(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンプ電極を有する半導体部品を保持するボンディングヘッドと、
前記ボンディングヘッドと対向配置され光透過材で形成されたステージと、
前記ボンディングヘッドに保持された前記半導体部品のバンプ電極を前記ステージに押圧する押圧部と、
前記ステージに押圧された前記バンプ電極を前記ステージを透過して撮像する撮像カメラと、
前記バンプ電極の画像に基づいて前記バンプ電極の潰れ面積を測定する測定部と、
この測定部において測定された前記バンプ電極の潰れ面積が予め設定された設定値に達したのに基づき前記押圧部による押圧を停止する制御部とを備えていることを特徴とするレベリング装置。
【請求項２】
バンプ電極を有する半導体部品のバンプ電極を光透過材で形成された板状のステージの表面に押圧する押圧工程と、
前記バンプ電極を前記ステージを透過して撮像する撮像工程と、
この撮像工程により得られた前記バンプ電極の画像に基づいて前記バンプ電極の潰れ面積を測定する測定工程と、
前記バンプ電極の潰れ面積が予め設定された設定値に達したのに基づき前記押圧工程を停止する押圧停止工程とを備えていることを特徴とするレベリング方法。
【請求項３】
バンプ電極を有する半導体部品の前記バンプ電極のレベリングを行うレベリング部と、
前記半導体部品を基板にボンディングするボンディング部とを備え、
前記レベリング部は前記半導体部品を保持するボンディングヘッドと、
前記ボンディングヘッドと対向配置され光透過材で形成されたステージと、
前記ボンディングヘッドに保持された前記半導体部品のバンプ電極を前記ステージに押圧する押圧部と、
前記ステージに押圧された前記バンプ電極を前記ステージを透過して撮像する撮像カメラと、
前記バンプ電極の画像に基づいて前記バンプ電極の潰れ面積を測定する測定部と、
この測定部において測定された前記バンプ電極の潰れ面積が予め設定された設定値に達したのに基づき前記押圧部による押圧を停止する制御部とを備えていることを特徴とするボンディング装置。
【請求項４】
バンプ電極を有する半導体部品のバンプ電極を光透過材で形成された板状のステージの表面に押圧する押圧工程と、
前記バンプ電極を前記ステージを透過して撮像する撮像工程と、
この撮像工程により得られた前記バンプ電極の画像に基づいて前記バンプ電極の潰れ面積を測定する測定工程と、
前記バンプ電極の潰れ面積が予め設定された設定値に達したのに基づき前記押圧工程を停止する押圧停止工程と、
前記半導体部品を基板にボンディングする接合工程とを備えていることを特徴とするボンディング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バンプ付チップをレベリングするためのレベリング装置及びレベリング方法に関し、特にバンプの潰れ面の面積を一定にすることができるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フリップチップボンディング装置は、バンプ（バンプ電極）が設けられたチップ（半導体部品）をボンディング装置を用いて基板やリードフレーム等にボンディングする装置である。チップは、金バンプやはんだバンプがバンプボンダ等で予めチップ表面に付けられている。これらのバンプの高さを一定にするために、ボンディングの前工程においてレベリング装置が用いられている。すなわち、レベリング装置では、図３に示すようにボンディングヘッド１でチップＣの背面側から一定の圧力でバンプＢを板状のレベリングステージ２に押し付けることで、バンプの高さを一定にするようにしていた。そして、ボンディングステージ３上に載置された基板Ｓにボンディングするようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のレベリング装置やこのレベリング装置を有する半導体部品の実装装置では、次のような問題があった。すなわち、バンプボンダで付けられたバンプＢは、チップＣ毎に微妙に大きさが異なることがある。このため、一定の圧力でレベリングステージ２に押し付けても、バンプＢの潰れ面の面積がチップＣ毎に異なることになる。
【０００４】
バンプＢの潰れ面の面積が異なると、次工程で接続する基板のリード部との接続面積が異なることになり、所定より面積が大きい場合にはリード部からはみ出して短絡したり、所定より面積が小さい場合には接続抵抗が大きくなる等の問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、バンプ電極の潰れ面の面積を一定にすることでボンディング不良を未然に防ぐことができるレベリング装置、レベリング方法、ボンディング装置及びボンディング方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、バンプ電極を有する半導体部品を保持するボンディングヘッドと、前記ボンディングヘッドと対向配置され光透過材で形成されたステージと、前記ボンディングヘッドに保持された前記半導体部品のバンプ電極を前記ステージに押圧する押圧部と、前記ステージに押圧された前記バンプ電極を前記ステージを透過して撮像する撮像カメラと、前記バンプ電極の画像に基づいて前記バンプ電極の潰れ面積を測定する測定部と、この測定部において測定された前記バンプ電極の潰れ面積が予め設定された設定値に達した時点で前記押圧部による押圧を停止する制御部とを備えるようにした。
【０００７】
請求項２に記載された発明は、バンプ電極を有する半導体部品のバンプ電極を光透過材で形成された板状のステージの表面に押圧する押圧工程と、前記バンプ電極を前記ステージを透過して撮像する撮像工程と、この撮像工程により得られた前記バンプ電極の画像に基づいて前記バンプ電極の潰れ面積を測定する測定工程と、前記バンプ電極の潰れ面積が予め設定された設定値に達した時点で前記押圧工程を停止する押圧停止工程とを備えるようにした。
【０００８】
請求項３に記載された発明は、バンプ電極を有する半導体部品の前記バンプ電極のレベリングを行うレベリング部と、前記半導体部品を基板にボンディングするボンディング部とを備え、前記レベリング部は前記半導体部品を保持するボンディングヘッドと、前記ボンディングヘッドと対向配置され光透過材で形成されたステージと、前記ボンディングヘッドに保持された前記半導体部品のバンプ電極を前記ステージに押圧する押圧部と、前記ステージに押圧された前記バンプ電極を前記ステージを透過して撮像する撮像カメラと、前記バンプ電極の画像に基づいて前記バンプ電極の潰れ面積を測定する測定部と、この測定部において測定された前記バンプ電極の潰れ面積が予め設定された設定値に達したのに基づき前記押圧部による押圧を停止する制御部とを備えるようにした。
【０００９】
請求項４に記載された発明は、バンプ電極を有する半導体部品のバンプ電極を光透過材で形成された板状のステージの表面に押圧する押圧工程と、前記バンプ電極を前記ステージを透過して撮像する撮像工程と、この撮像工程により得られた前記バンプ電極の画像に基づいて前記バンプ電極の潰れ面積を測定する測定工程と、前記バンプ電極の潰れ面積が予め設定された設定値に達したのに基づき前記押圧工程を停止する押圧停止工程と、前記半導体部品を基板にボンディングする接合工程とを備えるようにした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態に係るレベリング装置４０が組み込まれたフリップチップボンディング装置１０を示す図、図２はフリップチップボンディング装置１０に組み込まれたレベリング装置４０及びボンディング装置５０を示す斜視図、図３はレベリング装置によるレベリング工程を示す説明図である。
【００１１】
なお、図１中矢印ＸＹＺは互いに直交する三方向を示しており、矢印ＸＹは水平方向、矢印Ｚは鉛直方向を示している。また、Ｃはチップ（半導体部品）、Ｓは基板を示している。また、チップＣの一方の面には金又ははんだ製のバンプ（バンプ電極）Ｂが例えば８０〜２００個設けられている。
【００１２】
フリップチップボンディング装置１０は、床面に配置されたベース１１を備えている。ベース１１上には基板ローダ装置２０、接着剤塗布装置３０、レベリング装置４０、ボンディング装置５０、トレイ供給装置６０と、基板アンローダ装置７０と、基板ローダ装置２０側から基板アンローダ装置７０側へ図１中矢印Ｙ方向に沿って基板Ｓを搬送する基板搬送機構８０とが設けられている。
【００１３】
基板ローダ装置２０は、基板Ｓを積層して配置するローダ用マガジンカセット２１と、このローダ用マガジンカセット２１から基板Ｓを取り出し、基板搬送装置８０への受渡位置まで搬送するローダユニット２２とを備えている。
【００１４】
接着剤塗布装置３０は、基板Ｓを載置するステージ３１と、このステージ３１上方に配置され基板Ｓの所定位置に接着剤を塗布するディスペンスヘッド３２とを備えている。
【００１５】
レベリング装置４０は、後述するスライダ５２上に設けられたベース４１と、このベース４１上に配置され図１中上向きに設置されたＣＣＤカメラ（撮像カメラ）４２と、このＣＣＤカメラ４２の上方に配置された石英ガラス材製のレベリングステージ４３と、ＣＣＤカメラ４２により撮像されたバンプＢの画像に基づいてバンプＢの潰れ面積を測定する測定部４４と、バンプＢの画像を表示するモニタ４５とを備えている。すなわち、ＣＣＤカメラ４２はレベリングステージ４３を透過したバンプＢの画像を撮像するように構成されている。
【００１６】
ボンディング装置５０は、後述するスライダ５２を基板搬送装置８０への搬送位置と後述するボンディングヘッド５５の下方との間を往復動させる移動機構５１と、この移動機構５１により移動されるスライダ５２と、このスライダ５２上に設けられたベース５３と、このベース５３上に設けられたステージ５４と、このステージ５４の上方に設けられたボンディングヘッド５５と、このボンディングヘッド５５を駆動するヘッド駆動部（押圧部）５６と、上述した測定部４４により測定されたバンプＢの画像に基づいてヘッド駆動部５６を制御する制御部５７とを備えている。
【００１７】
トレイ供給装置６０は、チップＣを収納するトレイＴを保持するトレイ保持部６１と、トレイ保持部６１からトレイＴを吸着保持し、図１中矢印Ｘ方向に移動するトレイステージ６２と、このトレイステージ６２により吸着保持されているトレイＴ上のチップＣを視覚認識するカメラ６３と、トレイＴから取り出したチップＣをボンディングヘッド５５に反転して受け渡すピックアップヘッド６４と、これらカメラ６３及びピックアップヘッド６４を駆動するピックアップ駆動部６５とを備えている。
【００１８】
基板アンローダ装置７０は、アンローダ用マガジンスタッカ７１と、基板搬送装置８０から受け取った基板Ｓをアンローダ用マガジンスタッカ７１のマガジンへ収納するアンローダユニット７２とを備えている。
【００１９】
基板搬送装置８０は、ガイド８１と、このガイド８１上を往復動する３台のスライダ８２と、このスライダ８２にそれぞれ設けられ基板Ｓを脱着自在に保持する保持ハンド８３とを備えている。
【００２０】
このように構成されたフリップチップボンディング装置１０では、次のようにして基板ＳへのチップＣのボンディングを行う。すなわち、ローダユニット２２によりローダ用マガジンカセット２１から基板Ｓを取り出し、基板搬送装置８０への受渡位置まで搬送する。
【００２１】
受渡位置にある基板Ｓを保持ハンド８３により保持し、スライダ８２を接着剤塗布装置への受渡位置まで移動させる。保持ハンド８３によりステージ３１上に基板Ｓを載置し、ディスペンスヘッド３２により基板Ｓの所定位置に接着剤を塗布する。
【００２２】
次に保持ハンド８３によりステージ３１上にある基板Ｓを保持し、スライダ８２をボンディング装置５０への受渡位置まで移動させステージ５４上に載置する。
【００２３】
一方、トレイ供給装置６０では、トレイステージ６２によりトレイ保持部６１からトレイＴを吸着保持し、図１中矢印Ｘ方向に移動する。次にピックアップヘッド６４によりトレイステージ６２により吸着保持されているトレイＴからチップＣを視覚認識して取り出し、反転してボンディングヘッド５５に受け渡す。
【００２４】
レベリング動作は、次のようにして行う。すなわち、ボンディングヘッド５５は、吸着保持しているチップＣの背面側を保持し、そのバンプＢが設けられている面を下方にしてレベリングステージ４３の上面４３ａに押圧する。
【００２５】
ＣＣＤカメラ４２により予め決められた位置のバンプＢを撮像し、測定部４４により一定時間ごとにその潰れ面積を測定する。測定部４４により測定された潰れ面積は制御部５７に送られる。そして、潰れ面積が予め定められた設定値に達したのに基づき制御部５７からヘッド駆動部５６へ指令を出し、ボンディングヘッド５５を上昇させ、レベリング動作を終了する。
【００２６】
なお、潰れ面積が設定値に達したときの押圧力が所定の範囲から外れていたり、所定の押圧力を超えても潰れ面積が設定値に達しない場合には、作業者がモニタ４５を見て、次工程のボンディングを行うか否かを判断する。
【００２７】
レベリングが終了したのに基づき基板Ｓを載置したステージ５４を移動機構５１によりボンディングヘッド５５の下方に移動し、ボンディングヘッド５５により吸着されたチップＣを基板Ｓの所定位置に加熱・加圧してボンディングを行う。
【００２８】
ボンディングが終了した基板Ｓ及びチップＣを載置したステージ５４を移動機構５１により基板搬送装置８０の受渡位置まで移動させ、保持ハンド８３によりステージ５４上にある基板Ｓ及びチップＣを保持し、スライダ８２を基板アンローダ装置７０への受渡位置まで移動させる。
【００２９】
保持ハンド８３によりアンローダユニット７２に基板Ｓ及びチップＣを受け渡し、アンローダユニット７２は基板Ｓ及びチップＣをアンローダ用マガジンスタッカ７１に収容する。
【００３０】
上述したように本実施の形態に係るフリップチップボンディング装置１０では、チップＣと基板Ｓとのボンディングを行う前のレベリング動作において、バンプＢの潰れ面積を測定して所定の設定値となるように制御している。このため、チップＣ毎のバンプの大きさが微妙に異なる場合であっても、潰れ面積を予め定めた設定値とすることができる。したがって、所定より潰れ面積が大きいことによる短絡や所定より潰れ面積が小さいことによる高抵抗化等のボンディング不良を未然に防ぐことができる。
【００３１】
なお、上述した例では、撮像するバンプＢとして所定の位置にあるバンプＢを撮像し、その潰れ面積に基づいてレベリング動作を制御するようにしているが、他のバンプＢの潰れ面積に基づいてレベリング動作を制御するようにしてもよい。
【００３２】
すなわち、バンプＢのうち四隅にあるバンプＢを順に取り込み、その中で一番大きい潰れ面積を有するバンプＢを自動で選択し、その潰れ面積が設定値となるようにレベリング動作を行ってもよい。
【００３３】
また、全てのバンプＢを一視野で取り込み、全てのバンプＢの潰れ総面積が設定値となるようにレベリング動作を行ってもよい。
【００３４】
さらに、ＣＣＤカメラ４２をスキャンして全てのバンプＢの各潰れ面積をそれぞれ測定し、各潰れ面積がそれぞれ設定値となるようにレベリング動作を行ってもよい。
【００３５】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。すなわち、チップをフリップチップとしたが、ＢＧＡパッケージ、ＰＧＡパッケージ等のボンディングにおけるレベリングに適用することもできる。このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、バンプの潰れ面積を測定して所定の設定値となるように制御しているため、チップＣ毎のバンプの大きさが微妙に異なる場合であっても、潰れ面積を予め定めた設定値とすることができる。したがって、所定より潰れ面積が大きいことによる短絡や所定より潰れ面積が小さいことによる高抵抗化等のボンディング不良を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すフリップチップボンディング装置を示す斜視図。
【図２】同フリップチップボンディング装置に組み込まれたレベリング装置のレベリング動作を示す説明図。
【図３】従来のレベリング装置のレベリング動作を示す説明図。
【符号の説明】
１０…フリップチップボンディング装置
４０…レベリング装置
４２…ＣＣＤカメラ（撮像カメラ）
４３…レベリングステージ
４４…測定部
４５…モニタ
５０…ボンディング装置
５５…ボンディングヘッド
５６…ヘッド駆動部（押圧部）
５７…制御部
【図１】
0004119031.tif 000002
【図２】
0004119031.tif 000003
【図３】
0004119031.tif 000004