(57)【要約】【課題】被加工物の表面に複数個のスタッドバンプを形成し、この複数個のスタッドバンプを短絡させることなくその高さを容易に揃えることができる機能を備えたスタッドバンプボンダーを提供する。【解決手段】板状の被加工物の表面にスタッドバンプを形成するスタッドバンプボンダーであって、ボンディング域とバンプ切削域とを備え、該ボンディング域に配設され該ボンディング域に位置付けられた被加工物の表面にスタッドバンプを形成するスタッドバンプ形成手段と、該バンプ切削域に配設され該バンプ切削域に位置付けられた被加工物の表面に形成された複数個のスタッドバンプを切削し高さを揃える切削工具を備えた切削手段とを具備している。【選択図】        図１
2004319698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の被加工物の表面にスタッドバンプを形成するスタッドバンプボンダーであって、
ボンディング域とバンプ切削域とを備え、該ボンディング域に配設され該ボンディング域に位置付けられた被加工物の表面にスタッドバンプを形成するスタッドバンプ形成手段と、該バンプ切削域に配設され該バンプ切削域に位置付けられた被加工物の表面に形成された複数個のスタッドバンプを切削し高さを揃える切削工具を備えた切削手段と、を具備している、
ことを特徴とするスタッドバンプボンダー。
【請求項２】
板状の被加工物の表面にスタッドバンプを形成するスタッドバンプボンダーであって、
ボンディング域とバンプ切削域との間を移動可能に構成され被加工物を保持するチャックテーブルと、
該チャックテーブルを該ボンディング域と該バンプ切削域に移動せしめるチャックテーブル移動機構と、
該ボンディング域に配設され該チャックテーブルに保持された被加工物の表面にスタッドバンプを形成するスタッドバンプ形成手段と、
該バンプ切削域に配設され該チャックテーブルに保持された被加工物の表面に形成された複数個のスタッドバンプを切削し高さを揃える切削工具を備えた切削手段と、を具備している、
ことを特徴とするスタッドバンプボンダー。
【請求項３】
被加工物は表面に複数個の半導体チップが形成された半導体ウエーハであって、該半導体ウエーハを複数収容したカセットを載置するためのカセット載置部と、該カセット載置部に載置されたカセットから加工前半導体ウエーハを搬出する被加工物搬送手段と、該被加工物搬送手段によって搬出された加工前半導体ウエーハを仮置きする被加工物仮置き部と、該被加工物仮置き部に搬出された加工前半導体ウエーハを該ボンディング域に位置付けられた該チャックテーブルに搬入する被加工物搬入手段と、該ボンディング域に位置付けられた該チャックテーブルに保持された加工後半導体ウエーハを搬出する被加工物搬出手段とを具備している、請求項２記載のスタッドバンプボンダー。
【請求項４】
加工後半導体ウエーハを洗浄する洗浄手段を具備し、該ボンディング域に位置付けられた該チャックテーブルに保持された加工後半導体ウエーハを該被加工物搬出手段によって該洗浄手段に搬送するとともに、該洗浄手段により洗浄された加工後半導体ウエーハを該被加工物搬送手段によって該カセット載置部に載置されたカセットに収容する、請求項３記載のスタッドバンプボンダー。
【請求項５】
被加工物は半導体チップであって、該半導体チップを複数収容したトレイを載置するためのトレイ置き部と、該トレイ置き部に配設されたトレイ保持台と、該トレイ保持台に載置された加工前半導体チップを該ボンディング域に位置付けられた該チャックテーブルに搬入するとともに該ボンディング域に位置付けられた該チャックテーブルに保持された加工後半導体チップを搬出する該トレイ保持台に搬送する被加工物搬入・搬出手段とを具備している、請求項３記載のスタッドバンプボンダー。
【請求項６】
該バンプ切削域域において該チャックテーブル上に保持された被加工物に向けて加工流体を供給するための加工流体供給手段を備えている、請求項２から５のいずれかに記載の板状物に形成された電極の加工装置。
【請求項７】
該加工流体供給手段は、イオン化エアーを供給する、請求項６記載の板状物に形成された電極の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップ等の板状の被加工物の表面にスタッドバンプを形成するスタッドバンプボンダーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップが複数個形成された半導体ウエーハはダイシング装置等によって個々の半導体チップに分割され、この分割された半導体チップは携帯電話やパソコン等の電気機器に広く用いられている。
近年、電気機器の軽量化、小型化を可能にするために、半導体チップの電極に５０〜１００μｍの突起状のバンプを形成し、このバンプを実装基板に形成された電極に直接接合するようにしたフリップチップと称する半導体チップが開発され実用に供されている。また、インターポーザーといわれる基板に複数の半導体チップを併設したり、積層したりして小型化を図る技術も開発され実用化されている。
【０００３】
上述した各技術は半導体チップ等の表面に複数個のスタッドバンプ（電極）を形成し、そのスタッドバンプ（電極）を介して基板同士を接合するため、突起状のバンプ（電極）の高さを揃える必要がある。しかるに、スタッドバンプ（電極）は、金等のワイヤーの先端を加熱溶融してボールを形成した後、半導体チップの電極板にそのボールを超音波併用熱圧着し、ボールの根元を破断する方法を用いたスタッドバンプボンダーによって装着されるが、その高さにバラツキが生ずる。このスタッドバンプ（電極）の高さを揃えるためには、一般的に研削が用いられている。しかしながら、スタッドバンプ（電極）を研削すると、バンプ（電極）が金等の粘りのある金属によって形成されている場合にはバリが発生し、このバリが隣接するスタッドバンプ（電極）と短絡するという問題がある。
【０００４】
また、半導体チップ等の表面に形成された複数個のスタッドバンプ（電極）の高さを揃える技術として、加熱した板をスタッドバンプに押し当ててバンプの高さを揃える提案がなされている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−５３０９７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
而して、加熱した板をバンプに押し当ててバンプの高さを揃えると、バンプの頭が潰れる際に隣接するバンプと短絡するという問題がある。この問題を解消するために上記公報に記載された発明においては、バンプの先端部を除去する余分な工程を設けている。
【０００７】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、被加工物の表面に複数個のスタッドバンプを形成し、この複数個のスタッドバンプを短絡させることなくその高さを容易に揃えることができる機能を備えたスタッドバンプボンダーを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、板状の被加工物の表面にスタッドバンプを形成するスタッドバンプボンダーであって、
ボンディング域とバンプ切削域とを備え、該ボンディング域に配設され該ボンディング域に位置付けられた被加工物の表面にスタッドバンプを形成するスタッドバンプ形成手段と、該バンプ切削域に配設され該バンプ切削域に位置付けられた被加工物の表面に形成された複数個のスタッドバンプを切削し高さを揃える切削工具を備えた切削手段と、を具備している、
ことを特徴とするスタッドバンプボンダーが提供される。
【０００９】
また、上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、板状の被加工物の表面にスタッドバンプを形成するスタッドバンプボンダーであって、
ボンディング域とバンプ切削域との間を移動可能に構成され被加工物保持するチャックテーブルと、
該チャックテーブルを該ボンディング域と該バンプ切削域に移動せしめるチャックテーブル移動機構と、
該ボンディング域に配設され該チャックテーブルに保持された被加工物の表面にスタッドバンプを形成するスタッドバンプ形成手段と、
該バンプ切削域に配設され該チャックテーブルに保持された被加工物の表面に形成された複数個のスタッドバンプを切削し高さを揃える切削工具を備えた切削手段と、を具備している、
ことを特徴とするスタッドバンプボンダーが提供される。
【００１０】
上記被加工物は表面に複数個の半導体チップが形成された半導体ウエーハであって、該半導体ウエーハを複数収容したカセットを載置するためのカセット載置部と、該カセット載置部に載置されたカセットから加工前半導体ウエーハを搬出する被加工物搬送手段と、該被加工物搬送手段によって搬出された加工前半導体ウエーハを仮置きする被加工物仮置き部と、該被加工物仮置き部に搬出された加工前半導体ウエーハをボンディング域に位置付けられたチャックテーブルに搬入する被加工物搬入手段と、ボンディング域に位置付けられたチャックテーブルに保持された加工後半導体ウエーハを搬出する被加工物搬出手段とを具備している。また、加工後半導体ウエーハを洗浄する洗浄手段を具備し、ボンディング域に位置付けられたチャックテーブルに保持された加工後半導体ウエーハを該被加工物搬出手段によって該洗浄手段に搬送するとともに、該洗浄手段により洗浄された加工後半導体ウエーハを被加工物搬送手段によってカセット載置部に載置されたカセットに収容する。
【００１１】
上記被加工物は半導体チップであって、該半導体チップを複数収容したトレイを載置するためのトレイ置き部と、該トレイ置き部に配設されたトレイ保持台と、該トレイ保持台に載置された加工前半導体チップをボンディング域に位置付けられたチャックテーブルに搬入するとともにボンディング域に位置付けられたチャックテーブルに保持された加工後半導体チップを搬出する該トレイ保持台に搬送する被加工物搬入・搬出手段とを具備している。
【００１２】
また、上記ボンディング域においてチャックテーブル上に保持された被加工物に向けて加工流体を供給するための加工流体供給手段を備えていることが望ましく、該加工流体供給手段はイオン化エアーを供給することがより好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成されたスタッドバンプボンダーの好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１には本発明に従って構成されたスタッドバンプボンダーの一実施形態を示す斜視図が、図２には図１に示すスタッドバンプボンダーの要部斜視図が示されている。
図示の実施形態におけるスタッドバンプボンダーは、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。装置ハウジング２は、細長く延在する直方体形状の主部２１と、該主部２１の後端部（図１において右上端）に設けられ実質上鉛直に上方に延びる直立壁２２と、主部２１の中間部に設けられた門型の支持フレーム２３を有している。
【００１５】
図２および図３を参照して説明を続けると、上記装置ハウジング２の主部２１の後半部上には略矩形状の加工作業部２１１が形成されており、この加工作業部２１１にはチャックテーブル機構３が配設されている。チャックテーブル機構３は、支持基台３１とこの支持基台３１に実質上鉛直に延びる回転中心軸線を中心として回転自在に配設された円板形状のチャックテーブル３２とを含んでいる。支持基台３１は、上記加工作業部２１１上に前後方向（直立壁２２の前面に垂直な方向）である矢印２４ａおよび２４ｂで示す方向に延在する一対の案内レール２４、２４上に摺動自在に載置されており、後述するチャックテーブル移動機構３６によって図２に示すボンディング域２５（図３において実線で示す位置）と上記バンプ切削域２６（図３において２点鎖線で示す位置）との間で移動せしめられる。
【００１６】
上記チャックテーブル３２は、上面に被加工物を載置する載置面を有し、上記支持基台３１に回転可能に支持されている。このチャックテーブル３２は、その下面に装着された回転軸（図示せず）に連結されたサーボモータ３３によって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３２は、多孔質セラミッックスの如き適宜の多孔性材料から構成されており、図示しない吸引手段に接続されている。従って、チャックテーブル３２を図示しない吸引手段に選択的に連通することにより、載置面上に載置された被加工物を吸引保持する。なお、図示のチャックテーブル機構３は、チャックテーブル３２を挿通する穴を有し上記支持基台３１等を覆い支持基台３１とともに移動可能に配設されたカバー部材３４（図２参照）を備えている。
【００１７】
図３を参照して説明を続けると、図示の実施形態におけるスタッドバンプボンダーは、上記チャックテーブル機構３を一対の案内レール２４、２４に沿って矢印２４ａおよび２４ｂで示す方向に移動せしめるチャックテーブル移動機構３６を具備している。チャックテーブル移動機構３６は、一対の案内レール２４、２４間に配設され案内レール２４、２４と平行に延びる雄ねじロッド３６１と、該雄ねじロッド３６１を回転駆動するパルスモータ３６２を具備している。雄ねじロッド３６１は、上記支持基台３１に設けられたネジ穴３１１と螺合して、その先端部が一対の案内レール２４、２４を連結して取り付けられた軸受部材３６３によって回転自在に支持されている。パルスモータ３６２は、その駆動軸が雄ねじロッド３６１の基端と伝動連結されている。従って、パルスモータ３６２が正転すると支持基台３３即ちチャックテーブル機構３が矢印２４ａで示す方向に移動し、パルスモータ３６２が逆転すると支持基台３３即ちチャックテーブル機構３が矢印２４ｂで示す方向に移動せしめられる。矢印２４ａおよび２４ｂで示す方向に移動せしめられるチャックテーブル機構３は、図３において実線で示すボンディング域２５と２点鎖線で示すバンプ切削域２６に選択的に位置付けられる。また、チャックテーブル機構３は、加工域においては所定範囲に渡って矢印２４ａおよび２４ｂで示す方向に往復動せしめられる。
【００１８】
上記チャックテーブル機構３を構成する支持基台３１の移動方向両側には、図２に示すように横断面形状が逆チャンネル形状であって、上記一対の案内レール２４、２４や雄ねじロッド３６１およびサーボモータ３６２等を覆っている蛇腹手段３７および３８が付設されている。蛇腹手段３７および３８はキャンパス布の如き適宜の材料から形成することができる。蛇腹手段３７の前端は加工作業部２１１の前面壁に固定され、後端はチャックテーブル機構３のカバー部材３４の前端面に固定されている。蛇腹手段３８の前端はチャックテーブル機構３のカバー部材３４の後端面に固定され、後端は装置ハウジング２の直立壁２２の前面に固定されている。チャックテーブル機構３が矢印２４ａで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段３７が伸張されて蛇腹手段３８が収縮され、チャックテーブル機構３が矢印２４ｂで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段３７が収縮されて蛇腹手段３８が伸張せしめられる。
【００１９】
図１に戻って説明を続けると、上記支持フレーム２３はスタッドバンプボンディング域２５に配設されており、この支持フレーム２３にはスタッドバンプ形成手段４が配設されている。スタッドバンプ形成手段４は、ボンディングヘッド４１と、該ボンディングヘッド４１を上記チャックテーブル３２の移動方向と直交する方向に移動せしめるボンディングヘッド移動機構４２とを具備している。ボンディングヘッド４１には、図示しないワイヤクランバやトランスジューサ等が配設されているとともに、その下端にはキャビラリ４１１が突出して設けられている。また、ボンディングヘッド４１には、撮像手段４１２が配設されている。この撮像手段４１２は、被加工物を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）と、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系とを備え、該光学系によって捕らえられた像を撮像素子（ＣＣＤ）に伝達し、電気的な画像信号に変換するように構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。なお、ボンディングヘッド４１の上端には支持部４１３が突出して形成されており、この支持部４１３は上記支持フレーム２３の上壁２３１に形成された開口２３１ａを挿通して配設される。
【００２０】
上記ボンディングヘッド移動機構４２は、支持フレーム２３の上側に配設された雄ねじロッド４２１と、該雄ねじロッド４２１を回転駆動するパルスモータ４２２を具備している。雄ねじロッド４２１は、上記ボンディングヘッド４１の支持部４１２に設けられたネジ穴４１２ａと螺合して、その先端部が支持フレーム２３の上壁２３１に取り付けられた軸受部材４２３によって回転自在に支持されている。パルスモータ４２２は、その駆動軸が雄ねじロッド４２１の基端と伝動連結されている。従って、パルスモータ４２２が正転すると支持部４１３即ちボンディングヘッド４１が矢印４３ａで示す方向に移動し、パルスモータ４２２が逆転すると支持部４１３即ちボンディングヘッド４１が矢印４３ｂで示す方向に移動せしめられる。
【００２１】
図２に基づいて説明を続けると、上記装置ハウジング２を構成する直立壁２２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール２２１、２２１が設けられている。この一対の案内レール２２１、２２１に切削手段５が上下方向に移動可能に装着されている。この切削手段５は、バンプ切削域２６に配設される。切削手段５は、移動基台５１と該移動基台５１に装着されたスピンドルユニット５２を具備している。移動基台５１は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部５１１、５１１が設けられており、この一対の脚部５１１、５１１に上記一対の案内レール２２１、２２１と摺動可能に係合する被案内溝５１２、５１２が形成されている。このように直立壁２２に設けられた一対の案内レール２２１、２２１に摺動可能に装着された移動基台５１の前面には前方に突出した支持部５１３が設けられている。この支持部５１３にスピンドルユニット５２が取り付けられる。
【００２２】
スピンドルユニット５２は、支持部５１３に装着されたスピンドルハウジング５２１と、該スピンドルハウジング５２１に回転自在に配設された回転スピンドル５２２と、該回転スピンドル５２２を回転駆動するための駆動源としてのサーボモータ５２３とを具備している。回転スピンドル５２２の下端部はスピンドルハウジング５２１の下端を越えて下方に突出せしめられており、その下端には円板形状の工具装着部材５２４が設けられている。なお、工具装着部材５２４には、周方向に間隔をおいて複数のボルト挿通孔（図示していない）が形成されている。この工具装着部材５２４の下面に切削工具５３が装着される。
【００２３】
ここで、切削工具５３の一実施形態について図４および図５を参照して説明する。
図４および図５に示す切削工具５３は、リング状に形成された基台５３１と、該基台５３１の一方の面における少なくとも１か所に配設された切削刃５３２とから構成されている。基台５３１はアルミ合金等によって形成されており、他方の面から一方の面に向けて延びる複数の盲ねじ穴５３１ａが設けられている。切削刃５３２は、基台５３１から立設され、先端が鋭角状に形成されており、例えばダイヤモンドバイトからなる。このように構成された切削工具５３は、図２に示すように上記回転スピンドル５２２の下端に固定されている工具装着部材５２４の下面に切削刃５３２を備えた一方の面を下側にして位置付け、工具装着部材５２４に形成されている貫通孔を通して基台５３１に形成されている盲ねじ穴５３１ａに締結ボルト５２５を螺着することによって、工具装着部材５２４に装着される。
【００２４】
次に、切削工具の他の実施形態について、図６乃至図８を参照して説明する。
図６に示す切削工具５４は、リング状に形成された基台５４１の一方の面における少なくとも１か所に凹部５４１ａを形成し、該凹部５４１ａの近傍に例えば数ｍｍ程度の厚さを有する矩形状の超鋼バイト、ダイヤモンドバイト等からなる切削刃５４２を装着して構成されている。
図７に示す切削工具５５は、リング状に形成された基台５５１を超鋼合金等の工具鋼によって形成し、この基台５５１の一方の面における少なくとも１か所に回転方向に向けて鋭角に形成する少なくとも１個の（図７に示す実施形態においては複数個）の切削刃５５２を設けたものである。なお、切削刃５５２の表面にはダイヤモンドチップを施してもよい。
図８に示す切削工具５６は、超鋼合金等の工具鋼によって棒状に形成されたバイト本体５６１の先端部にダイヤモンド等で切削刃５６２を形成したものである。なお、図８に示す切削工具５６を用いる場合には、切削手段５を構成する移動基台５１に工具装着部材５７を直接取付け、この工具装着部材５７にバイト本体５６１を装着する。
【００２５】
図２に戻って説明を続けると、図示の実施形態におけるスタッドバンプボンダーは、上記切削手段５を上記一対の案内レール２２１、２２１に沿って上下方向（後述するチャックテーブルの載置面と垂直な方向）に移動せしめる切削手段送り機構６を備えている。この切削手段送り機構６は、直立壁２２の前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ねじロッド６１を具備している。この雄ねじロッド６１は、その上端部および下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材６２および６３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材６２には雄ねじロッド６１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ６４が配設されており、このパルスモータ６４の出力軸が雄ねじロッド６１に伝動連結されている。移動基台５１の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部（図示していない）も形成されており、この連結部には鉛直方向に延びる貫通雌ねじ穴が形成されており、この雌ねじ穴に上記雄ねじロッド６１が螺合せしめられている。従って、パルスモータ６４が正転すると移動基台５１即ち切削手段５が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ６４が逆転すると移動基台５１即ち切削手段５が上昇即ち後退せしめられる。
【００２６】
図１に戻って説明を続けると、装置ハウジング２の主部２１における前半部上には、第１のカセット載置部７ａと、第２のカセット載置部８ａと、被加工物仮置き部９ａと、洗浄部１１ａが設けられている。第１のカセット載置部７ａには加工前の被加工物を収容する第１のカセット７が載置され、第２のカセット載置部８ａには加工後の被加工物を収容する第２のカセット８が載置されるようになっている。上記被加工物仮置き部９ａには、第１のカセット載置部７ａに載置された第１のカセット７から搬出された加工前の被加工物を仮置きする被加工物仮載置き手段９は配設されている。また、洗浄部１１ａには、加工後の被加工物を洗浄する洗浄手段１１が配設されている。
【００２７】
上記第１のカセット載置部７ａと第２のカセット載置部８ａとの間には被加工物搬送手段１２が配設されており、この被加工物搬送手段１２は第１のカセット載置部７ａに載置された第１のカセット７内に収納された加工前の被加工物を被加工物仮置き置手段９に搬出するとともに洗浄手段１１で洗浄された加工後の被加工物を第２のカセット載置部８ａに載置された第２のカセット８に搬送する。上記被加工物仮置き部９ａとボンディング域２５との間には被加工物搬入手段１３が配設されており、この被加工物搬入手段１３は被加工物仮置き手段９に載置された加工前の被加工物をボンディング域２５に位置付けられたチャックテーブル機構３のチャックテーブル３２上に搬送する。上記被加工物をボンディング域２５と洗浄部１１ａとの間には被加工物搬出手段１４が配設されており、この被加工物搬出手段１４はボンディング域２５に位置付けられたチャックテーブル５２上に載置されている加工後の被加工物を洗浄手段１１に搬送する。また、図示の実施形態におけるスタッドバンプボンダーは、装置ハウジング２の主部２１におけるバンプ切削域２６の側方に、バンプ切削域２６においてチャックテーブル３２上に保持された被加工物に向けて加工流体を供給するための加工流体供給手段を構成するノズル１５が配設されている。なお、加工流体としてはエアー、切削水、ミスト、イオン化エアーを用いることができるが、イオン化エアーを使用することが望ましい。従って、図示の実施形態におけるノズル１５は、図示しないイオン化エアー供給手段に接続されている。
【００２８】
次に、上記第１のカセット７に収容される加工前の被加工物について図９を参照して説明する。図９に示す被加工物は、表面に複数個の半導体チップ１１０が格子状に形成され半導体ウエーハ１０からなっている。この半導体ウエーハ１０を収容した第１のカセット７は、図１に示すように装置ハウジング２の第１のカセット載置部７ａに載置される。そして、第１のカセット載置部７ａに載置された第１のカセット７に収容されていた加工前の被加工物が全て搬出されると、空になったカセット６に代えて複数個の加工前の被加工物を収容した新しいカセット７が手動で第１のカセット載置部７ａに載置される。一方、装置ハウジング２の第２のカセット載置部８ａに載置された第２のカセット８に所定数の加工後の被加工物が搬入されると、かかる第２のカセット８が手動で搬出され、新しい空の第２のカセット８が載置される。
【００２９】
図示の実施形態におけるスタッドバンプボンダーは以上のように構成されており、以下その作動について主に図１および図２を参照して説明する。なお、切削工具としては図２および図３に示す切削工具５３として説明する。
第１のカセット７に収容された加工前の被加工物としての半導体ウエーハ１０は被加工物搬送手段１２の上下動作および進退動作により搬送され、被加工物仮置き手段９に載置される。被加工物仮置き手段９に載置された半導体ウエーハ１０は、ここで中心合わせが行われた後に被加工物搬入手段１３の旋回動作によってボンディング域２５に位置せしめられているチャックテーブル機構３のチャックテーブル３２上に載置される。チャックテーブル３２上に載置された半導体ウエーハ１０は、図示しない吸引手段によってチャックテーブル３２上に吸引保持される。
【００３０】
ボンディング域２５に位置せしめられているチャックテーブル機構３のチャックテーブル３２上に半導体ウエーハ１０を吸引保持したならば、ボンディングヘッド移動機構４２を作動してボンディングヘッド４１に配設された撮像手段４１２をチャックテーブル３２上に保持された半導体ウエーハ１０の直上に位置付ける。そして、撮像手段４１２および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ１０に形成されている半導体チップ１１０とキャビラリ４１１との位置合わせを行うためのアライメントが遂行される。
【００３１】
次に、チャックテーブル移動機構３６およびボンディングヘッド移動機構４２を作動してボンディングヘッド４１のキャビラリ４１１を、チャックテーブル３２上に保持された半導体ウエーハ１０に形成された複数個の半導体チップ１１０のうち最初にスタッドバンプをボンディングする半導体チップ１１０の直上に位置付ける。そして、スタッドバンプ形成手段４を作動して半導体チップ１１０の表面にスタッドバンプをボンディングする。ここで、スタッドバンプのボンディングについて、図１０を参照して説明する。図１０の（ａ）に示すように、キャビラリ４１１に挿通された金ワイヤ１２１の先端を、電気トーチによる放電により加熱溶融してボール１２２を形成した後、このボール１２２を図１０の（ｂ）に示すように半導体チップ１１０に形成された例えばアルミニウム等からなる電極板１１１に超音波併用熱圧着し、ボール１２２の根元で破断する。このようにして形成されたスタッドバンプ（電極）１２０は、図１０の（ｃ）に示すように針状の髭１２３が残った状態となる。そして、図１１に示すように半導体チップ１１０の表面に複数個（図１１の実施形態においては８個）のスタッドバンプ（電極）１２０が形成されると、その高さにバラツキが生ずる。このようにして、最初にスタッドバンプをボンディングする半導体チップ１１０についてスタッドバンプ（電極）１２０を形成したならば、チャックテーブル移動機構３６およびボンディングヘッド移動機構４２を作動してスタッドバンプを形成していない半導体チップ１１０の直上にボンディングヘッド４１のキャビラリ４１１を順次位置付け、上述したスタッドバンプボンディングを実施する。
【００３２】
上記のようにして半導体チップ１１０に設けられた全ての半導体チップ１１０の表面にそれぞれ複数個のスタッドバンプ（電極）１２０を形成したならば、チャックテーブル移動機構３６（図３参照）を作動してチャックテーブル３２を矢印２４ａで示す方向に移動し、切削手段５の回転スピンドル５２２に装着された切削工具５３と対向するバンプ切削域２６に位置付ける。そして、チャックテーブル３２を回転させるとともに、回転スピンドル５２２を回転させつつ切削手段５を下降させていく。この結果、回転スピンドル５２２の回転に伴って回転する切削工具５３の切削刃５３２が半導体ウエーハ１０に設けられた半導体チップ１１０の表面に形成された複数個のバンプ（電極）１２０に接触し、バンプ（電極）１２０が上端部から徐々に削り取られる。
【００３３】
ここで、チャックテーブル３２に保持された半導体ウエーハ１０と切削工具５３との関係について、図１２を参照して説明する。
半導体ウエーハ１０は、その中心Ｐが切削工具５３の切削刃５３２が通過する位置に位置付けられる。そして、チャックテーブル３２従って半導体ウエーハ１０を例えば１０ｒｐｍ以下の回転速度で矢印で示す方向に回転するとともに、切削工具５３を例えば３０００ｒｐｍ以上の回転速度で矢印で示す方向に回転せしめる。即ち、半導体ウエーハ１０と切削工具５３を同方向に回転せしめる。このように、半導体ウエーハ１０と切削工具５３が回転することにより、半導体ウエーハ１０に設けられた半導体チップ１１０の表面に形成された複数個のスタッドバンプ（電極）１２０は、図１３に示すようにその先端部が切削によって除去され、高さが揃えられる。
なお、切削工具としては図８に示す切削工具５６を用いた場合には、切削工具５６が静止しているので、チャックテーブル３２は回転するとともに矢印２４ａおよび２４ｂの方向に半導体ウエーハ１０の半径より僅かに長い距離だけ移動せしめる。
【００３４】
上述した加工時においては、バンプ切削域２６の側方に配設されたノズル１５から加工中の半導体ウエーハ１０に向けてイオン化エアーが噴出される。このように加工中の半導体ウエーハ１０にイオン化エアーが噴出されることにより、加工時に発生する静電気を除去することができるとともに、冷却効果も得られる。
【００３５】
上述したように半導体ウエーハ１０に設けられた半導体チップ１１０の表面に形成された複数個のスタッドバンプ（電極）１２０の切削加工が終了したら、切削手段５を上昇せしめ、回転スピンドル５２２の回転を停止するとともに、チャックテーブル３２の回転を停止する。次に、チャックテーブル３２を図１および図２において矢印２４ｂで示す方向に移動してボンディング域２５に位置付け、チャックテーブル３２上のスタッドバンプ（電極）１２０が切削加工された半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除する。そして、吸引保持が解除された半導体ウエーハ１０は被加工物搬出手段１４により搬出されて洗浄手段１１に搬送される。洗浄手段１１に搬送された半導体ウエーハ１０は、ここで洗浄される。洗浄手段１１で洗浄された半導体ウエーハ１０は、被加工物搬送手段１２よって第２のカセット８の所定位置に収納される。
【００３６】
次に、本発明に従って構成されたスタッドバンプボンダーの他の実施形態について、図１４を参照して説明する。図１４に示すスタッドバンプボンダーは、個々に分割された半導体チップの表面にスタッドバンプ（電極）を形成する方式のもので、上述した実施形態におけるスタッドバンプボンダーの各構成部材と実質的に同一の機能を有する部材には同一符号を付して説明する。
図１４に示すスタッドバンプボンダーも装置ハウジング２の加工作業部２１１にはチャックテーブル機構３が配設されている。このチャックテーブル機構３は上記図３に示すチャックテーブル機構３とサイズは小さいが実質的に同様に構成されており、支持基台３１とこの支持基台３１に実質上鉛直に延びる回転中心軸線を中心として回転自在に配設された円板形状のチャックテーブル３２とを含んでいる。支持基台３１は、ボンディング域２５ａとバンプ切削域２６ａとの間で矢印２４ａおよび矢印２４ｂｂの方向に移動せしめられる。なお、図１４に示す実施形態におけるチャックテーブル３２は、上記図２および図３に示すチャックテーブルより小さく形成されている。
【００３７】
図１４に示すスタッドバンプボンダーは、ボンディング域２５ａの上方に配設された被加工物搬入・搬出手段１６を具備している。この被加工物搬入・搬出手段１６はコレット１６１と該コレット１６１を上記チャックテーブル３２の移動方向と直交する矢印１６３ａ、１６３ｂに示す方向および図において上下方向に移動せしめる移動機構１６２とを具備している。なお、被加工物搬入・搬出手段１６は、図示しない移動機構によってチャックテーブル３２の移動方向である矢印２４ａおよび矢印２４ｂの方向にも移動されるようになっている。このように構成された被加工物搬入・搬出手段１６は、後述する加工前の半導体チップをコレット１６１によって吸着してチャックテーブル３２上に搬送し、また、チャックテーブル３２上で後述するように加工された半導体チップをコレット１６１によって吸着して搬出する。
【００３８】
また、図１４に示すスタッドバンプボンダーは、ボンディング域２５ａの上方に配設されたスタッドバンプ形成手段４を具備している。このスタッドバンプ形成手段４は、上記図１に示すスタッドバンプ形成手段４と同様にボンディングヘッド４１と、該ボンディングヘッド４１を上記チャックテーブル３２の移動方向と直交する矢印４３ａおよび４３ｂで示す方向に移動せしめるボンディングヘッド移動機構４２とを具備している。ボンディングヘッド４１には、図１に示すボンディングヘッド４１と同様に図示しないワイヤクランバやトランスジューサ等が配設されているとともに、その下端にはキャビラリ４１１が突出して設けられている。また、ボンディングヘッド４１には、撮像手段４１２が配設されている。
【００３９】
装置ハウジング２の図１４において左上端部には、直立壁２２が形成されており、この直立壁２２の前面には上下方向に延びる一対の案内レール２２１、２２１が設けられている。この一対の案内レール２２１、２２１に切削手段５が上下方向に移動可能に装着されている。この切削手段５は上記図２に示す切削手段５とサイズは小さいが実質的に同一に構成されており、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。なお、切削手段５の切削工具５３がバンプ切削域２６に配置される。
【００４０】
装置ハウジング２の図において右下端部には、第１のトレイ載置手段７１と第２のトレイ載置手段７２が配設されている。この第１のトレイ載置手段７１には加工前の被加工物（バンプが形成される前の半導体チップ）を収容したトレイ７３が載置され、第２のトレイ載置手段７２には加工後の被加工物を収容するトレイ７３が載置される。第１のトレイ載置手段７１および第２のトレイ載置手段７２の図１４において右上側にはそれぞれ第１のトレイ置き部７４ａと第２のトレイ置き部７５ａが設けられており、この第１のトレイ置き部７４ａと第２のトレイ置き部７５ａにはそれぞれ第１のトレイ保持台７４および第２のトレイ保持台７５が配設されている。第１のトレイ保持台７４および第２のトレイ保持台７５は、それぞれ第１のトレイ載置手段７１と第２のトレイ載置手段７２との間で移動するとともに上下方向に移動可能な図示しない移動機構によって支持されている。また、図１４に示すスタッドバンプボンダーは、第１のトレイ置き部７４ａに位置付けられた第１のトレイ保持台７４上に載置されたトレイ７３を第２のトレイ置き部７５ａに位置付けられた第２のトレイ保持台７５上に搬送するトレイ搬送手段７６を備えている。
【００４１】
図１４に示すスタッドバンプボンダーは以上のように構成されており、以下その作動について説明する。
第１のトレイ載置手段７１には、加工前の被加工物である半導体チップ１１０が所定数収容されたトレイ７３が複数個載置される。第１のトレイ載置手段７１に載置されたトレイ７３を第１のトレイ保持台７４上に保持するには、第１のトレイ置き部７４ａに位置付けられている第１のトレイ保持台７４を図示しない移動機構により下方に移動するとともに第１のトレイ載置手段７１の下側に位置付ける。そして、第１のトレイ保持台７４を上方に移動して第１のトレイ載置手段７１に載置されている最下位のトレイ７３を第１のトレイ保持台７４上に載置する。なお、第１のトレイ載置手段７１の下端部には最下位のトレイ７３を係止する図示しない係止手段が設けられており、この係止手段は第１のトレイ保持台７４が上方に移動して当接すると最下位のトレイ７３との係止を解除して最下位のトレイ７３が第１のトレイ保持台７４上に載置されるようになっている。このようにして、第１のトレイ載置手段７１に載置された最下位のトレイ７３を第１のトレイ保持台７４上に載置したならば、第１のトレイ保持台７４を図示しない移動機構により第１のトレイ置き部７４ａに位置付ける。第１のトレイ置き部７４ａに位置付けられ加工前の被加工物である半導体チップ１１０が所定数収容されているトレイ７３は、トレイ搬送手段７６によって第２のトレイ置き部７５ａに位置付けられた第２のトレイ保持台７５上に搬送される。
【００４２】
次に、被加工物搬入・搬出手段１６を作動して、第２のトレイ置き部７５ａに位置付けられた第２のトレイ保持台７５上に搬送されたトレイ７３に収容された加工前の被加工物である半導体チップ１１０の一つをコレット１６１に吸引保持し、ボンディング域２５ａに位置せしめられているチャックテーブル機構３のチャックテーブル３２上に搬送する。このようにして、加工前の半導体チップ１１０がチャックテーブル３２上に搬送されたならば、チャックテーブル３２上に載置された半導体チップ１１０は、図示しない吸引手段によってチャックテーブル３２上に吸引保持される。
【００４３】
ボンディング域２５に位置せしめられているチャックテーブル３２上に半導体チップ１１０を吸引保持したならば、ボンディングヘッド移動機構４２を作動してボンディングヘッド４１に配設された撮像手段４１２をチャックテーブル３２上に保持された半導体ウエーハ１０の直上に位置付ける。そして、撮像手段４１２および図示しない制御手段によって半導体チップ１１０に形成されている電極板とキャビラリ４１１との位置合わせを行うためのアライメントが遂行される。
【００４４】
次に、チャックテーブル移動機構３６およびボンディングヘッド移動機構４２を作動してボンディングヘッド４１のキャビラリ４１１を、チャックテーブル３２上に保持された半導体チップ１１０の直上に位置付ける。そして、スタッドバンプ形成手段４を作動して半導体チップ１１０の表面に設けられた複数個の電極板上にスタッドバンプをボンディングする。なお、スタッドバンプのボンディングについては上述した図１０に示すとおりであり、図１１に示すように半導体チップ１１０の表面に複数個のスタッドバンプ（電極）１２０が形成される。
【００４５】
上記のようにして半導体チップ１１０の表面に複数個のスタッドバンプ（電極）１２０を形成したならば、チャックテーブル３２を矢印２４ａで示す方向に移動し、切削手段５の切削工具５３と対向するバンプ切削域２６ａに位置付ける。そして、上述した実施形態と同様にチャックテーブル３２を回転させるとともに、切削工具５３を回転させつつ切削手段５を下降させていく。この結果、回転する切削工具５３の切削刃５３２が半導体チップ１１０の表面に形成された複数個のバンプ（電極）１２０に接触し、バンプ（電極）１２０が上端部から徐々に削り取られる。この結果、半導体チップ１１０の表面に形成された複数個のバンプ（電極）１２０は、上記図１３に示すようにその高さが揃えられる。
【００４６】
上述したように半導体チップ１１０の表面に形成された複数個のバンプ（電極）１２０が切削されその高さが揃えられたならば、切削手段５を上昇せしめ、切削工具５３の回転を停止するとともに、チャックテーブル３２の回転を停止する。次に、チャックテーブル３２を図１４において矢印２４ｂで示す方向に移動してボンディング域２５ａに位置付け、チャックテーブル３２上のスタッドバンプ（電極）１２０が切削加工された半導体チップ１１０の吸引保持を解除する。そして、被加工物搬入・搬出手段１６を作動して、吸引保持が解除された加工後の半導体チップ１１０をコレット１６１に吸引保持し、第２のトレイ置き部７５ａに位置付けられている第２のトレイ保持台７５上に載置されたトレイ７３の所定位置（加工するために半導体チップ１１０を取り出した位置）に搬送する。
【００４７】
以上の作動を第２のトレイ置き部７５ａに位置付けられている第２のトレイ保持台７５上に載置されたトレイ７３に収容された全ての加工前の半導体チップ１１０について実施することにより、このトレイ７３には上述したように加工された後の半導体チップ１１０が収容されることになる。次に、第２のトレイ保持台７５上に載置されたトレイ７３を図示しない移動機構により下方に移動するとともに第２のトレイ載置手段７２の下側に位置付ける。そして、第２のトレイ保持台７５を上方に移動して第２のトレイ載置手段７２の下端部に設けられている図示しない係止手段に係止せしめる。上述した各動作を第１のトレイ載置手段７１に載置され加工前の半導体チップ１１０を収容した複数個のトレイ７３に対して実行する。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明に従って構成されたスタッドバンプボンダーによれば、ボンディング域とバンプ切削域とを備え、ボンディング域に配設されボンディング域に位置付けられた被加工物の表面にスタッドバンプを形成するスタッドバンプ形成手段と、バンプ切削域に配設されバンプ切削域に位置付けられた被加工物の表面に形成された複数個のスタッドバンプを切削し高さを揃える切削工具を備えた切削手段とを具備しているので、被加工物の表面に複数個のスタッドバンプを形成し、この複数個のスタッドバンプの先端部を切削によって除去するため、短絡を生じさせることなくその高さを容易に揃えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって構成されたスタッドバンプボンダーの一実施形態を示す斜視図。
【図２】図１に示すスタッドバンプボンダーの要部斜視図。
【図３】図１に示すスタッドバンプボンダーに装備されるチャックテーブル機構およびチャックテーブル移動機構を示す斜視図。
【図４】図１に示すスタッドバンプボンダーに装備される切削ユニットを構成する切削工具の一実施形態を示す斜視図。
【図５】図４に示す研磨工具その下面側から見た状態を示す要部拡大斜視図。
【図６】研磨工具の他の実施形態を示す要部拡大斜視図。
【図７】研磨工具の更に他の実施形態を示す要部拡大斜視図。
【図８】研磨工具の更に他の実施形態を示すもので、切削ユニットに装備した状態を示す斜視図。
【図９】被加工物としての半導体ウエーハの平面図。
【図１０】被加工物の表面にスタッドバンプを形成する説明図。
【図１１】被加工物としての半導体チップの表面にスタッドバンプを形成した状態を示す斜視図。
【図１２】チャックテーブルに保持された半導体ウエーハと切削工具との関係を示す説明図。
【図１３】半導体チップに形成されたバンプ（電極）を切削加工した状態を示す説明図。
【図１４】本発明によって構成されたスタッドバンプボンダーの他の実施形態を示す斜視図。
【符号の説明】
２：装置ハウジング
３：チャックテーブル機構
３１：支持基台
３２：チャックテーブル
３３：サーボモータ
３４：カバー部材
３６：チャックテーブル移動機構
３７、３８：蛇腹手段
４：スタッドバンプ形成手段
４１：ボンディングヘッド
４１１：キャビラリ
４１２：撮像手段
４２：ボンディングヘッド移動機構
４２２：パルスモータ
５：切削手段
５１：移動基台
５２：スピンドルユニット
５２１：スピンドルハウジング
５２２：回転スピンドル
５２３：サーボモータ
５２４：工具装着部材
５３、５４、５５、５６：切削工具
６：切削手段ット送り機構
６４：パルスモータ
７：第１のカセット
８：第２のカセット
９：被加工物仮置き手段
１１：洗浄手段
１２：被加工物搬送手段
１３：被加工物搬入手段
１４：被加工物搬出手段
１５：ノズル
１０：半導体ウエーハ
１１０：半導体チップ
１１１：電極板
１２０：バンプ（電極）
１６：被加工物搬入・搬出手段
１６１：コレット
１６２：移動機構
７１：第１のトレイ載置手段
７２：第２のトレイ載置手段
７３：トレイ
７４：第１のトレイ保持台
７５：第２のトレイ保持台
７６：トレイ搬送手段
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2004319698.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2004319698.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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