JP3725948B2

JP3725948B2 - Bump bonder and bump forming method

Info

Publication number: JP3725948B2
Application number: JP32306496A
Authority: JP
Inventors: 正力成田; 雅彦池谷; 裕一高倉; 雅也渡辺; 貴晴前; 潔馬屋原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-12-03
Filing date: 1996-12-03
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2016-12-03
Also published as: JPH10163214A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＣチップの電極部に電気接続用のバンプをワイヤボンディング技術によって形成するバンプボンダーに関し、特に各ＩＣチップに分割する前のウエハの状態でバンプを形成するバンプボンダーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤボンディング技術によりＩＣチップの電極とパッケージ導体部との電気的接続を行うボンダーは、「半導体ハンドブック（第２版）」株式会社オーム社発行に種々紹介されている。従来のワイヤボンディング装置の一例を図１８に示す。この図示したボンダーは、リードフレームタイプのＩＣ、ＬＳＩのチップを対象としたものであり、リードフレームはローダ側マガジンａからユニバーサルフィーダを通ってボンディングステーションｂへ供給され、ここでボンディングヘッドｃによりワイヤボンディングされる。ワイヤボンディング後のリードフレームは自動外観検査を受けた後、アンローダ側マガジンｄに収納される。
【０００３】
これら、従来のワイヤボンディングを行うボンダーでも、その用い方によってＩＣチップの電極部に電気接続用のバンプを形成することはでき、例えば特願平８−２４９７２４号等において既に提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の携帯式電子機器のさらなる小型軽量化の要請に伴い、ＩＣチップに関してもその小型化が著しく、ＩＣチップを１個づつボンディングステージに移載し、位置決めしてボンディングを行うという方式のバンプボンダーでは生産能率が悪く、ＩＣチップの移載・トレーによる搬送等における取扱いも困難となり、また精度のよい位置決めも困難になる等、種々の技術的な困難が一挙に現れてくる。
【０００５】
そこで、ＩＣチップをダイシングにより個別の分離する前のウエハの状態で、各ＩＣチップに対してバンプを形成することが考えられる。しかし、ウエハの状態でバンプを形成するには、ＩＣチップの場合とは異質の種々の技術的問題が発生し、実用化に当たってはこれの問題を解決することが必要となる。
【０００６】
例えば、ウエハはキャリアに形成された多段の棚に積層状態で収容されてバンプボンダーに供給されるが、ウエハはキャリア内にがたつきのある状態で収容されているので、ウエハをキャリアから引き出して位置決めテーブル上に引き出して位置規制した後、ボンディングステージに移載することになるが、ウエハは円板状でかつ外周部を直線的に切断して形成した異径部（以下、オリフラと称する）が形成されており、位置決めテーブルではウエハの中心位置を規制するとともにオリフラの周方向位置を正確に規制する必要があり、回転テーブル及び４方からの位置規制手段を必要とする等、構成が複雑になるとともに、位置決めに時間がかかり、またキャリア内に収容されているウエハが動作中に振動によって飛び出す恐れもある等の問題がある。
【０００７】
また、大面積のウエハを固定してその全面にバンプを形成するようにすると、ボンディングヘッドとボンディングステージの相対移動距離が長くなり、ボンディング作業機構の腕の長さを長くする必要があるため、十分な精度を出すのが機構上困難になるという問題があり、そのためウエハを周方向に複数区画に分割し、ある区画のバンプ形成が終了すると、ウエハをその中心回りに回転させて次の区画をバンプ形成域に位置決めしてその区画のバンプ形成を行うことが考えられる。
【０００８】
その際、ウエハを固定したステージを回転させるようにすると、ステージはバンプ形成のためにヒートアップされているので、回転機構の熱伸縮のために精度の高い、安定した位置決めが困難であるという問題があり、またウエハの下面に旋回するエアを吹き出し、ウエハを浮き上がらせて旋回させ、作業者の目視又はタイマーによって旋回止めタイミングを図ることが考えられるが、旋回エアの微妙な乱れによってウエハに変則的な動きが発生し、回転位置むらが生じ易く、安定的に適正に位置決めするのが困難である等の問題がある。
【０００９】
また、ボンディングステージをヒートアップしてウエハの全面を加熱すると、初期に形成されたバンプは長時間高温に保持されることになり、バンプと電極素材とが冶金的反応を起こしてバンプ強度が低下するという問題がある。
【００１０】
また、起動時やボール未形成トラブル時にワイヤ先端にボールを形成するために捨てボンディングが必要になリ、ＩＣチップの場合は捨てチップを供給してこれに対してボンディングを行えば良いが、ウエハの場合は捨てウエハを作るのは実際的でない一方、ウエハの周囲にはＩＣチップを形成していない領域があるので、その場所に捨てボンディングを行うことが考えられる。しかし、製品上で捨てボンディングを行うために製品表面を汚す危険性が大きく、またボール未形成トラブル時に作業者が捨てボンディング位置をさがすことになり、作業効率が低下するという問題がある。
【００１１】
また、ボンディング時には各ＩＣチップの位置とステージの基準線に対するウエハの基準線の傾きとを検出してボンディング位置データを補正する必要があるが、その傾きの検出方法としては、図１７に示すように、ウエハ１の直径方向両端近傍にありかつウエハ１の基準線に沿って対向しているＩＣチップ１３１ａ、１３１ｂの中心位置１３２ａ、１３２ｂを結ぶ直線１３３を検出し、その直線１３３とステージ基準線１３４との傾き１３５を検出する方法が通常考えられる。
【００１２】
しかし、ボンティングヘッドに搭載されている認識カメラは高精度に位置認識するために視野が狭く、ウエハ１の傾きは僅かでもその両端近傍では認識すべきＩＣチップの認識箇所が認識カメラの視野から外れてしまうという問題があり、そのため傾き検出専用の視野の広い認識カメラを必要とし、機構的にはコスト的には問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、以上のような問題の少なくとも１つを解消してウエハに対するバンプ形成を首尾よく達成することができるバンプボンダーを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、請求項１の発明は、ウエハを互いに適当間隔をあけて積層状態で収容したキャリアを設置するリフタを設けた搬入ステーションと、キャリア内から取出手段にて順次取り出されたウエハが順次位置決めされる移載ステーションと、移載ステーションから移載手段にてボンディングステージ上に移載されたウエハに対してボンディングヘッドにてバンプを形成するボンディングステーションとを有するバンプボンダーにおいて、リフタにキャリア内のウエハ位置を規制するとともにウエハのオリフラ位置を検出するオリフラ位置検出手段を設け、取出手段にウエハの位置規制手段を設けたものである。
【００１５】
このような構成により、キャリアをリフタに設置した状態でキャリア内のウエハ全体の位置を規制できるとともに、オリフラの位置を検出できるため、オリフラの位置が適正でない場合は作業者が修正することによりオリフラの位置が全て正しい状態でウエハを取出手段に受け渡すことができる。また、リフタを順次下降させることにより位置決めされたウエハが取出手段上に適正に受け渡されるとともに、位置規制手段にてウエハの位置を規制することができ、取出手段を次の移載ステーションに移動させて位置決めすることによりウエハを高精度に位置決めすることができる。従って、簡単な構成であるとともに特に位置決めに時間を要することなく、キャリアから順次ウエハを取り出して位置決めすることができる。また、キャリア内に収容されているウエハが動作中の振動によって飛び出す恐れもない。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１の発明におけるオリフラ位置検出手段が、キャリア内のウエハのオリフラとは反対側縁部に係合する一対の位置決めバーと、キャリア内のウエハのオリフラに対して略係合する位置に向けて弾性的に移動付勢されたシャッタと、シャッタがオリフラに対して略係合する位置から外れているときに検出するセンサとを備えてなるものである。
【００１７】
このような構成により、位置決めバーと可動構成のシャッタとシャッタの位置を検出するセンサをリフタに設けるだけの簡単な構成で、キャリア内のウエハの位置規制を行うと同時にオリフラの位置が正否かを検出することができる。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１の発明における取出手段の位置規制手段が、キャリアからウエハを受けて支持するウエハ受け部の先端に適当間隔あけて配設された一対の位置決めローラと、ウエハ受け部の基端に対して遠近方向に移動可能でかつウエハのオリフラに係合する一対の位置規制ローラを配設された規制部とを備えてなるものである。
【００１９】
このような構成により、ウエハ受け部上にウエハを受けて規制部をウエハ受け部の基部に向けて接近動作させるだけの機構と動作によって、ウエハ受け部先端の一対の位置決めローラと規制部の一対の位置規制ローラにてオリフラの位置を含めてウエハの位置を高精度に位置決めすることができる。
【００２０】
請求項４の発明は、ボンディングステージ上に供給されたウエハに対してボンディングヘッドにてバンプを形成するバンプボンダーにおいて、ボンディングステージ上面の左右両側に、各一対の規制ローラを配設するとともに、ウエハのオリフラに係合して反対側の規制ローラに向けてウエハを押し付けてウエハの位置規制を行う規制部を設け、かつウエハを反転させる反転手段を設けたものである。
【００２１】
このような構成により、ウエハの半分の領域にバンプを形成した後ウエハを反転させて残りの半分の領域にバンプを形成することができ、その結果ウエハの全面に連続的にバンプを形成する場合に比してボンディングヘッドの移動範囲を小さくでき、それだけボンディングヘッドの剛性及び精度の確保が容易になり、安価に高精度のバンプ形成を実現することができる。また、ウエハのオリフラが何れの向きになっている場合にも、規制部をオリフラに係合させてウエハを規制ローラに押し付け、規制部と規制ローラにてウエハを位置決めできるので、簡単な構成で精度良くウエハを位置決めできる。
【００２２】
なお、反転手段は次の請求項５の記載のように構成できるが、移載手段に反転機構を設けてそれを反転手段とすることもできる。
【００２３】
請求項５の発明は、請求項４の発明における反転手段が、ウエハを浮上させる浮上用エア噴出手段と、ウエハを旋回させる旋回用エア噴出手段と、旋回状態のウエハを一側の規制ローラ対に当て付ける片寄せ用エア噴出口と、ウエハが当て付けられる規制ローラ側に配設されたオリフラ検出センサとを備えたものである。
【００２４】
このような構成により、エアにてウエハを浮上させた状態で旋回エアにて旋回させて反転させることができて、機械的な回転機構が不要であり、高温のボンディングステージにおいても簡単な構成でウエハを旋回させることができ、かつその旋回時に片寄せ用エア噴出口から噴出するエアにてウエハを一側の規制ローラ対に当て付けるので、旋回エアの微妙な乱れによってウエハに変則的な動きが発生して回転位置むらが生じる恐れがなく、オリフラ検出センサでオリフラを検出した時点で旋回を停止して規制部と規制ローラにてウエハを位置決めすることによりウエハを安定的に適正に位置決めすることができる。
【００２５】
請求項６の発明は、請求項４の発明において、ボンディングステージ上の周縁部に捨てボンディング用のチップを吸着する吸着穴を有する捨てボンディング部を配設したものである。
【００２６】
このような構成により、ボール未形成トラブル時などに作業者が捨てボンディング位置をさがすことなく、自動的に捨てボンディング部に移動させて捨てボンディング作業を行うことができて作業効率が良く、また製品のウエハ上で捨てボンディングを行わないためにその表面を汚す危険性もない。
【００２７】
請求項７の発明は、ボンディングステージを、ステージプレートの下部にヒートブロックを配設して構成し、ボンディングステージのボンディングヘッドに近い半分をボンディング作業領域とし、ステージプレートのボンディング作業領域の下部にのみヒートブロックを配設し、このボンディング作業領域の温度をボンディング作業に適した所定温度に設定し、残りの非作業領域におけるボンディング作業領域と隣接する部分の少なくとも一部において、ステージプレートに切欠を形成し、ウエハを前記ボンディング作業領域と前記非作業領域との間で反転させる反転手段を設けたものである。
【００２８】
このような構成により、簡単にボンディング作業領域をヒートブロックにて所定温度に制御できるとともに非作業領域を低温に設定することができる。また、反転手段にてウエハを反転することによりウエハの半分の領域にバンプを形成した後ウエハを反転させて残りの半分の領域にバンプを形成することができて請求項４の発明と同様の効果を発揮するとともに、ボンディング作業領域で先に形成されたバンプが非作業領域に移動すると、低温状態にされるため、バンプが形成された後長時間高温の晒された場合に生じるバンプの強度低下を効果的に防止することができる。また、切欠を設けるという簡単な手段にてより効果的にかつ非作業領域の全体を均等に低温に設定することができる。
【００３５】
請求項８の発明は、ボンディングステージのボンディングヘッドに近い半分をボンディング作業領域としてウエハの略半分にバンプを形成した後、ウエハを反転させて残りの略半分にバンプを形成するとともに、ボンディング作業領域でのバンプ形成時にボンディング作業領域と非作業領域の境界から離れた側から境界に近い側に向けて順次バンプを形成するものである。
【００３６】
このような構成によれば、上記請求項４の発明と同様の効果を発揮するとともに、バンプ形成をボンディング作業領域と非作業領域の境界から離れた側から先に行うことで、非作業領域のボンディング作業領域との境界に近い部分はボンディング作業領域の熱影響を受けて高温に晒されても、ボンディング作業領域と非作業領域の境界に近い部分に形成されたバンプが高温に晒される時間が長くなることがなく、ウエハ全面のバンプの強度低下を防止することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の代表的な一実施の形態について図１〜図１６を参照しながら説明する。
【００４０】
まず、本実施形態のバンプボンダーの全体配置構成を図１を参照して説明すると、ウエハ１を収容したキャリアが搬入される搬入ステーション２と、キャリアから引き出したウエハが位置決めされる搬入側の移載ステーション３と、バンプを形成するボンディングステーション４と、バンプを形成されたウエハ１が位置決めされる搬出側の移載ステーション５と、バンプを形成されたウエハ１を順次キャリアに収容して搬出する搬出ステーション６とがライン上に等間隔に配設されている。このウエハ１の移動ラインの前部には、ウエハ１を搬入ステーション２から搬入側移載ステーション３に取り出す取出手段７と、ウエハ１を搬出側移載ステーション５から搬出ステーション６に挿入する挿入手段８が配設されている。さらに、その前部に搬入側移載ステーション３のウエハ１をボンディングステーション４に移載し、ボンディングステーション４のウエハ１を搬出側移載ステーション５に移載する移載手段９が配設されている。
【００４１】
ボンディングステーション４には、超音波熱圧着によるボンディングのためにヒートステージからなるボンディングステージ１０が配設されるとともにその後部にボンディングヘッド１１が配設されている。ボンディングヘッド１１は、ＸＹ２方向に移動できるように支持されるとともにＸ軸モータ１２ａ、Ｙ軸モータ１２ｂにてＸ方向とＹ方向の任意の位置に移動・位置決め可能なＸＹテーブル１２上に搭載されている。
【００４２】
ボンディングヘッド１１は、図２に示すように、ワイヤリール１３と、このワイヤリール１３からのワイヤ１４を上方から通されて、ボンディングステージ１０上のボンディング対象物であるウエハ１にボンディングを行うボンディング作業機構１５との間に、ワイヤリール１３からボンディング作業機構１５側に至るワイヤ１４の途中を上向きの湾曲状態にエアー１６で吹き上げてワイヤ１４にテンションを与えるワイヤテンショナー１７と、ボンディング作業機構１５におけるクランパ１８のワイヤガイド１８ａの真上でワイヤ１４を上方への吹き上げエアー２０にさらしてワイヤ１４に上向きのテンションを掛けるワイヤテンショナー２１とが配設され、ワイヤリール１３からのワイヤ１４をエアー１７、２０にて所定の供給経路およびテンションを保つようにフローティング支持しながらボンディング作業機構１５に無理なく供給できるように構成されている。
【００４３】
ボンディング作業機構１５は、図２、図３に示すように、ワイヤ１４を把持するクランパ１８と、先端にワイヤ１４が挿通されるキャピラリ２２ａを有するとともに形成されたボール１４ａに超音波振動を印加するホーン２２と、放電用のトーチ２３とを備えている。また、ボンディング作業の状態を視覚認識する認識カメラ２４が上部に配設され、認識画像を認識用モニタ（図示せず）に表示するとともにデータ処理装置（図示せず）に認識信号を入力してデータ処理するように構成されている。また、ボンディング作業機構１５を図示しない支点軸を中心に往復回動させて先端部を上下動させる上下動電磁駆動部２５と、クランパ８を開閉する開閉電磁駆動部２６とが設けられている。
【００４４】
ボンディング作業を、図４を参照して説明すると、ワイヤ１４はキャピラリ２２ａを通じて送り出され、これがウエハ１の所定の電極２７と対向する位置にボンディングヘッド１１が移動する都度、トーチ２３からのスパーク電流によって先端部が溶かされ、図４の（ａ）に示すようなボール１４ａが形成される。ワイヤ１４の各電極２７との対向位置は認識カメラ２４の視覚認識のもとに高精度に制御される。形成されたボール１４ａはウエハ１の電極２７上に熱圧着と超音波振動とによって図４の（ｂ）に示すように接合される。この際の圧着力は３０ｇ〜５０ｇ程度が好適であり、超音波振動は水平方向にかけられ、振幅０．５μｍ、振動数６０〜７０ＫＨ_Z（具体例としては６３．５ＫＨ_Z）程度とするのが好適である。次いで、ワイヤ１４を挟持したクランパ１８およびキャピラリ２２ａの上動によって、図４の（ｃ）に示すようにワイヤ１４を切断して、電極２７の上にボール１４ａと、ボール１４ａから３０μｍ〜４０μｍ程度の高さに突出したワイヤ部分１４ｂとからなる突出長約６０μｍ程度のバンプ２８が形成される。ワイヤ１４は、上記切断が所定位置で確実に行われるように高ヤング率・低熱伝導率のものが用いられる。
【００４５】
次に、ウエハ１の各ステーション２〜６間における移動・移載・位置決めについて順次説明して行くことにし、まず、ウエハ１の搬入及び搬出用のキャリア３０について、図５を参照して説明する。キャリア３０は、ウエハ１を上下に多数段互いに適当間隔あけて積層状態で収容するもので、前面と後面が開放されるとともに後部がウエハ１が後方に抜け出さないように後端に向けて先細状に絞られた略矩形枠状の枠体から成り、その両側壁３１に各ウエハ１の両側部を嵌入させて支持する多段（図示例では２４段）の受棚列３２が形成されている。またＨ字状の底壁３３の下面には左右方向に横断するリブ３４が突設され、その両端の前後の角部が位置決め部３５とされている。
【００４６】
搬入ステーション２には、図６〜図８に示すようなリフタ４０が配設され、その昇降台４１上にキャリア３０が上方から搭載される。昇降台４１は固定フレーム４２にて上下端が保持された左右２本の垂直なガイドシャフト４３にてスライドベアリング４４を介して上下動自在に支持され、固定フレーム４２の背面に取付けられたサーボモータ４５とこれによって正逆転駆動されるタイミングベルト４６とによって昇降動作させるように構成されている。昇降台４１の上面にはキャリア３０の位置決め部３５に係合して位置決めする４本の位置決めピン４７が突設されている。また、昇降台４１上のキャリア３０を上方から弾性的に押圧するようにばね４９にて上方に退避回動可能に水平姿勢に向けて付勢された押えレバー４８が配設されている。この昇降台４１の昇降動作によって、キャリア３０内に収容された各ウエハ１が最下段のものから順次所定の取り出し高さ位置に位置決めされる。
【００４７】
さらに、ウエハ１のキャリア３０からの取り出し方向を前方として、昇降台４１の後部（図の右端部）にはキャリア３０内のウエハ１の後端縁両側部に係合する一対の位置決めバー５０が立設されている。また、キャリア３０の前面部に入り込んで内部に収容されているウエハ１のオリフラ１ａにほぼ係合するシャッタ５１が固定フレーム４２側から延設されている。このシャッタ５１の下端はウエハ１の取り出し高さ位置より若干上方に位置し、ウエハ１の取り出し動作と干渉しないように配設されている。シャッタ５１は、図７及び図８に示すように、固定フレーム４２の背面側にスライドガイド５２にて取り出し方向に移動自在に支持された摺動部材５３に取付けられており、この摺動部材５３を取り出し方向後方側に付勢するばね５４と、ウエハ１が位置決めバー５０に当接した状態でシャッタ５１がオリフラ１ａとの間に微小隙間（０．５ｍｍ程度）をあけた位置で停止するように摺動部材５３が当接するストッパ５５と、摺動部材５３がストッパ５５に当接する位置まで移動しないときにそれを検出するセンサ５６とが配設されている。これら位置決めバー５０とシャッタ５１にてウエハ１が位置決めされるとともに、オリフラ１ａの位置が正しく前方に位置していないときには、摺動部材５３がストッパ５５に当接せず、センサ５６にて検出される。以上の機構により、昇降台４１上でウエハ１の概略位置決めするとともにウエハ１のキャリア３０からの飛び出しを防止し、さらにウエハ１のオリフラ１ａの位置を検出するオリフラ位置検出手段５７が構成されている。５８は昇降台４１の上昇限位置や下降限位置と、それらをオーバーしたときの安全停止位置と、原点位置をそれぞれ検出するためのリミットスイッチである。
【００４８】
また、図９に搬出ステーション６のリフタ４０Ａを示す。このリフタ４０Ａも搬入ステーション２におけるリフタ４０とほぼ同一の構成であり、対応する構成要素に同一番号を付して相違点のみを説明する。リフタ４０Ａでは、位置決めバー５０や摺動部材５３のセンサ５６は不要であるために設けられていず、キャリア３０の有無を検出するキャリア有無検出センサ５８が設けられている。なお、このリフタ４０Ａではシャッタ５１を固定的に設けてもよい。
【００４９】
次に、取出手段７及び挿入手段８について、図１０、図１１を参照して説明する。なお、両者はほぼ同一構成であるので、取出手段７を主として説明し、挿入手段８は相違点のみを説明する。
【００５０】
図１０において、前部固定フレーム６０の背面側に配設されたスライドガイド６１にて可動支持部材６３の下部が左右方向（ウエハ１の取り出し方向）に往復移動自在に支持され、かつ同じく前部固定フレーム６０の背面側に配設されたロッドレスシリンダ６２の可動部６２ａに連結されて駆動及び位置決め可能に構成されている。可動支持部材６３の上部にはスライドガイド６４を介して支持腕６５の基部６５ａが可動支持部材６３の移動方向に移動可能に取付けられ、この支持腕６５の昇降台４１側に延出された先端部にウエハ１を下方から受けて支持するウエハ受け部６６が設けられ、その先端両側に一対の位置決めローラ６７が設けられている。支持腕６５の基部６５ａは、ばね６８にてストッパ６９に当接する位置まで昇降台４１側に向けて移動付勢され、さらに移動時にウエハ受け部６６が障害物に衝突してばね６８に抗して移動したときにこれを検出するセンサ７０が設けられ、直ちに動作を停止して破損防止を図るように構成されている。
【００５１】
また、支持腕６５の基部６５ａに、ガイド付きシリンダ７１を介して規制腕７２の基部７２ａが可動支持部材６３の移動方向に移動可能に取付けられ、この規制腕７２の先端部にはウエハ受け部６６の基端側に適当間隔あけて対向する規制部７３が設けられ、その先端部にウエハ１のオリフラ１ａに係合する一対の位置規制ローラ７４が設けられている。そして、ばね７１ａにて規制腕７２の基部７２ａが先端の規制部７３がウエハ受け部６６側に近付くように常時移動付勢され、かつ上記ガイド付きシリンダ７１にてばね７１ａの付勢力に抗して離間駆動するようにするように構成されている。また、規制部７３の一側部にオリフラ１ａを検出するオリフラ検出センサ７５が配設されている。
【００５２】
かくして、図１１に示すように、支持腕６５先端のウエハ受け部６６をキャリア３０における現在最下段のウエハ１の下方に挿入して位置決めローラ６７をウエハ１の外周縁の外側に位置させ、その状態で昇降台４１を下降させてウエハ１をウエハ受け部６６上に支持し、その後規制腕７２を支持腕６５に対して移動させて位置決めローラ６７と位置規制ローラ７４にてばね７１ａの付勢力による適正な荷重でウエハ１を挟持することによりウエハ１が位置規制される。さらに、オリフラ検出センサ７５にてオリフラ１ａの位置が正しいことが確認される。また、この規制腕７２が位置決めローラ６７と位置規制ローラ７４の間が開いてることを検出するセンサ７６とウエハ１が無いために規制腕７２がそれよりも移動したことを検出するセンサ７７と、ウエハ１をオリフラ１ａ位置で正しく挟持した位置まで移動したことを検出するセンサ７８とが配設されている。そして、上記位置決めローラ６７と位置規制ローラ７４にてウエハ１の位置規制手段７９が構成されている。
【００５３】
挿入手段８においては、ウエハ受け部６６上のウエハ１を搬出ステーション６のキャリア３０内に挿入するだけでで良いので、規制腕７２及びそれに関連する構成要素が設けられていず、その代わりウエハ受け部６６に吸着チャック８０が設けられている。
【００５４】
次に、移載手段９について、図１２を参照して説明する。ウエハ１の移動ラインと平行な移動手段８１にて駆動されて搬入側移載ステーション３とボンディングステーション４と搬出側移載ステーション５との間で移動及び位置決め可能なる移動台８２が設けられている。移動手段８１はその移動範囲に配設されたボールねじ８３をサーボモータ８４にて回転駆動するように構成され、このボールねじ８３に螺合させたナット体が移動体８２に固定されている。移動体８２には昇降体８５が上下移動自在に取付けられ、ばね８５ａにて常時上限位置に向けて付勢されるとともに内蔵されたシリンダにて下限位置に移動駆動される。この昇降体８５の上端部からウエハ１の移動ラインの直上に位置するようにチャック手段８６が延設されている。チャック手段８６はシリンダ８６ａにて互いに接近離間可能な一対のチャック杆８７を備え、各チャック杆８７にそれぞれ一対のチャッキングピン８８がフローティング機構８９を介して垂設されている。チャッキングピン８８の下端にはウエハ１の落下防止用の鍔８８ａが突設されている。
【００５５】
かくして、搬入側移載ステーション３又はボンディングステーション４においてチャック手段８６を開いた状態で昇降体８５を下降させ、チャック手段８６を閉じることによって４つのチャッキングピン８８にてウエハ１を把持し、次に昇降体８５を上限位置まで上昇させ、移動手段８１にて移動体８２をボンディングロッドレスシリンダ６２の可動部６２ａに連結されて駆動及び位置決め可能に構成されている。可動支持部材６３の上部にはスライドガイド６４を介して支持腕６５の基部６５ａが可動支持部材６３の移動方向に移動可能に取付けられ、このステーション４又は搬出側移載ステーション５位置まで移動させ、昇降体８５を下降させ、チャック手段８６を開くことによってウエハ１を移載することができる。その際、チャッキングピン８８がフローティング機構８９を介して垂設されているので、チャックキング時にウエハ１に欠けを生じる恐れがない。
【００５６】
次に、ボンディングステージ１０について、図１３〜図１５を参照して説明する。ステージプレート９１とその下部のヒートブロック９２とを備え、ステージプレート９１の上面には、ウエハ１が余裕を持って嵌まり込むように両側にそれぞれ各一対合計４つの規制ローラ９３が配設され、さらにステージプレート９１の両側にはオリフラ１ａに係合する一対の当接ローラ９４を有する規制部９５がそれぞれ反対側に位置する各対の規制ローラ９３に対向するように配設され、規制部９５にてウエハ１を規制ローラ９３に向けて押し付けてウエハ１の位置規制を行うように構成されている。この規制部９５はばね９６にて規制方向に向けて常時付勢されるとともに、規制解除方向に移動駆動させるシリンダ（図示せず）がステージプレート９１の裏面側に配設されている。また、一方（図の右側）の規制部９４の近傍にオリフラ１ａを検出するオリフラ検出センサ９７が配設されている。
【００５７】
また、ステージプレート９１には、ウエハ１の吸着及び浮上用の吸着・浮上兼用エア口１０１と、ウエハ１を旋回させるように周方向に同一方向に斜めに傾斜させて開口させた旋回用エア噴出口１０２と、ウエハ１の旋回時にウエハ１が振れ回りしてふらつくことがないようにウエハ１を一方（図の右側）の一対の規制ローラ９３に向けて付勢する片寄せ用エア噴出口１０３とが設けられている。片寄せ用エア噴出口１０３は、旋回用エア噴出口１０２から噴出される旋回気流と干渉し合わないように、その旋回気流の半径の内側に配置され、吸着・浮上兼用エア口１０１は旋回気流の半径の外側と内側とに配置されている。また、ステージプレート９１の周縁部の適当箇所に捨てボンディング部１０４が配設され、捨てボンディング用のチップを吸着する吸着穴１０４ａが設けられている。
【００５８】
ヒートブロック９２には、カートリッジヒータ１０５が数本挿入されるとともに、熱電対１０６が埋設され、２７０℃程度の温度の制御するように構成されている。ヒートブロック９２は左右一対の放熱性の高い脚部材１０７によって支持されている。
【００５９】
かくして、ウエハ１が移載手段９にてボンディングステージ１０上の４つの規制ローラ９３の内側にオリフラ１ａを図１３、図１４の左側に向けて移載されると、左側の規制部９５を規制動作させ、その当接ローラ９４をオリフラ１ａに係合させてウエハ１を右側の一対の規制ローラ９３に向けて押し付け、これら当接ローラ９４と規制ローラ９３にてウエハ１を位置規制する。その状態で吸着・浮上兼用エア口１０１にてウエハ１を吸着固定し、ボンディングヘッド１１にてウエハ１のボンディングヘッド１１に近い側の半分の領域のＩＣチップに対してバンプ２８を形成する。
【００６０】
次いで、ウエハ１の吸着及び左側の規制部９５による規制を解除し、吸着・浮上兼用エア口１０１からエアを吹き出してウエハ１を浮上させるとともに、片寄せ用エア噴出口１０３からエアを吹き出してウエハ１を図の右側の一対の規制ローラ９３に係合させ、その状態で旋回用エア噴出口１０２からエアを吹き出してウエハ１を旋回させる。このようにウエハ１の旋回時にウエハ１を一対の規制ローラ９３に係合させることによりウエハ１が振れ回りしてふらつくことがなく、一定位置で旋回させることができる。そして、ウエハ１のオリフラ１ａが右側の規制部９５に対向する位置までウエハ１が反転旋回すると、オリフラ検出センサ９７にて検出されるので直ちに浮上と旋回を停止させ、右側の規制部９５を規制動作させ、その当接ローラ９４をオリフラ１ａに係合させてウエハ１を左側の一対の規制ローラ９３に向けて押し付け、これら当接ローラ９４と規制ローラ９３にてウエハ１を位置規制する。その状態で吸着・浮上兼用エア口１０１にてウエハ１を吸着固定し、ボンディングヘッド１１にてウエハ１のボンディングヘッド１１に近い側となった残りの半分の領域のＩＣチップに対してバンプ２８を形成し、ウエハ１の全面に対するバンプ２８の形成が完了する。
【００６１】
このように、ウエハ１を半分の領域づつバンプを形成することにより、ボンディングヘッド１１の移動範囲を小さくでき、それによってボンディングヘッド１１の剛性や寸法精度を確保して高精度のバンプ形成が実現できる。
【００６２】
また、バンプ形成動作中にボール未形成トラブル等が発生して捨てボンディングが必要になった場合には、ボンディングヘッド１１をステージプレート９１上に設定されている専用の捨てボンディング部１０４に自動的に移動させて捨てチップに対してボンディングを行うことによってボールを形成し、速やかに効率良く正常なバンプ形成動作に復帰することができる。このような専用の捨てボンディング部１０４を設けていることにより、ウエハ１の周辺部に捨てボンディング可能な領域を探して捨てボンディングを行う場合のように作業効率が低下したり、製品であるウエハ１の表面を汚す恐れを無くすことができる。
【００６３】
ところで、バンプ２８を形成した後に長時間高温に晒すと、バンプ２８と電極２７の素材との間での冶金的な反応によってバンプ２８の強度が低下する恐れがある。しかるに、ウエハ１の全面にバンプ２８を形成するのには長時間を要するとともに、図１３、図１４の図示例ではステージプレート９１の全面をその下面配置したヒートブロック９２にて均一に所定温度に加熱しているため、先に形成したバンプ２８の強度が低下する恐れがある。
【００６４】
このような課題を解決するには、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、ステージプレート９１のボンディングヘッド１１に近い側の半分に当たるボンディング作業領域１１０（斜線で表示）の下部にのみヒートブロック９２を配設することにより、残りのボンディングしない非作業領域１１１ではステージプレート９１及びウエハ１の温度を下げるようにすればよい。その際、非作業領域１１１でもボンディング作業領域１１０との境界に近い部分ではヒートブロック９２の熱影響を受けて高温に晒されるため、バンプ形成をボンディング作業領域１１０と非作業領域１１１の境界に近い側ではなく、ボンディングヘッド１１に近い側の部分から先に行うようにすることで、ボンディング作業領域１１０と非作業領域１１１の境界に近い部分に形成されたバンプ２８が高温に晒される時間が長くなることがなく、ウエハ１全面のバンプ２８の強度低下を防止できる。
【００６５】
また、図１５（ｃ）に示すように、ステージプレート９１の下面全面にヒートブロック９２を配置するとともに、ボンディング作業領域１１０に対応するカートリッジヒータ１０５ａと非作業領域１１１に対応するカートリッジヒータ１０５ｂとで制御温度を異ならせ、例えばカートリッジヒータ１０５ａは２７０℃に温度制御し、カートリッジヒータ１０５ｂはウエハ１の予熱のために１００℃程度に温度制御するようにしてもよい。さらに、図１５（ｄ）に示すように、図１５（ａ）、（ｂ）の構成に加えて非作業領域１１１においてヒートブロック９２の熱影響を受けて高温になり易い中央部分でステージプレート９１に切欠１１２を形成し、ステージプレート９１による熱伝達を防止し、高温になるのを防止するようにすることもできる。
【００６６】
また、上記ボンディング作業時には、図１６に示すように、ウエハ１に形成されている多数のＩＣチップ１２１を複数づつグルーピングしてウエハ１を複数のブロック１２２に分割し、ブロック１２２毎に順次ボンディング作業を行う。そのボンディング作業にあたっては、各ＩＣチップの位置とボンディングステージ１０の基準線に対するウエハ１の基準線の傾きを検出してボンディング位置データを補正しながらボンディングを行うが、ウエハ１の基準線を検出するのに、隣接するブロック１２２、１２２間でウエハ１の基準線と平行する方向に互いに対応するＩＣチップ１２１、１２１の中心位置１２１ａを求め、その中心１２１ａ、１２１ａを結ぶ直線１２３によって求める。そして、その直線１２３とボンディングステージ１０の基準線１２４との傾き１２５を求め、そのブロック１２２内のＩＣチップ１２１の検出位置と上記検出した傾き１２５にてボンディング位置データを補正して各ＩＣチップ１２１のボンディング作業を順次行う。
【００６７】
１つのブロック１２２のボンディング作業が完了すると、次のブロック１２２に移行して同様の動作を繰り返すが、その際に上記傾き１２５を検出するために設定されるＩＣチップ１２１認識用のウインドウ１２６は、先に検出した傾き１２５に基づいて補正した位置に設定することによって、ボンティングヘッド１１に搭載されている認識カメラ２４の視野が狭くても隣接するブロック１２２の対応するＩＣチップ１２１を確実に視野に収めて傾き１２５を検出できる。
【００６８】
このように、ブロック１２２毎にＩＣチップ１２１の位置とウエハ１の傾きを認識してボンディングすることにより、ウエハ１の熱膨張を吸収しながら認識回数を削減して精度良く、生産性の高いボンディングができる。また、傾き検出専用の視野の広い認識カメラを必要とせずに、また短い認識動作で高能率で傾きを検出できる。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、リフタにキャリア内のウエハ位置を規制するとともにウエハのオリフラ位置を検出するオリフラ位置検出手段を設け、取出手段にウエハの位置規制手段を設けているので、キャリアをリフタに設置した状態でキャリア内のウエハ全体の位置を規制できるとともにオリフラの位置を検出できるため、オリフラの位置が適正でない場合に作業者が修正することによりオリフラの位置が全て正しい状態でウエハを取出手段に受け渡すことができ、また位置決めされたウエハを取出手段上に適正に受け取って位置規制手段にてウエハの位置を規制し、この取出手段を次の移載ステーションに移動させて位置決めすることによりウエハを高精度に位置決めすることができる。従って、簡単な構成にて特に位置決めに時間を要することなく、キャリアから順次ウエハを取り出して高精度に位置決めすることができ、またキャリア内に収容されているウエハが動作中の振動によって飛び出す恐れもない等の効果を発揮する。
【００７０】
請求項２の発明によれば、上記オリフラ位置検出手段を、キャリア内のウエハのオリフラとは反対側縁部に係合する一対の位置決めバーと、キャリア内のウエハのオリフラに対して略係合する位置に向けて弾性的に移動付勢されたシャッタと、シャッタがオリフラに対して略係合する位置から外れているときに検出するセンサにて構成しているので、リフタに位置決めバーと可動構成のシャッタとシャッタの位置を検出するセンサを設けるだけの簡単な構成で、キャリア内のウエハの位置規制を行うと同時にオリフラの位置を検出することができる。
【００７１】
請求項３の発明によれば、上記取出手段の位置規制手段を、キャリアからウエハを受けて支持するウエハ受け部の先端に適当間隔あけて配設された一対の位置決めローラと、ウエハ受け部の基端に対して遠近方向に移動可能でかつウエハのオリフラに係合する一対の位置規制ローラを配設された規制部にて構成しているので、ウエハ受け部上にウエハを受けて規制部をウエハ受け部の基部に向けて接近動作させるだけの機構と動作によって、ウエハ受け部先端の一対の位置決めローラと規制部の一対の位置規制ローラにてオリフラの位置を含めてウエハの位置を高精度に位置決めすることができる。
【００７２】
請求項４の発明によれば、ボンディングステージ上面の左右両側に、各一対の規制ローラを配設するとともにウエハのオリフラに係合して反対側の規制ローラに向けてウエハを押し付けてウエハの位置規制を行う規制部を設け、かつウエハを反転させる反転手段を設けているので、ウエハを反転させて半分づつバンプを形成することができ、その分ボンディングヘッドの移動範囲を小さくできることによりボンディングヘッドの剛性及び精度を容易に確保でき、安価に高精度のバンプ形成を実現することができ、またウエハのオリフラが何れの向きになっている場合にも規制部と規制ローラにてウエハを位置決めできるので、簡単な構成で精度良くウエハを位置決めできる。
【００７３】
請求項５の発明によれば、上記反転手段を、ウエハを浮上させる浮上用エア噴出手段と、ウエハを旋回させる旋回用エア噴出手段と、旋回状態のウエハを一側の規制ローラ対に当て付ける片寄せ用エア噴出口と、ウエハが当て付けられる規制ローラ側に配設されたオリフラ検出センサにて構成したので、エアにてウエハを浮上させた状態で旋回させて反転させることができて高温のボンディングステージにおいても簡単な構成でウエハを旋回させることができ、かつウエハを一側の規制ローラ対に当て付けて旋回させるので、旋回エアの微妙な乱れによってウエハに変則的な動きが発生する恐れがなく、オリフラを検出した時点で旋回を停止して規制部と規制ローラにてウエハを位置決めすることによりウエハを安定的に適正に位置決めすることができる。
【００７４】
請求項６の発明によれば、ボンディングステージ上の周縁部に捨てボンディング用のチップを吸着する吸着穴を有する捨てボンディング部を配設したので、ボール未形成トラブル時などに自動的に捨てボンディング部でボールを形成して正常作業に復帰できて作業効率を向上でき、また製品のウエハ上で捨てボンディングを行わないためにその表面を汚す危険性もないという効果を発揮する。
【００７５】
請求項７の発明によれば、ボンディングステージをステージプレートの下部にヒートブロックを配設して構成し、ボンディングステージのボンディングヘッドに近い半分をボンディング作業領域とし、ステージプレートのボンディング作業領域の下部にのみヒートブロックを配設し、このボンディング作業領域の温度をボンディング作業に適した所定温度に設定し、残りの非作業領域におけるボンディング作業領域と隣接する部分の少なくとも一部において、ステージプレートに切欠を形成し、ウエハを前記ボンディング作業領域と前記非作業領域との間で反転させる反転手段を設けたので、簡単にボンディング作業領域をヒートブロックにて所定温度に制御できるとともに非作業領域を低温に設定することができる。また、反転手段にてウエハを反転することによりウエハの半分の領域にバンプを形成した後ウエハを反転させて残りの半分の領域にバンプを形成することができて請求項４の発明と同様の効果を発揮するとともに、ボンディング作業領域で先に形成されたバンプが非作業領域に移動すると、低温状態にされるため、バンプが形成された後長時間高温の晒された場合に生じるバンプの強度低下を効果的に防止することができる。また、切欠を設けるという簡単な手段にてより効果的にかつ非作業領域の全体を均等に低温に設定することができる。
【００７９】
請求項８の発明によれば、ボンディングステージのボンディングヘッドに近い半分をボンディング作業領域としてウエハの略半分にバンプを形成した後、ウエハを反転させて残りの略半分にバンプを形成するとともに、ボンディング作業領域でのバンプ形成時にボンディング作業領域と非作業領域の境界から離れた側から境界に近い側に向けて順次バンプを形成するので、上記請求項４の発明と同様の効果を発揮するとともに、バンプ形成をボンディング作業領域と非作業領域の境界から離れた側から先に行うことで、非作業領域のボンディング作業領域との境界に近い部分はボンディング作業領域の熱影響を受けて高温に晒されても、ボンディング作業領域と非作業領域の境界に近い部分に形成されたバンプが高温に晒される時間が長くなることがなく、ウエハ全面のバンプの強度低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のバンプボンダーの全体配置構成を示す平面図である。
【図２】同実施形態のボンディングヘッドにおけるワイヤ供給機構の斜視図である。
【図３】同実施形態のボンディングヘッドをワイヤ供給機構を省略して示した斜視図である。
【図４】同実施形態のボンディング作業工程を示し、（ａ）はボール形成工程の断面図、（ｂ）はボールを電極に接合する工程の断面図、（ｃ）はワイヤを切断してバンプを形成する工程の断面図である。
【図５】同実施形態におけるウエハ搬送用のキャリアを示し、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。
【図６】同実施形態の搬入ステーションに配設されるリフタの要部構成を示す斜視図である。
【図７】図６のリフタを背面側から見た要部の斜視図である。
【図８】図６のリフタにおけるオリフラ位置検出手段を示す平面図である。
【図９】同実施形態の搬出ステーションに配設されるリフタの要部構成を示す斜視図である。
【図１０】同実施形態の取出手段及び挿入手段の概略構成を示す斜視図である。
【図１１】同実施形態の取出手段の動作状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図１２】同実施形態の移載手段の斜視図である。
【図１３】同実施形態のボンディングステージの斜視図である。
【図１４】同ボンディングステージの平面図である。
【図１５】同実施形態のボンディングステージの変形構成例を示し、（ａ）は第１の変形例の平面図、（ｂ）は同斜視図、（ｃ）は第２の変形例の平面図、（ｄ）は第３の変形例の平面図である。
【図１６】同実施形態のボンディング作業方法の説明図であり、（ａ）はウエハに対するブロック設定状態の説明図、（ｂ）はブロックの詳細とウエハの基準線の傾き検出方法の説明図である。
【図１７】従来例のウエハの基準線の傾き検出方法の説明図である。
【図１８】従来例のワイヤボンディングを行うボンダーの正面図である。
【符号の説明】
１ウエハ
１ａオリフラ
２搬入ステーション
３搬入側移載ステーション
４ボンディングステーション
７取出手段
９移載手段
１０ボンディングステージ
１１ボンディングヘッド
３０キャリア
４０リフタ
５０位置決めバー
５１シャッタ
５３摺動部材
５４ばね
５５ストッパ
５６センサ
５７オリフラ位置検出手段
６６ウエハ受け部
６７位置決めローラ
７３規制部
７４位置規制ローラ
７９位置規制手段
９１ステージプレート
９２ヒートブロック
９３規制ローラ
９５規制部
９７オリフラ検出センサ
１０１吸着・浮上兼用エア口
１０２旋回用エア噴出口
１０３片寄せ用エア噴出口
１０４捨てボンディング部
１０４ａ吸着穴
１１０ボンディング作業領域
１１１非作業領域
１１２切欠
１２１ＩＣチップ
１２２ブロック
１２３直線
１２４ステージ基準線
１２５傾き
１２６ウインドウ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bump bonder that forms bumps for electrical connection on electrode portions of an IC chip by wire bonding technology, and more particularly to a bump bonder that forms bumps in the state of a wafer before being divided into IC chips.
[0002]
[Prior art]
Various bonders that electrically connect the electrodes of the IC chip and the package conductors by wire bonding technology are introduced in “Semiconductor Handbook (Second Edition)” issued by Ohm Co., Ltd. An example of a conventional wire bonding apparatus is shown in FIG. The illustrated bonder is intended for a lead frame type IC or LSI chip, and the lead frame is supplied from the loader side magazine a to the bonding station b through the universal feeder, where the bonding head c wire Bonded. The lead frame after the wire bonding is subjected to an automatic appearance inspection and then stored in the unloader side magazine d.
[0003]
Even with these conventional bonders for wire bonding, bumps for electrical connection can be formed on the electrode portion of the IC chip depending on the use thereof, and has been proposed in, for example, Japanese Patent Application No. 8-249724.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, along with the recent demand for further reduction in size and weight of portable electronic devices, IC chips are also significantly reduced in size, and the IC chip is transferred to a bonding stage one by one, positioned and bonded. The bump bonder has poor production efficiency, makes it difficult to handle the transfer and transfer of IC chips, and various technical difficulties such as difficult positioning with high accuracy.
[0005]
Therefore, it is conceivable to form bumps on each IC chip in the state of a wafer before the IC chips are individually separated by dicing. However, in order to form bumps in the state of a wafer, various technical problems different from those in the case of an IC chip occur, and it is necessary to solve these problems before practical use.
[0006]
For example, the wafer is stored in a stacked state on a multi-stage shelf formed on the carrier and supplied to the bump bonder. However, since the wafer is stored in a wobbled state in the carrier, the wafer is pulled out from the carrier. The wafer is transferred onto the bonding stage after being drawn out on the positioning table and then transferred to the bonding stage. However, the wafer is disc-shaped and has a different diameter portion (hereinafter referred to as orientation flat) formed by linearly cutting the outer periphery. In the positioning table, it is necessary to regulate the center position of the wafer and precisely regulate the circumferential position of the orientation flat, and requires a rotary table and position regulating means from four directions, and the configuration is complicated. In addition, it takes time for positioning, and the wafer accommodated in the carrier may jump out due to vibration during operation. There is.
[0007]
Also, if a large area wafer is fixed and bumps are formed on the entire surface, the relative movement distance between the bonding head and the bonding stage becomes longer, and the length of the arm of the bonding work mechanism needs to be increased. There is a problem that it is difficult to obtain sufficient accuracy because of the mechanism, so when the wafer is divided into a plurality of sections in the circumferential direction and bump formation in one section is completed, the wafer is rotated around its center and the next section is rotated. It is conceivable that the bump is formed in the section by positioning in the bump forming area.
[0008]
At that time, if the stage to which the wafer is fixed is rotated, the stage is heated up for bump formation, and therefore, it is difficult to achieve accurate and stable positioning due to thermal expansion and contraction of the rotation mechanism. In addition, it is conceivable that the air swirling on the lower surface of the wafer is blown, the wafer is lifted and swung, and the rotation stopping timing is set by the operator's visual observation or a timer. Movement occurs, rotation position unevenness is likely to occur, and stable and proper positioning is difficult.
[0009]
Also, if the bonding stage is heated up and the entire surface of the wafer is heated, the bumps initially formed will be held at a high temperature for a long time, causing a metallurgical reaction between the bumps and the electrode material, resulting in a decrease in bump strength. There is a problem of doing.
[0010]
Also, it is necessary to throw away bonding to form a ball at the tip of the wire at the time of start-up or when a ball is not formed. In the case of an IC chip, it is sufficient to supply a waste chip and bond it to the wafer. In this case, while it is not practical to make a discarded wafer, there is a region where no IC chip is formed around the wafer, and it is considered that bonding is performed at that location. However, there is a high risk that the surface of the product will be soiled due to thrown bonding on the product, and the worker will throw away the bonding position in the event of a ball non-forming trouble, resulting in reduced work efficiency.
[0011]
Further, at the time of bonding, it is necessary to correct the bonding position data by detecting the position of each IC chip and the inclination of the reference line of the wafer with respect to the reference line of the stage. A method for detecting the inclination is shown in FIG. In addition, a straight line 133 that connects the center positions 132a and 132b of the IC chips 131a and 131b that are in the vicinity of both ends in the diameter direction of the wafer 1 and that are opposed to each other along the reference line of the wafer 1 is detected. A method of detecting an inclination 135 with respect to 134 is generally conceivable.
[0012]
However, the recognition camera mounted on the bonding head has a narrow field of view in order to recognize the position with high accuracy, and even if the inclination of the wafer 1 is slight, the recognition location of the IC chip that should be recognized in the vicinity of both ends is from the field of view of the recognition camera. Therefore, a recognition camera with a wide field of view dedicated to tilt detection is required, which is mechanically problematic.
[0013]
An object of the present invention is to provide a bump bonder capable of successfully achieving bump formation on a wafer by solving at least one of the above problems.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 includes a loading station provided with a lifter for installing a carrier that accommodates wafers in a stacked state at an appropriate interval, and means for taking out the carrier from the inside. A bump having a transfer station for sequentially positioning wafers taken out sequentially, and a bonding station for forming bumps by a bonding head on the wafer transferred from the transfer station to the bonding stage by transfer means. In the bonder, the lifter is provided with orientation flat position detection means for regulating the wafer position in the carrier and detecting the orientation flat position of the wafer, and the take-out means is provided with wafer position regulation means.
[0015]
With such a configuration, the position of the entire wafer in the carrier can be regulated while the carrier is installed on the lifter, and the position of the orientation flat can be detected. Therefore, if the orientation flat is not appropriate, the operator can correct the orientation flat by correcting it. The wafer can be transferred to the take-out means in a state where all the positions are correct. In addition, the wafer positioned by properly lowering the lifter is properly transferred onto the take-out means, and the position restricting means can regulate the position of the wafer, and the take-out means is moved to the next transfer station. Thus, the wafer can be positioned with high accuracy. Accordingly, the wafer can be sequentially taken out from the carrier and positioned without requiring a long time for positioning with a simple configuration. In addition, there is no possibility that the wafer accommodated in the carrier jumps out due to vibration during operation.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, the orientation flat position detecting means according to the first aspect of the invention relates to a pair of positioning bars that engage with the opposite edge portion of the wafer in the carrier and the orientation flat of the wafer in the carrier. The shutter includes a shutter that is elastically moved and urged toward a substantially engaged position, and a sensor that detects when the shutter is out of a position where the shutter is substantially engaged with the orientation flat.
[0017]
With such a configuration, the positioning bar, the movable shutter, and the sensor for detecting the shutter position are simply provided on the lifter, and the position of the orientation flat is checked at the same time as the position of the wafer in the carrier is restricted. Can be detected.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a pair of positioning rollers in which the position restricting means of the take-out means in the first aspect of the invention is disposed at an appropriate interval at the tip of a wafer receiving portion for receiving and supporting the wafer from the carrier, and the wafer And a restricting portion provided with a pair of position restricting rollers that are movable in the perspective direction with respect to the base end of the receiving portion and engage with the orientation flat of the wafer.
[0019]
With such a configuration, a pair of positioning rollers at the front end of the wafer receiving portion and a pair of the restricting portions are moved and moved by a mechanism and operation that simply receives the wafer on the wafer receiving portion and moves the restricting portion toward the base of the wafer receiving portion. The position regulating roller can accurately position the wafer including the orientation flat position.
[0020]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a bump bonder for forming bumps with a bonding head on a wafer supplied onto a bonding stage, wherein a pair of regulating rollers are disposed on both left and right sides of the upper surface of the bonding stage, and the wafer A restricting portion for restricting the position of the wafer by pressing the wafer toward the opposite restricting roller by engaging with the orientation flat is provided, and a reversing means for reversing the wafer is provided.
[0021]
With such a configuration, bumps can be formed in half of the wafer, and then the wafer can be inverted to form bumps in the remaining half of the wafer. As a result, bumps are continuously formed on the entire surface of the wafer. Compared to this, the movement range of the bonding head can be made smaller, the rigidity and accuracy of the bonding head can be easily secured, and high-precision bump formation can be realized at low cost. In addition, regardless of the orientation of the orientation flat of the wafer, it is possible to position the wafer with the restriction part and the restriction roller by engaging the restriction part with the orientation flat and pressing the wafer against the restriction roller. The wafer can be positioned with high accuracy.
[0022]
The reversing means can be configured as described in claim 5 below, but it is also possible to provide a reversing mechanism in the transfer means and use it as the reversing means.
[0023]
According to a fifth aspect of the present invention, the reversing means according to the fourth aspect of the invention includes a floating air jetting means for levitating a wafer, a turning air jetting means for turning the wafer, and a pair of regulating rollers on one side of the turning wafer. And an orientation flat detection sensor disposed on the side of the regulating roller to which the wafer is applied.
[0024]
With such a configuration, the wafer can be swung with the swirling air in a state where the wafer is levitated, and no mechanical rotation mechanism is required. The wafer can be swung, and the wafer is applied to the pair of regulating rollers on one side by the air that is blown out from the nip air outlet at the time of the swirling. Rotation stops when the orientation flat is detected by the orientation flat detection sensor, and the wafer is positioned stably and properly by positioning the wafer with the restricting portion and the restricting roller. be able to.
[0025]
According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, a discarded bonding portion having a suction hole for sucking a discarded bonding chip is disposed on the peripheral portion on the bonding stage.
[0026]
  With such a configuration, when the ball is not formed, etc., the worker can throw away the bonding position automatically without throwing away the bonding position, and the throwing bonding operation can be performed automatically. There is no risk of soiling the surface because it is discarded on the wafer and not bonded.
[0027]
  The invention of claim 7The bonding stage is configured by disposing a heat block at the lower part of the stage plate, the half near the bonding head of the bonding stage is used as a bonding work area, and the heat block is disposed only at the lower part of the bonding work area of the stage plate, The temperature of the bonding work area is set to a predetermined temperature suitable for the bonding work, a notch is formed in the stage plate in at least a part of the remaining non-working area adjacent to the bonding work area, and the wafer is bonded to the bonding work area. An inversion means for inverting between the area and the non-working area was providedIs.
[0028]
  With such a configuration, the bonding work area can be easily controlled to a predetermined temperature with a heat block, and the non-work area can be set to a low temperature.Further, by reversing the wafer by the reversing means, bumps can be formed in the half area of the wafer and then the wafer can be reversed to form bumps in the remaining half area. In addition to exerting the effect, when the bump formed earlier in the bonding work area moves to the non-work area, it becomes a low temperature state, so the bump strength that occurs when the bump is formed and exposed to high temperature for a long time Reduction can be effectively prevented. In addition, it is possible to set the entire non-working area to a low temperature more effectively and with a simple means of providing notches.
[0035]
  Claim8According to the invention, after forming bumps on approximately half of the wafer using the half of the bonding stage close to the bonding head as a bonding work area, the wafer is reversed to form bumps on the remaining half, and bumps in the bonding work area At the time of formation, bumps are sequentially formed from the side away from the boundary between the bonding work area and the non-work area toward the side close to the boundary.
[0036]
According to such a configuration, the same effect as that of the invention of claim 4 is exhibited, and bump formation is performed first from the side away from the boundary between the bonding work area and the non-work area, so that the non-work area is reduced. Even if the part close to the boundary with the bonding work area is exposed to high temperatures due to the heat effect of the bonding work area, the time for the bumps formed near the boundary between the bonding work area and the non-working area to be exposed to high temperature It is possible to prevent a decrease in the strength of bumps on the entire wafer surface without increasing the length.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A typical embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0040]
First, the overall arrangement configuration of the bump bonder according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1. A loading station 2 into which a carrier containing a wafer 1 is loaded, and a loading-side transfer at which a wafer pulled out from the carrier is positioned. A loading station 3, a bonding station 4 for forming bumps, a transfer station 5 on the carry-out side where the wafer 1 on which bumps are formed are positioned, and the wafer 1 on which bumps are formed are sequentially accommodated in a carrier and carried out. Unloading stations 6 are arranged on the line at equal intervals. At the front part of the movement line of the wafer 1, an extraction means 7 for taking out the wafer 1 from the carry-in station 2 to the carry-in transfer station 3 and an insertion means for inserting the wafer 1 from the carry-out transfer station 5 into the carry-out station 6. 8 is disposed. Further, transfer means 9 for transferring the wafer 1 of the carry-in transfer station 3 to the bonding station 4 and transferring the wafer 1 of the bond station 4 to the carry-out transfer station 5 is provided at the front thereof. Yes.
[0041]
The bonding station 4 is provided with a bonding stage 10 composed of a heat stage for bonding by ultrasonic thermocompression bonding and a bonding head 11 at the rear thereof. The bonding head 11 is supported on an XY table 12 which is supported so as to be movable in the XY2 directions, and can be moved and positioned at arbitrary positions in the X and Y directions by the X-axis motor 12a and the Y-axis motor 12b. Yes.
[0042]
As shown in FIG. 2, the bonding head 11 is bonded through a wire reel 13 and a wire 14 from the wire reel 13 from above to bond the wafer 1 that is a bonding target on the bonding stage 10. Between the mechanism 15, a wire tensioner 17 that blows the wire 14 from the wire reel 13 to the bonding work mechanism 15 side in an upward curved state with air 16 to apply tension to the wire 14, and a clamper in the bonding work mechanism 15. A wire tensioner 21 is disposed directly above the 18 wire guides 18a so as to expose the wire 14 to the upward air 20 and apply an upward tension to the wire 14, and the wire 14 from the wire reel 13 is supplied with air 17 and 20 In the specified supply route and While floating support so as to keep the tension is configured to be supplied without difficulty to the bonding operation mechanism 15.
[0043]
As shown in FIGS. 2 and 3, the bonding work mechanism 15 applies ultrasonic vibrations to a ball 14 a formed with a clamper 18 that holds the wire 14 and a capillary 22 a through which the wire 14 is inserted. A horn 22 and a discharge torch 23 are provided. In addition, a recognition camera 24 for visually recognizing the state of the bonding work is disposed on the upper part, displays a recognition image on a recognition monitor (not shown), and inputs a recognition signal to a data processing device (not shown). It is configured to process data. Further, an up-and-down electromagnetic drive unit 25 that moves the tip portion up and down by reciprocatingly rotating the bonding work mechanism 15 around a fulcrum shaft (not shown) and an open-close electromagnetic drive unit 26 that opens and closes the clamper 8 are provided.
[0044]
The bonding operation will be described with reference to FIG. 4. The wire 14 is fed out through the capillary 22 a, and each time the bonding head 11 moves to a position facing a predetermined electrode 27 of the wafer 1, a spark current from the torch 23 is used. The tip portion is melted to form a ball 14a as shown in FIG. The position of the wire 14 facing the electrodes 27 is controlled with high accuracy based on the visual recognition of the recognition camera 24. The formed ball 14a is bonded onto the electrode 27 of the wafer 1 by thermocompression bonding and ultrasonic vibration as shown in FIG. The crimping force at this time is preferably about 30 to 50 g, the ultrasonic vibration is applied in the horizontal direction, the amplitude is 0.5 μm, and the frequency is 60 to 70 KH._Z(For example, 63.5KH_Z) Is preferable. Next, as shown in FIG. 4C, the wire 14 is cut by the upward movement of the clamper 18 and the capillary 22a sandwiching the wire 14, and the ball 14a is formed on the electrode 27 and about 30 μm to 40 μm from the ball 14a. A bump 28 having a protruding length of about 60 μm is formed, which is composed of the wire portion 14 b protruding to the height. A wire 14 having a high Young's modulus and a low thermal conductivity is used so that the above-described cutting is reliably performed at a predetermined position.
[0045]
Next, the movement / transfer / positioning of the wafer 1 between the stations 2 to 6 will be described in sequence. First, the carrier 30 for loading and unloading the wafer 1 will be described with reference to FIG. . The carrier 30 accommodates the wafer 1 in a stacked state with a plurality of upper and lower stages spaced from each other at an appropriate interval. The front and rear surfaces are opened and the rear portion is tapered toward the rear end so that the wafer 1 does not escape backward. A multi-stage (24 stages in the illustrated example) receiving shelf row 32 is formed which is supported by fitting both side portions of each wafer 1 to both side walls 31 thereof. Further, ribs 34 that traverse in the left-right direction protrude from the lower surface of the H-shaped bottom wall 33, and the front and rear corners of both ends serve as positioning portions 35.
[0046]
A lifter 40 as shown in FIGS. 6 to 8 is disposed in the carry-in station 2, and the carrier 30 is mounted on the lifting platform 41 from above. The elevator 41 is supported by a fixed frame 42 so that it can move up and down via two slide guides 44 on the left and right vertical guide shafts 43 held at the upper and lower ends, and is attached to the back of the fixed frame 42. 45 and a timing belt 46 that is driven forward and backward by this to move up and down. Four positioning pins 47 that project and engage with the positioning portion 35 of the carrier 30 are projected from the upper surface of the lifting platform 41. In addition, a presser lever 48 that is urged toward a horizontal posture by a spring 49 so as to be able to retract and rotate upward is provided so as to elastically press the carrier 30 on the lifting platform 41 from above. By the lifting / lowering operation of the lifting / lowering table 41, the wafers 1 accommodated in the carrier 30 are sequentially positioned at a predetermined take-out height position from the lowest one.
[0047]
Further, with the direction in which the wafer 1 is taken out from the carrier 30 as the front, a pair of positioning bars 50 that engage with both sides of the rear end edge of the wafer 1 in the carrier 30 are provided at the rear portion (right end portion in the figure) of the lifting table 41. It is erected. A shutter 51 that extends into the front surface of the carrier 30 and substantially engages with the orientation flat 1a of the wafer 1 accommodated therein is extended from the fixed frame 42 side. The lower end of the shutter 51 is located slightly above the wafer 1 removal height position and is disposed so as not to interfere with the wafer 1 removal operation. As shown in FIGS. 7 and 8, the shutter 51 is attached to a sliding member 53 supported on the back side of the fixed frame 42 by a slide guide 52 so as to be movable in the take-out direction. So that the shutter 51 stops at a position where a minute gap (about 0.5 mm) is left between the spring 54 urging the rear side in the take-out direction and the orientation flat 1a with the wafer 1 in contact with the positioning bar 50. A stopper 55 with which the sliding member 53 abuts and a sensor 56 for detecting when the sliding member 53 does not move to a position where it abuts against the stopper 55 are provided. When the wafer 1 is positioned by the positioning bar 50 and the shutter 51 and the orientation flat 1a is not correctly positioned forward, the sliding member 53 does not contact the stopper 55 and is detected by the sensor 56. The With the above mechanism, the orientation flat position detecting means 57 is configured to roughly position the wafer 1 on the lifting table 41, prevent the wafer 1 from jumping out of the carrier 30, and detect the orientation flat 1a of the wafer 1. . Reference numeral 58 denotes a limit switch for detecting the ascending limit position and the descending limit position of the lifting platform 41, the safe stop position when the position is exceeded, and the origin position.
[0048]
FIG. 9 shows the lifter 40A of the carry-out station 6. The lifter 40A has almost the same configuration as that of the lifter 40 in the carry-in station 2, and the same reference numerals are given to the corresponding components, and only the differences will be described. In the lifter 40A, the positioning bar 50 and the sensor 56 of the sliding member 53 are not provided because they are unnecessary, and a carrier presence / absence detection sensor 58 for detecting the presence / absence of the carrier 30 is provided. In the lifter 40A, the shutter 51 may be fixedly provided.
[0049]
Next, the take-out means 7 and the insertion means 8 will be described with reference to FIGS. Since both have substantially the same configuration, the extraction means 7 will be mainly described, and the insertion means 8 will be described only for the differences.
[0050]
In FIG. 10, the lower part of the movable support member 63 is supported by a slide guide 61 disposed on the back side of the front fixed frame 60 so as to be reciprocally movable in the left-right direction (the direction in which the wafer 1 is taken out). It is connected to a movable part 62a of a rodless cylinder 62 disposed on the back side of the fixed frame 60 so as to be driven and positioned. A base portion 65a of a support arm 65 is attached to the upper portion of the movable support member 63 via a slide guide 64 so as to be movable in the moving direction of the movable support member 63, and the tip of the support arm 65 extended to the lifting platform 41 side. A wafer receiving portion 66 for receiving and supporting the wafer 1 from below is provided at the portion, and a pair of positioning rollers 67 are provided on both sides of the tip. The base portion 65a of the support arm 65 is moved and urged toward the lifting platform 41 to a position where it abuts against the stopper 69 by a spring 68. Further, the wafer receiving portion 66 collides with an obstacle during the movement and resists the spring 68. A sensor 70 is provided for detecting this when moving, and the operation is immediately stopped to prevent damage.
[0051]
A base portion 72a of a restriction arm 72 is attached to a base portion 65a of the support arm 65 via a guided cylinder 71 so as to be movable in the moving direction of the movable support member 63. A wafer receiving portion is attached to the distal end portion of the restriction arm 72. A restricting portion 73 facing the base end side of 66 is provided at an appropriate interval, and a pair of position restricting rollers 74 that engage with the orientation flat 1a of the wafer 1 are provided at the front end portion. Then, the base portion 72a of the restricting arm 72 is constantly moved and biased by the spring 71a so that the restricting portion 73 at the tip approaches the wafer receiving portion 66 side, and against the biasing force of the spring 71a by the cylinder 71 with guide. So as to be driven apart. In addition, an orientation flat detection sensor 75 that detects the orientation flat 1 a is disposed on one side of the regulation portion 73.
[0052]
Thus, as shown in FIG. 11, the wafer receiving portion 66 at the tip of the support arm 65 is inserted below the currently lowest wafer 1 in the carrier 30 to position the positioning roller 67 outside the outer peripheral edge of the wafer 1. In this state, the elevator 41 is lowered to support the wafer 1 on the wafer receiving portion 66, and then the restricting arm 72 is moved relative to the support arm 65, and the urging force of the spring 71 a is detected by the positioning roller 67 and the position restricting roller 74. The position of the wafer 1 is regulated by holding the wafer 1 with an appropriate load. Further, the orientation flat detection sensor 75 confirms that the orientation flat 1a is in the correct position. Further, a sensor 76 for detecting that the restriction arm 72 is opened between the positioning roller 67 and the position restriction roller 74, and a sensor 77 for detecting that the restriction arm 72 has moved more than that because there is no wafer 1. A sensor 78 is provided for detecting that the wafer 1 has been moved to a position where it has been correctly clamped at the orientation flat 1a position. The positioning roller 67 and the position regulating roller 74 constitute a position regulating means 79 for the wafer 1.
[0053]
In the inserting means 8, it is only necessary to insert the wafer 1 on the wafer receiving portion 66 into the carrier 30 of the unloading station 6, so that the restricting arm 72 and related components are not provided, but instead the wafer receiving portion is provided. A suction chuck 80 is provided on the portion 66.
[0054]
Next, the transfer means 9 will be described with reference to FIG. A moving table 82 is provided which is driven by moving means 81 parallel to the moving line of the wafer 1 and can be moved and positioned between the transfer-in transfer station 3, the bonding station 4 and the transfer-out transfer station 5. . The moving means 81 is configured to rotationally drive a ball screw 83 disposed in the moving range by a servo motor 84, and a nut body screwed into the ball screw 83 is fixed to the moving body 82. An elevating body 85 is attached to the moving body 82 so as to be movable up and down, and is always urged toward an upper limit position by a spring 85a and is moved to a lower limit position by a built-in cylinder. A chuck means 86 is extended from the upper end of the elevating body 85 so as to be located immediately above the moving line of the wafer 1. The chuck means 86 includes a pair of chuck rods 87 that can approach and separate from each other by a cylinder 86 a, and a pair of chucking pins 88 are suspended from the chuck rods 87 via floating mechanisms 89. A hook 88 a for preventing the wafer 1 from dropping is provided at the lower end of the chucking pin 88.
[0055]
Thus, the lifting body 85 is lowered while the chuck means 86 is opened in the transfer-side transfer station 3 or the bonding station 4, and the chuck means 86 is closed to hold the wafer 1 with the four chucking pins 88, and then The elevating body 85 is raised to the upper limit position, and the moving body 81 is connected to the movable portion 62a of the bonding rodless cylinder 62 by the moving means 81 so that it can be driven and positioned. A base 65a of a support arm 65 is attached to the upper part of the movable support member 63 via a slide guide 64 so as to be movable in the movement direction of the movable support member 63, and is moved to the position of the station 4 or the unloading side transfer station 5. The wafer 1 can be transferred by lowering the elevating body 85 and opening the chuck means 86. At this time, since the chucking pins 88 are suspended through the floating mechanism 89, there is no possibility that the wafer 1 is chipped during chucking.
[0056]
Next, the bonding stage 10 will be described with reference to FIGS. A stage plate 91 and a heat block 92 therebelow are provided. On the upper surface of the stage plate 91, a total of four regulating rollers 93 are arranged on each side so that the wafer 1 is fitted with a margin. Further, on both sides of the stage plate 91, restricting portions 95 having a pair of contact rollers 94 that engage with the orientation flat 1 a are disposed so as to face the pair of restricting rollers 93 located on the opposite sides, respectively. The wafer 1 is pressed against the restriction roller 93 to restrict the position of the wafer 1. The restricting portion 95 is always urged in the restricting direction by a spring 96, and a cylinder (not shown) that is driven to move in the restricting release direction is disposed on the back side of the stage plate 91. In addition, an orientation flat detection sensor 97 that detects the orientation flat 1a is disposed in the vicinity of one restricting portion 94 (on the right side in the figure).
[0057]
The stage plate 91 has a suction / levitation air port 101 for suctioning and floating the wafer 1 and a turning air jet that is inclined and opened in the same direction in the circumferential direction so as to turn the wafer 1. The outlet 102 and a nip air jet 103 for urging the wafer 1 toward a pair of regulating rollers 93 (on the right side in the drawing) so that the wafer 1 does not swing around and swing when the wafer 1 rotates. And are provided. The nip air outlet 103 is arranged inside the radius of the swirling airflow so that it does not interfere with the swirling airflow ejected from the swirling air outlet 102, and the suction / levitation combined air outlet 101 is a swirling airflow. It is arranged on the outside and inside of the radius. In addition, a discard bonding portion 104 is disposed at an appropriate position on the peripheral edge of the stage plate 91, and a suction hole 104a for sucking a chip for discard bonding is provided.
[0058]
In the heat block 92, several cartridge heaters 105 are inserted and a thermocouple 106 is embedded so as to control the temperature of about 270 ° C. The heat block 92 is supported by a pair of left and right leg members 107 with high heat dissipation.
[0059]
Thus, when the wafer 1 is transferred to the inside of the four regulating rollers 93 on the bonding stage 10 by the transfer means 9 toward the left side in FIGS. 13 and 14, the left regulating portion 95 is regulated. The contact roller 94 is engaged with the orientation flat 1 a to press the wafer 1 against the pair of right-side regulating rollers 93, and the position of the wafer 1 is regulated by the contact roller 94 and the regulating roller 93. In this state, the wafer 1 is sucked and fixed by the suction / flying air port 101, and the bump 28 is formed by the bonding head 11 on the IC chip in the half region on the side close to the bonding head 11 of the wafer 1.
[0060]
Next, the suction of the wafer 1 and the restriction by the left restricting portion 95 are released, air is blown out from the suction / levitation combined air port 101, and the wafer 1 is floated, and air is blown out from the side-aligned air ejection port 103 to make the wafer 1 is engaged with a pair of restriction rollers 93 on the right side of the drawing, and in this state, air is blown out from the turning air outlet 102 to turn the wafer 1. In this way, by engaging the wafer 1 with the pair of regulating rollers 93 during the turning of the wafer 1, the wafer 1 can be swung at a fixed position without swinging and swinging. When the orientation flat 1a of the wafer 1 is turned to the position where the orientation flat 1a faces the right restricting portion 95, the orientation flat detection sensor 97 detects the orientation of the wafer 1, so that the floating and turning are immediately stopped and the right restricting portion 95 is restricted. The contact roller 94 is engaged with the orientation flat 1 a and the wafer 1 is pressed against the pair of left-side restriction rollers 93, and the position of the wafer 1 is restricted by the contact roller 94 and the restriction roller 93. In this state, the wafer 1 is sucked and fixed by the suction / levitation air port 101, and the bump 28 is applied to the IC chip in the remaining half of the area close to the bonding head 11 of the wafer 1 by the bonding head 11. Then, the formation of the bumps 28 on the entire surface of the wafer 1 is completed.
[0061]
In this way, by forming bumps on the wafer 1 for each half region, the moving range of the bonding head 11 can be reduced, thereby ensuring the rigidity and dimensional accuracy of the bonding head 11 and realizing high-precision bump formation. .
[0062]
In addition, when a ball non-forming trouble occurs during the bump forming operation and the abandon bonding is necessary, the bonding head 11 is automatically transferred to the dedicated abandon bonding unit 104 set on the stage plate 91. By moving and bonding to the discarded chip, a ball can be formed, and the normal bump forming operation can be quickly and efficiently restored. By providing such a dedicated discard bonding section 104, work efficiency is reduced as in the case of performing abandon bonding by searching for an area where the discard bonding is possible in the peripheral portion of the wafer 1, or the wafer 1 which is a product. Can eliminate the risk of soiling the surface.
[0063]
By the way, when the bump 28 is formed and exposed to a high temperature for a long time, the strength of the bump 28 may be lowered due to a metallurgical reaction between the bump 28 and the material of the electrode 27. However, it takes a long time to form the bumps 28 on the entire surface of the wafer 1, and in the example shown in FIGS. 13 and 14, the entire surface of the stage plate 91 is uniformly set at a predetermined temperature by the heat block 92 disposed on the lower surface thereof. Since it is heated, the strength of the bump 28 formed previously may be reduced.
[0064]
In order to solve such a problem, as shown in FIGS. 15A and 15B, only the lower part of the bonding work area 110 (indicated by hatching) corresponding to the half of the stage plate 91 on the side close to the bonding head 11 is used. By disposing the heat block 92, the temperature of the stage plate 91 and the wafer 1 may be lowered in the remaining non-working area 111 where bonding is not performed. At that time, even in the non-working area 111, the portion close to the boundary with the bonding work area 110 is exposed to a high temperature due to the heat effect of the heat block 92, so that bump formation is close to the boundary between the bonding work area 110 and the non-working area 111. By performing the process first on the side closer to the bonding head 11 rather than on the side, it takes a longer time for the bump 28 formed on the part close to the boundary between the bonding work area 110 and the non-work area 111 to be exposed to high temperature. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the strength of the bumps 28 on the entire surface of the wafer 1.
[0065]
Further, as shown in FIG. 15C, a heat block 92 is arranged on the entire lower surface of the stage plate 91, and a cartridge heater 105a corresponding to the bonding work area 110 and a cartridge heater 105b corresponding to the non-work area 111 are provided. For example, the temperature of the cartridge heater 105 a may be controlled to 270 ° C., and the temperature of the cartridge heater 105 b may be controlled to about 100 ° C. for preheating the wafer 1. Further, as shown in FIG. 15 (d), in addition to the configuration of FIGS. 15 (a) and 15 (b), in the non-working area 111, the stage plate 91 is located at the central portion where the heat block 92 is likely to become high temperature. It is also possible to form a notch 112 to prevent heat transfer by the stage plate 91 and to prevent a high temperature.
[0066]
Further, at the time of the bonding operation, as shown in FIG. 16, a large number of IC chips 121 formed on the wafer 1 are grouped into a plurality of blocks, and the wafer 1 is divided into a plurality of blocks 122. I do. In the bonding operation, bonding is performed while correcting the bonding position data by detecting the inclination of the reference line of the wafer 1 with respect to the position of each IC chip and the reference line of the bonding stage 10, and the reference line of the wafer 1 is detected. On the other hand, the center positions 121a of the IC chips 121 and 121 corresponding to each other in the direction parallel to the reference line of the wafer 1 between the adjacent blocks 122 and 122 are obtained, and obtained by the straight line 123 connecting the centers 121a and 121a. Then, an inclination 125 between the straight line 123 and the reference line 124 of the bonding stage 10 is obtained, and the bonding position data is corrected based on the detected position of the IC chip 121 in the block 122 and the detected inclination 125, and each IC chip 121 is corrected. The bonding work is sequentially performed.
[0067]
When the bonding work of one block 122 is completed, the process proceeds to the next block 122 and the same operation is repeated. At this time, the IC chip 121 recognition window 126 set to detect the inclination 125 is By setting the position corrected based on the previously detected inclination 125, the corresponding IC chip 121 of the adjacent block 122 can be reliably viewed even if the field of view of the recognition camera 24 mounted on the bonding head 11 is narrow. And tilt 125 can be detected.
[0068]
In this way, by recognizing and bonding the position of the IC chip 121 and the inclination of the wafer 1 for each block 122, the number of times of recognition is reduced while absorbing the thermal expansion of the wafer 1, and the bonding is performed with high accuracy and high productivity. Can do. In addition, it is possible to detect the tilt with high efficiency without requiring a recognition camera with a wide field of view dedicated to tilt detection and with a short recognition operation.
[0069]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the lifter is provided with the orientation flat position detecting means for regulating the wafer position in the carrier and detecting the orientation flat position of the wafer, and the take-out means is provided with the wafer position regulating means. The position of the entire wafer in the carrier can be regulated while the carrier is installed on the lifter, and the position of the orientation flat can be detected, so that if the orientation flat is not appropriate, the operator can correct the orientation flat position with the correct orientation. The wafer can be transferred to the take-out means, and the positioned wafer is properly received on the take-out means, the position of the wafer is restricted by the position restricting means, and the take-out means is moved to the next transfer station for positioning. As a result, the wafer can be positioned with high accuracy. Therefore, the wafer can be sequentially taken out from the carrier and positioned with high accuracy without requiring time for positioning with a simple configuration, and there is also a risk that the wafer housed in the carrier may jump out due to vibration during operation. Demonstrate no effect.
[0070]
According to the invention of claim 2, the orientation flat position detecting means is substantially engaged with the orientation flat of the wafer in the carrier and the pair of positioning bars that engage with the opposite edge of the orientation flat of the wafer in the carrier. It is composed of a shutter that is elastically moved and biased toward the position to be moved, and a sensor that detects when the shutter is out of the position where it substantially engages with the orientation flat. With a simple configuration in which the shutter and the sensor for detecting the position of the shutter are simply provided, the position of the orientation flat can be detected at the same time as the position of the wafer in the carrier is regulated.
[0071]
According to a third aspect of the present invention, the position regulating means of the take-out means is a pair of positioning rollers disposed at an appropriate interval at the tip of the wafer receiving portion that receives and supports the wafer from the carrier, and the wafer receiving portion. Since it is composed of a restricting portion that is movable in the perspective direction with respect to the base end and is provided with a pair of position restricting rollers that engage with the orientation flat of the wafer, the restricting portion receives the wafer on the wafer receiving portion. The position and height of the wafer including the position of the orientation flat are increased by a pair of positioning rollers at the tip of the wafer receiving portion and a pair of position restricting rollers at the restricting portion. It can be positioned with high accuracy.
[0072]
According to the fourth aspect of the present invention, the pair of restricting rollers are disposed on both the left and right sides of the upper surface of the bonding stage, and the wafer is pressed against the restricting roller on the opposite side by engaging with the orientation flat of the wafer. Since the restriction part for restriction is provided and the reversing means for reversing the wafer is provided, the wafer can be reversed and bumps can be formed in half, and the movement range of the bonding head can be reduced accordingly, thereby reducing the bonding head Rigidity and accuracy can be easily secured, high-precision bump formation can be realized at low cost, and the wafer can be positioned by the regulating part and the regulating roller regardless of the orientation of the wafer orientation flat. The wafer can be accurately positioned with a simple configuration.
[0073]
According to the invention of claim 5, the reversing means is applied to the air jetting means for floating to float the wafer, the air jetting means for turning to turn the wafer, and the wafer in the turning state against the pair of regulating rollers on one side. Since it is composed of a single-sided air jet outlet and an orientation flat detection sensor arranged on the side of the regulating roller to which the wafer is applied, the wafer can be swung in a state where it is levitated with air and reversed. Even in the bonding stage, the wafer can be swiveled with a simple structure, and the wafer is swung by being applied to a pair of regulating rollers on one side, so that irregular movement of the wafer occurs due to subtle disturbance of swirling air. There is no fear, and when the orientation flat is detected, the rotation is stopped and the wafer is positioned with the restricting portion and the restricting roller to stably and properly position the wafer. Door can be.
[0074]
  According to the invention of claim 6,Since the abandoned bonding part with a suction hole that adsorbs the chip for abandonment at the periphery of the bonding stage has been installed, the ball is automatically formed at the bonding part in the event of a ball non-forming trouble, etc. It is possible to recover and improve work efficiency, and since it is not thrown away on the product wafer and bonded, there is no risk of soiling the surface.
[0075]
  According to the invention of claim 7, the bonding stage is configured by disposing a heat block below the stage plate,Half of the bonding stage close to the bonding head is used as the bonding work area.Install a heat block only below the bonding area of the stage plate.The temperature of the bonding work area is set to a predetermined temperature suitable for the bonding work, a notch is formed in the stage plate in at least a part of the remaining non-working area adjacent to the bonding work area, and the wafer is bonded to the bonding work area. Since the reversing means for reversing between the work area and the non-work area is provided, the bonding work area can be easily controlled to a predetermined temperature with a heat block and the non-work area can be set to a low temperature. Further, by reversing the wafer by the reversing means, bumps can be formed in the half area of the wafer and then the wafer can be reversed to form bumps in the remaining half area. In addition to exerting the effect, when the bump formed earlier in the bonding work area moves to the non-work area, it becomes a low temperature state, so the bump strength that occurs when the bump is formed and exposed to high temperature for a long time Reduction can be effectively prevented. In addition, it is possible to set the entire non-working area to a low temperature more effectively and with a simple means of providing notches.
[0079]
  Claim8According to the invention, after forming bumps on approximately half of the wafer with the bonding head of the bonding stage close to the bonding head as a bonding work area, the wafer is inverted to form bumps on the remaining approximately half. Since the bumps are sequentially formed from the side away from the boundary between the bonding work area and the non-work area at the time of bump formation toward the side close to the boundary, the same effect as the invention of claim 4 is exhibited and the bump formation is performed. By performing first from the side away from the boundary between the bonding work area and the non-working area, even if the part close to the boundary between the non-working area and the bonding work area is affected by the heat of the bonding work area, Bumps formed near the boundary between the bonding work area and the non-work area may be exposed to high temperatures for a long time. Ku, a reduction in strength of the entire wafer surface bumps can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an overall arrangement configuration of a bump bonder according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a wire supply mechanism in the bonding head of the same embodiment.
FIG. 3 is a perspective view showing the bonding head of the embodiment with the wire supply mechanism omitted.
4A and 4B show a bonding work process of the embodiment, wherein FIG. 4A is a cross-sectional view of a ball forming process, FIG. 4B is a cross-sectional view of a process of bonding a ball to an electrode, and FIG. It is sectional drawing of the process of forming.
5A and 5B show a wafer transfer carrier according to the embodiment, wherein FIG. 5A is a cross-sectional plan view taken along line AA in FIG. 5B, FIG. 5B is a front view, and FIG.
FIG. 6 is a perspective view showing a main configuration of a lifter disposed in the carry-in station of the same embodiment.
7 is a perspective view of a main part when the lifter of FIG. 6 is viewed from the back side.
8 is a plan view showing orientation flat position detecting means in the lifter of FIG. 6. FIG.
FIG. 9 is a perspective view showing a main configuration of a lifter disposed in the carry-out station of the same embodiment.
FIG. 10 is a perspective view showing a schematic configuration of an extraction unit and an insertion unit of the same embodiment.
11A and 11B show an operation state of the take-out means of the embodiment, where FIG. 11A is a front view, and FIG. 11B is a plan view.
FIG. 12 is a perspective view of transfer means of the same embodiment.
FIG. 13 is a perspective view of the bonding stage of the same embodiment.
FIG. 14 is a plan view of the bonding stage.
15A and 15B show a modified configuration example of the bonding stage of the embodiment, where FIG. 15A is a plan view of the first modified example, FIG. 15B is a perspective view thereof, and FIG. 15C is a plan view of the second modified example; (D) is a top view of the 3rd modification.
16A and 16B are explanatory diagrams of a bonding work method according to the embodiment, where FIG. 16A is an explanatory diagram of a block setting state with respect to a wafer, and FIG. 16B is an explanatory diagram of a block detail and a method of detecting a tilt of a reference line of a wafer; is there.
FIG. 17 is an explanatory diagram of a conventional method for detecting the inclination of a reference line of a wafer.
FIG. 18 is a front view of a bonder performing wire bonding according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Wafer
1a orientation flat
2 loading station
3 Loading side transfer station
4 Bonding station
7 Extraction means
9 Transfer means
10 Bonding stage
11 Bonding head
30 career
40 Lifter
50 Positioning bar
51 Shutter
53 Sliding member
54 Spring
55 Stopper
56 sensors
57 Orientation flat position detection means
66 Wafer receiving part
67 Positioning roller
73 Regulatory Department
74 Position restriction roller
79 Position control means
91 Stage plate
92 Heat block
93 Regulatory Roller
95 Regulatory Department
97 Orientation flat detection sensor
101 Air inlet for both adsorption and levitation
102 Air outlet for swirling
103 Alignment air outlet
104 Abandoned bonding part
104a Suction hole
110 Bonding work area
111 Non-working area
112 notch
121 IC chip
122 blocks
123 straight line
124 Stage reference line
125 tilt
126 windows

Claims

A loading station provided with a lifter for installing a carrier that accommodates wafers in a stacked state at an appropriate interval, a transfer station for sequentially positioning wafers sequentially taken out from the carrier by take-out means, and a transfer station In a bump bonder having a bonding station for forming bumps with a bonding head on a wafer transferred onto a bonding stage by a transfer means, the position of the wafer in the carrier is regulated by the lifter and the orientation flat position of the wafer A bump bonder characterized in that an orientation flat position detecting means is provided for detecting the position and a wafer position restricting means is provided in the take-out means.

The orientation flat position detection means is elastically moved toward a position where the orientation flat of the wafer in the carrier is substantially engaged with the pair of positioning bars that engage with the edge of the wafer opposite to the orientation flat of the wafer. The bump bonder according to claim 1, further comprising a biased shutter and a sensor for detecting when the shutter is out of a position where the shutter is substantially engaged with the orientation flat.

The position restricting means of the take-out means can move in a perspective direction with respect to a pair of positioning rollers arranged at an appropriate interval at the front end of the wafer receiving part for receiving and supporting the wafer from the carrier, and the base end of the wafer receiving part The bump bonder according to claim 1, further comprising a restricting portion provided with a pair of position restricting rollers that engage with an orientation flat of the wafer.

In a bump bonder that forms bumps with a bonding head on a wafer supplied onto the bonding stage, a pair of regulating rollers are provided on both the left and right sides of the upper surface of the bonding stage and engaged with the orientation flat of the wafer to oppose each other. A bump bonder comprising a regulating portion for regulating the wafer position by pressing the wafer toward the regulating roller on the side, and a reversing means for reversing the wafer.

The reversing means includes a floating air jetting means for levitating the wafer, a swiveling air jetting means for swiveling the wafer, a one-sided air jetting outlet for abutting the swiveled wafer against a pair of regulating rollers on one side, and the wafer The bump bonder according to claim 4, further comprising an orientation flat detection sensor disposed on a side of the regulating roller to be applied.

5. The bump bonder according to claim 4, wherein a discard bonding part having a suction hole for adsorbing a chip for discarding bonding is disposed at a peripheral part on the bonding stage.

In a bump bonder that forms bumps with a bonding head on a wafer supplied on the bonding stage , the bonding stage is configured by arranging a heat block below the stage plate, and is half the bonding stage's bonding head. , The heat block is arranged only below the bonding work area of the stage plate, the temperature of this bonding work area is set to a predetermined temperature suitable for the bonding work, and the bonding work area in the remaining non- working area and at least a part of the adjacent portion, a notch is formed on the stage plate, the bump bonder, characterized in that the inverting means for inverting digits set between the wafer and the bonding working area and the non-working area.

In a bump forming method of forming bumps with a bonding head on a wafer supplied onto a bonding stage, bumps are formed on substantially half of the wafer with a half near the bonding head of the bonding stage as a bonding work area, and then the wafer is formed. Invert and form bumps in the remaining half, and at the time of bump formation in the bonding work area, bumps are formed sequentially from the side away from the boundary between the bonding work area and the non-work area toward the side closer to the boundary. A bump forming method.