JP2014060234A - ダイボンダ及びボンディング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、ボンディングするための移動時間を短縮し、スループットの高いダイボンダ及びボンディング方法を提供することである。
【解決手段】
本発明は、ボンディングヘッドでダイをウェハからピックアップし、ピックアップした該ダイを斜め上方にあるボンディングする位置に向けて斜め移動し、前記ダイを基板にボンディングし、該ボンディング後、斜め下方にあるピックアップする位置に向けて斜めに移動する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ダイボンダ及びボンディング方法に係わり、特にスループットの高いダイボンダ及びボンディング方法に関する。

ダイ(半導体チップ)(以下、単にダイという)を配線基板やリードフレームなどの基板に搭載してパッケージを組み立てる工程の一部に、半導体ウエハ（以下、単にウエハという）からダイを分割する工程と、分割したダイを基板上に搭載するボンディング工程とがある。

ボンディング工程は、ボンディングヘッドでウェハから分割されたダイをダイシングテープから１個ずつピックアップし、コレットと呼ばれる吸着治具を使って基板上にボンディングする。

ボンディング工程を実施する従来技術としては、例えば、特許文献１に記載する技術がある。特許文献１では、コレットでダイを吸着した後、ボンディングヘッドを昇降させ、ボンディング位置まで平行に移動し、コレットを降下してボンディングする技術が開示されている。

特開２００９−２４６２８５号公報

ダイボンダには、ウェハからピックアップする位置を固定し、ウェハのダイを全てピックアップするためにウェハを移動させるタイプがある。そのようなタイプでは、ウェハの移動範囲がボンディング位置の下部まで広がっている。そのために、ダイのピックアップ位置より高い位置にボンディング位置が存在する。即ち、ピックアップ位置とボンディング位置との間に落差がある。そのために、ピックアップ及びボンディングするためのボンディングヘッドの昇降の他に、当該落差を埋めるためのボンディングヘッドの昇降が必要である。特許文献１に示す方法では、その分時間が掛かってしまう。１回ならその差は短いものであるが、数が重なるとその差は大きいものとなる。

従って、本発明の目的は、ボンディングするための移動時間を短縮し、スループットの高いダイボンダ及びボンディング方法を提供することである。

本発明は、上記の目的を達成するために、少なくとも下記の特徴を有する。
本発明は、ダイを吸着し基板に該ダイをボンディングするボンディングヘッドと、ボンディング位置より所定の落差を有し、ボンディング位置から水平方向に離間した距離に存在するピックアップ位置に前記ダイを供給するピックアップ装置と、該落差と該離間距離に起因するボンディングヘッドの２方向の移動を同時に行う斜め方向駆動部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、ボンディングヘッドでダイをウェハからピックアップするステップと、 ピックアップした該ダイを斜め上方にあるボンディングする位置に向けて斜めに移動する第１の移動ステップと、前記ダイを基板にボンディングするボンディングステップと、該ボンディング後、斜め下方にあるピックアップする位置に向けて斜めに移動する第２の移動ステップと、を備えることを特徴とする。
さらに、前記落差と前記離間距離に起因するボンディングヘッドの前記２方向の移動は、又は前記第１の移動ステップと前記第２の移動ステップは、一端に前記ボンディングヘッド固定し、前記斜めの角度で設けられたステージを移動させて行ってもよい。

また、前記落差と前記離間距離に起因するボンディングヘッドの前記２方向の移動は、又は前記第１の移動ステップと前記第２の移動ステップは、前記ピックアップする位置からボンディングする位置の上部に前記斜めに設けられた固定ガイドに沿って前記ボンディングヘッド移動させてもよい。
さらに、前記落差と前記離間距離に起因するボンディングヘッドの前記２方向の移動は、又は前記第１の移動ステップと前記第２の移動ステップは、前記斜め方向に沿って、前記水平方向移動させながら、昇降させてもよい。

本発明によれば、ボンディングするための移動時間を短縮でき、スループットの高いダイボンダ及びボンディング方法を提供できる。

本発明の一実施形態であるダイボンダを上から見た概念図である。 図１に示すダイボンダのボンディングヘッドとピックアップ装置の動作をＡ方向から模式的に示した図である。 斜め方向駆動部の第１の実施例を示す図である。 斜め方向駆動部の第２の実施例を示す図である。 斜め方向駆動部の第３の実施例を示す図である。 斜め方向駆動部の第４の実施例を示す図である。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態であるダイボンダ１０を上から見た概念図である。ダイボンダ１０は大別してウェハ供給部１と、ワーク供給・搬送部２と、ダイボンディング部３と、各部及び後述する各実施例におけるボンディングフローを制御する制御装置４とを備える。

ワーク供給・搬送部２は、スタックローダ２１と、フレームフィーダ２２と、アンローダ２３とを有する。スタックローダ２１によりフレームフィーダ２２に供給されたワーク（リードフレーム等の基板或いは基板上に既に積層されたダイ）は、フレームフィーダ２２上の２箇所の処理位置を介してアンローダ２３に搬送される。

ウェハ供給部１は、ウエハカセットリフタ１１とピックアップ装置１２とを備える。ウエハカセットリフタ１１は、ウエハリングが充填されたウエハカセット(図示せず）を備え，順次ウエハリングをピックアップ装置１２に供給する。ウエハリングはダイＤを有するウェハＷを保持し、ピックアップ装置１２はウエハリングを保持する。

ダイボンディング部３は、プリフォーム部３１とボンディングヘッド部３２とを備える。プリフォーム部３１は、フレームフィーダ２２により搬送されてきたワークにダイ接着剤を塗布する。

ボンディングヘッド部３２は、ボンディングヘッド３５をＹ方向に移動するＹ軸駆動部３３、ボンディングヘッドをＸＺ方向に同時に駆動するＸＺ駆動部５０と、ボンディングヘッドを昇降させる昇降軸（図示せず）とを備える。ボンディングヘッド３５は、ピックアップ装置１２からダイＤをピックアップして、フレームフィーダ２２上のボンディングポイントまで移動させる。そして、ボンディングヘッド３５は、ダイＤを下降させダイ接着剤が塗布されたワーク上にボンディングする。

図２は、図１に示すダイボンダ１０のボンディングヘッド３５とピックアップ装置１２とに着目し、それらの動作をＡ方向から模式的に示した図である。本実施形態では、ボンディングヘッド３５は、ウェハＷからダイＤを突き上げる突上装置１２Ｔの真上にくるダイＤｔを常にピックアップする。そのために、ウェハＷを保持しているピックアップ装置１２は、次にピックアップすべきダイが突上装置１２Ｔの真上にくるように移動する必要がある。図1に破線で示す範囲がピックアップ装置１２の可動範囲である。当該可動範囲は、図１、図２に示すように、基板Ｐの搬送路である２本のフレームフィーダ２２の下側にまで及んでいる。その結果、ピックアップ位置とボンディング位置との間に落差が生じる。そのために、ピックアップ及びボンディングするためのボンディングヘッドの昇降の他に、当該落差を埋めるためのボンディングヘッドの昇降が必要である。従来技術では、破線の矢印に示すように、ボンディングヘッドを昇降し、ピックアップ位置とボンディング位置との間を平行移動していた。

これに対し、本実施形態では、ピックアップ位置とボンディング位置との間を、実線の矢印で示すように、斜め移動、即ちＸ、Ｚ方向に同時に移動させて、ボンディングヘッドの移動時間を短縮し、スループットの向上を図る。そのために、第1には、ピックアップ位置とボンディング位置との落差と両位置の離間距離に基づいて斜めにガイドを設け、当該ガイドを用いてボンディングヘッドを移動させる。第２には、従来存在するボンディングヘッドのＸ、Ｚ駆動軸を、ピックアップ位置とボンディング位置との落差と両位置の離間距離に基づいてＸ、Ｚ駆動軸を協調制御する。

以下、本実施形態の特徴であるＸＺの２方向を同時に斜めに駆動する斜め方向駆動部５０の実施例を説明する。まず、第１の考え方に基づく３実施例を説明する。
（実施例１）
図３は、斜め方向駆動部５０の第１の実施例５０Ａを示す図で、図２に実施例５０Ａを付加した図である。図３において、斜め方向駆動部５０Ａにおいて、実線はボンディングヘッド３５がボンディング位置にいる状態を示し、破線はピックアップ位置にいる状態を示す。

斜め方向駆動部５０Ａは、一端側にボンディングヘッド３５を固定し、斜めに設けられた斜めガイド５１ｒと、ダイボンダ１０の構造部に固定され、所定の傾斜を持って斜めガイド５１ｒをスライドさせる斜めスライダ５１ｓと、斜めガイド５１ｒを移動させる斜めガイド駆動部５２とを備える。なお、所定の傾斜とは、ピックアップ位置とボンディング位置との距離及び両者の落差によって規定される傾斜である。

斜めガイド駆動部５２は、斜めガイド５１ｒに固定された固定部５２ｆと、固定部５２ｆをＸ方向に移動させるＸ駆動部５２ｄと、固定部５２ｆを、Ｘ駆動部５２ｄの駆動力によってＺ方向に移動させるＺリニアガイド５２ｇと、リニアガイド５２ｇとＸ駆動部５２ｄとを連結する連結部５２ｒとを備える。Ｘ駆動部５２ｄは、ダイボンダ１０の構造部に固定された基台５２dbと、基台に固定されたモータ５２dmと、モータによって回転するボールネジ５２ddと、連結部に固定され、ボールネジの回転によってＸ方向に移動するナット５２dnと、を備える。Ｚリニアガイド５２ｇは、連結部５２ｒのＺ方向に沿って設けられたガイドレール５２grと、固定部５２ｆに固定されたガイドスライダ５２gsとを備える。

このような構成によって、図３において、例えば実線で示すボンディング位置からダイＤをピックアップするために、破線で示すピックアップ位置に移動する。モータ５２dmの駆動によって、ナット５２dnは図面左方向に移動すると、固定部５２ｆも左方向に移動する。この時、斜めスライダ５１ｓに拘束されている斜めガイド５１ｒは、左方向の移動と共に下降しようとする。しかし、斜めガイド５１ｒが下降するためには、斜めガイド５１ｒに固定されている固定部５２ｆ、即ち駆動部による移動力が斜めガイド５１ｒに作用する作用部も下降しなければない。そこで、斜めスライダ５１ｓに拘束力によって、固定部５１ｓを下降させるリニアガイド５２ｇを設ける。即ち、リニアガイド５２ｇが固定部５１ｓの高さを調整する高さ調整手段の役目を果たす。
高さ調整手段としては、リニアガイドの他、Ｘ方向に作用する力よって伸縮する機構、例えば、ピストンタイプでもよい。

この結果、斜めガイド５１ｒが斜めスライダ５１ｓを安定して移動する。即ち、斜めガイド５１ｒは、斜めスライダ５１ｓを摺動し、斜めガイド５１ｒの左側に設けられたボンディング３５は、斜めに下降していく。
逆に、破線で示ピックアップ位置から実線に示すボンディング位置に移動する場合は、斜めガイド５１ｒは、斜めスライダ５１ｓを斜め上方向に摺動し、ボンディング３５は、斜めに上昇していく。

従って、斜め方向駆動部５０の第１の実施例５０Ａによれば、斜めに設けられた移動ガイドと移動ガイドを駆動する単一駆動部とで、ボンディングヘッド３５をＸ方向の移動と共にＺ方向にも同時に移動でき、ピックアップ位置とボンディング位置との間の移動時間を短縮できる。

（実施例２）
図４は、斜め方向駆動部５０の第２の実施例５０Ｂを示す図で、図２に実施例５０Ｂを付加した図である。第１の実施例では、ピックアップ装置１２に可動範囲と干渉しないように搬送路である２本のフレームフィーダ２２のサイドに、斜め方向駆動部５０Ａを設けた。第２の実施例の斜め方向駆動部５０Ｂでは、ピックアップ位置からボンディング位置の上部に設けられた前記ダイボンダの構造部に設けられた固定ガイド５３と、ボンディングヘッド３５を固定ガイド５３に沿って移動させる駆動部５４とを備える。具体的には、固定ガイド５３として、ダイボンダ１０の構造部に固定され、前述の所定の角度で傾斜した斜めガイド５３を設ける。駆動部はリニアモータ５４で構成する。リニアモータ５４は、斜めガイド５３に設けられたリニア固定部５４ｋと、ボンディングヘッド３５が垂直になるように固定されたリニア可動部５４ｕとを備える。

実施例２では、可動部５４ｕに設けた電磁石を制御することにより、ボンディングヘッド３５がＸ方向に移動すると共に、リニア固定部５４ｋの傾斜によってＺ方向にも移動できる。図４では、実施例１の図３とは異なり、実線がピックアップ位置を、破線がボンディング位置を示す。
その他の駆動部として、例えば、斜めガイド５３にボールネジを設け、ボンディングヘッド３５をボールネジ上を移動するナットに固定するボールネジ・ナット方式を用いてもよい。

以上説明した斜め方向駆動部５０の第２の実施例５０Ｂによれば、実施例５０Ａと同様に、ボンディングヘッド３５をＸ方向の移動と共にＺ方向にも移動でき、ピックアップ位置とボンディング位置との間の移動時間を短縮できる。

（実施例３）
図５は、斜め方向駆動部５０の第３の実施例５０Ｃを示す図である。図５(ａ)は、図２に実施例５０Ｃを付加した図である。図５(ｂ)は、図５(ａ)において、矢印Ａの方向から見た図である。図５(ｃ)は、図５(ａ)において、矢印Ｂの方向から見た図である。

実施例３では、実施例２と同様に、ピックアップ位置及びボンディング位置の上部に、ラックピニオン方式により、一端にボンディングヘッド３５が固定された斜めガイド５５ｒと、斜めガイド５５ｒを移動させる斜め方向駆動部５０Ｃとを設けた。

斜め方向駆動部５０Ｃは、斜めガイド５５ｒを移動させるレール５５ｃと、斜めガイド５５ｒをレール５５ｃ上で移動させる駆動部とを備える。レール５５ｃとして、ダイボンダ１０の構造部に固定された斜め固定部５５ｋに設けられたリニアレール５５ｃが設けられている。駆動部としては、斜め固定部５５ｋの側部に設けられたラック５５ｂと、ラック５５ｂを駆動するピニオン５５ｐと、ダイボンダ１０の構造部に間接的に固定され、ピニオンを駆動するモータ５５ｍとを備える。斜め固定部５５ｋと斜めガイド５５ｒとは、前述の所定の傾斜を持っている。なお、５５ｓは、斜めガイド５５ｒに設けられ、リニアレール５５ｃ上を移動するリニアスライダである。

駆動部としては、ラックピニオン方式の他、ボールねじ・ナット等のリニアク方式を適用してもよい。

以上説明した斜め方向駆動部５０の第３の実施例５０Ｃによれば、実施例５０Ａ、５０Ｂと同様に、ボンディングヘッド３５をＸ方向の移動と共にＺ方向にも移動でき、ピックアップ位置とボンディング位置との間の移動時間を短縮できる。

(実施例４)
図６は、斜め方向駆動部５０の第４の実施例５０Ｄを示す図で、図２に実施例５０Ｄを付加した図である。第４の実施例５０Ｄは、第１の方法を実現する実施例１乃至３とは異なり、第２の従来存在するボンディングヘッドのＸ、Ｚ駆動軸を、ピックアップ位置とボンディング位置との落差と両者の離間距離に応じて協調制御する実施例である。実施例４は、実施例１に対応する実施例で、基本的には実施例１の斜めに設けられた斜めガイド５１ｒを水平にした水平ガイド５６ｒと、水平ガイド５６ｒを水平に移動させる水平ガイド(Ｘ)駆動部５７と、水平ガイド５６ｒに固定されたボンディングヘッド３５を昇降させるＺ駆動部５８を備える。

水平ガイド５６ｒは、水平ガイド駆動部５７によって駆動され、ダイボンダ１０の構造部に固定されたＸスライダ５６ｓによってＸ方向に移動する。水平ガイド駆動部５７は、一端が水平ガイド５６ｒに固定され、他端が水平ガイド駆動部５７ｄのナット５７dnに固定され、単に両者を連結する連結部５７ｒと、連結部をＸ方向に移動させる水平ガイド駆動部５７ｄとを備える。水平ガイド駆動部５７ｄは、図３のＸ駆動部５２ｄと同じ構成なので、説明は省略する。

水平ガイド５６ｒは、一端側にボンディングヘッド３５を昇降させるＺ駆動部５８を備える。Ｚ駆動部５８は、基本的な構成は図３のＸ駆動部５２ｄと同じである。Ｚ駆動部５８は、Ｚ駆動部を水平ガイド５６ｒに固定する枠部５８wと、枠部５８ｗに固定されたモータ５８ｍによって駆動され、ナット５８ｎを移動させるボールネジ５８ｂとを備える。リニアガイド５８ｇは、枠部５８ｗに固定されたリニアレール５８grと、ナット５８ｎの移動によってリニアレール上を移動し、ボンディングヘッド３５を昇降するリニアスライダ５８ｇｓとを備える。

このような構成によって、水平ガイド駆動部５７ｄ及びＺ駆動部５８を協調制御し、矢印で示すように、ボンディングヘッド３５を実線で示すピックアップ位置と破線で示すボンディング位置との間を移動させる。矢印の勾配は、ボンディング位置とピックアップ位置とのＸ方向の位置の差及び両者の落差に基づいて決められる。

以上説明した実施例５では、ボンディングヘッド３５は、実施例１乃至３と同様に、上記落差間の移動のＺ駆動部とは別に、ボンディング及びピックアップするための昇降軸を備えている。しかし、上記したＺ駆動部５８でボンディング及びピックアップするための昇降軸を兼用してもよい。

また、以上説明した実施例５では、Ｚ駆動部として、ボールネジ及びナットを用いたが、実施例２、３のようにリニアモータやラックピニオン等の駆動方法を用いてもよい。

以上説明したように斜め方向駆動部５０の第４の実施例５０Ｄによれば、Ｘ駆動部及びＺ駆動部を同時に駆動して協調制御することで、ボンディングヘッド３５をＸ方向の移動と共にＺ方向にも移動でき、ピックアップ位置とボンディング位置との間の移動時間を短縮できる。

以上のように本発明の実施形態について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

１：ウェハ供給部 ２：ワーク供給・搬送部
３：ダイボンディング部 ４：制御装置
１０：ダイボンダ １１：ウエハカセットリフタ
１２：ピックアップ装置 １２Ｔ：突上装置
２２：フレームフィーダ ３５：ボンディングヘッド
５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ：斜め方向駆動部
５１ｒ：斜めガイド ５１ｓ：斜めスライダ
５２：斜めガイド駆動部 ５２ｄ：Ｘ駆動部
５２ｆ：固定部 ５２ｇ: Ｚリニアガイド
５２ｒ：連結部 ５３：斜めガイド
５４：リニアモータ ５４ｋ：リニア固定部
５４ｕ：リニア可動部 ５５ｋ：斜め固定部
５５ｒ：斜めガイド ５６ｒ：水平ガイド
５７：水平ガイド駆動部 ５７ｄ：Ｘ駆動部
５７ｒ；連結部 ５８：Ｚ駆動部
Ｄ：ダイ(半導体チップ) Ｐ：基板
Ｗ：ウェハ

Claims (11)

1. ダイを吸着し基板に該ダイをボンディングするボンディングヘッドと、
   ボンディング位置より所定の落差を有し、前記ボンディング位置から水平方向に離間した距離に存在するピックアップ位置に前記ダイを供給するピックアップ装置と、
   該落差と該離間距離に起因する前記ボンディングヘッドの２方向の移動を同時に行う斜め方向駆動部と、
   を備えることを特徴とするダイボンダ。
2. 請求項１記載のダイボンダであって、
   前記斜め方向駆動部は、前記落差と前記離間距離に基づいて斜めに設けられたガイドと、前記２方向の移動を同時に行う単一駆動部とを備える、
   ことを特徴とするダイボンダ。
3. 請求項２記載のダイボンダであって、
   前記ガイドは前記ボンディングヘッドを一端側に固定する移動ガイドであって、
   前記単一駆動部は、該移動ガイドを傾斜に沿って移動させることを特徴とするダイボンダ。
4. 請求項３記載のダイボンダであって、
   前記斜め方向駆動部は、前記ダイボンダの構造部に固定され、前記傾斜で前記移動ガイドをスライドさせるスライダと、前記移動ガイドの他端側に設けられた移動力が作用する作用部の高さ位置を調整する高さ調整手段と、を備えたことを特徴とするダイボンダ。
5. 請求項３記載のダイボンダであって、
   前記斜め方向駆動部は、前記移動ガイドを移動させるリニアレールと、前記移動ガイドを該リニアレール上で移動させる駆動部とを備えることを特徴とするダイボンダ。
6. 請求項２記載のダイボンダであって、
   前記ガイドは前記ピックアップ位置からボンディング位置の上部に設けられた前記ダイボンダの構造部に設けられた固定ガイドであって、
   前記斜め方向駆動部は、前記ボンディングヘッドを該固定ガイドに沿って移動させる駆動部を備えることを特徴とするダイボンダ。
7. 請求項１記載のダイボンダであって、
   前記斜め方向駆動部は、前記ボンディングヘッドを昇降させる昇降軸と、前記水平方向に移動させる水平軸とを備え、該昇降軸と該水平軸とを前記落差と前記離間距離に応じて協調制御することを特徴とするダイボンダ。
8. ボンディングヘッドでダイをウェハからピックアップするステップと、
   ピックアップした該ダイを斜め上方にあるボンディングする位置に向けて斜めに移動する第１の移動ステップと、
   前記ダイを基板にボンディングするボンディングステップと、
   該ボンディング後、斜め下方にあるピックアップする位置に向けて斜めに移動する第２の移動ステップと、
   を備えることを特徴とするボンディング方法。
9. 請求項８記載のボンディング方法であって、
   前記第１の移動ステップと前記第２の移動ステップは、一端側に前記ボンディングヘッド固定し、斜めの角度で設けられたステージを移動させて行うことを特徴とするボンディング方法。
10. 請求項８記載のボンディング方法であって、
    前記第１の移動ステップと前記第２の移動ステップは、前記ピックアップする位置からボンディングする位置の上部に前記斜めに設けられた固定ガイドに沿って前記ボンディングヘッド移動させることを特徴とするボンディング方法。
11. 請求項８記載のボンディング方法であって、
    前記第１の移動ステップと前記第２の移動ステップは、前記斜め方向に沿って、前記水平方向移動させながら、昇降させることを特徴とするボンディング方法。

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