット４２によるワークＤＧの吸着を解除してワークＤＧを落下させると、図１２（ｃ）に示すように、半導体チップＤ上にワークＤＧが載置される。このとき、突出部ＰＡａはワークＤＧの荷重により平坦化され、半導体チップＤとワークＤＧの間隔は均一になる（ＫＡ＝ＫＢ）。

図１３（ａ）に示すように、半導体チップＤが基板Ｓに対して傾いている。この場合、環状のペースト状接着剤ＰＡの塗布エリア内の他の部分よりペースト状接着剤ＰＡの高さが高い部位は、突出部ＰＡａである。ここでは、突出部ＰＡａは、半導体チップＤが基板Ｓに対して傾いて実装された場合に半導体チップＤの一番高い辺におけるペースト状接着剤ＰＡの上面の高さよりも高くなっている。

図１３（ｂ）に示すように、制御部８は、コレット４２に保持されたワークＤＧが半導体チップＤの上に塗布されたペースト状接着剤ＰＡの最も高い高さ（Ｈｂ）と同じ高さになる位置において、制御部８はボンディングヘッド４１の下降動作を停止する。このとき、突出部ＰＡａにおける半導体チップＤとワークＤＧとの間隔（ＫＡ）は、半導体チップＤの一番高い辺における半導体チップＤとワークＤＧとの間隔（ＫＢ）よりも大きい（ＫＡ＞ＫＢ）。そして、制御部８はコレットによるワークＤＧの吸着を解除してワークＤＧを落下させると、図１３（ｃ）に示すように、半導体チップＤ上にワークＤＧが載置される。このとき、突出部ＰＡａはワークＤＧの荷重により平坦化され、半導体チップＤとワークＤＧの間隔は均一になる（ＫＡ＝ＫＢ）。

本変形例では、ワークＤＧがペースト状接着剤ＰＡの突出部ＰＡａに接触する高さ（Ｈ＝Ｈｂ、Ｈａ＝０）において、ワークＤＧがコレット４２から開放される。すなわち、ワークＤＧが突出部ＰＡａに接触する時（瞬間）において、ワークＤＧがコレット４２から開放される。これにより、コレット４２からワークＤＧが開放される時にワークＤＧがずれて落下することを抑制できる。すなわち、ワークＤＧを落下させる際のワークＤＧの位置ずれを抑制することができる。

（第三変形例）
第三変形例における固体撮像素子の製造方法について図１４から図１６を用いて説明する。図１４は第三変形例におけるペースト状接着剤の塗布後の固体撮像装置を説明する図であり、図１４（ａ）は固体撮像装置の要部の上面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）に示す固体撮像装置においてワークが載置される前の側面図である。図１５は半導体チップが基板に対して傾かないで実装されている場合の第三変形例における固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図１５（ａ）はコレットの下降動作中の状態を示す側面図であり、図１５（ｂ）はワークを落下させる直前の状態を示す側面図であり、図１５（ｃ）はワークが載置された状態を示す側面図である。図１６は半導体チップが基板に対して傾いて実装されている場合の第三変形例における固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図１６（ａ）はコレットの下降動作中の状態を示す側面図であり、図１６（ｂ）はワークを落下させる直前の状態を示す側面図であり、図１６（ｃ）はワークが載置された状態を示す側面図である。

第二変形例では、環状のペースト状接着剤ＰＡに突出部ＰＡａを一つ設けているが、第三変形例では、図１４に示すように、環状のペースト状接着剤ＰＡに二つの突出部ＰＡａ，ＰＡｂを設ける。突出部ＰＡａ，ＰＡｂは、第二変形例と同様に、環状のペースト状接着剤ＰＡの塗布開始点および終了点である。突出部ＰＡａ，ＰＡｂは、シリンジ９１に設け-れるノズル９２の単位時間当たりの吐出量の変化またはノズル移動速度を遅くすることにより形成するようにしてもよい。

図１５（ａ）に示すように、半導体チップＤが基板Ｓに対して傾かないで実装されている。この場合、環状のペースト状接着剤ＰＡの塗布エリア内の他の部分よりペースト状接着剤ＰＡの高さが最も高い部位は、突出部ＰＡａ，ＰＡｂである。

図１５（ｂ）に示すように、制御部８は、コレット４２に保持されたワークＤＧが半導体チップＤの上に塗布されたペースト状接着剤ＰＡの最も高い高さ（Ｈｂ）と同じ高さになる位置において、ボンディングヘッド４１の下降動作を停止する。このとき、突出部ＰＡａにおける半導体チップＤとワークＤＧとの間隔（ＫＡ）は、突出部ＰＡｂにおける半導体チップＤとワークＤＧとの間隔（ＫＢ）と同じである（ＫＡ＝ＫＢ）。そして、制御部８はコレット４２によるワークＤＧの吸着を解除してワークＤＧを落下させると、図１５（ｃ）に示すように、半導体チップＤ上にワークＤＧが載置される。このとき、突出部ＰＡａ，ＰＡｂはワークＤＧの荷重により平坦化され、半導体チップＤとワークＤＧの間隔は均一になる（ＫＡ＝ＫＢ）。

図１６（ａ）に示すように、半導体チップＤが基板Ｓに対して傾いている。この場合、環状のペースト状接着剤ＰＡの塗布エリア内の他の部分よりペースト状接着剤ＰＡの高さが高い部位は、突出部ＰＡｂである。ここでは、突出部ＰＡａは、半導体チップＤが基板Ｓに対して傾いて実装された場合に半導体チップＤの一番高い辺における突出部ＰＡｂの高さよりも低くなっている。

図１６（ｂ）に示すように、制御部８は、コレット４２に保持されたワークＤＧが半導体チップＤの上に塗布されたペースト状接着剤ＰＡの突出部ＰＡａの高さと同じ高さになる位置において、ボンディングヘッド４１の下降動作を停止する。このとき、突出部ＰＡｂの上部はワークＤＧにより潰れるので、突出部ＰＡａにおける半導体チップＤとワークＤＧとの間隔（ＫＡ）は、半導体チップＤの一番高い辺における半導体チップＤとワークＤＧとの間隔（ＫＢ）よりも大きい（ＫＡ＞ＫＢ）。そして、制御部８はコレット４２によるワークＤＧの吸着を解除してワークＤＧを落下させると、図１６（ｃ）に示すように、半導体チップＤ上にワークＤＧが載置される。このとき、突出部ＰＡａはワークＤＧの荷重により平坦化され、半導体チップＤとワークＤＧの間隔は均一になる（ＫＡ＝ＫＢ）。

本変形例では、ワークＤＧがペースト状接着剤ＰＡの突出部ＰＡａに接触する高さ（Ｈ＝Ｈｂ、Ｈａ＝０）においてコレット４２からワークＤＧが開放される。これにより、コレット４２からワークＤＧが開放される時にワークＤＧがずれて落下することを抑制できる。すなわち、ワークＤＧを落下させる際のワークＤＧの位置ずれを抑制することができる。また、ワークＤＧを落下させる際のワークＤＧのθずれを抑制することができる。

（第四変形例）
第四変形例における固体撮像素子の製造方法について図１７を用いて説明する。図１７は第四変形例におけるペースト状接着剤の塗布後の固体撮像装置を説明する図であり、図１７（ａ）は固体撮像装置の要部の上面図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）に示す固体撮像装置においてワークが載置される前の側面図である。

第三変形例では、環状のペースト状接着剤ＰＡの対向する二辺に一つずつ突出部ＰＡａ，ＰＡｂを設けているが、第四変形例では、図１７に示すように、環状のペースト状接着剤ＰＡの一辺に二つの突出部ＰＡａ，ＰＡｂを設けてもよい。突出部ＰＡａ，ＰＡｂは、第三変形例と同様に、環状のペースト状接着剤ＰＡの塗布開始点および終了点である。突出部ＰＡａ，ＰＡｂは、シリンジ９１に設けられるノズル９２の単位時間当たりの吐出量の変化またはノズル動作を遅くすることにより形成するようにしてもよい。本変形例におけるワークＤＧの環状のペースト状接着剤ＰＡが塗布された半導体チップＤへの載置方法は第三変形例と同様である。これにより、コレット４２からワークＤＧが開放される時にワークＤＧがずれて落下することを抑制できる。すなわち、ワークＤＧを落下させる際のワークＤＧの位置ずれを抑制することができる。また、ワークＤＧを落下させる際のワークＤＧのθずれを抑制することができる。

（第五変形例）
第五変形例における固体撮像素子の製造方法について図１８および図１９を用いて説明する。図１８は第五変形例におけるボンディングヘッドのコレットの真空吸着系統を説明する図であり、図１８（ａ）は上面図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）におけるＡ－Ａ線面図であり、図１８（ｃ）は下面図である。図１９はワークが四つの方向に傾いて落下することを説明する図であり、図１９（ａ）は前側から吸着解除した場合の状態を示す側面図であり、図１９（ｂ）は後ろ側から吸着解除した場合の状態を示す側面図であり、図１９（ｃ）は右側から吸着解除した場合の状態を示す側面図であり、図１９（ｄ）は左側から吸着解除した場合の状態を示す側面図である。

コレット４２は独立した四つの真空吸引系統ＩＡ，ＩＢ，ＩＣ，ＩＤを備える。真空吸引系統ＩＡ，ＩＢ，ＩＣ，ＩＤのそれぞれは、コレット４２の下面（底面）に設けられる開口である複数の吸着口４２ａと、複数の吸着口４２ａ間とを連通する水平吸引部４２ｂと、水平吸引部４２ｂと連通する垂直吸引部４２ｃと、を有する。ワークＤＧの上面が当接する、コレット４２の下面は四つの真空吸引系統ＩＡ，ＩＢ，ＩＣ，ＩＤに対応して四つのエリアに分割されている。コレット４２の下面は矩形状であり、二つの対角線により四つのエリアに区切られている。例えば、真空吸引系統ＩＢの複数の吸着口４２ａはコレット４２の下面の一辺の方向（Ｘ軸方向）に沿って延伸し、外側の吸着口４２ａは長く内側の吸着口４２ａは短く形成されている。

前側の真空吸引系統ＩＢ，ＩＣ，ＩＤの吸着を解除し、その後、後側の真空吸引系統ＩＡの吸着を解除する場合、図１９（ａ）に示すように、ワークＤＧの後側がコレット４２に吸着されたまま、ワークＤＧの前側がコレット４２から解放され、ワークＤＧは前側を下にして傾く。

後側の真空吸引系統ＩＤ，ＩＡ，ＩＢの吸着を解除し、その後、前側の真空吸引系統ＩＣの吸着を解除する場合、図１９（ｂ）に示すように、ワークＤＧの前側がコレット４２に吸着されたまま、ワークＤＧの後側がコレット４２から解放され、ワークＤＧは後側を下にして傾く。

右側の真空吸引系統ＩＡ，ＩＢ，ＩＣの吸着を解除し、その後、左側の真空吸引系統ＩＤの吸着を解除する場合、図１９（ｃ）に示すように、ワークＤＧの左側がコレット４２に吸着されたまま、ワークＤＧの右側がコレット４２から解放され、ワークＤＧは右側を下にして傾く。

左側の真空吸引系統ＩＣ，ＩＡ，ＩＤの吸着を解除し、その後、右側の真空吸引系統ＩＢの吸着を解除する場合、図１９（ｄ）に示すように、ワークＤＧの右側がコレット４２に吸着されたまま、ワークＤＧの左側がコレット４２から解放され、ワークＤＧは左側を下にして傾く。

コレットの真空吸着系統を別々に分割し、吸着解除タイミングをずらせて、落下任意の傾きでチップを落下させることが可能である。これにより、ペースト状接着剤ＰＡの上面は平坦、かつ水平であってもワークＤＧは空気が抜けるように斜めに落下させることが可能である。

（第六変形例）
第六変形例における固体撮像素子の製造方法について図１９および図２０を用いて説明する。図２０は第六変形例におけるボンディングヘッドのコレットの真空吸着系統を説明する図であり、図２０（ａ）は上面図であり、図２０（ｂ）は下面図である。

コレット４２は独立した四つの真空吸引系統ＩＡ，ＩＢ，ＩＣ，ＩＤを備える。真空吸引系統ＩＡ，ＩＢ，ＩＣ，ＩＤのそれぞれは、コレット４２の下面（底面）に設けられる開口である複数の吸着口４２ａと、複数の吸着口４２ａ間とを連通する複数の水平吸引部４２ｂと、水平吸引部４２ｂと連通する複数の垂直吸引部４２ｃと、を有する。ワークＤＧの上面が当接する、コレット４２の下面は四つの真空吸引系統ＩＡ，ＩＢ，ＩＣ，ＩＤに対応して四つのエリアに分割されている。コレット４２の下面は矩形状であり、対向する二辺の中点を通る二つの直線により四つのエリアに区切られている。例えば、複数の吸着口４２ａはコレット４２の下面の辺に沿って格子状に配置され、垂直吸引部４２ｃとコレット４２の角部に位置する吸着口４２ａとが直線的に水平吸引部４２ｂで連通し、他の吸着口４２ａはこの水平吸引部４２ｂと直接または他の水平吸引部４２ｂを介して連通される。

前側の真空吸引系統ＩＡ，ＩＤの吸着を解除し、その後、後側の真空吸引系統ＩＢ，ＩＣの吸着を解除する場合、図１９（ａ）に示すように、ワークＤＧの後側がコレット４２に吸着されたまま、ワークＤＧの前側がコレット４２から解放され、ワークＤＧは前側を下にして傾く。

後側の真空吸引系統ＩＢ，ＩＣの吸着を解除し、その後、前側の真空吸引系統ＩＡ，ＩＤの吸着を解除する場合、図１９（ｂ）に示すように、ワークＤＧの前側がコレット４２に吸着されたまま、ワークＤＧの後側がコレット４２から解放され、ワークＤＧは後側を下にして傾く。

右側の真空吸引系統ＩＡ，ＩＢの吸着を解除し、その後、左側の真空吸引系統ＩＣ，ＩＤの吸着を解除する場合、図１９（ｃ）に示すように、ワークＤＧの左側がコレット４２に吸着されたまま、ワークＤＧの右側がコレット４２から解放され、ワークＤＧは右側を下にして傾く。

左側の真空吸引系統ＩＣ，ＩＤの吸着を解除し、その後、右側の真空吸引系統ＩＡ，ＩＢの吸着を解除する場合、図１９（ｄ）に示すように、ワークＤＧの右側がコレット４２に吸着されたまま、ワークＤＧの左側がコレット４２から解放され、ワークＤＧは左側を下にして傾く。

以上、本開示者らによってなされた開示を実施形態および変形例に基づき具体的に説明したが、本開示は、上記実施形態および変形例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、第二変形例から第四変形例では、環状のペースト状接着剤ＰＡに突出部は一つまたは二つ設ける例を説明したが、三つ以上で設けてもよい。

また、第五変形例および第六変形例では、真空吸引系統を四つ設ける例を説明したが、真空吸引系統を二つ、三つまたは五つ以上で設けてもよい。

また、実施形態では、ワークＤＧとしてガラスチップの例を説明したが、可視光以外（例えば赤外線）の受光素子を備える半導体チップＤにおけるワークはシリコンチップであってもよい。

また、実施形態では、半導体チップＤの上にペースト状接着剤ＰＡを環状に塗布する例を説明したが、半導体チップＤの上に半導体ウェハから分割された半導体チップ（ダイ）を積層する場合は、半導体チップＤの上にペースト状接着剤ＰＡを環状以外（例えば、Ｘ字状やＺ字状）に塗布してもよい。

また、実施形態では、ボンディングヘッド４１でチップ供給部１からピックアップしたワークＤＧを基板Ｓに実装された半導体チップＤにボンディングする例を説明したが、チップ供給部１とボンディング部４との間に中間ステージ部を設け、ピックアップヘッドでチップ供給部１からピックアップしたワークＤＧを中間ステージに載置し、ボンディングヘッド４１で中間ステージから再度ガワークＤＧをピックアップし、基板Ｓに実装された半導体チップＤにボンディングするようにしてもよい。

８・・・制御部
１０・・・ボンディング装置
４１・・・ボンディングヘッド
４２・・・コレット
９１・・・シリンジ
Ｄ・・・半導体チップ
ＤＧ・・・ワーク
ＰＡ・・・ペースト状接着剤
Ｓ・・・基板

Claims (13)

1. 基板上に実装された半導体チップの上にペースト状接着剤を塗布するシリンジと、
   その先端にワークを吸着するコレットを有し、前記シリンジにより塗布された前記ペースト状接着剤の上に前記ワークを載置するボンディングヘッドと、
   前記半導体チップの上に塗布された前記ペースト状接着剤の一番高い位置と前記ワークとの間隔が所定範囲にある位置において前記ボンディングヘッドの下降を停止し、水平に位置決めされている前記コレットによる前記ワークの吸着を解除して前記ワークを前記ペースト状接着剤の上に落下させるよう構成される制御部と、
   を備え、
   前記所定範囲は、前記ボンディングヘッドの下降および前記ワークの落下によって前記ペースト状接着剤が押し込まれない間隔であるボンディング装置。
2. 請求項１のボンディング装置において、
   前記所定範囲は０μｍ以上５０μｍ以下であるボンディング装置。
3. 基板上に実装された半導体チップにペースト状接着剤を環状に塗布するシリンジと、
   その先端にワークを吸着するコレットを有し、前記シリンジにより塗布された前記ペースト状接着剤の上に前記ワークを載置するボンディングヘッドと、
   制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記シリンジにより前記半導体チップの上に環状のペースト状接着剤を塗布する際に突出部を設け、
   前記ワークの下面が前記突出部と接触する位置において、前記ボンディングヘッドの下降動作を停止し、
   前記コレットによる前記ワークの吸着を解除して前記ワークを前記ペースト状接着剤の上に落下させるよう構成され、
   前記突出部は、前記ペースト状接着剤の塗布開始点および終了点であるボンディング装置。
4. 請求項３のボンディング装置において、
   前記制御部は、前記突出部の高さをセンサまたは光学カメラにより測定するよう構成されるボンディング装置。
5. 請求項３のボンディング装置において、
   前記突出部は、前記ペースト状接着剤の上に二箇所以上有するボンディング装置。
6. 基板上に実装された半導体チップにペースト状接着剤を環状に塗布するシリンジと、
   その先端にワークを吸着するコレットを有し、前記シリンジにより塗布された前記ペースト状接着剤の上に前記ワークを載置するボンディングヘッドと、
   制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記シリンジにより前記半導体チップの上に環状のペースト状接着剤を塗布する際に、前記シリンジのノズルの単位時間当たりの吐出量の変化またはノズルの移動速度を遅くすることにより突出部を設け、
   前記コレットによる前記ワークの吸着を解除して前記ワークを前記ペースト状接着剤の上に落下させるよう構成されるボンディング装置。
7. 請求項６のボンディング装置において、
   前記制御部は、前記突出部の高さをセンサまたは光学カメラにより測定するよう構成されるボンディング装置。
8. 請求項６のボンディング装置において、
   前記突出部は、前記ペースト状接着剤の上に二箇所以上有するボンディング装置。
9. 請求項１、３、６の何れか１項のボンディング装置において、
   前記制御部は、前記ボンディングヘッドが、前記半導体チップの前記ペースト状接着剤を塗布する表面と前記ワークとが平行状態にない状態から前記ワークを開放するように載置するように構成されるボンディング装置。
10. 請求項９のボンディング装置において、
    前記制御部は、前記コレットの真空吸着系統を独立の複数のエリアに分割し、前記エリア毎の吸着解除タイミングをずらすよう構成されるボンディング装置。
11. その先端にワークを吸着するコレットを有するボンディングヘッドを備えるボンディング装置に半導体チップが実装された基板を搬入する工程と、
    前記半導体チップにペースト状接着剤を環状に塗布する塗布工程と、
    前記ペースト状接着剤の上に前記ワークを載置するボンディング工程と、
    を有し、
    前記ボンディング工程は、
    前記半導体チップの上に塗布された前記ペースト状接着剤の一番高い位置と前記ワークとの間隔が所定範囲にある位置で、前記ボンディングヘッドの下降動作を停止し、
    水平に位置決めされている前記コレットによる前記ワークの吸着を解除して前記ワークを前記ペースト状接着剤の上に落下させ、
    前記所定範囲は、前記ボンディングヘッドの下降および前記前記ワークの落下によって前記ペースト状接着剤が押し込まれない間隔である、固体撮像装置の製造方法。
12. その先端にワークを吸着するコレットを有するボンディングヘッドを備えるボンディング装置に半導体チップが実装された基板を搬入する工程と、
    前記半導体チップにペースト状接着剤を環状に塗布する塗布工程と、
    前記ペースト状接着剤の上に前記ワークを載置するボンディング工程と、
    を有し、
    前記塗布工程は、前記半導体チップの上に環状のペースト状接着剤を塗布する際に突出部を設け、
    前記ボンディング工程は、
    前記ワークの下面が前記突出部と接触する位置において、前記ボンディングヘッドの下降動作を停止し、
    前記コレットによる前記ワークの吸着を解除して前記ワークを前記ペースト状接着剤の上に落下させ、
    前記突出部は、前記ペースト状接着剤の塗布開始点および終了点である、固体撮像装置の製造方法。
13. その先端にワークを吸着するコレットを有するボンディングヘッドを備えるボンディング装置に半導体チップが実装された基板を搬入する工程と、
    前記半導体チップにペースト状接着剤を環状に塗布する塗布工程と、
    前記ペースト状接着剤の上に前記ワークを載置するボンディング工程と、
    を有し、
    前記塗布工程は、前記半導体チップの上に環状のペースト状接着剤を塗布する際に、シリンジのノズルの単位時間当たりの吐出量の変化またはノズルの移動速度を遅くすることにより突出部を設け、
    前記ボンディング工程は、
    前記ワークの下面が前記突出部と接触する位置において、前記ボンディングヘッドの下降動作を停止し、
    前記コレットによる前記ワークの吸着を解除して前記ワークを前記ペースト状接着剤の上に落下させる、固体撮像装置の製造方法。

Images