JP4184592B2 - 導電性ボールの吸引配列方法及び吸引配列装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ボールの吸引配列方法及び吸引配列装置に関し、特に、ボール吸着孔が複数個形成されている配列基板上に複数の微細ボールを一括保持して、プリント基板及び半導体チップ等の電子部品の電極上に一括配列させる方法及び装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時においては、半導体チップの電気的接続に微小金属球を用いたボールバンプが用いられるようになっている。ボールバンプを用いることにより、パッケージの小型化、多ピン化等の数々のメリットを得ることができる。このような微小金属ボールを用いたバンプ形成技術は、例えば、特開平７−１５３７６５号公報に記載されている。
【０００３】
上記公報にて提案されているバンプ形成方法は、少なくとも半導体チップ１つ分の金属ボール群を吸着保持するようにしている。そして、複数の金属ボール群を吸着保持するために、半導体チップ上のバンプ形成位置に対応した全ての位置に吸着孔が形成されているボール配列基板を用い、上記ボール配列基板に微小金属球を吸着保持した後、上記ボール配列基板を接合用ステージまで搬送して被接合部に接合するようにしている。
【０００４】
従って、この場合は均一に形成された導電性ボールをバンプ形成位置に一括接合することができるので、バラツキの少ない均一形状のボールバンプを容易に、かつ効率的に形成することができる。
【０００５】
ところで、最近は、半導体装置の微細化が益々進み、電極の配線ピッチは非常に小さくなってきている。そのため、電極上にボールバンプを形成する場合に用いられる金属ボールは、電極の配線ピッチの微細化に応じて非常に微細になってきている。
【０００６】
このような状況において、半導体チップ１つ分の配列を行うことは、繰り返し動作が多く、コスト面、時間的にもデメリットが大きい。このため、ウエハを個々のチップ毎に切断する前、すなわちダイシング工程を行う前に、ウエハ上の複数のチップに相当する全ての電極上にボールを配置することが行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数の半導体チップが形成されたウエハ上の全ての電極上に一括してボールを配置しようとした場合、電極は数十万個程度に及ぶため、全ての電極上に確実にボールを配置することは困難であり、吸着配列不良が発生してしまうという問題が発生していた。
【０００８】
吸着不良が発生した場合には、再度吸着のやり直しが必要となる。従来の単一のチップ、又は数個のチップに対応した個数のボールを吸着する場合には、数回の再吸着を行えばすべてのボールを吸着することが可能となるが、ウエハに対して数十万個のボールを一度に吸着する場合には、再吸着の動作回数が増えるため、工程が煩雑となり、これにより歩留りの低下、コストの上昇が発生していた。
【０００９】
本発明はこのような問題を解決するために成されたものであり、吸引ヘッドに導電性ボールを吸着して配列する際に、吸着不良が発生した場合であっても、吸着不良箇所に導電性ボールを補うことのできる導電性ボールの吸引配列方法及び吸引配列装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の導電性ボールの吸引配列方法は、容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列方法であって、前記導電性ボールを前記電極上に配置した後、前記電極上における前記導電性ボールの配置欠陥箇所を画像認識により検出して、当該欠陥箇所の情報を記録し、前記配置欠陥が搭載ボールの欠落である箇所には、正規に前記導電性ボールを補充し、余剰である箇所には、前記余剰部分が含まれる前記配置欠陥を除去した後、正規に前記導電性ボールを補充することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の導電性ボールの吸引配列装置は、容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列装置であって、前記導電性ボールを前記電極上に配置した後、前記電極上における前記導電性ボールの余剰配置箇所を画像認識により検出する手段と、当該余剰配置箇所の情報を記録する手段と、配置欠陥が搭載ボールの欠落である箇所には、正規に前記導電性ボールを補充する手段と、余剰である箇所には、前記余剰部分のボールを除去した後、正規に前記導電性ボールを補充する手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の導電性ボールの吸引配列方法は、容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列方法であって、前記導電性ボールを前記吸引ヘッドに吸着保持した後、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボールの吸着不良箇所を画像認識により検出して、当該不良箇所の情報を記録し、その情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの搭載不良箇所を特定し、前記搭載不良箇所にのみに前記導電性ボールを正規に補充することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の導電性ボールの吸引配列装置は、容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列装置であって、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボールの吸着不良箇所を検出して、当該吸着不良箇所の位置情報を得るための吸着不良箇所検出手段と、 前記吸着不良箇所の情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの搭載不良箇所を特定する搭載不良箇所特定手段と、前記搭載不良箇所に前記導電性ボールを正規に補充するための補充手段と、前記位置情報に基づいて前記補充手段を前記搭載不良箇所へ移動させるための移動手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の導電性ボールの吸引配列方法は、容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列方法であって、前記導電性ボールを前記電極上に配置した後、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボール残存箇所を画像認識により検出して、当該残存箇所の情報を記録し、その情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの欠落箇所を特定し、前記欠落箇所のみに前記導電性ボールを補充することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の導電性ボールの吸引配列装置は、容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列装置であって、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボールの残存箇所を検出して、当該残存箇所の位置情報を得るための残存箇所検出手段と、前記残存箇所の情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの欠落箇所を特定する欠落箇所特定手段と、前記欠落箇所に前記導電性ボールを補充するための補充手段と、前記位置情報に基づいて前記補充手段を前記欠落箇所へ移動させるための移動手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の導電性ボールの吸引配列方法は、容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列方法であって、前記導電性ボールを前記吸引ヘッドに吸着保持した後、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボールの吸着不良箇所を画像認識により検出して、当該不良箇所の情報を記録し、その情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの搭載不良箇所を特定し、前記搭載不良箇所にのみに前記導電性ボールを正規に補充するステップと、前記導電性ボールを前記電極上に配置した後、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボール残存箇所を画像認識により検出して、当該残存箇所の情報を記録し、その情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの欠落箇所を特定し、前記欠落箇所のみに前記導電性ボールを補充するステップとを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の導電性ボールの吸引配列装置は、容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列装置であって、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボールの吸着不良箇所を検出して、当該吸着不良箇所に該当する第１の位置情報を得るための吸着不良箇所検出手段と、前記吸着不良箇所の情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの搭載不良箇所を特定する第１の搭載不良箇所特定手段と、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボールの残存箇所を検出して、当該残存箇所に該当する第２の位置情報を得るための残存箇所検出手段と、前記残存箇所の情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの搭載不良箇所を特定する第２の搭載不良箇所特定手段と、前記第１及び第２の搭載不良箇所検出手段の少なくとも１つから検出した前記搭載不良箇所に前記導電性ボールを正規に補充するための補充手段と、前記第１及び第２の位置情報の少なくとも１つに基づいて前記補充手段を前記搭載不良箇所へ移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の導電性ボールの吸引配列方法において、前記吸着不良が余剰である箇所には、前記余剰部分のボールを除去した後、正規に前記導電性ボールを補充することを特徴とする。
また、本発明の導電性ボールの吸引配列装置において、前記補充手段は、前記吸着不良が余剰である箇所には、前記余剰部分のボールを除去した後、正規に前記導電性ボールを補充することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る導電性ボールの吸引配列装置及び吸引配列方法の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、吸引ヘッド１００に真空室３を設け、真空室３に減圧／加圧系統４及びリーク調整弁５を設けた吸引配列装置の一例を示している。そして、図１（ａ）は吸引ヘッド１００にボール１０２を吸着している工程を、図１（ｂ）は吸着したボール１０２をウエハ１０５上へ配列する工程を示している。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、本実施形態のボール吸引配列装置は吸引ヘッド１００と容器１０１とを有して構成されている。容器１０１内には、複数のボール１０２が入れられており、吸引ヘッド１００を用いて吸引することにより、容器１０１内のボール１０２を吸引ヘッド１００下部に保持された配列基板１に一括して吸着する。配列基板１は、ボール１０２を吸引する系とは別の吸引系で真空吸引されることにより、吸引ヘッド１００のヘッド本体２に保持されている。なお、配列基板１は押さえ治具によって周辺をヘッド本体に固定しても良いし、接着等の方法によりヘッド本体２と一体に構成してもよい。配列基板１が薄板等で構成され、変形する可能性がある場合には、吸引ヘッド１００のヘッド本体２と配列基板１の間に、配列基板１の吸引孔１ａを完全にふさがない程度の開口部をもつ多孔質体７を設け、この多孔質体７の剛性を利用して配列基板１を支持することが望ましい。
【００２１】
次に、配列基板１に吸着されたボール１０２が正常に吸着されているか否かを検査する。図２に示すように、ボール配列状態を配列検査カメラ（画像取込カメラ）１１によって検査する。配列検査カメラ１１が移動ガイド１４に沿って移動しながら画像を取り込んでいく。吸引ヘッド１００は配列検査カメラ１１の移動方向と直交方向に移動する。これにより、配列検査カメラ１１はボール配列エリア全領域を検査することができる。
【００２２】
吸引ヘッド１００と移動ガイド１４のそれぞれに位置検出のためのエンコーダが設けられており、配列基板１に対する配列検査カメラ１１の位置（座標）を検出することが可能である。配列検査カメラ１１で取り込まれた画像は画像処理手段１２によって画像処理される。そして、処理した画像を不図示のモニタ等に表示することにより画像認識が可能となる。
【００２３】
ボール吸着後の検査で吸着不良箇所を検出した際、不良箇所が余剰ボールの場合は除去し、ボール不足の場合は予め定められた基準により再吸着するか、そのままウエハ１０５にボール１０２を搭載するかを判断する。この基準は、不足ボールの個数や割合などにより個別に設定できる。例えば、不足ボールの基準を１０個とした場合には、ボール吸着後の検査で吸着不足が２０個あれば再吸着を行い、再吸着後、再度ボールを検査して吸着不足が６個であればそのまま搭載動作に移行する。再吸着せずにウエハ１０５にボール１０２を搭載する場合、配列検査カメラ１１の位置検出を行うエンコーダにより配列基板１上の吸着不良箇所の位置情報を検出し、検出された位置情報は位置記録手段１３に記憶される。その位置情報をウエハ１０５上のボール搭載不良箇所を修正するボール修正装置に反映することができる。不良箇所の位置情報は、画像処理手段１２によって処理された画像を基に不良箇所を判定し処理画像の座標からボール修正装置へ修正位置座標を返しても良い。
【００２４】
配列基板１へのボール吸着状態の検査後、ボール１０２をウエハ１０５上に搭載する工程へ移る。ヘッド本体２には真空室３が形成されている。減圧／加圧系統４及びリーク調整弁５はヘッド本体２に対して設けられており、これらを操作することにより真空室３の圧力を所定の圧力に設定することが可能とされている。
【００２５】
配列基板１の吸引孔１ａにボール１０２を吸着した後、図１（ｂ）に示すように吸引ヘッド１００をウエハ１０５上に移動し、ウエハ１０５上の電極１０５ａと配列基板１の吸引孔１ａの位置を対応させる。そして、リーク調整弁５を操作することにより真空室３の減圧状態を解除する。これにより、配列基板１に吸引されていたボール１０２がウエハ１０５の電極１０５ａ上に配列される。
【００２６】
ボール１０２の搭載後、図３に示すように、再度、配列検査カメラ１１によって配列基板１上に残った残存ボールを検査する。吸引孔１ａに食い込む等してウエハ１０５の電極１０５ａ上に搭載されずに配列基板１に残存したボール１０２の有無をここで検査する。残存ボール１０２の存在する箇所はウエハ１０５上へボール搭載されていない箇所なので、検査結果をボール補充装置１０４へ送り、電極１０５ａへのボール１０２の補充を行う。
【００２７】
次に、図４を参照しながら、ボール搭載不良箇所が発生した場合にボール１０２の補充を行うボール検査装置１０３及びボール補充装置１０４の構成について説明する。このボール検査装置１０３及びボール補充装置１０４は、図１に示した吸引配列装置の構成に含まれ、ボール１０２の配列、検査、補充を一連の工程で行うものである。
【００２８】
図４（ａ）は、ウエハ１０５上の搭載不良箇所にボール１０２を補充するためのボール補充装置１０４を示している。ボール補充装置１０４は、ボール１０２を所定の個数だけ吸着する吸着手段２１、吸着手段２１を移動するガイドである吸着手段移動ガイド２２とを有して構成されている。吸着手段２１は吸着手段移動ガイド２２に沿って移動することが可能である。また、吸着手段移動ガイド２２は、長手方向と垂直方向にウエハ１０５に対して平行に移動可能とされている。従って、吸着手段２１はウエハ１０５上の全領域に移動可能とされている。図４（ａ）に示す例では、吸着手段２１はボールバンプ１０２を１つだけ吸着するように構成されている。
【００２９】
吸着手段２１と吸着手段移動ガイド２２との間にも、やはり移動量を検出するためのエンコーダが設けられている。また、吸着手段移動ガイド２２の移動量を検出するためにエンコーダが設けられている。エンコーダとしては、光学センサ、磁気センサ等を用いた各種の位置検出機構を用いることができる。これにより、ウエハ１０５上で吸着手段２１の位置（座標）が検出可能とされている。そして、位置情報記憶手段１３にて記憶された吸着不良箇所の位置情報に基づいて、吸着手段２１の位置を検出しながら吸着手段２１が吸着不良箇所上に移動される。移動は、吸着手段２１、吸着手段移動ガイド２２に接続されたモータ及び駆動機構から成る移動手段によって行う。
【００３０】
前述したように、吸着手段２１は、１つのボール１０２を吸引して保持している。吸着手段２１を吸着不良箇所上に移動した後、吸引を解除することにより吸着不良箇所の電極１０５ａにボール１０２が搭載される。
【００３１】
なお、吸着手段２１は複数個のボール１０２を吸着可能としてもよく、この場合には、複数のボール１０２が欠落した吸着不良箇所に複数のボール１０２を一度に補充することが可能となる。
【００３２】
図４（ｂ）は、ウエハ１０５上の搭載不良箇所である余剰搭載個所を修正するためのボール修正装置１０３ａを示している。ボール修正装置１０３ａは、ボール１０２を所定の個数だけ除去する除去手段３１、除去手段３１を移動するガイドである除去手段移動ガイド３２とを有して構成されている。除去手段３１は除去手段移動ガイド３２に沿って移動することが可能である。また、除去手段移動ガイド３２は、長手方向と垂直方向にウエハ１０５に対して平行に移動可能とされている。従って、除去手段３１はウエハ１０５上の全領域に移動可能とされている。図４（ｂ）に示す例では、除去手段３１は余剰導電性ボール１０２’と、ボール１０２’と近接した正規に搭載された導電性ボール１０２の双方を除去するように構成されている。
【００３３】
除去手段３１と除去手段移動ガイド３２との間にも、やはり移動量を検出するためのエンコーダが設けられている。また、除去手段移動ガイド３２の移動量を検出するためにエンコーダが設けられている。エンコーダとしては、光学センサ、磁気センサ等を用いた各種の位置検出機構を用いることができる。これにより、ウエハ１０５上で除去手段３１の位置（座標）が検出可能とされている。そして、位置情報記憶手段１３にて記憶された、吸着不良個所、もしくは搭載不良箇所の位置情報に基づいて、除去手段３１の位置を検出しながら除去手段３１が搭載不良箇所上に移動される。移動は除去手段３１、除去手段移動ガイド３２に接続されたモータおよび駆動機構から成る手段によって行う。
【００３４】
除去手段３１は小エリアを除去可能であればどの方法でも良く、例えば機械的に挟むようなものや、突起物で突き刺すようなものでも良いし、吸引によって除去してもよい。
【００３５】
なお、除去手段３１は、余剰ボール１個づつを除去しても良いし、隣接する正規のボールを含む複数個を同時に除去しても良い。正規の位置に搭載されたボールも除去した場合は、前述の補充手段２１によって更に修正する。
【００３６】
また、本実施形態では、主として３００ｍｍウエハ等の大口径ウエハへのボール１０２の配列を行うようにしているため、半導体チップ１個分に相当する数のボール１０２を吸着手段２１で吸着して、ウエハ１０５上の半導体チップ１つ分に相当する吸引不良箇所にボール１０２を再載置するようにしてもよい。この場合には、予め吸着不良箇所を含む半導体チップ１個分のボール１０２を吸引等の方法によって除去して、半導体チップ１個分のボール１０２を吸着した吸着手段２１によって半導体チップ１個分のボール１０２の補充を行う。
【００３７】
以上説明したように本実施形態によれば、特に３００ｍｍウエハ等の大面積の対象物に一括してボール１０２を配置する場合において、吸着不良が発生した場合であっても、吸着手段２１により不良箇所に補充を行うことによって、ウエハ１０５上の全ての電極１０５ａ上にボール１０２を配列することが可能となる。従って、ウエハ１０５の電極１０５ａ上へのボール１０２の配列の信頼性を向上させることができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、吸引ヘッドに導電性ボールを吸着して配列する際に、吸着不良が発生した場合であっても、吸着不良箇所に導電性ボールを補充することが可能となる。従って、配列の信頼性を向上させた導電性ボールの吸引配列方法及び吸引配列装置を提供することができる。また、本発明によれば、吸引ヘッドのすべての吸引孔にボールが吸着されていなくても搭載動作に移行できるため、再吸着回数を減らし、又はなくすことができるため、生産効率の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る吸引配列装置によりウエハ上へボールを配列する方法を示す模式図である。
【図２】ボール配列状態を配列検査カメラによって検査する状態を示す模式図である。
【図３】配列基板上に残った残存ボールを検査する状態を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るボール補充装置及びボール修正装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 配列基板
１ａ 吸引孔
２ ヘッド本体
３ 真空室
４ 減圧／加圧系統
５ リーク調整弁
６ 振動印加手段
７ 多孔質体
１１ 画像取込カメラ
１２ 画像処理手段
１３ 位置記録手段
１４ カメラ移動ガイド
２１ 吸着手段
２２ 吸着手段移動ガイド
３１ 除去手段
３２ 除去手段移動ガイド
１００ 吸引ヘッド
１０１ 容器
１０２ ボール
１０３ａ ボール修正装置
１０４ ボール補充装置
１０５ ウエハ
１０５ａ 電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ボールの吸引配列方法及び吸引配列装置に関し、特に、ボール吸着孔が複数個形成されている配列基板上に複数の微細ボールを一括保持して、プリント基板及び半導体チップ等の電子部品の電極上に一括配列させる方法及び装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時においては、半導体チップの電気的接続に微小金属球を用いたボールバンプが用いられるようになっている。ボールバンプを用いることにより、パッケージの小型化、多ピン化等の数々のメリットを得ることができる。このような微小金属ボールを用いたバンプ形成技術は、例えば、特開平７−１５３７６５号公報に記載されている。
【０００３】
上記公報にて提案されているバンプ形成方法は、少なくとも半導体チップ１つ分の金属ボール群を吸着保持するようにしている。そして、複数の金属ボール群を吸着保持するために、半導体チップ上のバンプ形成位置に対応した全ての位置に吸着孔が形成されているボール配列基板を用い、上記ボール配列基板に微小金属球を吸着保持した後、上記ボール配列基板を接合用ステージまで搬送して被接合部に接合するようにしている。
【０００４】
従って、この場合は均一に形成された導電性ボールをバンプ形成位置に一括接合することができるので、バラツキの少ない均一形状のボールバンプを容易に、かつ効率的に形成することができる。
【０００５】
ところで、最近は、半導体装置の微細化が益々進み、電極の配線ピッチは非常に小さくなってきている。そのため、電極上にボールバンプを形成する場合に用いられる金属ボールは、電極の配線ピッチの微細化に応じて非常に微細になってきている。
【０００６】
このような状況において、半導体チップ１つ分の配列を行うことは、繰り返し動作が多く、コスト面、時間的にもデメリットが大きい。このため、ウエハを個々のチップ毎に切断する前、すなわちダイシング工程を行う前に、ウエハ上の複数のチップに相当する全ての電極上にボールを配置することが行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数の半導体チップが形成されたウエハ上の全ての電極上に一括してボールを配置しようとした場合、電極は数十万個程度に及ぶため、全ての電極上に確実にボールを配置することは困難であり、吸着配列不良が発生してしまうという問題が発生していた。
【０００８】
吸着不良が発生した場合には、再度吸着のやり直しが必要となる。従来の単一のチップ、又は数個のチップに対応した個数のボールを吸着する場合には、数回の再吸着を行えばすべてのボールを吸着することが可能となるが、ウエハに対して数十万個のボールを一度に吸着する場合には、再吸着の動作回数が増えるため、工程が煩雑となり、これにより歩留りの低下、コストの上昇が発生していた。
【０００９】
本発明はこのような問題を解決するために成されたものであり、吸引ヘッドに導電性ボールを吸着して配列する際に、吸着不良が発生した場合であっても、吸着不良箇所に導電性ボールを補うことのできる導電性ボールの吸引配列方法及び吸引配列装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の導電性ボールの吸引配列方法は、容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列方法であって、前記導電性ボールを前記電極上に配置した後、前記電極上における前記導電性ボールの配置欠陥箇所を画像認識により検出して、当該欠陥箇所の情報を記録し、前記配置欠陥が搭載ボールの欠落である箇所には、正規に前記導電性ボールを補充し、余剰である箇所には、前記余剰部分が含まれる前記配置欠陥を除去した後、正規に前記導電性ボールを補充することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の導電性ボールの吸引配列装置は、容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列装置であって、前記導電性ボールを前記電極上に配置した後、前記電極上における前記導電性ボールの余剰配置箇所を画像認識により検出する手段と、当該余剰配置箇所の情報を記録する手段と、配置欠陥が搭載ボールの欠落である箇所には、正規に前記導電性ボールを補充する手段と、余剰である箇所には、前記余剰部分のボールを除去した後、正規に前記導電性ボールを補充する手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の導電性ボールの吸引配列方法は、容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列方法であって、前記導電性ボールを前記吸引ヘッドに吸着保持した後、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボールの吸着不良箇所を画像認識により検出して、当該不良箇所の情報を記録し、その情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの搭載不良箇所を特定し、前記搭載不良箇所にのみに前記導電性ボールを正規に補充することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の導電性ボールの吸引配列装置は、容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列装置であって、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボールの吸着不良箇所を検出して、当該吸着不良箇所の位置情報を得るための吸着不良箇所検出手段と、 前記吸着不良箇所の情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの搭載不良箇所を特定する搭載不良箇所特定手段と、前記搭載不良箇所に前記導電性ボールを正規に補充するための補充手段と、前記位置情報に基づいて前記補充手段を前記搭載不良箇所へ移動させるための移動手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の導電性ボールの吸引配列方法は、容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列方法であって、前記導電性ボールを前記電極上に配置した後、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボール残存箇所を画像認識により検出して、当該残存箇所の情報を記録し、その情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの欠落箇所を特定し、前記欠落箇所のみに前記導電性ボールを補充することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の導電性ボールの吸引配列装置は、容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列装置であって、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボールの残存箇所を検出して、当該残存箇所の位置情報を得るための残存箇所検出手段と、前記残存箇所の情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの欠落箇所を特定する欠落箇所特定手段と、前記欠落箇所に前記導電性ボールを補充するための補充手段と、前記位置情報に基づいて前記補充手段を前記欠落箇所へ移動させるための移動手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の導電性ボールの吸引配列方法は、容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列方法であって、前記導電性ボールを前記吸引ヘッドに吸着保持した後、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボールの吸着不良箇所を画像認識により検出して、当該不良箇所の情報を記録し、その情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの搭載不良箇所を特定し、前記搭載不良箇所にのみに前記導電性ボールを正規に補充するステップと、前記導電性ボールを前記電極上に配置した後、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボール残存箇所を画像認識により検出して、当該残存箇所の情報を記録し、その情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの欠落箇所を特定し、前記欠落箇所のみに前記導電性ボールを補充するステップとを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の導電性ボールの吸引配列装置は、容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列装置であって、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボールの吸着不良箇所を検出して、当該吸着不良箇所に該当する第１の位置情報を得るための吸着不良箇所検出手段と、前記吸着不良箇所の情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの搭載不良箇所を特定する第１の搭載不良箇所特定手段と、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボールの残存箇所を検出して、当該残存箇所に該当する第２の位置情報を得るための残存箇所検出手段と、前記残存箇所の情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの搭載不良箇所を特定する第２の搭載不良箇所特定手段と、前記第１及び第２の搭載不良箇所検出手段の少なくとも１つから検出した前記搭載不良箇所に前記導電性ボールを正規に補充するための補充手段と、前記第１及び第２の位置情報の少なくとも１つに基づいて前記補充手段を前記搭載不良箇所へ移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の導電性ボールの吸引配列方法において、前記吸着不良が余剰である箇所には、前記余剰部分のボールを除去した後、正規に前記導電性ボールを補充することを特徴とする。
また、本発明の導電性ボールの吸引配列装置において、前記補充手段は、前記吸着不良が余剰である箇所には、前記余剰部分のボールを除去した後、正規に前記導電性ボールを補充することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る導電性ボールの吸引配列装置及び吸引配列方法の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、吸引ヘッド１００に真空室３を設け、真空室３に減圧／加圧系統４及びリーク調整弁５を設けた吸引配列装置の一例を示している。そして、図１（ａ）は吸引ヘッド１００にボール１０２を吸着している工程を、図１（ｂ）は吸着したボール１０２をウエハ１０５上へ配列する工程を示している。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、本実施形態のボール吸引配列装置は吸引ヘッド１００と容器１０１とを有して構成されている。容器１０１内には、複数のボール１０２が入れられており、吸引ヘッド１００を用いて吸引することにより、容器１０１内のボール１０２を吸引ヘッド１００下部に保持された配列基板１に一括して吸着する。配列基板１は、ボール１０２を吸引する系とは別の吸引系で真空吸引されることにより、吸引ヘッド１００のヘッド本体２に保持されている。なお、配列基板１は押さえ治具によって周辺をヘッド本体に固定しても良いし、接着等の方法によりヘッド本体２と一体に構成してもよい。配列基板１が薄板等で構成され、変形する可能性がある場合には、吸引ヘッド１００のヘッド本体２と配列基板１の間に、配列基板１の吸引孔１ａを完全にふさがない程度の開口部をもつ多孔質体７を設け、この多孔質体７の剛性を利用して配列基板１を支持することが望ましい。
【００２１】
次に、配列基板１に吸着されたボール１０２が正常に吸着されているか否かを検査する。図２に示すように、ボール配列状態を配列検査カメラ（画像取込カメラ）１１によって検査する。配列検査カメラ１１が移動ガイド１４に沿って移動しながら画像を取り込んでいく。吸引ヘッド１００は配列検査カメラ１１の移動方向と直交方向に移動する。これにより、配列検査カメラ１１はボール配列エリア全領域を検査することができる。
【００２２】
吸引ヘッド１００と移動ガイド１４のそれぞれに位置検出のためのエンコーダが設けられており、配列基板１に対する配列検査カメラ１１の位置（座標）を検出することが可能である。配列検査カメラ１１で取り込まれた画像は画像処理手段１２によって画像処理される。そして、処理した画像を不図示のモニタ等に表示することにより画像認識が可能となる。
【００２３】
ボール吸着後の検査で吸着不良箇所を検出した際、不良箇所が余剰ボールの場合は除去し、ボール不足の場合は予め定められた基準により再吸着するか、そのままウエハ１０５にボール１０２を搭載するかを判断する。この基準は、不足ボールの個数や割合などにより個別に設定できる。例えば、不足ボールの基準を１０個とした場合には、ボール吸着後の検査で吸着不足が２０個あれば再吸着を行い、再吸着後、再度ボールを検査して吸着不足が６個であればそのまま搭載動作に移行する。再吸着せずにウエハ１０５にボール１０２を搭載する場合、配列検査カメラ１１の位置検出を行うエンコーダにより配列基板１上の吸着不良箇所の位置情報を検出し、検出された位置情報は位置記録手段１３に記憶される。その位置情報をウエハ１０５上のボール搭載不良箇所を修正するボール修正装置に反映することができる。不良箇所の位置情報は、画像処理手段１２によって処理された画像を基に不良箇所を判定し処理画像の座標からボール修正装置へ修正位置座標を返しても良い。
【００２４】
配列基板１へのボール吸着状態の検査後、ボール１０２をウエハ１０５上に搭載する工程へ移る。ヘッド本体２には真空室３が形成されている。減圧／加圧系統４及びリーク調整弁５はヘッド本体２に対して設けられており、これらを操作することにより真空室３の圧力を所定の圧力に設定することが可能とされている。
【００２５】
配列基板１の吸引孔１ａにボール１０２を吸着した後、図１（ｂ）に示すように吸引ヘッド１００をウエハ１０５上に移動し、ウエハ１０５上の電極１０５ａと配列基板１の吸引孔１ａの位置を対応させる。そして、リーク調整弁５を操作することにより真空室３の減圧状態を解除する。これにより、配列基板１に吸引されていたボール１０２がウエハ１０５の電極１０５ａ上に配列される。
【００２６】
ボール１０２の搭載後、図３に示すように、再度、配列検査カメラ１１によって配列基板１上に残った残存ボールを検査する。吸引孔１ａに食い込む等してウエハ１０５の電極１０５ａ上に搭載されずに配列基板１に残存したボール１０２の有無をここで検査する。残存ボール１０２の存在する箇所はウエハ１０５上へボール搭載されていない箇所なので、検査結果をボール補充装置１０４へ送り、電極１０５ａへのボール１０２の補充を行う。
【００２７】
次に、図４を参照しながら、ボール搭載不良箇所が発生した場合にボール１０２の補充を行うボール検査装置１０３及びボール補充装置１０４の構成について説明する。このボール検査装置１０３及びボール補充装置１０４は、図１に示した吸引配列装置の構成に含まれ、ボール１０２の配列、検査、補充を一連の工程で行うものである。
【００２８】
図４（ａ）は、ウエハ１０５上の搭載不良箇所にボール１０２を補充するためのボール補充装置１０４を示している。ボール補充装置１０４は、ボール１０２を所定の個数だけ吸着する吸着手段２１、吸着手段２１を移動するガイドである吸着手段移動ガイド２２とを有して構成されている。吸着手段２１は吸着手段移動ガイド２２に沿って移動することが可能である。また、吸着手段移動ガイド２２は、長手方向と垂直方向にウエハ１０５に対して平行に移動可能とされている。従って、吸着手段２１はウエハ１０５上の全領域に移動可能とされている。図４（ａ）に示す例では、吸着手段２１はボールバンプ１０２を１つだけ吸着するように構成されている。
【００２９】
吸着手段２１と吸着手段移動ガイド２２との間にも、やはり移動量を検出するためのエンコーダが設けられている。また、吸着手段移動ガイド２２の移動量を検出するためにエンコーダが設けられている。エンコーダとしては、光学センサ、磁気センサ等を用いた各種の位置検出機構を用いることができる。これにより、ウエハ１０５上で吸着手段２１の位置（座標）が検出可能とされている。そして、位置情報記憶手段１３にて記憶された吸着不良箇所の位置情報に基づいて、吸着手段２１の位置を検出しながら吸着手段２１が吸着不良箇所上に移動される。移動は、吸着手段２１、吸着手段移動ガイド２２に接続されたモータ及び駆動機構から成る移動手段によって行う。
【００３０】
前述したように、吸着手段２１は、１つのボール１０２を吸引して保持している。吸着手段２１を吸着不良箇所上に移動した後、吸引を解除することにより吸着不良箇所の電極１０５ａにボール１０２が搭載される。
【００３１】
なお、吸着手段２１は複数個のボール１０２を吸着可能としてもよく、この場合には、複数のボール１０２が欠落した吸着不良箇所に複数のボール１０２を一度に補充することが可能となる。
【００３２】
図４（ｂ）は、ウエハ１０５上の搭載不良箇所である余剰搭載個所を修正するためのボール修正装置１０３ａを示している。ボール修正装置１０３ａは、ボール１０２を所定の個数だけ除去する除去手段３１、除去手段３１を移動するガイドである除去手段移動ガイド３２とを有して構成されている。除去手段３１は除去手段移動ガイド３２に沿って移動することが可能である。また、除去手段移動ガイド３２は、長手方向と垂直方向にウエハ１０５に対して平行に移動可能とされている。従って、除去手段３１はウエハ１０５上の全領域に移動可能とされている。図４（ｂ）に示す例では、除去手段３１は余剰導電性ボール１０２’と、ボール１０２’と近接した正規に搭載された導電性ボール１０２の双方を除去するように構成されている。
【００３３】
除去手段３１と除去手段移動ガイド３２との間にも、やはり移動量を検出するためのエンコーダが設けられている。また、除去手段移動ガイド３２の移動量を検出するためにエンコーダが設けられている。エンコーダとしては、光学センサ、磁気センサ等を用いた各種の位置検出機構を用いることができる。これにより、ウエハ１０５上で除去手段３１の位置（座標）が検出可能とされている。そして、位置情報記憶手段１３にて記憶された、吸着不良個所、もしくは搭載不良箇所の位置情報に基づいて、除去手段３１の位置を検出しながら除去手段３１が搭載不良箇所上に移動される。移動は除去手段３１、除去手段移動ガイド３２に接続されたモータおよび駆動機構から成る手段によって行う。
【００３４】
除去手段３１は小エリアを除去可能であればどの方法でも良く、例えば機械的に挟むようなものや、突起物で突き刺すようなものでも良いし、吸引によって除去してもよい。
【００３５】
なお、除去手段３１は、余剰ボール１個づつを除去しても良いし、隣接する正規のボールを含む複数個を同時に除去しても良い。正規の位置に搭載されたボールも除去した場合は、前述の補充手段２１によって更に修正する。
【００３６】
また、本実施形態では、主として３００ｍｍウエハ等の大口径ウエハへのボール１０２の配列を行うようにしているため、半導体チップ１個分に相当する数のボール１０２を吸着手段２１で吸着して、ウエハ１０５上の半導体チップ１つ分に相当する吸引不良箇所にボール１０２を再載置するようにしてもよい。この場合には、予め吸着不良箇所を含む半導体チップ１個分のボール１０２を吸引等の方法によって除去して、半導体チップ１個分のボール１０２を吸着した吸着手段２１によって半導体チップ１個分のボール１０２の補充を行う。
【００３７】
以上説明したように本実施形態によれば、特に３００ｍｍウエハ等の大面積の対象物に一括してボール１０２を配置する場合において、吸着不良が発生した場合であっても、吸着手段２１により不良箇所に補充を行うことによって、ウエハ１０５上の全ての電極１０５ａ上にボール１０２を配列することが可能となる。従って、ウエハ１０５の電極１０５ａ上へのボール１０２の配列の信頼性を向上させることができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、吸引ヘッドに導電性ボールを吸着して配列する際に、吸着不良が発生した場合であっても、吸着不良箇所に導電性ボールを補充することが可能となる。従って、配列の信頼性を向上させた導電性ボールの吸引配列方法及び吸引配列装置を提供することができる。また、本発明によれば、吸引ヘッドのすべての吸引孔にボールが吸着されていなくても搭載動作に移行できるため、再吸着回数を減らし、又はなくすことができるため、生産効率の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る吸引配列装置によりウエハ上へボールを配列する方法を示す模式図である。
【図２】ボール配列状態を配列検査カメラによって検査する状態を示す模式図である。
【図３】配列基板上に残った残存ボールを検査する状態を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るボール補充装置及びボール修正装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 配列基板
１ａ 吸引孔
２ ヘッド本体
３ 真空室
４ 減圧／加圧系統
５ リーク調整弁
６ 振動印加手段
７ 多孔質体
１１ 画像取込カメラ
１２ 画像処理手段
１３ 位置記録手段
１４ カメラ移動ガイド
２１ 吸着手段
２２ 吸着手段移動ガイド
３１ 除去手段
３２ 除去手段移動ガイド
１００ 吸引ヘッド
１０１ 容器
１０２ ボール
１０３ａ ボール修正装置
１０４ ボール補充装置
１０５ ウエハ
１０５ａ 電極
Claims (10)
- 容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列方法であって、
前記導電性ボールを前記電極上に配置した後、前記電極上における前記導電性ボールの配置欠陥箇所を画像認識により検出して、当該欠陥箇所の情報を記録し、
前記配置欠陥が搭載ボールの欠落である箇所には、正規に前記導電性ボールを補充し、余剰である箇所には、前記余剰部分が含まれる前記配置欠陥を除去した後、正規に前記導電性ボールを補充することを特徴とする導電性ボールの吸引配列方法。 - 容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列装置であって、
前記導電性ボールを前記電極上に配置した後、前記電極上における前記導電性ボールの余剰配置箇所を画像認識により検出する手段と、当該余剰配置箇所の情報を記録する手段と、配置欠陥が搭載ボールの欠落である箇所には、正規に前記導電性ボールを補充する手段と、余剰である箇所には、前記余剰部分のボールを除去した後、正規に前記導電性ボールを補充する手段と、を有することを特徴とする導電性ボールの吸引配列装置。 - 容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列方法であって、
前記導電性ボールを前記吸引ヘッドに吸着保持した後、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボールの吸着不良箇所を画像認識により検出して、当該不良箇所の情報を記録し、その情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの搭載不良箇所を特定し、前記搭載不良箇所にのみに前記導電性ボールを正規に補充することを特徴とする導電性ボールの吸引配列方法。 - 容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列装置であって、
前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボールの吸着不良箇所を検出して、当該吸着不良箇所の位置情報を得るための吸着不良箇所検出手段と、
前記吸着不良箇所の情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの搭載不良箇所を特定する搭載不良箇所特定手段と、
前記搭載不良箇所に前記導電性ボールを正規に補充するための補充手段と、
前記位置情報に基づいて前記補充手段を前記搭載不良箇所へ移動させるための移動手段とを備えたことを特徴とする導電性ボールの吸引配列装置。 - 容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列方法であって、
前記導電性ボールを前記電極上に配置した後、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボール残存箇所を画像認識により検出して、当該残存箇所の情報を記録し、その情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの欠落箇所を特定し、前記欠落箇所のみに前記導電性ボールを補充することを特徴とする導電性ボールの吸引配列方法。 - 容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列装置であって、
前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボールの残存箇所を検出して、当該残存箇所の位置情報を得るための残存箇所検出手段と、
前記残存箇所の情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの欠落箇所を特定する欠落箇所特定手段と、
前記欠落箇所に前記導電性ボールを補充するための補充手段と、
前記位置情報に基づいて前記補充手段を前記欠落箇所へ移動させるための移動手段とを備えたことを特徴とする導電性ボールの吸引配列装置。 - 容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列方法であって、
前記導電性ボールを前記吸引ヘッドに吸着保持した後、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボールの吸着不良箇所を画像認識により検出して、当該不良箇所の情報を記録し、その情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの搭載不良箇所を特定し、前記搭載不良箇所にのみに前記導電性ボールを正規に補充するステップと、
前記導電性ボールを前記電極上に配置した後、前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボール残存箇所を画像認識により検出して、当該残存箇所の情報を記録し、その情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの欠落箇所を特定し、前記欠落箇所のみに前記導電性ボールを補充するステップとを有することを特徴とする導電性ボールの吸引配列方法。 - 容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物である複数の電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列装置であって、
前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボールの吸着不良箇所を検出して、当該吸着不良箇所に該当する第１の位置情報を得るための吸着不良箇所検出手段と、
前記吸着不良箇所の情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの搭載不良箇所を特定する第１の搭載不良箇所特定手段と、
前記吸引ヘッドの配列面における前記導電性ボールの残存箇所を検出して、当該残存箇所に該当する第２の位置情報を得るための残存箇所検出手段と、
前記残存箇所の情報を基に対応する前記電極上における前記導電性ボールの搭載不良箇所を特定する第２の搭載不良箇所特定手段と、
前記第１及び第２の搭載不良箇所検出手段の少なくとも１つから検出した前記搭載不良箇所に前記導電性ボールを正規に補充するための補充手段と、
前記第１及び第２の位置情報の少なくとも１つに基づいて前記補充手段を前記搭載不良箇所へ移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする導電性ボールの吸引配列装置。 - 請求項３または７に記載の方法において、
前記吸着不良が余剰である箇所には、前記余剰部分のボールを除去した後、正規に前記導電性ボールを補充することを特徴とする導電性ボールの吸引配列方法。 - 請求項４または８に記載の装置において、
前記補充手段は、前記吸着不良が余剰である箇所には、前記余剰部分のボールを除去した後、正規に前記導電性ボールを補充することを特徴とする導電性ボールの吸引配列装置。
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