(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定容器に微小ボールを供給する方法であって、ボール供給手段から前記容器に供給されるべき微小ボールのボール数量をボールカウンタで計数し、前記容器内に収容される微小ボールの量が最適範囲に維持されるように微小ボールの供給量を制御することを特徴とする微小ボール供給方法。
【請求項２】
前記容器から排出された微小ボールの数量を検知し、この排出数量の多少に応じて前記ボール供給手段からのボール供給量を制御することを特徴とする請求項１に記載の微小ボール供給方法。
【請求項３】
前記容器から排出された微小ボールとほぼ同数の微小ボールが、つぎのボール排出までに供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の微小ボール供給方法。
【請求項４】
所定容器に微小ボールを供給するボール供給手段と、前記ボール供給手段から前記容器に供給されるべき微小ボールのボール数量を計数するボールカウンタと、を備え、前記ボールカウンタにより微小ボールを計数しながら、前記ボール供給手段から前記容器に微小ボールを供給することを特徴とする微小ボール供給装置。
【請求項５】
請求項４に記載の微小ボール供給装置において、
前記容器から排出された微小ボールの数量データに基づき、前記容器に適量の微小ボールを供給するように前記ボール供給手段を駆動させる駆動制御手段を備えたことを特徴とする微小ボール供給装置。
【請求項６】
前記ボール供給手段は単一の微小ボールを通過させるように設定されたシュートを備え、このシュートを通過する微小ボールが前記ボールカウンタによってカウントされることを特徴とする請求項５に記載の微小ボール供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップの電極等に微小金属ボールで成るバンプを形成する際、その微小金属ボールを装置の所定容器に供給するための方法および及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より半導体チップの電極と外部回路等との接合媒体となるバンプとして、ウェハバンプ，スタッドバンプおよび転写バンプ等が知られている。近年、半導体装置の高密度化に伴って、電極の狭ピッチ化あるいはバンプの微小化が進んでいる。バンプを形成すべき微小金属ボールを予め半導体チップの電極と同一座標に配列させ、それを一括で電極上に接合するようにしたバンプの形成方法が実用化されつつある。
【０００３】
この微小金属ボールによりバンプを形成する方法では、例えば図３に示したように半導体チップの電極に対応する多数のボール配列孔１ａを有する配列基板１を備えた配列ヘッド１０を用いる。配列ヘッド１０は吸引チャンバ２によって真空引きされるようになっている。吸引チャンバ２には真空源としての真空ポンプ３が接続される。配列ヘッド１０は、アクチュエータ４によって昇降可能に支持されている。
【０００４】
配列ベッド１０の下方には、バンプを形成するための微小金属ボールＢを収容する容器２０が配置されている。配列基板１を所定タイミングで図３の１点鎖線ように容器２０内に下降させることで、ボール配列孔１ａに微小金属ボールＢを吸着させ、吸着した微小金属ボールＢを図示しないボール接合ステージに搬送する。なお、ボール配列孔１ａに微小金属ボールＢを吸着させる際、容器２０を加振することで容器２０内で微小金属ボールＢを浮遊状態にし、吸着し易くする等の手段がとられる。
【０００５】
かかるバンプ形成方法もしくは装置において、容器２０には微小金属ボールＢに過不足が生じないように、適当なタイミイングで適当量だけ微小金属ボールＢが供給される。容器２０における微小金属ボールＢの供給量は、重さで管理するようにしている。容器２０内の微小金属ボールＢの量が少なくなったら適宜装置を止めて供給するというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ボール接合ステージにおいて配列基板１に吸着させた微小金属ボールＢを半導体チップの電極に接合する際、ボール配列孔１ａに微小金属ボールＢが適正に吸着されていることが、このバンプ形成方法では極めて重要である。つまり各ボール配列孔１ａには１つの微小金属ボールＢが適正に吸着されていなければならない。
【０００７】
図３のように配列基板１を容器２０内に下降させて、ボール配列孔１ａに微小金属ボールＢを吸着させる場合、容器２０内に収容されている微小金属ボールＢの量の多少によってボール吸着の成功率が変化する。すなわち、図４に示したように微小金属ボールＢの量が最適範囲から外れて極端に少なく、あるいは多い場合にはボール吸着の成功率が低下する。また、最適範囲の幅自体もボール径等によって点線のように変動する場合がある。
【０００８】
容器２０内に収容される微小金属ボールＢを最適範囲の量で供給したいが、微小金属ボールＢは極めて微小であるため（直径数十μｍ程度のものも登場している）、ある程度まとまった重量でその量を把握せざるを得ない。このように容器２０内に収容される微小金属ボールＢの量を重さで管理しているため、大雑把な供給となってしまう。従って高い成功率でボール吸着を行うのことが実質的に困難になるのが実情である。
【０００９】
本発明はかかる実情に鑑み、この種の微小ボールを正確に供給し得る方法および装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の微小ボール供給方法は、所定容器に微小ボールを供給する方法であって、ボール供給手段から前記容器に供給されるべき微小ボールのボール数量をボールカウンタで計数し、前記容器内に収容される微小ボールの量が最適範囲に維持されるように微小ボールの供給量を制御するものである。
【００１１】
また、本発明の微小ボール供給方法において、前記容器から排出された微小ボールの数量を検知し、この排出数量の多少に応じて前記ボール供給手段からのボール供給量を制御することを特徴とする。
また、本発明の微小ボール供給方法において、前記容器から排出された微小ボールとほぼ同数の微小ボールが、つぎのボール排出までに供給されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の微小ボール供給装置は、所定容器に微小ボールを供給するボール供給手段と、前記ボール供給手段から前記容器に供給されるべき微小ボールのボール数量を計数するボールカウンタと、を備え、前記ボールカウンタにより微小ボールを計数しながら、前記ボール供給手段から前記容器に微小ボールを供給するものである。
【００１３】
また、本発明の微小ボール供給装置において、前記容器から排出された微小ボールの数量データに基づき、前記容器に適量の微小ボールを供給するように前記ボール供給手段を駆動させる駆動制御手段を備えたことを特徴とする。
また、本発明の微小ボール供給装置において、前記ボール供給手段は単一の微小ボールを通過させるように設定されたシュートを備え、このシュートを通過する微小ボールがボールカウンタによってカウントされることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、この種のバンプ形成において、微小金属ボールを所定容器に供給する際、該容器から排出され、あるいは使用された微小金属ボールの数量に基づいて、その排出数量を補充すべく容器へ供給すべき微小金属ボールの数量を算出する。容器へ微小金属ボールを供給するとき、シュートを通過する微小金属ボールはボールカウンタによって正確にカウントされる。このように微小金属ボールの個数を計数しながら容器に供給することで、容器内の微小金属ボールの数量をつねに最適範囲に維持することができる。本発明は、ボールの径によらずに適用できるが、特に従来からの重さを測る方法では数制御が困難な３００μｍ以下の小サイズのボールに対してその効果が著しい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１および図２に基づき、従来例と実質的に同一または対応する部材には同一符号を用いて、本発明による微小ボール供給方法および装置の好適な実施の形態を説明する。
【００１６】
この実施形態において、半導体チップの電極等に微小金属ボールで成るバンプを形成する際、その微小金属ボールを所定容器に収容し、容器内の微小金属ボールを配列ヘッドによって吸着するものとする。このように微小金属ボールを吸着した配列ヘッドをつぎの接合ステージへと移動させることで、該容器から微小金属ボールが一定量ずつ排出される。
【００１７】
図１は、本発明方法に使用する微小ボール供給装置の要部構成を示している。図において、既に説明したように配列ヘッド１０は、半導体チップの電極に対応する多数のボール配列孔を有する配列基板を備え、吸引チャンバを介して真空引されるようになっている（図３参照）。配列ヘッド１０はまた、容器２０の上方で昇降可能に支持されており、配列基板を所定タイミングで容器２０内に下降させることで、そのボール配列孔に微小金属ボールＢを吸着させる。
【００１８】
この実施形態においてまた、ボール供給手段としてリニアフィーダ３０を備えている。リニアフィーダ３０にはシュート３１が付設されており、このシュート３１から微小金属ボールＢを容器２０に供給する。リニアフィーダ３０は駆動部３２によって駆動される。駆動部３２は駆動制御回路を含んでおり、リニアフィーダ３０の出力を自在に制御可能に構成されている。
【００１９】
シュート３１は１つの微小金属ボールＢを通過させるように設定されている。シュート３１の途中には、通過する微小金属ボールＢを計数するためのカウンタ４０が設置されている。カウンタ４０は、投光器４１および受光器４２を含んでいる。投光器４１は例えば可視光レーザ光を照射するようになっているが、投光器４１および受光器４２間の光路上における微小金属ボールＢの有無に応じて、投光器４１から照射されたレーザ光が受光器４２によって受光される。
【００２０】
すなわち、図示のように投光器４１および受光器４２間の光路を微小金属ボールＢが通過すると、受光器４２の出力がＯＮ／ＯＦＦ切り換わることで微小金属ボールＢをカウントすることができる。なお、投光器４１においてレーザ光を用いることにより、極微小な微小金属ボールＢであっても受光器４２によって的確に検知し、正確な計数データを得ることができる。
【００２１】
図２は、本実施形態における概略構成を示すブロック図である。リニアフィーダ３０は、駆動部３２の駆動制御回路３３により駆動制御される。この例では駆動制御回路３３はＣＰＵ３４の命令を受け、リニアフィーダ３０の出力を調整するようになっている。カウンタ４０からは、微小金属ボールＢをカウントした際の計数値データがＣＰＵ３４へ出力される。また、配列ヘッド１０が容器２０から排出された微小金属ボールＢの数量は常時、ＣＰＵ３４へ入力される。
【００２２】
上記構成において、配列ヘッド１０は、その配列基板のボール配列孔に微小金属ボールＢを吸着し、所定のサイクルタイムで接合ステージへ移動搬送させる。このように容器２０から微小金属ボールＢが一定量ずつ排出される。容器２０からの微小金属ボールＢの排出もしくは使用数量は、配列ヘッド１０の吸着回数から正確に求めることができ、その数量データはＣＰＵ３４へ入力される。
【００２３】
ところで、前述のように配列ヘッド１０における微小金属ボールＢの吸着成功率は、容器２０内に収容される微小ボールＢの量に左右される。ＣＰＵ３４は微小金属ボールＢの排出数量から、この排出数量を補充すべく容器２０へ供給すべき微小金属ボールＢの数量を算出する。そして、ＣＰＵ３４は駆動制御回路３３を介してリニアフィーダ３０を駆動し、容器２０へ微小金属ボールＢを供給させる。この場合シュート３１を通過する微小金属ボールＢはカウンタ４０によって正確にカウントされる。微小金属ボールＢの個数を１つ１つカウントしながら容器２０に供給することで、容器２０内の微小金属ボールＢの数量をつねに最適範囲に維持することができる。シュートの構造（径）は例えばボール直径の２倍よりも小さく、ボール直径よりも大きくしておけば単一のボールを通過させることができる。また、ガラス管等の透明材でそのシュートを作製すれば、シュートに窓を設定することなく、レーザ光等のボールのカウントが可能である。また、シュートは複数あってもよい。
【００２４】
このように微小金属ボールＢを１つ１つカウントしながら容器２０に供給することで、微小金属ボールＢの供給量を個数で管理することができる。従って、ボール吸着の成功率に最適範囲の量の微小金属ボールＢを供給することができ、配列ヘッド１０の吸着成功率を高レベルに維持する結果、高い生産性を実現することができる。本実施形態では、直径が３５，５０，８０，１００μｍ金ボールの場合と直径が５０，１００，１５０，２００μｍ半田ボールの場合について、本発明の生産性を確認することができた。
【００２５】
なお、上記実施形態において、ボール供給手段としてリニアフィーダ３０を備えた例を説明したが、所謂円形フィーダ等のボール供給手段を用いることができる。この場合にも上記実施形態を同様な作用効果を得ることができる。
また、上記実施形態のようにバンプ形成工程において容器２０に微小金属ボールＢを供給する場合の他に、例えば所定数量の微小金属ボールＢを一定のビン容器等に詰めておく場合にも本発明を有効に適用可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、この種のバンプ形成において、微小金属ボールを所定容器に供給する際、微小金属ボールを個数で管理しながら供給することで、容器内の微小金属ボールの数量をつねに最適範囲に維持することができる。これにより配列ヘッドにおけるボール吸着の際つねに高い成功率を保証し、生産性を格段に向上し得る等の利点を備えている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用する微小ボール供給装置の要部構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態における概略構成を示すブロック図である。
【図３】従来のバンプ形成方法に使用するボール配列ヘッドまわりの要部構成を示す図である。
【図４】従来のバンプ形成方法に使用するボール配列ヘッドにおける微小金属ボールの数量とボール吸着成功率との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０    配列ヘッド
２０    容器
３０    リニアフィーダ
３１    シュート
３２    駆動部
３３    駆動制御回路
３４    ＣＰＵ
４０    カウンタ
４１    投光器
４２    受光器
【図１】
0003713127.tif 000002
【図２】
0003713127.tif 000003
【図３】
0003713127.tif 000004
【図４】
0003713127.tif 000005