(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田ボール吸着穴の配列パターンが同一である複数のマウントヘッドを有し、該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うちマウント不要な位置のマウントヘッドを待避させて、必要部分のみに半田ボールをマウントするウエハに対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、半田ボール吸着穴の配列パターンが同一の複数のマウントヘッドにより、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である。
【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。ウエハ上には同一のチップが多数配列されているため、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個ず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５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５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６に示すウエハ１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ウエハに対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、半田ボール吸着穴の配列パターンが同一である複数のマウントヘッドを有し、該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うちマウント不要な位置のマウントヘッドを待避させて、必要部分のみに半田ボールをマウントするウエハに対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本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４つ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から構成される。
【０００９】
マウントユニット４には、半田ボール吸着穴の配列パターンの同一である複数のマウントヘッドが設けられる。図２に示されるマウントユニット４では、図３に略図的に示されるように４個のマウントヘッド１４、１５、２４、２５を有している。１つのマウントヘッド１４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１５、２４、２５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。
【００１０】
マウントユニット４は、駆動装置１２により上下に昇降自在のヘッド保持部１３を有し、ヘッド保持部１３には４つのマウントヘッド１４、１５、２４、２５が取り付けられている。尚、個々のマウントヘッド１４、１５、２４、２５には、マウントユニット４とは別個に昇降するためのエアシリンダ２０が設けられている。
【００１１】
半田ボールマウント装置では、マウントヘッド１４、１５、２４、２５の移動は、駆動装置１１、１２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、駆動装置１２により下降してマウントヘッド１４、１５、２４、２５下面に形成された吸着穴で半田ボール１６を吸着する。
【００１２】
４つのマウントヘッド１４、１５、２４、２５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１４、２４、２５でのみ半田ボールを吸着する場合には、図３に示すように半田ボールを吸着しないマウントヘッド１５のエアシリンダ２０が作動し、図３に示すように該マウントヘッド１５のみを上方へ位置させ、その後にマウントヘッド１５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１４、２４、２５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２中符号２１は、マウントヘッド１４、１５と真空吸引装置とを接続する連結管である。
【００１３】
２つのマウントヘッド１４、２４及び１つのマウントヘッド１４へ半田ボールを吸着させる場合にも、半田ボールを吸着しないマウントヘッドをエアシリンダ２０により上方へ退避させ、真空吸引装置への接続を切断して半田ボールの吸着を行う。
【００１４】
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。
【００１５】
その後、マウントユニット４は図４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。
【００１６】
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、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。この良品チップ２、不良品チップ３の位置データから、効率よく半田ボールのマウントができるパターンを演算する。
【００１７】
このとき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）。次に、４つのマウントヘッドの内、例えば図３の右下のマウントヘッドを除いた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）。
【００１８】
４つのマウントヘッドの内、例えば図３で左上のマウントヘッドを除いた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）。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）。
【００１９】
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）。
【００２０】
次に、マウント動作に移り、４個取りヘッドの使用が可能な場所に、４チップ分の半田ボールをマウントする。４個取りヘッド使用可能な場所を、すべてマウントし終わると、図３に示すように１つのマウントヘッド１５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１５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１５の干渉を避けるためである。尚、この上方への退避動作は他の場合においても同様の意味を持つ。
【００２１】
続いて、くの字３個取りヘッド、逆くの字３個取りヘッドでのマウントを行う。その後更に、１個のマウントヘッドが上方へ退避し、２個取りヘッドにてマウントを行う。これが終了した時点で更に１個のマウントヘッドを上昇退避させ、シングルヘッドによりマウントする。
【００２２】
ボール供給ユニット５及びマウント時のボール吸着のための動作及びマウント動作としてのマウントヘッド１４、１５、２４、２５の下降は、マウントユニット４の駆動装置１２にて一体的に行われる。
【００２３】
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。
【００２４】
以下本実施例の制御例について図９に従って説明する。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。ウエハ１上の不良品チップ３の位置データは、前工程での検査の際のデータを一括外部入力してもよく、又は本装置における画像認識装置による不良品チップ３の位置データの取り込みであってもよい。
【００２５】
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。マウントユニット４のマウントヘッド１４、１５、２４、２５によるマウント数の内、４個取りヘッドマウント数が変数Ｆに、くの字３個取りヘッドマウント数が変数Ｔ１に、逆くの字３個取りヘッドマウント数が変数Ｔ２に、２個取りヘッドマウント数が変数Ｄに、シングルヘッドマウント数が変数Ｓに代入される。
【００２６】
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７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。
【００２７】
図７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。
【００２８】
図７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。
【００２９】
図７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。
【００３０】
図７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。
【００３１】
以上の制御例は、ボールマウントに必要なマウントヘッドに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。しかし、半田ボール吸着時には全てのマウントヘッド１４、１５、２４、２５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。
【００３２】
本実施例及び上記例は、不良品チップ３が、ある程度多数存在する場合について説明するが、図６に示すウエハ１のように不良品チップ３（図６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８に示すようにチップ配置パターンにのみ基づいてボールマウントすることもできる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、第１に、半田ボール吸着穴の配列パターンが同一である複数のマウントヘッドにて、同時にウエハ上の複数のチップに対して半田ボールをマウントするものであるため、半田ボールマウントに要する時間が減少する。
【００３４】
第２に、該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】マウントユニットの断面説明図
【図３】複数マウントヘッドの昇降状態を示す概略斜視図
【図４】ウエハステージの斜視図
【図５】不良品チップの比率の高いウエハの平面説明図
【図６】不良品チップの比率の低いウエハの平面説明図
【図７】ウエハ上でのマウントの一例を示す正面説明図
【図８】ウエハ上でのマウントの他例を示す平面説明図
【図９】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．．．．．．．．駆動装置
１３．．．．．．．．．．．ヘッド保持部
１４、１５、２４、２５．．マウントヘッド
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
【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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