(57)【要約】【課題】  タクトタイムが短く、安価なボンディング装置を提供する。【解決手段】  ボンディングヘッドをボンディングポイントへ移動する際に、角錐コレット２２の凹部３２にチップ３を吸引する為の負圧を供給しつつ、角錐コレット２２に超音波振動を付与する。このとき、凹部３２の各側面４１はチップ３の各辺４２と線接触する傾斜面で構成され、対向した側面４１，４１間の幅寸法Ｈは奥側へ向かうに従って狭くなるように設定されている。このため、チップ３は、凹部３２に供給された負圧を受けるとともに超音波振動を受けて振動するより、凹部３２の中心位置Ｃからずれた位置で吸着された状態６１であっても、凹部３２の中心位置Ｃへ案内され、中心位置Ｃで位置決めされた位置決め状態６２を形成することができる。【選択図】        図３
2006303257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングヘッドに設けられたコレットの吸着面に矩形状のチップを吸着する為の凹部を設け、該凹部の各側面を、前記チップの各辺と線接触する傾斜面で構成するとともに、対向した側面間の幅寸法が奥側へ向かうに従って狭くなるように設定する一方、当該コレットに超音波振動を付与する機能を備えたボンディング装置であって、
前記コレットに前記チップを吸着して該チップをボンディングポイントへ移動するまでの間に、前記チップを吸引する為の負圧を前記凹部に供給しつつ前記コレットに超音波振動を付与して前記凹部の中心位置への前記チップの移動を促進するセルフアライメント手段と、
前記チップを前記ボンディングポイントへ移動する際に、前記コレットを前記ボンディングポイントに対して位置合わせする位置合わせ手段と、
を備えたことを特徴とするボンディング装置。
【請求項２】
ウェハからピックアップしたチップを反転して前記ボンディングヘッドに受け渡すフリップヘッドを備え、
該フリップヘッドに保持した前記チップを前記ボンディングヘッドに受け渡した後に、前記フリップヘッドのチップ保持面の画像を取得して該チップ保持面に前記チップが残存するか否かを判断する受渡確認手段と、
前記チップ保持面に前記チップが残存する場合に、当該フリップヘッドに残存した前記チップの前記ボンディングヘッドへの受け渡しを行う再受渡手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップをワークにボンディングするボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、チップをワークにボンディングする際には、図８に示すように、フリップチップボンディング装置７０１が用いられていた。
【０００３】
このフリップチップボンディング装置７０１でボンディングを行う際には、ピックアップ対象となるウェハ７０２のチップ７０３をウェハ認識カメラ７０４で認識し、このチップ７０３をフリップヘッド７０５でピックアップした後、当該フリップヘッド７０５を反転する。この状態において、裏面認識カメラ７０６で前記チップ７０３の裏面を確認した後、前記フリップヘッド７０５に保持された前記チップ７０３をボンディングヘッド７０７に受け渡す。
【０００４】
次に、前記フリップヘッド７０５をピックアップ位置へ移動するとともに、バンプ認識カメラ７１１によって、前記ボンディングヘッド７０７に前記チップ７０３が受け渡されているか否かを判断するとともに、そのチップ７０３表面の確認とコレット７１２への吸着位置とを確認する。そして、当該ボンディングヘッド７０７に吸着されたチップ７０３とワーク７１３のボンディングポイントＢＰとが一致するように前記ボンディングヘッド７０７を移動してボンディングを行っていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来のボンディング装置にあっては、ボンディングヘッド７０７のコレット７１２へのチップ７０３の吸着位置を確認する為のバンプ認識カメラ７１１を、ウェハ７０２とワーク７１３との間に設けなければならず、ボンディングヘッド７０７の移動距離Ｌ１が長くなってしまう。
【０００６】
また、前記バンプ認識カメラ７１１で前記チップ７０３を撮影する間は、前記ボンディングヘッド７０７を移動することができない。
【０００７】
これらから、タクトタイムを要するという問題があった。
【０００８】
また、高価なバンプ認識カメラ７１１を必要とすることから、低コスト化の阻害要因となっていた。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、タクトタイムが短く、安価なボンディング装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために本発明の請求項１のボンディング装置にあっては、ボンディングヘッドに設けられたコレットの吸着面に矩形状のチップを吸着する為の凹部を設け、該凹部の各側面を、前記チップの各辺と線接触する傾斜面で構成するとともに、対向した側面間の幅寸法が奥側へ向かうに従って狭くなるように設定する一方、当該コレットに超音波振動を付与する機能を備えたボンディング装置であって、前記コレットに前記チップを吸着して該チップをボンディングポイントへ移動するまでの間に、前記チップを吸引する為の負圧を前記凹部に供給しつつ前記コレットに超音波振動を付与して前記凹部の中心位置への前記チップの移動を促進するセルフアライメント手段と、前記チップを前記ボンディングポイントへ移動する際に、前記コレットを前記ボンディングポイントに対して位置合わせする位置合わせ手段と、を備えている。
【００１１】
すなわち、ボンディングヘッドに設けられたコレットにチップを吸着してボンディングポイントへ移動するまでの間に、前記コレットの凹部に前記チップを吸引する為の負圧を供給しつつ、当該コレットに超音波振動を付与する。
【００１２】
このとき、前記凹部は、各側面がチップの各辺と線接触する傾斜面で構成されるとともに、対向した側面間の幅寸法が奥側へ向かうに従って狭くなるように設定されている。このため、前記チップは、前記凹部に供給された負圧を受けるとともに前記超音波振動を受けて振動することによって、前記凹部の中心位置へ案内される。
【００１３】
そして、このチップをボンディングポイントへ移動する際には、前記コレットを前記ボンディングポイントに対して位置合わせする。このとき、前記チップは、前記コレットの前記凹部の中心位置に案内されている。このため、前記コレットを前記ボンディングポイントへ位置合わせするだけで、当該コレットに吸着された前記チップを、前記ボンディングポイントへ正確に移動することができる。
【００１４】
また、請求項２のボンディング装置においては、ウェハからピックアップしたチップを反転して前記ボンディングヘッドに受け渡すフリップヘッドを備え、該フリップヘッドに保持した前記チップを前記ボンディングヘッドに受け渡した後に、前記フリップヘッドのチップ保持面の画像を取得して該チップ保持面に前記チップが残存するか否かを判断する受渡確認手段と、前記チップ保持面に前記チップが残存する場合に、当該フリップヘッドに残存した前記チップの前記ボンディングヘッドへの受け渡しを行う再受渡手段と、をさらに備えている。
【００１５】
すなわち、ウェハのチップは、フリップヘッドでピックアップされるとともに、該フリップヘッドで反転されて前記ボンディングヘッドに受け渡される。
【００１６】
そして、前記フリップヘッドのチップをボンディングヘッドに受け渡した際には、前記フリップヘッドのチップ保持面の画像を取得して、該チップ保持面に前記チップが残存するか否かを判断する。このとき、前記チップ保持面に前記チップが残存する場合には、当該フリップヘッドに残存した前記チップが前記ボンディングヘッドに再度受け渡される。
【００１７】
このように、前記フリップヘッドで反転されたチップの裏面を確認するカメラを利用することで、受渡状態が確認されるとともに、受け渡し失敗時には、再度受け渡しが行われる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明の請求項１のボンディング装置にあっては、ボンディングヘッド移動時にコレットの凹部に負圧を供給しつつ当該コレットに超音波振動を付与することによって、前記コレットへの前記チップの吸着位置を定めることができる。
【００１９】
このため、このチップをボンディングポイントへ移動する際には、前記コレットを前記ボンディングポイントに位置合わせするだけで、前記ボンディングポイントに対する前記チップの位置出しを正確に行うことができる。
【００２０】
したがって、コレットへのチップの吸着位置を確認する為のバンプ認識カメラを移動経路途中に設けなければならなかった従来と比較して、ボンディングヘッドの移動距離を短くすることができる。また、前記バンプ認識カメラで前記チップを撮影する間、ボンディングヘッドを停止しなければならなかった従来と比較して、タクトタイムを短くすることができる。
【００２１】
そして、高価なバンプ認識カメラが不要となるため、低コスト化も図ることができる。
【００２２】
また、請求項２のボンディング装置においては、フリップヘッドで反転されたチップの裏面を確認するカメラを利用して、受渡状態を確認することができる。これにより、前記カメラの有効活用を図ることができる。
【００２３】
また、受け渡し失敗時には、再度受け渡しを行うことができる。これにより、歩留まりを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。図１は、本実施の形態にかかるボンディング装置１を示す図であり、該ボンディング装置１は、ウェハ２のチップ３を反転してステージ４に支持されたワーク５のボンディングポイントＢＰにボンディングする装置である。前記チップ３又は前記ワーク５のボンディングポイントＢＰ又はその両方には、予めバンプが設けられており、前記ワーク５のボンディングポイントＢＰに前記チップ３を圧接して超音波振動を加えることによって、前記バンプを接合して前記チップ３を前記ワーク５にボンディングできるように構成されている。
【００２５】
このボンディング装置１は、ウェハリング１１のウェハ２がダイシングされてなる矩形状のチップ３をピックアップするフリップヘッド１２を備えており、該フリップヘッド１２は、前記チップ３を保持するチップ保持面１３が真下を向いた状態と真上を向いた状態との間で回動できるように構成されている。これにより、前記チップ保持面１３をピックアップポイントＰＰにおいて真下へ向けた状態で前記ウェハ２のチップ３をピックアップするとともに、前記チップ保持面１３を受渡ポイントＵＰで真上に向けることによって保持した前記チップ３を反転できるように構成されている。
【００２６】
また、前記ボンディング装置１は、前記受渡ポイントＵＰにおいて、前記フリップヘッド１２に保持された前記チップ３を受け取るボンディングヘッド２１を備えており、該ボンディングヘッド２１は、前記受渡ポイントＵＰと前記ボンディングポイントＢＰとの間を移動できるように構成されている。このボンディングヘッド２１には、角錐コレット２２が取り付けられているとともに、該角錐コレット２２に超音波振動を付与する超音波発信器を備えている（図示省略）。
【００２７】
図２は、前記角錐コレット２２の下端部を示す断面図であり、該角錐コレット２２の下端は、前記チップ３を吸着する吸着面３１を構成している。該吸着面３１には、前記チップ３を吸着する為の矩形状の凹部３２が形成されており、該凹部３２奥側の底面３３には、負圧供給穴３４が開口している。該負圧供給穴３４は、負圧供給源に接続されており、前記凹部３２に前記チップ３を吸着する為の負圧が供給されるように構成されている。
【００２８】
前記凹部３２の各側面４１は、前記チップ３の各辺４２と線接触する傾斜面で構成されており、対向した側面４１，４１間の幅寸法Ｈは、当該凹部３２の奥側へ向かうに従って狭くなるように設定されている。また、前記幅寸法Ｈは、前記底面３３において、前記チップ３の幅寸法より小さくなるように設定されている。これにより、前記各側面４１で包囲された前記凹部３２は、頂点部が水平に削られた四角錐形状を成している。
【００２９】
そして、前記ボンディング装置１には、図１に示したように、前記ピックアップポイントＰＰの真上にウェハ認識カメラ５１が設けられており、該ウェハ認識カメラ５１によって前記フリップヘッド１２でピックアップされるチップ３の画像を取得できるように構成されている。また、前記受渡ポイントＵＰの真上には、裏面確認カメラ５２が設けられており、該裏面確認カメラ５２によって、反転された前記フリップヘッド１２のチップ保持面１３の画像を取得できるように構成されている。さらに、前記ボンディングポイントＢＰの真上には、フレーム認識カメラ５３が設けられており、該フレーム認識カメラ５３によって、チップ３がボンディングされる前記ワーク５のボンディングポイントＢＰの画像を取得できるように構成されている。
【００３０】
以上の構成にかかる本実施の形態の動作を、図３に示すフローチャートに従って説明する。
【００３１】
すなわち、ワーク５へのボンディングを開始する際には、図４に示すように、ウェハ認識カメラ５１で画像を取得してピックアップ対象となるチップ３を認識し（Ｓ１）、ピックアップポイントＰＰのチップ３をフリップヘッド１２でピックアップして受渡ポイントＵＰで反転することにより、チップ保持面１３に保持したチップ３の裏面を真上に向けるとともに、裏面確認カメラ５２で前記チップ３裏面の画像を取得して当該裏面の状態を確認する（Ｓ２）。
【００３２】
そして、図５に示すように、ボンディングヘッド２１を前記受渡ポイントＵＰへ移動して前記フリップヘッド１２に保持された前記チップ３を前記ボンディングヘッド２１に受け渡すとともに（Ｓ３）、フレーム認識カメラ５３で前記ワーク５の画像を取得してボンディングポイントＢＰの状態を確認する（Ｓ４）。
【００３３】
次に、図６に示すように、前記ボンディングヘッド２１をボンディングポイントＢＰへ向けて移動するとともに、前記チップ３を吸着した角錐コレット２２の凹部３２に前記チップ３を吸引する為の負圧を供給しつつ、前記角錐コレット２２に超音波振動器から発振した超音波振動を付与する（Ｓ５）。
【００３４】
このとき、前記凹部３２は、図２に示したように、各側面４１が前記チップ３の各辺４２と線接触する傾斜面で構成されるとともに、対向した側面４１，４１間の幅寸法Ｈが奥側へ向かうに従って狭くなるように設定されている。このため、前記チップ３は、前記凹部３２に供給された負圧を受けるとともに前記超音波振動を受けて振動することにより、前記凹部３２の中心位置Ｃからずれた位置で吸着された状態６１であっても、前記凹部３２の中心位置Ｃに案内され、該中心位置Ｃで位置決めされた位置決め状態６２を形成することができる。
【００３５】
次に、前記裏面確認カメラ５２によってフリップヘッド１２のチップ保持面１３の画像を取得して該チップ保持面１３の状態を確認し（Ｓ６）、このチップ保持面１３に前記チップ３が残存するか否かを判断する（Ｓ７）。このとき、前記チップ保持面１３に前記チップ３が残存する場合には、前記ボンディングヘッド２１を前記受渡ポイントＵＰへ移動して、前記フリップヘッド１２に残存した前記チップ３を前記ボンディングヘッド２１に再度受け渡す。
【００３６】
このように、前記フリップヘッド１２で反転された前記チップ３の裏面を確認する前記裏面確認カメラ５２を利用して、受渡状態を確認することができる。これにより、前記裏面確認カメラ５２の有効活用を図ることができる。また、受け渡し失敗時には、再度受け渡しを行うことができる。これにより、歩留まりを向上することができる。
【００３７】
そして、前記ボンディングヘッド２１に保持した前記チップ３を前記ボンディングポイントＢＰまで移動する際には、前記角錐コレット２２の中心位置Ｃを前記ボンディングポイントＢＰに位置合わせする。このとき、前記チップ３は、前記角錐コレット２２の前記凹部３２の中心位置Ｃで位置決めされている。このため、前記角錐コレット２２の中心位置Ｃを前記ボンディングポイントＢＰへ位置合わせするだけで、前記ボンディングポイントＢＰに対する前記チップ３の位置出しを正確に行うことができる。
【００３８】
したがって、コレットへのチップの吸着位置を確認する為のバンプ認識カメラを移動経路途中に設けなければならなかった従来と比較して、前記受渡ポイントＵＰから前記ボンディングポイントＢＰまでに形成される前記ボンディングヘッド２１の移動距離Ｌ２を短くすることができる。また、前記バンプ認識カメラで前記チップを撮影する間、ボンディングヘッドを停止しなければならなかった従来と比較して、タクトタイムを短くすることができる。
【００３９】
加えて、高価なバンプ認識カメラを廃止することができるため、低コスト化も図ることができる。
【００４０】
そして、図７に示すように、前記ボンディングヘッド２１に保持した前記チップ３を前記ボンディングポイントＢＰに圧接しながら、前記超音波振動器から発振した超音波振動を前記角錐コレット２２に吸着した前記チップ３に付与することで、当該チップ３を前記ワーク５にボンディングする（Ｓ８）。このとき、前記フリップヘッド１２を前記ピックアップポイントＰＰへ移動するとともに、当該フリップヘッド１２によって次のピックアップ対象であるチップ３をピックアップし（Ｓ９）、総てのチップ３のボンディングが完了するまで前記ステップＳ１へ分岐して（Ｓ１０）、前述した各ステップ（Ｓ１〜Ｓ１０）を繰り返す。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態を示す模式図である。
【図２】同実施の形態の角錐コレットの先端部を示す断面図である。
【図３】同実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図４】同実施の形態の動作を示す説明図である。
【図５】図４に続く動作を示す説明図である。
【図６】図５に続く動作を示す説明図である。
【図７】図６に続く動作を示す説明図である。
【図８】従来のボンディング装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    ボンディング装置
２    ウェハ
３    チップ
１２    フリップヘッド
１３    チップ保持面
２１    ボンディングヘッド
２２    角錐コレット
３１    吸着面
３２    凹部
４１    側面
５２    裏面確認カメラ
ＢＰ    ボンディングポイント
Ｃ    中心位置
【図１】
2006303257.tif 000003
【図２】
2006303257.tif 000004
【図３】
2006303257.tif 000005
【図４】
2006303257.tif 000006
【図５】
2006303257.tif 000007
【図６】
2006303257.tif 000008
【図７】
2006303257.tif 000009
【図８】
2006303257.tif 000010