JPH03125447A

JPH03125447A - ボンディング装置

Info

Publication number: JPH03125447A
Application number: JP1263116A
Authority: JP
Inventors: Hideki Arai; 秀樹新井; Tetsuo Komatsu; 哲郎小松; Tatsuro Mihashi; 龍郎三橋; Noriyasu Kashima; 規安加島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-10-11
Filing date: 1989-10-11
Publication date: 1991-05-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、例えば、ボンディングツールにより半導体チ
ップと配線パターンのインナリードとを熱圧着するイン
ナリードボンダ等ボンディング装置に関する。

（従来の技術）一般に、半導体装置の各製造工程では、ボンディングツ
ールによリボンディング部品と被ボンディング部品とを
圧着するボンディング装置が用いられている。そして、
このようなボンディング装置としては、例えば第３図に
示すような、インナリードボンディング工程で用いられ
るインナリドボンダ等が知られている。

すなわち、このインナリードボンダ１は、インナリード
ボンディングを行うのに十分な温度（例えば、約５００
℃）に加熱されるボンディングツール２を有している。

そして、インナリードボンダ１はこのボンディングツー
ル２を下降させ、キャリアテープ３に形成された配線パ
ターンの、ボンディング部品としてのインナリード４・
・・と、ステージ５のステージ面６に載置された、被ボ
ンディング部品としての半導体チップ７のバンプ８・・
・とを、ボンディングツール２の、押圧面としてのヘッ
ド面９により押圧して熱圧着する。

また、このようなインナリードボンダ１では、互いに対
応する全てのインナリード４・・・とバンブ８・・・と
を均一に接続するために、ボンディングツル２のヘッド
面９とステージ５のステージ面６とを平行合せする必要
がある。そして、従来は、ボンディングツール２の、ス
テージ５に対する傾斜を測定する装置として例えば特開
昭６３１９６０４８号公報や特開昭６３−２００５４０
号公報に開示されているようなものが知られている。

つまり、従来は、第３図に示すように、ボンディングツ
ール２に変位測定対象部位１０及び３つ以上の変位セン
サ１１・・・を設け、変位センサ１１・・・により変位
測定対象部位１０の上下変位を検出してボンディングツ
ール２の傾きを測定するものがあった。

また、キャリアテープ３をボンディングツール５にセッ
トし、ボンディングツール２を２００〜３００℃に加熱
したのち下降させてキャリアテープ３に押付け、第４図
に示すようにキャリアテープ３の一部に圧痕１２を付け
、この圧痕１２の状態から、ボンディングツール２の傾
きゃヘッド面９の状態を判断するようにしたものがあっ
た。

（発明が解決しようとする課題）しかし、第３図に示すようなインナリードボンダは、変
位センサ１１・・・により変位測定対象部位１０の変位
を測定しており、ボンディングツル２のヘッド面６を直
接にはｆｌ１１定していない。このため、変位測定対象
部位１０とヘッド面９との平行度や、変位測定対象部位
１０の平面度が不十分な場合には、上記平行度や平面度
のばらつきを誤差として測定値に加えてしまう。さらに
、第３図に示すものは、ボンディングツール２のヘッド
面９の状態を直接的に知ることはできない。

一方、第４図に示すものは、圧痕１２の状態からボンデ
ィングツール２の傾きやヘッド面９の状態を判断するた
め、ボンディングツール２の傾きやヘッド面９の状態を
数値として定量的に評価することができない。さらに、
キャリアテープ３がボンディングツール２の、実際のボ
ンディング動作中の温度（例えば、約５００℃）に耐え
られないため、ボンディングツール２の傾きやヘッド面
９の状態を作業条件下で測定することができない。

ここで、作業条件下とは、連続ボンディング動作中で且
つボンディングツール２を、例えば半導体チップの７の
位置認識等を行うために停止させた場合のように、実ボ
ンディングを行っていない状態をあられしている。

本発明の目的とするところは、ボンディングツルの傾き
や押圧面の状態を高精度で測定することが可能なインナ
リードボンディング装置を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段および作用）上記目的を達
′成するために本発明は、押圧面を有するボンディング
ツールを備え、押圧面によリボンディング部品を被ボン
ディング部品に抑圧して圧着するボンディング装置にお
いて、ボンディングツールの押圧面で光を反射させ、押
圧面での反射光により干渉縞を形成して押圧面の傾きを
測定する傾き測定装置を設けたことにある。

こうすることによって本発明は、ボンディングツールの
傾きや押圧面の状態を高精度で測定できるようにしたこ
とにある。

（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

なお、従来の技術の項で説明したものと重複するものに
ついては同一番号を付し、その説明は省略する。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、図中１は、半
導体装置の各製造工程のうちのインナリードボンディン
グ工程で用いられる、ボンディング装置としてのインナ
リードボンダを示している。

このインナリードボンダ１は、キャリアテープ３を間欠
的に走行させるもので、キャリアテープ３を走行させる
ことにより、キャリアテープ３上に長手方向に沿って間
欠的に配置された配線パターンをステージ５に順次供給
するようになっている。

また、このインナリードボンダ１は、被ボンディング部
品としての半導体チップ７をボンディングステージ５の
ステージ面６に載置し、半導体チップ７の電極パッドと
上記配線パターンの、ボンディング部品としてのインナ
リード４・・・とを位置合わせする。そして、ボンディ
ングステージ５上に位置し例えば約５００℃に加熱され
たボンディングツール２を下降させ、ボンディングツー
ル２の、押圧面としてのヘッド面９を、キャリアテプ３
の配線パターンに押し当てる。そして、インナリード４
・・・をバッド上のバンプ８・・・に圧接させ、互いに
対応するインナリード４・・・とバンプ８・・・とを熱
圧着する。

また、インナリードボンダ１には、傾き測定装置（以下
、測定装置と称する）２１が設けられている。この測定
装置２１は、レーザ発振器２２と、このレーザ発振器２
２からのレーザ光２３を拡げる凸レンズ２４、および、
凸レンズ２４により拡げられたレーザ光２３を平行光２
５に変換する凹レンズ２６を備えている。

そして、測定装置２１は、平行光２５をハーフミラ−２
７に入射させ、このハーフミラ−２７で２方向に分光す
る。そして、ハーフミラ−２７により、測定装置２１の
側に移動したボンディングツール２のヘッド面９に向か
う偏光２８と、ステジ面６と平行合せされて測定の基準
となる参照ミラー２９へ向かう偏光３０とを形成する。

さらに、測定装置２１は、両偏光２８．３０をヘッド面
９と参照ミラー２９とで反射させ、両反射光２３ａ、３
０ａをハーフミラ−２５に再び入射させる。そして、測
定装置２１は、両反射光２８ａ１３０ａをハーフミラ−
２７で合成して干渉させ、ハーフミラ−２７から出射さ
れた合成光３１をカメラ３２に入ノＪする。

さらに、測定装置２１は、カメラ３２の出力画像をモニ
タ３３に入力し、モニタ３３に、第２図に示すような、
ヘッド面９での反射光２８ａと参照ミラー２９での反射
光２９ａとの幾何学的光路差による干渉縞Ａ・・・を写
し出す。また、測定装置２１は、コンピュータ等の解析
装置３４をモニタ３３と接続しており、カメラ３２の出
力画像をもとにして、解析装置３４により干渉縞を解析
できるようになっている。

そして、実際には、レーザ光２３としてＨｅ−Ｎｅレー
ザ（波長０．６３３μｍ）を採用し、本当たり０．３１
６５μｍの干渉縞を得た。さらに、ボンディングツール
２のヘッド面９を、焼結ダイヤモンド、および、ＣＢＮ
　（立方晶型窒化はう素）を用いて形成した。

なお、ボンディングツール２は、図中に矢印Ｂ１Ｃで示
すように、ボンディングステージ５上と測定装置２１の
間を行き来できるようになっており、測定装置２１によ
る測定が終わった後には、矢印Ｃで示すように、ボンデ
ィングツール２をボンディングツ−ル５の側へ移動させ
て戻すようになっている。

このようなインナリードボンダ１は、ボンディングツー
ル２のヘッド面９で偏光２８を反射させているので、ヘ
ッド面９を直に高精度でｉ９１定することができる。

さらに、インナリードボンダ１は、レーザ光２３を介し
てボンディングツール２の測定を行っているから、ヘッ
ド面９と測定装置２］を構成するハーフミラ−等との距
離を十分に大きく設定することかできる（例えば、１０
〜３０ｃ＋ｎ）。したかって、ボンディングツール２を
作業条件下においた場合と同様に加熱したまま、ボンデ
ィングツル２からの熱の影響を受けることなく、ヘッド
面９の測定を行うことができる。

また、第２図に示すように、カメラ３２で撮影した上記
両反射光２８ａ、２９ａの干渉縞Ａ・・・をモニタ３３
に写し出すので、ボンディングツールの傾きおよびヘッ
ド面９の状態をリアルタイムで観測することができる。

さらに、ボンディングツル２の交換時には、ボンディン
グツール２のヘッド面９とステージ面６との平行合せを
、モニタ３３を見ながら行うことが可能である。

また、モニタ３３に写し出された干渉縞Ａ・・・を見る
ことにより、連続ボンディング作業中にボンディングツ
ール２の傾き、ヘッド面９の状態、ヘッド面９の摩耗の
状態、および、半導体チップ７のバンプ８・・・の一部
がヘッド面９に付着した時に生じる汚れ等を作業中に知
ることが可能である。

そして、実施例中の説明から明らかなように、干渉縞Ａ
・・・はヘッド面９の等高線を表している。

０したがって、ボンディングツール２の傾きのみならず、
ヘッド面９の数μｍ程度の凹凸をも知ることができ、ツ
ールの研磨時期を知ることが可能である。

さらに、ボンディングツール２の単体の評価（例えば、
ボンディングツール２を加熱したときにヘッド面９がど
のように変化するかということ等）を、インナリードボ
ンダ１に取付けた状態のまま行うことができる。

なお、実施例ではインナリードボンダについて説明した
が、アウタリードボンダ、フリップチップボンダ等のよ
うにボンディング部品を被ボンディング部品に、ボンデ
ィングツールのヘッド面で押圧して圧着するボンディン
グ装置であれば、本実施例と同様の効果がある。

また、本実施例では、測定装置２１をインナリードボン
ダ１に一体的に設けているが、本発明はこれに限定され
ず、例えば測定装置２１をインナリードボンダ１から分
離できるようにしてもよい。

１［発明の効果］以上説明したように本発明は、押圧面を有するボンディ
ングツールを備え、押圧面によリボンディング部品を被
ボンディング部品に押圧して圧着するボンディング装置
において、ボンディングツールの押圧面で光を反射させ
、押圧面での反射光により干渉縞を形成して押圧面の傾
きを測定する傾き測定装置を設けたものである。

したがって本発明は、ボンディングツールの傾きや押圧
面の状態を高精度で測定できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部を示す概略構成図、第
２図は干渉縞の一例を示す概略図、第３図および第４図
は従来例を概略的に示す説明図である。１・・・インナリードボンダ（−４ボンデイング装置）
、２・・・ボンディングツール、４・・・インナリード
（ボンディング部品）、７・・・半導体チップ（被ボン
ディング部品）、９・・・ヘッド面、２２１・・・傾き測定装置、Ａ・・・干渉縞。　３

Claims

【特許請求の範囲】

押圧面を有するボンディングツールを備え、上記押圧面
によリボンディング部品を被ボンディング部品に押圧し
て圧着するボンディング装置において、上記ボンディン
グツールの押圧面で光を反射させ、上記押圧面での反射
光により干渉縞を形成し、上記押圧面の傾きを測定する
傾き測定装置を設けたことを特徴とするボンディング装
置。