JP4588245B2 - 半導体チップ装着方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波振動を作用させてバンプを介して、半導体チップに相当するいわゆるベアチップの装着を行なう半導体チップ装着装置、及び該半導体チップ装着装置にて実行される半導体チップ装着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハから切り分けられた半導体チップである、いわゆるベアチップを回路形成体上へ電気的に接続しかつ固定する方法として、ベアチップ及び回路形成体のいずれか一方に形成されたバンプと、いずれかの他方における電極箇所とを接合する方法がある。以下では、ベアチップの電極に形成したバンプを回路形成体上の電極部へ接合する方法を例に採る。又、上記回路形成体として回路基板を例に採る。
このようなバンプ接合方法を実行する装置として、図２３に示すベアチップ装着装置１が存在する。該ベアチップ装着装置１は、大別して、ベアチップ供給装置２、ボンディングステージ３、部品反転装置４、バンプ接合装置５、及び回路基板搬送装置６を備える。
【０００３】
上記ベアチップ供給装置２は、半導体ウエハより切り分けたベアチップを供給する装置であり、上記回路基板搬送装置６は当該ベアチップ装着装置１へ回路基板２０を搬入、搬出する装置である。上記ボンディングステージ３は、上記回路基板搬送装置６にて搬入された上記回路基板２０を載置して上記バンプ接合を行うためのステージであり、Ｙ軸ロボット７にてＹ方向へ可動であり、又、バンプ接合のため上記回路基板２０の加熱を行う。上記部品反転装置４は、上記ベアチップ供給装置２から図２５に示すベアチップ１５０を保持し該ベアチップ１５０の電極１３に形成されているバンプ１１が上記ボンディングステージ３に載置されている上記回路基板２０に対向するように、保持したベアチップ１５０を反転する装置である。上記バンプ接合装置５は、上記ベアチップ１５０を保持する保持装置と、保持したベアチップ１５０をその厚み方向へ移動させるＺ方向駆動装置５１と、詳細後述する超音波振動発生装置９とを備える。該バンプ接合装置５は、Ｘ軸ロボット８に取り付けられ、該Ｘ軸ロボット８にてＸ方向へ可動であり、上記部品反転装置４から上記ベアチップ１５０を受け取り上記ボンディングステージ３へ搬送した後、上記ボンディングステージ３に載置されている上記回路基板２０の所定位置へ、保持しているベアチップ１５０を上記Ｚ方向駆動装置５１の駆動により押圧するとともに超音波を加えて上記バンプ１１の接合を行う装置である。
【０００４】
尚、上記回路基板２０の電極部２１へ押圧される前における上記バンプ１５０は図２５に示すような形状であり、直径寸法Ｉは、約１００μｍであり、ベアチップ１５０の電極１３上における土台部分１１ａの高さ寸法IIIは約３０〜３５μｍであり、全高寸法IIは約７０〜７５μｍである。又、上記押圧後のつぶれた上記バンプ（以後、つぶれたバンプ１１に対して符号「１２」を付す）は、図２６に示すような形状であり、バンプ１２の高さ寸法IVは、上記土台部分１１ａの高さ寸法IIIにほぼ等しい。
【０００５】
又、上記回路基板２０上へ接合すべきベアチップ１５０の位置合わせは、上記Ｘ軸ロボット８及び上記Ｙ軸ロボット７にて行われる。
又、上記バンプ１１の接合を行うとき、上記バンプ１１を上記Ｙ方向又はＸ方向へ振動させて上記バンプ１１と回路基板２０側の電極部２１との間に摩擦熱を発生させて、上記ボンディングステージ３の加熱温度の低減を図りかつ上記バンプの接合を強固なものにするため、上記バンプ接合装置５には上記バンプを振動させるための超音波振動発生装置９を備えている。該超音波振動発生装置９は、図２４に示すように、圧電素子９１と該圧電素子９１が一端部に接続される超音波ホーン９２とを備え、圧電素子９１を複数積層しており、これらの圧電素子９１に電圧が印加されることで超音波振動を発生し、発生する例えば上記Ｙ方向への振動を超音波ホーン９２にて増幅する。超音波ホーン９２の他端部にはノズル９３が固定されている。該ノズル９３の先端部分は、ベアチップ１５０を吸着保持するチップ保持部９５を形成している。このような構成において、圧電素子９１の上記振動により、ノズル９３及びチップ保持部９５、即ちチップ保持部９５に保持されているベアチップ１５０が上記Ｙ方向へ超音波振動する。尚、圧電素子９１は例えば上記Ｙ方向へ振動するが、発生した振動が上記ベアチップ１５０へ伝導する過程にて種々の方向への振動が生じ、上記ベアチップ１５０では主たる振動方向は上記Ｙ方向であるが実際には種々の方向へ振動している。
【０００６】
上述のような従来のベアチップ装着装置１では、上記ボンディングステージ３にて約１５０℃に加熱された上記回路基板２０に対して上記ベアチップ１５０の上記バンプ１１を押圧した後、上記ベアチップ１５０を介して上記バンプ１１を超音波振動して上記バンプ１１と上記電極部２１との間に摩擦熱を発生させて上記接合を行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記超音波振動の印加により、特に、バンプ１１と電極部２１とが接合し始めると、ベアチップ１５０が振動し難くなることから、ベアチップ１５０とチップ保持部９５との接触部分にてベアチップ１５０に対してチップ保持部９５が擦れる場合がある。よって接合動作を繰り返す内に、チップ保持部９５のチップ接触面９５ａには、ベアチップ１５０の材料であるＳｉが例えば図２７に示すような形状にて堆積して固着しチップ接触面９５ａが汚れる。このようなチップ接触面９５ａの汚れは、チップ保持部９５とベアチップ１５０との接触面積を減少させることから、チップ保持部９５とベアチップ１５０との間の摩擦力が低下する。よって、チップ保持部９５の超音波振動がベアチップ１５０に有効に作用しなくなり、その結果、規定の接合強度を得られず、ベアチップ１５０と回路基板２０との接合品質が低下するという問題が生じる。
又、ベアチップ１５０とチップ保持部９５との擦れの発生により、チップ保持部９５が例えばステンレス鋼にて作製されているときでさえ、上記チップ接触面９５ａは削られ、図２８に誇張して図示するように、チップ接触面９５ａにはベアチップ１５０の大きさに対応した窪み９６が形成されてしまう。該窪み９６は、上記汚れの場合と同様にチップ保持部９５とベアチップ１５０との接触面積を減少させる場合や、逆に、ベアチップ１５０を嵌め込んだ状態となったときには通常に比して強い振動を作用させることになることから、バンプ１１が規定値を超えて潰れてしまう場合を生じさせる。いずれの場合においても上記接合品質の低下を招くという問題がある。
【０００８】
上述のような接合品質の低下を防止するため、従来、ベアチップ装着装置１の例えばベアチップの装着回数等に基づいて作業者の経験により、チップ接触面９５ａの洗浄や、チップ保持部９５の交換が行なわれている。しかしながら、作業者の経験に頼ることから、接合品質の均一化を図るのは困難であった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、超音波振動を作用させてバンプを介して半導体チップの装着を行なう半導体チップ装着装置において、従来に比べて接合品質の均一化が図れる半導体チップ装着装置、及び該半導体チップ装着装置にて実行される半導体チップ装着方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１態様の半導体チップ装着方法は、半導体ウエハより切り分けた半導体チップと回路形成体とを押圧しながら相対的に振動させて上記半導体チップの電極と上記回路形成体の電極部とをバンプを介して接合する半導体チップ装着方法において、
上記半導体チップと上記回路形成体とを相対的に振動させる振動発生装置におけるインピーダンス値の変化に基づいて、上記振動発生装置に接続される判定装置にて上記振動の変化を検出し、
検出した振動変化、及び上記回路形成体への上記半導体チップの装着回数に基づいて、上記半導体チップを保持するチップ接触面の汚れ及び変形の有無を上記判定装置にて判定し、
上記判定装置では、押圧動作により上記インピーダンス値が低下した後、上昇してくるインピーダンス値に上昇の閾値を設け、この閾値を超えなければ上記チップ接触面に汚れありと判断し、あるいは上記半導体チップの電極と上記回路形成体の電極部との押圧後、経過時間と上記インピーダンス値の変化とによる上記インピーダンス値の上昇割合が正常状態に比べて大きい場合に上記チップ接触面の変形有りと判断し、
汚れ有りと判断されたときは、上記チップ接触面の洗浄を行い、上記チップ接触面の変形有りと判断されたときは、上記チップ接触面を有するチップ保持部の交換を促す、
ことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態における、半導体チップ装着装置、及び該半導体チップ装着装置にて実行される半導体チップ装着方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において同じ構成部分については同じ符号を付している。
又、「半導体チップ」は、本実施形態では、シリコンウエハ等の半導体基板上に集積回路を形成し該集積回路の電極にバンプが形成され、さらに個々の上記集積回路部分に切り分けられた、いわゆるベアチップである。
又、「回路形成体」とは、樹脂基板、紙−フェノール基板、セラミック基板、ガラス・エポキシ（ガラエポ）基板、フィルム基板等の回路基板、単層基板若しくは多層基板などの回路基板、部品、筐体、又は、フレーム等、回路が形成されている対象物を意味する。尚、本実施形態では、上記回路基板を例に採る。
【００２０】
又、「振動変化検出装置」の機能を果たす一例として、下記の、実施形態においては超音波装置１３３に備わるインピーダンス測定装置１３３２の振動成分電流分離部や、測長装置が相当するが、これらに限定されるものではない。
又、「判定装置」の機能を果たす一例として、制御装置が相当するが、これに限定されるものではない。
又、「振動発生装置」の機能を果たす一例として本実施形態ではバンプ接合装置１０５に備わり圧電素子９１を有する超音波振動発生装置９が相当するが、これに限定されるものではない。
さらに振動について、上記バンプと回路基板の電極部との間に摩擦熱が発生しボンディングステージによる上記回路基板の加熱温度を低下させることができるような振動であれば良く、上記超音波振動に限定されるものではない。又、振幅値としては、最低約０．５μｍ程度である。
【００２１】
又、以下に説明する実施形態では、バンプは上記半導体チップに形成されており該バンプを回路形成体上の電極部へ接合する場合を例に採るが、本発明の実施形態における半導体チップ装着装置及び方法は、これに限定されるものではなく、上述の場合とは逆の場合、つまり図１９に示すように回路基板２０上の電極部２１にバンプ１１を形成した場合を含めて、電子部品及び回路基板のいずれか一方に形成されたバンプと、いずれか他方における電極箇所とを接合させるときに適用可能である。
【００２２】
図１に示すように、上記実施形態のバンプ接合判定装置を有する半導体チップ装着装置１０１の構造は、基本的に上述したベアチップ装着装置１の構造に類似するが、半導体チップ装着装置１０１では詳細後述する、バンプ接合装置のチップ接触面の不良、例えば汚れ又は変形の判定を実行する制御装置１１０を備えた点が特徴となる。即ち、半導体チップ装着装置１０１は、大別して、バンプ接合装置１０５、及び制御装置１１０を備え、さらに洗浄装置１６１、部品供給装置１０２、ボンディングステージ１０３、部品反転装置１０４、回路基板搬送装置１０６、認識装置１７１を備えることもできる。
【００２３】
ここで、上記部品供給装置１０２は上述した従来のベアチップ供給装置２に相当し、上記ボンディングステージ１０３は上述した従来のボンディングステージ３に相当し、上記部品反転装置１０４は上述した従来の部品反転装置４に相当し、上記バンプ接合装置１０５は上述した従来のバンプ接合装置５に相当し、上記回路基板搬送装置１０６は上述した従来の回路基板搬送装置６に相当する。よって、部品供給装置１０２、ボンディングステージ１０３、部品反転装置１０４、バンプ接合装置１０５、及び回路基板搬送装置１０６について、以下に示すように補足説明を加えるものを除き、ここでの詳しい説明は省略する。
【００２４】
上記部品供給装置１０２には、上述のように半導体ウエハに形成された集積回路の電極１３にバンプ１１が形成され、さらに個々の集積回路部分にダイシングされた状態のウエハ１１２がマガジンリフタから供給される。部品供給装置１０２は、ウエハ１１２のいわゆる引き延ばしを行い個々の上記半導体チップ１５０に分割する。又、部品供給装置１０２に供給されたウエハ１１２及び個々の上記半導体チップ１５０の状態は、部品供給装置１０２の上方に設置されたウエハ認識装置１１３にて撮像され、その撮像情報は制御装置１１０に供給される。
尚、上記ウエハ１１２では、当然に、上記バンプを有する回路形成部分が上を向いている。そして、分割された上記半導体チップ１５０のそれぞれは、部品供給装置１０２に備わる突き上げ装置にて上記半導体チップ１５０の厚み方向に突き上げられた後、部品反転装置１０４にて一つずつ保持され、上記バンプ１１が回路基板２０の電極部２１に対向するように反転される。又、バンプ１１の材料は、本実施形態では金である。
【００２５】
上記ボンディングステージ１０３は、図５に示すように、いわゆるボールねじ構造にてなり駆動部の一例としてのモータ１１４を有するＹ軸ロボット１０７にて、Ｙ方向へ滑動する。又、ボンディングステージ１０３は、回路基板搬送装置１０６から供給される回路基板２０の大きさに応じて、該回路基板２０をボンディングステージ１０３上に載置するため、上記回路基板２０のＹ方向に沿った周縁部分を保持しＸ方向に可動な基板規正部１１５と、上記回路基板２０のＸ方向に沿った周縁部分を保持しＹ方向に可動な基板規正部１１６とを備える。又、上記ボンディングステージ１０３には、上記回路基板２０を吸着保持するための吸入用通路が形成されており上記吸入用通路は吸引装置１１７に連通している。又、バンプ接合のために上記回路基板２０を約１５０℃に加熱する加熱装置１１８が備わる。
【００２６】
バンプ接合装置１０５は、図２４を参照して上述したように、下端部分に超音波振動発生装置９及びノズル９３を備える。該ノズル９３の先端部には、上記半導体チップ１５０を保持し半導体チップ１５０に接触する上記チップ接触面９５ａを有するチップ保持部９５が備わる。本実施形態では、上記チップ接触面９５ａの面積は、保持する半導体チップ１５０の面積よりも大きい。
上記超音波振動発生装置９を構成する圧電素子９１は、図２及び図３に示すように、超音波装置１３３を介して制御装置１１０に接続される。詳細後述するが制御装置１１０は、圧電素子９１におけるインピーダンスの変化を検出することで上記チップ接触面９５ａの不良、本実施形態ではチップ接触面９５ａの汚れ又は変形の有無若しくは上記汚れ及び変形の有無を判定する。又、以下の説明では、主に上記汚れを例に採り説明する。尚、図３では、バンプ接合装置１０５について圧電素子９１及び超音波ホーン９２周りのみを図示している。
【００２７】
上記超音波装置１３３は、上記圧電素子９１に接続され圧電素子９１を発振させる発振器１３３１と、インピーダンス測定装置１３３２とを備える。インピーダンス測定装置１３３２は、図４に示すように、発振素子９１へ供給される電流を振動成分電流と熱成分電流とに分離して制御装置１１０にて上記振動成分電流に基づき上記発振素子９１におけるインピーダンスを測定する。上記インピーダンス測定装置１３３２は、図４の等価回路にて示される構成をなし、コンデンサ１３３３部分の振動成分電流分離部と、コイル１３３４部分、コンデンサ１３３５部分、抵抗１３３６部分から構成される熱成分、即ち損失成分の電流分離部とを有し、上記振動成分電流分離部にて分離された上記振動成分電流のみを制御装置１１０へ送出する。本実施形態では、上記コンデンサ１３３３は、１．２２７１２ｎＦであり、上記コイル１３３４は２０．９４０７ｍＨであり、上記コンデンサ１３３５は２９５．１４４ｐＦであり、上記抵抗１３３６は１０．６７９７Ωに設定している。尚、このように振動成分電流及び損失成分電流を分離する動作及び構成は、既に公知であるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００２８】
さらに、図２４に示すように上記ノズル９３には、本実施形態では上記半導体チップ１５０を吸着保持するための吸引用通路９４がノズル９３内をその軸方向に沿って形成させており、該吸引用通路９４は吸引装置１１９に連通している。又、本実施形態では、上記バンプ１１と上記回路基板２０の電極部２１とを接合するため、上記電極部２１に対して上記バンプ１１を対向させてバンプ１１と上記電極部２１とが互いに近接する方向（本実施形態では、Ｚ方向）へ上記半導体チップ１５０を移動し、バンプ１１と上記電極部２１とを押圧する。よって、上記半導体チップ１５０を移動、押圧の駆動装置として本実施形態では、図２に示すように、公知のボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１２１を用いている。さらにバンプ接合装置１０５には、ノズル９３をその軸周り方向へ回転させる軸回り用モータ１２２を備えている。バンプ接合装置１０５の動作制御は制御装置１１０にて行われる。
このようなバンプ接合装置１０５をＸ軸方向へ移動させるＸ軸ロボット１０８は、本実施形態では図２に示すようにいわゆるボールねじ構造を有し、駆動部としてのモータ１２３を有する。
【００２９】
上記認識装置１７１は、上記チップ接触面９５ａを撮像可能に配置される撮像カメラ１７２と、該撮像カメラ１７２から供給される撮像情報を解析する解析部とを有する。本実施形態では、上記解析部は制御装置１１０に含まれている。
【００３０】
上記洗浄装置１６１は、上記ボンディングステージ１０３に並設され、上記チップ接触面９５ａの上記汚れを除去する装置であり、図６に示すように、いわゆるボールねじ構造にてなり駆動部の一例としてのモータ１６２１にてＹ方向へ滑動するＹテーブル１６２２を有する洗浄用Ｙ軸ロボット１６２を備える。尚、上記モータ１６２１は、制御装置１１０にて動作制御される。Ｙテーブル１６２２上には、洗浄用部材の一例として本実施形態では、いわゆるサンドペーパ等の研磨部材１６３が貼付されている。尚、研磨部材１６３は、粗さ８０００〜１００００番程度のものがよい。
【００３１】
このように構成される洗浄装置１６１は、図６から図８に示すように動作する。即ち、上記チップ接触面９５ａの洗浄を行うときには、まず、チップ接触面９５ａを研磨部材１６３上に位置させるため、図６に示すように、上記Ｘ軸ロボット１０８にてバンプ接合装置１０５をＸ軸方向へ移動させるとともに、洗浄用Ｙ軸ロボット１６２にてＹテーブル１６２２をＹ軸方向に移動させる。研磨部材１６３の上方にチップ接触面９５ａが配置されたところで、図７に示すように、バンプ接合装置１０５にてチップ保持部９５をＺ方向に移動させ、チップ接触面９５ａを研磨部材１６３に接触させる。チップ接触面９５ａと研磨部材１６３とが接触した状態にて、図８に示すように、Ｘ軸ロボット１０８を動作させてバンプ接合装置１０５をＸ軸方向に往復動させるとともに、洗浄用Ｙ軸ロボット１６２を動作させてＹテーブル１６２２をＹ軸方向に往復動させる。該動作にて、チップ接触面９５ａは、研磨部材１６３にて研磨され、チップ接触面９５ａの汚れを除去することができる。
【００３２】
又、上記洗浄装置１６１として、図９に示すように、洗浄液を入れた洗浄用容器１６４を設けることもできる。上記洗浄液として、例えばアセトン等の溶剤を用いることができる。上記洗浄用容器１６４を設けることで、上記研磨動作を行う代わりに、又は研磨動作と並行して、チップ保持部９５を上記洗浄液に漬けることでチップ接触面９５ａの汚れを除去することもできる。
【００３３】
チップ接触面９５ａの汚れを洗浄するため、本実施形態では上述のように、チップ接触面９５ａ及び研磨部材１６３の両方を移動させたが、該動作に限定されるものではない。即ち、チップ接触面９５ａ及び研磨部材１６３のいずれか一方を移動させてもよいし、又、さらに超音波振動発生装置９を動作させてチップ接触面９５ａに超音波振動を生じさせてもよい。又、Ｘ軸ロボット１０８及び洗浄用Ｙ軸ロボット１６２は動作させず、上記超音波振動のみをチップ接触面９５ａに作用させて上記洗浄動作を行っても良い。
【００３４】
このようにチップ接触面９５ａの洗浄方法には、いくつかの形態が考えられ、例えば上記汚れの程度にて、どの洗浄方法を採るかを制御装置１１０にて選択するように構成することもできる。上記汚れの程度の判断基準としては、上記超音波装置１３３に備わるインピーダンス測定装置１３３２にて測定されたインピーダンス変化や、上記認識装置１７１にてチップ接触面９５ａを撮像しその認識結果等を用いることができる。
【００３５】
又、上記汚れの程度に応じて、制御装置１１０は、Ｘ軸ロボット１０８によるバンプ接合装置１０５のＸ軸方向への移動量、及び洗浄用Ｙ軸ロボット１６２によるＹテーブル１６２２のＹ軸方向への移動量、さらに超音波振動発生装置９によるチップ接触面９５ａの超音波印加量を制御することができる。又、同じ洗浄動作を行なっても、チップ接触面９５ａの面積の大小によってチップ接触面９５ａの洗浄良否に差が生じることから、上述のＸ軸方向、Ｙ軸方向への移動量、及び上記超音波印加量は、チップ接触面９５ａの面積に応じて制御することもできる。
【００３６】
上記制御装置１１０は、上述したそれぞれの装置、例えば部品供給装置１０２、ボンディングステージ１０３、部品反転装置１０４、ボイスコイルモータ１２１及び圧電素子９１を含めたバンプ接合装置１０５、回路基板搬送装置１０６、洗浄装置１６１等と電気的に接続され、それぞれの動作制御を行う。
【００３７】
又、本実施形態における制御装置１１０では、図３に示すように、上記超音波装置１３３との関係において、チップ接合面９５ａの不良を判定する判定装置の一例としてのクリーニング要否判定装置１１０１と、不良情報の一例としてのクリーニング情報を格納する格納部１１０２と、半導体チップ１５０の回路基板２０への装着回数を計数する装着回数カウンタ１１０４とを有する。上記クリーニング要否判定装置１１０１は、上記インピーダンス測定装置１３３２にて測定された圧電素子９１におけるインピーダンス値の変化、及び装着回数カウンタ１１０４の計数値に基づいて、上記チップ接触面９５ａの汚れを除去するための洗浄動作が必要か否かを判断する。上記インピーダンス値の変化のみならず、上記装着回数カウンタ１１０４の計数値も判断要素とする理由は、上記汚れ及び変形は、複数回にわたり半導体チップ１５０を回路基板２０へ装着することで生じる現象であることから、例えば第１回目の装着動作において不良のインピーダンス値変化が現れたとしてもこれを上記汚れ及び変形の発生有りと誤認するのを防止するためである。
【００３８】
インピーダンス値の変化の具体例として、例えば図１０及び図１１に示すグラフにて表される変化があり、図１０に示す変化は、チップ接触面９５ａの洗浄が必要と判断される場合のインピーダンス変化であり、図１１に示す変化は洗浄不要と判断される場合の変化である。本実施形態では、チップ保持部９５に保持された半導体チップ１５０をバンプ１１を介して回路基板２０の電極部２１へ押圧しながら超音波振動発生装置９にて超音波振動を半導体チップ１５０に作用させるが、チップ保持部９５のチップ接触面９５ａが汚れているときにはチップ接触面９５ａに凹凸ができておりチップ接触面９５ａと半導体チップ１５０との接触面積が少なくなることから、チップ保持部９５と半導体チップ１５０との間の摩擦力が低下する。よって、上記超音波振動を作用させたとき、チップ接触面９５ａと半導体チップ１５０との間で滑りが生じ、半導体チップ１５０が有効に振動しない状態となる。したがって圧電素子９１から得られるインピーダンス値は、図１０に示すように、符号１９１ａに示すように上記押圧動作により一旦低下した後、符号１９１ｂにて示すようにほとんど変化しない。
【００３９】
一方、チップ接触面９５ａが汚れていないときにはチップ接触面９５ａに凹凸がなくチップ保持部９５における半導体チップ１５０の吸着保持力は大きい。よって、上記超音波振動を作用させたとき、チップ接触面９５ａと半導体チップ１５０との間で滑りは生じず、半導体チップ１５０は振動する。したがって圧電素子９１から得られるインピーダンス値は、図１１に示すように、符号１９２ａに示すように上記押圧動作により一旦低下した後、バンプ１１と電極部２１とが徐々に接合するにつれて半導体チップ１５０及びチップ保持部９５が振動できなくなることから、符号１９２ｂにて示すように徐々に上昇する。
【００４０】
このようにチップ接触面９５ａの汚れの有無に起因してインピーダンス値の変化に特徴があることから、クリーニング要否判定装置１１０１は、装着回数を加味しながらインピーダンス値の変化を検出することでチップ接触面９５ａの洗浄の要否を判定することができる。
尚、バンプ１１を介して半導体チップ１５０を上記電極部２１に押圧したときのインピーダンス値は、半導体チップ１５０、バンプ１１の接合状態等により変化するので、図１０及び図１１に示すように、しきい値１９３を設定しており、該しきい値１９３を外れるときには初期押圧異常と判断し警告を発して接合動作を中止する等の措置を採る。又、半導体チップ１５０が回路基板２０に接合したときのインピーダンス値も諸条件により変化するので、図１１に示すように、しきい値１９４を設けている。よって、クリーニング要否判定装置１１０１は、上記電極部２１への半導体チップ１５０の押圧後、符号１９２ｂに示すようにインピーダンス値が上昇した場合でも、上記しきい値１９４に満たないときには、チップ接触面９５ａに汚れ有りと判断する。
【００４１】
さらに又、図２８に示すように、チップ接触面９５ａに、窪み９６のような変形が生じたときには、窪み９６にて半導体チップ１５０の滑りが抑制されることから、図１１に点線１９５に示すように、正常な場合に比べてインピーダンス値の上昇割合が大きくなる。よって、クリーニング要否判定装置１１０１は、装着回数を加味しながら、上記電極部２１への半導体チップ１５０の押圧後、経過時間と、インピーダンス値の変化とに基づいてチップ接触面９５ａの変形の有無を判定する。
【００４２】
制御装置１１０の上記格納部１１０２には、予め、又は接合動作中に、チップ接触面９５ａの汚れ有りの場合及び変形有りの場合における、インピーダンス値の変化情報に相当するクリーニング情報を格納する。よって、クリーニング要否判定装置１１０１は、格納部１１０２に格納されているクリーニング情報に基づいて、チップ接触面９５ａの汚れ及び変形の有無を判断する。尚、上記クリーニング情報は、通信回線等を用いて上記格納部１１０２へ供給するように構成することもできる。
【００４３】
尚、本実施形態では制御装置１１０は、半導体チップ装着装置１０１の全体にて一つ設けられ、例えばバンプ接合動作の制御等を行うが、もちろん、例えばバンプ接合装置１０５に備わりチップ接触面９５ａの汚れの判定動作制御を行うように、それぞれの装置に対応して個々に制御装置を設けることもできる。
【００４４】
以上のように構成される半導体チップ装着装置１０１における動作、つまり半導体チップの装着方法について以下に説明する。但し、上記部品供給装置１０２から部品反転装置１０４及びバンプ接合装置１０５にて、半導体チップ１５０をボンディングステージ１０３上の回路基板２０上に装着するまでの動作については従来の動作に基本的に類似することから、ここでの説明は省略する。よって以下では、特にチップ接触面９５ａの汚れ及び変形の判定動作について詳しく説明する。尚、上記半導体チップ装着方法は、上記制御装置１１０にて動作制御されて実行される。又、図１２を参照して説明する、チップ接触面９５ａの汚れ及び変形の判定動作を第１判定動作とし、その変形動作である第２判定動作について図１３を参照して説明し、さらに第２判定動作の変形動作である第３判定動作について図１４を参照して説明し、さらに第２判定動作の変形動作である第４判定動作について図１５を参照して説明する。さらに、上記第１判定動作の変形動作である第５判定動作について図２０を参照して説明し、該第５判定動作の変形動作である第６判定動作について図２１を参照して説明し、さらに第７判定動作について図２２を参照して説明する。尚、上記第１〜第７の判定動作において、同じ動作については同じステップ番号を付し説明を省略する。
【００４５】
図１２のステップ（図では「Ｓ」にて示す）１にて、制御装置１１０は、上記Ｘ軸ロボット１０８及びＹ軸ロボット１０７の動作制御を行い、接合すべき上記電極部２１に対向して半導体チップ１５０のバンプ１１を配置した後、上記ボイスコイルモータ１２１を駆動してバンプ１１と上記電極部２１とを接触させ、バンプ１１を電極部２１へ押圧していき図２６に示すバンプ１２の形状とする。バンプ１２の状態になった時点で超音波振動発生装置９を動作させることでバンプ１２に超音波振動を作用させる。尚、このときバンプ１２はさらにつぶれるほど押圧されず、そのままの形状を維持する。このようなバンプ１２への上記超音波振動は、上記超音波装置１３３から圧電素子９１へ電流、電圧を供給することで発生する。又、バンプ１２へ作用する上記超音波振動は、本実施形態では、超音波振動発生装置９の圧電素子９１にて発生する周波数６３ＫＨｚの超音波振動であり、これにてノズル９３の上記チップ保持部９５において０．７〜１μｍの振幅が得られる。
【００４６】
上記超音波振動をバンプ１２へ作用させる期間中、上記発振器１３３１は圧電素子９１に対して一定の電流、電圧を供給しようとするが、回路基板２０の加熱、及び上記超音波振動の作用による摩擦熱の発生によりバンプ１２は徐々に上記電極部２１へ固着していくので、それにつれてバンプ１２は徐々に振動しにくくなる。このようにバンプ１２が振動しにくくなることは、半導体チップ１５０を保持しているチップ保持部９５を介して圧電素子９１の振動を抑制することになり、その結果、発振器１３３から圧電素子９１へ供給される電流値が徐々に低下していく。一方、圧電素子９１へ印加される電圧は理論上一定であることから、圧電素子９１におけるインピーダンス値は、オームの法則に従い、バンプ１２が徐々に振動しにくくなるにつれて即ちバンプ１２の電極部２１への接合が進むにつれて、徐々に上昇することになる。
【００４７】
次のステップ２では、インピーダンス測定装置１３３２は、発振器１３３１から圧電素子９１へ供給される電流値を検出し、制御装置１１０に備わるクリーニング要否判定装置１１０１は、インピーダンス測定装置１３３２にて検出された上記電流値変化に基づいて上記インピーダンス値の変化を求める。
後述の第４判定動作におけるステップ１１、１２の動作に同等である、次のステップ３では、上述したように、上記装着回数、及び上記インピーダンス値の変化に基づき、クリーニング要否判定装置１１０１は、格納部１１０２に格納されている上記クリーニング情報に基づいて、チップ保持部９５のチップ接触面９５ａの汚れ及び変形の有無を判定する。
そして洗浄必要と判断したときには、ステップ４にて、上述した洗浄装置１６１を用いてチップ接触面９５ａの洗浄を行なう。又、クリーニング要否判定装置１１０１にてチップ接触面９５ａの変形有りと判断されたときには、制御装置１１０は警告を発し、チップ保持部９５の交換を促す。
【００４８】
次に図１３を参照して第２判定動作について説明する。該第２判定動作は、複数回に渡って連続的に洗浄動作必要と判断されるのを防止し、接合不良となる半導体チップ１５０及び回路基板２０の発生を防止することを目的とする。即ち、接合不良を生じる程度にチップ接触面９５ａが汚れているときには、接合させる半導体チップ１５０を変えたとしても、例えば図１０に示すような、不良を示すインピーダンス値の変化が現れる。一方、接合不良が生じる程度まではチップ接触面９５ａが汚れていないときには、一つの半導体チップ１５０について、何らかの原因で上記不良を示すインピーダンス値の変化が現れたとしても、通常、次の半導体チップ１５０については良好を示すインピーダンス値の変化が現れる。そこで、第２判定動作では、連続的に複数回、不良を示すインピーダンス値の変化が現れた場合には設備を停止して半導体チップ１５０と回路基板２０の消費を防止する。以下により具体的に説明する。
【００４９】
該第２判定動作の実行に当たっては、例えばクリーニング要否判定装置１１０１に洗浄動作を実行した回数を計数する計数装置としてのクリーニングカウンタ１１０３を設ける。そして、上記ステップ３にてチップ接触面９５ａの洗浄必要と判断されたときには、ステップ５へ移行する。ステップ５では、クリーニング要否判定装置１１０１は、クリーニングカウンタ１１０３の計数値をチェックし、該計数値が設定値以上であるときには、当該半導体チップ装着装置１０１の動作を停止させる。上記設定値としては、上述の趣旨に基づき、「２」以上の数を設定することができる。
一方、ステップ５にて上記計数値が設定値未満であるときには、上記ステップ４に進み、チップ接触面９５ａの洗浄動作を実行する。そして、ステップ６にて、上記クリーニングカウンタ１１０３の計数値を一つカウントアップして、次工程へ進む。
【００５０】
一方、ステップ３にてチップ接触面９５ａの洗浄不要と判断されたときには、上記クリーニングカウンタ１１０３の計数値をクリアして「０」に戻し、次工程に進む。
【００５１】
次に図１４を参照して第３判定動作について説明する。上述の第２判定動作では、チップ接触面９５ａの洗浄後に回路基板２０に装着されるものは、実際の半導体チップ１５０を使用している。しかしながら、洗浄後においても何らかの原因で上記不良を示すインピーダンス値の変化が現れたときには、このとき使用した半導体チップ１５０は無駄になってしまう。本第３判定動作はこの点を解消する動作である。以下に詳しく説明する。
図１４において、ステップ３にてチップ接触面９５ａの洗浄が必要と判断されたときには、次のステップ４にて洗浄動作が実行され、次のステップ６にて上記クリーニングカウンタ１１０３の計数値を一つ増加させる。そして次のステップ５にてクリーニングカウンタ１１０３の計数値が上記設定値以上か否かを判断する。ここで上記計数値が上記設定値以上であれば、制御装置１１０は、当該半導体チップ装着装置１０１の動作を停止させる。
【００５２】
一方、上記計数値が上記設定値未満であるときには、部品装着動作を続行するが、このとき、ステップ８において制御装置１１０は、バンプ接合装置１０５に対して、図３にしめすように、製品である半導体チップ１５０ではなく、製品ではない擬似半導体チップ１５２を保持させ、回路基板２０に装着させる。尚、このとき、使用する回路基板は擬似基板とするのが好ましい。そして、ステップ９では、上記インピーダンス測定装置１３３２にて上記擬似半導体チップ１５２における上記インピーダンス値の変化を検出し、ステップ１０にて、上記インピーダンス値の変化に基づいてクリーニング要否判定装置１１０１はチップ接触面９５ａの洗浄の要否を判断する。そしてステップ１０にてチップ接触面９５ａの洗浄が必要と判断されたときには、再びステップ４に戻りステップ４、ステップ６、ステップ５、ステップ８、ステップ９、ステップ１０を実行する。一方、ステップ１０にてチップ接触面９５ａの洗浄不要と判断されたときには、次工程へ進む。
【００５３】
このように上記擬似半導体チップ１５２を使用することで、洗浄動作後においても不良と判定されるインピーダンス値変化が現れたときであっても、製品となる半導体チップ１５０を無駄に消費するのを防止することができる。
又、上記半導体チップ１５０を上記擬似回路基板に装着することもできる。
【００５４】
次に図１５を参照して第４判定動作について説明する。上述したように当該半導体チップ装着装置１０１にはチップ接触面９５ａを撮像可能な撮像装置１７１を備え、チップ接触面９５ａの汚れ程度を撮像し該撮像情報に基づいて洗浄方法等の洗浄動作を制御することができる。該第４判定動作では、上記撮像装置１７１を使用して洗浄後にてチップ接触面９５ａを撮像して洗浄の良否を判定しようとする動作である。以下に詳しく説明する。
図１５に示すように、ステップ１の次のステップ１１において制御装置１１０は、各半導体チップ１５０の装着動作毎に、上記装着回数カウンタ１１０４の計数値をカウントアップする。次のステップ１２にて、制御装置１１０は、上記装着回数がチップ接触面９５ａの洗浄要求回数未満か否かを判断する。ここで上記洗浄要求回数とは、予め制御装置１１０に設定され、洗浄要求を指示するための数である。
【００５５】
ステップ１２にて、半導体チップ１５０の装着回数が上記洗浄要求回数以上となったときには、チップ接触面９５ａに汚れが堆積してきていると判断できるので、ステップ４に移行してチップ接触面９５ａの洗浄動作が実行され、次のステップ６にて上記クリーニングカウンタ１１０３の計数値を一つ増加させる。
次のステップ１３では、洗浄後におけるチップ接触面９５ａの状態を上記撮像装置１７１の撮像カメラ１７２にて撮像し認識する。次のステップ１４では、該認識情報に基づいてチップ接触面９５ａの汚れの有無を判定する。汚れ無しと判断したとき、ステップ１５にて、制御装置１１０は上記装着回数をクリアし、次工程へ進む。一方、ステップ１４にてチップ接触面９５ａの汚れの有りと判定されたときには、ステップ１６に移行し上記クリーニングカウンタ１１０３の計数値が上記設定値以上か否かを判断する。ここで、上記計数値が上記設定値以上のときには、当該半導体チップ装着装置１０１の動作を停止させ、一方、上記計数値が上記設定値未満のときには、上記ステップ４に戻りステップ６、ステップ１３、ステップ１４を実行する。
一方、ステップ１２において、装着回数が洗浄要求回数未満であるときには、チップ接触面９５ａは未だ汚れていないと判断できるので、次工程へ進む。
【００５６】
このように洗浄後のチップ接触面９５ａの状態を撮像カメラ１７２にて撮像し、該撮像結果に基づいて半導体チップの装着動作続行、又は設備の動作停止、又は再洗浄を行なうことから、チップ接触面９５ａの状態に応じた適切な措置を採ることができる。よって従来に比べて接合品質の向上、均一化を図ることができる。
【００５７】
次に図２０を参照して第５判定動作について説明する。上述の第１判定動作のように、設定した装着回数毎に上記チップ接触面９５ａの洗浄を行なうが、該洗浄動作を複数回繰り返していく内に残留した汚れが徐々に蓄積されていき同一の洗浄条件では汚れが除去しきれないようになってくる。該第５判定動作は、このような状態を改善するための洗浄方法である。
即ち、ステップ１による部品装着動作毎に、上記ステップ２に相当するステップ２１にて、クリーニング要否判定装置１１０１に備わる装着カウンタ１１０５を１ずつインクリメントする。次のステップ３１では、クリーニング要否判定装置１１０１にて上記装着カウンタ１１０５の計数値が第１設定値（ＮＢ）以上か否かが判断され、上記計数値が第１設定値（ＮＢ）以上のときにはステップ４１へ移行して洗浄条件Ｂによる洗浄動作が実行され、未満のときはステップ３２へ移行する。尚、これらステップ３１、３２が上記ステップ３に対応する。上記ステップ３２では、ステップ３１と同様に、上記装着カウンタ１１０５の計数値が第２設定値（ＮＡ）以上か否かが判断され、上記計数値が第２設定値（ＮＡ）以上のときにはステップ４３へ移行して洗浄条件Ａによる洗浄動作が実行され、未満のときは次動作へ移行する。ここで、上記第１設定値は、上記第２設定値よりも大きい値であり、例えば第１設定値を１０００、第２設定値を１００の値に設定される。又、上記洗浄条件Ｂは、上記洗浄条件Ａよりも強力な洗浄条件であり、例えば、上記研磨部材１６３をサンドペーパとしたときその粗さを８０００番、上記研磨部材１６３への上記チップ接触面９５ａの押圧荷重を２ｋｇ、印加する超音波の出力を１Ｗ、上記チップ接触面９５ａを上記研磨部材１６３に擦りつける長さを１００ｍｍとした条件である。一方、上記洗浄条件Ａは、例えば、上記研磨部材の粗さを１００００番、上記押圧荷重を１ｋｇ、上記超音波出力を０．５Ｗ、上記擦りつけ長さを５０ｍｍとする条件である。
又、ステップ４１の次にはステップ４２にて上記装着カウンタ１１０５の計数値がリセットされ、次動作へ移行する。
【００５８】
この第５判定動作によれば、装着回数が上記第１設定値（ＮＢ）未満のときには、上記洗浄条件Ａによる比較的軽めの洗浄が繰り返され、そのうちに装着回数が上記第１設定値（ＮＢ）以上になったときには上記洗浄条件Ａよりも強力な洗浄条件Ｂにて上記チップ接触面９５ａの洗浄が実行される。よって、洗浄条件Ａでは完全に除去しきれずに徐々に蓄積された汚れを洗浄条件Ｂにて除去することができる。
【００５９】
第６判定動作では、上述の第５判定動作における、例えば上記洗浄条件Ｂによる洗浄動作を複数回実行する。即ち、図２１に示すように、上記ステップ３１にて洗浄必要と判断されたときには、まずステップ５１にて、上記クリーニングカウンタ１１０３の計数値をリセットし、次のステップ５２にて上記洗浄条件Ｂによる洗浄動作を実行し、ステップ５３にてクリーニングカウンタ１１０３の計数値をカウントアップする。次のステップ５４では、該クリーニングカウンタ１１０３の計数値が設定値以上か否かが判断され、該設定値未満であるときには、再びステップ５２へ戻る。一方、上記設定値以上であるときには、ステップ５５へ移行し、上記装着カウンタ１１０５の計数値をリセットした後、次動作へ移行する。尚、当該第６判定動作の趣旨によれば、上記設定値は２以上の整数とすることができる。又、上記ステップ５２にて実行する洗浄の条件は、上記洗浄条件Ａとすることもできる。
このように第６判定動作によれば、装着回数が上記第１設定値（ＮＢ）以上になったときには、洗浄条件Ｂ又は洗浄条件Ａにより洗浄動作が複数回実行されることから、上記徐々に蓄積された汚れをより確実に除去することができる。
【００６０】
さらに第７判定動作は、上述の第５判定動作及び第６判定動作を組み合わせた洗浄動作である。即ち、第７判定動作は、図２２に示すように、装着回数の判定動作を３以上設け、装着回数レベルに応じて各種の洗浄条件による洗浄動作を複数回実行可能に構成した動作である。該第７判定動作によれば、装着回数に応じて、より木目細かな洗浄を行なうことができ、上記チップ接触面９５ａの洗浄を的確に実行することができる。
【００６１】
上述の実施形態では、バンプ１２と電極部２１との接合の進行に起因する半導体チップ１５０の振動の変化について圧電素子９１のインピーダンス値の変化を検出して、制御装置１１０にて上記インピーダンス値の変化に基づき上記接合の良否を判定したが、上記振動の変化を測定する方法としてはこれに限定されるものではない。
例えば、図１６に示すように、測長装置４１１及び制御装置４１０を備え、測長装置４１１にて例えば半導体チップ１５０における振動を直接に測定し、該測定情報に基づき制御装置４１０にて上記接合の良否を判断するように構成することもできる。尚、上記制御装置４１０は、上記半導体チップ装着装置１０１における制御装置１１０に代わるものである。その他の構成については半導体チップ装着装置１０１における構成と変わるところはない。
【００６２】
上記測長装置４１１は、図１６に示すように、レーザ光を半導体チップ１５０における振動測定面１５１に対して直角に照射し、反射してきたレーザ光を受光することで、半導体チップ１５０の振動の変化を直接に測定する。このような測長装置４１１は、レーザ光の光軸と、圧電素子９１の積層方向とが同方向、本実施形態ではＹ方向に沿うように、配置される。又、測長装置４１１にて測定される上記振動変化は、図１７に示すグラフ４１２のような変化を示す。
制御装置４１０は、測長装置４１１から供給されるグラフ４１２のような変化を示す振動変化情報に基づいてチップ接触面９５ａの汚れ及び変形の有無を判断する。
尚、上述のように上記レーザ光を半導体チップ１５０に照射して、バンプ１２が形成されている半導体チップ１５０の振動を測定するのが最も好ましいが、半導体チップ１５０の厚みは本例の場合０．３５ｍｍであり、振動測定面１５１に対して直角にレーザ光を照射するのが難しい場合がある。このような場合には、図１６に示すように、ノズル９３における半導体チップ保持部９５の側面９５ｂや、超音波ホーン９２の側面９２ａに対して直角にレーザ光を照射するように構成してもよい。
【００６３】
又、上述の実施形態では、バンプ１１と上記電極部２１との押圧のためバンプ１１を回路基板２０へ移動させたが、これに限定されるものではない。例えば図１８に示すように、バンプ接合時においてバンプ接合装置２０５を固定しておき上記回路基板２０を載置したボンディングステージ２０３をバンプ接合装置２０５へ移動させてもよい。その移動用の駆動装置としては、例えば上述したようなボイスコイルモータ２２１を使用し、上述のように該ボイスコイルモータ２２１へ供給する電流値にて移動量を制御しても良い。要するにバンプ接合時においてバンプ１１と電極部２１とを相対的に移動させれば良い。尚、図１８において、符号２０７はＹ軸ロボットを示し、符号２０８はＸ軸ロボットを示す。
【００６４】
又、上述の実施形態では超音波振動をノズル９３に作用させたが、これに限定されるものではなく、図１８に示すように回路基板２０側を超音波振動発生装置２０９にて超音波振動させてもよい。要するに、バンプ１１と回路基板２０とを相対的に振動させれば良い。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳述したように半導体チップ装着装置は、振動変化検出装置、判定装置、及び洗浄装置を備え、本発明の第１態様の半導体チップ装着方法によれば、上記振動変化検出装置にて検出された振動変化、及び装着回数に基づいてチップ接触面の不良の有無を上記判定装置にて判定するようにした。よって、上記不良と判断されたときには、チップ保持部の洗浄や交換が可能になることから、チップ接触面は、半導体チップと回路形成体との接合状態が劣悪とならない程度の清浄度を維持することができる。よって、半導体チップと回路形成体との接合品質の均一性を従来に比べて向上させることができる。
【００６６】
又、上記振動変化検出装置は、振動発生装置のインピーダンス値を検出するように構成することもでき、該構成により、簡易な装置構成にて振動変化を検出することができる。
又、上記インピーダンス値の検出は、複数回行ない、複数回のインピーダンス値変化に基づいてチップ接触面の不良の有無を判定することで、確実に上記不良の有無を判断することができる。
【００６７】
又、上記判定装置に設けたカウンタにてチップ接触面の不良有りと判定された回数を計数し、該計数値が設定値を超えたときには半導体チップの装着動作を停止させることもできる。該構成により、チップ接触面は、半導体チップと回路形成体との接合状態が劣悪とならない程度の清浄度を維持することができるので、半導体チップと回路形成体との接合品質の均一化を従来に比べて図ることができる。
【００６８】
又、チップ接触面の不良を改良後、擬似半導体チップを装着させるときの振動変化に基づいてチップ接触面の不良を検出するよう構成することもできる。該構成によれば、不良改良後、万一、回路形成体への擬似半導体チップの接合状態が不良となったときでも、製品となる半導体チップの消費を防ぐことができる。
【００６９】
さらに洗浄装置を備えることで、チップ接触面が不良と判断されたときにはチップ接触面を洗浄して不良状態を改良することができる。よって、該構成により、チップ接触面は、半導体チップと回路形成体との接合状態が劣悪とならない程度の清浄度を維持することができるので、半導体チップと回路形成体との接合品質の均一化を従来に比べて図ることができる。
【００７０】
又、半導体チップと回路形成体との相対的振動は、回路形成体を固定して半導体チップを振動させて行なうことができ、該構成により、簡易な装置構成にて上記相対的振動を生じさせることができる。
【００７１】
又、上記振動変化検出装置は振動成分電流分離装置を備えることができ、該構成により、該構成により、簡易な装置構成にて振動変化を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態における半導体チップ装着装置の斜視図である。
【図２】 図１に示すバンプ接合装置部分の拡大斜視図である。
【図３】 図１に示すバンプ接合装置に接続される超音波装置及び制御装置における機能を説明するためのブロック図である。
【図４】 図３に示すインピーダンス測定装置の等価回路図である。
【図５】 図１に示すボンディングステージ部分の拡大斜視図である。
【図６】 図１に示す洗浄装置の拡大斜視図であり動作説明図である。
【図７】 図１に示す洗浄装置の拡大斜視図であり動作説明図である。
【図８】 図１に示す洗浄装置の拡大斜視図であり動作説明図である。
【図９】 図１に示す洗浄装置の拡大斜視図であり動作説明図である。
【図１０】 図３に示すインピーダンス測定装置にて検出されるインピーダンス値の変化を示すグラフであり、チップ接触面が汚れている場合におけるグラフである。
【図１１】 図３に示すインピーダンス測定装置にて検出されるインピーダンス値の変化を示すグラフであり、チップ接触面が清浄な場合におけるグラフである。
【図１２】 図１に示す半導体チップ装着装置にて実行されるチップ接触面の汚れ又は変形を判定するための第１判定動作を示すフローチャートである。
【図１３】 図１に示す半導体チップ装着装置にて実行されるチップ接触面の汚れ又は変形を判定するための第２判定動作を示すフローチャートである。
【図１４】 図１に示す半導体チップ装着装置にて実行されるチップ接触面の汚れ又は変形を判定するための第３判定動作を示すフローチャートである。
【図１５】 図１に示す半導体チップ装着装置にて実行されるチップ接触面の汚れ又は変形を判定するための第４判定動作を示すフローチャートである。
【図１６】 図１に示す半導体チップ装着装置の変形例において、半導体チップの振動変化をインピーダンス値の変化検出に代えて測定する方法を説明する図である。
【図１７】 図１６に示す装置にて検出される半導体チップの振動変化を表すグラフである。
【図１８】 図１に示す半導体チップ装着装置の他の装置構成例であってバンプ接合装置周り及びボンディングステージ周りを示す図である。
【図１９】 回路基板の電極部にバンプを形成した場合を示す図である。
【図２０】 図１に示す半導体チップ装着装置にて実行されるチップ接触面の汚れ又は変形を判定するための第５判定動作を示すフローチャートである。
【図２１】 図１に示す半導体チップ装着装置にて実行されるチップ接触面の汚れ又は変形を判定するための第６判定動作を示すフローチャートである。
【図２２】 図１に示す半導体チップ装着装置にて実行されるチップ接触面の汚れ又は変形を判定するための第７判定動作を示すフローチャートである。
【図２３】 従来の半導体チップ装着装置の斜視図である。
【図２４】 バンプ接合装置において半導体チップの保持部分及び振動発生装置部分を示す図である。
【図２５】 電子部品に形成されているバンプの形状を示す図である。
【図２６】 押しつぶされたバンプが接合した状態を示す図である。
【図２７】 チップ接触面が汚れた状態を示す図である。
【図２８】 チップ保持部の変形状態を示す図である。
【符号の説明】
９…超音波振動発生装置、１１、１２…バンプ、１３…電極、
２０…回路基板、２１…電極部、９５ａ…チップ接触面、
１０１…半導体チップ装着装置、１０５…バンプ接合装置、
１１０…制御装置、１５０…半導体チップ、１６１…洗浄装置、
１１０１…クリーニング要否判定装置、１１０３…クリーニングカウンタ、
１３３２…インピーダンス測定装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波振動を作用させてバンプを介して、半導体チップに相当するいわゆるベアチップの装着を行なう半導体チップ装着装置、及び該半導体チップ装着装置にて実行される半導体チップ装着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハから切り分けられた半導体チップである、いわゆるベアチップを回路形成体上へ電気的に接続しかつ固定する方法として、ベアチップ及び回路形成体のいずれか一方に形成されたバンプと、いずれかの他方における電極箇所とを接合する方法がある。以下では、ベアチップの電極に形成したバンプを回路形成体上の電極部へ接合する方法を例に採る。又、上記回路形成体として回路基板を例に採る。
このようなバンプ接合方法を実行する装置として、図２３に示すベアチップ装着装置１が存在する。該ベアチップ装着装置１は、大別して、ベアチップ供給装置２、ボンディングステージ３、部品反転装置４、バンプ接合装置５、及び回路基板搬送装置６を備える。
【０００３】
上記ベアチップ供給装置２は、半導体ウエハより切り分けたベアチップを供給する装置であり、上記回路基板搬送装置６は当該ベアチップ装着装置１へ回路基板２０を搬入、搬出する装置である。上記ボンディングステージ３は、上記回路基板搬送装置６にて搬入された上記回路基板２０を載置して上記バンプ接合を行うためのステージであり、Ｙ軸ロボット７にてＹ方向へ可動であり、又、バンプ接合のため上記回路基板２０の加熱を行う。上記部品反転装置４は、上記ベアチップ供給装置２から図２５に示すベアチップ１５０を保持し該ベアチップ１５０の電極１３に形成されているバンプ１１が上記ボンディングステージ３に載置されている上記回路基板２０に対向するように、保持したベアチップ１５０を反転する装置である。上記バンプ接合装置５は、上記ベアチップ１５０を保持する保持装置と、保持したベアチップ１５０をその厚み方向へ移動させるＺ方向駆動装置５１と、詳細後述する超音波振動発生装置９とを備える。該バンプ接合装置５は、Ｘ軸ロボット８に取り付けられ、該Ｘ軸ロボット８にてＸ方向へ可動であり、上記部品反転装置４から上記ベアチップ１５０を受け取り上記ボンディングステージ３へ搬送した後、上記ボンディングステージ３に載置されている上記回路基板２０の所定位置へ、保持しているベアチップ１５０を上記Ｚ方向駆動装置５１の駆動により押圧するとともに超音波を加えて上記バンプ１１の接合を行う装置である。
【０００４】
尚、上記回路基板２０の電極部２１へ押圧される前における上記バンプ１５０は図２５に示すような形状であり、直径寸法Ｉは、約１００μｍであり、ベアチップ１５０の電極１３上における土台部分１１ａの高さ寸法IIIは約３０〜３５μｍであり、全高寸法IIは約７０〜７５μｍである。又、上記押圧後のつぶれた上記バンプ（以後、つぶれたバンプ１１に対して符号「１２」を付す）は、図２６に示すような形状であり、バンプ１２の高さ寸法IVは、上記土台部分１１ａの高さ寸法IIIにほぼ等しい。
【０００５】
又、上記回路基板２０上へ接合すべきベアチップ１５０の位置合わせは、上記Ｘ軸ロボット８及び上記Ｙ軸ロボット７にて行われる。
又、上記バンプ１１の接合を行うとき、上記バンプ１１を上記Ｙ方向又はＸ方向へ振動させて上記バンプ１１と回路基板２０側の電極部２１との間に摩擦熱を発生させて、上記ボンディングステージ３の加熱温度の低減を図りかつ上記バンプの接合を強固なものにするため、上記バンプ接合装置５には上記バンプを振動させるための超音波振動発生装置９を備えている。該超音波振動発生装置９は、図２４に示すように、圧電素子９１と該圧電素子９１が一端部に接続される超音波ホーン９２とを備え、圧電素子９１を複数積層しており、これらの圧電素子９１に電圧が印加されることで超音波振動を発生し、発生する例えば上記Ｙ方向への振動を超音波ホーン９２にて増幅する。超音波ホーン９２の他端部にはノズル９３が固定されている。該ノズル９３の先端部分は、ベアチップ１５０を吸着保持するチップ保持部９５を形成している。このような構成において、圧電素子９１の上記振動により、ノズル９３及びチップ保持部９５、即ちチップ保持部９５に保持されているベアチップ１５０が上記Ｙ方向へ超音波振動する。尚、圧電素子９１は例えば上記Ｙ方向へ振動するが、発生した振動が上記ベアチップ１５０へ伝導する過程にて種々の方向への振動が生じ、上記ベアチップ１５０では主たる振動方向は上記Ｙ方向であるが実際には種々の方向へ振動している。
【０００６】
上述のような従来のベアチップ装着装置１では、上記ボンディングステージ３にて約１５０℃に加熱された上記回路基板２０に対して上記ベアチップ１５０の上記バンプ１１を押圧した後、上記ベアチップ１５０を介して上記バンプ１１を超音波振動して上記バンプ１１と上記電極部２１との間に摩擦熱を発生させて上記接合を行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記超音波振動の印加により、特に、バンプ１１と電極部２１とが接合し始めると、ベアチップ１５０が振動し難くなることから、ベアチップ１５０とチップ保持部９５との接触部分にてベアチップ１５０に対してチップ保持部９５が擦れる場合がある。よって接合動作を繰り返す内に、チップ保持部９５のチップ接触面９５ａには、ベアチップ１５０の材料であるＳｉが例えば図２７に示すような形状にて堆積して固着しチップ接触面９５ａが汚れる。このようなチップ接触面９５ａの汚れは、チップ保持部９５とベアチップ１５０との接触面積を減少させることから、チップ保持部９５とベアチップ１５０との間の摩擦力が低下する。よって、チップ保持部９５の超音波振動がベアチップ１５０に有効に作用しなくなり、その結果、規定の接合強度を得られず、ベアチップ１５０と回路基板２０との接合品質が低下するという問題が生じる。
又、ベアチップ１５０とチップ保持部９５との擦れの発生により、チップ保持部９５が例えばステンレス鋼にて作製されているときでさえ、上記チップ接触面９５ａは削られ、図２８に誇張して図示するように、チップ接触面９５ａにはベアチップ１５０の大きさに対応した窪み９６が形成されてしまう。該窪み９６は、上記汚れの場合と同様にチップ保持部９５とベアチップ１５０との接触面積を減少させる場合や、逆に、ベアチップ１５０を嵌め込んだ状態となったときには通常に比して強い振動を作用させることになることから、バンプ１１が規定値を超えて潰れてしまう場合を生じさせる。いずれの場合においても上記接合品質の低下を招くという問題がある。
【０００８】
上述のような接合品質の低下を防止するため、従来、ベアチップ装着装置１の例えばベアチップの装着回数等に基づいて作業者の経験により、チップ接触面９５ａの洗浄や、チップ保持部９５の交換が行なわれている。しかしながら、作業者の経験に頼ることから、接合品質の均一化を図るのは困難であった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、超音波振動を作用させてバンプを介して半導体チップの装着を行なう半導体チップ装着装置において、従来に比べて接合品質の均一化が図れる半導体チップ装着装置、及び該半導体チップ装着装置にて実行される半導体チップ装着方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１態様の半導体チップ装着方法は、半導体ウエハより切り分けた半導体チップと回路形成体とを押圧しながら相対的に振動させて上記半導体チップの電極と上記回路形成体の電極部とをバンプを介して接合する半導体チップ装着方法において、
上記半導体チップと上記回路形成体とを相対的に振動させる振動発生装置におけるインピーダンス値の変化に基づいて、上記振動発生装置に接続される判定装置にて上記振動の変化を検出し、
検出した振動変化、及び上記回路形成体への上記半導体チップの装着回数に基づいて、上記半導体チップを保持するチップ接触面の汚れ及び変形の有無を上記判定装置にて判定し、
上記判定装置では、押圧動作により上記インピーダンス値が低下した後、上昇してくるインピーダンス値に上昇の閾値を設け、この閾値を超えなければ上記チップ接触面に汚れありと判断し、あるいは上記半導体チップの電極と上記回路形成体の電極部との押圧後、経過時間と上記インピーダンス値の変化とによる上記インピーダンス値の上昇割合が正常状態に比べて大きい場合に上記チップ接触面の変形有りと判断し、
汚れ有りと判断されたときは、上記チップ接触面の洗浄を行い、上記チップ接触面の変形有りと判断されたときは、上記チップ接触面を有するチップ保持部の交換を促す、
ことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態における、半導体チップ装着装置、及び該半導体チップ装着装置にて実行される半導体チップ装着方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において同じ構成部分については同じ符号を付している。
又、「半導体チップ」は、本実施形態では、シリコンウエハ等の半導体基板上に集積回路を形成し該集積回路の電極にバンプが形成され、さらに個々の上記集積回路部分に切り分けられた、いわゆるベアチップである。
又、「回路形成体」とは、樹脂基板、紙−フェノール基板、セラミック基板、ガラス・エポキシ（ガラエポ）基板、フィルム基板等の回路基板、単層基板若しくは多層基板などの回路基板、部品、筐体、又は、フレーム等、回路が形成されている対象物を意味する。尚、本実施形態では、上記回路基板を例に採る。
【００２０】
又、「振動変化検出装置」の機能を果たす一例として、下記の、実施形態においては超音波装置１３３に備わるインピーダンス測定装置１３３２の振動成分電流分離部や、測長装置が相当するが、これらに限定されるものではない。
又、「判定装置」の機能を果たす一例として、制御装置が相当するが、これに限定されるものではない。
又、「振動発生装置」の機能を果たす一例として本実施形態ではバンプ接合装置１０５に備わり圧電素子９１を有する超音波振動発生装置９が相当するが、これに限定されるものではない。
さらに振動について、上記バンプと回路基板の電極部との間に摩擦熱が発生しボンディングステージによる上記回路基板の加熱温度を低下させることができるような振動であれば良く、上記超音波振動に限定されるものではない。又、振幅値としては、最低約０．５μｍ程度である。
【００２１】
又、以下に説明する実施形態では、バンプは上記半導体チップに形成されており該バンプを回路形成体上の電極部へ接合する場合を例に採るが、本発明の実施形態における半導体チップ装着装置及び方法は、これに限定されるものではなく、上述の場合とは逆の場合、つまり図１９に示すように回路基板２０上の電極部２１にバンプ１１を形成した場合を含めて、電子部品及び回路基板のいずれか一方に形成されたバンプと、いずれか他方における電極箇所とを接合させるときに適用可能である。
【００２２】
図１に示すように、上記実施形態のバンプ接合判定装置を有する半導体チップ装着装置１０１の構造は、基本的に上述したベアチップ装着装置１の構造に類似するが、半導体チップ装着装置１０１では詳細後述する、バンプ接合装置のチップ接触面の不良、例えば汚れ又は変形の判定を実行する制御装置１１０を備えた点が特徴となる。即ち、半導体チップ装着装置１０１は、大別して、バンプ接合装置１０５、及び制御装置１１０を備え、さらに洗浄装置１６１、部品供給装置１０２、ボンディングステージ１０３、部品反転装置１０４、回路基板搬送装置１０６、認識装置１７１を備えることもできる。
【００２３】
ここで、上記部品供給装置１０２は上述した従来のベアチップ供給装置２に相当し、上記ボンディングステージ１０３は上述した従来のボンディングステージ３に相当し、上記部品反転装置１０４は上述した従来の部品反転装置４に相当し、上記バンプ接合装置１０５は上述した従来のバンプ接合装置５に相当し、上記回路基板搬送装置１０６は上述した従来の回路基板搬送装置６に相当する。よって、部品供給装置１０２、ボンディングステージ１０３、部品反転装置１０４、バンプ接合装置１０５、及び回路基板搬送装置１０６について、以下に示すように補足説明を加えるものを除き、ここでの詳しい説明は省略する。
【００２４】
上記部品供給装置１０２には、上述のように半導体ウエハに形成された集積回路の電極１３にバンプ１１が形成され、さらに個々の集積回路部分にダイシングされた状態のウエハ１１２がマガジンリフタから供給される。部品供給装置１０２は、ウエハ１１２のいわゆる引き延ばしを行い個々の上記半導体チップ１５０に分割する。又、部品供給装置１０２に供給されたウエハ１１２及び個々の上記半導体チップ１５０の状態は、部品供給装置１０２の上方に設置されたウエハ認識装置１１３にて撮像され、その撮像情報は制御装置１１０に供給される。
尚、上記ウエハ１１２では、当然に、上記バンプを有する回路形成部分が上を向いている。そして、分割された上記半導体チップ１５０のそれぞれは、部品供給装置１０２に備わる突き上げ装置にて上記半導体チップ１５０の厚み方向に突き上げられた後、部品反転装置１０４にて一つずつ保持され、上記バンプ１１が回路基板２０の電極部２１に対向するように反転される。又、バンプ１１の材料は、本実施形態では金である。
【００２５】
上記ボンディングステージ１０３は、図５に示すように、いわゆるボールねじ構造にてなり駆動部の一例としてのモータ１１４を有するＹ軸ロボット１０７にて、Ｙ方向へ滑動する。又、ボンディングステージ１０３は、回路基板搬送装置１０６から供給される回路基板２０の大きさに応じて、該回路基板２０をボンディングステージ１０３上に載置するため、上記回路基板２０のＹ方向に沿った周縁部分を保持しＸ方向に可動な基板規正部１１５と、上記回路基板２０のＸ方向に沿った周縁部分を保持しＹ方向に可動な基板規正部１１６とを備える。又、上記ボンディングステージ１０３には、上記回路基板２０を吸着保持するための吸入用通路が形成されており上記吸入用通路は吸引装置１１７に連通している。又、バンプ接合のために上記回路基板２０を約１５０℃に加熱する加熱装置１１８が備わる。
【００２６】
バンプ接合装置１０５は、図２４を参照して上述したように、下端部分に超音波振動発生装置９及びノズル９３を備える。該ノズル９３の先端部には、上記半導体チップ１５０を保持し半導体チップ１５０に接触する上記チップ接触面９５ａを有するチップ保持部９５が備わる。本実施形態では、上記チップ接触面９５ａの面積は、保持する半導体チップ１５０の面積よりも大きい。
上記超音波振動発生装置９を構成する圧電素子９１は、図２及び図３に示すように、超音波装置１３３を介して制御装置１１０に接続される。詳細後述するが制御装置１１０は、圧電素子９１におけるインピーダンスの変化を検出することで上記チップ接触面９５ａの不良、本実施形態ではチップ接触面９５ａの汚れ又は変形の有無若しくは上記汚れ及び変形の有無を判定する。又、以下の説明では、主に上記汚れを例に採り説明する。尚、図３では、バンプ接合装置１０５について圧電素子９１及び超音波ホーン９２周りのみを図示している。
【００２７】
上記超音波装置１３３は、上記圧電素子９１に接続され圧電素子９１を発振させる発振器１３３１と、インピーダンス測定装置１３３２とを備える。インピーダンス測定装置１３３２は、図４に示すように、発振素子９１へ供給される電流を振動成分電流と熱成分電流とに分離して制御装置１１０にて上記振動成分電流に基づき上記発振素子９１におけるインピーダンスを測定する。上記インピーダンス測定装置１３３２は、図４の等価回路にて示される構成をなし、コンデンサ１３３３部分の振動成分電流分離部と、コイル１３３４部分、コンデンサ１３３５部分、抵抗１３３６部分から構成される熱成分、即ち損失成分の電流分離部とを有し、上記振動成分電流分離部にて分離された上記振動成分電流のみを制御装置１１０へ送出する。本実施形態では、上記コンデンサ１３３３は、１．２２７１２ｎＦであり、上記コイル１３３４は２０．９４０７ｍＨであり、上記コンデンサ１３３５は２９５．１４４ｐＦであり、上記抵抗１３３６は１０．６７９７Ωに設定している。尚、このように振動成分電流及び損失成分電流を分離する動作及び構成は、既に公知であるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００２８】
さらに、図２４に示すように上記ノズル９３には、本実施形態では上記半導体チップ１５０を吸着保持するための吸引用通路９４がノズル９３内をその軸方向に沿って形成させており、該吸引用通路９４は吸引装置１１９に連通している。又、本実施形態では、上記バンプ１１と上記回路基板２０の電極部２１とを接合するため、上記電極部２１に対して上記バンプ１１を対向させてバンプ１１と上記電極部２１とが互いに近接する方向（本実施形態では、Ｚ方向）へ上記半導体チップ１５０を移動し、バンプ１１と上記電極部２１とを押圧する。よって、上記半導体チップ１５０を移動、押圧の駆動装置として本実施形態では、図２に示すように、公知のボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１２１を用いている。さらにバンプ接合装置１０５には、ノズル９３をその軸周り方向へ回転させる軸回り用モータ１２２を備えている。バンプ接合装置１０５の動作制御は制御装置１１０にて行われる。
このようなバンプ接合装置１０５をＸ軸方向へ移動させるＸ軸ロボット１０８は、本実施形態では図２に示すようにいわゆるボールねじ構造を有し、駆動部としてのモータ１２３を有する。
【００２９】
上記認識装置１７１は、上記チップ接触面９５ａを撮像可能に配置される撮像カメラ１７２と、該撮像カメラ１７２から供給される撮像情報を解析する解析部とを有する。本実施形態では、上記解析部は制御装置１１０に含まれている。
【００３０】
上記洗浄装置１６１は、上記ボンディングステージ１０３に並設され、上記チップ接触面９５ａの上記汚れを除去する装置であり、図６に示すように、いわゆるボールねじ構造にてなり駆動部の一例としてのモータ１６２１にてＹ方向へ滑動するＹテーブル１６２２を有する洗浄用Ｙ軸ロボット１６２を備える。尚、上記モータ１６２１は、制御装置１１０にて動作制御される。Ｙテーブル１６２２上には、洗浄用部材の一例として本実施形態では、いわゆるサンドペーパ等の研磨部材１６３が貼付されている。尚、研磨部材１６３は、粗さ８０００〜１００００番程度のものがよい。
【００３１】
このように構成される洗浄装置１６１は、図６から図８に示すように動作する。即ち、上記チップ接触面９５ａの洗浄を行うときには、まず、チップ接触面９５ａを研磨部材１６３上に位置させるため、図６に示すように、上記Ｘ軸ロボット１０８にてバンプ接合装置１０５をＸ軸方向へ移動させるとともに、洗浄用Ｙ軸ロボット１６２にてＹテーブル１６２２をＹ軸方向に移動させる。研磨部材１６３の上方にチップ接触面９５ａが配置されたところで、図７に示すように、バンプ接合装置１０５にてチップ保持部９５をＺ方向に移動させ、チップ接触面９５ａを研磨部材１６３に接触させる。チップ接触面９５ａと研磨部材１６３とが接触した状態にて、図８に示すように、Ｘ軸ロボット１０８を動作させてバンプ接合装置１０５をＸ軸方向に往復動させるとともに、洗浄用Ｙ軸ロボット１６２を動作させてＹテーブル１６２２をＹ軸方向に往復動させる。該動作にて、チップ接触面９５ａは、研磨部材１６３にて研磨され、チップ接触面９５ａの汚れを除去することができる。
【００３２】
又、上記洗浄装置１６１として、図９に示すように、洗浄液を入れた洗浄用容器１６４を設けることもできる。上記洗浄液として、例えばアセトン等の溶剤を用いることができる。上記洗浄用容器１６４を設けることで、上記研磨動作を行う代わりに、又は研磨動作と並行して、チップ保持部９５を上記洗浄液に漬けることでチップ接触面９５ａの汚れを除去することもできる。
【００３３】
チップ接触面９５ａの汚れを洗浄するため、本実施形態では上述のように、チップ接触面９５ａ及び研磨部材１６３の両方を移動させたが、該動作に限定されるものではない。即ち、チップ接触面９５ａ及び研磨部材１６３のいずれか一方を移動させてもよいし、又、さらに超音波振動発生装置９を動作させてチップ接触面９５ａに超音波振動を生じさせてもよい。又、Ｘ軸ロボット１０８及び洗浄用Ｙ軸ロボット１６２は動作させず、上記超音波振動のみをチップ接触面９５ａに作用させて上記洗浄動作を行っても良い。
【００３４】
このようにチップ接触面９５ａの洗浄方法には、いくつかの形態が考えられ、例えば上記汚れの程度にて、どの洗浄方法を採るかを制御装置１１０にて選択するように構成することもできる。上記汚れの程度の判断基準としては、上記超音波装置１３３に備わるインピーダンス測定装置１３３２にて測定されたインピーダンス変化や、上記認識装置１７１にてチップ接触面９５ａを撮像しその認識結果等を用いることができる。
【００３５】
又、上記汚れの程度に応じて、制御装置１１０は、Ｘ軸ロボット１０８によるバンプ接合装置１０５のＸ軸方向への移動量、及び洗浄用Ｙ軸ロボット１６２によるＹテーブル１６２２のＹ軸方向への移動量、さらに超音波振動発生装置９によるチップ接触面９５ａの超音波印加量を制御することができる。又、同じ洗浄動作を行なっても、チップ接触面９５ａの面積の大小によってチップ接触面９５ａの洗浄良否に差が生じることから、上述のＸ軸方向、Ｙ軸方向への移動量、及び上記超音波印加量は、チップ接触面９５ａの面積に応じて制御することもできる。
【００３６】
上記制御装置１１０は、上述したそれぞれの装置、例えば部品供給装置１０２、ボンディングステージ１０３、部品反転装置１０４、ボイスコイルモータ１２１及び圧電素子９１を含めたバンプ接合装置１０５、回路基板搬送装置１０６、洗浄装置１６１等と電気的に接続され、それぞれの動作制御を行う。
【００３７】
又、本実施形態における制御装置１１０では、図３に示すように、上記超音波装置１３３との関係において、チップ接合面９５ａの不良を判定する判定装置の一例としてのクリーニング要否判定装置１１０１と、不良情報の一例としてのクリーニング情報を格納する格納部１１０２と、半導体チップ１５０の回路基板２０への装着回数を計数する装着回数カウンタ１１０４とを有する。上記クリーニング要否判定装置１１０１は、上記インピーダンス測定装置１３３２にて測定された圧電素子９１におけるインピーダンス値の変化、及び装着回数カウンタ１１０４の計数値に基づいて、上記チップ接触面９５ａの汚れを除去するための洗浄動作が必要か否かを判断する。上記インピーダンス値の変化のみならず、上記装着回数カウンタ１１０４の計数値も判断要素とする理由は、上記汚れ及び変形は、複数回にわたり半導体チップ１５０を回路基板２０へ装着することで生じる現象であることから、例えば第１回目の装着動作において不良のインピーダンス値変化が現れたとしてもこれを上記汚れ及び変形の発生有りと誤認するのを防止するためである。
【００３８】
インピーダンス値の変化の具体例として、例えば図１０及び図１１に示すグラフにて表される変化があり、図１０に示す変化は、チップ接触面９５ａの洗浄が必要と判断される場合のインピーダンス変化であり、図１１に示す変化は洗浄不要と判断される場合の変化である。本実施形態では、チップ保持部９５に保持された半導体チップ１５０をバンプ１１を介して回路基板２０の電極部２１へ押圧しながら超音波振動発生装置９にて超音波振動を半導体チップ１５０に作用させるが、チップ保持部９５のチップ接触面９５ａが汚れているときにはチップ接触面９５ａに凹凸ができておりチップ接触面９５ａと半導体チップ１５０との接触面積が少なくなることから、チップ保持部９５と半導体チップ１５０との間の摩擦力が低下する。よって、上記超音波振動を作用させたとき、チップ接触面９５ａと半導体チップ１５０との間で滑りが生じ、半導体チップ１５０が有効に振動しない状態となる。したがって圧電素子９１から得られるインピーダンス値は、図１０に示すように、符号１９１ａに示すように上記押圧動作により一旦低下した後、符号１９１ｂにて示すようにほとんど変化しない。
【００３９】
一方、チップ接触面９５ａが汚れていないときにはチップ接触面９５ａに凹凸がなくチップ保持部９５における半導体チップ１５０の吸着保持力は大きい。よって、上記超音波振動を作用させたとき、チップ接触面９５ａと半導体チップ１５０との間で滑りは生じず、半導体チップ１５０は振動する。したがって圧電素子９１から得られるインピーダンス値は、図１１に示すように、符号１９２ａに示すように上記押圧動作により一旦低下した後、バンプ１１と電極部２１とが徐々に接合するにつれて半導体チップ１５０及びチップ保持部９５が振動できなくなることから、符号１９２ｂにて示すように徐々に上昇する。
【００４０】
このようにチップ接触面９５ａの汚れの有無に起因してインピーダンス値の変化に特徴があることから、クリーニング要否判定装置１１０１は、装着回数を加味しながらインピーダンス値の変化を検出することでチップ接触面９５ａの洗浄の要否を判定することができる。
尚、バンプ１１を介して半導体チップ１５０を上記電極部２１に押圧したときのインピーダンス値は、半導体チップ１５０、バンプ１１の接合状態等により変化するので、図１０及び図１１に示すように、しきい値１９３を設定しており、該しきい値１９３を外れるときには初期押圧異常と判断し警告を発して接合動作を中止する等の措置を採る。又、半導体チップ１５０が回路基板２０に接合したときのインピーダンス値も諸条件により変化するので、図１１に示すように、しきい値１９４を設けている。よって、クリーニング要否判定装置１１０１は、上記電極部２１への半導体チップ１５０の押圧後、符号１９２ｂに示すようにインピーダンス値が上昇した場合でも、上記しきい値１９４に満たないときには、チップ接触面９５ａに汚れ有りと判断する。
【００４１】
さらに又、図２８に示すように、チップ接触面９５ａに、窪み９６のような変形が生じたときには、窪み９６にて半導体チップ１５０の滑りが抑制されることから、図１１に点線１９５に示すように、正常な場合に比べてインピーダンス値の上昇割合が大きくなる。よって、クリーニング要否判定装置１１０１は、装着回数を加味しながら、上記電極部２１への半導体チップ１５０の押圧後、経過時間と、インピーダンス値の変化とに基づいてチップ接触面９５ａの変形の有無を判定する。
【００４２】
制御装置１１０の上記格納部１１０２には、予め、又は接合動作中に、チップ接触面９５ａの汚れ有りの場合及び変形有りの場合における、インピーダンス値の変化情報に相当するクリーニング情報を格納する。よって、クリーニング要否判定装置１１０１は、格納部１１０２に格納されているクリーニング情報に基づいて、チップ接触面９５ａの汚れ及び変形の有無を判断する。尚、上記クリーニング情報は、通信回線等を用いて上記格納部１１０２へ供給するように構成することもできる。
【００４３】
尚、本実施形態では制御装置１１０は、半導体チップ装着装置１０１の全体にて一つ設けられ、例えばバンプ接合動作の制御等を行うが、もちろん、例えばバンプ接合装置１０５に備わりチップ接触面９５ａの汚れの判定動作制御を行うように、それぞれの装置に対応して個々に制御装置を設けることもできる。
【００４４】
以上のように構成される半導体チップ装着装置１０１における動作、つまり半導体チップの装着方法について以下に説明する。但し、上記部品供給装置１０２から部品反転装置１０４及びバンプ接合装置１０５にて、半導体チップ１５０をボンディングステージ１０３上の回路基板２０上に装着するまでの動作については従来の動作に基本的に類似することから、ここでの説明は省略する。よって以下では、特にチップ接触面９５ａの汚れ及び変形の判定動作について詳しく説明する。尚、上記半導体チップ装着方法は、上記制御装置１１０にて動作制御されて実行される。又、図１２を参照して説明する、チップ接触面９５ａの汚れ及び変形の判定動作を第１判定動作とし、その変形動作である第２判定動作について図１３を参照して説明し、さらに第２判定動作の変形動作である第３判定動作について図１４を参照して説明し、さらに第２判定動作の変形動作である第４判定動作について図１５を参照して説明する。さらに、上記第１判定動作の変形動作である第５判定動作について図２０を参照して説明し、該第５判定動作の変形動作である第６判定動作について図２１を参照して説明し、さらに第７判定動作について図２２を参照して説明する。尚、上記第１〜第７の判定動作において、同じ動作については同じステップ番号を付し説明を省略する。
【００４５】
図１２のステップ（図では「Ｓ」にて示す）１にて、制御装置１１０は、上記Ｘ軸ロボット１０８及びＹ軸ロボット１０７の動作制御を行い、接合すべき上記電極部２１に対向して半導体チップ１５０のバンプ１１を配置した後、上記ボイスコイルモータ１２１を駆動してバンプ１１と上記電極部２１とを接触させ、バンプ１１を電極部２１へ押圧していき図２６に示すバンプ１２の形状とする。バンプ１２の状態になった時点で超音波振動発生装置９を動作させることでバンプ１２に超音波振動を作用させる。尚、このときバンプ１２はさらにつぶれるほど押圧されず、そのままの形状を維持する。このようなバンプ１２への上記超音波振動は、上記超音波装置１３３から圧電素子９１へ電流、電圧を供給することで発生する。又、バンプ１２へ作用する上記超音波振動は、本実施形態では、超音波振動発生装置９の圧電素子９１にて発生する周波数６３ＫＨｚの超音波振動であり、これにてノズル９３の上記チップ保持部９５において０．７〜１μｍの振幅が得られる。
【００４６】
上記超音波振動をバンプ１２へ作用させる期間中、上記発振器１３３１は圧電素子９１に対して一定の電流、電圧を供給しようとするが、回路基板２０の加熱、及び上記超音波振動の作用による摩擦熱の発生によりバンプ１２は徐々に上記電極部２１へ固着していくので、それにつれてバンプ１２は徐々に振動しにくくなる。このようにバンプ１２が振動しにくくなることは、半導体チップ１５０を保持しているチップ保持部９５を介して圧電素子９１の振動を抑制することになり、その結果、発振器１３３から圧電素子９１へ供給される電流値が徐々に低下していく。一方、圧電素子９１へ印加される電圧は理論上一定であることから、圧電素子９１におけるインピーダンス値は、オームの法則に従い、バンプ１２が徐々に振動しにくくなるにつれて即ちバンプ１２の電極部２１への接合が進むにつれて、徐々に上昇することになる。
【００４７】
次のステップ２では、インピーダンス測定装置１３３２は、発振器１３３１から圧電素子９１へ供給される電流値を検出し、制御装置１１０に備わるクリーニング要否判定装置１１０１は、インピーダンス測定装置１３３２にて検出された上記電流値変化に基づいて上記インピーダンス値の変化を求める。
後述の第４判定動作におけるステップ１１、１２の動作に同等である、次のステップ３では、上述したように、上記装着回数、及び上記インピーダンス値の変化に基づき、クリーニング要否判定装置１１０１は、格納部１１０２に格納されている上記クリーニング情報に基づいて、チップ保持部９５のチップ接触面９５ａの汚れ及び変形の有無を判定する。
そして洗浄必要と判断したときには、ステップ４にて、上述した洗浄装置１６１を用いてチップ接触面９５ａの洗浄を行なう。又、クリーニング要否判定装置１１０１にてチップ接触面９５ａの変形有りと判断されたときには、制御装置１１０は警告を発し、チップ保持部９５の交換を促す。
【００４８】
次に図１３を参照して第２判定動作について説明する。該第２判定動作は、複数回に渡って連続的に洗浄動作必要と判断されるのを防止し、接合不良となる半導体チップ１５０及び回路基板２０の発生を防止することを目的とする。即ち、接合不良を生じる程度にチップ接触面９５ａが汚れているときには、接合させる半導体チップ１５０を変えたとしても、例えば図１０に示すような、不良を示すインピーダンス値の変化が現れる。一方、接合不良が生じる程度まではチップ接触面９５ａが汚れていないときには、一つの半導体チップ１５０について、何らかの原因で上記不良を示すインピーダンス値の変化が現れたとしても、通常、次の半導体チップ１５０については良好を示すインピーダンス値の変化が現れる。そこで、第２判定動作では、連続的に複数回、不良を示すインピーダンス値の変化が現れた場合には設備を停止して半導体チップ１５０と回路基板２０の消費を防止する。以下により具体的に説明する。
【００４９】
該第２判定動作の実行に当たっては、例えばクリーニング要否判定装置１１０１に洗浄動作を実行した回数を計数する計数装置としてのクリーニングカウンタ１１０３を設ける。そして、上記ステップ３にてチップ接触面９５ａの洗浄必要と判断されたときには、ステップ５へ移行する。ステップ５では、クリーニング要否判定装置１１０１は、クリーニングカウンタ１１０３の計数値をチェックし、該計数値が設定値以上であるときには、当該半導体チップ装着装置１０１の動作を停止させる。上記設定値としては、上述の趣旨に基づき、「２」以上の数を設定することができる。
一方、ステップ５にて上記計数値が設定値未満であるときには、上記ステップ４に進み、チップ接触面９５ａの洗浄動作を実行する。そして、ステップ６にて、上記クリーニングカウンタ１１０３の計数値を一つカウントアップして、次工程へ進む。
【００５０】
一方、ステップ３にてチップ接触面９５ａの洗浄不要と判断されたときには、上記クリーニングカウンタ１１０３の計数値をクリアして「０」に戻し、次工程に進む。
【００５１】
次に図１４を参照して第３判定動作について説明する。上述の第２判定動作では、チップ接触面９５ａの洗浄後に回路基板２０に装着されるものは、実際の半導体チップ１５０を使用している。しかしながら、洗浄後においても何らかの原因で上記不良を示すインピーダンス値の変化が現れたときには、このとき使用した半導体チップ１５０は無駄になってしまう。本第３判定動作はこの点を解消する動作である。以下に詳しく説明する。
図１４において、ステップ３にてチップ接触面９５ａの洗浄が必要と判断されたときには、次のステップ４にて洗浄動作が実行され、次のステップ６にて上記クリーニングカウンタ１１０３の計数値を一つ増加させる。そして次のステップ５にてクリーニングカウンタ１１０３の計数値が上記設定値以上か否かを判断する。ここで上記計数値が上記設定値以上であれば、制御装置１１０は、当該半導体チップ装着装置１０１の動作を停止させる。
【００５２】
一方、上記計数値が上記設定値未満であるときには、部品装着動作を続行するが、このとき、ステップ８において制御装置１１０は、バンプ接合装置１０５に対して、図３にしめすように、製品である半導体チップ１５０ではなく、製品ではない擬似半導体チップ１５２を保持させ、回路基板２０に装着させる。尚、このとき、使用する回路基板は擬似基板とするのが好ましい。そして、ステップ９では、上記インピーダンス測定装置１３３２にて上記擬似半導体チップ１５２における上記インピーダンス値の変化を検出し、ステップ１０にて、上記インピーダンス値の変化に基づいてクリーニング要否判定装置１１０１はチップ接触面９５ａの洗浄の要否を判断する。そしてステップ１０にてチップ接触面９５ａの洗浄が必要と判断されたときには、再びステップ４に戻りステップ４、ステップ６、ステップ５、ステップ８、ステップ９、ステップ１０を実行する。一方、ステップ１０にてチップ接触面９５ａの洗浄不要と判断されたときには、次工程へ進む。
【００５３】
このように上記擬似半導体チップ１５２を使用することで、洗浄動作後においても不良と判定されるインピーダンス値変化が現れたときであっても、製品となる半導体チップ１５０を無駄に消費するのを防止することができる。
又、上記半導体チップ１５０を上記擬似回路基板に装着することもできる。
【００５４】
次に図１５を参照して第４判定動作について説明する。上述したように当該半導体チップ装着装置１０１にはチップ接触面９５ａを撮像可能な撮像装置１７１を備え、チップ接触面９５ａの汚れ程度を撮像し該撮像情報に基づいて洗浄方法等の洗浄動作を制御することができる。該第４判定動作では、上記撮像装置１７１を使用して洗浄後にてチップ接触面９５ａを撮像して洗浄の良否を判定しようとする動作である。以下に詳しく説明する。
図１５に示すように、ステップ１の次のステップ１１において制御装置１１０は、各半導体チップ１５０の装着動作毎に、上記装着回数カウンタ１１０４の計数値をカウントアップする。次のステップ１２にて、制御装置１１０は、上記装着回数がチップ接触面９５ａの洗浄要求回数未満か否かを判断する。ここで上記洗浄要求回数とは、予め制御装置１１０に設定され、洗浄要求を指示するための数である。
【００５５】
ステップ１２にて、半導体チップ１５０の装着回数が上記洗浄要求回数以上となったときには、チップ接触面９５ａに汚れが堆積してきていると判断できるので、ステップ４に移行してチップ接触面９５ａの洗浄動作が実行され、次のステップ６にて上記クリーニングカウンタ１１０３の計数値を一つ増加させる。
次のステップ１３では、洗浄後におけるチップ接触面９５ａの状態を上記撮像装置１７１の撮像カメラ１７２にて撮像し認識する。次のステップ１４では、該認識情報に基づいてチップ接触面９５ａの汚れの有無を判定する。汚れ無しと判断したとき、ステップ１５にて、制御装置１１０は上記装着回数をクリアし、次工程へ進む。一方、ステップ１４にてチップ接触面９５ａの汚れの有りと判定されたときには、ステップ１６に移行し上記クリーニングカウンタ１１０３の計数値が上記設定値以上か否かを判断する。ここで、上記計数値が上記設定値以上のときには、当該半導体チップ装着装置１０１の動作を停止させ、一方、上記計数値が上記設定値未満のときには、上記ステップ４に戻りステップ６、ステップ１３、ステップ１４を実行する。
一方、ステップ１２において、装着回数が洗浄要求回数未満であるときには、チップ接触面９５ａは未だ汚れていないと判断できるので、次工程へ進む。
【００５６】
このように洗浄後のチップ接触面９５ａの状態を撮像カメラ１７２にて撮像し、該撮像結果に基づいて半導体チップの装着動作続行、又は設備の動作停止、又は再洗浄を行なうことから、チップ接触面９５ａの状態に応じた適切な措置を採ることができる。よって従来に比べて接合品質の向上、均一化を図ることができる。
【００５７】
次に図２０を参照して第５判定動作について説明する。上述の第１判定動作のように、設定した装着回数毎に上記チップ接触面９５ａの洗浄を行なうが、該洗浄動作を複数回繰り返していく内に残留した汚れが徐々に蓄積されていき同一の洗浄条件では汚れが除去しきれないようになってくる。該第５判定動作は、このような状態を改善するための洗浄方法である。
即ち、ステップ１による部品装着動作毎に、上記ステップ２に相当するステップ２１にて、クリーニング要否判定装置１１０１に備わる装着カウンタ１１０５を１ずつインクリメントする。次のステップ３１では、クリーニング要否判定装置１１０１にて上記装着カウンタ１１０５の計数値が第１設定値（ＮＢ）以上か否かが判断され、上記計数値が第１設定値（ＮＢ）以上のときにはステップ４１へ移行して洗浄条件Ｂによる洗浄動作が実行され、未満のときはステップ３２へ移行する。尚、これらステップ３１、３２が上記ステップ３に対応する。上記ステップ３２では、ステップ３１と同様に、上記装着カウンタ１１０５の計数値が第２設定値（ＮＡ）以上か否かが判断され、上記計数値が第２設定値（ＮＡ）以上のときにはステップ４３へ移行して洗浄条件Ａによる洗浄動作が実行され、未満のときは次動作へ移行する。ここで、上記第１設定値は、上記第２設定値よりも大きい値であり、例えば第１設定値を１０００、第２設定値を１００の値に設定される。又、上記洗浄条件Ｂは、上記洗浄条件Ａよりも強力な洗浄条件であり、例えば、上記研磨部材１６３をサンドペーパとしたときその粗さを８０００番、上記研磨部材１６３への上記チップ接触面９５ａの押圧荷重を２ｋｇ、印加する超音波の出力を１Ｗ、上記チップ接触面９５ａを上記研磨部材１６３に擦りつける長さを１００ｍｍとした条件である。一方、上記洗浄条件Ａは、例えば、上記研磨部材の粗さを１００００番、上記押圧荷重を１ｋｇ、上記超音波出力を０．５Ｗ、上記擦りつけ長さを５０ｍｍとする条件である。
又、ステップ４１の次にはステップ４２にて上記装着カウンタ１１０５の計数値がリセットされ、次動作へ移行する。
【００５８】
この第５判定動作によれば、装着回数が上記第１設定値（ＮＢ）未満のときには、上記洗浄条件Ａによる比較的軽めの洗浄が繰り返され、そのうちに装着回数が上記第１設定値（ＮＢ）以上になったときには上記洗浄条件Ａよりも強力な洗浄条件Ｂにて上記チップ接触面９５ａの洗浄が実行される。よって、洗浄条件Ａでは完全に除去しきれずに徐々に蓄積された汚れを洗浄条件Ｂにて除去することができる。
【００５９】
第６判定動作では、上述の第５判定動作における、例えば上記洗浄条件Ｂによる洗浄動作を複数回実行する。即ち、図２１に示すように、上記ステップ３１にて洗浄必要と判断されたときには、まずステップ５１にて、上記クリーニングカウンタ１１０３の計数値をリセットし、次のステップ５２にて上記洗浄条件Ｂによる洗浄動作を実行し、ステップ５３にてクリーニングカウンタ１１０３の計数値をカウントアップする。次のステップ５４では、該クリーニングカウンタ１１０３の計数値が設定値以上か否かが判断され、該設定値未満であるときには、再びステップ５２へ戻る。一方、上記設定値以上であるときには、ステップ５５へ移行し、上記装着カウンタ１１０５の計数値をリセットした後、次動作へ移行する。尚、当該第６判定動作の趣旨によれば、上記設定値は２以上の整数とすることができる。又、上記ステップ５２にて実行する洗浄の条件は、上記洗浄条件Ａとすることもできる。
このように第６判定動作によれば、装着回数が上記第１設定値（ＮＢ）以上になったときには、洗浄条件Ｂ又は洗浄条件Ａにより洗浄動作が複数回実行されることから、上記徐々に蓄積された汚れをより確実に除去することができる。
【００６０】
さらに第７判定動作は、上述の第５判定動作及び第６判定動作を組み合わせた洗浄動作である。即ち、第７判定動作は、図２２に示すように、装着回数の判定動作を３以上設け、装着回数レベルに応じて各種の洗浄条件による洗浄動作を複数回実行可能に構成した動作である。該第７判定動作によれば、装着回数に応じて、より木目細かな洗浄を行なうことができ、上記チップ接触面９５ａの洗浄を的確に実行することができる。
【００６１】
上述の実施形態では、バンプ１２と電極部２１との接合の進行に起因する半導体チップ１５０の振動の変化について圧電素子９１のインピーダンス値の変化を検出して、制御装置１１０にて上記インピーダンス値の変化に基づき上記接合の良否を判定したが、上記振動の変化を測定する方法としてはこれに限定されるものではない。
例えば、図１６に示すように、測長装置４１１及び制御装置４１０を備え、測長装置４１１にて例えば半導体チップ１５０における振動を直接に測定し、該測定情報に基づき制御装置４１０にて上記接合の良否を判断するように構成することもできる。尚、上記制御装置４１０は、上記半導体チップ装着装置１０１における制御装置１１０に代わるものである。その他の構成については半導体チップ装着装置１０１における構成と変わるところはない。
【００６２】
上記測長装置４１１は、図１６に示すように、レーザ光を半導体チップ１５０における振動測定面１５１に対して直角に照射し、反射してきたレーザ光を受光することで、半導体チップ１５０の振動の変化を直接に測定する。このような測長装置４１１は、レーザ光の光軸と、圧電素子９１の積層方向とが同方向、本実施形態ではＹ方向に沿うように、配置される。又、測長装置４１１にて測定される上記振動変化は、図１７に示すグラフ４１２のような変化を示す。
制御装置４１０は、測長装置４１１から供給されるグラフ４１２のような変化を示す振動変化情報に基づいてチップ接触面９５ａの汚れ及び変形の有無を判断する。
尚、上述のように上記レーザ光を半導体チップ１５０に照射して、バンプ１２が形成されている半導体チップ１５０の振動を測定するのが最も好ましいが、半導体チップ１５０の厚みは本例の場合０．３５ｍｍであり、振動測定面１５１に対して直角にレーザ光を照射するのが難しい場合がある。このような場合には、図１６に示すように、ノズル９３における半導体チップ保持部９５の側面９５ｂや、超音波ホーン９２の側面９２ａに対して直角にレーザ光を照射するように構成してもよい。
【００６３】
又、上述の実施形態では、バンプ１１と上記電極部２１との押圧のためバンプ１１を回路基板２０へ移動させたが、これに限定されるものではない。例えば図１８に示すように、バンプ接合時においてバンプ接合装置２０５を固定しておき上記回路基板２０を載置したボンディングステージ２０３をバンプ接合装置２０５へ移動させてもよい。その移動用の駆動装置としては、例えば上述したようなボイスコイルモータ２２１を使用し、上述のように該ボイスコイルモータ２２１へ供給する電流値にて移動量を制御しても良い。要するにバンプ接合時においてバンプ１１と電極部２１とを相対的に移動させれば良い。尚、図１８において、符号２０７はＹ軸ロボットを示し、符号２０８はＸ軸ロボットを示す。
【００６４】
又、上述の実施形態では超音波振動をノズル９３に作用させたが、これに限定されるものではなく、図１８に示すように回路基板２０側を超音波振動発生装置２０９にて超音波振動させてもよい。要するに、バンプ１１と回路基板２０とを相対的に振動させれば良い。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳述したように半導体チップ装着装置は、振動変化検出装置、判定装置、及び洗浄装置を備え、本発明の第１態様の半導体チップ装着方法によれば、上記振動変化検出装置にて検出された振動変化、及び装着回数に基づいてチップ接触面の不良の有無を上記判定装置にて判定するようにした。よって、上記不良と判断されたときには、チップ保持部の洗浄や交換が可能になることから、チップ接触面は、半導体チップと回路形成体との接合状態が劣悪とならない程度の清浄度を維持することができる。よって、半導体チップと回路形成体との接合品質の均一性を従来に比べて向上させることができる。
【００６６】
又、上記振動変化検出装置は、振動発生装置のインピーダンス値を検出するように構成することもでき、該構成により、簡易な装置構成にて振動変化を検出することができる。
又、上記インピーダンス値の検出は、複数回行ない、複数回のインピーダンス値変化に基づいてチップ接触面の不良の有無を判定することで、確実に上記不良の有無を判断することができる。
【００６７】
又、上記判定装置に設けたカウンタにてチップ接触面の不良有りと判定された回数を計数し、該計数値が設定値を超えたときには半導体チップの装着動作を停止させることもできる。該構成により、チップ接触面は、半導体チップと回路形成体との接合状態が劣悪とならない程度の清浄度を維持することができるので、半導体チップと回路形成体との接合品質の均一化を従来に比べて図ることができる。
【００６８】
又、チップ接触面の不良を改良後、擬似半導体チップを装着させるときの振動変化に基づいてチップ接触面の不良を検出するよう構成することもできる。該構成によれば、不良改良後、万一、回路形成体への擬似半導体チップの接合状態が不良となったときでも、製品となる半導体チップの消費を防ぐことができる。
【００６９】
さらに洗浄装置を備えることで、チップ接触面が不良と判断されたときにはチップ接触面を洗浄して不良状態を改良することができる。よって、該構成により、チップ接触面は、半導体チップと回路形成体との接合状態が劣悪とならない程度の清浄度を維持することができるので、半導体チップと回路形成体との接合品質の均一化を従来に比べて図ることができる。
【００７０】
又、半導体チップと回路形成体との相対的振動は、回路形成体を固定して半導体チップを振動させて行なうことができ、該構成により、簡易な装置構成にて上記相対的振動を生じさせることができる。
【００７１】
又、上記振動変化検出装置は振動成分電流分離装置を備えることができ、該構成により、該構成により、簡易な装置構成にて振動変化を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態における半導体チップ装着装置の斜視図である。
【図２】 図１に示すバンプ接合装置部分の拡大斜視図である。
【図３】 図１に示すバンプ接合装置に接続される超音波装置及び制御装置における機能を説明するためのブロック図である。
【図４】 図３に示すインピーダンス測定装置の等価回路図である。
【図５】 図１に示すボンディングステージ部分の拡大斜視図である。
【図６】 図１に示す洗浄装置の拡大斜視図であり動作説明図である。
【図７】 図１に示す洗浄装置の拡大斜視図であり動作説明図である。
【図８】 図１に示す洗浄装置の拡大斜視図であり動作説明図である。
【図９】 図１に示す洗浄装置の拡大斜視図であり動作説明図である。
【図１０】 図３に示すインピーダンス測定装置にて検出されるインピーダンス値の変化を示すグラフであり、チップ接触面が汚れている場合におけるグラフである。
【図１１】 図３に示すインピーダンス測定装置にて検出されるインピーダンス値の変化を示すグラフであり、チップ接触面が清浄な場合におけるグラフである。
【図１２】 図１に示す半導体チップ装着装置にて実行されるチップ接触面の汚れ又は変形を判定するための第１判定動作を示すフローチャートである。
【図１３】 図１に示す半導体チップ装着装置にて実行されるチップ接触面の汚れ又は変形を判定するための第２判定動作を示すフローチャートである。
【図１４】 図１に示す半導体チップ装着装置にて実行されるチップ接触面の汚れ又は変形を判定するための第３判定動作を示すフローチャートである。
【図１５】 図１に示す半導体チップ装着装置にて実行されるチップ接触面の汚れ又は変形を判定するための第４判定動作を示すフローチャートである。
【図１６】 図１に示す半導体チップ装着装置の変形例において、半導体チップの振動変化をインピーダンス値の変化検出に代えて測定する方法を説明する図である。
【図１７】 図１６に示す装置にて検出される半導体チップの振動変化を表すグラフである。
【図１８】 図１に示す半導体チップ装着装置の他の装置構成例であってバンプ接合装置周り及びボンディングステージ周りを示す図である。
【図１９】 回路基板の電極部にバンプを形成した場合を示す図である。
【図２０】 図１に示す半導体チップ装着装置にて実行されるチップ接触面の汚れ又は変形を判定するための第５判定動作を示すフローチャートである。
【図２１】 図１に示す半導体チップ装着装置にて実行されるチップ接触面の汚れ又は変形を判定するための第６判定動作を示すフローチャートである。
【図２２】 図１に示す半導体チップ装着装置にて実行されるチップ接触面の汚れ又は変形を判定するための第７判定動作を示すフローチャートである。
【図２３】 従来の半導体チップ装着装置の斜視図である。
【図２４】 バンプ接合装置において半導体チップの保持部分及び振動発生装置部分を示す図である。
【図２５】 電子部品に形成されているバンプの形状を示す図である。
【図２６】 押しつぶされたバンプが接合した状態を示す図である。
【図２７】 チップ接触面が汚れた状態を示す図である。
【図２８】 チップ保持部の変形状態を示す図である。
【符号の説明】
９…超音波振動発生装置、１１、１２…バンプ、１３…電極、
２０…回路基板、２１…電極部、９５ａ…チップ接触面、
１０１…半導体チップ装着装置、１０５…バンプ接合装置、
１１０…制御装置、１５０…半導体チップ、１６１…洗浄装置、
１１０１…クリーニング要否判定装置、１１０３…クリーニングカウンタ、
１３３２…インピーダンス測定装置。
Claims (1)
- 半導体ウエハより切り分けた半導体チップ（１５０）と回路形成体（２０）とを押圧しながら相対的に振動させて上記半導体チップの電極（１３）と上記回路形成体の電極部（２１）とをバンプ（１１、１２）を介して接合する半導体チップ装着方法において、
上記半導体チップと上記回路形成体とを相対的に振動させる振動発生装置（９）におけるインピーダンス値の変化に基づいて、上記振動発生装置に接続される判定装置にて上記振動の変化を検出し、
検出した振動変化、及び上記回路形成体への上記半導体チップの装着回数に基づいて、上記半導体チップを保持するチップ接触面（９５ａ）の汚れ及び変形の有無を上記判定装置にて判定し、
上記判定装置では、押圧動作により上記インピーダンス値が低下した後、上昇してくるインピーダンス値に上昇の閾値を設け、この閾値を超えなければ上記チップ接触面に汚れありと判断し、あるいは上記半導体チップの電極と上記回路形成体の電極部との押圧後、経過時間と上記インピーダンス値の変化とによる上記インピーダンス値の上昇割合が正常状態に比べて大きい場合に上記チップ接触面の変形有りと判断し、
汚れ有りと判断されたときは、上記チップ接触面の洗浄を行い、上記チップ接触面の変形有りと判断されたときは、上記チップ接触面を有するチップ保持部の交換を促す、
ことを特徴とする半導体チップ装着方法。
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| JPH03123043A (ja) * | 1989-10-05 | 1991-05-24 | Toshiba Corp | ボンディング装置 |
| WO2000013229A1 (fr) * | 1998-09-01 | 2000-03-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif pour evaluer un assemblage par bosses et procede y relatif, et dispositif de production d'un composant a semiconducteur et procede y relatif |
-
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|---|---|---|---|---|
| JPH03123043A (ja) * | 1989-10-05 | 1991-05-24 | Toshiba Corp | ボンディング装置 |
| WO2000013229A1 (fr) * | 1998-09-01 | 2000-03-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif pour evaluer un assemblage par bosses et procede y relatif, et dispositif de production d'un composant a semiconducteur et procede y relatif |
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