接合头及利用它的半导体制造装置的制作方法

本发明涉及用于吸附半导体器件的接合头及利用它的半导体制造装置，尤其涉及用于实现半导体器件的高精度的芯片贴装(dieattach)的接合头及利用它的半导体制造装置。

背景技术：

在将半导体器件从切割了的晶片取出并搭载于引线框架或基板等的被搭载体的芯片贴装装置中，通常，当个别地取出所供给的半导体器件时，或者在向将半导体器件搭载于被搭载体的加压接合单元(以下，称为接合单元)的交接过程中设置的中间台，对半导体器件上的外形或在表层设置的特征图案进行识别，进行半导体器件的位置修正之后，将半导体器件向被搭载体进行芯片贴装(例如专利文献1)。在这种芯片贴装装置中，在接合单元保持了半导体器件之后，不进行以位置修正作为目的的、对半导体器件的外形或在表层设置的特征图案的识别，不具有针对因半导体器件的交接、或因接合单元保持着半导体器件并移动到被搭载体上的接合位置而产生的位置偏差进行修正的装置。因此，关于半导体器件相对于被搭载体的接合面的搭载精度，装置性能存在局限性。

另外，提出了具有如下所述的接合单元的芯片贴装装置(例如专利文献2)：该接合单元的与半导体器件直接接触的接合部由弹性材料形成，使得当接合/保持半导体器件时，可配合半导体器件的形状而变形。在这种芯片贴装装置中，当接合单元与半导体器件接触时，与半导体器件直接接触的接合部根据半导体器件的表面的形状而变形，因此接合部与半导体器件之间的紧贴性良好，然而，也存在例如当接合部由橡胶等的不透明的弹性材料形成的情况下，在接合单元保持了半导体器件之后无法进行以位置修正为目的的、对半导体器件的外形或在表层设置的特征图案进行识别的问题。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：日本特开2005-217071号公报

专利文献2：日本特开平9-309085号公报

技术实现要素：

(发明所要解决的问题)

为了可识别半导体器件的外形或在表层设置的特征图案，直接与半导体器件相接触的接合部利用例如玻璃或石英等的透明的材料，在这种情况下，将半导体器件在被搭载体的接合面进行加压接合时，接合部不变形，因此难以进行保持了被搭载体的接合面和半导体器件的表面全域之间的平行的接合，并且易于产生半导体器件的角部的翘起，无法进行稳定的接合。为了保持这种接合性，需要将芯片贴装条件设定为更高的高温/高负荷的条件。另外，由于接合部为硬质材料，因此在异物进入接合单元的接合部与半导体器件的接合面之间的情况下，当使半导体器件加压接合于被搭载体的接合面时，会产生半导体器件损伤等的成品率损失。

本发明的目的在于，提供一种可提高半导体器件相对于被搭载体的接合面的搭载精度，并且可提高被搭载体的接合面与半导体器件间的接合性的半导体制造装置及用于该半导体制造装置的接合头。

(用于解决问题的措施)

根据本发明的一个实施方式的接合头的特征在于，在与半导体器件相接触的部分包括弹性部件，并具有对准标记识别区域，所述对准标记识别区域用于能够对以可光学性读取的方式设置在所述半导体器件的被接触面上的标识进行检测。

在根据本发明的一个实施方式的接合头中，所述弹性部件具有切口部，所述对准标记识别区域可以与所述切口部交叠。

在根据本发明的一个实施方式的接合头中，所述弹性部件具有开口部，所述对准标记识别区域可以与所述开口部交叠。

在根据本发明的一个实施方式的接合头中，所述开口部可以与真空发生器相连接。

在根据本发明的一个实施方式的接合头中，还可具有用于固定所述弹性部件的透光性固定部。

根据本发明的一个实施方式的半导体制造装置的特征在于，具有：接合单元和控制部，所述接合单元具有：接合头，其在与半导体器件相接触的部分包括弹性部件，并具有对准标记识别区域，所述对准标记识别区域用于能够对以可光学性读取的方式设置在所述半导体器件的被接触面上的第一标识进行检测；以及支承部，用于保持所述接合头；所述控制部通过所述对准识别区域来识别所述第一标识，并基于所述第一标识的位置，控制所述接合单元的移动及旋转。

在根据本发明的一个实施方式的半导体制造装置中，所述弹性部件具有切口部，所述对准标记识别区域可以与所述切口部交叠。

在根据本发明的一个实施方式的半导体制造装置中，所述弹性部件具有开口部，所述对准标记识别区域可以与所述开口部交叠。

在根据本发明的一个实施方式的半导体制造装置中，所述接合头可具有第一中空部，所述支承部可具有第二中空部，所述第二中空部的一端与真空发生器相通，另一端与所述第一中空部相连接。

在根据本发明的一个实施方式的半导体制造装置中，所述支承部可具有中空部，所述中空部的一端与真空发生器相通，另一端与所述开口部相连接。

在根据本发明的一个实施方式的半导体制造装置中，所述接合头还具有用于固定所述弹性部件的透光性固定部，所述第一中空部可包括：下部中空部，其设置于所述弹性部件；以及上部中空部，其设置于所述固定部，并与所述下部中空部相连接。

在根据本发明的一个实施方式的半导体制造装置中，还具有用于拍摄所述第一标识的拍摄部，所述控制部可基于由所述拍摄部所拍摄的所述第一标识的图像，识别所述第一标识的位置。

在根据本发明的一个实施方式的半导体制造装置中，所述控制部可以识别设置于基板的表面的第二标识，并基于所述第二标识的位置，控制所述接合单元的移动及旋转。

(发明效果)

根据本发明，可提供一种可提高半导体器件相对于被搭载体的接合面的搭载精度，并可提高被搭载体的接合面与半导体器件间的接合性的半导体制造装置及用于该半导体制造装置的接合头。

附图说明

图1为示出根据本发明的一个实施方式的半导体制造装置的框图。

图2的(a)部分为示出根据本发明的一个实施方式的用于半导体制造装置的接合头的一个示例的示意图。图2的(b)部分为从上方观察图2的(a)部分中示出的接合头的俯视图。

图3的(a)部分为示出根据本发明的一个实施方式的用于半导体制造装置的接合头的一个示例的示意图。图3的(b)部分为从上方观察图3的(a)部分中示出的接合头的俯视图。

图4的(a)部分为示出根据本发明的一个实施方式的用于半导体制造装置的接合头的一个示例的示意图。图4的(b)部分为图4的(a)部分示出的接合头的分解图。

图5的(a)部分为示出根据本发明的一个实施方式的用于半导体制造装置的接合头的一个示例的示意图。图5的(b)部分为图5的(a)部分示出的接合头的分解图。

图6为示出根据本发明的一个实施方式的另一个示例的半导体制造装置的框图。

(附图标记说明)

100、600：半导体制造装置；101、601：接合单元；102：中空部；

103、603：接合头；104：第一中空部；105：支承部；106：第二中空部；

107：控制部；109：第一拍摄部；111：第二拍摄部；113：半导体器件；

115：被搭载体；201、203、301、303、407、409、507、509：对准识别区域；

401、501：接合部；403、503：固定部；605：第一开口部；607：镜；

609：第二开口部；611：中空部；

具体实施方式

以下参照附图，说明根据本发明的半导体制造装置。然而，本发明的半导体制造装置可通过多个不同的实施方式来进行实施，并不应解释为局限于以下示出的实施方式的记载内容。另外，在本实施方式所参照的附图中，对相同部分或具有相同功能的部分标注相同标记，省略对其的重复说明。另外，在以下的说明中，膜、区域的一些要素，在位于其他要素之“上”时，不局限于位于该其他要素的“直接上方”的情况，还包括在其中间还存在其他要素的情况。

参照图1至图5，说明本发明的一个实施方式的半导体制造装置。

图1为示出根据本发明的一个实施方式的半导体制造装置100的框图。参照图1，半导体制造装置100具有接合单元101、控制部107、第一拍摄部109及第二拍摄部111。

接合单元101从切割了的晶片取出半导体器件113并保持。接合单元101具有中空部102。中空部102与真空泵等的真空发生器117连通。中空部102的数量也可以为2个或更多。在与半导体器件113的与被搭载体115的接合面相接合的面上配置有芯片贴装膜或接合剂。

接合单元101具有：接合头103，其具有第一中空部104，用于吸附并保持半导体器件113；以及支承部105，用于保持接合头103，并具有第二中空部106，所述第二中空部106的一端与真空发生器117连通，另一端与第一中空部104相连接。第一中空部104与第二中空部106相连接来构成中空部102。接合单元101使半导体器件在xyz轴方向(前后方向、左右方向及上下方向)上移动及旋转(在水平面上的旋转)。利用与真空发生器117相通的接合头103，以真空吸附方式保持半导体器件113。接合单元101以吸附保持着半导体器件113的状态移动及旋转，在相对于基板、引线框架等的被搭载体115的接合面进行了半导体器件113的位置修正之后，将半导体器件113加压接合于被搭载体115的接合面。

接合头103在与半导体器件113相接触的部分具有弹性部件。弹性部件优选具有导电性，例如，可以为含有炭黑等的导电性填料的硅橡胶或丙烯酸类橡胶。与半导体器件113直接接触的弹性部件具有导电性，由此，当吸附并保持半导体器件113时，可抑制半导体器件113的表面的带电，因此可防止半导体器件113因静电放电而损坏。在接合头103的弹性部件上设置有对准标记识别区域，对准标记识别区域用于能够对设置于半导体器件113的、与接合头103间的被接触面的可光学读取的标识(以下，称为第一对准标记)进行检测。

图2的(a)部分为示出用于半导体制造装置100的接合头103的一个示例的示意图。图2的(a)部分中示出的接合头103a的整体由弹性部件形成。接合头103a具有第一中空部104及对准识别区域201、203。对准识别区域201、203为设置于接合头103a的切口部。在图2的(a)部分中，对准识别区域201、203为矩形形状，但对准识别区域201、203的形状不局限于矩形形状。另外，在图2的(a)部分中，从平面观察的第一中空部104的形状为圆形，但从平面观察的第一中空部104的形状不局限于圆形。

图2的(b)部分为示出在图2的(a)部分中示出的接合头103a吸附并保持着半导体器件113的状态的俯视图。如图2的(b)部分所示，当接合头103a吸附并保持着半导体器件113时，设置于半导体器件113的表面的第一对准标记205、207露出，因此可通过后述的第一拍摄部109拍摄对第一对准标记。另外，图2的(b)部分中示出在半导体器件113的表面设置有2个对准标记205、207的示例，但设置于半导体器件113的表面的第一对准标记的数量不局限于2个，只要具有至少1个对准标记即可。

图3的(a)部分为示出用于半导体制造装置100的接合头103的另一示例的示意图。图3的(a)部分中示出的接合头103b的整体由弹性部件构成。接合头103b具有第一中空部104及对准识别区域301、303。对准识别区域301、303为设置于接合头103b的开口部。在图3的(a)部分中，示出从平面观察的形状为圆形的开口部(对准识别区域)301、303，但开口部(对准识别区域)301、303的从平面观察的形状不局限于圆形。另外，在图3的(a)部分中，第一中空部104的从平面观察的形状为圆形，但从平面观察的第一中空部104的形状不局限于圆形。

图3的(b)部分为示出在图3的(a)部分中示出的接合头103b吸附并保持着半导体器件113的状态的俯视图。如图3的(b)部分所示，当接合头103b吸附并保持着半导体器件113时，设置于半导体器件113的表面的第一对准标记205、207通过对准识别区域301、303露出，因此可通过后述的第一拍摄部109拍摄第一对准标记。另外，图3的(b)部分中示出了在半导体器件113的表面设置有2个对准标记205、207的示例，但设置于半导体器件113的表面的第一对准标记的数量不局限于2个，只要具有至少1个对准标记即可。

图4的(a)部分为示出用于半导体制造装置100的接合头103的另一示例的示意图，图4的(b)部分为在图4的(a)部分中示出的接合头的分解图。图4的(a)部分中示出的接合头103c具有：接合部401；以及固定部403，其具有与接合部401嵌合的嵌合部411。

接合部401直接与半导体器件113接触，并且由弹性部件形成。与参照图2的(a)部分、(b)部分说明的接合头103a同样地，接合部401具有下部中空部405以及对准识别区域407、409。对准识别区域407、409为设置于接合部401的切口部。与图2的(a)部分、(b)部分中的对准识别区域201、203同样地，对准识别区域407、409的形状不局限于矩形形状。接合部401的一部分嵌入于固定部403的嵌合部411而固定于固定部403。下部中空部405与后述的固定部403的上部中空部406相连接。

固定部403由透光性材料构成，并且具有嵌入有接合部401的一部分的、凹状的嵌合部411。用于构成固定部403的透光性材料可以为例如玻璃、石英等。凹状的嵌合部411的形状与接合部401的形状相配合地设定。固定部403具有上部中空部406。上部中空部406的一端与接合部401的下部中空部405相连接，另一端与支承部105的第二中空部106相连接。即，接合部401的下部中空部405与固定部403的上部中空部406互相连接，而形成第一中空部104。另外，在图4的(a)部分、(b)部分中示出如下所述的一例：固定部403的上部中空部406具有从与第二中空部106相连接的另一端直至与接合部401的下部中空部405相连接的一端的锥形，但是固定部403的上部中空部406的形状不局限于锥形。固定部403不与半导体器件113直接接触。

在图4的(a)部分、(b)部分中示出的接合头103c中，当接合头103c吸附并保持着半导体器件113时，后述的第一拍摄部109能够通过由对准识别区域407、409及透明性材料构成的固定部403拍摄设置于半导体器件113的表面的第一对准标记。

图5的(a)部分为示出用于半导体制造装置100的接合头103的另一示例的示意图，图5的(b)部分为在图5的(a)中示出的接合头的分解图。图5的(a)部分中示出的接合头103d具有：接合部501；以及固定部503，其具有与接合部501嵌合的嵌合部511。

接合部501与半导体器件113直接接触，并且由弹性部件构成。与参照图3的(a)部分、(b)部分说明的接合头103b同样地，接合部501具有下部中空部505以及对准识别区域507、509。对准识别区域507、509为设置于接合部501的开口部。与图3的(a)部分、(b)部分中的对准识别区域301、303同样地，开口部(对准识别区域)507、509的从平面观察的形状不局限于圆形。接合部501的一部分嵌入于固定部503的嵌合部511而固定于固定部503。下部中空部505与后述的固定部503的上部中空部506相连接。

固定部503与图4的(a)部分、(b)部分中示出的接合头103c的固定部403大致相同，因此在此省略说明。

在图5的(a)部分、(b)部分中示出的接合头103d中，当接合头103d吸附并保持着半导体器件113时，后述的第一拍摄部109能够通过对准识别区域507、509及透明材料所形成的固定部503来拍摄设置于半导体器件113的表面的第一对准标记。

参照图2至图5说明的根据本发明的用于半导体制造装置100的接合头103a～103d具有用于检测设置于半导体器件113的表面的第一对准标记的对准识别区域。利用第一拍摄部109，能够通过接合头103a～103d的对准识别区域拍摄第一对准标记。

另外，接合头103a～103d的与半导体器件113相接触的部分为弹性部件，因此当将半导体器件113加压接合于被搭载体115的接合面时，接合头103a～103d的与半导体器件113相接触的部分变形。由此，相对于被搭载体115的接合面，可对半导体器件113的表面全区域加压。因此，即使接合头103a～103d与被搭载体115的接合面不平行，也不会产生半导体器件113的角部的翘起，可实现半导体器件113与被搭载体115的接合面的稳定的接合。另外，即使在异物进入接合头103a～103d与半导体器件113之间的情况下，利用接合头103a～103d的与半导体器件113接触的部分的变形，也可减少半导体器件113的损伤，因此可提高成品率。

本发明的用于半导体制造装置100的接合头103只需在与半导体器件113直接接触的部分中包括弹性部件，并且具有能够检测设置于半导体器件113的第一对准标记的对准识别区域即可，而并不局限于参照图2至图5进行了说明的接合头103a～103d。

支承部105保持接合头103。对支承部105无特别限定，可由金属等构成。

第一拍摄部109为用于拍摄由接合单元101保持的半导体器件113的表面的图像的光学仪器，例如，可以为电荷耦合器件(ccd，charge-coupleddevice)照相机。第一拍摄部109用于识别半导体器件113相对于接合单元101的位置。第一拍摄部109配置于将半导体器件113从晶片移动向被搭载体115的路径的途中，当利用接合单元101所移动了的半导体器件113暂时停止时，拍摄包括第一对准标记在内的半导体器件113的表面图像，并且将与所得的图像相对应的第一图像信号传输到控制部107。在接合单元101的接合头103上设置有可检测第一对准标记的对准标记识别区域，因此当第一拍摄部109拍摄半导体器件113的表面图像时，能够检测设置于半导体器件113的表面的第一对准标记。

第二拍摄部111为拍摄被搭载体115的接合面的图像的光学仪器，例如，可以为ccd照相机。第二拍摄部111用于识别半导体器件113在被搭载体115的接合面中的接合位置。第二拍摄部111配置于被搭载体115上，拍摄包括设置于被搭载体115的接合面的标识(以下，称为第二对准标记)在内的被搭载体115的接合面的图像，将与所得的图像相对应的第二图像信号传输到控制部107。第二对准标记设置为示出半导体器件113在被搭载体115的接合面中的接合位置。

控制部107控制接合单元101的移动及旋转。即，控制部107控制保持于接合单元101的半导体器件113的xyz轴方向(前后方向、左右方向及上下方向的移动)移动及旋转(在水平面上的旋转)。控制部107使接合单元101移动到切割了的晶片上的分离了的半导体器件113上，接合单元101真空吸附半导体器件113。即，控制部107通过未图示的拍摄部(ccd照相机等)来识别切割了的半导体器件113的位置，并且控制接合单元101，以便使接合单元101对准半导体器件113的位置，利用接合单元101来吸附半导体器件113，来拾取半导体器件113。控制部107使保持了所拾取的半导体器件113的接合单元101从晶片上移动到被搭载体115上。

控制部107在使用于保持半导体器件113的接合单元101从晶片上拾取并向被搭载体115上移动的过程中，从第一拍摄部109接收与半导体器件113的表面的图像相对应的第一图像信号。控制部107基于从第一拍摄部109传输的第一图像信号，对设置于半导体器件113的表面的第一对准标记的位置进行检测。另外，控制部107从第二拍摄部111接收与被搭载体115的接合面的图像相对应的第二图像信号。控制部107基于从第二拍摄部111传输的第二图像信号，对设置于被搭载体115的接合面的第二对准标记的位置进行检测。

控制部107基于所检测的第一对准标记及第二对准标记，对保持于接合单元101的半导体器件113相对于被搭载体115的接合面的位置进行修正，以便使半导体器件113配置于被搭载体115的接合面的规定的位置。即，控制部107使接合单元101在xyz轴方向上移动(前后方向、左右方向及上下方向)及旋转(在水平面上的旋转)来进行半导体器件113的位置修正。当进行了半导体器件113的位置修正之后，控制部107使接合单元101移动，以便使半导体器件113配置于接合面的规定的位置，并将半导体器件113加压接合于接合面上。其后，控制部107解除接合单元101的真空吸附。

根据本发明的一个实施方式的半导体制造装置100，在使半导体器件113向被搭载体115上移动的过程中，利用第一拍摄部109来拍摄设置有第一对准标记的半导体器件113的图像，基于第一对准标记，进行半导体器件113相对于被搭载体115的接合面的位置修正。即，在使半导体器件113向被搭载体115上移动的过程中，在接合单元101保持了半导体器件113之后，经由设置于接合头103的对准识别区域，进行对设置于半导体器件113的第一对准标记的识别。因此，可对因通过接合单元101进行的半导体器件113的拾取或接合单元101保持半导体器件113并移动至被搭载体115上的接合位置的情况而产生的位置偏差进行修正，并且可提高半导体器件113相对于被搭载体115的接合面的搭载精度。

另外，如上所述，由于接合头103在与半导体器件113相接触的部分中包括弹性部件，因而对于被搭载体115的接合面可将半导体器件113的表面全区域加压。因此，即使接合头103a～103d与被搭载体115的接合面不平行，也不会产生半导体器件113的角部的翘起，可实现半导体器件113与被搭载体115的接合面的稳定的接合。在被搭载体115的接合面宽阔，难以保持接合单元101与接合面的平行的情况下，因接合头103的与半导体器件113相接触的部分包括弹性部件而产生的效果特别良好。

以上，参照图1至图5对根据本发明的一个实施方式的半导体制造装置100和用于该半导体制造装置100的接合头103进行了说明，但本发明的半导体制造装置并不局限于参照图1至图5说明的半导体制造装置100的结构。

例如，在将半导体器件从晶片上拾取之后向被搭载体上移动的过程中，可设置中间台，在半导体器件从晶片上拾取之后，可临时配置于该中间台上。在这种情况下，具有本发明的对准识别区域，且在与半导体器件相接触的部分中包括弹性材料的接合头，吸附保持配置于中间台上的半导体器件，并向被搭载体上移动。设置于半导体器件的第一对准标记在半导体器件从中间台上被拾取并向被搭载体上移动的过程中，被第一拍摄部拍摄，并且基于该第一对准标记对半导体器件相对于被搭载体的接合面的的位置进行修正。

(变型例)

另外，在参照图1至图5说明的半导体制造装置100的接合头103中，分别设置有用于识别设置于半导体器件113的表面的第一对准标记的对准识别区域及用于真空吸附半导体器件113的第一中空部。然而，对准识别区域还可兼具作为与真空发生器相通的中空部的功能。

图6为示出本发明的一个实施方式的另一示例的半导体制造装置600的框图。参照图6，半导体制造装置600具有接合单元601、控制部107、第一拍摄部109及第二拍摄部111。在图6中对与图1中示出的半导体装置100的结构相同或相似的结构标注了相同的参照标记。半导体制造装置600中，除接合单元601的结构之外，与参照图1至图5进行了说明的半导体制造装置100的结构相同，因此在此省略详细的说明。

在图6的半导体制造装置600中，接合单元601与半导体装置100的接合单元101同样地，从切割了的晶片取出半导体器件113并保持。接合单元601具有：接合头603，用于吸附并保持半导体器件113；以及支承部105，固定于接合头603。接合头603在与半导体器件113相接触的部分具有弹性部件。弹性部件优选具有导电性。在半导体制造装置600中，接合头603的整体由弹性部件形成。接合头603设置有贯通接合头603的第一开口部605、设置于第一开口部605内的镜607及与第一开口部605相连接的拍摄用第二开口部609。在支承部105上，设置有中空部611，所述中空部611的一端与真空发生器117相连通，另一端与开口部605相连接。

在此，通过设置于接合头603的第一开口部605，可对设置于半导体器件113的相对于接合头603的被接触面上的可光学性读取的第一对准标记进行检测。将设置于第一开口部605的镜607设定为，将包括第一对准标记在内的半导体器件113的表面的像向拍摄用第二开口部609的方向反射，利用第一拍摄部109从第二开口部609拍摄反射的像，由此能够拍摄第一对准标记。

在半导体制造装置600中，镜607的配置位置不局限于接合头603的第一开口部605，只要配置于能够反射包括第一对准标记在内的半导体器件的表面的像的位置即可。镜607的数量可以为1个或更多。另外，拍摄用的第二开口部609的配置位置不局限于接合头603，还可设置于支承部105。在这种情况下，第二开口部609可以与中空部611相连接。

在半导体器件微小的情况下，用于吸附并保持该半导体器件的接合头的尺寸也设计得小。在接合头的尺寸小的情况下，有可能难以将与真空发生器相连通的中空部和用于识别第一对准标记的对准识别区域分别设置于接合头。在半导体制造装置600的接合单元601中，作为对准识别区域的第一开口部605与真空发生器相连通，因此无需将与真空发生器相连通的额外的中空部设置于接合头603，可吸附及保持微小的半导体器件113，并对第一对准标记进行拍摄。

本发明的半导体制造装置及用于该半导体制造装置的接合头不局限于以上说明的实施方式，可在不脱离宗旨的范围内进行适当的变更。在以上的说明中，考虑半导体器件的损伤或对被搭载体的接合性，说明了在与半导体器件相接触的部分中包括弹性材料的接合头，然而在接合头和半导体器件之间未混入异物，并且可保持被搭载体的接合面与半导体器件的表面全域之间的平行时，只需接合头具有对准识别区域即可，在与半导体器件相接触的部分中可以不包括弹性材料。在这种情况下，例如，接合头可由硬质材料或陶瓷等构成。