(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートブロック上に載置に載置され、第１多孔質部と、平面視で上記第１多孔質部の内側にある非多孔質部と、平面視で上記非多孔質部の内側ある第２多孔質部とを備える多孔質材が充填された吸着穴を設けた、ヒートステージと、
上記ヒートブロックと上記ヒートステージとの間に配置され、上記吸着穴と対応する位置に上記第１多孔質部の輪郭に沿った輪郭を有する貫通穴を設けたものと、上記吸着穴と対応する位置に上記非多孔質部に沿った輪郭を有する貫通穴を設けたものとを含む複数の交換可能な調節プレートと
上記調節プレートの上記貫通穴を介して上記吸着穴によりＩＣチップを上記ヒートステージ上に吸着保持するための真空吸引機構と
上記ヒートステージ上に吸着保持されたＩＣチップにバンプを形成するためのボンディングヘッドと
を備えるバンプボンディング装置。
【請求項２】
上記第１及び第２の多孔質部が備える孔は、直径が０．０１ｍｍから０．１ｍｍである、請求項１に記載のバン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、超音波接合により半導体集積回路チップの電極パッドに電気接続用のバンプを形成するバンプボンディング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ベアチップタイプの半導体集積回路チップ（ＩＣチップ）の基板への実装技術の一つとして、フリップチップ法が知られている。このフリップチップ法は、ＩＣチップの電極パッドに電気接続用のバンプを形成し、このバンプと基板上に形成された配線電極とをリード線を介さずに直接接合するものである。また、このフリップチップ法におけるバンプ形成技術としては、通常のワイヤボンディング技術を応用し、超音波接合によりＩＣチップの電極パッドにバンプを形成するスタッドバンプボンディング技術が知られている。
【０００３】
図２０は、上記スタッドバンプボンディング技術による従来のバンプボンディング装置を示している。このバンプボンディング装置は、ＩＣチップ１を供給するＩＣチップ供給部２、上記真空ポンプ３ａにより真空吸引される吸着穴３ｂを備えるヒートステージ３、このヒートステージ３上に吸着穴３ｂによって吸着保持されたＩＣチップ１に超音波接合によりバンプを形成するボンディングヘッド４、及びバンプ形成済みのＩＣチップ１が収納されるＩＣチップ収納部６を備えている。上記ボンディングヘッド４は、ＸＹテーブル４ａ上に矢印Ａ方向に回転可能なボンディングアーム４ｂを備えており、このボンディングアーム４ｂに超音波ホーン４ｃが固定されている。超音波ホーン４ｃの先端に固定されたキャピラリ４ｄにはワイヤ供給機構４ｅから供給されるボンディングワイヤ４ｆが挿通されている。一方、超音波ホーン４ｃの基端側には図示しない振動発生源が連結されている。また、ボンディングヘッド４は、ボンディング用認識装置４ｇを備えている。
【０００４】
さらに、バンプボンディング装置は、ＸＹ方向に移動可能な搬送ヘッド７ａを有し、ＩＣチップ１を保持してＩＣチップ供給部２から上記ヒートステージ３へ搬入すると共に、バンプ形成済みのＩＣチップ１を保持してヒートステージ３からＩＣチップ収納部６へ搬出する搬送装置７を備えている。上記搬送ヘッド７ａは、それぞれ真空ポンプ７ｂ，７ｃにより真空吸引される搬入用ノズル７ｄと搬出用ノズル７ｅを備えている。さらにまた、バンプボンディング装置は、ＸＹ方向に移動可能な規正爪８ａを有し、ヒートステージ３上でＩＣチップ１を位置決めする規正装置８を備えている。
【０００５】
次に、このバンプボンディング装置の動作について説明する。
まず、複数のＩＣチップ１を収容した供給トレー９が図示しないローダからＩＣチップ供給部２に供給される。また、搬送装置７の搬送ヘッド７ａが供給トレー９の上方に移動し、搬入用ノズル７ｄによりＩＣチップ１を吸着保持する。その後、搬送ヘッド７ａがヒートステージ３の上方に移動し、上記搬入用ノズル７ｄに吸着保持したＩＣチップ１をヒートステージ３の所定位置に載置する。搬送ヘッド７ａからヒートステージ３上に載置されたＩＣチップ１は、規正装置８の規正爪８ａによって位置決めされる。
【０００６】
上記規正装置８によるＩＣチップ１の位置決め終了後にボンディング工程が実行される。まず、ボンディングワイヤ４ｆを溶融させることによりキャピラリ４ｄの先端に形成されたボール４ｈが、キャピラリ４ｄと共にＩＣチップ１の電極パッド上に降下する。さらに、ボール４ｈを電極パッドに対して所定の加圧力で押圧した後、超音波ホーン４ｃからキャピラリ４ｄを介してボール４ｈに高周波振動を印加する。この高周波振動によりボール４ｈが電極パッドに接合される。最後に、キャピラリ４ｄが上昇してボンディングワイヤ４ｆのボール４ｈとの接合部分付近が断裂し、電極パッド上に残留したボール４ｈ及びボンディングワイヤ４ｆによりバンプ５（図１１参照）が形成される。
【０００７】
バンプ形成済みのＩＣチップ１は搬送ヘッド７ａの搬出用ノズル７ｅにより吸着保持され、ヒートステージ３からＩＣチップ収納部６の収納トレー１１へ搬出される。収納トレー１１は図示しないアンローダへ搬出される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来、バンプボンディング技術が適用されるＩＣチップの厚みＴは０．４〜０．６ｍｍ程度であった。また、搬入用ノズル７ｄ及び搬出用ノズル７ｅの吸着口１０の直径Ｄ１（図２１参照）及びヒートステージ３に設けられた吸着穴３ａの直径Ｄ２は、０．５〜１．５ｍｍ程度であった。しかし、近年、ＩＣチップの薄型化が進み、厚みＴが０．１ｍｍ以下（薄いものでは厚みＴが０．０５ｍｍ程度）のＩＣチップが提供されている。
【０００９】
上記厚みＴが０．１ｍｍ以下の薄型のＩＣチップを、上記直径Ｄ１が０．５〜１．５ｍｍ程度の吸着口１０を有する搬入用ノズル７ｄや搬出用ノズル７ｅで吸着すると、図２１に示すようにＩＣチップ１が撓む。この撓みはＩＣチップ１内の配線切断によるチップ破壊を引き起こす可能性がある。
【００１０】
また、上記薄型のＩＣチップを、上記直径Ｄ２が０．５〜１．５ｍｍ程度の吸着穴３ａによりヒートステージ３に吸着保持すると、図２２に示すようにＩＣチップ１に撓み及び反りが生じる。これらの撓みや反りがあると、ボンディングヘッド４からＩＣチップ１へ超音波振動が適切に印加されないことにより、バンプ５の品質不良を引き起こす可能性がある。
【００１１】
そこで、本発明は、厚みが０．１ｍｍ以下である薄型のＩＣチップを、撓みを生じることなく搬送ヘッドの吸着ノズルで吸着保持することができるバンプボンディング装置を提供することを課題としている。また、本発明は、上記薄型のＩＣチップを、撓みや反りを生じることなくヒートステージ上に吸着保持することができるバンプボンディング装置を提供することを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ヒートブロック上に載置に載置され、第１多孔質部と、平面視で上記第１多孔質部の内側にある非多孔質部と、平面視で上記非多孔質部の内側ある第２多孔質部とを備える多孔質材が充填された吸着穴を設けた、ヒートステージと、上記ヒートブロックと上記ヒートステージとの間に配置され、上記吸着穴と対応する位置に上記第１多孔質部の輪郭に沿った輪郭を有する貫通穴を設けたものと、上記吸着穴と対応する位置に上記非多孔質部に沿った輪郭を有する貫通穴を設けたものとを含む複数の交換可能な調節プレートと上記調節プレートの上記貫通穴を介して上記吸着穴によりＩＣチップを上記ヒートステージ上に吸着保持するための真空吸引機構と、上記ヒートステージ上に吸着保持されたＩＣチップにバンプを形成するためのボンディングヘッドと
を備えるバンプボンディング装置を提供する。
【００１３】
本発明のバンプボンディング装置では、ヒートステージの吸着穴に多孔質材が充填されているため、吸着穴によって厚みが０．１ｍｍ以下の薄型のＩＣチップを撓みや反りを生じさせることなく吸着保持することができる。よって、撓みに起因するＩＣチップ内の配線切断及びチップ破壊や、反りに起因するボンディングヘッドからＩＣチップへの超音波振動の伝達不良によって生じるボンディング不良を防止することができる。
【００１４】
また、ＩＣチップの寸法に応じて調節プレートを交換することにより、ＩＣチップの品種等の変更に容易に対応することができる。
【００１５】
上記第１及び第２の多孔質部が備える孔は、直径が０．０１ｍｍから０．１ｍｍであることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の参考形態について説明する。
図１及び図２は、本発明の参考形態に係るバンプボンディング装置を示している。このバンプボンディング装置は、ＩＣチップ１を供給するＩＣチップ供給部２１、ＩＣチップ１が載置されるヒートステージ２２、このヒートステージ２２上のＩＣチップ１に超音波接合によりバンプを形成するボンディングヘッド２３、及びバンプ形成済みのＩＣチップ１が収納されるＩＣチップ収納部２４を備えている。また、このバンプボンディング装置は、ＩＣチップ１を保持して上記ＩＣチップ供給部２１からヒートステージ２２へ搬入すると共に、バンプ形成済みのＩＣチップ１を保持してＩＣチップ収納部２４へ搬出する搬送装置２６を備えている。さらに、バンプボンディング装置は、ＸＹ方向に移動可能な規正爪２７ａを有し、ヒートステージ３上でＩＣチップ１を位置決めする規正装置２７を備えている。
【００１７】
上記ＩＣチップ供給部２１には、ローダ２８（図１にのみ図示する。）から複数のＩＣチップ１が収容された供給トレー２９が供給される。この供給トレー２９は複数の収容凹部２９ａを備え、各収容凹部２９ａ内にＩＣチップ１が収容されている。
【００１８】
上記ヒートステージ２２は、ヒータ３１ａが収容されたヒートブロック３１上に固定されている。また、ヒートステージ２２にはＩＣチップ１の載置位置に吸着穴２２ａが設けられており、この吸着穴２２ａはＩＣチップ１を吸引するための真空ポンプ（真空吸引機構）３２に接続されている。さらに、上記吸着穴２２ａと真空ポンプ３２を接続する経路の真空度を測定するための真空度センサ３３が設けられている。
【００１９】
図３及び図４に示すように、本参考形態では、ヒートステージ２２の吸着穴２２ａは一辺の長さＢが１．０ｍｍ〜１０ｍｍ程度の正方形であり、かつ平面視での輪郭がＩＣチップ１よりも小さい。また、吸着穴２２ａには多孔質材７０が充填されている。本参考形態では、この多孔質材７０はセラミック燒結体であり、微細な孔が多数形成されており、これらの孔により厚み方向に通気性を有している。これらの孔の直径は０．１ｍｍ以下、好適には０．０１〜０．１ｍｍ程度である。通常、孔の直径がＩＣチップ１の厚みの５倍以上となると、ＩＣチップにたわみが発生するため、ＩＣチップ１の厚み０．０２ｍｍまで想定すると、孔の直径は０．１ｍｍ以下が好ましい。一方、孔の直径を０．００１ｍｍ以下に設定すると強度が不足する。従って、上記のように孔の直径は０．０１〜０．１ｍｍ程度が好ましい。
【００２０】
上記ボンディングヘッド２３は、ボンディング作業機構４１、ワイヤ供給機構４２、及びボンディング用認識装置４３を備えている。
【００２１】
図５及び図６に示すように、上記ボンディング作業機構４１は、ＸＹ駆動機構４１ａにより駆動されるＸＹテーブル４１ｂ、このＸＹテーブル４１ｂに固定されたベース４１ｃ、及びこのベース４１ｃに対して軸４１ｄ回りに回転可能に支持されたボンディングアーム４１ｅを備えている。このボンディングアーム４１ｅの一端はリニアモータからなるヘッド駆動機構４１ｆに連結されている。このヘッド駆動機構４１ｆによりボンディングアーム４１ｅの一端が上昇及び降下し、それによって矢印Ａで示すようにボンディングアーム４１ｅが軸４１ｄ回りに回動する。また、上記ボンディングアーム４１ｅにはチタン製の超音波ホーン４１ｇが取付けられている。さらに、ボンディングアーム４１ｅには変位センサ４１ｈが取付けられている。
【００２２】
上記超音波ホーン４１ｇの基端側にはピエゾ素子からなる振動発生源４１ｉが連結されている。この振動発生源４１ｉは、高周波電圧発生器４１ｊから高周波電圧が供給されると超音波振動を発生する。一方、超音波ホーン４１ｇの先端側には、キャピラリ４１ｋが保持されている。このキャピラリ４１ｋを軸方向に貫通する孔にはワイヤ供給機構４２から供給される金製のボンディングワイヤ４４が挿通され、キャピラリ４１ｋの先端からボンディングワイヤ４４の先端が突出する。キャピラリ４１ｋは、上記ＸＹテーブル４１ｂが移動することにより、ＸＹ方向に移動し、かつ、上記ヘッド駆動機構４１ｆに駆動されてボンディングアーム４１ｅが回動することにより、図において上下方向に移動する。キャピラリ４１ｋの先端近傍には放電用トーチ４１ｍ（図６にのみ図示する。）が配設されている。この放電用トーチ４１ｍにはスパーク発生装置４１ｎが電気的に接続されている。
【００２３】
上記ワイヤ供給機構４２は、ボンディングワイヤ４４を巻回状態で蓄えたリール４２ａ、エアを吹き付けることによりボンディングワイヤ４４に張力を付与するエアテンショナー４２ｂ、及びボンディングワイヤ４４を把持するためのクランパ４２ｃを備えている。このクランパ４２ｃは、上記ボンディングアーム４１ｅに固定されており、上記超音波ホーン４１ｇと共に移動する。
【００２４】
上記ボンディング用認識装置４３は、上記ボンディングアーム４１ｅの上方に配設されている。ボンディング用認識装置４３は、認識カメラ４３ａ、鏡筒４３ｂ及びプリズム４３ｃを備え、上記ヒートステージ２２上のＩＣチップ１を認識カメラ４３ａが撮影できるようになっている。
【００２５】
上記搬送装置２６は、ＩＣチップ１を保持するための搬送ヘッド４６、この搬送ヘッド４６をＸ方向に直線移動させるためＸ方向駆動機構４７、及び搬送ヘッド４６をＹ方向に直線移動させるためのＹ方向駆動機構４８を備えている。
【００２６】
搬送ヘッド４６は、ＩＣチップ供給部２１からヒートステージ２２への搬入時にＩＣチップ１を吸着保持するための搬入用ノズル（吸着ノズル）５１と、ヒートステージ２２からＩＣチップ収納部２４への搬出時にＩＣチップ１を吸着保持する搬出用ノズル（吸着ノズル）５２とを備えている。
【００２７】
図７及び図８に示すように、本参考形態では、搬入用ノズル５１及び搬出用ノズル５２の吸着口５５は、一辺の長さＢ２が１．０ｍｍ〜１０ｍｍ程度の正方形であり、かつ平面視での輪郭がＩＣチップ１よりも小さい。また、吸着口５５には多孔質材６３が充填されている。本参考形態では、この多孔質材６３は上記ヒートステージ２２の吸着孔２２ａに充填されたものと同様のセラミック燒結体である。すなわち、このセラミック燒結体には、０．１ｍｍ以下、好適には０．０１〜０．１ｍｍ程度の微細な孔が多数形成されており、これら孔により厚み方向に通気性を有している。
【００２８】
図９に概略的に示すように、搬入用ノズル５１は搬送ヘッド４６の本体４６ａに対して垂直方向（Ｚ方向）に移動自在に取り付けられた中空シャフト５３の下端に連結されている。本体４６ａから突出する中空シャフト５３の上端は継手５４及びチューブ５６を介して３ポート２位置型の電磁弁５７の第１ポート５７ａに接続されている。電磁弁５７の第２ポート５７ｂと第３ポート５７ｃは、それぞれ真空ポンプ（真空吸引機構）５８とブロワ（噴射機構）５９に接続されている。非給電時の電磁弁５７は図９に示す位置（第１位置）にあり、第１ポート５７ａと第２ポート５７ｂが連通している。そのため、電磁弁５７の非給電時には、搬入用ノズル５１が真空ポンプ５８により真空吸引され、ＩＣチップ１を吸着保持可能となる。一方、電磁弁５７の給電時には、電磁弁５７の位置が切り換わり、第１ポート５７ａと第３ポート５７ｃが連通する（第２位置）。そのため、電磁弁５７の給電時には、ブロワ５９から供給された空気が搬入用ノズル５１から噴射される。なお、上記チューブ５６には搬入用ノズル５１の真空度を測定するための真空度センサ６１が設けられている。
【００２９】
また、搬送ヘッド４６は、搬入用ノズル５１をＺ軸方向（搬入用ノズル５１の軸線Ｌの方向）に移動させるためのＺ方向駆動機構６２を備えている。このＺ方向駆動機構６２は、中空シャフト５３の上端側に固定されたフランジ６２ａを備えている。このフランジ６２ａの下面側には、レバー６２ｂの先端に設けられたローラ６２ｃが当接している。一方、レバー６２ｂの基端側は搬送ヘッド４６の本体４６ａから突出する軸６２ｅに回転可能に取り付けられている。また、レバー６２ｂの中央付近には回転可能なローラ６２ｄが取り付けられており、このローラ６２ｄは本体４６ａに配設された偏心カム６２ｆに当接している。さらに、レバー６２ｂの先端側にばね６２ｇの上端が連結され、このばね６２ｇの下端は本体４６ａに連結されている。レバー６２ｂはこのばね６２ｇにより軸６２ｅを中心に図９において時計方向に弾性的に付勢され、それによってローラ６２ｄと偏心カム６２ｆが接触を維持する。駆動用のモータ６２ｈによって偏心カム６２ｆが時計方向に回転するとレバー６２ｂが時計方向に回転し、レバー６２ｂの先端が降下する。その結果、中空シャフト５３と共に搬入用ノズル５１が降下する。これとは逆に、モータ６２ｈによって偏心カム６２ｆが反対時計方向に回転すると、搬入用ノズル５１が上昇する。
【００３０】
また、中空シャフト５３の下端側にばね受け６４が固定されており、このばね受け６４と搬送ヘッド４６の本体４６ａとの間にばね６５が縮装されている。このばね６５により搬入用ノズル５１は図において下向きに弾性的に付勢されている。一方、上記のようにレバー６２ｂはフランジ６２ａの下面に当接しており、中空シャフト５３の上方への移動を拘束しない。そのため、搬入用ノズル５１の先端が上向に押圧されると、中空シャフト５３と共に搬入用ノズル５１が上昇するが、この押圧を解除するとばね６５の撥力により搬入用ノズル５１が降下して初期位置に復帰する。すなわち、搬入用ノズル５１は図において上方（軸線Ｌ方向基端側）に向けて弾性的に退避可能となっている。
【００３１】
搬出用ノズル５２の周辺構造は、上記図９に示す搬入用ノズル５１の周辺構造と同様である。
【００３２】
上記Ｘ方向駆動機構４７は、搬送ヘッド４６及びＹ方向駆動機構４８をＸ方向に移動させるためのボールネジ（図示せず）と、このボールネジを回転駆動するサーボモータ４７ａを備えている。同様に、上記Ｙ方向駆動機構４８は、搬送ヘッド４６をＹ方向に移動させるためのボールネジ（図示せず）と、このボールネジを回転駆動するサーボモータ４８ａを備えている。
【００３３】
図２に示すコントローラ（制御装置）３０は、変位センサ４１ｈ及びボンディング用認識装置４３を含むセンサ類からの入力信号に基づいて、ＸＹ駆動機構４１ａ、ヘッド駆動機構４１ｆ、Ｘ方向駆動機構４７、Ｙ方向駆動機構４８及び電磁弁５７を含む装置を制御する。
【００３４】
次に、上記バンプボンディング装置の動作を説明する。
まず、搬送装置２６の搬送ヘッド４６がＩＣチップ供給部２１の供給トレー２９上に移動した後、Ｚ軸駆動機構６２搬入用ノズル５１が降下し、供給トレー２９のいずれかの収容凹部２９ａに収容されたＩＣチップ１を吸着保持する。次に、搬入用ノズル５１が上昇した後、搬送ヘッド４６が、ＩＣチップ供給部２１からヒートステージ２２に向けて水平方向（−Ｘ方向に移動する。）
【００３５】
上記のように本参考形態では、搬入用ノズル５１の吸着口５５には多孔質材６３が充填されており、この多孔質材６６が備える微細な複数の孔によりＩＣチップ１が吸着される。すなわち、従来のバンプボンディング装置では上記図２１に示すように直径Ｄ１が０．５〜１．５ｍｍ程度の小面積の吸着穴１０でＩＣチップ１が吸着されるのに対して、本参考形態のバンプボンディング装置では比較的面積の広い多孔質材６３からほぼ均一に作用する吸着力によりＩＣチップ１が搬入用ノズル５１に吸着される。そのため、図７に示すように、ＩＣチップ１はほぼ撓みのない状態で搬入用ノズル５１に吸着保持され、撓みに起因するＩＣチップ１内の配線切断やチップ破壊を防止することができる。
【００３６】
ＩＣチップ１を吸着保持した搬送ヘッド４６はヒートステージ２２の上方に移動し、搬入用ノズル５１が降下してＩＣチップ１をヒートステージ２２上の所定位置に載置する。また、ヒートステージ２２に載置されたＩＣチップ１は、ヒートステージ２２の吸着穴２２ａにより吸着保持される。
【００３７】
上記のように本参考形態では、吸着穴２２ａには多孔質材７０が充填されており、この多孔質材７０が備える微細な複数の孔によりＩＣチップ１が吸着される。すなわち、従来のバンプボンディング装置では上記図２２に示すように直径Ｄ２が０．５〜１．５ｍｍ程度の小面積の吸着穴３ｂでＩＣチップ１が吸着されるのに対して、本参考形態のバンプボンディング装置では比較的面積の広い多孔質材７０からほぼ均一に作用する吸着力によりＩＣチップ１が吸着孔２２ａに吸着される。そのため、図３に示すように、ＩＣチップ１は、撓み及び反りのない状態でヒートステージ２２に吸着保持される。よって、本参考形態のバンフボンディング装置では、ヒートステージ２２に吸着保持されている際の撓みに起因するＩＣチップ内の配線切断及びチップ破壊を防止することができる。また、反りに起因して生じる後述するバンプボンディング時のボンディングヘッドからＩＣチップへの超音波振動の伝達不良を防止し、この伝達不良によって生じるボンディング不良を防止することができる。
【００３８】
次に、上記搬入用ノズル５１からヒートステージ２２へのＩＣチップ１の移載について、図１０を参照して詳細に説明する。時刻ｔ１にＺ方向駆動機構６２により搬入用ノズル５１が降下を開始し、時刻ｔ２に下限位置に到達する。この降下時には、Ｚ方向駆動機構６２による降下量を搬入用ノズル５１の原点位置から下限位置までの距離よりも大きく設定する。これによってＩＣチップ１を吸着保持した搬入用ノズル５１の先端がヒートステージ２２に押し付けられ、搬入用ノズル５１は中空シャフト５３と共にばね６５の撥力に抗して本体４６ａに対して上方に退避する。従って、上記のように降下量を設定しておけばＩＣチップ１の厚みにばらつきがある場合でも確実にＩＣチップ１をヒートステージ２２に接触させることができる。
【００３９】
上記時刻ｔ２においてＩＣチップ１がヒートステージ２２に接触した後、時刻ｔ３に真空ポンプ３２による吸着穴２２ａの真空吸引を開始する。時刻ｔ４において真空度センサ３３が吸着穴２２ａの吸着圧力が所定の真空度に達したことを検出した後、時刻ｔ５に電磁弁５７に給電を開始して第２位置に切り換える。この切り換えにより搬入用ノズル５１が真空ポンプ５８から遮断させると共に、ブロワ５９に接続される。その結果、切り換え前には負圧であった吸着穴２２ａの吸着圧は正圧に上昇し、搬入用ノズル５１から空気が噴射され、この噴射される空気によって搬入用ノズル５１からＩＣチップ１が強制的に剥離される。最後に、時刻ｔ６において搬入用ノズル５１がＺ方向駆動機構６２により原点位置まで上昇し、ヒートステージ２２上には吸着穴２２ａにより所定位置に吸着されたＩＣチップ１が残る。
【００４０】
このように搬入用ノズル５１からヒートステージ２２へのＩＣチップ１の移載時には、ＩＣチップ１は常に搬入用ノズル５１とヒートステージ２２の吸着穴２２ａのいずれか一方に吸着保持される。また、吸着穴２２ａによる吸着開始後はブロワ５９より噴射される空気によって搬入用ノズル５１からＩＣチップ１が強制的に剥離される。よって、上記撓みや反りをより確実に防止しつつ搬入用ノズル５１からヒートステージ２２へＩＣチップ１を移載することができる。
【００４１】
なお、搬入用ノズル５１からヒートステージ２２により載置されたＩＣチップ１の位置がボンディング用認識装置４３の認識範囲から外れている場合には、規制装置２７によりＩＣチップ１の位置を補正した後、吸着穴２２ａによりＩＣチップ１をヒートステージ２２に吸着保持する。
【００４２】
上記のようにＩＣチップ１をヒートステージ２２に吸着保持した後、ボンディングヘッド２３によりバンプボンディングが実行される。まず、図１１（Ａ）に示すように、上記キャピラリ４１ｋから突出するボンディングワイヤ４４の先端が放電用トーチ４１ｍとの間で発生するスパーク電流により溶融し、ボール４４ａが形成される。次に、このボール４４ａ（キャピラリ４１ｋの先端）がＩＣチップ１の電極パッド１ａに対して所定の加圧力で押圧される。振動発生源４１ｉの発生する超音波振動は、超音波ホーン４１ｇの基端側から先端側へ縦波として伝達され、キャピラリ４１ｋを経てボール４４ａに印加される。その結果、図１１（Ｂ）に示すように、ボール４４ａが電極パッド１ａに接合される。その後、ボンディングワイヤ４４を把持したクランパ４２ｃが上昇し、図１１（Ｃ）に示すように、ボンディングワイヤ４４はボール４４ａとの接合部分付近で断裂する。電極パッド１ａに接合されたボール４４ａと、ボール４４ａ側に残ったボンディングワイヤ４４とによりバンプ６６が形成される。以上のバンプボンディングがＩＣチップ１の複数の必要箇所について繰り返される。
【００４３】
上記バンプボンディング終了後は、搬送ヘッド４６がヒートステージ２２の上方に移動し、搬出用ノズル５２によりバンプ形成済みのＩＣチップ１が吸着保持される。上記のように搬出用ノズル５２の吸着口５５には多孔質材６３が充填されており、この多孔質材６６が備える微細な複数の孔によりＩＣチップ１が吸着される。よって、搬出用ノズル５２に吸着保持されている際のＩＣチップ１の撓みを防止し、この撓みに起因するＩＣチップ１内の配線切断やチップ破壊を防止することができる。
【００４４】
搬送ヘッド４６はＩＣチップ収納部２４まで移動し、搬出用ノズル５２から収納トレー６７のいずれかの収容凹部６７ａへバンプ形成済みのＩＣチップ１が収容される。収納トレー６７はアンローダ６８（図１にのみ図示する。）へ搬出される。
【００４５】
図１２（Ａ），（Ｂ）は、搬入用ノズル５１及び搬出用ノズル５２の変形例を示している。図１２（Ａ）の変形例では、搬入用ノズル５１及び搬出用ノズル５２は１個の円形の吸着口５５を備え、この吸着口５５に多孔質材６３が充填されている。一方、図１２（Ｂ）の変形例では搬入用ノズル５１及び搬出用ノズル５２は４個の円形の吸着口５５を備え、各吸着口５５に多孔質材６３が充填されている。搬入用ノズル５１及び搬出用ノズル５２の吸着口５５の形状、寸法、及び個数はこれらの例に限定されず、ＩＣチップＩＣ１に対して均一に吸着力が作用するように設定すればよい。
【００４６】
図１３から図１５は、ヒートステージ２２の吸着穴２２ａの変形例を示している。図１３の変形例では、吸着穴２２ａの平面視での形状及び寸法をその輪郭がＩＣチップ１の輪郭とほぼ一致するように設定している。また、図１４の変形例では、吸着穴２２ａの平面視での寸法及び形状をその輪郭がＩＣチップ１の輪郭よりも大きくなるように設定している。さらに、図１５（Ａ）の変形例では、ヒートステージ２２に１個の円形の吸着穴２２ａを設け、この吸着穴２２ａに多孔質材７０を充填している。さらにまた、図１５（Ｂ）の変形例では、ヒートステージ２２に４個の円形の吸着穴２２ａを設け、各吸着穴２２ａに多孔質材７０を充填している。吸着穴２２ａの形状、寸法、及び個数はこれらの例に限定されず、ＩＣチップ１に対して均一に吸着力が作用するように設定すればよい。
【００４７】
図１６から図１８に示す本発明の実施形態のバンプボンディング装置では、ヒートブロック３１上に調節プレート８１が載置されており、この調節プレート８１上にヒートステージ２２が載置されている。ヒートブロック３１、調節プレート８１及びヒートステージ２２にはねじ孔３１ｂ，８１ａ，２２ｂがそれぞれ設けられており、これらのねじ孔３１ｂ，８１ａ，２２ｂに挿通させたねじ８２により、これらを一体に固定できるようになっている。
【００４８】
ヒートステージ２２には正方形の吸着穴２２ａが設けられており、この吸着穴２２ａに多孔質材８３が充填されている。この多孔質材８３は、図１８に最も明確に示されているように、平面視で最も外側に位置する矩形枠状の第１多孔質部８３ａと、この第１多孔質部８３ａの内側にある矩形枠状の非多孔質部８３ｂと、この非多孔質部８３ｂの内側にある正方形状の第２多孔質部８３ｃとを備えている。これらのうち第１及び第２多孔質部８３ａ，８３ｃは０．０１〜０．１ｍｍ程度の微細な孔を多数備えており通気性を有するが、非多孔質部８３ｂはこのような孔を備えておらず通気性を有していない。非多孔質部８３ｂは多孔質材８３の孔を目詰まりさせることにより形成してもよいし、第１及び第２多孔質部８３ａ，８３ｃとは別体の非多孔質材により形成してもよい。
【００４９】
上記調節プレート８１には、ヒートステージ２２の吸着穴２２ａと対応する貫通穴８１ｂが設けられている。この調節プレート８１は貫通穴８１ｂの形状及び寸法や、厚みＴ’が異なるものが複数種類用意されており、後に詳述するように、ＩＣチップ１の形状及び寸法や厚みＴに応じて交換して使用される。
【００５０】
上記ヒートブロック３１にはヒータ３１ａが内蔵されると共に、ヒートステージ２２の吸着穴２２ａを上記調節プレート８１の貫通穴８１ｂを介して真空ポンプ３２に連通させるための経路３１ｃが形成されている。
【００５１】
次に、上記調節プレート８１の交換について説明する。まず、図１６に示すように、平面視での輪郭が多孔質材８３の輪郭とほぼ一致するＩＣチップ１を吸着保持する場合には、貫通穴８１ｂの平面視での輪郭が吸着穴２２ａとほぼ一致する調節プレート８１を使用する。この場合、真空ポンプ３２により吸着穴２２ａを真空吸引すると第１及び第２多孔質部８３ａ，８３ｃによりＩＣチップ１が吸引される。一方、非多孔質部８３ｂは通気性を有していないため、真空ポンプ３２の作動時にであっても、ＩＣチップ１を吸引してない。しかしながら、ＩＣチップ１の面積全体のうち非多孔質部８３ｂに対応する部分の面積は、第１及び第２多孔質部８３ａ，８３ｃと対応する面積と比較して狭く、かつ、非多孔質部８３ｂは第１多孔質部８３ａと第２多孔質８３ｃの間に形成されているため、ＩＣチップ１は撓みや反りを生じることなく多孔質材８３に吸着保持される。
【００５２】
次に、図１９（Ａ）に示すように、図１６の場合のＩＣチップ１と平面視での輪郭は同一であるが、厚みＴが大きいＩＣチップ１を吸着保持する場合には、貫通穴８１ｂの形状は図１６のものと同一であるが、厚みＴ’が小さい調節プレート８１を使用すればよい。この厚みＴ’の小さい調節プレート８１を使用することにより、厚みＴの大きいＩＣチップ１を使用した場合でもＩＣチップ１の上面の垂直方向の位置を一定に保持することができる。これとは逆に、厚みＴが図１６のＩＣチップ１よりも小さいＩＣチップ１を吸着保持する場合には、厚みＴ’が図１６のものより大きい調節プレート８１を使用すればよい。
【００５３】
また、図１９（Ｂ）に示すように、平面視の輪郭が図１６の場合のＩＣチップ１よりも小さく、非多孔質部８３ｂに沿うような小型のＩＣチップ１を吸着保持する場合には、平面視での輪郭が非多孔質部８３ｂに沿うような比較的小さい貫通穴８１ｂを備える調節プレート８１を使用すればよい。この場合、真空ポンプ３２を作動させると第２多孔質部８３ｃによりＩＣチップ１は撓みや反りを生じることなく吸着保持される。また、平面視でＩＣチップ１よりも外側に位置している第１多孔質部８３ａは貫通穴８１ｂと対向していないため、この第１多孔質部８３ａから経路３１ｃへの空気の流入がなく、真空ポンプ３２により吸引力の損失を防止することができる。
【００５４】
以上のように本実施形態では、ＩＣチップ１の寸法、形状、及び厚みに応じて調節プレートを交換することにより、ＩＣチップの品種等の変更に容易に対応することができる。本実施形態のその他の構成及び作用は上記参考形態と同様である。
【００５５】
本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、ヒートステージ２２の吸着穴２２ａや搬入用ノズル５１及び搬出用ノズル５２の吸着口５５に充填された多孔質材７０，６３はセラミックの燒結体からなるが、０．０１〜０．１ｍｍ程度の微細な孔を備えるものであれば金属粉の燒結体であってもよい。また、微細な０．０１〜０．１ｍｍ程度の微細な孔を多数設けた板材を積層して構成した多孔質材を使用してもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のバンプボンディング装置では、ヒートステージの吸着穴に多孔質材が充填されているため、厚みが０．１ｍｍ以下である比較的薄型のＩＣチップであっても吸着保持時の撓みや反りを防止することができる。よって、ヒートステージにおけるＩＣチップの撓みに起因するＩＣチップ内の配線切断やチップ破壊、及びヒートステージにおけるＩＣチップの反りに起因する超音波振動の伝達不良によって生じるボンディング不良を防止することができる。また、ＩＣチップの寸法に応じて調節プレートを交換することにより、ＩＣチップの品種等の変更に容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考形態に係るバンプボンディング装置を示す斜視図である。
【図２】  参考形態に係るバンプボンディング装置を示す要部斜視図である。
【図３】  ヒートステージを示す概略断面図である。
【図４】  ヒートステージを示す部分平面図である。
【図５】  ボンディングヘッドを示す側面図である。
【図６】  ボンディングヘッドを示す正面図である。
【図７】  搬入用ノズル及び搬出用ノズルを示す部分断面図である。
【図８】  ＩＣチップと搬入用ノズルを示す底面図である。
【図９】  搬送ヘッドを示す概略図である。
【図１０】  搬入ヘッドからヒートステージへＩＣチップを移載する際の吸引動作を説明するための線図である。
【図１１】  バンプボンディングを示し、（Ａ）はボール形成工程を示す断面図、（Ｂ）はボールの電極パッドへの接合工程を示す断面図、（Ｃ）はボンディングワイヤの切断工程を示す断面図である。
【図１２】  （Ａ）及び（Ｂ）は搬入用ノズル及び搬出用ノズルの変形例を示す底面図である。
【図１３】  吸着穴の変形例を示し、（Ａ）はヒートステージの断面図、（Ｂ）はヒートステージの部分平面図である。
【図１４】  吸着穴の変形例を示し、（Ａ）はヒートステージの断面図、（Ｂ）はヒートステージの部分平面図である。
【図１５】  （Ａ）及び（Ｂ）は吸着穴の変形例を示すヒートステージの部分平面図である。
【図１６】  本発明の実施形態に係るバンプボンディング装置のヒートステージを示す断面図である。
【図１７】  図１６のヒートステージの分解斜視図である。
【図１８】  図１６のヒートステージの部分平面図である。
【図１９】  （Ａ）及び（Ｂ）は、調節プレートを交換した状態を示す図１６のヒートステージの断面図である。
【図２０】  従来のバンプボンディング装置を示す要部斜視図である。
【図２１】  従来のバンプボンディング装置における吸着ノズルを示す断面図である。
【図２２】  従来のバンプボンディング装置におけるヒートステージを示す断面図である。
【符号の説明】
２１  ＩＣチップ供給部
２２  ヒートステージ
２２ａ  吸引穴
２３  ボンディングヘッド
２４  ＩＣチップ収納部
２６  搬送装置
２７  規制装置
２７ａ  規制爪
２８  ローダ
２９  供給トレー
２９ａ  収容凹部
３０  コントローラ
３１  ヒートブロック
３１ａ  ヒータ
３２  真空ポンプ
３３  真空度センサ
４１  ボンディング作業機構
４１ａ  ＸＹ駆動機構
４１ｂ  ＸＹテーブル
４１ｃ  ベース
４１ｄ  軸
４１ｅ  ボンディングアーム
４１ｆ  ヘッド駆動機構
４１ｇ  超音波ホーン
４１ｈ  変位センサ
４１ｉ  振動発生源
４１ｊ  高周波電圧発生器
４１ｋ  キャピラリ
４１ｍ  放電用トーチ
４１ｎ  スパーク発生装置
４２  ワイヤ供給機構
４２ａ  リール
４２ｂ  エアテンショナー
４２ｃ  クランパ
４３  ボンディング用認識装置
４３ａ  認識カメラ
４３ｂ  鏡筒
４３ｃ  プリズム
４４  ボンディングワイヤ
４４ａ  ボール
４６  搬送ヘッド
４６ａ  本体
４７  Ｘ方向駆動機構
４７ａ  サーボモータ
４８  Ｙ方向駆動機構
４８ａ  サーボモータ
５１  搬入用ノズル
５２  搬出用ノズル
５３  中空シャフト
５４  継手
５６  チューブ
５７  電磁弁
５７ａ  第１ポート
５７ｂ  第２ポート
５７ｃ  第３ポート
５８  真空ポンプ
５９  ブロワ
６１  真空度センサ
６２  Ｚ方向駆動機構
６２ａ  フランジ
６２ｂ  レバー
６２ｃ，６２ｄ  ローラ
６２ｅ  軸
６２ｆ  偏心カム
６２ｇ  ばね
６２ｈ  モータ
６３，７０，８３  多孔質材
６４  ばね受け
６５  ばね
６６  バンプ
６７  収納トレー
６７ａ  収容凹部
８１  調節プレート
８１ａ  貫通穴
【図１】
0004338325.tif 000002
【図２】
0004338325.tif 000003
【図３】
0004338325.tif 000004
【図４】
0004338325.tif 000005
【図５】
0004338325.tif 000006
【図６】
0004338325.tif 000007
【図７】
0004338325.tif 000008
【図８】
0004338325.tif 000009
【図９】
0004338325.tif 000010
【図１０】
0004338325.tif 000011
【図１１】
0004338325.tif 000012
【図１２】
0004338325.tif 000013
【図１３】
0004338325.tif 000014
【図１４】
0004338325.tif 000015
【図１５】
0004338325.tif 000016
【図１６】
0004338325.tif 000017
【図１７】
0004338325.tif 000018
【図１８】
0004338325.tif 000019
【図１９】
0004338325.tif 000020
【図２０】
0004338325.tif 000021
【図２１】
0004338325.tif 000022
【図２２】
0004338325.tif 000023