(57)【要約】【課題】接続強度を向上させ、信頼性を高めたチップボンディング方法、及びチップボンディング装置を提供する。【解決手段】半導体チップと回路基板とをバンプを介して接合するに際し、前記半導体チップと回路基板とを加圧接触させる工程と、接合面を超音波振動させる超音波発振手段と、前記半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段とを用いて接合させる接合工程とを有するチップボンディング方法において、前記超音波発振手段による超音波発振タイミングに先立って前記スクラブ手段を駆動することとした。【選択図】　　　図４
2004014715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと回路基板とをバンプを介して接合するに際し、前記半導体チップと回路基板とを加圧接触させる工程と、
接合面を超音波振動させる超音波発振手段と、前記半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段とを用いて接合させる接合工程とを有するチップボンディング方法において、
前記超音波発振手段による超音波発振タイミングに先立って前記スクラブ手段を駆動することを特徴とするチップボンディング方法。
【請求項２】
半導体チップと回路基板とを加圧接触させるための近接動作中途から前記スクラブ手段を駆動することを特徴とする請求項１記載のチップボンディング方法。
【請求項３】
半導体チップと回路基板とをバンプを介して接合するに際し、前記半導体チップと回路基板とを加圧接触させる工程と、
接合面を超音波振動させる超音波発振手段と、前記半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段とを用いて接合させる接合工程とを有するチップボンディング方法において、
超音波発振期間を終えた後にスクラブ手段の駆動を終了させることを特徴とするチップボンディング方法。
【請求項４】
半導体チップと回路基板とをバンプを介して接合するに際し、前記半導体チップと回路基板とを加圧接触させる工程と、
接合面を超音波振動させる超音波発振手段と、前記半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段とを用いて接合させる接合工程とを有するチップボンディング方法において、
前記超音波発振手段による超音波発振タイミングに先立って前記スクラブ手段を駆動するとともに、超音波発振期間を終えた後まで前記スクラブ手段の駆動を継続することを特徴とするチップボンディング方法。
【請求項５】
半導体チップを保持するチップ保持手段と、回路基板を保持する基板保持手段と、チップ保持手段で保持した半導体チップと基板保持手段で保持した回路基板とを加圧接触させる加圧手段と、半導体チップと回路基板との接合面に超音波振動を付与する超音波発振手段と、半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段とを具備し、半導体チップと回路基板とをバンプを介して接合可能としたチップボンディング装置において、
前記スクラブ手段を、前記超音波発振手段による超音波発振タイミングに先立って駆動するように制御したことを特徴とするチップボンディング装置。
【請求項６】
半導体チップを保持するチップ保持手段と、回路基板を保持する基板保持手段と、チップ保持手段で保持した半導体チップと基板保持手段で保持した回路基板とを加圧接触させる加圧手段と、半導体チップと回路基板との接合面に超音波振動を付与する超音波発振手段と、半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段とを具備し、半導体チップと回路基板とをバンプを介して接合可能としたチップボンディング装置において、
前記スクラブ手段を、超音波発振期間を終えた後に駆動が終了するように制御したことを特徴とするチップボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリップチップ方式の実装技術に好適に用いることのできるチップボンディング方法、及びチップボンディング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体パッケージの組立て作業において、半導体チップと回路基板とを接合するために、従来、ワイヤボンド工法や、導電性ペーストや異方導電性フィルムなどを用いた圧接工法と呼ばれる方法が採用されていた。
【０００３】
しかし、ワイヤボンド工法は低コストであるが、高周波デバイスには適用が難しく、また圧接工法はタクトが長く、コスト高になるという問題があり、近年では、半導体チップと回路基板とをバンプを介して超音波エネルギにより金属接合するフリップチップボンディング方法の採用が増えてきている。
【０００４】
かかるフリップチップボンディング方法として、例えば、半導体チップの電極パッド（アルミニウム・パッド）上にメッキ方法等によってバンプを形成し、これをフェースダウンで回路基板上の導体パターンに接続する際に、上記した圧接工法により付加される荷重・熱に、さらに超音波エネルギを付加するようにしたものがあるが、バンプ形成のための工程を新たに付加する必要があり、ウエハ処理工程が長くなるという不都合があった。
【０００５】
そこで、図６に示すように、チップ実装基板となる回路基板側にバンプ２００を形成し、このバンプ２００を半導体チップの電極パッドに接合するようにした新規なフリップチップ実装技術が提案されている。上記バンプ２００は、キャピラリを用いて形成しており、図６に示すように、金ワイヤを回路基板に当接した際に形成される金ボールをキャピラリで潰すことからできる台座部２１０、キャピラリの内部形状からできるチャンファ部２２０、金ワイヤの引きちぎりによりできる尖塔部２３０からなる。
【０００６】
このフリップチップボンディングを行うための装置として、特開平１０−１７８０７１号公報に開示されているように、半導体チップを保持するチップ保持手段と、回路基板を保持する基板保持手段と、チップ保持手段で保持した半導体チップと基板保持手段で保持した回路基板とを加圧接触させる加圧手段と、半導体チップと回路基板との接合面に超音波振動を付与する超音波発振手段と、半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段とを具備し、半導体チップと回路基板とをバンプを介して接合可能としたものが知られている。
【０００７】
かかる装置を用いてフリップチップボンディングを行う場合、通常、超音波発振手段と同期して、あるいは超音波発振手段の駆動中に前記スクラブ手段を駆動させるようにしている。
【０００８】
そして、かかる方法によって、チップボンディングを行うまでの間に、たとえ半導体チップの電極パッド表面が経時的に酸化し、これによって強固な酸化膜が形成されてしまった場合でも、半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ作用によって電極パッド表面に形成された酸化膜を破壊するようにしていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ作用を有する上記したフリップチップボンディング方法には、未だ下記のような課題が残されていた。
【００１０】
すなわち、上記方法によれば、電極パッド表面に形成された酸化膜は破壊することができるものの、バンプ２００に形成された硬質の尖塔部２３０は、金属の再結晶領域であるためにきわめて硬く、しかも面積が小さいために、確実に潰すことができず、かかる尖塔部２３０によって電極パッド表面がダメージを受けるおそれがあった。
【００１１】
そこで、半導体チップと回路基板とを接合する前に、バンプ２００のレベリングを行って、尖塔部２３０を予め潰す方法が採られているが、作業工程が増えることになって作業効率を低下させていた。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決して、バンプの尖塔部による電極パッドのダメージを減少させることのできるチップボンディング方法、及びチップボンディング装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【発明が解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の本発明では、半導体チップと回路基板とをバンプを介して接合するに際し、前記半導体チップと回路基板とを加圧接触させる工程と、接合面を超音波振動させる超音波発振手段と、前記半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段とを用いて接合させる接合工程とを有するチップボンディング方法において、前記超音波発振手段による超音波発振タイミングに先立って前記スクラブ手段を駆動することとした。
【００１４】
また、請求項２記載の本発明では、上記半導体チップと回路基板とを加圧接触させるための近接動作中途から前記スクラブ手段を駆動することとした。
【００１５】
請求項３記載の本発明では、半導体チップと回路基板とをバンプを介して接合するに際し、前記半導体チップと回路基板とを加圧接触させる工程と、接合面を超音波振動させる超音波発振手段と、前記半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段とを用いて接合させる接合工程とを有するチップボンディング方法において、超音波発振期間を終えた後にスクラブ手段の駆動を終了させることとした。
【００１６】
請求項４記載の本発明では、半導体チップと回路基板とをバンプを介して接合するに際し、前記半導体チップと回路基板とを加圧接触させる工程と、接合面を超音波振動させる超音波発振手段と、前記半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段とを用いて接合させる接合工程とを有するチップボンディング方法において、前記超音波発振手段による超音波発振タイミングに先立って前記スクラブ手段を駆動するとともに、超音波発振期間を終えた後まで前記スクラブ手段の駆動を継続することとした。
【００１７】
請求項５記載の本発明では、半導体チップを保持するチップ保持手段と、回路基板を保持する基板保持手段と、チップ保持手段で保持した半導体チップと基板保持手段で保持した回路基板とを加圧接触させる加圧手段と、半導体チップと回路基板との接合面に超音波振動を付与する超音波発振手段と、半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段とを具備し、半導体チップと回路基板とをバンプを介して接合可能としたチップボンディング装置において、前記スクラブ手段を、前記超音波発振手段による超音波発振タイミングに先立って駆動するように制御した。
【００１８】
請求項６記載の本発明では、半導体チップを保持するチップ保持手段と、回路基板を保持する基板保持手段と、チップ保持手段で保持した半導体チップと基板保持手段で保持した回路基板とを加圧接触させる加圧手段と、半導体チップと回路基板との接合面に超音波振動を付与する超音波発振手段と、半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段とを具備し、半導体チップと回路基板とをバンプを介して接合可能としたチップボンディング装置において、前記スクラブ手段を、超音波発振期間を終えた後に駆動が終了するように制御した。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係るチップボンディング方法は、半導体チップと回路基板とをバンプを介して接合するに際し、前記半導体チップと回路基板とを加圧接触させる工程と、接合面を超音波振動させる超音波発振手段と、前記半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段とを用いて接合させる接合工程とを有するチップボンディング方法において、前記超音波発振手段による超音波発振タイミングに先立って前記スクラブ手段を駆動することとしたものである。
【００２０】
バンプは従来技術で説明したように、キャピラリを用いて回路基板に形成しており、図６で示した構造となっている。
【００２１】
また、上記チップボンディング方法を実施するために、半導体チップを保持するチップ保持手段と、回路基板を保持する基板保持手段と、チップ保持手段で保持した半導体チップと基板保持手段で保持した回路基板とを加圧接触させる加圧手段と、半導体チップと回路基板との接合面に超音波振動を付与する超音波発振手段と、半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段とを具備するチップボンディング装置について、前記スクラブ手段を、前記超音波発振手段による超音波発振タイミングに先立って駆動するように制御している。
【００２２】
チップ保持手段としては、真空吸着で半導体チップを保持するホーンのようなボンディングツールを好適に用いることができる。なお、同ボンディングツールの吸着面のサイズや形状は特に制限されるものではないが、チップサイズより大きく、半導体チップを回路基板に接合する際に、チップ全面に均等に荷重を負荷できるものであればよい。
【００２３】
また、超音波振動、スクラブ動作を付与しながら半導体チップを回路基板に接合するに際しては、このボンディングツールのチップ吸着力が、付加される超音波振動、及びスクラブ動作の力よりも十分に大きくしておく必要がある。すなわち、ボンディングツールは半導体チップに付加した超音波振動及びスクラブによるエネルギを確実に回路基板に伝えることのできる吸着力を保持している必要がある。
【００２４】
一方、基板保持手段としては、これも真空吸着で回路基板を保持可能なステージのような台座状ツールを用いることができ、前記ボンディングツールの下方に対峙状態で装置している。なお、台座状ツールは回路基板よりも大きくすることは当然であるが、吸着用の穴の大きさや数には特に制限はなく、回路基板を保持できればよい。ただし、半導体チップと回路基板とを接合するに際して付加される超音波振動に比べて台座状ツールと回路基板との間の摩擦力の方が大きい必要があるので、チップに付加した超音波振動を回路基板に確実に伝えるだけの基板吸着力を保持しておく必要がある。
【００２５】
また、半導体チップと回路基板とをバンプを介して接合する際には両者を加熱することが有効であり、上記ボンディングツール、台座状ツールのいずれにも温度調節手段を設けておくことが好ましい。
【００２６】
また、上記ボンディングツールには、超音波発振手段を取付けており、サーボモータ及びシリンダなどを備える昇降機構により昇降自在に支持している。かかる昇降機構により、半導体チップをフェイスダウン状態に保持したボンディングツールを台座状ツールに保持した回路基板に向けて下降させ、半導体チップと回路基板とを加圧接触させることができる。すなわち、実質的には上記昇降機構が加圧手段として機能することになる。
【００２７】
他方、台座状ツールには半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段を設けている。
【００２８】
加圧方向と直交する方向とは、ボンディングツールの動作方向であるＺ軸方向（垂直方向）に対して水平方向であるＸ軸方向（左右方向）、Ｙ軸方向（前後方向）、さらにはθ方向（回転方向）を含む。
【００２９】
上記構成により、昇降機構を駆動してボンディングツールを下降させて半導体チップと回路基板とを加圧接触させ、超音波発振手段により加圧接触面すなわち接合面を超音波振動させるとともに、スクラブ手段により半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させて半導体チップを回路基板に金属接合させることができる。
【００３０】
このとき、前記超音波発振手段による超音波発振タイミングに先立って前記スクラブ手段を駆動することに特徴がある。
【００３１】
すなわち、台座状ツールに保持された半導体チップを、これに対向する状態で台座状ツールに保持された回路基板にバンプを介して加圧接触させる。
【００３２】
このとき、半導体チップと回路基板とを加圧接触させるための近接動作中途から前記スクラブ手段を駆動するとよい。
【００３３】
そして、加圧力がまだ低い領域では、超音波振動を付与する前にスクラブ手段によって加圧方向と直交する方向にボンディングツールと台座状ツールとを相対的に微動させるように制御するのである。
【００３４】
かかる超音波振動付与前のスクラブ動作によって、バンプの頂部に形成されたきわめて硬い尖塔部を潰すことができ、半導体チップの電極パッドへのダメージを可及的に減少させ、長期信頼性を高めることができる。しかも、半導体チップと回路基板との近接動作中にスクラブ動作させることで、バンプの尖塔部が潰れる際の衝撃や回路基板へのダメージを可及的に低減することができる。
【００３５】
そして、所定の加圧力に達したときに超音波振動を付加することで、尖塔部を潰された回路基板上のバンプが半導体チップの電極パッド表面に擦りつけられ、電極パッド表面の酸化膜が破壊されて、バンプと電極パッドとの間に確実な金属接合が得られる。
【００３６】
また、前記スクラブ手段は、超音波発振期間を終えた後に駆動が終了するように制御することが望ましい。
【００３７】
すなわち、超音波振動付与後にもスクラブ作用を付与することでバンプが確実に潰れ、接合するための接触面積が広がることにより半導体チップと回路基板とがより強固に接合可能となるからである。
【００３８】
以下、図面を参照しながら本発明にかかるチップボンディング方法、及びチップボンディング装置について、その実施形態をより具体的に説明する。
【００３９】
図１は本発明に係るチップボンディング装置の一実施形態を示す概略構成図、図２は対向状態に吸着保持された半導体チップと回路基板との説明図、図３はチップボンディング工程を示す説明図、図４は超音波発振タイミングとスクラブタイミングとを示すタイミングチャートである。
【００４０】
図１に示すように、チップボンディング装置Ａは、主として、半導体チップ１を保持するボンディングツールとしてのホーン２と、回路基板３を保持する台座状ツールであるボンディングステージ４と、前記ホーン２を昇降自在に支持するホーン駆動系である昇降機構５と、ボンディングステージ４を水平方向に微動させる駆動系となるスクラブ機能部６とから構成されており、同スクラブ機能部６は、ボンディングステージ４を図面上左右方向に水平移動させるＸ軸方向駆動機構６Ｘと、図面上前後方向に水平移動させるＹ軸方向駆動機構６Ｙと、回転方向に水平移動させるθ方向駆動機構６θとから構成している。
【００４１】
ホーン２は、その先端部（図中下端部）に図示せぬ真空吸着部を有し、この真空吸着部にて半導体チップ１をフェースダウン、つまり電極形成面が下向きになるように保持可能としている。
【００４２】
またホーン２には、温度調節器として図示せぬ加熱用のヒータを内蔵してホーン２とともに半導体チップ１を加熱可能とし、さらに、ホーン２の上面側にはボンディング荷重を検知するためのロードセル７を配設している。
【００４３】
さらに、ホーン２には、超音波発振手段としての超音波発振器８を取付けており、超音波振動をもってホーン２を水平方向に微動可能としている。
【００４４】
ボンディングステージ４は、そのステージ上に図示しない真空吸着部を有し、この真空吸着部にて回路基板３のチップ実装面側が上向きになるよう、回路基板３を前記半導体チップ１と対向する状態で保持するものである。またボンディングステージ４には、温度調節器として図示しない加熱用のヒータを内蔵してボンディングステージ４とともに回路基板３を加熱可能としている。
【００４５】
昇降機構５は、駆動源となるサーボモータ５１と、このサーボモータ５１を制御するコントローラ（図示せず）と、サーボモータ５１とホーン２とを連結する連結軸５２などから成り、駆動対象となるホーン２をＺ軸方向（垂直方向）に移動可能に支持している。
【００４６】
スクラブ機能部６は、上述したように、Ｘ軸方向駆動機構６Ｘと、Ｙ軸方向駆動機構６Ｙと、θ方向駆動機構６θとから構成しており、駆動対象となるボンディングステージ４をＸＹ方向（水平方向）及びθ方向（回転方向）に微動可能に支持している。そして、これらＸ軸方向駆動機構６Ｘと、Ｙ軸方向駆動機構６Ｙと、θ方向駆動機構６θは、コントローラ（図示せず）により制御された高精度なステージ用サーボモータ（図示せず）を正逆回転させることで微細な往復駆動が可能となっている。
【００４７】
このスクラブ機能部６によるスクラブ量、スクラブスピード、スクラブ回数等については、ステージ移動方向となるＸ、Ｙ、θ方向ごとに、各駆動機構の動作制御プログラムを変更することで任意に設定できる構成になっている。
【００４８】
上述した構成の本実施の形態に係るチップボンディング装置Ａの動作について説明する。なお、ここでは回路基板３の導体パターン上に、図６で示した構造からなるバンプ３１が形成されており（図２）、このバンプ３１が形成された回路基板３に半導体チップ１を接続する場合について説明する。図２中、３１ａは台座部、３１ｂはチャンファ部、３１ｃは硬質の尖塔部である。
【００４９】
先ず、図１〜図３（ａ）に示すように、ホーン２の先端部に電極形成面１１を下向きにして半導体チップ１を吸着させる一方、ボンディングステージ４上にチップ実装面側を上向きにして回路基板３を吸着させる。
【００５０】
次に、図３（ｂ）に示すように、半導体チップ１と回路基板３との位置を画像認識カメラ９により認識し、ステージ用サーボモータを駆動しつつ、半導体チップ１の電極パッド１２と回路基板３のバンプとの位置合わせを行う。
【００５１】
次いで、図３（ｃ）に示すように、昇降機構５のサーボモータ５１を駆動してホーン２を下降させ、半導体チップ１と回路基板３とを接触させ、その後、前記ロードセル７が所定の荷重を検出すると、超音波発振器８により半導体チップ１に超音波振動を与えるとともに、スクラブ機能部６を駆動して、ボンディングステージ４をＸ、Ｙ、θ方向に微動させるスクラブ作用を付与することにより、半導体チップ１と回路基板３とをバンプ３１を介して接合するのであるが、前記超音波発振器８を駆動するタイミングと、スクラブ機能部６を駆動するタイミングとの関係に本発明の要旨がある。
【００５２】
すなわち、本実施の形態では、超音波発振器８による超音波発振タイミングに先立って前記スクラブ機能部６を駆動するとともに、超音波発振期間を終えた後まで前記スクラブ機能部６の駆動を継続するようにしている。
【００５３】
そのために、スクラブ機能部６を他のボンディングパラメータから独立させて、スクラブ動作を開始するタイミングを以下のように設定している。
【００５４】
図４に示すように、ホーン２が下降して半導体チップ１と回路基板３とを近接させていくが、半導体チップ１と回路基板３とが接触する直前の近接動作中途からスクラブ機能部６を駆動してスクラブ動作を実行し、ボンディングステージ４を加圧方向と直交する方向、すなわちＸ、Ｙ、θ方向に微動させる（スクラブ動作１）。
【００５５】
そして、加圧力がまだ低い領域では、超音波振動を付与する前にスクラブ機能部６によって振幅、回数をやや上昇させてホーン２とボンディングステージ４とを相対的に微動させる（スクラブ動作２）。
【００５６】
このようにして、半導体チップ１の電極パッド１２にバンプ３１の頂部に形成された金属の再結晶領域できわめて硬い尖塔部３１ｃが接触する際に、電極パッド１２がバンプ３１のチャンファ部３１ｂに接触するまでの間に前記一連のスクラブ動作によって尖塔部３１ｃを効果的に潰すことができ、半導体チップ１の電極パッド１２へのダメージを可及的に減少させ、長期信頼性を高めることができる。
【００５７】
しかも、半導体チップ１と回路基板３との近接動作中にスクラブ動作させることで、バンプ３１の尖塔部３１ｃが潰れる際の衝撃や回路基板３へのダメージを可及的に低減することができるのである。
【００５８】
次いで、所定の加圧力に達したときに、ホーン２の下降動作を停止し、この状態で半導体チップ１及び回路基板３を前記ヒータ（図示せず）により所定の温度に加熱し、この加熱・加圧状態の下で超音波振動を付加していくが、スクラブ動作については、超音波振動期間中は継続させている（スクラブ動作３）。
【００５９】
このようにして、超音波エネルギと同時にスクラブエネルギを付与することで、尖塔部３１ｃを潰された回路基板３上のバンプ３１が半導体チップ１の電極パッド１２表面に擦られ、電極パッド表面の酸化膜が破壊されてバンプ３１と電極パッド１２との間で得られる金属接合が、より確実、かつ強固なものとなるのである。
【００６０】
さらに、スクラブ動作を、超音波発振期間を終えた後まで継続し、所定のタイミングでスクラブ機能部６の駆動を終了させる（スクラブ動作４）。
【００６１】
このように、超音波振動付与後にもスクラブ作用を付与することで、バンプ３１が確実に潰れて、金属接合するための接触面積が広がることにより半導体チップ１と回路基板３とがより強固に接合可能となるのである。
【００６２】
なお、スクラブ動作１、２に代えて、超音波発振タイミングを早めて開始することも考えられるが、超音波振動エネルギは、スクラブ動作による振動エネルギよりも高いために、半導体チップ１の電極パッド１２とバンプ３１の尖塔部３１ｃとが金属接合してしまい、結局のところ、尖塔部３１ｃの頂点のエネルギが半導体チップ１の電極パッド一点に集中する瞬間に電極パッド１２にダメージを与えてしまうので望ましくない。
【００６３】
以上説明してきたように、本実施の形態では、装置構成としては既存のものでよく、新たなデバイスなどを必要としないので、低コストでありながら、半導体チップ１の電極パッド１２へのダメージを可及的に減少させつつ長期信頼性を高めることができるという効果を容易に得ることができる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、超音波発振タイミングに先立ってスクラブ動作を付与する場合、半導体チップ１と回路基板３との近接動作中途からスクラブ機能部６の駆動を開始させるスクラブ動作１を含めて説明したが、このスクラブ動作１は必ず実行しなければならないわけではなく、上述のスクラブ動作２から開始しても構わない。その場合であっても、従来のように、超音波発振タイミングと同時にスクラブ動作を実行する場合に比べて半導体チップ１の電極パッド１２のダメージを低減することが可能である。
【００６５】
また、超音波発振タイミングに先立ってスクラブ動作を付与することなく、従来のように、超音波発振タイミングと同時にスクラブ動作を実行する一方、超音波振動付与後にもスクラブ作用を継続して付与する方法も本発明に含まれる。この場合であっても、前述したように、バンプ３１が確実に潰れて、金属接合するための接触面積が広がることにより半導体チップ１と回路基板３とがより強固に接合可能となる効果が生起される。
【００６６】
ここで、上述してきたスクラブ動作のうち、θ方向への微動について説明する。
【００６７】
図５（ａ）に示すように、単にＸ、Ｙ方向に振幅ｒでスクラブ動作させるとすると、２ｒの移動距離となる。
【００６８】
他方、θ方向にスクラブ動作させるというのは、図５（ｂ）に示すように円弧を描く軌跡となるのでＸ、Ｙ方向への移動距離は少ないが実質移動量は大きくなって、図５（ｃ）に示すように、例えば狭ピッチでＸ、Ｙ方向にあまり移動距離をとれない場合であっても、θ方向に移動することで所望する実質の移動距離を確保することができるというメリットがある。
【００６９】
ところで、θ方向へのスクラブ動作、あるいはＸ、Ｙ方向へのスクラブ動作は、それぞれ順不同で個別に行ってもよいし、同時に行ってもよい。
【００７０】
また、本発明に係るチップボンディング方法、及びチップボンディング装置については、上述してきた実施の形態のように、バンプ３１を設けた回路基板３に半導体チップ１を接続する場合に限られるものではなく、バンプ付きの半導体チップを回路基板に接続する場合にも同様に適用することができる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明してきたような形態で実施され、以下の効果を奏する。
【００７２】
（１）請求項１記載の本発明によれば、半導体チップと回路基板とをバンプを介して接合するに際し、前記半導体チップと回路基板とを加圧接触させる工程と、接合面を超音波振動させる超音波発振手段と、前記半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段とを用いて接合させる接合工程とを有するチップボンディング方法において、前記超音波発振手段による超音波発振タイミングに先立って前記スクラブ手段を駆動することとした。したがって、バンプの頂部に形成された金属の再結晶領域できわめて硬い尖塔部を潰すことができ、半導体チップの電極パッドへのダメージを可及的に減少させ、長期信頼性を高めることができる。
【００７３】
（２）請求項２記載の本発明によれば、上記半導体チップと回路基板とを加圧接触させるための近接動作中途から前記スクラブ手段を駆動することとした。したがって、バンプの尖塔部が潰れる際の衝撃や回路基板へのダメージを可及的に低減することができる。
【００７４】
（３）請求項３記載の本発明によれば、半導体チップと回路基板とをバンプを介して接合するに際し、前記半導体チップと回路基板とを加圧接触させる工程と、接合面を超音波振動させる超音波発振手段と、前記半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段とを用いて接合させる接合工程とを有するチップボンディング方法において、超音波発振期間を終えた後にスクラブ手段の駆動を終了させることとした。したがって、バンプが確実に潰れ、接合するための接触面積が広がることにより半導体チップと回路基板とがより強固に接合可能となる。
【００７５】
（４）請求項４記載の本発明によれば、半導体チップと回路基板とをバンプを介して接合するに際し、前記半導体チップと回路基板とを加圧接触させる工程と、接合面を超音波振動させる超音波発振手段と、前記半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段とを用いて接合させる接合工程とを有するチップボンディング方法において、前記超音波発振手段による超音波発振タイミングに先立って前記スクラブ手段を駆動するとともに、超音波発振期間を終えた後まで前記スクラブ手段の駆動を継続することとした。したがって、回路基板へのダメージを可及的に低減しながら、尖塔部を潰し、潰された回路基板上のバンプの接触面積が広がるとともに、半導体チップの電極パッド表面に擦られ、電極パッド表面の酸化膜が破壊されて、バンプと電極パッドとの間に強固で確実な金属接合が得られる。
【００７６】
（５）請求項５記載の本発明によれば、半導体チップを保持するチップ保持手段と、回路基板を保持する基板保持手段と、チップ保持手段で保持した半導体チップと基板保持手段で保持した回路基板とを加圧接触させる加圧手段と、半導体チップと回路基板との接合面に超音波振動を付与する超音波発振手段と、半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段とを具備し、半導体チップと回路基板とをバンプを介して接合可能としたチップボンディング装置において、前記スクラブ手段を、前記超音波発振手段による超音波発振タイミングに先立って駆動するように制御した。したがって、新たに特別なデバイスを用意することなく、バンプの頂部に形成された金属の再結晶領域できわめて硬い尖塔部を潰して半導体チップの電極パッドへのダメージを可及的に減少させつつ長期信頼性を高めることができるという効果を容易に得ることができる。
【００７７】
（６）請求項６記載の本発明によれば、半導体チップを保持するチップ保持手段と、回路基板を保持する基板保持手段と、チップ保持手段で保持した半導体チップと基板保持手段で保持した回路基板とを加圧接触させる加圧手段と、半導体チップと回路基板との接合面に超音波振動を付与する超音波発振手段と、半導体チップと回路基板とを加圧方向と直交する方向に相対的に微動させるスクラブ手段とを具備し、半導体チップと回路基板とをバンプを介して接合可能としたチップボンディング装置において、前記スクラブ手段を、超音波発振期間を終えた後に駆動が終了するように制御した。したがって、新たに特別なデバイスを用意することなく、バンプが確実に潰れて、金属接合するための接触面積が広がることにより半導体チップと回路基板とがより強固に接合可能となるという効果を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るチップボンディング装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】対向状態に吸着保持された半導体チップと回路基板との説明図である。
【図３】チップボンディング工程を示す説明図である。
【図４】超音波発振タイミングとスクラブタイミングとを示すタイミングチャートである。
【図５】θ方向へのスクラブ動作についての説明図である。
【図６】バンプ構造を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ　チップボンディング装置
１　半導体チップ
２　ホーン（チップ保持手段；ボンディングツール）
３　回路基板
４　ボンディングステージ（基板保持手段）
５　昇降機構（加圧手段）
６　スクラブ機能部（スクラブ手段）
８　超音波発振器（超音波発振手段）
３１　バンプ
【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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