JP4520782B2

JP4520782B2 - バンプ形成方法

Info

Publication number: JP4520782B2
Application number: JP2004205051A
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: 2004-07-12
Filing date: 2004-07-12
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2016-12-03
Also published as: JP2004289184A

Description

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形成方法に関する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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（図３の認識カメラ２４参照）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。

本発明の目的は、以上のような問題点の内、最後に示した問題点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形成方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため本発明は、ウエハを複数のＩＣチップ毎にグルーピングしたブロックに分割してブロック毎にバンプを形成し、かつその際のボンディング位置データの補正に必要なウエハのボンディングステージの基準線に対する傾きの検出を隣接するブロックにおけるウエハ基準線方向に互いに対応するＩＣチップの中心を結ぶ直線とボンディングステージの基準線との傾きにて検出するとともに、検出した傾きに基づいて、次の傾き検出時のＩＣチップの認識ウインドウ位置を隣接するブロックの対応するＩＣチップを視野に収めるように補正するものである。

このような構成によれば、ブロック毎にＩＣチップの位置とウエハの傾きを認識してボンディングすることにより、ウエハ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、かつその傾き検出に際して隣接するブロック間で検出するとともに検出結果により次の認識時の認識ウインドウ位置を補正するので、傾き検出専用の視野の広い認識カメラを必要とせずにかつ短い認識動作で高能率で傾きを検出できる。

本発明によれば、ウエハを複数のＩＣチップ毎にグルーピングしたブロックに分割してブロック毎にバンプ形成し、かつその際のボンディング位置データの補正に必要なウエハのボンディングステージの基準線に対する傾きの検出を、隣接するブロックにおけるウエハ基準線方向に互いに対応するＩＣチップの中心を結ぶ直線とボンディングステージの基準線との傾きにて検出するとともに、検出結果により次の傾き検出時の認識ウインド位置を補正するので、ブロック毎にＩＣチップの位置とウエハの傾きを認識してボンディングすることにより、ウエハ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、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かつ短い認識動作で高能率で傾きを検出できる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。隣接するブロック１２２、１２２におけるウエハ基準線方向に平行で互いに対応する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を求め、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、すなわちウエハ１のボンディングステージの基準線に対する傾きを検出する。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。

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。

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。

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。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。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。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。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。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６のリフタを背面側から見た要部の斜視図である。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。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。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。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。同実施形態の移載手段の斜視図である。同実施形態のボンディングステージの斜視図である。同ボンディングステージの平面図である。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。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。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。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

Claims

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形成方法において、ウエハを複数のＩＣチップ毎にグルーピングしたブロックに分割してブロック毎にバンプを形成し、かつその際のボンディング位置データの補正に必要なウエハのボンディングステージの基準線に対する傾きの検出を隣接するブロックにおけるウエハ基準線方向に互いに対応するＩＣチップの中心を結ぶ直線とボンディングステージの基準線との傾きにて検出するとともに、
検出した傾きに基づいて、次の傾き検出時のＩＣチップの認識ウインドウ位置を隣接するブロックの対応するＩＣチップを視野に収めるように補正することを特徴とするバンプ形成方法。