JPH06232133A - バンプ形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ダイシングされたウエハ１０が載置されるウ
エハ保持テ−ブル３と、このウエハ保持テ−ブル３から
チップ１０ａを取り出すピックアップアンドプレ−スユ
ニット４と、上記取り出されたチップ４が載置されると
共に、このチップ１０ａをボンディング位置Ａに対向さ
せるボンディングステ−ジ５と、上記ボンディング位置
Ａに対向して設けられ、超音波振動エネルギおよび熱エ
ネルギが印加されることで、上記チップ１０ａの各電極
上にボ−ルバンプを形成するキャピラリ２３とを具備す
る。 【効果】 このような構成によれば、個々の半導体チッ
プの電極上に連続的かつ自動式にボ−ルバンプを形成す
ることができると共に形成されたボ−ルバンプに不良が
生じるのを有効に防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、ウエハやＬ
ＳＩチップ（半導体チップ）の電極にボ−ルバンプを形
成するバンプ形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウエハやＬＳＩチップの電極上にバンプ
を形成する方法としては種々のものが提案されている。
このようなバンプ形成方法の一つとして、ボ−ルバンプ
形成方法がある。この方法は、針状のキャピラリに例え
ば金ワイヤを挿通させ、このワイヤの先端部に電気ト−
チで放電によりボ−ルを形成し、このボ−ルを上記キャ
ピラリで上記ウエハやＬＳＩチップの電極に押し付けて
接合させた後上記ワイヤを切断することで上記電極上に
バンプ（ボ−ルバンプ）を形成する方法である。

【０００３】この方法は、例えば、加熱ステ−ジの上面
にウエハを保持し、このウエハに形成された各素子（ダ
イシングされることでＬＳＩチップとなる）に設けられ
た多数の電極上に上記キャピラリで一点一点上記ボ−ル
バンプを形成するバンプ形成装置によって行なわれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、上
記ウエハ内には２００余りの素子が形成されている。従
って、上記構成のバンプ形成装置では、ボンディング点
数（電極の数）が４万点に達し、このため、一電極あた
りのボンディング時間（ボ−ルバンプの形成時間）に
０．２秒かかるとしても一枚のウエハ全体で２時間余り
もかかるということがある。

【０００５】上記加熱ステ−ジは１００〜２５０度に加
熱されているため、すでにボ−ルバンプが形成された箇
所では長時間高温に放置され、接合境界面、例えば、金
ボ−ルとＡｌ電極との接合境界面ではＡｕ−Ａｌの金属
間化合物が拡散により厚く形成されることになる。この
金属間化合物は脆弱なため接合強度が低下すると同時に
Ａｌが金に拡散し接合境界面に空孔（ボイド）が生成さ
れ不良となるという問題点がある。

【０００６】また、これに対し、ＬＳＩチップ（ウエハ
を各素子毎に分割したもの）毎に加熱して、このＬＳＩ
チップの電極上にボ−ルバンプを形成するバンプ形成装
置があるが、多数個のＬＳＩチップについて、上記ボ−
ルバンプの形成を連続的かつ自動式に行う装置はなく、
上記ウエハ上にボ−ルバンプを形成する場合に比して作
業効率が悪いということがある。

【０００７】この発明はこのような事情に鑑みて成され
たもので、ウエハに収納された個々のチップすべてに連
続的に不良の少ないボ−ルバンプを形成するバンプ形成
装置を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、半導体チッ
プの供給部と、この供給部から半導体チップを取り出す
チップ取り出し機構と、上記取り出された半導体チップ
が載置されると共に、この半導体チップをボンディング
位置に対向させるボンディングステ−ジと、上記ボンデ
ィング位置に対向して設けられ、接合エネルギが印加さ
れることで、上記半導体チップの各電極上にボ−ルバン
プを形成するキャピラリとを具備することを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】このような構成によれば、ウエハに収納された
個々の半導体チップの電極上に連続的かつ自動でボ−ル
バンプを形成することができると共に形成されたボ−ル
バンプに不良が生じるのを有効に防止することができ
る。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１を参照して
説明する。

【００１１】図中１はこの発明のバンプ形成装置２の基
台である。この基台１の上面にはチップ供給部としての
ウエハ保持テ−ブル３と、チップ取り出し手段としての
ピックアップアンドプレ−スユニット４と、ボンディン
グステ−ジ５と、ボ−ルバンプを形成するキャピラリ
（後述する）を保持するボンダ本体６とが設けられてい
る。

【００１２】上記ウエハ保持テ−ブル３は、ＸＹテ−ブ
ル７と、このＸＹテ−ブル７の上面に設けられたθ駆動
部８と、このθ駆動部８に上面を略水平に保った状態で
保持され、θ方向に位置決め駆動されるθテ−ブル９と
からなる。このθテ−ブル９の上面には、ダイシングさ
れたウエハ１０を保持するウエハリング１１が載置され
る。

【００１３】上記ピックアップアンドプレ−スユニット
４は、上記基台１の上面に立設された支持柱１３と、こ
の支持柱１３の上端部に設けられ、上下方向に駆動され
ると共に上記支持柱１３の軸線回りに回動駆動される保
持部１４と、この保持部１４に水平に取り付けられたア
−ム１５と、このア−ム１５の自由端に設けられた吸着
ノズル１６とからなる。

【００１４】上記ピックアップアンドプレ−スユニット
４は、上記吸着ノズル１６で上記ウエハ保持テ−ブル３
に保持されたウエハ１０から個々の半導体チップ１０ａ
（以下「チップ」と称する）を取り出せるような位置に
設けられている。すなわち、上記吸着ノズル１６を上記
ウエハ１０の上方に位置決めした後、上記保持部１４を
下降駆動することで、上記吸着ノズル１６の下端を上記
チップ１０ａの上面に当接させ、この吸着ノズル１６に
よって上記チップ１０ａを吸着保持することができる。

【００１５】さらに、このピックアップアンドプレ−ス
ユニット４には、上記吸着ノズル１６で吸着保持するチ
ップ１０ａを撮像可能なる図示しない第１の撮像カメラ
が設けられている。この第１の撮像カメラは、上記チッ
プ１０ａに設けられた認識マークを撮像することで、上
記チップ１０ａが不良であるか否かを判断する。

【００１６】上記ウエハ保持テ−ブル３の上記ピックア
ップアンドプレ−スユニット４を挟んだ反対側の上記基
台１の上面にはボンディングステ−ジ５が設けられてい
る。このボンディングステ−ジ５は、上記基台１の上面
に取り付けられたＸテ−ブル１８と、このＸテ−ブル１
８の上面に取り付けられ、Ｘ方向に位置決め駆動される
Ｙテ−ブル１９と、このＹテ−ブル１９の上面に設けら
れ、Ｙ方向に位置決めされるＺテ−ブル２０と、このＺ
テ−ブル２０の上面に設けられ上下方向（Ｚ方向）に駆
動されるチップ保持部２１とからなる。

【００１７】上記チップ保持部２１の上面はチップ１０
ａを保持する載置面となっている。そしてこのチップ保
持部２１は、上記Ｘテ−ブル１８の一端部に位置決めさ
れた状態（図に一点鎖線で示す）において、上記ピック
アップアンドプレ−スユニット４の吸着ノズル１６と対
向位置決めされる。

【００１８】また、このチップ保持部２１内には図示し
ない加熱ヒ−タが設けられている。この加熱ヒ−タによ
って、上記チップ保持部２１の載置面上に保持されたチ
ップ１０ａは約２００度に加熱される。上記ボンディン
グステ−ジ５の上記Ｘテ−ブル１８の他端側外方の基台
１上には上記ボンダ本体６が配置されている。

【００１９】上記ボンダ本体６は上記基台１の上面に固
定された基部６ａと、この基部６によって上下方向移動
可能に保持されたボンディング部６ｂとを有する。この
ボンディング部６ｂの上部にはワイヤ２４を繰り出すワ
イヤスプ−ル２５が設けられている。このワイヤスプ−
ル２５のワイヤ２４の繰出し側には、ワイヤ２４を案内
するワイヤガイド２７が設けられている。また、このワ
イヤガイド２７の自由端部には上記ワイヤ２４を下方に
案内するための湾曲部２７ａが設けられている。

【００２０】この湾曲部２７ａの下方には導入されたワ
イヤ２４をクランプしたり解放したりするクランパ２８
が設けられている。このクランパ２８は上記ボンディン
グ部６ｂの側方に突設されたア−ム２９に支持され。図
示しないソレノイドにより開閉し、ワイヤ２４をクラン
プしたり解放したりするようになっている。また、この
クランプ２８の役割は上記ワイヤ２４にバックテンショ
ンを与えることである。

【００２１】上記ア−ム２９の下方にはボンディングア
−ム３１が設けられている。このボンディングア−ム３
１は上記ボンディング部６ｂ内に設けられた図示しない
超音波振動源に接続されている。そして、このボンディ
ングア−ム３１の自由端部にはワイヤ２４が挿通される
ボンディングツ−ルとしてのキャピラリ２３が軸線を垂
直にして設けられている。このキャピラリ２３は、上記
超音波振動源が作動することで超音波域での振動を行う
ようになっている。

【００２２】また、上記キャピラリ２３の下端部の近傍
には、上記ワイヤ２４の先端部に放電によりボ−ルを形
成する図示しない電気ト−チが設けられている。この電
気ト−チは上記ワイヤ２４と接離する方向に駆動され、
上記ワイヤ２４との間で火花放電を行うことで上記ワイ
ヤ２４の先端に後でバンプとなるボ−ルを形成すること
ができる。

【００２３】また、このボンダ本体６は、上記ボンディ
ングステ−ジ５のチップ保持部２１が上記Ｘステ−ジ１
８の他端部（ボンディング位置Ａ）に位置決めされた状
態において、このチップ保持部２１の載置面に、上記キ
ャピラリ２３が対向するような位置に配置されている。
そして、このボンダ本体６の上部には、上記チップ保持
部２１の載置面上に保持されたチップ１０ａを撮像可能
なる第２の撮像カメラ２６が設けられている。次にこの
バンプ形成装置２の動作を説明する。

【００２４】上記ウエハ１０は、ウエハリング１１にダ
イシングテ−プによって貼付され保持されている。そし
て、上記ウエハ１０は、ウエハリング１１に保持された
状態でダイシングされ個々のチップ１０ａ…に分離され
る。そして、ダイシングされたウエハ１０はこのウエハ
リング１１ごと、図示しないマガジンに収納される。

【００２５】上記バンプ形成装置２は、上記マガジンか
らウエハリング１１を取り出し、このウエハリング１１
を上記ウエハ保持テ−ブル３のθテ−ブル９の上面に載
置する。ウエハリング１１が載置されたならば、上記バ
ンプ形成装置２は、上記ウエハステ−ジ３を作動させ、
任意のチップ１０ａを上記ピックアップアンドプレ−ス
ユニット４の吸着ノズル１６に対向する位置に位置決め
する。

【００２６】ついで、上記バンプ形成装置２は上記ピッ
クアップアンドプレ−スユニット４を作動させ、上記ウ
エハリング１１から上記チップ１０ａをダイシングテ−
プから剥がして取り出す。

【００２７】この後、上記ピックアップアンドプレ−ス
ユニット４は上記ア−ム１５を１８０度水平方向に回動
駆動（一点鎖線で示す）し、上記チップ１０ａを上記Ｘ
テ−ブル１８の一端に位置決めされたボンディングステ
−ジ５（一点鎖線で示す）の上方に対向させ、このチッ
プ１０を上記ボンディングステ−ジ５のチップ保持部２
１の上面に載置する。

【００２８】このとき、上記ピックアップアンドプレ−
スユニット４は、上記第１の撮像カメラ（図示しない）
によって上記チップ１０ａの認識マークを検知し、不良
である場合には、上記チップ保持部２１の載置面に移送
せずにスキップする。

【００２９】上記チップ保持部２１の載置面上に正常な
チップ１０ａが載置されたならば、上記バンプ形成装置
２は、ボンディングステ−ジ５を作動させ、上記チップ
保持部２１を上記ボンダ本体６のキャピラリ２３の下方
（ボンディング位置Ａ）に位置決めする。

【００３０】上記チップ１０ａが上記キャピラリ２３の
下方に位置決めされたならば、上記ボンダ本体６は上記
第２の撮像カメラ２６で上記チップ１０ａを撮像し、上
記キャピラリ２３とチップ１０ａの位置決めを行う。

【００３１】ついで、上記バンプ形成装置２は、上記キ
ャピラリ２３とチップ１０ａとををＸＹＺ方向に相対的
に駆動し、上記チップ１０ａの各電極上にボ−ルバンプ
を形成する。

【００３２】すなわち、上記キャピラリ２３を挿通した
ワイヤ２４の先端部には図示しない電気ト−チとの放電
によってボ−ルが形成される。上記キャピラリ２３は下
降駆動されることで、このボ−ルを上記チップ１０ａの
電極に押し付けると共に、上記超音波発振源によって超
音波振動を上記ボ−ルに加える。

【００３３】上記チップ１０ａは約２００度に加熱され
ているので、上記ボ−ルは熱エネルギおよび超音波振動
エネルギ（接合エネルギ）によって上記電極にボンディ
ングされる。上記電極にボ−ルがボンディングされたな
らば、上記クランパ２８は上記ワイヤ２４をクランプす
ると共に、上記ボンディング部６ｂは上昇駆動される。
このことで、上記ワイヤ２４にはバックテンションがか
かり、上記ワイヤ２４は上記ボ−ルの直上で切断される
（ひきちぎられる）。

【００３４】このことで、上記ワイヤ２４の先端部に形
成されたボ−ルはバンプ（ボ−ルバンプ）となる。上記
ボンダ本体６ｂと上記ボンディングステ−ジ５はＸＹＺ
方向に相対的に移動することで、このような動作を上記
チップ１０ａのすべての電極について行い、上記チップ
１０ａのすべての電極上にボ−ルバンプを形成する。

【００３５】上記チップ１０ａのすべての電極上にボ−
ルバンプが形成されたならば、上記チップ１０ａは図示
しない取り出し手段によって上記ボンディングステ−ジ
５から取り出されて、図示しないトレイに移送される。

【００３６】ついで、上記バンプ形成装置２は、上記ボ
ンディングステ−ジ５の上記チップ保持部２１を上記Ｘ
テ−ブル１８の一端部に移動させると共に、上記ウエハ
１０からピックアップアンドプレ−スユニット４によっ
て次にボ−ルバンプを形成するチップ１０ａを取り出
し、これを上記チップ保持部２１の載置面に載置する。

【００３７】このような動作を上記ウエハ１０に収納さ
れたすべてのチップ１０ａ…について繰り返すことで、
上記バンプ形成装置２は、上記ウエハ１０に収納された
各チップ１０ａのすべての電極上に上記ボ−ルバンプを
連続的かつ自動式に形成するのである。

【００３８】このような構成によれば、ウエハ１０全体
を加熱するのではなく、このウエハ１０からチップ１０
ａを一つずつ取り出して、これを加熱されたボンディン
グステ−ジ５に移送してボ−ルバンプを形成するように
したので、上記ボ−ルバンプと電極の接合境界面に合金
層が発達して、不良が発生するということは少ない。

【００３９】また、このような構成によれば、ダイシン
グされ個々のチップ１０ａ…に分割されたウエハ１０か
ら一つずつチップ１０ａを取り出して、これらのチップ
１０ａに自動的かつ連続的にボ−ルバンプを形成するこ
とができるので、作業効率が向上する。なお、この発明
は上記一実施例に限定されるものではなく、発明の要旨
を変更しない範囲で種々変形可能である。

【００４０】例えば、上記一実施例では、ダイシングさ
れたウエハ１０が保持されたウエハリング１１からチッ
プ１０ａを取り出すようにしているが、チップ１０ａが
所定の位置に並べられて収納されたチップトレイからチ
ップ１０ａをひとつずつ取り出すようにしても良い。

【００４１】また、上記一実施例では、上記ボンディン
グステ−ジ５のチップ保持部２１をＸＹ方向に駆動する
ようにしているが、このチップ保持部２１を固定し、上
記キャピラリ２３を保持するボンディング部６ｂをＸＹ
方向に駆動するような構成にしても良い。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、この発明のバンプ形
成装置は、半導体チップの供給部と、この供給部から半
導体チップを取り出すチップ取り出し機構と、上記取り
出された半導体チップが載置されると共に、この半導体
チップをボンディング位置に対向させるボンディングス
テ−ジと、上記ボンディング位置に対向して設けられ、
接合エネルギが印加されることで、上記半導体チップの
各電極上にバンプ（ボ−ルバンプ）を形成するキャピラ
リとを具備する。

【００４３】このような構成によれば、複数個の半導体
チップの電極上に連続的かつ自動式にボ−ルバンプを形
成することができると共に形成されたボ−ルバンプに不
良が生じるのを有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す概略構成図。

【符号の説明】

２…バンプ形成装置、３…ウエハ保持テ−ブル（チップ
供給部）、４…ピックアップアンドプレ−スユニット
（チップ取り出し手段）、５…ボンディングステ−ジ、
１０ウエハ、１０ａチップ（半導体チップ）、２３キャ
ピラリ、２４ワイヤ、Ａ…ボンディング位置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップの供給部と、この供給部か
   ら半導体チップを取り出すチップ取り出し機構と、上記
   取り出された半導体チップが載置されると共に、この半
   導体チップをボンディング位置に対向させるボンディン
   グステ−ジと、上記ボンディング位置に対向して設けら
   れ、接合エネルギが印加されることで、上記半導体チッ
   プの各電極上にボ−ルバンプを形成するキャピラリとを
   具備することを特徴とするバンプ形成装置。