(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体が収納される密閉構造のチャンバと、
前記チャンバ内の気体の状態を制御する雰囲気制御手段と、
前記チャンバ内の被検体を加熱する加熱手段と、
前記チャンバ内の被検体を保持し、この被検体を所定範囲内で移動操作するスクラブ動作を行うスクラブ動作手段と、
放射線を発生し、前記チャンバ内の被検体に向けて放出する放射線源と、
前記チャンバ内の被検体を透過した放射線量を検出する放射線検出器と、
を備え、
前記スクラブ動作手段において前記被検体を保持するホルダ部は、前記放射線源からの放射線が透過するとともに、前記加熱手段による加熱に耐える耐熱性を有する材料により形成され、酸素濃度測定用のガスサンプリングラインが穿設されており、
前記スクラブ動作手段によるスクラブ動作の実行中において、前記放射線源からの放射線を前記ホルダ部及び前記被検体に透過させ、前記放射線検出器により前記被検体を透過した放射線量を検出して、放射線透過画像を得るとともに、前記ガスサンプリングラインを介して、前記チャンバ内の気体が採取され、酸素濃度が検出される
ことを特徴とするダイボンダ装置。
【請求項２】
前記ホルダ部を形成する材料は、グラファイト、または、ポリイミド樹脂である
ことを特徴とする請求項１記載のダイボンダ装置。
【請求項３】
前記放射線透過画像に同期して前記チャンバ内の披検体の外観画像を取得する撮像手段を備えている
ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載のダイボンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体に対してダイボンド処理を行いつつ、当該披検体を透過した放射線（Ｘ線）を検出し、被検体における放射線透過画像を得ることができるダイボンダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体チップ等に対する接着（ダイボンド処理）を行うダイボンダ装置が使用されている。このようなダイボンダ装置は、基板上に半導体チップ及びハンダを設置した状態でチャンバ内に収納し、加熱してハンダを溶融させ、所定のパターンに対して接着させる装置である。
【０００３】
一方、従来より、被検体を透過した放射線（Ｘ線）を検出することにより、被検体における放射線透過率の差を画像化する透視検査装置が提案されている。このような透視検査装置は、例えば、多層配線基板等の内部の層のパターンを検査するために使用されている。この透視検査装置は、基本的には医療用として普及している透視装置と同じであるが、医療用透視装置がＸ線用フィルムを用いて透過像を得るのに対して、透視検査装置では、センサ出力をディジタル画像化し、画像処理で透過像を作成する点が異なっている。
【０００４】
特許文献１には、放射状に拡散する放射線（Ｘ線）を被検体に透過させ、線状に配列された複数の感知部を有する放射線検出器（エリアセンサ／ラインセンサ）によって、被検体を透過した放射線を検出するようにした透視検査装置が記載されている。
【０００５】
このような透視検査装置は、前述のようなダイボンダ装置によってなされた半導体チップと基板との接着状態の検査にも使用されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１３０９１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述のようなダイボンダ装置においては、ハンダの溶融後に、半導体チップと基板との接着を良好とするために、半導体チップを微小範囲内で振動させるスクラブ動作を行う場合がある。
【０００８】
このようなスクラブ動作により適切な接着が行われているかを判断するには、半導体チップ及び基板を冷却させた後に、透視検査装置によって検査するしか手段がなかった。すなわち、スクラブ動作を含むダイボンド処理における諸条件を調整は、冷却後における接着状態から判断し、次のサンプルにフィードバックするしか手段がなく、ダイボンド処理中にスクラブ動作の条件を調整する手段はなかった。
【０００９】
しかし、ダイボンド処理中において、リアルタイムにスクラブ動作等の諸条件を調整することができれば、より的確なダイボンド処理の諸条件の調整、設定を行うことができ、また、生産性を著しく向上させることができる。
【００１０】
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、被検体に対してダイボンド処理を行いつつ、当該披検体を透過した放射線（Ｘ線）を検出することができるようにして、ダイボンド処理中において、リアルタイムにスクラブ動作等の諸条件を調整することができるようになされたダイボンダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るダイボンダ装置は、前記課題を解決するため、以下の構成のいずれか一を有するものである。
【００１２】
〔構成１〕
本発明に係るダイボンダ装置は、被検体が収納される密閉構造のチャンバと、チャンバ内の気体の状態を制御する雰囲気制御手段と、チャンバ内の被検体を加熱する加熱手段と、チャンバ内の被検体を保持しこの被検体を所定範囲内で移動操作するスクラブ動作を行うスクラブ動作手段と、放射線を発生しチャンバ内の被検体に向けて放出する放射線源と、チャンバ内の被検体を透過した放射線量を検出する放射線検出器とを備え、スクラブ動作手段において被検体を保持するホルダ部は、放射線源からの放射線が透過するとともに加熱手段による加熱に耐える耐熱性を有する材料により形成され、酸素濃度測定用のガスサンプリングラインが穿設されており、スクラブ動作手段によるスクラブ動作の実行中において、放射線源からの放射線をホルダ部及び被検体に透過させ、放射線検出器により被検体を透過した放射線量を検出して、放射線透過画像を得るとともに、ガスサンプリングラインを介して、チャンバ内の気体が採取され、酸素濃度が検出されることを特徴とするものである。
【００１３】
〔構成２〕
本発明に係るダイボンダ装置は、構成１を有する透視検査装置において、ホルダ部を形成する材料は、グラファイト、または、ポリイミド樹脂であることを特徴とするものである。
【００１４】
〔構成３〕
構成１、または、構成２を有するダイボンダ装置において、放射線透過画像に同期してチャンバ内の披検体の外観画像を取得する撮像手段を備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
構成１を有する本発明に係るダイボンダ装置においては、スクラブ動作手段において被検体を保持するホルダ部は、放射線源からの放射線が透過するとともに加熱手段による加熱に耐える耐熱性を有する材料により形成され、酸素濃度測定用のガスサンプリングラインが穿設されているので、スクラブ動作手段によるスクラブ動作の実行中において、放射線透過画像を得ることができ、スクラブ動作の調整、設定を適切に行うことができるとともに、ガスサンプリングラインを介して、チャンバ内の気体が採取され、酸素濃度が検出される。
【００１６】
構成２を有する本発明に係るダイボンダ装置においては、ホルダ部を形成する材料がグラファイト、または、ポリイミド樹脂であるので、放射線源からの放射線が良好に透過するとともに、加熱手段による加熱に十分に耐える耐熱性を有しており、スクラブ動作の実行中における放射線透過画像の取得を良好に行うことができる。
【００１７】
構成３を有する本発明に係るダイボンダ装置においては、撮像手段により、放射線透過画像に同期して、チャンバ内の披検体の外観画像を取得することができるので、放射線透過画像による被検体の内部の変化の観察と、外観画像による被検体の外部の変化の観察とを同時に行うことができる。
【００１８】
すなわち、本発明は、被検体に対してダイボンド処理を行いつつ、当該披検体を透過した放射線（Ｘ線）を検出することができるようにして、ダイボンド処理中において、リアルタイムにスクラブ動作等の諸条件を調整することができるようになされたダイボンダ装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の最良の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明に係るダイボンダ装置の実施の形態における構成を示す側面図である。
【００２１】
本発明に係るダイボンダ装置は、図１に示すように、被検体となる半導体チップ１０１が収納される密閉構造のチャンバ１を備えている。このチャンバ１内においては、半導体チップ１０１は、トレイ２に載置された状態で、冷却ステージ３、プリヒートステージ４及びスクラブ処理部５に亘って移動操作可能となっている。スクラブ処理部５には、Ｘ線が透過する材料により形成されたヒータが設置されている。
【００２２】
また、チャンバ１の天面部には、石英ガラスにより閉蓋されたＸ線射出窓６が形成されている。チャンバ１の底面部には、石英ガラスにより閉蓋されたＸ線入射窓７が形成されている。なお、これらＸ線射出窓６及びＸ線入射窓７の周囲部は冷却部となっている。また、チャンバ１内の気体は、適宜、外方に抜くことが可能となっている。
【００２３】
そして、このダイボンド装置は、チャンバ１内の気体の状態を制御する雰囲気制御手段８を備えている。この雰囲気制御手段８は、Ｈ２（水素）配管９及びＮ２（窒素）配管１０が接続された混合ガスユニット１１を有して構成されている。この混合ガスユニット１１は、Ｈ２配管９及びＮ２配管１０から供給される水素及び窒素を所定の割合で混合して、チャンバ１内に供給する。
【００２４】
また、混合ガスユニット１１には、チャンバ１内のガスセンサより、チャンバ１内の酸素濃度の検出結果が供給される。混合ガスユニット１１には、チャンバ１内の酸素濃度に応じて、チェンバ１内に供給する水素濃度を調整するための水素濃度調整ボリューム１２が設けられている。
【００２５】
さらに、チャンバ１の周囲の気体の状態は、Ｈ２ガス警報装置１２及び酸警報装置１３によって検出されている。Ｈ２ガス警報装置１２は、チャンバ１の周囲の水素濃度が爆発の危険が生ずるような濃度とならないように、水素濃度が所定の濃度となったときに警告を発する。また、酸警報装置１３は、チャンバ１の周囲の酸素濃度が酸欠の危険が生ずるような濃度とならないように、酸素濃度が所定の濃度以下となったときに警告を発する。
【００２６】
このダイボンド装置は、チャンバ１内の半導体チップ１０１を加熱する加熱手段を備えている。この加熱手段は、スクラブ処理部５に設置されたヒータを有して構成されている。このヒータによる発熱量は、制御装置であるコンピュータ装置１４によって制御されている。また、このコンピュータ装置１４は、混合ガスユニット１１を制御しており、混合ガスユニット１１が供給する混合ガスにおける水素濃度や、窒素の流量を制御している。
【００２７】
そして、このダイボンド装置は、チャンバ１内の半導体チップ１０１を保持し、この半導体チップ１０１を所定範囲内で移動操作するスクラブ動作を行うスクラブ動作手段となるスクラブ動作機構１５を備えている。
【００２８】
図２は、このダイボンダ装置におけるスクラブ動作手段の構成を示す側面図である。
【００２９】
このスクラブ動作機構１５は、図２に示すように、半導体チップ１０１を保持するホルダ部（スクラブハンド）１６と、このホルダ部１６を移動（振動）操作する移動操作機構とを有して構成されている。
【００３０】
スクラブ動作機構１５において半導体チップ１０１を保持するホルダ部１６は、後述する放射線源からの放射線（Ｘ線）が透過するとともに、加熱手段による加熱（例えば、２００°Ｃ程度）に耐え得る耐熱性を有する材料により形成されている。このような材料としては、グラファイト、または、ポリイミド樹脂等が挙げられる。なお、グラファイトは、より高い耐熱性を有しており、ホルダ部１６を形成する材料として好ましい。
【００３１】
図３は、このダイボンダ装置のスクラブ動作機構におけるホルダの構成を示す平面図である。
【００３２】
ホルダ部１６は、図３に示すように、先端側の下面部にチップ吸着部１７が設けられている。このチップ吸着部１７は、ホルダ部１６内を通って穿設されたチップ吸着用真空ライン１８につながった孔であり、チップ吸着用真空ライン１８を介して図示しない真空発生器による吸引がなされることにより、半導体チップ１０１を吸着するようになっている。
【００３３】
また、ホルダ部１６には、加熱手段を構成するヒータ１９及び熱電対２０が設けられている。このヒータ１９は、可能な限りチップ吸着部１７に近接した位置に設けることが望ましい。熱電対２０は、ヒータ１７による加熱状態を検出して、検出結果をコンピュータ装置１４に転送するためのものであり、可能な限りチップ吸着部１７に近接した位置に設けることが望ましい。
【００３４】
さらに、ホルダ部１６には、酸素濃度測定用のガスサンプリングライン２１が設けられている。このガスサンプリングライン２１は、ホルダ部１６内を通って穿設されている。このガスサンプリングライン２１を介して、チャンバ１内の気体が採取され、酸素濃度や、その他の気体の状態（濃度）が検出される。このガスサンプリングライン２１の先端側の開口端は、可能な限りチップ吸着部１７に近接した位置に設けることが望ましい。そして、チャンバ１内の酸素濃度が検出されることにより、コンピュータ装置１４により、窒素置換から混合ガス置換への自動切換えなどが実行される。
【００３５】
そして、このダイボンド装置は、図１に示すように、放射線であるＸ線Ｘを半導体チップ１０１に向けて放射する放射線源となるＸ線管２２を備えている。このＸ線管２２は、チャンバ１の下方に設置されている。このＸ線管２２は、コンピュータ装置１４によって制御されている。
【００３６】
Ｘ線管２２より発せられ、半導体チップ１０１を透過したＸ線Ｘは、放射線検出器であるＸ線検出器２３により検出される。このＸ線検出器２３は、チャンバ１の上方に設置され、半導体チップ１０１を透過した放射線量（Ｘ線量）を検出する。
【００３７】
Ｘ線検出器２３としては、通常使用されている撮像管タイプのものを使用することができる。このタイプのＸ線検出器２３は、感知部においてＸ線量に比例して帯電した電荷を電子ビームで走査して読み出すという原理で検出するものである。
【００３８】
なお、このダイボンド装置において、Ｘ線検出器２３からのＸ線が透過する経路上に位置する部材、すなわち、ホルダ部１６、ヒータ１９、トレイ２及び試料台等は、全て、Ｘ線が透過する材料により形成されている。
【００３９】
Ｘ線Ｘは、Ｘ線管２２より発せられて放射状に拡散する光であるので、半導体チップ１０１を透過した後も拡散してＸ線検出器２３により検出される。したがって、Ｘ線検出器２３においては、半導体チップ１０１の拡大透過像が検出される。このときの拡大率は、Ｘ線管２２から半導体チップ１０１までの距離と、Ｘ線管２２からＸ線検出器２３までの距離との比率によって決まる。
【００４０】
そして、このダイボンド装置においては、スクラブ動作機構１５によるスクラブ動作の実行中において、Ｘ線管２２からのＸ線をホルダ部１６及び半導体チップ１０１に透過させ、Ｘ線検出器２３により半導体チップ１０１を透過したＸ線量を検出して、放射線透過画像を得ることができる。
【００４１】
すなわち、このダイボンド装置においては、まず、図１に示すように、チップ／ハンダマウンタ２４により、半導体チップ１０１及びハンダが、トレイ２上に設置された基板１０２上にセットされる。このとき、図２に示すように、基板１０２上にハンダ１０３が載置され、さらに、その上に半導体チップ１０１が載置される。
【００４２】
半導体チップ１０１が載置されたトレイ２は、チャンバ１内に収納される。そして、チャンバ１内の雰囲気は、窒素ガスにより、所定の酸素濃度となるまで置換される。さらに、チャンバ１内の雰囲気は、所定の流量の混合ガス（水素濃度が所定の濃度（ｗｔ％）に調整されたガス）により、所定の酸素濃度となるまで置換される。
【００４３】
トレイ２は、プリヒートステージ４上に搬送され、所定の温度まで昇温される。トレイ２は、所定の温度まで昇温されると、ヒータが所定の温度まで昇温されているスクラブ処理部５に搬送される。
【００４４】
スクラブ処理部５においては、ハンダ１０３が溶融した後、ホルダ部１６により半導体チップ１０１が吸着され、所定の移動パターン（所定の周期及び振幅の振動）により、半導体チップ１０１を移動操作するスクラブ動作が実行される。なお、このダイボンド装置においては、スクラブ動作を行わずに、ハンダ付けを行う場合もある。
【００４５】
スクラブ動作の実行中において、ハンダ１０３中のボイドの発生現象の有無は、Ｘ線検出器２３により得られるＸ線透過画像によって確認することができる。また、チャンバ１内の半導体チップ１０１は、Ｘ線射出窓６を介して、撮像手段となる外観観察カメラ２５によっても観察できるようになっている。この外観観察カメラ２５により得られる画像によっても、ハンダ１０３中のボイドの発生現象を確認することができる。
【００４６】
すなわち、このダイボンド装置においては、外観観察カメラ２５により、放射線透過画像に同期して、チャンバ１内の半導体チップ１０１の外観画像を取得することができるので、放射線透過画像による半導体チップ１０１及びハンダの内部の変化の観察と、外観画像による半導体チップ１０１及びハンダの外部の変化の観察とを同時に行うことができる。
【００４７】
なお、放射線透過画像及び外観画像は、保存（記録）し、必要なときに再生できるようにしておくことが好ましい。
【００４８】
スクラブ動作が完了したならば、トレイ２は、冷却ステージ３に搬送され、冷却される。ハンダ１０３が固化し、半導体チップ１０１の各端子部と、基板１０２上のパターンの所定箇所との接着（ハンダ付け）が完了する。
【００４９】
これらの動作中においても、このダイボンド装置においては、チャンバ１の周囲水素濃度がＨ２ガス警報装置１２により常に監視されおり、チャンバ１の周囲が所定の水素濃度に達した場合には、危険防止のため、窒素ガスをチャンバ１内に供給し、水素濃度を下げ、危険を回避するようになっている。
【００５０】
また、チャンバ１の周囲の酸素濃度は、酸欠警報装置１３によって常に監視されおり、チャンバ１の周囲の酸素濃度が所定の値以下に低下した場合には、危険防止のため、このダイボンド装置の全体を囲む隔壁の扉にロックをかけ、開扉できなくするようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係るダイボンダ装置の実施の形態における構成を示す側面図である。
【図２】本発明に係るダイボンダ装置におけるスクラブ動作手段の構成を示す側面図である。
【図３】本発明に係るダイボンダ装置のスクラブ動作手段におけるホルダの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  チャンバ
５  スクラブ処理部
１１  混合ガスユニット
１５  スクラブ動作機構
１６  ホルダ部
１９  ヒータ
２２  Ｘ線管
２３  Ｘ線検出器
１０１  半導体チップ
１０２  基板
１０３  ハンダ
【図１】
0005147305.tif 000002
【図２】
0005147305.tif 000003
【図３】
0005147305.tif 000004