(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端面にチップの吸着口を有するボンディングツールと、チップを吸着したボンディングツールを基板に押圧するための加圧手段と、ボンディングツールに水平方向の振動を与えるための超音波発生手段とを有し、チップに基板への押圧を掛けながら振動を与えてチップを基板にボンディングするボンディング装置のボンディングツールにおいて、ボンディングツールのチップが当接する先端面を、チップから発生する微小異物が入り込む微細溝で形成したことを特徴とするボンディングツール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波発生手段による振動を利用して、チップを基板にボンディングする装置において、チップを吸着してボンディングするボンディングツールの改良に関するものであって、主としてフリップチップボンディング装置のボンディングツールの先端面に主眼をおいて開発されたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、超音波発生手段による振動を利用してチップを基板にボンディングするフリップチップボンディング装置は、基板とチップの位置合わせを行った後、ボンディングツールによりチップを基板に対して押圧しながら、超音波発生手段によりチップ裏面より超音波振動を加え、チップを基板にボンディングするものであった。
【０００３】
しかし、この種のボンディング装置では、ボンディングツールの先端、即ち、チップの吸着面に微小異物が付着することがあり、ボンディングに悪影響を及ぼしていた。例えば、チップのエッジ等で発生するクラック粉やチップのこすれによる粉塵等がボンディングツールの先端面に固着したり、又は、ウエハの粘着シートの粘着剤がボンディングツールの先端面に付着したりすることにより、超音波振動のチップへの伝達効率を低下させ、ボンディング不良を起こすといった問題が生じていた。
【０００４】
特に、ボンディングツールの先端面が、鏡面仕上げのような場合には、微小異物の付着が著しいものであった。これは、一旦ボンディングツールの先端面に付着した微小異物の逃げ場がなく、繰り返しのボンディングにより微小異物が押圧され、ボンディングツールの先端面に強固に付着し、累積するためであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するため、ボンディング装置におけるボンディングツールの先端面に、微小異物の逃げ場を設けることにより、ボンディングツールの先端面に微小異物が付着した場合にもボンディングへの悪影響が出ないものとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、先端面にチップの吸着口を有するボンディングツールと、チップを吸着したボンディングツールを基板に押圧するための加圧手段と、ボンディングツールに水平方向の振動を与えるための超音波発生手段とを有し、チップに基板への押圧を掛けながら振動を与えてチップを基板にボンディングするボンディング装置のボンディングツールにおいて、ボンディングツールのチップが当接する先端面を、チップから発生する微小異物が入り込む微細溝で形成したことを特徴とするボンディングツールを提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施例とともに本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明に利用されるボンディング装置の概略図である。図１に表れるボンディング装置は、超音波発生手段を有するフリップチップボンディング装置である。
【０００８】
該フリップチップボンディング装置は、Ｚ軸駆動機構１に従って上下動し、且つ、Θ軸駆動機構２に従って回転するボンディングヘッド３と、Ｘ軸駆動機構４によりＸ軸方向へ、Ｙ軸駆動機構５によりＹ軸方向への移動を可能とされたＸＹテーブル６上に設置された基板ステージ７とを有する。
【０００９】
ボンディングヘッド３の下端部には、先端面にチップ１１の吸着口３２を形成したボンディングツール３１が装着されており、ボンディングツール３１の上方には、チップ１１を吸着して基板１０に押圧するときの加圧制御手段がボンディングヘッド３を上下動させるＺ軸駆動機構１に設けられている。このＺ軸駆動機構１と加圧制御手段とが、本発明におけるチップ１１を吸着したボンディングツール３１を基板１０に押圧するための加圧手段となる。
【００１０】
ボンディングツール３１の上部には、チップ１１を吸引吸着するための負圧を発生させるチップ吸着バキューム（図示されていない）が、吸引通路９を介して接続されており、ボンディングツール３１の吸着口３２に負圧を与えている。
【００１１】
実施例でのボンディングツール３１の材質は、超硬質のタングステンカーバイトである。図２に示されるようにボンディングツール３１は、先端面３３において、複数の微細溝３４が形成されている。この微細溝３４は、側面状態で観察すると、周期的な微小の山部３５と谷部３６を有する。これにより微小異物３７の逃げ場となる微細溝３４を形成する。
【００１２】
即ち、ボンディングツール３１がチップ１１を吸引吸着した際にチップ１１のエッジ等から発生するクラック粉や、ウエハの粘着シートの粘着剤等の微小異物３７を谷部３６に入り込ませる。尚、微細溝３４は、チップ１１から発生する微小異物３７が入り込める大きさのもので、実施例において微細溝３４の山部３５から谷部３６までの深さは１００ミクロン以下、好ましくは概ね０．２ミクロン乃至５０ミクロンであり、谷部の幅（山部から次の山部までの間隔）は５ミクロン乃至１００ミクロンである。尚、図示した微細溝３４は、構成を明確にするため、誇張して描かれたものである。
【００１３】
図３乃至図６は、ボンディングツール３１の先端面３３の微細溝３４の実施例の概略を示すもので、図３に表れる先端面３３の微細溝３４は、先端面３３の正方形状に対して、一辺に水平または垂直の平行直線状に形成したものであり、図４に表れる先端面３３の微細溝３４は、先端面３３の正方形状に対して、斜めの直線状に形成したものである。微細溝３４は、一部が吸着口３２に連通しているが、微細なものであるので、チップ１１の吸着力は低下せず、ボンディング時にチップ１１のずれを生じない。
【００１４】
図５に表れる先端面３３の微細溝３４は、先端面３３の正方形状に対して、格子状に形成したものであり、図６に表れる先端面３３の微細溝３４は、先端面３３の正方形状に対して、吸着口３２を中心とする同心円を吸着口３２より外側に向かって複数形成したものである。但し、先端面３３の微細溝３４の形状は、これらの形状に限定されるものではない。尚、微細溝３４が存在することにより、吸着口３２の周りで不要な吸引力が発生して、チップ１１が回転してしまう現象を防止することもできる。
【００１５】
ボンディングツール３１の上部側方には、ボンディングツール３１を水平方向に振動させる超音波発生手段８が装着されている。又、ボンディングツール３１の下方には、エアシリンダ１３により、ボンディングツール３１の先端面３３と待避位置との間の移動が可能とされた吸引ノズル１２が設けられており、該吸引ノズル１２は、図示されていない吸引手段に接続されており、微細溝３４に入り込んだ微小異物３７の除去に用いられる。図１に示される吸引ノズル１２は、ボンディングツール３１の先端面３３から待避位置へ待避している状態を表す。
【００１６】
以下、本発明に利用されるボンディング装置のボンディング手順について説明する。先ず、ボンディングツール３１は図示されていない別設のチップ供給装置よりチップ１１が供給される。本発明に利用されるチップ１１は、寸法が、０．３ミリメートル乃至８ミリメートルであり、チップ材質が、シリコン、ガリウムヒ素、サファイヤガラス、水晶等である。このときボンディングツール３１は、図示されていないチップ吸着バキュームにより吸引されているので、チップ１１を吸着口３２にて吸着する。吸引吸着後、ボンディングツール３１はＺ軸駆動機構１により上方へ移動する。
【００１７】
他方、基板ステージ７上には、基板１０が供給され、位置決め配置された基板１０がボンディングツール３１の真下に位置する。次に、Ｚ軸駆動機構１によりボンディングツール３１を下降させて、加圧制御手段を作動させながらチップ１１を吸着したボンディングツール３１を基板１０に押圧する。この際、超音波発生手段８によりボンディングツール３１に対して水平方向の振動を与える。即ち、チップ１１に基板１０への押圧を掛けながら振動を与えてチップ１１を基板１０にボンディングする。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は如上のように構成されたため、以下のような効果を発揮する。
第１に、チップが当接するボンディングツールの先端面を、チップ等から発生する微小異物が入り込む微細溝で形成したため、微小異物は微細溝に入り込み、繰り返しのボンディングの圧接による強固な付着も生じず、微細溝に入った微小異物も落下や吸引により簡単に排除できるものとなった。従って、微小異物の付着による超音波振動のチップへの伝達効率の低下等を生じず、ボンディング不良を起こすことがなくなった。
【００１９】
第２に、微細溝は、ボンディングツールの先端面に形成されているが、微細なものであるので、チップの吸着力は低下はせず、ボンディング時のチップのずれを生じない。更に、ボンディングツール先端面に微細溝が存在することにより、吸着口の周りで不要な吸引力が発生して、チップが回転してしまうといった現象も防止することができるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に利用されるボンディング装置の概略図
【図２】微小異物の付着したボンディングツールを示す側面図
【図３】ボンディングツールの先端面の微細溝の一実施例を示す平面図
【図４】同他実施例を示す平面図
【図５】同他実施例を示す平面図
【図６】同他実施例を示す平面図
【符号の説明】
１．．．．．．．Ｚ軸駆動機構
２．．．．．．．Θ軸駆動機構
３．．．．．．．ボンディングヘッド
４．．．．．．．Ｘ軸駆動機構
５．．．．．．．Ｙ軸駆動機構
６．．．．．．．ＸＹテーブル
７．．．．．．．基板ステージ
８．．．．．．．超音波発生手段
９．．．．．．．吸引通路
１０．．．．．．基板
１１．．．．．．チップ
１２．．．．．．吸引ノズル
１３．．．．．．エアシリンダ
３１．．．．．．ボンディングツール
３２．．．．．．吸着口
３３．．．．．．先端面
３４．．．．．．微細溝
３５．．．．．．山部
３６．．．．．．谷部
３７．．．．．．微小異物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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