JP2007158102A - ボンディング装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単な機構によりピックアップノズルの移動路とボンディングツールの移動路とが重ならず、ピックアップノズルとボンディングツールが衝突することを防止できるボンディング装置を提供する。
【解決手段】ボンディング装置1に以下の手段を採用する。第1に、チップ供給部と、中継ステージ7と、ボンディングステージ20と、ピックアップノズル12と、ピックアップノズル移動手段と、ボンディングツール21と、ボンディングツール移動手段とを備えたボンディング装置1とする。第2に、中継ステージ7のチップ載置部のピックアップノズル12により載置される載置位置とボンディングツール21により取り上げられる取上位置とを、ピックアップノズル12の移動路とボンディングツール21の移動路とが干渉しない異なる位置とする。第3に、中継ステージ7をチップ載置部が載置位置Aと取上位置Bとの間で往復移動可能に構成する。
【選択図】図3

Description

本発明は、チップを基板にボンディングするボンディング装置に関するものであり、詳しくはピックアップしたチップを、チップ供給部からボンディングを行うボンディングステージに搬送する間に、中継ステージを設けたボンディング装置の改良に関するものである。
ピックアップノズルでピックアップしたチップを、チップ供給部からボンディングツールによりボンディングを行うボンディングステージに受け渡す間に、中継ステージを設けたボンディング装置は、特許文献1に示されるように従来より存在した。しかし、この種の装置では、多くの場合、図4に示されるようにピックアップノズルとボンディングツールが同一ライン上に並んでしまう。従って、中継ステージのチップ載置位置上が、ピックアップノズルとボンディングツールの両方の移動範囲となる。
そのため、中継ステージのチップ載置位置上で、ピックアップノズルとボンディングツールが衝突する危険があり、両者が衝突しないように動作タイミングを制御する必要や、リミットスイッチやセンサなどを用いた機械的な安全装置を設ける必要があった。従ってボンディング装置の構造が複雑になったり、制御が複雑なものとなってしまう難点を有していた。
特開2000−269244号公開特許公報
本発明は、ピックアップノズルにより載置される中継ステージ上の載置位置とボンディングツールにより取り上げられる中継ステージ上の取上位置とを異なる位置とし、載置位置と取上位置との間で中継ステージを往復移動可能にし、簡単な機構によりピックアップノズルの移動路とボンディングツールの移動路とが重ならず、ピックアップノズルとボンディングツールが衝突することを防止できるボンディング装置を提供することを目的とする。
第1の発明は、上記課題を解決するため、ボンディング装置に以下の手段を採用する。
第1に、チップを一個ずつ供給する供給部と、チップを載置可能なチップ載置部を有する中継ステージと、基板を載置するボンディングステージと、チップを吸着保持可能なピックアップノズルと、ピックアップノズルをピックアップ位置と中継ステージの間で移動させるピックアップノズル移動手段と、
チップを吸着保持すると共に基板にボンディングするボンディングツールと、ボンディングツールを中継ステージとボンディングステージの間で移動させるボンディングツールの移動手段とを備えたボンディング装置とする。
第2に、中継ステージのチップ載置部のピックアップノズルにより載置される載置位置とボンディングツールにより取り上げられる取上位置とを、前記ピックアップノズルの移動手段によるピックアップノズルの移動路とボンディングツールの移動手段によるボンディングツールの移動路とが干渉しない異なる位置とする。
第3に、前記中継ステージを、チップ載置部がピックアップノズルにより載置される載置位置とボンディングツールにより取り上げられる取上位置との間で往復移動可能に構成したことを特徴とするボンディング装置とする。
第2の発明は、第1の発明に、ピックアップノズルの移動路とボンディングツールの移動路とが平行に設けられたものとすることを付加したボンディング装置である。
本発明は、チップが、ピックアップノズルにより載置される載置位置とボンディングツールにより取り上げられる取上位置とを異なる位置とし、載置位置と取上位置との間で中継ステージを往復移動可能にしたので、簡単な機構によりピックアップノズルの移動路とボンディングツールの移動路とが重ならずピックアップノズルとボンディングツールが衝突することを防止できた。
以下、図面に従って、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、ボンディング装置1の全体を示す概略平面図であり、図2は、同概略正面図である。本実施例におけるボンディング装置1は、ウエハシートに貼り付けられたウエハを分割して形成されたチップ2を、順次基板となるウエハ基板4へボンディングする装置である。実施例におけるウエハ基板4は8インチウエハ基板が用いられている。
ボンディング装置1は、図1及び図2に示されるように、ウエハリング供給部5とチップ供給部6と中継ステージ7とボンディング部8と図示されていない基板側ウエハ供給部とによりなる。
ウエハリング供給部5は、リングフレームの内側に張り付けられた粘着性を有するウエハシート11上面に多数に分割された薄型ICチップが貼り付けられたウエハリング3が上下に多数収納されたマガジン13を有し、ウエハ搬送装置9によりウエハリング3をマガジン13より取り出し、該ウエハリング3をチップ供給部6のウエハステージ10へ搬送する。
チップ供給部6は、ウエハリング3を位置決め固定するウエハステージ10と、該ウエハステージ10をX軸方向及びY軸方向へ移動させ位置決めを行うためのウエハステージ移動機構と、チップ2を一個ずつ供給するためウエハステージ10上のチップ2を突き上げる突き上げ部材25を有する突上装置15と、チップ2を吸着保持可能なピックアップノズル12と、ピックアップノズル12をチップ供給部6のピックアップ位置と中継ステージ7の間で移動させるピックアップノズル移動装置14と、ピックアップノズル12により取り上げようとするチップ2の位置を検出する第1のカメラ16を有している。
尚、実施例でのウエハステージ10の位置決めのためのウエハステージ移動機構は、X軸方向(チップ2の搬送方向と同方向)及びY軸方向(X軸と直交する方向)のみであるが、θ軸方向(回転方向)の位置決め移動機構(回転機構)を備えたものでもよい。ピックアップノズル移動装置14は、Z軸移動機構(昇降機構)とX軸移動機構(チップ2の搬送方向)を有している。
中継ステージ7は、チップ2を載置可能なチップ載置テーブル17が形成されており、中継ステージ7をY軸方向(図1中上下方向)へと移動させる中継ステージ移動装置18と、第2のカメラ19を備えている。中継ステージ7のチップ載置テーブル17には、位置合わせのためのθ軸駆動機構を有すると共に、図示されていない吸引装置と接続されたチップ吸着部が形成されており、ピックアップノズル12により載置されたチップ2の下面を吸着して保持する。
中継ステージ7のチップ載置テーブル17の位置は、ピックアップノズル12によりチップ2が載置される載置位置Aと、ボンディングツール21によりチップ2が取り上げられる取上位置Bとで、異なる位置に設定されている。具体的には図3に示されるように、ピックアップノズル12及びボンディングツール21の移動方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)に、ピックアップノズル12及びボンディングツール21の走行ライン(移動路)を干渉しない程度に離れた位置に載置位置A及び取上位置Bが設定される。このように設定することにより、ピックアップノズル12が載置位置Aに、ボンディングツール21が取上位置Bに同時に位置するように移動しても衝突することがない。尚、図3中Aが載置位置であって、Bが取上位置である。
該中継ステージ7は、中継ステージ移動装置18により、往復移動可能とされている。その範囲は、チップ載置テーブル17の位置が、載置位置Aと取上位置Bの間で往復移動する範囲である。実施例での中継ステージ7のこの移動はY軸方向への移動によっているが、回転によって行ってもよい。
尚、中継ステージ7の上方には、第2のカメラ19が固定して設置されている。実施例では第2のカメラ19は、中継ステージ7のチップ載置テーブル17移動範囲の取上位置Bの上方に設置される。すなわち、ピックアップノズル12によりチップ2が載置される載置位置Aと、ボンディングツール21によりチップ2が取り上げられる取上位置Bとの間であればよい。
第2のカメラ19は、ボンディングツール21にチップ2を受け渡す前に、該チップ2の画像認識を行い、画像認識に基づきチップ2の外観検査や受渡時での位置の補正を行う。この受渡時での位置の補正は、ボンディングツール21に対して相対的にチップ2をX軸方向、Y軸方向及びθ軸方向に移動させればよいが、実施例では、中継ステージ移動装置18によるY軸方向への移動、及びチップ載置テーブルのθ軸駆動機構によるθ軸方向の移動と、ボンディングツール移動装置22によるX軸方向への移動によっている。
ボンディング部8は、ウエハ基板4を載置するボンディングステージ20と、チップ2を吸着保持すると共にウエハ基板4に加熱圧着によりボンディングするボンディングツール21と、ボンディングツール21を中継ステージ7とボンディングステージ20の間で移動させるボンディングツール移動装置22と、第3のカメラ23を備えている。
ボンディングステージ20には、位置合わせのためのX軸駆動テーブル26、Y軸駆動テーブル27及びθ軸駆動テーブル28が備わっている。ボンディングツール移動装置22は、中継ステージ7とボンディングステージ20間の移動のためのX軸駆動機構と、チップ取上動作とボンディング動作のためのZ軸駆動機構(昇降機構)を有している。
ボンディングツール21は、下端面にチップ2を吸着保持可能になっており、中継ステージ7のチップ載置テーブル17からチップ2を取り上げる際に、チップ2上面に付けられたアライメントマークを隠さないように取り上げるようになっている。第3のカメラ23は、ボンディングツール21のZ軸駆動機構とは別のZ軸駆動機構を有している。第3のカメラ23は、チップ認識の高さと基板認識の高さを調整するため上下動する。ウエハ基板4にチップ2をボンディングした後の認識には、チップ2が薄い場合には、チップ2の厚さの半分の距離上昇した高さでチップ2及びウエハ基板4のマークを観察することによって行う。チップ2が厚いときには別々にマークを観察することになる。ボンディングツール移動装置22によるボンディングツール21の移動路は、上述したピックアップノズル移動装置14によるピックアップノズル12の移動路より奥側に平行に設けられている。
以下、図面に従って実施例のボンディング装置1の動作について説明する。まず、ウエハリング供給部5よりウエハリング3をウエハ搬送装置9が取り出し、搬送し、チップ供給部6のウエハステージ10に載置する。そして、ウエハステージ移動機構によりウエハリング3からの取り出し対象チップ2が、第1のカメラ16の下方になるように移動する。他方、ボンディングステージ20には、基板側ウエハ供給部から取り出されたウエハ基板4が載置され、ボンディングステージ20により、取り出し対象チップ2がボンディングされる位置で第3のカメラ23の下方になるよう移動している。
取り出し対象のチップ2は、第1のカメラ16により画像検査された後、ピックアップノズル12が、ピックアップノズル移動装置14により対象チップ2の上方に移動して、下降し、チップ2を吸着する。ピックアップノズル12がチップ2を吸着した状態で、突上装置15がチップ2を上方へ突き上げると共に、突き上げ高さに応じてピックアップノズル12が上昇する。そして、突上装置15よりウエハシート11による粘着力が弱められた後、ピックアップノズル12が上昇することによりチップ2は完全にウエハシート11から剥離される。その後、ピックアップノズル12は、中継ステージ7のチップ載置テーブル17の上方へ移動し、下降し、チップ2をチップ載置テーブル17に載置する。
中継ステージ7は、中継ステージ移動装置18により、チップ載置テーブル17をピックアップノズル12によるチップ2の載置位置AからY軸方向の異なる位置(この位置を取上位置Bという)に移動する。この取上位置Bで第2のカメラ19によりチップ載置テーブル17上のチップ2の画像検査を行う。
他方、ボンディングツール21は、ボンディングツール移動装置22により取上位置B上方に移動して下降し、取上位置Bに載置されているチップ2を吸着保持し、上昇し、ボンディングステージ20上方に移動する。このときピックアップノズル12は、ウエハステージ10側に移動し、次のチップ2のピックアップ動作に入っている。
その後、ボンディングツール21はウエハ基板4上のボンディング位置に移動して、所定の設定高さまで下降し、第3のカメラ23によりチップ2上面のマーク及びウエハ基板4上面のマークを順に画像認識して、ボンディングステージ20によりチップ2とウエハ基板4が位置合せされた後、チップ2をウエハ基板4に加熱圧着してボンディングを行う。このとき中継ステージ7はY軸方向に移動し、チップ載置テーブル17は載置位置Aへ移動している。一つのチップ2のボンディング終了後、次のボンディングのためにボンディングツール21は、上昇し中継ステージ7へと戻る。この動作を繰り返すことにより、ウエハ基板4に所定のチップ2の搭載が完了すると、該ウエハ基板4は次の工程へと移送される。
本実施例にかかるボンディング装置の全体を示す概略平面図 同概略正面図 本実施例のピックアップヘッド及びボンディングヘッドの移動路を示す説明図 従来のピックアップヘッド及びボンディングヘッドの移動路を示す説明図
符号の説明
1......ボンディング装置
2......チップ
3......ウエハリング
4......ウエハ基板
5......ウエハリング供給部
6......チップ供給部
7......中継ステージ
8......ボンディング部
9......ウエハ搬送装置
10.....ウエハステージ
11.....ウエハシート
12.....ピックアップノズル
13.....マガジン
14.....ピックアップノズル移動装置
15.....突上装置
16.....第1のカメラ
17......チップ載置テーブル
18.....中継ステージ移動装置
19.....第2のカメラ
20.....ボンディングステージ
21......ボンディングツール
22.....ボンディングツール移動装置
23......第3のカメラ
25.....突き上げ部材
26.....X軸駆動テーブル
27.....Y軸駆動テーブル
28.....θ軸駆動テーブル
A......載置位置
B......取上位置

Claims (2)

  1. チップを一個ずつ供給する供給部と、チップを載置可能なチップ載置部を有する中継ステージと、基板を載置するボンディングステージと、チップを吸着保持可能なピックアップノズルと、ピックアップノズルをピックアップ位置と中継ステージの間で移動させるピックアップノズル移動手段と、チップを吸着保持すると共に基板にボンディングするボンディングツールと、ボンディングツールを中継ステージとボンディングステージの間で移動させるボンディングツールの移動手段とを備えたボンディング装置において、
    中継ステージのチップ載置部のピックアップノズルにより載置される載置位置とボンディングツールにより取り上げられる取上位置とを、前記ピックアップノズルの移動手段によるピックアップノズルの移動路とボンディングツールの移動手段によるボンディングツールの移動路とが干渉しない異なる位置とし、
    前記中継ステージを、チップ載置部がピックアップノズルにより載置される載置位置とボンディングツールにより取り上げられる取上位置との間で往復移動可能に構成したことを特徴とするボンディング装置。
  2. ピックアップノズルの移動路とボンディングツールの移動路とが平行に設けられたものである請求項1記載のボンディング装置。
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