JP2002231744A - バンプボンディング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄型のＩＣチップをヒートステージ上に確実
に位置決めすることができるバンプボンディング装置を
提供する 【解決手段】 バンプボンディング装置は、搬送装置２
６、搬入用認識装置２７、及び制御装置３０を備えてい
る。搬送装置２６は、ＩＣチップ１を保持してＩＣチッ
プ供給部２１からヒートステージ２２へ搬入する。搬入
用認識装置２７は、搬送装置２６によってＩＣチップ供
給部２１からヒートステージ２２に搬入されるＩＣチッ
プ１を認識する。制御装置３０は、この搬入用認識装置
２７の認識結果に基づいて搬送装置２６を制御し、搬送
装置２６に保持されているＩＣチップ供給部２１からヒ
ートステージ２２へ搬入されるＩＣチップ１の位置を補
正する。

Description

【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１０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ＩＣチップ１が載置さ
れるヒートステージ３、このヒートステージ３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。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７ｂによ
りＩＣチップ１を吸着保持する。その後、搬送ヘッド７
ａがヒートステージ３の上方に移動し、上記搬入用ノズ
ル７ｂ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。

【０００６】上記搬送ヘッド７ａからヒートステージ３
上に載置されたＩＣチップ１は、ボンディング用認識装
置４ｇによって認識される。しかし、図１１に示すよう
に、供給トレー９の収容凹部９ａ内でＩＣチップ１の位
置にずれが生じている場合がある。例えば、図１１にお
いてＩＣチップ１Ａは位置がずれていないが、ＩＣチッ
プ１Ｂ，１ＣはそれぞれＸ方向とＹ方向の位置がずれて
おり、ＩＣチップ１Ｄはそれ自体の図心回りの角度位置
（搬入用ノズル７ｂの軸線回りに角度位置）がずれてい
る。これらの位置のずれにより、ヒートステージ３上に
載置されたＩＣチップ１がボンディング用認識装置４ｇ
の認識範囲内に入らない場合がある。そのため、規正装
置８の規正爪８ａによってヒートステージ３上でＩＣチ
ップ１を滑らせて移動することにより、ＩＣチップ１の
位置を補正し、この補正によってＩＣチップ１がボンデ
ィング用認識装置４ｇの認識範囲内に入る。

【０００７】図１２に示すように、規正爪８ａの下面と
ヒートステージ３との間には、規正爪８ａの移動を円滑
にするための隙間Ｇ（約０．１ｍｍ）が設けられてい
る。また、後述するボンディング工程においてキャピラ
リ４ｄの先端と規正爪８ａの干渉を防止するために、規
制爪８ａのＩＣチップ１と接触する部分の厚みＤは、Ｔ
＞（Ｄ＋Ｇ）の条件で設定され、約０．２ｍｍ程度であ
る。厚みＤをこのように設定したことにより段差が形成
され、規正爪８ａの上面はＩＣチップ１の上面よりも下
方側に位置している。

【０００８】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４
ｄ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
ンプが形成される。

【０００９】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７ｃ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。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来、スタッドバンプ
ボンディング技術が適用されるＩＣチップの厚みＴ（図
１２参照）は０．４〜０．６ｍｍ程度であった。しか
し、近年、ＩＣチップの薄型化が進み、厚みが０．１ｍ
ｍ以下（薄いものでは厚みが０．０５ｍｍ程度）のＩＣ
チップが提供されている。この厚みＴが０．１ｍｍ以下
のＩＣチップは、上記規正爪８ａを使用したヒートステ
ージ３上での位置決めを行うことができない。すなわ
ち、上記規正爪８ａの下面とヒートステージ３との間の
隙間Ｇは約０．１ｍｍで、上記規制爪８ａのＩＣチップ
１と接する部分の厚みＤが約０．２ｍｍであるので、Ｉ
Ｃチップ１の厚みＴが０．１ｍｍ以下であると、隙間Ｇ
や段差を設けることができない。一方、上述のように搬
送ヘッド７ａからヒートステージ３上にＩＣチップを載
置しただけではボンディング用認識装置４ｇの認識範囲
内にＩＣチップ１が入らない場合があるため、バンプボ
ンディング装置の連続運転を行うことができない。

【００１１】また、従来のバンプボンディング装置で
は、規正爪８ａによる位置決めの際にヒートステージ３
に接触した状態でＩＣチップ１を移動させるため、ヒー
トステージ３上に傷やシリコン屑が存在するとＩＣチッ
プ１の移動時にこれらによってＩＣチップ１の下面に傷
が発生する場合がある。このＩＣチップ１の傷は後工程
における品質不良発生の原因となる。

【００１２】そこで、本発明は、厚みが０．１ｍｍ以下
である薄型のＩＣチップをヒートステージ上に確実に、
かつ傷を発生することなく位置決め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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、ＩＣチップを供給するＩＣチップ供給部
と、上記ＩＣチップが載置されるヒートステージと、こ
のヒートステージ上のＩＣチップ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と、バンプ形成済み
の上記ＩＣチップが収納されるＩＣチップ収納部と、上
記ＩＣチップを保持して上記ＩＣチップ供給部から上記
ヒートステージへ搬入すると共に、上記バンプ形成済み
のＩＣチップを保持して上記ＩＣチップ収納部へ搬出す
る搬送装置と、上記搬送装置によって上記ＩＣチップ供
給部からヒートステージに搬入されるＩＣチップを認識
する搬入用認識装置と、この搬入用認識装置の認識結果
に基づいて上記搬送装置を制御し、上記搬送装置に保持
されている上記ＩＣチップ供給部からヒートステージへ
搬入されるＩＣチップの位置を補正する制御装置とを備
えるバンプボンディング装置を提供する。

【００１４】本発明のバンプボンディング装置では、搬
入用認識装置の認識結果に基づいて制御装置が搬送装置
を制御し、ＩＣチップ供給部からヒートステージへ搬入
されるＩＣチップの位置を補正する。よって、本発明の
バンプボンディング装置では規正爪を備える規正装置に
よってヒートステージ上でＩＣチップを滑らせて移動さ
せることなく、ＩＣチップをヒートステージ上の所定位
置に位置決めすることができる。従って、本発明のバン
プボンディング装置は、厚みが０．１ｍｍ以下である薄
型のＩＣチップをヒートステージ上の所定位置に確実に
位置決めすることが可能であり、薄型のＩＣチップを使
用した連続運転が可能である。

【００１５】また、本発明のバンプボンディング装置で
は、上記のようにヒートステージ上でＩＣチップを滑ら
せて移動させる必要がないため、ヒートステージ上に存
在する傷やシリコン屑に起因してＩＣチップの裏面に傷
が発生するのを確実に防止することができる。

【００１６】上記ボンディングヘッドは、上記ヒートス
テージ上に載置されたＩＣチップを認識するためのボン
ディング用認識装置を備え、上記制御装置は、上記ボン
ディング用認識装置の認識範囲内に上記ＩＣチップが配
置されるように、上記搬送装置によって上記ＩＣチップ
の位置を補正する。

【００１７】具体的には、上記搬送装置は、ＩＣチップ
を吸着保持する搬入用ノズルと、この搬入用ノズルによ
りＩＣチップを吸引するために第１の真空吸引機構と、
上記搬入用ノズルをそれ自体の軸線回りに回転させる回
転駆動機構と、上記搬入用ノズルをそれ自体の軸線と一
致する方向を含む互いに直交する３軸方向に移動させる
直線駆動機構とを備え、上記制御装置は、上記搬入用認
識装置の認識結果に基づいて、上記回転駆動機構及び直
線駆動機構を制御することにより、搬入用ノズルに吸着
保持されたＩＣチップの位置を補正する。

【００１８】さらに具体的には、上記制御装置は上記搬
入用認識装置の認識結果に基づいて、上記搬入用ノズル
の軸線回りでのＩＣチップの角度位置のずれと、上記３
軸方向のうち上記搬入用ノズルの軸線と一致する方向以
外の２軸方向におけるＩＣチップの位置のずれとを検出
し、上記角度位置のずれを補正するように上記回転駆動
機構を制御し、上記２軸方向におけるＩＣチップの位置
のずれを補正するように直線移動機構を制御する。

【００１９】なお、上記搬送装置は、機械的チャックに
よりＩＣチップを保持するものであってもよい。搬入用
認識装置及びボンディング用認識装置は認識用カメラを
備えている。これらの認識装置は、外形認識によりＩＣ
チップを認識することが好ましいが、ＩＣチップに設け
られた認識用マークによりＩＣチップを認識するもので
あってもよい。

【００２０】上記搬入用ノズルは、その軸線方向基端側
に向けて弾性的に退避可能であることが好ましい。この
場合、搬入用ノズルの先端をヒートステージに押し付け
ることが可能となるので、上記制御装置により補正され
た位置でＩＣチップを正確にヒートステージ上に載置す
ることができる。

【００２１】また、上記ヒートステージは、ＩＣチップ
の載置位置に設けられた吸引穴と、この吸引穴によりＩ
Ｃチップを吸引するための第２の真空吸引機構とを備
え、上記搬送装置は、上記搬入用ノズルから気体を噴射
させるための噴射機構をさらに備え、上記制御装置は、
上記第１及び第２の真空吸引機構と、上記噴射機構とを
制御し、上記搬入用ノズルが上記ヒートステージ上にＩ
Ｃチップを載置する際、上記ＩＣチップが上記ヒートス
テージに接触すると上記第２の真空吸引機構を作動させ
て上記吸引穴によるＩＣチップの吸引を開始させた後、
上記第１の真空吸引機構を停止させて上記搬入用ノズル
によるＩＣチップの吸引を停止させると共に、上記噴射
機構を作動させて上記搬入用ノズルから気体を噴射させ
ることが好ましい。この場合、搬入用ノズルからヒート
ステージにＩＣチップが移載される際に、ＩＣチップは
常に搬入用ノズルとヒートステージの吸着穴のいずれか
一方に吸着保持される。また、吸着穴による吸着開始後
は噴射機構により搬入用ノズルから噴射される気体によ
り搬入用ノズルからＩＣチップが強制的に剥離される。
よって、搬入用ノズルからヒートステージへのＩＣチッ
プの移載時に、ＩＣチップの位置や姿勢がずれるのを確
実に防止することができ、上記制御装置により補正され
た位置で正確にヒートステージ上にＩＣチップを載置す
ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、図面に示す実施形態に基づ
いて本発明を詳細に説明する。図１及び図２は、本発明
の実施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Ｉ
Ｃ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２
２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、上
記搬送装置２６によってＩＣチップ供給部２１からヒー
トステージ２２に搬入されるＩＣチップを認識する搬入
用認識装置２７を備えている。

【００２３】上記ＩＣチップ供給部２１には、ローダ２
８（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２９
ａ内にＩＣチップ１が収容されている。

【００２４】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
に吸引穴２２ａが設けられており、この吸引穴２２ａに
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、上記吸引穴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。

【００２５】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。

【００２６】図３及び図４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。

【００２７】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
４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。

【００２８】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。

【００２９】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４３ｃが撮影できる
ようになっている。

【００３０】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。

【００３１】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５２とを備えている。

【００３２】図５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５
３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５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５
７ａ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。

【００３３】また、搬送ヘッド４６は、搬入用ノズル５
１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と、搬入用ノズル５
１をそれ自体の軸線Ｌ回りに回転させるための回転駆動
機構６３とを備えている。

【００３４】上記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６
２ｄが取り付けられており、このローラ６２ｄは本体４
６ａ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５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６２ｆ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。

【００３５】上記回転駆動機構６３は、中空シャフト５
３に固定された従動プーリ６３ａと、この従動プーリ６
３ａにベルト６３ｂによって連結された駆動プーリ６３
ｃとを備えている。駆動用のモータ６３ｄにより駆動プ
ーリ６３ｃが回転すると、この回転がベルト６３ｂを介
して従動プーリ６３ａに伝達され、図において矢印θで
示すように搬入用ノズル５１か゛中空シャフト５３と共
に軸線Ｌ回りに回転する。

【００３６】さらに、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。

【００３７】搬出用ノズル５２及びその周辺構造は、上
記回転駆動機構６３（図５）を備えていない点を除い
て、搬入用ノズル５１と同様である。

【００３８】上記Ｘ方向駆動機構４７は、搬送ヘッド４
６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。

【００３９】搬送用認識装置２７は、上記ＩＣチップ供
給部２１とヒートステージ２２との間に配置されてい
る。搬送用認識装置２７は認識カメラ２７ａを備え、搬
送装置２６によってＩＣチップ供給部２１からヒートス
テージ２２へ移動するＩＣチップ１を下面側から撮影で
きるようになっている。

【００４０】図２に示すコントローラ（制御装置）３０
は、変位センサ４１ｈ、ボンディング用認識装置４３及
び搬送用認識装置２７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４１
ｆ、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。特に、コントローラ３０
は、後に詳述するように搬入用認識装置２７の認識結果
に基づいて搬送装置２６を制御し、搬送ヘッド４６に保
持されているＩＣチップ供給部２１からヒートステージ
２２へ搬入されるＩＣチップ１の位置を補正する。

【００４１】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Ｉ
Ｃチップ供給部２１の供給トレー２９上に移動した後、
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２
２に向けて水平方向（−Ｘ方向に移動する。）

【００４２】図１１を参照して説明したように供給トレ
ー２９の収容凹部２９ａ内においてＩＣチップ１の位置
がずれている場合があり、この位置のずれがあると、搬
入用ノズル５１に吸着保持されているときの位置にずれ
が生じる。本実施形態では、このＩＣチップ１の位置の
ずれを搬送用認識装置２７の認識結果に基づいて補正す
る。以下、この点について説明する。

【００４３】まず、図６に示すように、搬入用ノズル５
１が搬送用認識装置２７の上方に達すると、搬送ヘッド
４６が停止する。次に、搬送用認識装置２７の認識カメ
ラ２７ａが搬入用ノズル５１に吸着保持されたＩＣチッ
プ１を撮影する（外形認識）。認識カメラ２７ａが撮影
した画像はコントローラ３０に送信され、コントローラ
３０がＩＣチップ１の位置のずれを算出する。

【００４４】例えば、図７において点線で示す場合には
ＩＣチップ１の図心Ｆ１と搬入用ノズル５１の軸線Ｌが
一致しており、ＩＣチップ１の位置はＸ方向とＹ方向の
いずれにもずれていない。また、この点線の場合には軸
線Ｌに対するＩＣチップ１の角度位置もずれていない。
一方、二点鎖線で示す場合には、ＩＣチップ１の図心Ｆ
２は搬入用ノズル５１の軸線Ｌと一致しておらず、Ｘ方
向及びＹ方向にずれている。また、実線で示す場合に
は、軸線Ｌ回りのＩＣチップ１の角度位置もずれてい
る。コントローラ３０は、これらＸ方向及びＹ方向のず
れｄＸ及びｄＹと、軸線Ｌ回りに角度位置のずれｄθを
算出する。

【００４５】次に、上記コントローラ３０は搬送ヘッド
４６の回転駆動機構６３を作動させ、搬入用ノズル５１
をその軸線Ｌ回りにｄθだけ回転させる。この回転によ
り図７において二点鎖線で示すようにＩＣチップ１の角
度位置のずれが補正される。ただし、この二点鎖線で示
す状態では、Ｘ方向及びＹ方向のずれｄＸ及びｄＹは依
然として補正されていない。

【００４６】次に、搬送ヘッド４６は、搬入用ノズル５
１に吸着保持されたＩＣチップ１がヒートステージ２２
上の所定位置の上方に位置するように移動する。この
際、Ｘ方向駆動機構４７による搬送ヘッド４６のＸ方向
の移動量は、図７において点線で示すＸ方向のずれがな
い場合の移動量に対してＸ方向のずれｄＸを加算又は減
算した値となる。同様に、Ｙ方向駆動機構４８による搬
送ヘッド４６のＹ方向の移動量は、図７において点線で
示すＹ方向のずれがない場合の移動量に対してＹ方向の
ずれｄＹを加算又は減算した値となる。これらＸ方向及
びＹ方向の移動量の補正値は、コントローラ３０が算出
し、コントローラ３０は補正後の移動量をＸ方向駆動機
構４７及びＹ方向駆動機構４８に出力する。

【００４７】上記補正後の移動量だけ搬送ヘッド４６が
Ｘ方向及びＹ方向に移動した後、上記Ｚ方向駆動機構６
２により搬入用ノズル５１が降下し、ＩＣチップ１がヒ
ートステージ２２上に載置される。ＩＣチップ１のＸ方
向及びＹ方向のずれ及び角度位置のずれは上記のように
補正されているため、ＩＣチップ１はボンディング用認
識装置４３の認識領域内に確実に入る。そのため、本実
施形態のバンプボンディング装置では、上記図１０に示
した従来のバンプボンディング装置のように規正爪を備
える規正装置によって、ＩＣチップ１を滑らせて移動さ
せる必要がない。従って、本実施形態のバンプボンディ
ング装置は、厚みが０．１ｍｍ以下である薄型のＩＣチ
ップ１を使用して安定した連続運転が可能である。ま
た、上記のようにＩＣチップ１をヒートステージ２２上
で滑らせて移動させる必要がないため、ヒートステージ
２２上に存在する傷やシリコン屑に起因してＩＣチップ
１の裏面に傷が発生するのを確実に防止することができ
る。

【００４８】上記のように搬入用ノズル５１からヒート
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。この搬
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８を参照して詳細に説明する。

【００４９】図８において時刻ｔ１にＺ方向駆動機構６
２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２
２に接触させることができる。

【００５０】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３
２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。

【００５１】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、この移載時にＩＣチップ１の
姿勢がずれるのを確実に防止することができ、補正され
た位置で正確にヒートステージ２２上にＩＣチップ１を
載置することができる。

【００５２】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９（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４１
ｋ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９（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９（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４４
ａ側に残ったボンディングワイヤ４４とによりバンプ６
６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。

【００５３】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。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。

【００５４】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、搬送ヘッド４６はノズ
ルでは機械的チャックによりＩＣチップを保持するもの
であつてもよい。また、Ｘ方向駆動機構４７及びＹ方向
駆動機構４８は、ベルト式の駆動機構であっもよい。

【００５５】

【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、搬入用認識装置の認識
結果に基づいて制御装置が搬送装置を制御し、上記ＩＣ
チップ供給部からヒートステージへ搬入されるＩＣチッ
プの位置が補正される。よって、本発明のバンプボンデ
ィング装置では規正爪を備える規正装置によってヒート
ステージ上でＩＣチップを滑らせて移動させることな
く、ＩＣチップをヒートステージ上の所定位置に位置決
めすることができる。従って、本発明のバンプボンディ
ング装置は、厚みが０．１ｍｍ以下である薄型のＩＣチ
ップをヒートステージ上の所定位置に確実に位置決めす
ることが可能であり、薄型のＩＣチップを使用して安定
した連続運転が可能である。

【００５６】また、本発明のバンプボンディング装置で
は、上記のようにヒートステージ上でＩＣチップを滑ら
せて移動させる必要がないため、ヒートステージ上に存
在する傷やシリコン屑に起因してＩＣチップの裏面に傷
が発生するのを確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施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】 実施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】 ボンディングヘッドを示す側面図である。

【図４】 ボンディングヘッドを示す正面図である。

【図５】 搬送ヘッドを示す概略図である。

【図６】 搬送ヘッドが搬入用認識装置の上方に位置し
ている状態でのバンプボンディング装置の要部斜視図で
ある。

【図７】 ＩＣチップの位置の補正を説明するための概
略平面図である。

【図８】 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９】 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１０】 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１１】 ＩＣチップの位置のずれを説明するための
収納トレーの部分拡大平面図である。

【図１２】 ヒートステージ、ＩＣチップ及び規正爪の
関係を説明するための図１０の矢印XIIでの矢視図であ
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 搬入用認識装置 ２７ａ 認識カメラ 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 回転駆動機構 ６３ａ 従動プーリ ６３ｂ ベルト ６３ｃ 駆動プーリ ６３ｄ モータ ６４ ばね受け ６５ ばね ６６ バンプ ６７ 収納トレー ６７ａ 収容凹部 Ｌ 軸線 Ｆ１，Ｆ２ 図心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清村 浩之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 徳永 哲也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＩＣチップを供給するＩＣチップ供給部
   と、 上記ＩＣチップが載置されるヒートステージと、 このヒートステージ上のＩＣチップ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と、 バンプ形成済みの上記ＩＣチップが収納されるＩＣチッ
   プ収納部と、 上記ＩＣチップを保持して上記ＩＣチップ供給部から上
   記ヒートステージへ搬入すると共に、上記バンプ形成済
   みのＩＣチップを保持して上記ＩＣチップ収納部へ搬出
   する搬送装置と、 上記搬送装置によって上記ＩＣチップ供給部からヒート
   ステージに搬入されるＩＣチップを認識する搬入用認識
   装置と、 この搬入用認識装置の認識結果に基づいて上記搬送装置
   を制御し、上記搬送装置に保持されている上記ＩＣチッ
   プ供給部からヒートステージへ搬入されるＩＣチップの
   位置を補正する制御装置とを備えるバンプボンディング
   装置。
2. 【請求項２】 上記ボンディングヘッドは、上記ヒート
   ステージ上に載置されたＩＣチップを認識するためのボ
   ンディング用認識装置を備え、 上記制御装置は、上記ボンディング用認識装置の認識範
   囲内に上記ＩＣチップが配置されるように、上記搬送装
   置によって上記ＩＣチップの位置を補正する、請求項１
   に記載のバンプボンディング装置。
3. 【請求項３】 上記搬送装置は、ＩＣチップを吸着保持
   する搬入用ノズルと、この搬入用ノズルによりＩＣチッ
   プを吸引するために第１の真空吸引機構と、上記搬入用
   ノズルをそれ自体の軸線回りに回転させる回転駆動機構
   と、上記搬入用ノズルをそれ自体の軸線と一致する方向
   を含む互いに直交する３軸方向に移動させる直線駆動機
   構とを備え、 上記制御装置は、上記搬入用認識装置の認識結果に基づ
   いて、上記回転駆動機構及び直線駆動機構を制御するこ
   とにより、搬入用ノズルに吸着保持されたＩＣチップの
   位置を補正する、請求項１又は請求項２に記載のバンプ
   ボンディング装置。
4. 【請求項４】 上記制御装置は上記搬入用認識装置の認
   識結果に基づいて、上記搬入用ノズルの軸線回りでのＩ
   Ｃチップの角度位置のずれと、上記３軸方向のうち上記
   搬入用ノズルの軸線と一致する方向以外の２軸方向にお
   けるＩＣチップの位置のずれとを検出し、 上記角度位置のずれを補正するように上記回転駆動機構
   を制御し、 上記２軸方向におけるＩＣチップの位置のずれを補正す
   るように直線移動機構を制御する、請求項３に記載のバ
   ンプボンディング装置。
5. 【請求項５】 上記搬入用ノズルは、その軸線方向基端
   側に向けて弾性的に退避可能である、請求項３又は請求
   項４に記載のバンプボンディング装置。
6. 【請求項６】 上記ヒートステージは、ＩＣチップの載
   置位置に設けられた吸引穴と、この吸引穴によりＩＣチ
   ップを吸引するための第２の真空吸引機構とを備え、 上記搬送装置は、上記搬入用ノズルから気体を噴射させ
   るための噴射機構をさらに備え、 上記制御装置は、上記第１及び第２の真空吸引機構と、
   上記噴射機構とを制御し、上記搬入用ノズルが上記ヒー
   トステージ上にＩＣチップを載置する際、上記ＩＣチッ
   プが上記ヒートステージに接触すると上記第２の真空吸
   引機構を作動させて上記吸引穴によるＩＣチップの吸引
   を開始させた後、上記第１の真空吸引機構を停止させて
   上記搬入用ノズルによるＩＣチップの吸引を停止させる
   と共に、上記噴射機構を作動させて上記搬入用ノズルか
   ら気体を噴射させる、請求項３から請求項５のいずれか
   １項に記載のバンプボンディング装置。