(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田ボールをマウントする、単独で昇降可能な複数のマウントヘッドを有し、ウエハ上のチップ配置パターン又は該チップ配置パターンと不良品チップ位置データに基づき、該複数のマウントヘッドの最適配列を演算し、演算結果に基づき該複数のマウントヘッドの昇降を制御して半田ボールをウエハ上のチップにマウントする半田ボールマウント装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップに用いられる接合用微小半田ボールをマウントする装置の改良に関するものであって、単独で昇降可能な複数のマウントヘッドを制御することにより、ウエハ上の半導体チップに直接半田ボールをマウントする装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ウエハ状態でのバンプの形成ではメッキ法、印刷法等が主流であった。メッキ法や印刷法の場合、ウエハ上に一括でバンプを形成するため、不良品チップにも全てバンプを形成してしまっていた。
【０００３】
また、従来より半導体チップに接合用の半田ボールをマウントする装置も存在した。しかし、従来の半田ボールマウント装置は、半導体チップが単体あるいは複数個を具備するフレームにより搬送されるため、半導体チップ単体だけか、搬送フレーム中の半導体チップ数に応じた個数のマウントヘッドを有するものであった。
【０００４】
ところが、近年の半田ボールの使用普及に伴い、生産向上が要求されるようになり、ウエハ上のチップに直接半田ボールをマウントするニーズが高まってきている。ウエハ上には同一または類似のチップが多数配置されているため、一度にいくつものチップにマウントできる可能性がある。このチップを１個づつマウントしていたのでは効率が悪い。このため、特許第２６５７３５６号特許公報に記載された装置のように、例えばウエハ上の隣接する４個のチップに対し一度にマウントすることが試されている。
【０００５】
しかし、図６に示すようにウエハ１上には良品チップ２以外に不良品チップ３（図６中×が付されたチップ）も存在しており、特許２６５７３５６号に記載された方法でマウントしていくと、不良品チップ３にも半田ボールを搭載することとなり、半田ボールの無駄が生じる。図７に示すウエハのように不良品チップ３が少数の場合、この半田ボールの無駄はコスト的に問題とならないが、多数存在するとコスト的に問題となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ウエハ１上の不良品チップ３に対する半田ボールのマウントをキャンセルし、半田ボールの無駄を防止すると共にウエハ上の複数個のチップに対して同時に半田ボールをマウントすることを可能とする半田ボールマウント装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、半田ボールをマウントする、単独で昇降可能な複数のマウントヘッドを有し、ウエハ上のチップ配置パターン又は該チップ配置パターンと不良品チップ位置データに基づき、該複数のマウントヘッドの最適配列を演算し、演算結果に基づき該複数のマウントヘッドの昇降を制御して半田ボールをウエハ上のチップにマウントする半田ボールマウント装置を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施例と共に発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る半田ボールマウント装置の一実施例を示す平面概略図であり、半田ボールマウント装置は独立して昇降する複数のマウントヘッドを有するマウントユニット４、ボール供給ユニット５、ボール吸着確認ユニット６、ボール排出ボックス７、ウエハステージ８、ウエハマガジン９，１０、マウントヘッド及びマウントユニットを駆動する駆動装置１１、１２、１３から構成される。
【０００９】
半田ボールマウント装置の動作概要を説明すれば、先ず、マウントユニット４が、駆動装置１１によりボール供給ユニット５上方へと移動し、下降してマウントヘッド下面に形成された吸着孔で半田ボール１６を吸着する。
【００１０】
次にマウントユニット４はボール吸着確認ユニット６へ移動し半田ボール１６の吸着漏れと余分に吸着している半田ボール１６のチェックを行う。吸着漏れがあった場合には再度ボール供給ユニット５へ戻り吸着作業を行う。余分なものがあった場合にはボール排出ボックス７へと移動し排出する。
【００１１】
その後、マウントヘッドは図５に示すウエハステージ８へと移動する。ウエハステージ８ではウエハ１が、あらかじめ位置決めされて待機している。ウエハ１は、未マウントのウエハ１が収納されたウエハマガジン９より取り出され、図示されていないフラックス供給装置にてフラックスを塗布されて、ウエハステージ８へと供給される。
【００１２】
ウエハステージ８上でウエハ１全体の画像を、図示されていない画像認識カメラにて取り込み、ウエハ１の位置決めと良品チップ２及び不良品チップ３のウエハ１内ポジションの確認を行う。この時、不良品３の位置データは画像認識カメラを用いることなく、前工程であるウエハ検査にて認識した不良品チップ３の位置データを伝送して用いることもできる。
【００１３】
ウエハ１上の良品チップ２及び不良品チップ３の位置データから、ウエハ１上の不良品チップ３をスキップし、効率よく半田ボール１６をマウントできるマウントヘッドの使用パターンを演算する。
【００１４】
マウントユニット４は、ウエハステージ８上に移動し、待機しているウエハ１にマウントヘッドから半田ボール１６をマウントする。尚、ウエハ１上でのマウント対象チップ間の移動、すなわち平面での移動（Ｘ軸、Ｙ軸、θ軸への移動）は、ウエハステージ８の、ＸＹテーブル１７及び回転テーブル１８にて行う。
【００１５】
半田ボール１６がマウントされたウエハ１は、マウント済みウエハ１を収納するためのウエハマガジン１０に移動され、収納される。
【００１６】
本発明の特徴の第１は、単独で昇降可能な複数のマウントヘッドを有することである。マウントヘッドは、下面に半田ボール吸着穴が配列されている。独立して昇降する複数のマウントヘッドと言う場合、この半田ボール吸着穴の配列パターンが同一の場合と異なる場合が考えられる。
【００１７】
図２に示されるマウントユニット４は、半田ボール吸着穴の配列パターンの異なる２個のマウントヘッド１４、１５を有しており、１個のチップ分の半田ボールだけ搬送し、マウントすることができるシングルチップ用ヘッド１４と、複数、図２に示す実施例では４個のチップ分の半田ボールを搬送し、マウントすることができるマルチチップ用ヘッド１５が用意されている。
【００１８】
シングルチップ用ヘッド１４とマルチチップ用ヘッド１５は、各々別の昇降装置１２、１３により独立して昇降可能となっている。尚、半田ボール１６の吸着は図示されていない別設の真空吸着装置で行う。この作業をシングルチップ用ヘッド１４とマルチチップ用ヘッド１５の２つのマウントヘッドで順次行う。
【００１９】
図２のマウントヘッド１４，１５の半田ボール吸着孔の配列パターンに着目すれば、マルチチップ用ヘッド１５は、シングルチップ用ヘッド１４の配列パターンを４個有している。マルチチップ用ヘッド１５の配列パターンの一部を抜き出して観察すれば、シングルチップ用ヘッド１４と同一の配列パターンを有しているが、マルチチップ用ヘッド１５として昇降するのであって、一部のみが独立して昇降するものではないので、半田ボール吸着穴の配列パターンは異なるものと言える。
【００２０】
図３に示すマウントユニット４では、半田ボール吸着穴の配列パターンが同一のマウントヘッドが利用されている。図３に示されるマウントユニット４では、図４に略図的に示されるように４個のマウントヘッド３１、３２、３３、３４を有している。
【００２１】
１つのマウントヘッド３１の下面には、１個のチップ分の半田ボールだけを搬送し、マウントすることができる半田ボール吸着穴の配列パターンが形成されている。他のマウントヘッド３２、３３、３４の下面にも同一配列パターンの半田ボール吸着穴が形成されている。個々のマウントヘッド３１、３２、３３、３４は、図２におけるシングルチップ用ヘッド１４の半田ボール吸着穴配列パターンと同一である。
【００２２】
このマウントユニット４は、１つの駆動装置により上下に昇降自在とされたヘッド保持部３０を有し、ヘッド保持部３０には４つのマウントヘッド３１、３２、３３、３４が取り付けられている。尚、個々のマウントヘッド３１、３２、３３、３４には、マウントユニット４とは独立して別個に昇降するためのエアシリンダ２０が各々別個に設けられている。尚、図３中符号２１は図示されていない真空吸引装置とマウントヘッド３１、３２との連結管であり、個々のマウントヘッド３１、３２、３３、３４毎に別個接続されている。
【００２３】
本発明の第２の特徴は、制御手段であって、ウエハ上のチップ配置パターン又は該チップ配置パターンと不良品チップ位置データに基づき、該複数のマウントヘッドの最適配列を演算し、演算結果に基づき該複数のマウントヘッドの昇降を制御して半田ボールをウエハ上のチップにマウントすることである。
【００２４】
制御手段は図２に示すマウントヘッド１４、１５を利用する場合と、図３及び図４示すマウントヘッドを利用する場合では、細部において異なるので区別して説明する。
【００２５】
第１制御例は、図２に示すマルチチップ用ヘッド１５でのマウント後にシングルチップ用ヘッド１４にてマウントする場合であって、第１制御例が示された図１１に従い説明する。半田ボールマウント装置をスタートさせ、ウエハ上の不良品チップ３の位置データの取り込みを行う。
【００２６】
次に、ウエハ１上の不良品チップ３をスキップし、かつ最適なボールマウント順序が演算される。図２のマウントヘッド１４、１５を利用した場合の最適配列が図８に示される。図８では、ウエハ１内を縦横に縦断横断する線で区分される１単位がチップであり、×が不良品チップ３の位置で、他の部分が半田ボールがマウントされるべき良品チップ２である。
【００２７】
良品チップ２中、隣接する４個をつなぐ四角形で示された部分が４個一斉にマウント可能なポジション示す部分であり、○で示された部分が端数となる部分である。四角形で示され部分がマルチチップ用ヘッド１５にてマウントされ、○で示された部分がシングルチップ用ヘッド１４にてマウントされる位置である。
【００２８】
この際、マルチチップ用ヘッド１５によるマウント数が変数Ｍに，シングルチップ用ヘッド１４のマウント数が変数Ｓに代入される。ここで、ボールマウント動作がスタートし、まず、マルチチップ用ヘッド１５によるボールマウントが行われる。
【００２９】
マルチチップ用ヘッド１５の一回のマウント動作で、Ｍ＝Ｍ−１の計算がなされ、Ｍ＝０かどうかのチェックが行われる。Ｍ＝０でない間は、マルチチップ用ヘッド１５によるボールマウントが行われる。変数Ｍに代入された回数が終了し、Ｍ＝０が成立したとき、シングルチップ用ヘッド１４によるボールマウントへ移行する。
【００３０】
ここでもシングルチップ用ヘッド１４のマウント毎にＳ＝Ｓ−１の計算がなされ、Ｓ＝０か否かのチェックが行われ、Ｓ＝０でない間はシングルチップ用ヘッド１４によるボールマウントが行われる。Ｓ＝０が成立したときマウント動作を終了する。
【００３１】
第２制御例は、図２に示されるマルチチップ用ヘッド１５とシングルチップ用ヘッド１４を同時に利用してマウントする場合であって、図１２に従い第２制御例を説明する。スタートからウエハ１上の不良品チップ３の位置データの取り込み、不良品チップ３をスキップしかつ最適なボールマウント順序を計算し、ボールマウント動作がスタートするまでの課程は第１制御例と同様である。
【００３２】
ボールマウント動作において、まず、最初のマルチチップ用ヘッド１５によるボールマウントの終了後、Ｍ＝Ｍ−１の計算を行い、続いてシングルチップ用ヘッド１４によるボールマウントを行い、終了後、Ｓ＝Ｓ−１の計算を行う。このときＭ＝０か否か、Ｓ＝０か否かのチェックを行い、いずれもＮＯの場合、再度マルチチップ用ヘッド１５及びシングルチップ用ヘッド１４でのボールマウントが行われる。なお、マウント毎にＭ＝Ｍ−１及びＳ＝Ｓ−１の計算が行われている。
【００３３】
両マウントヘッド１４，１５でのボールマウントが何回か行われ、Ｍ＝０が成立し、Ｓ＝０が不成立の場合、Ｓ＝０が成立するまでの間、シングルチップ用ヘッド１４によるボールマウントが行われる。その後、Ｓ＝０が成立するとマウントは終了する。
【００３４】
上記例は、シングルチップ用ヘッド１４でのマウント回数がマルチチップ用ヘッド１５でのマウント数より多い場合であって、逆にマルチチップ用ヘッド１５でのマウント回数が多い場合には、何回かのマウント後Ｍ＝０が成立せず、Ｓ＝０が成立することになり、Ｍ＝０が成立するまでの間はマルチチップ用ヘッド１５のみによるボールマウントが行われ、Ｍ＝０が成立したときマウントは終了する。
【００３５】
シングルチップ用ヘッド１４でのマウント回数とマルチチップ用ヘッド１５でのマウント回数が同数の場合には、マルチチップ用ヘッド１５によるマウントとシングルチップ用ヘッド１４によるマウントが交互に行われた後、Ｍ＝０とＳ＝０が成立したときボールマウントは終了する。いずれにしろ、Ｍ＝０、Ｓ＝０が両方成立したときにボールマウントは終了するのである。
【００３６】
第１制御例及び第２制御例は、図２のマウントヘッド１４、１５にて不良品チップ３が、ある程度多数存在する場合のマウントについて説明したが、図７に示すウエハ１のように不良品チップ３（図７中×記号で明示された部分）が、少数の場合、すなわち半田ボールの無駄が無視できる程度に少数の場合、不良品チップ３の位置データを取り込むことなく、図９に示すようにチップ配置パターンにのみ基づいて最適配列を演算し、ボールマウントすることができる。
【００３７】
第３制御例について図１３に従って説明する。第３制御例は図３及び図４に示すマウントヘッド３１、３２、３３、３４でのマウント場合であって、半田ボールマウント装置スタート後、ウエハ１上の不良品チップ３の位置データの取り込みを行う。
【００３８】
次に、ウエハ１上の不良品チップ３をスキップし、かつ最適なボールマウント順序を計算する。図１０が、演算された最適配列の一例を示す図であり、４つのマウントヘッド全てを用いてマウントできる位置データの個数が変数Ｆに代入される（便宜的に４個取りヘッドのマウント数と称する）。
【００３９】
次に、４つのマウントヘッドの内、例えば図４の右下のマウントヘッド３２を除いた３つのマウントヘッドを用いてマウントできる位置データの個数が変数Ｔ１に代入される（便宜的に、くの字３個取りヘッドのマウント数と称する）。
【００４０】
４つのマウントヘッドの内、例えば図４で左上のマウントヘッド３４を除いた３つのマウントヘッドを用いてマウントできる位置データの個数が変数Ｔ２に代入される（便宜的に、逆くの字３個取りヘッドのマウント数と称する）。
【００４１】
４つのマウントヘッドの内、隣接する上下又は左右の２個のマウントヘッドを除いた２個のマウントヘッドを用いてマウントできる位置データの個数が変数Ｄに代入される（便宜的に、２個取りヘッドのマウント数と称する）。
【００４２】
４つのマウントヘッドの内、１個のマウントヘッドを用いてマウントできる位置データの個数が変数Ｓに代入される（便宜的に、シングルヘッドのマウント数と称する）。
【００４３】
ここで、ボールマウント動作がスタートし、まず、４個取りヘッドによるボールマウントが行われる。図１０において隣接するチップ４個を連結する四角形が４個取りヘッドによるボールマウント位置である。１回のマウント動作で、Ｆ＝Ｆ−１の計算がなされ、Ｆ＝０かどうかのチェックが行われる。Ｆ＝０でない間は、４個取りヘッドによるボールマウントが行われる。変数Ｆに代入された回数が終了し、Ｆ＝０が成立したとき、くの字３個取りヘッドによるボールマウントへ移行する。
【００４４】
図３に示すように１つのマウントヘッド３２の昇降装置であるエアシリンダ２０が作動し、１つのマウントヘッド３２が上方へ退避する。この退避動作は、くの字３個取りヘッドでのマウントでの際に、既にウエハ上にマウントされている半田ボールとマウントヘッド３２の干渉を避けるためである。
【００４５】
図１０において、くの字形に隣接する３個のチップを連結するくの字図形が、くの字３個取りヘッドによるボールマウント位置である。くの字３個取りヘッドによるボールマウントでは、１回のマウント動作で、Ｔ１＝Ｔ１−１の計算がなされる。Ｔ１＝０か否かのチェックが行われ、Ｔ１＝０でない間は、くの字３個取りヘッドによるボールマウントが行われる。変数Ｔ１に代入された回数が終了し、Ｔ１＝０が成立したとき、逆くの字３個取りヘッドによるボールマウントへ移行する。
【００４６】
図１０において、逆くの字形に隣接する３個のチップを連結する逆くの字図形が、逆くの字３個取りヘッドによるボールマウント位置である。逆くの字３個取りヘッドによるボールマウントでは、１回のマウント動作で、Ｔ２＝Ｔ２−１の計算がなされ、Ｔ２＝０か否かのチェックが行われ、Ｔ２＝０でない間は逆くの字３個取りヘッドによるボールマウントが行われる。変数Ｔ２に代入された回数が終了し、Ｔ２＝０が成立したとき、２個取りヘッドによるボールマウントへ移行する。尚、逆くの字３個取りヘッドによるマウントはウエハステージ８の回転テーブル１８のΘ軸を１８０度回転させることによって、くの字３個取りヘッドで実施することも可能である。
【００４７】
図１０において、横又は縦に隣接する２個のチップを連結する棒状図形が２個取りヘッドによるボールマウント位置である。２個取りヘッドによるボールマウントでは、１回のマウント動作で、Ｄ＝Ｄ−１の計算がなされる。Ｄ＝０か否かのチェックが行われ、Ｄ＝０でない間は２個取りヘッドによるボールマウントが行われる。変数Ｄに代入された回数が終了し、Ｄ＝０が成立したとき、シングルヘッドによるボールマウントへ移行する。
【００４８】
図１０において○図形がシングルヘッドによるボールマウント位置である。シングルヘッドによるボールマウントでは、１回のマウント動作で、Ｓ＝Ｓ−１の計算がなされ、Ｓ＝０か否かのチェックが行われ、Ｓ＝０でない間はシングルヘッドによるボールマウントが行われる。変数Ｓに代入された回数が終了し、Ｓ＝０が成立したとき、ボウルマウントは終了する。
【００４９】
この実施例において、マウントヘッド３１、３２、３３、３４の移動は、駆動装置によりマウントユニット４の移動と一体に行われる。まず、マウントユニット４は、ボール供給ユニット５上方へ駆動装置１１により移動し、マウントユニット４の駆動装置により下降してマウントヘッド３１、３２、３３、３４の下面に形成された吸着穴で半田ボール１６を吸着する。
【００５０】
４つのマウントヘッド３１、３２、３３、３４の全部に半田ボールを吸着する場合には、上記のようにマウントユニット４の昇降によるのみでよい。３つのマウントヘッド３１、３３、３４でのみ半田ボールを吸着する場合には、図４に示すように半田ボールを吸着しないマウントヘッド３２のエアシリンダ２０が作動し、図４に示すように該マウントヘッド３２のみを上方へ位置させ、その後にマウントヘッド３２のみ真空吸引装置への接続を切断した状態で、半田ボール吸着のため、マウントユニット４を下降させ、３つのマウントヘッド３１、３３、３４に半田ボールを吸着させるのである。尚、半田ボール１６の吸着は図示されていない別設の真空吸引装置で行なわれており、図３中符号２１は、マウントヘッド３１、３２と真空吸引装置とを接続する連結管である。
【００５１】
以上第３制御例は、図３及び図４に示すマウントヘッド３１、３２、３３、３４でボールマウントに必要なマウントヘッドにのみ半田ボールを吸着させてマウント動作を行う場合である。
【００５２】
しかし、半田ボール吸着時には全てのマウントヘッド３１、３２、３３、３４を下降させておき、半田ボールを吸着させ、マウント時にチップパターンに合わせてマウント不要な位置のマウントヘッドを上昇退避させ、必要部分のみをマウントし、その後にマウントしなかった残りのマウントヘッドを端数チップ部分に移動した後、降下させ、マウントを終了したマウントヘッドを上昇退避させてマウントする制御例も考えられる。
【００５３】
尚、半田ボール吸着穴の配列パターンが同一の場合として、図３及び図４に示すマウントヘッドを前提に説明したが、図２に示すシングルチップ用ヘッド１４を２つ利用することや、マルチチップ用ヘッド１５を２つ利用することも考えられる。前者は、不良品チップ３が多い場合には有利であり、後者は、不良品チップ３がほとんどない場合には有利である。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は、第１に、複数のマウントヘッドにてウエハ上の複数のチップに対して同時に半田ボールをマウントすることができるものであるため、半田ボールマウントに要する時間が減少する。
【００５５】
第２に、複数のマウントヘッドを各々単独で昇降可能に保持し、ウエハ上のチップ配置パターン又はウエハ上のチップ配置パターンと不良品チップ位置データに基づき上記複数のマウントヘッドの昇降を制御するので、不良品チップへのボールマウントが避けられ、半田ボールの無駄が省ける。
【図面の簡単な説明】
【図１】半田ボールマウント装置の一実施例を示す平面概略図
【図２】複数マウントヘッドの一例を示すの斜視図
【図３】複数マウントヘッドの他例を示す断面説明図
【図４】同マウントヘッドの昇降状態を示す斜視図
【図５】ウエハステージの斜視図
【図６】不良品チップの比率の高いウエハの平面説明図
【図７】不良品チップの比率の低いウエハの平面説明図
【図８】ウエハ上でのマウントの第１例を示す平面説明図
【図９】ウエハ上でのマウントの第２例を示す平面説明図
【図１０】ウエハ上でのマウントの第３例を示す平面説明図
【図１１】第一制御例を示す説明図
【図１２】第二制御例を示す説明図
【図１３】第三制御例を示す説明図
【符号の説明】
１．．．．．．．．．．ウエハ
２．．．．．．．．．．良品チップ
３．．．．．．．．．．不良品チップ
４．．．．．．．．．．マウントユニット
５．．．．．．．．．．ボール供給ユニット
６．．．．．．．．．．ボール吸着確認ユニット
７．．．．．．．．．．ボール排出ボックス
８．．．．．．．．．．ウエハステージ
９、１０．．．．．．．ウエハマガジン
１１，１２，１３．．．駆動装置
１４．．．．．．．．．シングルチップ用ヘッド
１５．．．．．．．．．マルチチップ用ヘッド
１６．．．．．．．．．半田ボール
１７．．．．．．．．．ＸＹテーブル
１８．．．．．．．．．回転テーブル
２０．．．．．．．．．エアシリンダ
２１．．．．．．．．．連結管
３１、３２、３３、３４．．．．マウントヘッド
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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