(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板のチップ搭載位置において塗布ノズルからボンディングペーストを吐出しながら塗布ノズルを移動させることによりボンディングペーストを描画塗布するボンディングペーストの塗布装置であって、塗布口からペーストを吐出して基板に塗布する塗布ノズルと、この塗布ノズルを基板に対して相対的に移動させる移動手段と、チップサイズを記憶するチップサイズ記憶部と、描画パターンの基本形状パターンのデータを記憶する基本形状パターン記憶部と、操作コマンドや数値データの入力を行うための入力装置と、前記入力装置から入力されたチップの種類と基本形状パターンの種類より前記チップサイズ記憶部と前記基本形状パターン記憶部から描画パターンの基本形状パターンのデータおよびチップのサイズを読み取り、読み取ったデータおよびチップのサイズに基づいて描画パターンを生成する描画パターン生成手段と、生成された描画パターンに基づいて前記移動手段の速度パターンを設定する速度パターン設定手段と、設定された速度パターンに基づいて前記移動手段を駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とするボンディングペーストの塗布装置。
【請求項２】
基板のチップ搭載位置において塗布ノズルからボンディングペーストを吐出しながら塗布ノズルを移動させることによりボンディングペーストを描画塗布するボンディングペーストの塗布方法であって、入力装置から入力されたチップの種類と基本形状パターンの種類よりチップサイズ記憶部と前記基本形状パターン記憶部から描画パターンの基本形状パターンのデータおよびチップのサイズを読み取り、読み取ったデータおよびチップのサイズに基づいて前記塗布ノズルを移動させる移動手段の制御に用いられる描画パターンを生成し、生成された描画パターンに基づいて前記移動手段の速度パターンを設定し、この速度パターンに基づいて前記塗布ノズルを移動させながらボンディングペーストを吐出することを特徴とするボンディングペーストの塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板にチップボンディング用のボンディングペーストを塗布するボンディングペーストの塗布装置および塗布方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置製造のダイボンディング工程では、リードフレームなどの基板に半導体チップを接着するためのボンディングペーストが塗布される。このボンディングペーストの塗布は、ディスペンサから吐出されるボンディングペーストを塗布ノズルに導き基板の塗布エリア内に塗布することにより行われる。この塗布方法の一つとして、塗布ノズルを塗布エリア内で移動させながらペーストを吐出することにより塗布を行う描画塗布が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この描画塗布においては、接着対象のチップの形状やサイズによって所要のペースト塗布量や塗布形態が異なるため、描画時の描画形状や塗布ノズルを移動させる際の速度パターンなどの塗布条件をチップに応じて設定する必要がある。ところが従来のボンディングペーストの塗布装置では、上述のような描画塗布を行う際の塗布条件の設定に、その都度複雑なデータ入力などの手間を必要として操作性が悪いとともに、適切な設定が行われない場合には良好な塗布品質が得られないという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明は、操作性に優れ良好な塗布品質を得ることができるボンディングペーストの塗布装置および塗布方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のボンディングペーストの塗布装置は、基板のチップ搭載位置において塗布ノズルからボンディングペーストを吐出しながら塗布ノズルを移動させることによりボンディングペーストを描画塗布するボンディングペーストの塗布装置であって、塗布口からペーストを吐出して基板に塗布する塗布ノズルと、この塗布ノズルを基板に対して相対的に移動させる移動手段と、チップサイズを記憶するチップサイズ記憶部と、描画パターンの基本形状パターンの形状データを記憶する基本形状パターン記憶部と、操作コマンドや数値データの入力を行うための入力装置と、前記入力装置から入力されたチップの種類と基本形状パターンの種類より前記チップサイズ記憶部と前記基本形状パターン記憶部から描画パターンの基本形状パターンの形状データおよびチップのサイズを読み取り、読み取った形状データおよびチップのサイズに基づいて描画パターンを生成する描画パターン生成手段と、生成された描画パターンに基づいて前記移動手段の速度パターンを設定する速度パターン設定手段と、設定された速度パターンに基づいて前記移動手段を駆動する駆動手段とを備えた。
【０００６】
請求項２記載のボンディングペーストの塗布方法は、基板のチップ搭載位置において塗布ノズルからボンディングペーストを吐出しながら塗布ノズルを移動させることによりボンディングペーストを描画塗布するボンディングペーストの塗布方法であって、入力装置から入力されたチップの種類と基本形状パターンの種類よりチップサイズ記憶部と前記基本形状パターン記憶部から描画パターンの基本形状パターンの形状データおよびチップのサイズを読み取り、読み取った形状データおよびチップのサイズに基づいて前記塗布ノズルを移動させる移動手段の制御に用いられる描画パターンを生成し、生成された描画パターンに基づいて前記移動手段の速度パターンを設定し、この速度パターンに基づいて前記塗布ノズルを移動させながらボンディングペーストを吐出するようにした。
【０００７】
本発明によれば、塗布ノズルを移動させる移動手段の制御に用いられる描画パターンを描画パターンの基本形状パターンおよびチップのサイズに基づいて生成し、生成された描画パターンに基づいて前記移動手段の速度パターンを設定することにより、チップの種類やサイズに応じて適正な描画パターンを操作性よく設定することができ、適切なペースト塗布を効率的に行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の制御系の構成を示すブロック図、図３は本発明の一実施の形態のダイボンディング装置のペースト塗布処理の処理機能を示す機能ブロック図、図４は本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の描画パターンの基本形状パターンを示す説明図、図５は本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の描画パターン設定処理のフロー図、図６は本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の描画パターンの速度パターンを示すグラフ、図７（ａ）は本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の塗布エリアの平面図、図７（ｂ）は本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の塗布エリアの断面図である。
【０００９】
まず図１を参照してダイボンディング装置の構造を説明する。図１においてチップ供給部１にはウェハシート２が図示しない保持テーブルによって保持されている。ウェハシート２には多数の半導体素子であるチップ３が貼着されている。チップ供給部１の側方には搬送路５が配設されており、搬送路５はリードフレーム６を搬送しペースト塗布位置およびボンディング位置にリードフレーム６を位置決めする。チップ供給部１の上方にはボンディングヘッド４が配設されており、ボンディングヘッド４は図示しない移動機構により水平移動および上下動する。
【００１０】
搬送路５の側方にはペースト塗布部９が配設されている。ペースト塗布部９は、移動テーブル１０に塗布ノズル１５ａを備えたディスペンサのシリンジ１５を装着して構成されている。移動テーブル１０は、Ｙ軸テーブル１１上にＸ軸テーブル１２を段積みし、さらにその上にＬ型ブラケット１３を介してＺ軸テーブル１４を垂直方向に結合して構成されている。Ｙ軸テーブル１１、Ｘ軸テーブル１２、Ｚ軸テーブル１４は、それぞれＹ軸モータ１１ａ、Ｘ軸モータ１２ａ、Ｚ軸モータ１４ａを備えている。
【００１１】
Ｘ軸モータ１２ａ、Ｙ軸モータ１１ａおよびＺ軸モータ１４ａを駆動することによりシリンジ１５はリードフレーム６上で水平方向および上下方向に移動する。シリンジ１５の内部にはチップ３をリードフレーム６に接着するペースト７が貯溜されており、シリンジ１５内に空気圧を付与した状態で塗布ノズル１５ａを開閉するバルブ１５ｂ（図２参照）を開状態にすることにより、塗布ノズル１５ａの吐出口からペーストが吐出される。
【００１２】
リードフレーム６上面のチップ３がボンディングされるチップボンディング部位６ａは、ペーストが塗布される塗布エリア６ａであり、塗布ノズル１５ａの吐出口を塗布エリア６ａ内に位置させ、塗布ノズル１５ａからペーストを吐出させながら塗布ノズル１５ａを移動させることにより、リードフレーム６の表面のチップ搭載位置に設定された塗布エリア６ａ内にはＸ字形状の塗布パターンでペースト７が塗布される。シリンジ１５、塗布ノズル１５ａおよびシリンジ１５に空気圧を付与する空気圧付与手段はペースト吐出手段であり、移動テーブル１０は塗布ノズル１５ａの吐出口を移動させる移動手段となっている。
【００１３】
このペースト塗布後、リードフレーム６は搬送路５上をボンディング位置８に送られ、位置決めされる。そして塗布エリア６ａ内に塗布されたペースト７上に、ボンディングヘッド４のノズル４ａによってチップ供給部１からピックアップされたチップ３がボンディングされる。
【００１４】
次に図２を参照してダイボンディング装置の制御系について説明する。図２において、エア源２０から供給されるエアはレギュレータ２１を経てシリンジ１５内に供給される。レギュレータ２１は設定圧力を遠隔制御可能となっており、レギュレータ２１を制御部３６によって制御することにより、シリンジ１５に供給されるエアの圧力が調整され、塗布ノズル１５ａから吐出されるペーストの吐出量を制御することができる。吐出制御バルブ駆動部３１は塗布ノズル１５ａを開閉するバルブ１５ｂを駆動する。制御部３６によって吐出制御バルブ駆動部３１を制御することにより、塗布ノズル１５ａからのペーストの吐出を断続させることができる。なお、レギュレータ２１の設定圧力を制御部３６によって制御せずに、手動操作によって圧力設定を行って所要の吐出量を得るようにしてもよい。
【００１５】
Ｘ軸モータ駆動部３４、Ｙ軸モータ駆動部３３およびＺ軸モータ駆動部３２はそれぞれ移動テーブル１０のＸ軸モータ１２ａ、Ｙ軸モータ１１ａおよびＺ軸モータ１４ａを駆動する。制御手段である制御部３６によってＸ軸モータ駆動部３４、Ｙ軸モータ駆動部３３およびＺ軸モータ駆動部３２を制御することにより、移動テーブル１０の動作が制御される。
【００１６】
記憶部３７には塗布ノズル１５ａの塗布動作についてのデータ、すなわち塗布エリア内に設定される塗布開始点や塗布終了点、および塗布動作中のノズル通過点の位置などのデータや、塗布ノズル１５ａの移動速度パターンおよびペーストの吐出量などのデータが記憶される。記憶部３７に記憶されたデータに基づいて制御部３６によって移動テーブル１０に駆動される塗布ノズル１５ａの移動動作や、シリンジ１５の塗布ノズル１５ａからのペーストの吐出動作を制御することにより、塗布エリア６ａ内に所定の描画パターンでペーストを塗布することができる。
【００１７】
ボンディングヘッド駆動部３５は、制御部３６に制御されてボンディングヘッド４を駆動する。操作・入力部３８はキーボードやマウスなどの入力装置であり、操作コマンドや数値データの入力を行う。表示部３９はモニタ装置であり、入力時の案内画面などの表示を行う。
【００１８】
次に図３を参照して、ダイボンディング装置のペースト塗布処理の処理機能について説明する。図３において枠３７で囲まれた各部は図２に示す記憶部３６に対応しており、また図３に示す各要素のうち、入力処理部４０、表示処理部４１、描画パターン計算部４４、速度パターン算出部４５、動作軌跡計算部４７、描画処理部４８は、図２に示す制御部３６による処理を示している。
【００１９】
まず記憶部３７を構成する各部について説明する。チップサイズ記憶部４２は、ボンディング対象のチップサイズ、すなわちチップ３の幅や長さのデータを記憶する。基本形状パターン記憶部４３は、描画パターンの基本形状パターン、すなわち中央点状、クロス形状、アスタリスク形状、スノースター形状など描画形状の種類を特定するデータや、各基本形状を構成する線要素のチップサイズに対する比率などの数値データを記憶する。
【００２０】
ここで、描画パターンについて説明する。ダイボンディングにおいては、チップの種類やサイズによってボンディングに必要とされるペースト塗布量が異なる。チップのサイズが大きくなればボンディング面積が増大することから、必要なペースト塗布量も増大する。更にチップの種類によっては、塗布密度（面積あたりのペースト塗布量）を適正に設定することが求められる。
【００２１】
ノズルからのペースト吐出量が一定である場合には、ペースト塗布量は塗布長さに比例することから、ペースト塗布量は描画パターンを構成する塗布線長さにほぼ比例すると考えてよい。そして面積あたりの塗布線長さは、描画パターンの複雑さの度合いによって異なることから、所望のペースト塗布密度が与えられたならば、この塗布密度に応じた適正な描画パターンを設定する必要がある。本実施の形態では、この描画パターンの設定を、描画パターンの基本形状パターンとチップのサイズとを組み合わせることによって行っている。すなわちチップの種類が指定されてサイズが与えられ、更に基本形状パターンが指定されることにより、具体的な描画形状・描画長さが決定され、適正な塗布密度で必要な塗布量を与える描画パターンが求められる。
【００２２】
ここで基本形状パターンの例を以下に示す。図４（ａ）は矩形のチップを対象とした基本形状パターンの例を、最も単純なパターンから順に示しており、塗布エリアの中央点Ｏに単に点状にペースト７を塗布するパターン（中央点パターン）、このパターンに対角方向の十字塗布線Ｌ１，Ｌ２を組み合わせた描画パターン（中央点付きクロス形状パターン）、この描画パターンに上下左右方向の十字塗布線Ｌ３，Ｌ４を組み合わせた描画パターン（中央点付きアスタリスクパターン）、さらには前述の十字状塗布線Ｌ３，Ｌ４の先端にさらにカギ状の塗布線Ｌ５を付加した描画パターン（スノースターパターン）などがある。
【００２３】
図４（ｂ）は上記パターンのうち、中央点付きクロス形状パターンの形状データを示すものである。これらの形状データは、チップのサイズＸ，Ｙに対する相対比率の形で、すなわち無次元化された数値データとして与えられる。例えば、クロス形状の塗布線の端点間距離ＡＸ，ＢＹ、中央に塗布される塗布点の径ＤＸを示すデータとして無次元数Ａ，Ｂ，Ｄが与えられる。そしてこれらの数値データと、当該チップのサイズを示すデータＸ，Ｙを組み合わせることにより、実際の塗布線の位置、大きさが特定される。
【００２４】
すなわち、これらの基本形状パターンと、チップサイズが組み合わされることにより、各塗布線長さの具体寸法が特定され、描画パターンが決定される。そして、各描画パターンを構成する線要素の相対比率を示す無次元数は、数値を入力することにより画面上で変更可能となっており、対象に応じて更に多様な描画パターンを設定することができるようになっている。このような基本形状パターンを予め準備しておくことにより、全体塗布量のみならず塗布密度を任意に選択することができ、対象チップに応じた最適な描画パターンを選択することができるという利点がある。
【００２５】
描画パターン計算部４４は、チップサイズ記憶部４２に記憶されたチップサイズと基本形状パターン記憶部４３に記憶されたチップサイズおよび基本形状パターンのデータに基づいて、描画パターンを計算する。すなわち、対象とされるチップの大きさおよび描画パターンの種類が指定されることにより、実際の描画形状を算出する。したがって、描画パターン計算部４４は、描画パターンの基本形状パターンおよびチップのサイズに基づいて描画パターンを生成する描画パターン生成手段となっている。
【００２６】
この描画パターンの生成において、描画軌跡における折り返し部やコーナ部などの詳細部分についての軌跡処理（例えば折り返し部でのＲ形状軌跡の設定など）も併せて行われる。この描画パターンのデータを、表示処理部４１でデータ処理することにより、描画形状を表示部３９のモニタ上で確認することができるようになっている。
【００２７】
速度パターン算出部４５は、計算された描画パターンに基づいて塗布ノズル１５ａを移動させる速度パターンを、移動軌跡を構成するＸＹ各軸成分ごとに算出する。速度パターン記憶部４６は、速度パターン算出部４５によって算出された速度パターンを記憶する。速度パターン算出部４５および速度パターン記憶部４６は、速度パターンを設定する速度パターン設定手段となっている。
【００２８】
記憶された速度パターンのデータを読み出して動作軌跡計算部４７によって軌跡計算を行うことにより、実際の動作時の軌跡を示す軌跡データを求めることができる。この軌跡データを表示処理部４１によってデータ処理することにより、実際の塗布ノズルの軌跡と同様の軌跡を表示部３９に表示させることができる。
【００２９】
描画処理部４８は、Ｘ軸モータ駆動部３４、Ｙ軸モータ駆動部３３、Ｚ軸モータ駆動部３２、吐出制御バルブ駆動部３１を同期させながら駆動して塗布ノズル１５ａを移動させると共に、塗布ノズル１５ａからペースト７を吐出させることによって描画塗布を行うための処理を行う。
【００３０】
Ｘ軸モータ駆動部３４、Ｙ軸モータ駆動部３３、Ｚ軸モータ駆動部３２は、速度パターン記憶部４６に記憶されたＸ軸成分の速度パターン、Ｙ軸成分の速度パターン、Ｚ軸方向の速度パターンに基づいて、Ｘ軸モータ１２ａ、Ｙ軸モータ１１ａおよびＺ軸モータ１４ａを駆動する。本実施の形態では、Ｘ軸モータ駆動部３４、Ｙ軸モータ駆動部３３、Ｚ軸モータ駆動部３２が、設定された速度パターンに基づいて移動手段を駆動する駆動手段を構成している。
【００３１】
入力処理部４０は、操作・入力部３８から入力される操作入力信号を処理し、各部への制御コマンドを出力するとともに、記憶部３７へのデータ書き込みを行う。表示処理部４１は、記憶部３７に記憶されたデータを処理して各種の案内画面を表示部３９に表示させる。
【００３２】
次に図５を参照して、描画パターン決定処理について説明する。描画パターン決定に際しては、操作・入力部３８より対象チップの種類及び選択する基本形状パターンの種類が入力される（ＳＴ１）。これにより、チップサイズ記憶部４２から当該チップのサイズを、また基本形状パターン記憶部４３から当該基本形状パターンの形状データ、すなわち描画パターンを構成する塗布線の相対位置を示す数値データが読みとられる（ＳＴ２）。ここでは、図４に示すように、対象チップである矩形形状のチップの辺サイズＸ，Ｙが与えられ、基本形状パターンとして前述の中央点付きクロス形状パターンが選択された例を示している。
【００３３】
次いで描画パターン計算部４４により、基本形状パターンの形状データおよびチップのサイズに基づいて計算により描画パターンを生成する（ＳＴ３）。ここでは、各塗布線の位置を特定する具体寸法が求められ、これにより描画パターンの概形が特定される。なお、計算により作成された描画パターンをこの時点で表示部３９のモニタに表示させることもできる。そして作成された描画パターンを部分的に修正する必要がある場合には、表示画面上でデータ入力することにより、各塗布線相互の相対位置や長さ比率などを修正できるようになっている。
【００３４】
次に選択された描画パターンに基づいて速度パターン算出部４５により速度パターンが作成され記憶される（ＳＴ４）。これにより、塗布ノズル１５ａを移動させる駆動軸の各軸ごとに実際の軸駆動時の加減速条件を加味した具体的な速度パターンが作成される。図６は上記描画パターン決定処理において設定される速度パターンについて示している。前述の描画パターンにおいて、中央点Ｏを塗布開始点および塗布終了点とし、描画途中で塗布線上の各通過点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを通過して一筆描きで描画塗布される。
【００３５】
この描画塗布に際し、塗布ノズル１５ａは、Ｏ−Ａ−Ｃ−Ｏ−Ｂ−Ｄ−Ｏの順序で移動する。そしてこのときＸ、Ｙの各移動軸（Ｘ軸モータ１２ａ、Ｙ軸モータ１１ａ）は、図６に示すような速度パターン、すなわち塗布開始点Ｏから塗布終了点Ｏに至るまでの各通過点間で、台形状の加減速を繰り返す速度パターンに基づいて駆動される。
【００３６】
また、塗布ノズル１５ａを上下動させるＺ軸は、塗布開始時にのみ下降動作を、塗布終了時のみに上昇動作を行う。この上昇の直前には図７（ｂ）に示すように、中央点Ｏに塗布ノズル１５ａを停止させた状態でペースト７を吐出する点状塗布を行う。この中央点Ｏにおける塗布量を調整することにより、全体の塗布量の調整が行われる。
【００３７】
なお、作成された速度パターンに基づいて計算された動作軌跡を表示部３９のモニタ上に表示させて軌跡確認を行うことも可能である。そして表示された軌跡に不具合がなければ、当該描画パターンに基づいて作成された速度パターンが、塗布作業用の実作業データとして記憶される。これにより、描画パターンの決定処理が完了する。
【００３８】
上記説明したように、本発明ではボンディング対象チップのチップサイズおよび所望の描画形状の種類（基本形状パターン）を指定するのみでこのチップに対応した適切な描画パターンが生成され、この描画パターンに対応した速度パターンが自動的に設定される。これにより、チップの種類やサイズが変わる度に描画データの設定をその都度行う必要がなく、常に適切なペースト塗布を操作性よく行って良好なボンディング品質を確保することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、塗布ノズルを移動させる移動手段の制御に用いられる描画パターンを描画パターンの基本形状パターンおよびチップのサイズに応じて生成し、生成された描画パターンに基づいて前記移動手段の速度パターンを設定するようにしたので、チップの種類やサイズに応じて適正な描画パターンを操作性よく設定することができ、適切なペースト塗布を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の制御系の構成を示すブロック図
【図３】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置のペースト塗布処理の処理機能を示す機能ブロック図
【図４】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の描画パターンの基本形状パターンを示す説明図
【図５】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の描画パターン設定処理のフロー図
【図６】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の描画パターンの速度パターンを示すグラフ
【図７】（ａ）本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の塗布エリアの平面図
（ｂ）本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の塗布エリアの断面図
【符号の説明】
３  チップ
６  リードフレーム
６ａ  塗布エリア
７  ペースト
１０  移動テーブル
１５ａ  塗布ノズル
４２  チップサイズ記憶部
４３  基本形状パターン記憶部
４４  描画パターン計算部
４５  速度パターン算出部
４６  速度パターン記憶部
【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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