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公開番号2025179010
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-09
出願番号2025062969
出願日2025-04-07
発明の名称ダイボンディング装置及びダイボンディング装置を使用してダイをポジショニングする方法
出願人エテル・ソシエテ・アノニム
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 21/60 20060101AFI20251202BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ボンディングの前にダイを正確にポジショニングするためのダイボンディング方法を提供する。
【解決手段】ダイボンディング装置10は、リニアモータと、進行方向に沿うモータによって駆動されるように配置された台車12と、を備える。台車12は、ダイ50を取り上げるボンドヘッド14と、ダイ50をポジショニングするための目標位置を検出する第1のカメラ16と、を備える。第1のカメラ16およびボンドヘッド14は、台車12の進行方向に沿って、カメラ16の光軸とボンドヘッド14の中心軸線との間の第1の間隔D1で台車12に取り付けられている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
リニアモーターと、進行方向に沿う当該リニアモーターによって駆動されるように配置した台車（１２）とを備えるダイボンディング装置（１０）であって、
前記台車（１２）は、ダイ（５０）を取り上げるように構成したボンドヘッド（１４）と、
前記ダイ（５０）をポジショニングするため、かつ前記カメラ（１６）の光軸と目標位置（３０）との間のアライメント誤差（ΔＸ）を測定するために、目標位置（３０）を検出するように構成したカメラ（１６）とを備え、
前記ボンドヘッド（１４）の中心軸線と、前記カメラ（１６）の光軸とは、前記進行方向に沿って、第一の間隔（Ｄ１）で互いに離間しており、
前記ダイボンディング装置（１０）は、
前記台車（１２）の進行方向に沿って延在するエンコーダスケール（２０）を有するリニアエンコーダと、
前記台車（１２）に取り付けられた少なくとも一つの第一及び第二のエンコーダヘッド（２２ａ、２２ｂ；１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ）と、
ボンドヘッド（５０）を前記目標位置（３０）とアライメントするように、それぞれの第１及び第２のエンコーダヘッド（２２ａ、２２ｂ）によって読み取られた値の関数として前記台車（１２）を移動するように配置された制御装置と、
をさらに備え、
前記第１および第２のエンコーダヘッドは、前記第１の間隔（Ｄ１）と、前記第１および第２のエンコーダヘッドと前記ボンドヘッド（１４）の中心軸線および前記カメラ（１６）光軸との間のそれぞれのアライメント誤差（δ）と、に対応する第２の間隔（Ｄ２）だけ、前記進行方向に沿って互いに離間している、
ことを特徴とするダイボンディング装置（１０）。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記第１及び第２のエンコーダヘッド（２２ａ、２２ｂ）は、ボンドヘッド（１４）の中心軸線及び前記カメラ（１６）の光軸と、それぞれアライメント誤差（δ）を伴ってアライメントされていることを特徴とする、請求項１に記載のダイボンディング装置（１０）。
【請求項３】
前記目標位置（３０）上にダイをポジショニングするために前記ボンドヘッドによって運ぶときに、前記ボンドヘッド（１４）の中心軸線は、前記ダイ（５０）の中心を横切ることを特徴とする、請求項１又は２に記載のダイボンディング装置（１０）。
【請求項４】
横ビーム（１３０）と、当該横ビーム（１３０）と摺動可能に係合され、かつその横ビーム（１３０）と直交するように延在する２つの運動軸線（１４０）とをさらに備えるダイボンディング装置（１０）であって、
前記台車（１２）は前記横ビーム（１３０）に沿って摺動可能に取り付けられており、
前記リニアエンコーダは１Ｄプラスエンコーダであり、当該１Ｄプラスエンコーダは、インクリメントトラック（１２０ａ）および追加トラック（１２０ｂ）を有するリニアスケール（１２０）と、前記台車の前記ボンドヘッド（１４）および前記カメラ（１６）にそれぞれ対応して配置された第１および第２のエンコーダヘッドのセットとを備え、
前記エンコーダヘッドの各セットは、前記インクリメントトラック（１２０ａ）を走査するように配置されたＹエンコーダヘッド（１２２ａ、１２４ａ）と、前記運動軸（１４０）を使用して前記横ビーム（１３０）の位置補正のために前記追加トラック（１２０ｂ）を走査するように配置された少なくとも１つのＸエンコーダヘッド（１２２ｂ、１２２ｃ；１２４ｂ、１２４ｃ）とを備える、
請求項１～３のいずれか一項に記載のダイボンディング装置（１０）。
【請求項５】
エンコーダヘッドの各セットは、前記ボンドヘッド（１４）および前記カメラ（１６）の角度補正（ＲＺ）のために、２つのＸエンコーダヘッド（１２２ｂ、１２２ｃ；１２４ｂ、１２４ｃ）を備えることを特徴とする、請求項４に記載のダイボンディング装置（１０）。
【請求項６】
前記第１および第２のエンコーダヘッドのセットの前記Ｘエンコーダヘッド（１２２ｂ、１２２ｃ；１２４ｂ、１２４ｃ）は、それぞれのボンドヘッド（１４）およびカメラ（１６）の両側に配置されていることを特徴とする、請求項５に記載のダイボンディング装置（１０）。
【請求項７】
前記第１および第２のエンコーダヘッドのセットのＹエンコーダヘッド（１２２ａ、１２４ａ）は、前記ボンドヘッド（１４）の中心軸線と、前記カメラ（１６）の光軸とにそれぞれアライメント誤差（δ）を伴ってアライメントされていることを特徴とする、請求項４～６のいずれか一項に記載のダイボンディング装置（１０）。
【請求項８】
請求項１～７のいずれか一項に記載のダイボンディング装置（１０）を使用してダイをポジショニングする方法であって、
当該方法は、以下のステップ、
ａ）ダイ（５０）をポジショニングするための目標位置（３０）を、台車（１２）のカメラ（１６）で見つけるステップ、
ｂ）カメラ光軸と前記目標位置（３０）との間のアライメント誤差（ΔＸ）を測定または記録するステップ、
ｃ）第１の間隔（Ｄ１）と第２の間隔（Ｄ２）との間の差分（δ）を記録するステップ、
ｄ）前記台車（１２）の位置（Ｐ１）を第１のエンコーダヘッド（２２ａ；１２２ａ）で記録するステップ、
ｅ）アライメントするステップであって、以下の
（ｉ）前記第１および第２のエンコーダヘッド（２２ａ、２２ｂ；１２２ａ、１２４ａ）の出力と、
（ｉｉ）記録された差分（δ）と、
（ｉｉｉ）必要に応じて、アライメント誤差（ΔＸ）と
の関数として前記台車（１２）を移動させることによって、目標位置（３０）とボンドヘッド（１４）をアライメントするステップ、
ｆ）ダイを目標位置（３０）に配置するために、前記ボンドヘッド（１４）をＺ方向に作動させるステップ、
を含むことを特徴とする、ダイをポジショニングする方法。
【請求項９】
前記カメラ（１６）のフィードバックに従って、アライメント誤差（ΔＸ）を、好ましくは１０ｎｍ未満に可能な限り低減するために、マイクロアライメントを実行するステップと、
前記第２エンコーダヘッド（２２ｂ；１２４ａ）を前記第１エンコーダヘッド（２２ａ、１２２ａ）によって記録された位置に、記録された差分（Ｐ１－δ）に対応するオフセットを伴って、ポジショニングするように前記台車（１２）を移動させるステップと、
を備えることを特徴とする、請求項８に記載のダイをポジショニングする方法。
【請求項１０】
前記カメラ光軸と前記目標位置（３０）との間のアライメント誤差（ΔＸ）を記録するステップと、
第２エンコーダヘッド（２２ｂ；１２４ａ）を第１エンコーダヘッド（２２ａ、１２２ａ）によって記録された位置に、記録された差分（δ）とアライメント誤差（ΔＸ）とを合わせたオフセットを伴って、前記台車（１２）を移動させるステップと、
を備えることを特徴とする、請求項８に記載のダイをポジショニングする方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体産業分野、より詳細には、ボンディングの前にダイを正確にポジショニングするためのダイボンディング方法に関する。また、本発明は、ダイボンディング方法を実施するためのダイボンディング装置に関する。ダイボンディング装置および方法は、配置誤差±５０ｎｍ以下のダイの高精度な配置を必要とするハイブリッドボンディングの用途に特に適している。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
ダイボンディングは、ダイとしても知られている半導体チップを、基板上またはパッケージ上に、取り付けまたはボンディングするために広く使用されている。ダイボンディングは、ワイヤボンディング、フリップチップボンディング、及び接着ボンディングを含む様々な技術を使用して実行することができる。ダイボンディングは、半導体デバイスの機能性に対して必要である電気的な接続を作り出す上で重要な役割を果たす。ダイの精密なポジショニングは、最終的な半導体デバイスにおける最適な電気的性能、機能性、信頼性、および均一性を達成するための半導体製造の基本的な態様である。
【０００３】
従来のダイボンディングシステムは、図１～図１ｃに示されているように、ボンドヘッドＢＨと、ダイの配置精度を高めるためにＰＣＢ上のパッドの位置を測定することができる下向きのカメラＤＬＣとを備える台車Ｃを備える。下向きのカメラＤＬＣとボンドヘッドＢＨは、図１に示されているように、固定した間隔Ｄで台車Ｃが取り付けられている。台車Ｃは、エンコーダスケールＥＳに沿って移動するように、レールと摺動可能に係合している。台車Ｃの移動は、台車Ｃに取り付けられ、かつエンコーダスケールＥＳに沿ってかつ当該エンコーダスケールＥＳの上方に移動するように配置された、単一のエンコーダヘッドＥＨにより測定される。台車ＣがボンドヘッドＢＨの中心軸線とカメラＤＬＣの光軸とを探知するために移動する間に、下向きのカメラＤＬＣとボンドヘッドＢＨの間の間隔Ｄが、エンコーダと上向きのカメラＵＬＣとを使用して測定される。下向きカメラＤＬＣは、ダイを接着しなければならないパッドの正確な位置をＰＣＢ上で測定するために使用される。カメラＤＬＣは、図１ａに示すように、目標位置ＴＰと下向きカメラＤＬＣの光軸との間のアライメント誤差ΔＸを測定する。次に、図１ｂおよび１ｃに示されているようにダイを配置するため、ボンドヘッドＢＨが目標位置の上方に位置するように、台車Ｃを間隔Ｄ＋ΔＸだけ移動させる。
【０００４】
これらのシステムの配置精度は、異なる配置誤差が生じる可能性があるため、最適ではない。特に、モータによって発生した熱は、Ｄ＋ΔＸを超えるエンコーダスケールの熱膨張、並びにボンドヘッドとカメラとの間の間隔Ｄに直接的な影響を及ぼす台車Ｃの熱膨張を引き起こす。Ｄ＋ΔＸを超えるスケールエッチング欠陥はまた、これらのシステムの配置精度に悪影響を及ぼす。
【０００５】
しかし、ハイブリッドボンディングの用途では、小さな銅対銅接続を用い、パッケージ内でダイが互いの上に積み重ねられる。したがって、配置誤差±５０ｎｍ以下のダイの最大限の配置精度を必要とする。
【０００６】
エンコーダスケールの熱膨張による測定誤差を補償するために２つのエンコーダヘッドを備えるポジショニングシステムも知られている。特許文献１は、例えば、線形トランスデューサのスケールの熱膨張による測定誤差を補償するためのシステムを備えた測定機に関する。エンコーダヘッドはスケールの熱膨張を補償するために、２つのエンコーダヘッドの間の間隔とそれらのそれぞれの測定値とに基づいて倍率を計算するために使用される。
【０００７】
特許文献２は、スケールを支持するスケール支持体と、スケールに沿って移動するように配置された台車とを備え、台車の進行方向に沿って所定の間隔だけ互いに離間した２つのエンコーダヘッドを備える熱補償ポジショニングシステムを開示している。これらの２つのエンコーダヘッドはそれぞれ、基準マークを検出し、その基準マークに関連する２つの信号を評価ユニットに供給し、温度とともに変化する２つのエンコーダヘッド間の相対間隔を使用することによってエンコーダスケールの熱膨張を補償するように構成されている。
【０００８】
２つのエンコーダヘッドを備える別の熱補償ポジショニングシステムが、例えば、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６に開示されている。一般に、これらのポジショニングシステムは温度を補償するために、またはスケールを較正するために、同じスケール上の複数の検知ユニットに依拠する。スケールマッピングは、通常、面倒で時間のかかる熱膨張補償のために使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
欧州特許出願公開第２６３６９９１号明細書
独国特許出願公開第１９９１９０４２号明細書
独国特許出願公開第１０２０２１１１８０９１号明細書
独国特許出願公開第１０２０２１１１８０９２号明細書
欧州特許出願公開第２５２７７９７号明細書
欧州特許出願公開第３９８２０８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、上記の制限を除外した、ボンディング前にダイを正確にポジショニングするためのダイボンド装置とダイをポジショニングする方法とを提供することである。
（【００１１】以降は省略されています）

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