JP3583868B2 - ボンディング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造技術に関し、特に、半導体素子が有する電極群に対して一括してボンディングを行うボンディング技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下に説明する技術は、本発明を研究、完成するに際し、本発明者によって検討されたものであり、その概要は次のとおりである。
【０００３】
半導体素子を搭載する素子搭載基板が薄膜のテープ状のものである場合、半導体素子の電極と素子搭載基板の電極との接続においては、半導体素子が有する電極群と素子搭載基板が有する電極群とをバンプによって一括して接続するギャングボンディングが行われることが多い。
【０００４】
ここで、ギャングボンディングを行うボンディング装置としては、例えば、特開平２−１０９３４６号公報や特開平３−１４７３４２号公報に開示されたものがある。
【０００５】
このボンディング装置を用いたボンディング方法について説明する。
【０００６】
まず、テープローダにセットされたテープキャリア（素子搭載基板）を、テンションプーリを介しかつスプロケットホイールなどにより、一定ピッチでボンディング位置に送る。
【０００７】
ここで、テープキャリア上のインナリードの複数点をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラなどのリード検出専用カメラによって検出し、インナリードの位置を認識する。
【０００８】
一方、チップトレイまたは粘着シート上の半導体ウェハから半導体素子（ＩＣチップともいう）をピックアップ移送部（ピックアップヘッドともいう）によって１個ずつピックアップし、その後、支持台の支持面に移載する。
【０００９】
ここで、チップ認識専用カメラによって、半導体素子の２点を検出し、その後、支持台をボンディング位置に移動させる。
【００１０】
なお、半導体素子を支持した支持台がテープキャリアのテープガイド板の下面に移動する際に、半導体素子に対して気体吐出口から気体を吹き付け、半導体素子の能動面のシリコン破砕屑や異物などを除去する。
【００１１】
さらに、並行して、インナリードとの相対位置（Ｘ，Ｙ，θ）の補正動作を行い、半導体素子の電極とインナリードとの位置を合わせる。
【００１２】
その後、加熱された加圧ヘッド（ボンディングツールともいう）によって、インナリードと半導体素子の電極とをバンプを介して加圧接合する。
【００１３】
なお、加圧ヘッドは、インナリードに施されているめっきや共晶合金などが付着することにより、その熱伝導率が低下したり、あるいは、平坦度が悪化するため、Ｎ回のボンディングが終わるとツールクリーニング機構が動作し、加圧ヘッドを清掃する構造となっている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記した技術におけるボンディング装置には、以下のような問題点が挙げられる。
【００１５】
（１）．半導体素子を搭載する支持台の支持面には、半導体素子の裏面に残留した粘着シートの糊が付着するため、シリコン破砕屑や異物などが付着する。その際、気体の吹き付けだけでは、シリコン破砕屑や異物を完全には除去できないため、ボンディング時に半導体素子の割れまたは欠けなどの不良が発生しやすく、信頼度の高いボンディングを持続させることが難しい。
【００１６】
（２）．加圧ヘッドの清掃がボンディングサイクル（例えば、加圧ヘッドの１回のボンディング動作）に組み込まれていないことにより、Ｎ回のボンディング毎に加圧ヘッドを清掃している。これにより、Ｎを小さくするとクリーニング時間が増大して生産性が低下し、Ｎを大きくすると加圧ヘッドの汚れの影響により、品質を低下させることになる。
【００１７】
（３）．半導体素子の表面を上向きにしてボンディングを行うフェイスアップボンディング方式のボンディング装置は、素子搭載基板の上方からその配線パターンを認識する構造である。ところが、素子搭載部材である素子搭載基板がテープキャリアであり、さらに、テープキャリアが不透明で、かつ、配線パターンがテープキャリア上に形成されている場合に、フェイスアップ方式でボンディングを行おうとすると、配線パターンを裏向け（裏側）にしてテープキャリアを搬送させる必要がある。しかし、ボンディング装置の構造上、素子搭載基板の上方からその裏側に配置された配線パターンは認識できないため、ボンディングを行うことができない。したがって、テープキャリアをボンディングする際には、フェイスダウンボンディングが可能なボンディング装置が必要となる（テープキャリアのボンディングにおいては、フェイスダウンボンディングが可能なボンディング装置に限定されてしまう）。
【００１８】
本発明の目的は、ギャングボンディングの高信頼度化を図るとともに高能率化を図るボンディング装置を提供することにある。
【００１９】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００２３】
すなわち、本発明によるボンディング装置は、支持面を備えた支持台と、前記支持台とこれに対して相対的に接近離反しかつ加圧面を備えた加圧ヘッドと、素子搭載基板などの素子搭載部材の位置を認識する第１認識手段と、半導体素子の位置を認識する第２認識手段と、前記支持台の支持面と前記加圧ヘッドの加圧面とを清掃する第１清掃手段と、前記半導体素子を拾い上げて前記支持台または前記加圧ヘッドに移送するピックアップ移送部と、前記支持台を備えた移動ステージと、前記支持台と前記加圧ヘッドとにより半導体素子と素子搭載部材とを加圧して前記素子搭載部材に前記半導体素子を接続するボンディング部とを有し、前記加圧ヘッドの１回のボンディング動作毎に、前記支持台の支持面と前記加圧ヘッドの加圧面との両者の清掃がそれぞれ少なくとも１回行われ、拾い上げた前記半導体素子の表裏面を反転させて前記加圧ヘッドに移送する反転自在の移送部材が前記ピックアップ移送部に設けられ、かつ前記移動ステージに前記加圧ヘッドの加圧面を清掃する着脱可能な第２清掃手段または前記加圧ヘッドによって吸着保持された半導体素子の位置を認識する着脱可能な第３認識手段のうちの何れか一方もしくはその両者が設置されているものである。
また、本発明によるボンディング装置は、支持面を備えた支持台と、前記支持台とこれに対して相対的に接近離反しかつ加圧面を備えた加圧ヘッドと、素子搭載基板などの素子搭載部材の位置を認識する第１認識手段と、半導体素子の位置を認識する第２認識手段と、前記支持台の支持面と前記加圧ヘッドの加圧面とを清掃する第１清掃手段と、前記半導体素子を拾い上げて前記支持台または前記加圧ヘッドに移送するピックアップ移送部と、前記支持台を備えた移動ステージと、前記支持台と前記加圧ヘッドとにより半導体素子と素子搭載部材とを加圧して前記素子搭載部材に前記半導体素子を接続するボンディング部とを有し、前記加圧ヘッドの１回のボンディング動作毎に、前記支持台の支持面と前記加圧ヘッドの加圧面との両者の清掃がそれぞれ少なくとも１回行われ、前記移動ステージに前記加圧ヘッドの加圧面を清掃する着脱可能な第２清掃手段が設けられ、前記加圧ヘッドの１回のボンディング動作毎に、前記加圧ヘッドの加圧面を２回清掃し得るものである。
【００２４】
これにより、加圧ヘッドの１回のボンディング動作時間を延ばさずに、支持台の支持面と加圧ヘッドの加圧面とを常に清潔な状態に保つことができる。
【００２５】
したがって、支持台の支持面と加圧ヘッドの加圧面とにおいて、共晶合金やめっき屑などの異物やシリコン破砕屑の付着を防止できるため、ボンディング時に半導体素子の割れや欠けなどの不良が発生することを防止できる。
【００２６】
その結果、半導体素子の歩留りを向上させることができ、さらに、信頼度の高いボンディングを実現かつ持続させることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は本発明によるボンディング装置（フェイスアップ方式）の構造の実施の形態の一例を示す部分斜視図、図２は本発明のボンディング装置（フェイスアップ方式）を用いたボンディング方法の実施の形態の一例を示す部分正面図、図３は本発明のボンディング方法（フェイスアップ方式）におけるボンディング手順の実施の形態の一例を示すフローチャートである。
【００３０】
本実施の形態１のボンディング装置は、フェイスアップボンディングを行うものであるが、図１に示す砥石１３（第２清掃手段）を第３認識手段であるプリズム３７（図４参照）に交換することにより、フェイスダウンボンディングを行うことも可能なボンディング装置であり、本実施の形態１においては、フェイスアップボンディングによって素子搭載基板であるテープキャリア４（素子搭載部材）に半導体素子１をボンディングする場合について説明する。
【００３１】
さらに、本実施の形態１におけるボンディング方法は、半導体素子１のバンプ１２付きの電極１ａ群とテープキャリア４のインナリード４ａ（電極）群とを一括してかつそれぞれバンプ１２を介して電気的に接続するもの（いわゆるギャングボンディング）である。
【００３２】
ここで、図１および図２を用いて、本実施の形態１によるボンディング装置の構成について説明すると、支持面２ａを備えた支持台２と、支持台２とこれに対して相対的に接近離反し、かつ加圧面３ａを備えたボンディングツールである加圧ヘッド３と、テープキャリア４の位置を認識する第１認識手段であるリード認識カメラ５と、半導体素子１の位置を認識する第２認識手段である素子認識カメラ１１と、支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとを清掃する第１清掃手段である回転ブラシ６と、ダイシング済みの半導体ウェハ７から半導体素子１を拾い上げて支持台２に移送するピックアップ移送部８と、支持台２を備えた移動ステージ９と、支持台２と加圧ヘッド３とにより半導体素子１とテープキャリア４とを加圧してテープキャリア４に半導体素子１を接続するボンディング部１０とからなり、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作毎に、支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとの両者の清掃がそれぞれ少なくとも１回（本実施の形態１においては、加圧面３ａが２回および支持面２ａが１回それぞれ清掃される）行われるものである。
【００３３】
さらに、ピックアップ移送部８には、半導体ウェハ７から拾い上げた半導体素子１の表面１ｂと裏面１ｃとを反転させて加圧ヘッド３に移送する反転自在のアーム８ａ（移送部材）が設けられており、かつ、移動ステージ９に加圧ヘッド３の加圧面３ａを清掃する着脱可能な砥石１３（第２清掃手段）が設置されている。
【００３４】
ここで、移動ステージ９に砥石１３が設置されていることによって、本実施の形態１のボンディング装置は、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作毎に、加圧ヘッド３の加圧面３ａを２回清掃し得るものである。
【００３５】
つまり、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作毎に、回転ブラシ６と砥石１３とによって１回ずつ加圧面３ａを清掃するものである。
【００３６】
なお、本実施の形態１による素子搭載基板（素子搭載部材）は、インナリード４ａに接続する配線パターンをその片面に有し、かつ不透明な（ただし、透明であってもよい）フィルム基材によって形成されたテープキャリア４である。
【００３７】
また、支持台２は支持面２ａに半導体素子１を搭載する素子搭載台であり、移動ステージ９に設置されている。
【００３８】
さらに、移動ステージ９は、Ｘ方向１６に移動可能なＸステージ９ａと、Ｙ方向１７に移動可能なＹステージ９ｂとから構成され、本実施の形態１においては、支持台２、砥石１３、昇降駆動機構１４などがＹステージ９ｂに設置されている。
【００３９】
また、ボンディング部１０には、テープキャリア４をボンディング位置２４に保持させるテープガイド２５が設置されている。
【００４０】
したがって、ボンディング時には、加圧ヘッド３がテープガイド２５のボンディング位置２４の上方に移動し、支持台２がテープガイド２５のボンディング位置２４の下方に移動して、加圧ヘッド３と支持台２とによって半導体素子１をテープキャリア４にボンディングする。
【００４１】
ここで、加圧ヘッド３は、図示しないヒータにより、例えば、５００℃程度に加熱されており、支持台２とともに半導体素子１とテープキャリア４とを加圧するものであり、ボンディングヘッド部１８に取り付けられており、ボンディングヘッド部１８が加圧ヘッド３をＺ方向２１に昇降させるヘッド昇降機構を有している。
【００４２】
さらに、本実施の形態１においては、ボンディングヘッド部１８が、Ｙ方向１７に移動可能なヘッドＹテーブル１９に取り付けられ、さらに、ヘッドＹテーブル１９がＸ方向１６に移動可能なヘッドＸテーブル２０に取り付けられ、ヘッドＹテーブル１９とヘッドＸテーブル２０とが一体化されている。
【００４３】
なお、ヘッドＹテーブル１９にはリード認識カメラ５も取り付けられている。
【００４４】
さらに、素子認識カメラ１１は、図示しないＸ−Ｙ−Ｚ方向に調整可能な固定台に取り付けられている。
【００４５】
また、回転ブラシ６は、回転可能な中空の棒状部材の周囲に細く短い多数のワイヤが取り付けられたものであり、バキューム吸引用の小孔が設けられており、加圧ヘッド３の加圧面３ａまたは支持台２の支持面２ａに回転しながら接触して加圧面３ａおよび支持面２ａを清掃するものである。
【００４６】
すなわち、本実施の形態１においては、加圧ヘッド３の加圧面３ａまたは支持台２の支持面２ａを擦って清掃する。
【００４７】
なお、回転ブラシ６はこれを昇降させる昇降駆動機構１４によって支持され、加圧ヘッド３の加圧面３ａを清掃する際には、所定位置まで上昇し、支持台２の支持面２ａを清掃する際には、所定位置まで下降する。
【００４８】
さらに、中空の回転ブラシ６には、加圧ヘッド３の加圧面３ａや支持台２の支持面２ａから除去した異物を吸い取る異物吸引手段１５（バキュームクリーナともいう）が取り付けられている。
【００４９】
また、砥石１３は、Ｙステージ９ｂの表面とほぼ平行な研磨面１３ａを有する四角柱のものである。
【００５０】
ここで、本実施の形態１による半導体ウェハ７は、ダイシング後、粘着性テープに張られた状態のままでＸ−Ｙ方向微動機構を有するウェハＹテーブル２３に図示しないウェハカセットリングを介して取り付けられており、既知のメカニズムにより、半導体素子１の良品または不良品を判別し、良品の半導体素子１のみ順次供給する構造になっている。
【００５１】
また、ピックアップ移送部８には、アーム８ａを支持するピックアップ軸受け８ｂと、アーム８ａを反転させる反転機構８ｃとが設けられ、アーム８ａの先端には半導体素子１を吸着しかつ保持可能な吸着ノズル８ｄが取り付けられている。
【００５２】
したがって、ピックアップ移送部８は、ウェハＸテーブル２２とともに前記Ｘ−Ｙ方向微動機構を成すウェハＹテーブル２３上に載置されたダイシング済みの半導体ウェハ７から吸着ノズル８ｄによって所望の半導体素子１をピックアップし、その後、アーム８ａを上昇させ、さらに、ピックアップ軸受け８ｂによってアーム８ａを所定の角度回転させ、移動ステージ９の支持台２上に半導体素子１を移動させ、続いてアーム８ａを下降させて支持台２の支持面２ａに半導体素子１を搭載するものである。
【００５３】
また、本実施の形態１によるボンディング装置には、リード認識カメラ５と素子認識カメラ１１とからの画像を取り込んで予め設定された様々のパターンを検出する画像処理部２６と、インナリード４ａ、半導体素子１のパターン位置情報から、これらを正確に位置決め（重ね合わせ）するために要するＸ，Ｙ，θの位置補正量を計算処理するデータ処理部２７と、全体の制御を行うコンピュータ制御部２８とが設けられている。
【００５４】
次に、図１〜図３を用いて、本実施の形態１のボンディング方法について説明する。
【００５５】
予め、加圧ヘッド３と支持台２と吸着ノズル８ｄとが１つの軸上で停止可能な位置を原点位置とし、この原点位置の座標を定めるとともに、コンピュータ制御部２８に記憶させておく。
【００５６】
その後、図示しない既知の搬送機構によって素子搭載基板であるテープキャリア４（素子搭載部材）をボンディング位置２４に移動させ、リード認識カメラ５によってテープキャリア４のインナリード４ａの位置を認識するリード位置認識３３（図３参照）を行う。
【００５７】
つまり、図示しないテープローダなどにセットされたテープキャリア４を、図示しないテンションプーリあるいはスプロケットホイールなどを介して、一定ピッチで送り、ボンディング部１０のボンディング位置２４に移動させる。
【００５８】
続いて、テープキャリア４上のインナリード４ａの複数点をＣＣＤカメラなどのリード認識カメラ５によって検出し、画像処理部２６、データ処理部２７にその検出結果を転送してインナリード４ａの位置を認識する。
【００５９】
なお、インナリード４ａの位置を認識する際には、テープキャリア４に形成された配線パターンを認識してもよい。
【００６０】
一方、半導体素子１は、支持台２の支持面２ａに搭載される。すなわち、図３に示す素子搭載２９を行う。
【００６１】
ここで、ウェハＹテーブル２３において、粘着テープに貼られた半導体ウェハ７から、ピックアップ移送部８のアーム８ａの先端の吸着ノズル８ｄによって、１つずつ半導体素子１を吸着して拾い上げ（ピックアップし）、かつ、アーム８ａにより、半導体素子１を支持台２の支持面２ａに移送する。
【００６２】
その後、支持面２ａに搭載された半導体素子１の位置を素子認識カメラ１１によって認識するとともに、支持台２に対して相対的に接近離反する加圧ヘッド３の加圧面３ａを清掃する。
【００６３】
すなわち、コンピュータ制御部２８によってＹステージ９ｂとＸステージ９ａとを駆動させ、移動ステージ９上に搭載された支持台２を素子認識カメラ１１の下方に移動させる。
【００６４】
同時に、加圧ヘッド３を移動ステージ９の砥石１３上に移動させ、さらに、ボンディングヘッド部１８が有するヘッド昇降機構によって、加圧ヘッド３の加圧面３ａが砥石１３の研磨面１３ａに僅かに接する程度まで下降させかつ停止させる。
【００６５】
ここで、素子認識カメラ１１によって、例えば、半導体素子１の２点を検出して、半導体素子１の位置の認識である素子位置認識３０（図３参照）を行う。この認識動作において、移動ステージ９は、Ｘ方向１６またはＹ方向１７（あるいは両方向）に反復微動する。これにより、砥石１３の研磨面１３ａに僅かに接した加圧ヘッド３の加圧面３ａが砥石１３との間で擦れて、加圧面３ａの清掃である第１ツール清掃３１を行う。
【００６６】
その後、加圧面３ａが清掃された加圧ヘッド３と半導体素子１を搭載した支持台２とをボンディング部１０におけるボンディング位置２４にＸ，Ｙ，θ補正量に従って移動させる。
【００６７】
つまり、データ処理部２７によって、半導体素子１の電極１ａとテープキャリア４のインナリード４ａとの相対位置（Ｘ，Ｙ，θ）を補正し、移動ステージ９のＸステージ９ａあるいはＹステージ９ｂを駆動させて支持台２をボンディング位置２４まで、さらに、ヘッドＹテーブル１９とヘッドＸテーブル２０とを駆動させて加圧ヘッド３をボンディング位置２４まで移動させる。
【００６８】
なお、半導体素子１の電極１ａとインナリード４ａとの位置合わせを行う際に、高精度の位置合わせが必要な場合には、この後、リード認識カメラ５によって半導体素子１の電極１ａとインナリード４ａの重なり状況を検出して、さらに位置補正することも可能である。
【００６９】
続いて、支持台２と加圧ヘッド３とにより、半導体素子１とテープキャリア４とを加圧してテープキャリア４に半導体素子１を電気的に接続する（ボンディングする）。
【００７０】
ボンディングする際には、所定の温度まで加熱された加圧ヘッド３をボンディングヘッド部１８によって下降させ、かつ、支持台２と加圧ヘッド３とにより、半導体素子１とテープキャリア４とを加圧してテープキャリア４に半導体素子１を接続する。
【００７１】
すなわち、インナリード４ａと半導体素子１の電極１ａとをバンプ１２を介して熱圧着するボンディング３２を行う。
【００７２】
ここで、本実施の形態１においては、半導体素子１の電極１ａ群とテープキャリア４のインナリード４ａ（電極）群とを一括してかつそれぞれバンプ１２を介して電気的に接続する（ギャングボンディングする）。
【００７３】
ボンディング完了３４後、加圧ヘッド３と支持台２とをボンディング位置２４から移動させて前記原点位置に戻す際に、加圧ヘッド３の加圧面３ａと支持台２の支持面２ａとを清掃する。
【００７４】
すなわち、ボンディング完了３４後、加圧ヘッド３を上昇させ、かつ、支持台２を下降させる。さらに、移動ステージ９を移動させて支持台２を原点位置に戻す際に、回転ブラシ６と支持台２の支持面２ａとを擦り合わせる。
【００７５】
これにより、支持面２ａを清掃する支持面清掃３５を行う。
【００７６】
その後、昇降駆動機構１４によって回転ブラシ６を加圧ヘッド３と同じ高さまで上昇させる。
【００７７】
続いて、加圧ヘッド３を原点位置に戻す際に、回転ブラシ６と加圧ヘッド３の加圧面３ａとを擦り合わせる。
【００７８】
これにより、加圧面３ａを清掃する第２ツール清掃３６を行う。
【００７９】
なお、回転ブラシ６によって除去された異物は、異物吸引手段１５によって吸引して集める。
【００８０】
これにより、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作（本実施の形態１においては、加圧ヘッド３が前記原点位置からスタートし、ボンディング位置２４で１回ギャングボンディングを行って、再び前記原点位置に戻る動作）を１サイクルとして、この繰り返しにより、次々にギャングボンディングを行う。
【００８１】
したがって、本実施の形態１のボンディング方法（フェイスアップボンディング）によれば、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作毎に、支持台２の支持面２ａの清掃を１回、さらに、加圧ヘッド３の加圧面３ａの清掃を２回行うことができる。
【００８２】
本実施の形態１のボンディング方法および装置によれば、以下のような作用効果が得られる。
【００８３】
すなわち、支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとを清掃する第１清掃手段である回転ブラシ６が設けられ、かつ加圧ヘッド３の１回のボンディング動作毎に、支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとの両者の清掃が少なくとも１回（本実施の形態１においては、加圧面３ａが２回および支持面２ａが１回それぞれ清掃される）行われることにより、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作時間を延ばさずに、支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとを常に清潔な状態に保つことができる。
【００８４】
これにより、支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとにおいて、共晶合金や錫めっきなどのめっき屑による異物やシリコン破砕屑の付着を防止できるため、ボンディング時に半導体素子１の割れや欠けなどの不良が発生することを防止できる。
【００８５】
したがって、ギャングボンディングに必要不可欠のツール表面の平坦度保持が可能になり、半導体素子１の歩留りを向上させることができ、その結果、信頼度の高いボンディング（本実施の形態１においてはギャングボンディング）を実現かつ持続させることができる。
【００８６】
また、加圧ヘッド３の加圧面３ａおよび支持台２の支持面２ａを回転ブラシ６（第１清掃手段）と砥石１３（第２清掃手段）とによって擦って清掃することにより、加圧面３ａや支持面２ａに粘着性を有する異物が付着している場合であっても、確実にその異物を除去することができる。
【００８７】
その結果、前記同様、半導体素子１の割れや欠けなどの不良の発生を防止することができる。
【００８８】
さらに、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作時間を延ばさずに支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとを常に清潔な状態に保つことができるため、ボンディングの高能率化を図ることができる。
【００８９】
なお、移動ステージ９が加圧ヘッド３の加圧面３ａを清掃する着脱可能な第２清掃手段である砥石１３を備えることにより、フェイスアップボンディング時には、回転ブラシ６と砥石１３とによって、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作毎に、支持台２の支持面２ａを１回清掃しかつ加圧ヘッド３の加圧面３ａを２回清掃することができる。
【００９０】
したがって、フェイスアップボンディング時においては、加圧ヘッド３の加圧面３ａのクリーン化をさらに強化することができるため、半導体素子１の破砕屑などの異物を確実に除去でき、その結果、半導体素子１の割れや欠けなどの不良の発生をさらに防止できる。
【００９１】
さらに、半導体素子１の電極１ａ群とテープキャリア４のインナリード４ａ群とが一括してかつそれぞれがバンプ１２を介して電気的に接続されることにより、ギャングボンディングにおける半導体素子１の歩留りを向上できるとともに、信頼度の高いギャングボンディングを実現かつ持続させることができる。
【００９２】
なお、ギャングボンディングにおいても、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作時間を延ばさずに支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとを常に清潔な状態に保つことができ、その結果、ギャングボンディングの高能率化を図ることができる。
【００９３】
また、ボンディング装置に異物吸引手段１５が設けられていることにより、加圧ヘッド３の加圧面３ａもしくは支持台２の支持面２ａから除去した異物を異物吸引手段１５によって吸引することができる。
【００９４】
これにより、ボンディング装置のボンディング部１０およびその近傍を常に清潔な状態にすることができ、その結果、ボンディング時の半導体素子１の割れや欠けなどの不良の発生を防止できる。
【００９５】
（実施の形態２）
図４は本発明による他の実施の形態のボンディング装置（フェイスダウン方式）の構造を示す部分斜視図、図５は本発明による他の実施の形態のボンディング装置（フェイスダウン方式）の構造を一部破断して示す部分側面図、図６は本発明による他の実施の形態のボンディング装置（フェイスダウン方式）の構造を示す部分側面図、図７は本発明による他の実施の形態のボンディング装置（フェイスダウン方式）を用いたボンディング方法を示す部分正面図、図８は本発明による他の実施の形態のボンディング方法（フェイスダウン方式）におけるボンディング手順を示すフローチャート、図９は図１に示す本発明のボンディング装置（フェイスアップ方式）と図４に示す本発明の他の実施の形態であるボンディング装置（フェイスダウン方式）とにおける構造の比較を表す構造比較図である。
【００９６】
本実施の形態２のボンディング装置は、フェイスダウンボンディングを行うものであるが、図４に示す第３認識手段であるプリズム３７と図１に示す第２清掃手段である砥石１３とを交換することにより、フェイスアップボンディングも行うことが可能なボンディング装置である。
【００９７】
なお、本実施の形態２では、フェイスダウンボンディングによって素子搭載基板であるテープキャリア４（素子搭載部材）に半導体素子１をボンディングする場合について説明する。
【００９８】
また、本実施の形態２におけるボンディング方法は、半導体素子１のバンプ１２付きの電極１ａ群とテープキャリア４の基板電極４ｂ（電極）群とを一括してかつそれぞれバンプ１２を介して電気的に接続するもの（いわゆるギャングボンディング）である。
【００９９】
ここで、図４に示す本実施の形態２におけるボンディング装置の構成は、図９に示す構造比較図のように、実施の形態１で説明した図１に示すボンディング装置における砥石１３（第２清掃手段）を図４に示す第３認識手段であるプリズム３７に置き換えるだけであり、その他の構成については図１に示すボンディング装置と同様であるため、その重複説明は省略する。
【０１００】
なお、プリズム３７は、加圧ヘッド３によって吸着保持された半導体素子１の位置を認識する着脱可能な部材である。
【０１０１】
また、本実施の形態２のボンディング装置のボンディングツールである加圧ヘッド３は、真空吸着手段３ｂを有するものであり、真空吸着手段３ｂによって加圧ヘッド３の加圧面３ａにおいて半導体素子１を吸着保持することができる。
【０１０２】
図４〜図９を用いて、本実施の形態２によるボンディング方法について説明する。
【０１０３】
なお、本実施の形態２のボンディング方法においても、実施の形態１と同様に、不透明なフィルム基材からなるテープキャリア４の片面に形成された配線パターンにバンプ１２付きの半導体素子１をボンディングする場合について説明する。
【０１０４】
予め、加圧ヘッド３と支持台２と吸着ノズル８ｄとが１つの軸上で停止可能な位置を原点位置とし、この原点位置の座標を定めるとともに、コンピュータ制御部２８に記憶させておく。
【０１０５】
その後、テープガイド２５により素子搭載基板であるテープキャリア４（素子搭載部材）をボンディング位置２４に保持させ、リード認識カメラ５によってテープキャリア４の基板電極４ｂの位置を認識するリード位置認識３３を行う。
【０１０６】
つまり、図示しないテープローダなどにセットされたテープキャリア４を、図示しないテンションプーリあるいはスプロケットホイールなどを介して、一定ピッチで送り、ボンディング部１０のボンディング位置２４に移動させ、テープガイド２５により保持する。
【０１０７】
続いて、テープキャリア４上の基板電極４ｂの複数点をＣＣＤカメラなどのリード認識カメラ５によって検出し、画像処理部２６、データ処理部２７にその検出結果を転送して基板電極４ｂの位置を認識する。
【０１０８】
なお、基板電極４ｂの位置を認識する際には、テープキャリア４の片面に形成された配線パターンを認識してもよい。
【０１０９】
一方、半導体素子１は、支持台２に対して相対的に接近離反する加圧ヘッド３によって吸着保持される。すなわち、図８に示す素子吸着３８を行う。
【０１１０】
まず、ウェハＹテーブル２３において、粘着テープに貼られた半導体ウェハ７から、ピックアップ移送部８のアーム８ａの先端の吸着ノズル８ｄによって、１つずつ半導体素子１を吸着して拾い上げ（ピックアップし）、その後、図５に示すように、反転機構８ｃによって、アーム８ａを１８０°回転（反転）させ、半導体素子１の表面１ｂと裏面１ｃ（図７参照）とを反転させる。
【０１１１】
さらに、アーム８ａによって、表面１ｂと裏面１ｃとを反転させた半導体素子１を所定位置まで回転移送する。
【０１１２】
一方、加圧ヘッド３も前記所定位置まで移動させ、その後、下降させる。
【０１１３】
そこで、アーム８ａの吸着ノズル８ｄから加圧ヘッド３に半導体素子１を受け渡す。
【０１１４】
つまり、加圧ヘッド３の加圧面３ａが半導体素子１の裏面１ｃを吸着保持する。
【０１１５】
その後、加圧ヘッド３は半導体素子１を吸着保持したまま上昇する。同時に、移動ステージ９が動作し、移動ステージ９のＹステージ９ｂに設けられたプリズム３７を加圧ヘッド３の下方に配置させる。
【０１１６】
この際、プリズム３７の右端上方に素子認識カメラ１１を配置させてある。なお、素子認識カメラ１１は、図示しないＸ−Ｙ−Ｚ方向に調整可能な固定台に取り付けられている。
【０１１７】
続いて、加圧ヘッド３によって吸着保持された半導体素子１の位置を認識する素子位置認識３０を行う（図８参照）。
【０１１８】
これは、図６に示す素子認識カメラ１１によって、かつプリズム３７を用い、半導体素子１の２点を検出して、その位置認識を行う。
【０１１９】
その後、半導体素子１を吸着保持した加圧ヘッド３と支持台２とをボンディング部１０におけるボンディング位置２４にＸ−Ｙ−θ補正して移動させる。
【０１２０】
つまり、データ処理部２７によって、半導体素子１の電極１ａとテープキャリア４の基板電極４ｂとの相対位置（Ｘ，Ｙ，θ）を補正し、移動ステージ９のＸステージ９ａあるいはＹステージ９ｂを駆動させて支持台２をボンディング位置２４まで、さらに、ヘッドＹテーブル１９とヘッドＸテーブル２０とを駆動させて加圧ヘッド３をボンディング位置２４まで移動させる。
【０１２１】
これにより、支持台２は加圧ヘッド３の下方に配置される。
【０１２２】
上記動作により、半導体素子１とテープキャリア４との位置を合わせる。すなわち、図７に示すように、バンプ１２付きの電極１ａとテープキャリア４の基板電極４ｂとの位置を合わせる。
【０１２３】
なお、半導体素子１の電極１ａと基板電極４ｂとの位置合わせを行う際に、高精度の位置合わせが必要な場合には、例えば、テープガイド２５と加圧ヘッド３との中間に可動タイプの認識カメラを設置し、半導体素子１の電極１ａと基板電極４ｂの重なり状況を検出して、さらに位置補正することも可能である。
【０１２４】
続いて、支持台２と加圧ヘッド３とにより、半導体素子１とテープキャリア４とを加圧してテープキャリア４に半導体素子１を電気的に接続する（ボンディングする）。
【０１２５】
ボンディングする際には、所定の温度まで加熱された加圧ヘッド３をボンディングヘッド部１８によって下降させ、また、支持台２を所定の位置まで上昇させる。
【０１２６】
その後、支持台２と加圧ヘッド３とにより、半導体素子１とテープキャリア４とを加圧してテープキャリア４に半導体素子１を接続する。
【０１２７】
すなわち、基板電極４ｂと半導体素子１の電極１ａとをバンプ１２を介して熱圧着するボンディング３２を行う。
【０１２８】
ここで、本実施の形態２においては、半導体素子１の電極１ａ群とテープキャリア４の基板電極４ｂ（電極）群とを一括してかつそれぞれバンプ１２を介して電気的に接続する（ギャングボンディングする）。
【０１２９】
ボンディング完了３４後、加圧ヘッド３と支持台２とをボンディング位置２４から移動させて前記原点位置に戻す際に、加圧ヘッド３の加圧面３ａと支持台２の支持面２ａとを清掃する。
【０１３０】
すなわち、ボンディング完了３４後、加圧ヘッド３を上昇させ、かつ、支持台２を下降させる。さらに、移動ステージ９を移動させて支持台２を原点位置に戻す際に、回転ブラシ６と支持台２の支持面２ａとを擦り合わせる。
【０１３１】
これにより、支持面２ａを清掃する支持面清掃３５を行う。
【０１３２】
その後、昇降駆動機構１４によって回転ブラシ６を加圧ヘッド３と同じ高さまで上昇させる。
【０１３３】
続いて、加圧ヘッド３を原点位置に戻す際に、回転ブラシ６と加圧ヘッド３の加圧面３ａとを擦り合わせる。
【０１３４】
これにより、加圧面３ａを清掃する第１ツール清掃３１を行う。
【０１３５】
なお、回転ブラシ６によって除去された異物は、異物吸引手段１５によって吸引して集める。
【０１３６】
これにより、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作（本実施の形態２においては、加圧ヘッド３が前記原点位置からスタートし、ボンディング位置２４で１回ギャングボンディングを行って、再び前記原点位置に戻る動作）を１サイクルとして、この繰り返しにより、次々にギャングボンディングを行う。
【０１３７】
したがって、本実施の形態２のボンディング方法（フェイスダウンボンディング）によれば、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作毎に、支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとの清掃をそれぞれ１回行うことができる。
【０１３８】
本実施の形態２のボンディング方法および装置によれば、以下のような作用効果が得られる。
【０１３９】
すなわち、半導体ウェハ７から拾い上げた（ピックアップした）半導体素子１の表面１ｂと裏面１ｃとを反転させて加圧ヘッド３に移送する反転自在のアーム８ａがピックアップ移送部８に設けられ、かつ移動ステージ９において、着脱可能な第２清掃手段である砥石１３（図１参照）または着脱可能な第３認識手段のうちの何れか一方を選択的に取り付けることにより（本実施の形態２においては、第３認識手段を取り付けた場合を説明した）、同一のボンディング装置によって、フェイスアップボンディングとフェイスダウンボンディングの何れかを選択して行うことができる（フェイスアップボンディングについては、実施の形態１を参照）。
【０１４０】
その結果、フェイスアップとフェイスダウンとの両方のボンディングを行えるボンディング装置を用いることにより、素子搭載基板がテープ状のもの、すなわちテープキャリア４であってもこれと半導体素子１とをボンディングすることができる。
【０１４１】
さらに、フェイスダウンボンディング時にも、第１清掃手段である回転ブラシ６によって、加圧ヘッドの１回のボンディング動作毎に、支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとを１回ずつ清掃することができる。これにより、加圧ヘッド３の加圧面３ａと支持台２の支持面２ａとに付着する異物を除去することができる。
【０１４２】
なお、本実施の形態２によるその他の作用効果については、実施の形態１で説明した作用効果と同様であるため、その重複説明は省略する。
【０１４３】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１４４】
例えば、実施の形態２においては、フェイスダウンボンディングを行う際に、移動ステージ９上に第３認識手段であるプリズム３７を設置した場合について説明したが、加圧ヘッド３に吸着保持された半導体素子１の位置を下方から認識できる手段であれば、移動ステージ９上に他の認識カメラなどを設置してこれによって半導体素子１の電極１ａの位置を認識してもよい。
【０１４５】
また、移動ステージ９上に、支持台２やプリズム３７に加えて、フラックスや導電樹脂などの塗布台を設置してもよい。
【０１４６】
これにより、熱圧着以外のリフローなどによって半導体素子１を素子搭載基板に接続する際に、前記塗布台を利用することができる。
【０１４７】
つまり、ボンディングツールである加圧ヘッド３に真空吸着した半導体素子１の位置認識完了後、移動ステージ９を動作させ、前記塗布台を加圧ヘッド３の下方に配置させる。その後、半導体素子１の表面１ｂにフラックスなどを転写塗布し、インナリード４ａ上に位置決めして半導体素子１を搭載する。続いて、リフローを行って半導体素子１を素子搭載基板に接続する。
【０１４８】
また、実施の形態１，２においては、素子搭載部材であるテープキャリア４に半導体素子１をボンディングする場合について説明したが、前記素子搭載部材は、テープキャリア４の代わりとして、専用治具に挿入したセラミック基板などの素子搭載部材（配線基板）、ハイブリッドＩＣ基板、プリント基板などであってもよい。
【０１４９】
さらに、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）の代わりとして、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）などにおいても、実施の形態１，２で説明したボンディング方法を適用させることができる。この場合には、製品の搬送、位置決め機構部などを変える必要があることは言うまでもない。
【０１５０】
また、実施の形態１のボンディング装置においては、ピックアップ移送部８にアーム８ａを反転させる反転機構８ｃが設置された場合について説明したが、実施の形態１のボンディング装置のようにフェイスアップボンディングを行うボンディング装置においては、反転機構８ｃは設置されていなくてもよい。
【０１５１】
なお、反転機構８ｃが設置されていないボンディング装置であっても、その他の構成が、実施の形態１のボンディング装置と同じであれば、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作毎に、支持台２の支持面２ａの清掃を１回、さらに、加圧ヘッド３の加圧面３ａの清掃を２回行うことができる。
【０１５２】
また、実施の形態１，２におけるボンディング方法では、バンプを介して半導体素子と素子搭載基板（素子搭載部材）とを接続するギャングボンディングの場合について説明したが、ギャングボンディング以外のボンディング方法であってもよい。
【０１５３】
なお、実施の形態１では、移動ステージ９に第２清掃手段である砥石１３が設置されている場合を、また、実施の形態２では、移動ステージ９に第３認識手段であるプリズム３７が設置されている場合を説明したが、実施の形態１，２においては、移動ステージ９に砥石１３とプリズム３７との両者が設置されていてもよい。
【０１５４】
さらに、第１清掃手段および第２清掃手段は、加圧ヘッド３の加圧面３ａまたは支持台２の支持面２ａをそれぞれ擦って清掃するものであれば、回転ブラシ６あるいは砥石１３以外の清掃手段であってもよい。
【０１５５】
【発明の効果】
本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【０１５６】
（１）．支持台の支持面と加圧ヘッドの加圧面とを清掃する第１清掃手段が設けられ、かつ加圧ヘッドの１回のボンディング動作毎に、支持台の支持面と加圧ヘッドの加圧面との両者の清掃が少なくとも１回行われることにより、支持台の支持面と加圧ヘッドの加圧面とを常に清潔な状態に保つことができる。これにより、支持台の支持面と加圧ヘッドの加圧面とにおいて異物やシリコン破砕屑の付着を防止できるため、加圧面の片当たりを防止でき、全面均一な圧着荷重が掛かることにより、圧着強度一様な信頼度の高いボンディングが可能になる。また、ボンディング時に半導体素子の割れや欠けなどの不良の発生を防止できる。したがって、半導体素子の歩留りを向上させることができ、その結果、信頼度の高いボンディングを実現かつ持続させることができる。
【０１５７】
（２）．前記（１）により、ボンディングの高能率化を図ることができる。
【０１５８】
（３）．拾い上げた半導体素子の表裏面を反転させて加圧ヘッドに移送する反転自在の移送部材がピックアップ移送部に設けられ、かつ移動ステージにおいて、着脱可能な第２清掃手段または着脱可能な第３認識手段のうちの何れか一方を選択的に取り付けることにより、同一のボンディング装置によって、フェイスアップボンディングとフェイスダウンボンディングの何れかを選択して行うことができる。これにより、１台のボンディング装置によってフェイスアップとフェイスダウンとの両方を行えるため、ボンディング装置に対する投資抑制を行うことができ、ボンディング装置の原価低減を実現させることができる。
【０１５９】
（４）．フェイスアップとフェイスダウンとの両方のボンディングを行えるボンディング装置を用いることにより、素子搭載基板がテープ状のものであっても素子搭載基板と半導体素子とをボンディングすることができる。
【０１６０】
（５）．移動ステージが加圧ヘッドの加圧面を清掃する第２清掃手段を備えることにより、フェイスアップボンディング時には、第１および第２清掃手段によって、加圧ヘッドの１回のボンディング動作毎に支持台の支持面を１回清掃しかつ加圧ヘッドの加圧面を２回清掃することができる。したがって、フェイスアップボンディング時においては、加圧ヘッドの加圧面のクリーン化をさらに強化することができる。
【０１６１】
（６）．フェイスダウンボンディング時にも、第１清掃手段によって、加圧ヘッドの１回のボンディング動作毎に、支持台の支持面と加圧ヘッドの加圧面とを１回清掃することができる。
【０１６２】
（７）．半導体素子の電極群と素子搭載基板の電極群とが一括してかつそれぞれがバンプを介して電気的に接続されることにより、ギャングボンディングにおける半導体素子の歩留りを向上できるとともに、信頼度の高いギャングボンディングを実現かつ持続させることができる。
【０１６３】
（８）．ギャングボンディングにおいても、加圧ヘッドの１回のボンディング動作時間を延ばさずに支持台の支持面と加圧ヘッドの加圧面とを常に清潔な状態に保つことができ、その結果、ギャングボンディングの高能率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるボンディング装置（フェイスアップ方式）の構造の実施の形態の一例を示す部分斜視図である。
【図２】本発明のボンディング装置（フェイスアップ方式）を用いたボンディング方法の実施の形態の一例を示す部分正面図である。
【図３】本発明のボンディング方法（フェイスアップ方式）におけるボンディング手順の実施の形態の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明による他の実施の形態のボンディング装置（フェイスダウン方式）の構造を示す部分斜視図である。
【図５】本発明による他の実施の形態のボンディング装置（フェイスダウン方式）の構造を一部破断して示す部分側面図である。
【図６】本発明による他の実施の形態のボンディング装置（フェイスダウン方式）の構造を示す部分側面図である。
【図７】本発明による他の実施の形態のボンディング装置（フェイスダウン方式）を用いたボンディング方法を示す部分正面図である。
【図８】本発明による他の実施の形態のボンディング方法（フェイスダウン方式）におけるボンディング手順を示すフローチャートである。
【図９】図１に示す本発明のボンディング装置（フェイスアップ方式）と図４に示す本発明の他の実施の形態であるボンディング装置（フェイスダウン方式）とにおける構造の比較を表す構造比較図である。
【符号の説明】
１ 半導体素子
１ａ 電極
１ｂ 表面
１ｃ 裏面
２ 支持台
２ａ 支持面
３ 加圧ヘッド
３ａ 加圧面
３ｂ 真空吸着手段
４ テープキャリア（素子搭載部材）
４ａ インナリード（電極）
４ｂ 基板電極（電極）
５ リード認識カメラ（第１認識手段）
６ 回転ブラシ（第１清掃手段）
７ 半導体ウェハ
８ ピックアップ移送部
８ａ アーム（移送部材）
８ｂ ピックアップ軸受け
８ｃ 反転機構
８ｄ 吸着ノズル
９ 移動ステージ
９ａ Ｘステージ
９ｂ Ｙステージ
１０ ボンディング部
１１ 素子認識カメラ（第２認識手段）
１２ バンプ
１３ 砥石（第２清掃手段）
１３ａ 研磨面
１４ 昇降駆動機構
１５ 異物吸引手段
１６ Ｘ方向
１７ Ｙ方向
１８ ボンディングヘッド部
１９ ヘッドＹテーブル
２０ ヘッドＸテーブル
２１ Ｚ方向
２２ ウェハＸテーブル
２３ ウェハＹテーブル
２４ ボンディング位置
２５ テープガイド
２６ 画像処理部
２７ データ処理部
２８ コンピュータ制御部
２９ 素子搭載
３０ 素子位置認識
３１ 第１ツール清掃
３２ ボンディング
３３ リード位置認識
３４ ボンディング完了
３５ 支持面清掃
３６ 第２ツール清掃
３７ プリズム（第３認識手段）
３８ 素子吸着
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造技術に関し、特に、半導体素子が有する電極群に対して一括してボンディングを行うボンディング技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下に説明する技術は、本発明を研究、完成するに際し、本発明者によって検討されたものであり、その概要は次のとおりである。
【０００３】
半導体素子を搭載する素子搭載基板が薄膜のテープ状のものである場合、半導体素子の電極と素子搭載基板の電極との接続においては、半導体素子が有する電極群と素子搭載基板が有する電極群とをバンプによって一括して接続するギャングボンディングが行われることが多い。
【０００４】
ここで、ギャングボンディングを行うボンディング装置としては、例えば、特開平２−１０９３４６号公報や特開平３−１４７３４２号公報に開示されたものがある。
【０００５】
このボンディング装置を用いたボンディング方法について説明する。
【０００６】
まず、テープローダにセットされたテープキャリア（素子搭載基板）を、テンションプーリを介しかつスプロケットホイールなどにより、一定ピッチでボンディング位置に送る。
【０００７】
ここで、テープキャリア上のインナリードの複数点をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラなどのリード検出専用カメラによって検出し、インナリードの位置を認識する。
【０００８】
一方、チップトレイまたは粘着シート上の半導体ウェハから半導体素子（ＩＣチップともいう）をピックアップ移送部（ピックアップヘッドともいう）によって１個ずつピックアップし、その後、支持台の支持面に移載する。
【０００９】
ここで、チップ認識専用カメラによって、半導体素子の２点を検出し、その後、支持台をボンディング位置に移動させる。
【００１０】
なお、半導体素子を支持した支持台がテープキャリアのテープガイド板の下面に移動する際に、半導体素子に対して気体吐出口から気体を吹き付け、半導体素子の能動面のシリコン破砕屑や異物などを除去する。
【００１１】
さらに、並行して、インナリードとの相対位置（Ｘ，Ｙ，θ）の補正動作を行い、半導体素子の電極とインナリードとの位置を合わせる。
【００１２】
その後、加熱された加圧ヘッド（ボンディングツールともいう）によって、インナリードと半導体素子の電極とをバンプを介して加圧接合する。
【００１３】
なお、加圧ヘッドは、インナリードに施されているめっきや共晶合金などが付着することにより、その熱伝導率が低下したり、あるいは、平坦度が悪化するため、Ｎ回のボンディングが終わるとツールクリーニング機構が動作し、加圧ヘッドを清掃する構造となっている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記した技術におけるボンディング装置には、以下のような問題点が挙げられる。
【００１５】
（１）．半導体素子を搭載する支持台の支持面には、半導体素子の裏面に残留した粘着シートの糊が付着するため、シリコン破砕屑や異物などが付着する。その際、気体の吹き付けだけでは、シリコン破砕屑や異物を完全には除去できないため、ボンディング時に半導体素子の割れまたは欠けなどの不良が発生しやすく、信頼度の高いボンディングを持続させることが難しい。
【００１６】
（２）．加圧ヘッドの清掃がボンディングサイクル（例えば、加圧ヘッドの１回のボンディング動作）に組み込まれていないことにより、Ｎ回のボンディング毎に加圧ヘッドを清掃している。これにより、Ｎを小さくするとクリーニング時間が増大して生産性が低下し、Ｎを大きくすると加圧ヘッドの汚れの影響により、品質を低下させることになる。
【００１７】
（３）．半導体素子の表面を上向きにしてボンディングを行うフェイスアップボンディング方式のボンディング装置は、素子搭載基板の上方からその配線パターンを認識する構造である。ところが、素子搭載部材である素子搭載基板がテープキャリアであり、さらに、テープキャリアが不透明で、かつ、配線パターンがテープキャリア上に形成されている場合に、フェイスアップ方式でボンディングを行おうとすると、配線パターンを裏向け（裏側）にしてテープキャリアを搬送させる必要がある。しかし、ボンディング装置の構造上、素子搭載基板の上方からその裏側に配置された配線パターンは認識できないため、ボンディングを行うことができない。したがって、テープキャリアをボンディングする際には、フェイスダウンボンディングが可能なボンディング装置が必要となる（テープキャリアのボンディングにおいては、フェイスダウンボンディングが可能なボンディング装置に限定されてしまう）。
【００１８】
本発明の目的は、ギャングボンディングの高信頼度化を図るとともに高能率化を図るボンディング装置を提供することにある。
【００１９】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００２３】
すなわち、本発明によるボンディング装置は、支持面を備えた支持台と、前記支持台とこれに対して相対的に接近離反しかつ加圧面を備えた加圧ヘッドと、素子搭載基板などの素子搭載部材の位置を認識する第１認識手段と、半導体素子の位置を認識する第２認識手段と、前記支持台の支持面と前記加圧ヘッドの加圧面とを清掃する第１清掃手段と、前記半導体素子を拾い上げて前記支持台または前記加圧ヘッドに移送するピックアップ移送部と、前記支持台を備えた移動ステージと、前記支持台と前記加圧ヘッドとにより半導体素子と素子搭載部材とを加圧して前記素子搭載部材に前記半導体素子を接続するボンディング部とを有し、前記加圧ヘッドの１回のボンディング動作毎に、前記支持台の支持面と前記加圧ヘッドの加圧面との両者の清掃がそれぞれ少なくとも１回行われ、拾い上げた前記半導体素子の表裏面を反転させて前記加圧ヘッドに移送する反転自在の移送部材が前記ピックアップ移送部に設けられ、かつ前記移動ステージに前記加圧ヘッドの加圧面を清掃する着脱可能な第２清掃手段または前記加圧ヘッドによって吸着保持された半導体素子の位置を認識する着脱可能な第３認識手段のうちの何れか一方もしくはその両者が設置されているものである。
また、本発明によるボンディング装置は、支持面を備えた支持台と、前記支持台とこれに対して相対的に接近離反しかつ加圧面を備えた加圧ヘッドと、素子搭載基板などの素子搭載部材の位置を認識する第１認識手段と、半導体素子の位置を認識する第２認識手段と、前記支持台の支持面と前記加圧ヘッドの加圧面とを清掃する第１清掃手段と、前記半導体素子を拾い上げて前記支持台または前記加圧ヘッドに移送するピックアップ移送部と、前記支持台を備えた移動ステージと、前記支持台と前記加圧ヘッドとにより半導体素子と素子搭載部材とを加圧して前記素子搭載部材に前記半導体素子を接続するボンディング部とを有し、前記加圧ヘッドの１回のボンディング動作毎に、前記支持台の支持面と前記加圧ヘッドの加圧面との両者の清掃がそれぞれ少なくとも１回行われ、前記移動ステージに前記加圧ヘッドの加圧面を清掃する着脱可能な第２清掃手段が設けられ、前記加圧ヘッドの１回のボンディング動作毎に、前記加圧ヘッドの加圧面を２回清掃し得るものである。
【００２４】
これにより、加圧ヘッドの１回のボンディング動作時間を延ばさずに、支持台の支持面と加圧ヘッドの加圧面とを常に清潔な状態に保つことができる。
【００２５】
したがって、支持台の支持面と加圧ヘッドの加圧面とにおいて、共晶合金やめっき屑などの異物やシリコン破砕屑の付着を防止できるため、ボンディング時に半導体素子の割れや欠けなどの不良が発生することを防止できる。
【００２６】
その結果、半導体素子の歩留りを向上させることができ、さらに、信頼度の高いボンディングを実現かつ持続させることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は本発明によるボンディング装置（フェイスアップ方式）の構造の実施の形態の一例を示す部分斜視図、図２は本発明のボンディング装置（フェイスアップ方式）を用いたボンディング方法の実施の形態の一例を示す部分正面図、図３は本発明のボンディング方法（フェイスアップ方式）におけるボンディング手順の実施の形態の一例を示すフローチャートである。
【００３０】
本実施の形態１のボンディング装置は、フェイスアップボンディングを行うものであるが、図１に示す砥石１３（第２清掃手段）を第３認識手段であるプリズム３７（図４参照）に交換することにより、フェイスダウンボンディングを行うことも可能なボンディング装置であり、本実施の形態１においては、フェイスアップボンディングによって素子搭載基板であるテープキャリア４（素子搭載部材）に半導体素子１をボンディングする場合について説明する。
【００３１】
さらに、本実施の形態１におけるボンディング方法は、半導体素子１のバンプ１２付きの電極１ａ群とテープキャリア４のインナリード４ａ（電極）群とを一括してかつそれぞれバンプ１２を介して電気的に接続するもの（いわゆるギャングボンディング）である。
【００３２】
ここで、図１および図２を用いて、本実施の形態１によるボンディング装置の構成について説明すると、支持面２ａを備えた支持台２と、支持台２とこれに対して相対的に接近離反し、かつ加圧面３ａを備えたボンディングツールである加圧ヘッド３と、テープキャリア４の位置を認識する第１認識手段であるリード認識カメラ５と、半導体素子１の位置を認識する第２認識手段である素子認識カメラ１１と、支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとを清掃する第１清掃手段である回転ブラシ６と、ダイシング済みの半導体ウェハ７から半導体素子１を拾い上げて支持台２に移送するピックアップ移送部８と、支持台２を備えた移動ステージ９と、支持台２と加圧ヘッド３とにより半導体素子１とテープキャリア４とを加圧してテープキャリア４に半導体素子１を接続するボンディング部１０とからなり、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作毎に、支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとの両者の清掃がそれぞれ少なくとも１回（本実施の形態１においては、加圧面３ａが２回および支持面２ａが１回それぞれ清掃される）行われるものである。
【００３３】
さらに、ピックアップ移送部８には、半導体ウェハ７から拾い上げた半導体素子１の表面１ｂと裏面１ｃとを反転させて加圧ヘッド３に移送する反転自在のアーム８ａ（移送部材）が設けられており、かつ、移動ステージ９に加圧ヘッド３の加圧面３ａを清掃する着脱可能な砥石１３（第２清掃手段）が設置されている。
【００３４】
ここで、移動ステージ９に砥石１３が設置されていることによって、本実施の形態１のボンディング装置は、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作毎に、加圧ヘッド３の加圧面３ａを２回清掃し得るものである。
【００３５】
つまり、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作毎に、回転ブラシ６と砥石１３とによって１回ずつ加圧面３ａを清掃するものである。
【００３６】
なお、本実施の形態１による素子搭載基板（素子搭載部材）は、インナリード４ａに接続する配線パターンをその片面に有し、かつ不透明な（ただし、透明であってもよい）フィルム基材によって形成されたテープキャリア４である。
【００３７】
また、支持台２は支持面２ａに半導体素子１を搭載する素子搭載台であり、移動ステージ９に設置されている。
【００３８】
さらに、移動ステージ９は、Ｘ方向１６に移動可能なＸステージ９ａと、Ｙ方向１７に移動可能なＹステージ９ｂとから構成され、本実施の形態１においては、支持台２、砥石１３、昇降駆動機構１４などがＹステージ９ｂに設置されている。
【００３９】
また、ボンディング部１０には、テープキャリア４をボンディング位置２４に保持させるテープガイド２５が設置されている。
【００４０】
したがって、ボンディング時には、加圧ヘッド３がテープガイド２５のボンディング位置２４の上方に移動し、支持台２がテープガイド２５のボンディング位置２４の下方に移動して、加圧ヘッド３と支持台２とによって半導体素子１をテープキャリア４にボンディングする。
【００４１】
ここで、加圧ヘッド３は、図示しないヒータにより、例えば、５００℃程度に加熱されており、支持台２とともに半導体素子１とテープキャリア４とを加圧するものであり、ボンディングヘッド部１８に取り付けられており、ボンディングヘッド部１８が加圧ヘッド３をＺ方向２１に昇降させるヘッド昇降機構を有している。
【００４２】
さらに、本実施の形態１においては、ボンディングヘッド部１８が、Ｙ方向１７に移動可能なヘッドＹテーブル１９に取り付けられ、さらに、ヘッドＹテーブル１９がＸ方向１６に移動可能なヘッドＸテーブル２０に取り付けられ、ヘッドＹテーブル１９とヘッドＸテーブル２０とが一体化されている。
【００４３】
なお、ヘッドＹテーブル１９にはリード認識カメラ５も取り付けられている。
【００４４】
さらに、素子認識カメラ１１は、図示しないＸ−Ｙ−Ｚ方向に調整可能な固定台に取り付けられている。
【００４５】
また、回転ブラシ６は、回転可能な中空の棒状部材の周囲に細く短い多数のワイヤが取り付けられたものであり、バキューム吸引用の小孔が設けられており、加圧ヘッド３の加圧面３ａまたは支持台２の支持面２ａに回転しながら接触して加圧面３ａおよび支持面２ａを清掃するものである。
【００４６】
すなわち、本実施の形態１においては、加圧ヘッド３の加圧面３ａまたは支持台２の支持面２ａを擦って清掃する。
【００４７】
なお、回転ブラシ６はこれを昇降させる昇降駆動機構１４によって支持され、加圧ヘッド３の加圧面３ａを清掃する際には、所定位置まで上昇し、支持台２の支持面２ａを清掃する際には、所定位置まで下降する。
【００４８】
さらに、中空の回転ブラシ６には、加圧ヘッド３の加圧面３ａや支持台２の支持面２ａから除去した異物を吸い取る異物吸引手段１５（バキュームクリーナともいう）が取り付けられている。
【００４９】
また、砥石１３は、Ｙステージ９ｂの表面とほぼ平行な研磨面１３ａを有する四角柱のものである。
【００５０】
ここで、本実施の形態１による半導体ウェハ７は、ダイシング後、粘着性テープに張られた状態のままでＸ−Ｙ方向微動機構を有するウェハＹテーブル２３に図示しないウェハカセットリングを介して取り付けられており、既知のメカニズムにより、半導体素子１の良品または不良品を判別し、良品の半導体素子１のみ順次供給する構造になっている。
【００５１】
また、ピックアップ移送部８には、アーム８ａを支持するピックアップ軸受け８ｂと、アーム８ａを反転させる反転機構８ｃとが設けられ、アーム８ａの先端には半導体素子１を吸着しかつ保持可能な吸着ノズル８ｄが取り付けられている。
【００５２】
したがって、ピックアップ移送部８は、ウェハＸテーブル２２とともに前記Ｘ−Ｙ方向微動機構を成すウェハＹテーブル２３上に載置されたダイシング済みの半導体ウェハ７から吸着ノズル８ｄによって所望の半導体素子１をピックアップし、その後、アーム８ａを上昇させ、さらに、ピックアップ軸受け８ｂによってアーム８ａを所定の角度回転させ、移動ステージ９の支持台２上に半導体素子１を移動させ、続いてアーム８ａを下降させて支持台２の支持面２ａに半導体素子１を搭載するものである。
【００５３】
また、本実施の形態１によるボンディング装置には、リード認識カメラ５と素子認識カメラ１１とからの画像を取り込んで予め設定された様々のパターンを検出する画像処理部２６と、インナリード４ａ、半導体素子１のパターン位置情報から、これらを正確に位置決め（重ね合わせ）するために要するＸ，Ｙ，θの位置補正量を計算処理するデータ処理部２７と、全体の制御を行うコンピュータ制御部２８とが設けられている。
【００５４】
次に、図１〜図３を用いて、本実施の形態１のボンディング方法について説明する。
【００５５】
予め、加圧ヘッド３と支持台２と吸着ノズル８ｄとが１つの軸上で停止可能な位置を原点位置とし、この原点位置の座標を定めるとともに、コンピュータ制御部２８に記憶させておく。
【００５６】
その後、図示しない既知の搬送機構によって素子搭載基板であるテープキャリア４（素子搭載部材）をボンディング位置２４に移動させ、リード認識カメラ５によってテープキャリア４のインナリード４ａの位置を認識するリード位置認識３３（図３参照）を行う。
【００５７】
つまり、図示しないテープローダなどにセットされたテープキャリア４を、図示しないテンションプーリあるいはスプロケットホイールなどを介して、一定ピッチで送り、ボンディング部１０のボンディング位置２４に移動させる。
【００５８】
続いて、テープキャリア４上のインナリード４ａの複数点をＣＣＤカメラなどのリード認識カメラ５によって検出し、画像処理部２６、データ処理部２７にその検出結果を転送してインナリード４ａの位置を認識する。
【００５９】
なお、インナリード４ａの位置を認識する際には、テープキャリア４に形成された配線パターンを認識してもよい。
【００６０】
一方、半導体素子１は、支持台２の支持面２ａに搭載される。すなわち、図３に示す素子搭載２９を行う。
【００６１】
ここで、ウェハＹテーブル２３において、粘着テープに貼られた半導体ウェハ７から、ピックアップ移送部８のアーム８ａの先端の吸着ノズル８ｄによって、１つずつ半導体素子１を吸着して拾い上げ（ピックアップし）、かつ、アーム８ａにより、半導体素子１を支持台２の支持面２ａに移送する。
【００６２】
その後、支持面２ａに搭載された半導体素子１の位置を素子認識カメラ１１によって認識するとともに、支持台２に対して相対的に接近離反する加圧ヘッド３の加圧面３ａを清掃する。
【００６３】
すなわち、コンピュータ制御部２８によってＹステージ９ｂとＸステージ９ａとを駆動させ、移動ステージ９上に搭載された支持台２を素子認識カメラ１１の下方に移動させる。
【００６４】
同時に、加圧ヘッド３を移動ステージ９の砥石１３上に移動させ、さらに、ボンディングヘッド部１８が有するヘッド昇降機構によって、加圧ヘッド３の加圧面３ａが砥石１３の研磨面１３ａに僅かに接する程度まで下降させかつ停止させる。
【００６５】
ここで、素子認識カメラ１１によって、例えば、半導体素子１の２点を検出して、半導体素子１の位置の認識である素子位置認識３０（図３参照）を行う。この認識動作において、移動ステージ９は、Ｘ方向１６またはＹ方向１７（あるいは両方向）に反復微動する。これにより、砥石１３の研磨面１３ａに僅かに接した加圧ヘッド３の加圧面３ａが砥石１３との間で擦れて、加圧面３ａの清掃である第１ツール清掃３１を行う。
【００６６】
その後、加圧面３ａが清掃された加圧ヘッド３と半導体素子１を搭載した支持台２とをボンディング部１０におけるボンディング位置２４にＸ，Ｙ，θ補正量に従って移動させる。
【００６７】
つまり、データ処理部２７によって、半導体素子１の電極１ａとテープキャリア４のインナリード４ａとの相対位置（Ｘ，Ｙ，θ）を補正し、移動ステージ９のＸステージ９ａあるいはＹステージ９ｂを駆動させて支持台２をボンディング位置２４まで、さらに、ヘッドＹテーブル１９とヘッドＸテーブル２０とを駆動させて加圧ヘッド３をボンディング位置２４まで移動させる。
【００６８】
なお、半導体素子１の電極１ａとインナリード４ａとの位置合わせを行う際に、高精度の位置合わせが必要な場合には、この後、リード認識カメラ５によって半導体素子１の電極１ａとインナリード４ａの重なり状況を検出して、さらに位置補正することも可能である。
【００６９】
続いて、支持台２と加圧ヘッド３とにより、半導体素子１とテープキャリア４とを加圧してテープキャリア４に半導体素子１を電気的に接続する（ボンディングする）。
【００７０】
ボンディングする際には、所定の温度まで加熱された加圧ヘッド３をボンディングヘッド部１８によって下降させ、かつ、支持台２と加圧ヘッド３とにより、半導体素子１とテープキャリア４とを加圧してテープキャリア４に半導体素子１を接続する。
【００７１】
すなわち、インナリード４ａと半導体素子１の電極１ａとをバンプ１２を介して熱圧着するボンディング３２を行う。
【００７２】
ここで、本実施の形態１においては、半導体素子１の電極１ａ群とテープキャリア４のインナリード４ａ（電極）群とを一括してかつそれぞれバンプ１２を介して電気的に接続する（ギャングボンディングする）。
【００７３】
ボンディング完了３４後、加圧ヘッド３と支持台２とをボンディング位置２４から移動させて前記原点位置に戻す際に、加圧ヘッド３の加圧面３ａと支持台２の支持面２ａとを清掃する。
【００７４】
すなわち、ボンディング完了３４後、加圧ヘッド３を上昇させ、かつ、支持台２を下降させる。さらに、移動ステージ９を移動させて支持台２を原点位置に戻す際に、回転ブラシ６と支持台２の支持面２ａとを擦り合わせる。
【００７５】
これにより、支持面２ａを清掃する支持面清掃３５を行う。
【００７６】
その後、昇降駆動機構１４によって回転ブラシ６を加圧ヘッド３と同じ高さまで上昇させる。
【００７７】
続いて、加圧ヘッド３を原点位置に戻す際に、回転ブラシ６と加圧ヘッド３の加圧面３ａとを擦り合わせる。
【００７８】
これにより、加圧面３ａを清掃する第２ツール清掃３６を行う。
【００７９】
なお、回転ブラシ６によって除去された異物は、異物吸引手段１５によって吸引して集める。
【００８０】
これにより、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作（本実施の形態１においては、加圧ヘッド３が前記原点位置からスタートし、ボンディング位置２４で１回ギャングボンディングを行って、再び前記原点位置に戻る動作）を１サイクルとして、この繰り返しにより、次々にギャングボンディングを行う。
【００８１】
したがって、本実施の形態１のボンディング方法（フェイスアップボンディング）によれば、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作毎に、支持台２の支持面２ａの清掃を１回、さらに、加圧ヘッド３の加圧面３ａの清掃を２回行うことができる。
【００８２】
本実施の形態１のボンディング方法および装置によれば、以下のような作用効果が得られる。
【００８３】
すなわち、支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとを清掃する第１清掃手段である回転ブラシ６が設けられ、かつ加圧ヘッド３の１回のボンディング動作毎に、支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとの両者の清掃が少なくとも１回（本実施の形態１においては、加圧面３ａが２回および支持面２ａが１回それぞれ清掃される）行われることにより、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作時間を延ばさずに、支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとを常に清潔な状態に保つことができる。
【００８４】
これにより、支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとにおいて、共晶合金や錫めっきなどのめっき屑による異物やシリコン破砕屑の付着を防止できるため、ボンディング時に半導体素子１の割れや欠けなどの不良が発生することを防止できる。
【００８５】
したがって、ギャングボンディングに必要不可欠のツール表面の平坦度保持が可能になり、半導体素子１の歩留りを向上させることができ、その結果、信頼度の高いボンディング（本実施の形態１においてはギャングボンディング）を実現かつ持続させることができる。
【００８６】
また、加圧ヘッド３の加圧面３ａおよび支持台２の支持面２ａを回転ブラシ６（第１清掃手段）と砥石１３（第２清掃手段）とによって擦って清掃することにより、加圧面３ａや支持面２ａに粘着性を有する異物が付着している場合であっても、確実にその異物を除去することができる。
【００８７】
その結果、前記同様、半導体素子１の割れや欠けなどの不良の発生を防止することができる。
【００８８】
さらに、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作時間を延ばさずに支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとを常に清潔な状態に保つことができるため、ボンディングの高能率化を図ることができる。
【００８９】
なお、移動ステージ９が加圧ヘッド３の加圧面３ａを清掃する着脱可能な第２清掃手段である砥石１３を備えることにより、フェイスアップボンディング時には、回転ブラシ６と砥石１３とによって、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作毎に、支持台２の支持面２ａを１回清掃しかつ加圧ヘッド３の加圧面３ａを２回清掃することができる。
【００９０】
したがって、フェイスアップボンディング時においては、加圧ヘッド３の加圧面３ａのクリーン化をさらに強化することができるため、半導体素子１の破砕屑などの異物を確実に除去でき、その結果、半導体素子１の割れや欠けなどの不良の発生をさらに防止できる。
【００９１】
さらに、半導体素子１の電極１ａ群とテープキャリア４のインナリード４ａ群とが一括してかつそれぞれがバンプ１２を介して電気的に接続されることにより、ギャングボンディングにおける半導体素子１の歩留りを向上できるとともに、信頼度の高いギャングボンディングを実現かつ持続させることができる。
【００９２】
なお、ギャングボンディングにおいても、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作時間を延ばさずに支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとを常に清潔な状態に保つことができ、その結果、ギャングボンディングの高能率化を図ることができる。
【００９３】
また、ボンディング装置に異物吸引手段１５が設けられていることにより、加圧ヘッド３の加圧面３ａもしくは支持台２の支持面２ａから除去した異物を異物吸引手段１５によって吸引することができる。
【００９４】
これにより、ボンディング装置のボンディング部１０およびその近傍を常に清潔な状態にすることができ、その結果、ボンディング時の半導体素子１の割れや欠けなどの不良の発生を防止できる。
【００９５】
（実施の形態２）
図４は本発明による他の実施の形態のボンディング装置（フェイスダウン方式）の構造を示す部分斜視図、図５は本発明による他の実施の形態のボンディング装置（フェイスダウン方式）の構造を一部破断して示す部分側面図、図６は本発明による他の実施の形態のボンディング装置（フェイスダウン方式）の構造を示す部分側面図、図７は本発明による他の実施の形態のボンディング装置（フェイスダウン方式）を用いたボンディング方法を示す部分正面図、図８は本発明による他の実施の形態のボンディング方法（フェイスダウン方式）におけるボンディング手順を示すフローチャート、図９は図１に示す本発明のボンディング装置（フェイスアップ方式）と図４に示す本発明の他の実施の形態であるボンディング装置（フェイスダウン方式）とにおける構造の比較を表す構造比較図である。
【００９６】
本実施の形態２のボンディング装置は、フェイスダウンボンディングを行うものであるが、図４に示す第３認識手段であるプリズム３７と図１に示す第２清掃手段である砥石１３とを交換することにより、フェイスアップボンディングも行うことが可能なボンディング装置である。
【００９７】
なお、本実施の形態２では、フェイスダウンボンディングによって素子搭載基板であるテープキャリア４（素子搭載部材）に半導体素子１をボンディングする場合について説明する。
【００９８】
また、本実施の形態２におけるボンディング方法は、半導体素子１のバンプ１２付きの電極１ａ群とテープキャリア４の基板電極４ｂ（電極）群とを一括してかつそれぞれバンプ１２を介して電気的に接続するもの（いわゆるギャングボンディング）である。
【００９９】
ここで、図４に示す本実施の形態２におけるボンディング装置の構成は、図９に示す構造比較図のように、実施の形態１で説明した図１に示すボンディング装置における砥石１３（第２清掃手段）を図４に示す第３認識手段であるプリズム３７に置き換えるだけであり、その他の構成については図１に示すボンディング装置と同様であるため、その重複説明は省略する。
【０１００】
なお、プリズム３７は、加圧ヘッド３によって吸着保持された半導体素子１の位置を認識する着脱可能な部材である。
【０１０１】
また、本実施の形態２のボンディング装置のボンディングツールである加圧ヘッド３は、真空吸着手段３ｂを有するものであり、真空吸着手段３ｂによって加圧ヘッド３の加圧面３ａにおいて半導体素子１を吸着保持することができる。
【０１０２】
図４〜図９を用いて、本実施の形態２によるボンディング方法について説明する。
【０１０３】
なお、本実施の形態２のボンディング方法においても、実施の形態１と同様に、不透明なフィルム基材からなるテープキャリア４の片面に形成された配線パターンにバンプ１２付きの半導体素子１をボンディングする場合について説明する。
【０１０４】
予め、加圧ヘッド３と支持台２と吸着ノズル８ｄとが１つの軸上で停止可能な位置を原点位置とし、この原点位置の座標を定めるとともに、コンピュータ制御部２８に記憶させておく。
【０１０５】
その後、テープガイド２５により素子搭載基板であるテープキャリア４（素子搭載部材）をボンディング位置２４に保持させ、リード認識カメラ５によってテープキャリア４の基板電極４ｂの位置を認識するリード位置認識３３を行う。
【０１０６】
つまり、図示しないテープローダなどにセットされたテープキャリア４を、図示しないテンションプーリあるいはスプロケットホイールなどを介して、一定ピッチで送り、ボンディング部１０のボンディング位置２４に移動させ、テープガイド２５により保持する。
【０１０７】
続いて、テープキャリア４上の基板電極４ｂの複数点をＣＣＤカメラなどのリード認識カメラ５によって検出し、画像処理部２６、データ処理部２７にその検出結果を転送して基板電極４ｂの位置を認識する。
【０１０８】
なお、基板電極４ｂの位置を認識する際には、テープキャリア４の片面に形成された配線パターンを認識してもよい。
【０１０９】
一方、半導体素子１は、支持台２に対して相対的に接近離反する加圧ヘッド３によって吸着保持される。すなわち、図８に示す素子吸着３８を行う。
【０１１０】
まず、ウェハＹテーブル２３において、粘着テープに貼られた半導体ウェハ７から、ピックアップ移送部８のアーム８ａの先端の吸着ノズル８ｄによって、１つずつ半導体素子１を吸着して拾い上げ（ピックアップし）、その後、図５に示すように、反転機構８ｃによって、アーム８ａを１８０°回転（反転）させ、半導体素子１の表面１ｂと裏面１ｃ（図７参照）とを反転させる。
【０１１１】
さらに、アーム８ａによって、表面１ｂと裏面１ｃとを反転させた半導体素子１を所定位置まで回転移送する。
【０１１２】
一方、加圧ヘッド３も前記所定位置まで移動させ、その後、下降させる。
【０１１３】
そこで、アーム８ａの吸着ノズル８ｄから加圧ヘッド３に半導体素子１を受け渡す。
【０１１４】
つまり、加圧ヘッド３の加圧面３ａが半導体素子１の裏面１ｃを吸着保持する。
【０１１５】
その後、加圧ヘッド３は半導体素子１を吸着保持したまま上昇する。同時に、移動ステージ９が動作し、移動ステージ９のＹステージ９ｂに設けられたプリズム３７を加圧ヘッド３の下方に配置させる。
【０１１６】
この際、プリズム３７の右端上方に素子認識カメラ１１を配置させてある。なお、素子認識カメラ１１は、図示しないＸ−Ｙ−Ｚ方向に調整可能な固定台に取り付けられている。
【０１１７】
続いて、加圧ヘッド３によって吸着保持された半導体素子１の位置を認識する素子位置認識３０を行う（図８参照）。
【０１１８】
これは、図６に示す素子認識カメラ１１によって、かつプリズム３７を用い、半導体素子１の２点を検出して、その位置認識を行う。
【０１１９】
その後、半導体素子１を吸着保持した加圧ヘッド３と支持台２とをボンディング部１０におけるボンディング位置２４にＸ−Ｙ−θ補正して移動させる。
【０１２０】
つまり、データ処理部２７によって、半導体素子１の電極１ａとテープキャリア４の基板電極４ｂとの相対位置（Ｘ，Ｙ，θ）を補正し、移動ステージ９のＸステージ９ａあるいはＹステージ９ｂを駆動させて支持台２をボンディング位置２４まで、さらに、ヘッドＹテーブル１９とヘッドＸテーブル２０とを駆動させて加圧ヘッド３をボンディング位置２４まで移動させる。
【０１２１】
これにより、支持台２は加圧ヘッド３の下方に配置される。
【０１２２】
上記動作により、半導体素子１とテープキャリア４との位置を合わせる。すなわち、図７に示すように、バンプ１２付きの電極１ａとテープキャリア４の基板電極４ｂとの位置を合わせる。
【０１２３】
なお、半導体素子１の電極１ａと基板電極４ｂとの位置合わせを行う際に、高精度の位置合わせが必要な場合には、例えば、テープガイド２５と加圧ヘッド３との中間に可動タイプの認識カメラを設置し、半導体素子１の電極１ａと基板電極４ｂの重なり状況を検出して、さらに位置補正することも可能である。
【０１２４】
続いて、支持台２と加圧ヘッド３とにより、半導体素子１とテープキャリア４とを加圧してテープキャリア４に半導体素子１を電気的に接続する（ボンディングする）。
【０１２５】
ボンディングする際には、所定の温度まで加熱された加圧ヘッド３をボンディングヘッド部１８によって下降させ、また、支持台２を所定の位置まで上昇させる。
【０１２６】
その後、支持台２と加圧ヘッド３とにより、半導体素子１とテープキャリア４とを加圧してテープキャリア４に半導体素子１を接続する。
【０１２７】
すなわち、基板電極４ｂと半導体素子１の電極１ａとをバンプ１２を介して熱圧着するボンディング３２を行う。
【０１２８】
ここで、本実施の形態２においては、半導体素子１の電極１ａ群とテープキャリア４の基板電極４ｂ（電極）群とを一括してかつそれぞれバンプ１２を介して電気的に接続する（ギャングボンディングする）。
【０１２９】
ボンディング完了３４後、加圧ヘッド３と支持台２とをボンディング位置２４から移動させて前記原点位置に戻す際に、加圧ヘッド３の加圧面３ａと支持台２の支持面２ａとを清掃する。
【０１３０】
すなわち、ボンディング完了３４後、加圧ヘッド３を上昇させ、かつ、支持台２を下降させる。さらに、移動ステージ９を移動させて支持台２を原点位置に戻す際に、回転ブラシ６と支持台２の支持面２ａとを擦り合わせる。
【０１３１】
これにより、支持面２ａを清掃する支持面清掃３５を行う。
【０１３２】
その後、昇降駆動機構１４によって回転ブラシ６を加圧ヘッド３と同じ高さまで上昇させる。
【０１３３】
続いて、加圧ヘッド３を原点位置に戻す際に、回転ブラシ６と加圧ヘッド３の加圧面３ａとを擦り合わせる。
【０１３４】
これにより、加圧面３ａを清掃する第１ツール清掃３１を行う。
【０１３５】
なお、回転ブラシ６によって除去された異物は、異物吸引手段１５によって吸引して集める。
【０１３６】
これにより、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作（本実施の形態２においては、加圧ヘッド３が前記原点位置からスタートし、ボンディング位置２４で１回ギャングボンディングを行って、再び前記原点位置に戻る動作）を１サイクルとして、この繰り返しにより、次々にギャングボンディングを行う。
【０１３７】
したがって、本実施の形態２のボンディング方法（フェイスダウンボンディング）によれば、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作毎に、支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとの清掃をそれぞれ１回行うことができる。
【０１３８】
本実施の形態２のボンディング方法および装置によれば、以下のような作用効果が得られる。
【０１３９】
すなわち、半導体ウェハ７から拾い上げた（ピックアップした）半導体素子１の表面１ｂと裏面１ｃとを反転させて加圧ヘッド３に移送する反転自在のアーム８ａがピックアップ移送部８に設けられ、かつ移動ステージ９において、着脱可能な第２清掃手段である砥石１３（図１参照）または着脱可能な第３認識手段のうちの何れか一方を選択的に取り付けることにより（本実施の形態２においては、第３認識手段を取り付けた場合を説明した）、同一のボンディング装置によって、フェイスアップボンディングとフェイスダウンボンディングの何れかを選択して行うことができる（フェイスアップボンディングについては、実施の形態１を参照）。
【０１４０】
その結果、フェイスアップとフェイスダウンとの両方のボンディングを行えるボンディング装置を用いることにより、素子搭載基板がテープ状のもの、すなわちテープキャリア４であってもこれと半導体素子１とをボンディングすることができる。
【０１４１】
さらに、フェイスダウンボンディング時にも、第１清掃手段である回転ブラシ６によって、加圧ヘッドの１回のボンディング動作毎に、支持台２の支持面２ａと加圧ヘッド３の加圧面３ａとを１回ずつ清掃することができる。これにより、加圧ヘッド３の加圧面３ａと支持台２の支持面２ａとに付着する異物を除去することができる。
【０１４２】
なお、本実施の形態２によるその他の作用効果については、実施の形態１で説明した作用効果と同様であるため、その重複説明は省略する。
【０１４３】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１４４】
例えば、実施の形態２においては、フェイスダウンボンディングを行う際に、移動ステージ９上に第３認識手段であるプリズム３７を設置した場合について説明したが、加圧ヘッド３に吸着保持された半導体素子１の位置を下方から認識できる手段であれば、移動ステージ９上に他の認識カメラなどを設置してこれによって半導体素子１の電極１ａの位置を認識してもよい。
【０１４５】
また、移動ステージ９上に、支持台２やプリズム３７に加えて、フラックスや導電樹脂などの塗布台を設置してもよい。
【０１４６】
これにより、熱圧着以外のリフローなどによって半導体素子１を素子搭載基板に接続する際に、前記塗布台を利用することができる。
【０１４７】
つまり、ボンディングツールである加圧ヘッド３に真空吸着した半導体素子１の位置認識完了後、移動ステージ９を動作させ、前記塗布台を加圧ヘッド３の下方に配置させる。その後、半導体素子１の表面１ｂにフラックスなどを転写塗布し、インナリード４ａ上に位置決めして半導体素子１を搭載する。続いて、リフローを行って半導体素子１を素子搭載基板に接続する。
【０１４８】
また、実施の形態１，２においては、素子搭載部材であるテープキャリア４に半導体素子１をボンディングする場合について説明したが、前記素子搭載部材は、テープキャリア４の代わりとして、専用治具に挿入したセラミック基板などの素子搭載部材（配線基板）、ハイブリッドＩＣ基板、プリント基板などであってもよい。
【０１４９】
さらに、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）の代わりとして、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）などにおいても、実施の形態１，２で説明したボンディング方法を適用させることができる。この場合には、製品の搬送、位置決め機構部などを変える必要があることは言うまでもない。
【０１５０】
また、実施の形態１のボンディング装置においては、ピックアップ移送部８にアーム８ａを反転させる反転機構８ｃが設置された場合について説明したが、実施の形態１のボンディング装置のようにフェイスアップボンディングを行うボンディング装置においては、反転機構８ｃは設置されていなくてもよい。
【０１５１】
なお、反転機構８ｃが設置されていないボンディング装置であっても、その他の構成が、実施の形態１のボンディング装置と同じであれば、加圧ヘッド３の１回のボンディング動作毎に、支持台２の支持面２ａの清掃を１回、さらに、加圧ヘッド３の加圧面３ａの清掃を２回行うことができる。
【０１５２】
また、実施の形態１，２におけるボンディング方法では、バンプを介して半導体素子と素子搭載基板（素子搭載部材）とを接続するギャングボンディングの場合について説明したが、ギャングボンディング以外のボンディング方法であってもよい。
【０１５３】
なお、実施の形態１では、移動ステージ９に第２清掃手段である砥石１３が設置されている場合を、また、実施の形態２では、移動ステージ９に第３認識手段であるプリズム３７が設置されている場合を説明したが、実施の形態１，２においては、移動ステージ９に砥石１３とプリズム３７との両者が設置されていてもよい。
【０１５４】
さらに、第１清掃手段および第２清掃手段は、加圧ヘッド３の加圧面３ａまたは支持台２の支持面２ａをそれぞれ擦って清掃するものであれば、回転ブラシ６あるいは砥石１３以外の清掃手段であってもよい。
【０１５５】
【発明の効果】
本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【０１５６】
（１）．支持台の支持面と加圧ヘッドの加圧面とを清掃する第１清掃手段が設けられ、かつ加圧ヘッドの１回のボンディング動作毎に、支持台の支持面と加圧ヘッドの加圧面との両者の清掃が少なくとも１回行われることにより、支持台の支持面と加圧ヘッドの加圧面とを常に清潔な状態に保つことができる。これにより、支持台の支持面と加圧ヘッドの加圧面とにおいて異物やシリコン破砕屑の付着を防止できるため、加圧面の片当たりを防止でき、全面均一な圧着荷重が掛かることにより、圧着強度一様な信頼度の高いボンディングが可能になる。また、ボンディング時に半導体素子の割れや欠けなどの不良の発生を防止できる。したがって、半導体素子の歩留りを向上させることができ、その結果、信頼度の高いボンディングを実現かつ持続させることができる。
【０１５７】
（２）．前記（１）により、ボンディングの高能率化を図ることができる。
【０１５８】
（３）．拾い上げた半導体素子の表裏面を反転させて加圧ヘッドに移送する反転自在の移送部材がピックアップ移送部に設けられ、かつ移動ステージにおいて、着脱可能な第２清掃手段または着脱可能な第３認識手段のうちの何れか一方を選択的に取り付けることにより、同一のボンディング装置によって、フェイスアップボンディングとフェイスダウンボンディングの何れかを選択して行うことができる。これにより、１台のボンディング装置によってフェイスアップとフェイスダウンとの両方を行えるため、ボンディング装置に対する投資抑制を行うことができ、ボンディング装置の原価低減を実現させることができる。
【０１５９】
（４）．フェイスアップとフェイスダウンとの両方のボンディングを行えるボンディング装置を用いることにより、素子搭載基板がテープ状のものであっても素子搭載基板と半導体素子とをボンディングすることができる。
【０１６０】
（５）．移動ステージが加圧ヘッドの加圧面を清掃する第２清掃手段を備えることにより、フェイスアップボンディング時には、第１および第２清掃手段によって、加圧ヘッドの１回のボンディング動作毎に支持台の支持面を１回清掃しかつ加圧ヘッドの加圧面を２回清掃することができる。したがって、フェイスアップボンディング時においては、加圧ヘッドの加圧面のクリーン化をさらに強化することができる。
【０１６１】
（６）．フェイスダウンボンディング時にも、第１清掃手段によって、加圧ヘッドの１回のボンディング動作毎に、支持台の支持面と加圧ヘッドの加圧面とを１回清掃することができる。
【０１６２】
（７）．半導体素子の電極群と素子搭載基板の電極群とが一括してかつそれぞれがバンプを介して電気的に接続されることにより、ギャングボンディングにおける半導体素子の歩留りを向上できるとともに、信頼度の高いギャングボンディングを実現かつ持続させることができる。
【０１６３】
（８）．ギャングボンディングにおいても、加圧ヘッドの１回のボンディング動作時間を延ばさずに支持台の支持面と加圧ヘッドの加圧面とを常に清潔な状態に保つことができ、その結果、ギャングボンディングの高能率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるボンディング装置（フェイスアップ方式）の構造の実施の形態の一例を示す部分斜視図である。
【図２】本発明のボンディング装置（フェイスアップ方式）を用いたボンディング方法の実施の形態の一例を示す部分正面図である。
【図３】本発明のボンディング方法（フェイスアップ方式）におけるボンディング手順の実施の形態の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明による他の実施の形態のボンディング装置（フェイスダウン方式）の構造を示す部分斜視図である。
【図５】本発明による他の実施の形態のボンディング装置（フェイスダウン方式）の構造を一部破断して示す部分側面図である。
【図６】本発明による他の実施の形態のボンディング装置（フェイスダウン方式）の構造を示す部分側面図である。
【図７】本発明による他の実施の形態のボンディング装置（フェイスダウン方式）を用いたボンディング方法を示す部分正面図である。
【図８】本発明による他の実施の形態のボンディング方法（フェイスダウン方式）におけるボンディング手順を示すフローチャートである。
【図９】図１に示す本発明のボンディング装置（フェイスアップ方式）と図４に示す本発明の他の実施の形態であるボンディング装置（フェイスダウン方式）とにおける構造の比較を表す構造比較図である。
【符号の説明】
１ 半導体素子
１ａ 電極
１ｂ 表面
１ｃ 裏面
２ 支持台
２ａ 支持面
３ 加圧ヘッド
３ａ 加圧面
３ｂ 真空吸着手段
４ テープキャリア（素子搭載部材）
４ａ インナリード（電極）
４ｂ 基板電極（電極）
５ リード認識カメラ（第１認識手段）
６ 回転ブラシ（第１清掃手段）
７ 半導体ウェハ
８ ピックアップ移送部
８ａ アーム（移送部材）
８ｂ ピックアップ軸受け
８ｃ 反転機構
８ｄ 吸着ノズル
９ 移動ステージ
９ａ Ｘステージ
９ｂ Ｙステージ
１０ ボンディング部
１１ 素子認識カメラ（第２認識手段）
１２ バンプ
１３ 砥石（第２清掃手段）
１３ａ 研磨面
１４ 昇降駆動機構
１５ 異物吸引手段
１６ Ｘ方向
１７ Ｙ方向
１８ ボンディングヘッド部
１９ ヘッドＹテーブル
２０ ヘッドＸテーブル
２１ Ｚ方向
２２ ウェハＸテーブル
２３ ウェハＹテーブル
２４ ボンディング位置
２５ テープガイド
２６ 画像処理部
２７ データ処理部
２８ コンピュータ制御部
２９ 素子搭載
３０ 素子位置認識
３１ 第１ツール清掃
３２ ボンディング
３３ リード位置認識
３４ ボンディング完了
３５ 支持面清掃
３６ 第２ツール清掃
３７ プリズム（第３認識手段）
３８ 素子吸着
Claims (3)
- 支持面を備えた支持台と、
前記支持台とこれに対して相対的に接近離反し、かつ加圧面を備えた加圧ヘッドと、
素子搭載基板などの素子搭載部材の位置を認識する第１認識手段と、
半導体素子の位置を認識する第２認識手段と、
前記支持台の支持面と前記加圧ヘッドの加圧面とを清掃する第１清掃手段と、
前記半導体素子を拾い上げて前記支持台または前記加圧ヘッドに移送するピックアップ移送部と、
前記支持台を備えた移動ステージと、
前記支持台と前記加圧ヘッドとにより半導体素子と素子搭載部材とを加圧して前記素子搭載部材に前記半導体素子を接続するボンディング部とを有し、
前記加圧ヘッドの１回のボンディング動作毎に、前記支持台の支持面と前記加圧ヘッドの加圧面との両者の清掃がそれぞれ少なくとも１回行われ、
拾い上げた前記半導体素子の表裏面を反転させて前記加圧ヘッドに移送する反転自在の移送部材が前記ピックアップ移送部に設けられ、かつ前記移動ステージに前記加圧ヘッドの加圧面を清掃する着脱可能な第２清掃手段または前記加圧ヘッドによって吸着保持された半導体素子の位置を認識する着脱可能な第３認識手段のうちの何れか一方もしくはその両者が設置されていることを特徴とするボンディング装置。 - 支持面を備えた支持台と、
前記支持台とこれに対して相対的に接近離反し、かつ加圧面を備えた加圧ヘッドと、
素子搭載基板などの素子搭載部材の位置を認識する第１認識手段と、
半導体素子の位置を認識する第２認識手段と、
前記支持台の支持面と前記加圧ヘッドの加圧面とを清掃する第１清掃手段と、
前記半導体素子を拾い上げて前記支持台または前記加圧ヘッドに移送するピックアップ移送部と、
前記支持台を備えた移動ステージと、
前記支持台と前記加圧ヘッドとにより半導体素子と素子搭載部材とを加圧して前記素子搭載部材に前記半導体素子を接続するボンディング部とを有し、
前記加圧ヘッドの１回のボンディング動作毎に、前記支持台の支持面と前記加圧ヘッドの加圧面との両者の清掃がそれぞれ少なくとも１回行われ、
前記移動ステージに前記加圧ヘッドの加圧面を清掃する着脱可能な第２清掃手段が設けられ、前記加圧ヘッドの１回のボンディング動作毎に、前記加圧ヘッドの加圧面を２回清掃し得ることを特徴とするボンディング装置。 - 請求項１記載のボンディング装置であって、前記素子搭載部材が素子搭載基板であるとともに、前記半導体素子の電極群と前記素子搭載基板の電極群とが一括してかつそれぞれがバンプを介して電気的に接続されることを特徴とするボンディング装置。
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