JP4530966B2

JP4530966B2 - ボンディング装置及びボンディング方法

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Publication number: JP4530966B2
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Inventors: 隆野辺; 豊近藤
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Description

本発明はボンディング装置及びボンディング方法に係り、特に、ウェーハリングからコレットによってチップを吸引保持し搬送してボンディングを行うボンディング装置及びボンディング方法に関する。

半導体デバイス等のチップを回路基板等にボンディングするには、複数のチップを整列配置して保持するチップトレイから、あるいはダイシング済みのチップをエキスパンドフィルム上に保持するウェーハリングから、コレットによってチップを吸引保持しボンディングステージ等に搬送するいわゆるダイピックアップ工程の処理が行われる。この工程において、チップに付着した異物、あるいはチップのかけら等を除去することが好ましい。

例えば特許文献１には、被ボンディング部材がプリアライメント用ツールに位置決めされ、その後ボンディングツールによって被ボンディング部材がピックアップされて所定の位置に移動されてボンディングされるダイボンディング装置において、エアーブロー管によって被ボンディング及びその周辺の異物を除去するエアーブロー管が開示されている。ここでは、被ボンディング部材がプリアライメント用ツールによって傾きが修正され、ついで被ボンディング部材固定用真空引き管によって被ボンディング部材が固定され、固定後にエアーブロー管によるエアーブローによって異物が除去され、そのエアーブローは固定用真空引きが終了する前までに終了し、その後ボンディングツールによって被ボンディング部材がピックアップされる。

また、特許文献２には、半導体装置のバーンインボードにクリーニング流体を吹き付けると同時に、吹き付けられたクリーニング流体をバーンインボード内の異物と共に吸引することが開示されている。ここでは、クリーニングヘッドをバーンインボード本体のソケットにかぶせ、吹き付け孔から圧縮エアを供給してソケット内に付着した異物を吹き上げクリーニングヘッドの吸引孔からソケット内のエアが吸引される。そして、吹き付け孔内に除電用電極を設け、圧縮エアをこの除電用電極によりイオン化した後に吹き付けることも述べられている。

特開昭６３−８７７２８号公報特開平８−８２１９号公報

近年、厚さが薄いチップや、いわゆるＬｏｗ−ｋ（誘電率の小さい絶縁層）プロセスが適用されたチップのように、撓みやすいチップのボンディングが要求されるようになってきている。このようなチップの取り扱いには従来の剛性が十分あるチップとは異なる細心の注意が必要である。

例えば、厚さが１００μｍ以上あって剛性が十分ある一般的なチップのピックアップには、周辺縁にテーパー壁を有してチップ外周を把持する、いわゆるテーパーコレットが一般的に使用される。このテーパーコレットは、チップの外周をこのテーパー壁で支えてチップ上面に空間を形成し、この空間を真空に引くことでチップを吸引保持する。このように、チップの縁を支えてチップの一方側の面を真空に引くので、厚さが５０μｍ等のように剛性の低いチップは撓んで、損傷を起こす可能性がある。そのために、撓みを抑制できるように、平坦面を有し、この平坦面をチップの一方側の面に接触させるフラットコレットが用いられる。

しかし、従来のテーパーコレットは、チップ外周のみしか接触していないので、チップ上面に多少の異物があってもそれによる損傷が生じなかったが、フラットコレットはチップ上面と接触するため、チップ上に異物やチップのかけら等があると、チップとコレットとの間にチップのかけらが挟まり、チップ上面の損傷の危険性が格段に多くなる。特に、近年生産において生産される薄型でＬｏｗ−ｋ技術を使用したチップは、剛性が低いため、従来より損傷しやすい傾向がある。

さらに、従来技術においては、エアーブローによって異物等を吹き飛ばすことが開示されるが、吹き飛ばした異物がフラットコレットに付着すると、それが従来では問題にならなかった程度の大きさあるいは頻度であっても、剛性の低いチップに対しては問題となることがある。また、異物除去を十分に行うためにエアーブローの吹き付け方を強くすることが考えられるが、あまり強くするとチップ自身が吹き飛ばされることになる。このように、従来技術では、撓みやすく剛性の低いチップのピックアップについて、その異物除去が未だ不十分である。

本発明の目的は、チップのピックアップについて、その異物除去をさらに十分に行うことを可能とするボンディング装置を提供することである。

また、本発明に係るボンディング装置は、エキスパンドフィルムに貼り付けられ、複数のチップにダイシング済みのウェーハを保持するウェーハリングと、ウェーハリング上の任意のチップを所定のタイミングで突き上げる突き上げピンを有する突き上げステージと、突き上げピンによって突き上げられたチップを吸引し保持して搬送するコレットであって、チップに向かい合う面が平坦であるフラットコレットと、ウェーハリング上のダイシング済みのウェーハとフラットコレットとの周囲にイオン化したガスを供給する除電器と、フラットコレットに接続され、突き上げタイミングの直前のみに、突き上げられる任意のチップにイオン化したガスを吹き付ける吹き付け手段と、を備え、フラットコレットは、平坦な面に開口する穴を有し、その穴を通し、チップの吸引のための減圧吸引と、チップへのイオン化したガスの吹き付けとを切り替えて行うことを特徴とする。

また、本発明に係るボンディング装置において、フラットコレットの近傍に設けられ、吹き付け手段及び除電器によりイオン化されたガスを吸引するダクトを備えることが好ましい。

また、本発明に係るボンディング方法は、エキスパンドフィルムに貼り付けられ、複数のチップにダイシング済みのウェーハを保持するウェーハリングと、ウェーハリング上の任意のチップを所定のタイミングで突き上げる突き上げピンを有する突き上げステージと、突き上げピンによって突き上げられたチップを吸引し保持して搬送するコレットであって、チップに向かい合う面が平坦であり、その平坦な面に開口する穴を有するフラットコレットと、を用いてボンディングを行うボンディング方法であって、ウェーハリング上のダイシング済みのウェーハとフラットコレットとの周囲にイオン化したガスを供給する除電器をボンディングに先立って作動させる工程と、ガスを加圧してその加圧されたガスを吹き出す前にイオン化し、そのイオン化した加圧ガスを、フラットコレットの平坦面に開口する穴を通して吹き付ける工程と、イオン化したガスの吹き付けを終了した後に、そのチップをエキスパンドフィルムからフラットコレットの平坦面に向かって突き上げる工程と、フラットコレットの平坦面に開口する穴について、イオン化したガスを供給することから減圧吸引することに切り換えて、フラットコレットによってそのチップをピックアップする工程と、を含むことを特徴とする。

上記構成により、フラットコレットの近傍に配置され、突き上げタイミング直前のみに、突き上げられる任意のチップにイオン化したガスを吹き付ける吹き付け手段を備えるので、突き上げられてコレットにより吸引されやすくなった状態ではチップにガスが吹き付けられない。これにより、チップが吹き付けられたガスにより飛ばされることを防止して、チップの周囲の異物を吹き飛ばすことができる。また、ガスはイオン化しているので、吹き付けの際の帯電を防止できる。

また、ウェーハリング上のダイシング済みのウェーハとフラットコレットとの周囲にイオン化したガスを供給する除電器を備えるので、ウェーハリング上のダイシング済みのウェーハとフラットコレットとは除電され、吹き飛ばされた異物がこれらに再付着することを防止できる。一般に、イオン化したガスを用いて装置等を除電するには数秒を要する。ボンディングのピックアップサイクルはこの除電時間よりかなり短いので、イオン化したガスの供給は、ボンディング装置を使用している間、常時行っていることが好ましい。

また、フラットコレットは、平坦な面に開口する穴を有し、その穴を通し、チップの吸引のための減圧吸引と、チップへのイオン化したガスの吹き付けとを切り替えて行うこととするので、特別な吹き付けノズル等を設ける必要がない。また、チップへのイオン化したガスの吹き付けがチップの直上から周辺に向かってガスが流れるように行われるので、フラットコレットの真下の異物の除去がより効率的になる。

また、フラットコレットの近傍に、吹き付け手段及び除電器によりイオン化されたガスを吸引するダクトが設けられるので、吹き飛ばされた異物、及び除電により除去された異物等が効率よく集められて排除される。

また、上記構成により、ボンディング作業においては、まず除電器が作動され、その後にチップの近傍にイオン化したガスが吹き付けられ、吹き付けを終了した後に、そのチップが突き上げられてフラットコレットによってピックアップされる。これにより、十分な除電時間を確保でき、チップから異物を吹き飛ばすとともに、その再付着を防止できる。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下においてボンディング装置は、ダイボンディング装置としてそのピックアップ処理の部分を中心に説明するが、ダイボンディング以外においても、チップ等の電子部品をピックアップする処理を含む装置であってもよい。例えばフリップチップボンディング装置であってもよい。

図１は、ボンディング装置１０のピックアップ処理に必要な部分の構成図である。このボンディング装置１０は、チップをピックアップし回路基板に接合して配置するいわゆるダイボンディング装置である。ここではボンディング装置１０の構成要素ではないが、複数のチップ８も図示されている。

ボンディング装置１０は、ウェーハからダイシング済みの複数のチップ８が配列されて保持されるウェーハリング１２と、ウェーハリング１２上の任意のチップ８を所定のタイミングで突き上げる突き上げピン１８を有する突き上げステージ１６と、チップ８を吸引し保持して搬送するコレット２０と、ウェーハリング１２上のダイシング済みのウェーハとコレット２０との周囲にイオン化したガスを供給する除電器３０と、コレット２０の近傍に配置されチップ８にイオン化したガスを吹き付ける吹き付け部４０と、イオン化したガスを吸引するダクト部５０と、コレット２０に接続される吸引部６０とを含んで構成される。

また、ボンディング装置１０は、さらに、ウェーハリング１２を平面内の任意の位置に移動駆動するウェーハリングアクチュエータ７０と、突き上げピン１８を突き上げ駆動する突き上げアクチュエータ７２と、コレット２０を上下方向に駆動するコレットアクチュエータ７４と、これらの要素の動作を全体として制御する制御部８０を含んで構成される。

制御部８０は、一般的なボンディング処理手順の中のピックアップ処理の制御として、ウェーハリング１２上のダイシング済みのウェーハ及びコレット２０にイオン化したガスを供給して除電する除電作動処理モジュール８２、ウェーハリング１２を移動駆動しチップ８をコレット２０の真下に位置決めする位置決め処理モジュール８４、チップ８にイオン化したガスを吹き付ける吹き付け処理モジュール８６、チップ８をコレット２０に向かって突き上げる突き上げ処理モジュール８８、及びチップ８をコレット２０でもって吸引保持してピックアップするピックアップ処理モジュール９０を含む。これらの機能はソフトウェアによって実現でき、具体的には対応するボンディングプログラムを実行することで実現できる。これらの機能の一部をハードウェアによって実現することもできる。

ウェーハリング１２は、複数のチップを整列配置して保持する機能を有し、上記のようにウェーハリング１２の下部には、突き上げピン１８を有する突き上げステージ１６が配置される。ウェーハリング１２及び突き上げピン１８の動作は制御部８０の制御の下で行われるが、特にウェーハリング１２を移動させて任意のチップ８をコレット２０の真下に位置決めさせるのは、位置決め処理モジュール８４の機能により実行され、また、チップ８をそこで突き上げるのは、突き上げ処理モジュール８８の機能により実行される。

ウェーハリング１２は、表面が粘着性を有し伸張性のあるプラスチック製のエキスパンドフィルム１４が張られたリング状の治具で、全体がウェーハリングアクチュエータ７０によって移動駆動され、コレット２０の上下移動軸に垂直な平面内の任意の位置に移動可能である。ウェーハリングアクチュエータ７０としては、ＸＹＺ駆動のモータを用いることができる。

ウェーハリング１２には複数のチップ８が分離された状態で整列配置されて保持されるが、それに至るまでに次のような工程が行われる。最初に、複数のチップが集積回路技術によって整列配置されて作りこまれたウェーハが製作される。そしてそのウェーハは、表面が粘着性を有し伸張性のあるエキスパンドフィルム１４の表面に貼り付けられる。ウェーハが貼り付けられたエキスパンドフィルム１４はウェーハリング１２に搭載され、その状態でダイシング装置にかけられる。ダイシング装置においては、円盤状の回転カッターによってウェーハが所定のピッチで複数のチップ８に分離するための溝が加工される。このときの切りくずは洗浄によって除かれる。次に、エキスパンドフィルム１４の伸張性を利用し、適当な分離用治具を用いて、ダイシングされた溝のところでウェーハが割られる。ウェーハリング１２上でエキスパンドフィルム１４を伸ばして張り、ウェーハリング１２に搭載される。このことで、複数のチップ８はエキスパンドフィルム１４の粘着性によって固定された状態で、個々に分離される。こうして、ウェーハリング１２上に複数のチップ８が整列配置されて保持される。

突き上げピン１８は、エキスパンドフィルム１４の粘着性で保持されているチップ８を、エキスパンドフィルム１４の下側から突き上げるピンで、それによりエキスパンドフィルム１４の伸長性を利用して、チップ８をエキスパンドフィルム１４からはがれやすくする機能を有する。突き上げ動作は、突き上げステージ１６を上方に突き上げてエキスパンドフィルム１４の下面に近づけまたは接触させ、さらにそこから突き上げピン１８を上方に突き上げることで行うことができる。あるいは最初から突き上げステージ１６をエキスパンドフィルム１４に近接したところに固定配置し、そこから突き上げピン１８を突き上げる構成でもよい。突き上げピン１８は、突き上げステージ１６に設けられた上下方向のガイドに沿って上下移動する。突き上げピン１８が上下する位置は、チップ８をコレット２０がピックアップするいわゆるピックアップ位置である。すなわち、突き上げピン１８はコレット２０に向かいあって配置され、突き上げピン１８の上下移動軸と、コレット２０のピックアップ位置における上下移動軸と同軸に配置される。突き上げピン１８は、制御部８０の突き上げ処理モジュール８８の機能の下で、後述するシーケンスタイミングに従って、突き上げアクチュエータ７２により突き上げ駆動される。突き上げアクチュエータ７２としては、プランジャ等を用いることができる。

コレット２０は、チップ８をピックアップ位置においてピックアップして吸引保持し、次の作業位置、例えばチップの傾き等を調整する位置決め位置あるいは回路基板にダイボンディングするボンディング位置等に搬送し、所定の処理を行う機能を有するツールである。コレット２０は、先端部分でチップ８を保持する保持部と、保持部に開口する貫通穴２２とを有する筒状の部材である。貫通穴２２は、バルブ６４と真空源６２とが直列に配置される吸引部６０に接続される。コレット２０は、制御部８０のピックアップ処理モジュール９０の機能の下で、コレットアクチュエータ７４により移動駆動される。コレットアクチュエータとしては、ＸＹＺ駆動モータ等を用いることができる。特に、ピックアップ位置においては、コレットは、上下方向に移動駆動される。すなわち、突き上げピン１８によって突き上げられたチップ８に向かってコレット２０は下降し、これを先端部分で吸引して保持し、再び上昇して、チップ８を粘着性のあるエキスパンドフィルム１４から剥離するように移動駆動される。

図２は、チップ８に向かい合うコレット２０の様子を示す底面図である。コレット２０の底面は、平坦面で中心に貫通穴２２が開口し、その貫通穴２２から放射状に複数の浅い溝２４が外周に向かって設けられる。したがって、ピックアップ位置においてコレット２０が下降してチップ８に接触し、これを貫通穴２２に接続される吸引部６０によって吸引するときは、底面の平坦面全体でチップ８の表面に接触し、貫通穴２２及び溝２４によって吸引される。このように、底面が平坦面で、チップ８の表面全体に接触して吸引保持するコレット２０は、フラットコレットと呼ばれる。フラットコレットを用いることで、剛性が低く撓みやすいチップ８の取り扱いにおいて、チップ８を真空吸引によって変形を生じさせることなく、吸引保持することができる。

除電器３０は、加圧ガス源３２、イオナイザ３４、ノズル３６とを含んで構成され、ウェーハリング１２上のダイシング済みのウェーハとコレット２０との周囲にイオン化したガスを供給し、これらを除電する機能を有する。除電器３０の作動は、制御部８０の除電作動処理モジュール８２の機能の下で以下のように制御される。除電は、例えば、コレットやウェーハリング１２等が何かの原因で帯電するときに、これを中和するもので、一般的な構成では、イオン化したガスでもって帯電した電荷を中和する。イオン化したガスで装置あるいはその要素の帯電を除電するには、通常数秒を要する。このように、イオン化されたガスによる除電は、ボンディング作業のサイクルタイムに比べかなり長い除電時間を要するので、除電器３０から供給されるイオン化されたガスは、低速度で十分であるが、継続して供給されることが必要である。したがって、除電器３０は、ボンディング装置１０の電源が入れられると、ボンディング作業に先立ってその作動が開始され、そのまま、低速度の流速で継続してイオン化されたガスを供給するように制御される。

吹き付け部４０は、加圧ガス源４２、バルブ４４、イオナイザ４６、ノズル４８を直列に接続して構成され、イオン化された加圧ガスをノズル４８からチップ表面を目指して吹き付ける機能を有する。チップ８は、上記のように適当な分離用治具を用いてウェーハが割られて分離されるがその際に細かなかけら等を生じることがある。あるいは、別の原因でチップ８の表面に異物が付着することがある。吹き付け部４０はこれをチップ８の表面から吹き飛ばす機能を有する。加圧ガス源４２としては、乾燥圧縮空気源としてのコンプレッサ等を用いることができる。

吹き付け部４０において、バルブ４４の作動が制御部８０の吹き付け処理モジュール８６の機能の下で制御され、それによってイオン化されたガスの吹き付けの流速または圧力、流量、及びタイミングが制御される。吹き付けは、チップ８の表面に付着した異物等を十分に除去できる流速及び流量で行われ、その際にチップ８自体が吹き飛ばされないように、チップ８がエキスパンドフィルム１４の粘着性でしっかり保持されている間に行われる。すなわち、突き上げピン１８によってチップ８が突き上げられる直前にごく短時間、イオン化されたガスが吹き付けられる。ごく短時間とするのは、ボンディングに要求されるサイクルタイムがかなり短時間であるためである。例えば、吹き付け時間は、約０．１秒程度で行われるのが好ましい。この短時間でも、加圧ガス源４２からの吹き付けガスの圧力を例えば数ａｔｍ程度として、強い流れをチップ８に与えることで、チップ８に付着した一般的な異物をかなり除去することができる。

イオナイザ４６は、除電器３０のイオナイザ３４と同様の機能を有し、吹き付けガスをイオン化する機能を有する装置である。吹き付けガスは、上記のように一般的に乾燥ガスが用いられるが、これが大きな流速で流れることで、そのままではチップ８やコレット２０等を帯電させる恐れがある。そのために、加圧ガスは吹き出す前にイオナイザ４６でイオン化される。イオナイザは、吹き付けタイミングと無関係に常時作動状態とされる。ガスのイオン化自体は瞬時に行われるので、これにより、加圧ガスの吹き付けによる帯電を防止できる。

ノズル４８は、イオン化したガスの吹き出し方向を規制するガス供給路で、例えばパイプ等で構成される。上記のように、ピックアップ位置において、ウェーハリング１２は平面内を移動するが、コレット２０と突き上げピン１８と突き上げられるチップ８の平面位置は変わらないので、ノズル４８の先端は、このピックアップ位置におけるチップ８の表面を向いて配置される。また、ノズル４８の先端は、ウェーハリング１２の平面移動に干渉しないように配置される。配置の一例を上げると、ウェーハリング１２の上面から約１０ｍｍ上方で、突き上げピン１８の平面中心位置から平面的に約１０ｍｍ離れたところにノズル４８の先端がくるように配置することができる。

上記の例において、吹き付けタイミングは次のように制御される。すなわち、ウェーハリング１２が移動駆動されて、次にピックアップされるべきチップ８がピックアップ位置に位置決めされると、吹き付け部４０の機能により直ちに約０．１秒間、イオン化されたガスがチップ８の表面に吹き付けられる。この約０．１秒の吹き付けが終わると、直ちに突き上げピン１８が突き上げ駆動され、吹き付けにより異物等が除去されたチップ８をコレット２０に向けて突き上げる。すなわち、突き上げタイミングの直前のみに、短時間の吹き付けが行われる。

このように、吹き付け部４０は、除電器３０に類似した構成を有しているが、除電器３０が継続して低速のイオン化ガスを供給して、ある程度の時間をかけてウェーハリング１２及びコレット２０を除電するものであるのに対し、かなりの流速のイオン化ガスを短時間チップ８に吹き付けてチップ８に付着する異物等を吹き飛ばすものである点で相違する。すなわち、除電器３０におけるイオナイザ３４は、除電用のイオン化されたガスを生成する機能を有するものであるが、吹き付け部４０におけるイオナイザ４６は、吹き付け用ガスによる帯電防止のために、ガスをイオン化する機能を有するものである。

ダクト部５０は、真空源５２と吸引ダクト５４を含んで構成され、除電器３０によりイオン化されたガスと、吹き付け部４０によってイオン化されたガスを集めて排気する機能を有する。吸引ダクト５４は、ピックアップポジションを挟んで、吹き付け部４０のノズル４８と反対側で、ほぼ対称の位置関係で配置されることが好ましい。吸引ダクト５４の開口は、吹き付け部４０のノズル４８の先端に向かい合う側壁の他、天井部及び底面部にも設けられる。側壁及び底面部の開口は、ウェーハリング１２の表面に沿って吹き付け部４０によって吹き付けられたガスを回収でき、側壁及び天井部の開口は、除電器３０によってイオン化されたガスを回収できる。

上記構成のボンディング装置１０の作用、特に制御部８０の各機能の内容について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。図３のフローチャートは、ボンディング装置１０のピックアップ処理における各処理手順の流れを示すものである。ボンディング装置１０に電源等が投入され、初期化が行われると、制御部８０の除電作動処理モジュール８２の機能により、除電器３０の作動が開始される（Ｓ１０）。この作動は、具体的なボンディング作業に先立ってまず行われる。具体的なボンディング作業とは、次に述べるＳ１２からＳ２０である。その理由は、除電器３０は、イオン化したガスによってウェーハリング１２上のダイシング済みのウェーハ、コレット２０等を除電するものであるが、上記のように、除電に時間がかかるためである。除電器３０の作動は、ボンディング装置１０の電源が入っている間、継続して行われる。これにより、イオン化されたガスがボンディング装置１０の各要素、特にウェーハリング１２、コレット２０等に継続して供給され、これらが常に十分除電された状態に維持される。また、イオン化されたガスは、ダクト部５０によって吸引されるので、除電に伴い、ウェーハリング１２、コレット２０等に帯電によって付着していた異物等が剥離され、イオン化されたガスと共にダクト部５０によって外部に排除される。ダクト部５０の始動は、除電器３０の始動と同時でもよく、あるいは遅らせてもよいが、具体的なボンディング作業の前に始動される。

除電器３０の作動開始から除電に十分な時間、例えば数秒経過すると、具体的なボンディング処理が開始する。ここではまず、位置決め処理モジュール８４の機能により、チップ８のピックアップ位置への位置決めが行われる（Ｓ１２）。すなわち、コレットアクチュエータ７４に指令が与えられコレット２０をピックアップ位置に移動させる。ピックアップ位置は、上記のように、突き上げピン１８の位置で、これによりコレット２０は突き上げピン１８の真上に向かい合う位置に移動される。ついで、ウェーハリングアクチュエータ７０に指令が与えられ、ピックアップされるべきチップ８をピックアップ位置に来るようにウェーハリング１２が移動駆動される。これにより、コレット２０の真下、突き上げピン１８の真上に、ピックアップされるチップ８が位置決めされる。

位置決めがされると、吹き付け処理モジュール８６の機能により、吹き付け部４０のバルブ４４に指令が与えられ、上記の例で約０．１秒間、イオン化されたガスがチップ８の表面に向けて吹き付けられる（Ｓ１４）。イオン化されたガスの圧力は、上記の例で数ａｔｍである。これにより、チップ８はエキスパンドフィルム１４の粘着性によりしっかり保持されたまま、付着している異物等が吹き飛ばされ、イオン化されたガスと共にダクト部５０によって外部に排除される。なお、ウェーハリング１２、コレット２０等は、除電器３０の作用によって十分除電されているので、吹き飛ばされた異物等はウェーハリング１２上のダイシング済みのウェーハ、コレット２０等に再付着せず、そのままダクト部５０に吸引される。

短時間の吹き付けに引き続き、突き上げ処理モジュール８８の機能により、突き上げアクチュエータ７２に指令が与えられ、チップ８の突き上げが行われる（Ｓ１６）。これにより、エキスパンドフィルム１４からチップ８がはがれやすくされる。そして、ピックアップ処理モジュール９０の機能により、コレットアクチュエータ７４及び吸引部６０に指令が与えられ、コレット２０がピックアップ位置において下降し、突き上げられ、はがれやすくされたチップ８の表面全体をコレット２０で吸引保持し、再び上昇して、チップ８をエキスパンドフィルム１４から分離してピックアップする（Ｓ１８）。そして、ボンディング位置にチップ８を搬送し、ダイボンディングが行われる（Ｓ２０）。

そして、ウェーハリング１２においてボンディングされるべき全てのチップ８についてボンディングが終了したか否かが判断され（Ｓ２２）、終了していると判断されないときはＳ１２に戻り、次のチップ８についてＳ１２からＳ２０の処理が行われる。全てのチップ８についての処理が終了したと判断されると、除電器３０の作動が停止される（Ｓ２４）。ダクト部５０の作動も同時に停止される。

このように、常に除電を行っている状態の下で、チップを突き上げてピックアップする直前のみにイオン化したガスを短時間強い流れでチップに吹き付けることで、従来にまして効果的にチップに付着した異物等を除去し、コレット等への再付着を防止できる。これにより、ピックアップにおいてチップとフラットコレットとの間に異物等が介在することを防止でき、剛性が低く、撓みやすいチップ等を損傷することを防止できる。

上記では、吹き付け部をコレットと別に設けたが、コレットの吸引穴を利用し、チップの吸引保持に先立って、イオン化したガスをコレットの先端からチップに吹き付けることもできる。図４は、フラットコレットの平坦面に開口する穴を吸引用と吹き付け用に使い分けるボンディング装置１００の構成を示す図である。図１と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図４において、図１のボンディング装置１０の構成と異なるのは、コレットと、吹き出し部に関する部分で、このボンディング装置１００においては、コレット２０において、貫通穴２２がチップ８を吸引するためのみならず、チップ８の表面にイオン化されたガスを吹き付けるためにも用いられる。

そして、チップ８を吸引保持するための真空源６２及びバルブ６４の吸引系列ラインと、チップ８にイオン化したガスを吹き付けるための加圧ガス源４２及びバルブ４４及びイオナイザ４６の吹き付け系列ラインとが切替部６６に接続されて、吸引・吹き付け部２６を構成する。吸引・吹き付け部２６の２つの系列ラインが吸引穴に接続されるタイミングは、制御部８０によって制御される。

貫通穴２２は、図２で説明したように、コレットの底面の平坦面の中央に開口する穴である。貫通穴２２は、吸引・吹き付け部２６の切替部６６に接続される。切替部６６は、貫通穴２２への接続を吸引系列ラインまたは吹き付け系列ラインとするか、あるいはいずれにも接続せず開放端、すなわち大気圧に開放するかを選択する機能を有する。

切替部６６の選択について図３を用いて説明する。Ｓ１０の除電器作動工程においては、貫通穴２２を大気圧に開放する。Ｓ１２の位置決め工程のときも貫通穴２２を大気圧に開放したままである。

Ｓ１４の吹き付け工程においては、貫通穴２２を吹き付け系列ラインに接続する。すなわち、加圧ガス源４２−バルブ４４−イオナイザ４６の系列が貫通穴２２に接続され、図３に関連して説明したように、制御部８０の吹き付け処理モジュール８６の機能によりバルブ４４が制御されて、短期間に強い流れのイオン化されたガスがコレット２０の貫通穴２２を通し、チップ８の表面に吹き付けられる。短期間とは、上記の例では０．１秒で、強い流れとは、加圧ガス源４２の圧力が数ａｔｍである。吹き付け工程の後のＳ１６の突き上げ工程においては、貫通穴２２は大気圧に開放される。

Ｓ１８のピックアップ工程においては、貫通穴２２は吸引系列ラインに接続される。すなわち、真空源６２−バルブ６４の系列が貫通穴２２に接続され、図３に関連して説明したように、制御部８０のピックアップ処理モジュール９０の機能により、コレット２０の貫通穴２２を通してチップ８が吸引保持される。Ｓ２０のボンディング工程においては、チップ８の搬送中及びダイボンディング中はそのまま貫通穴２２と吸引系列ラインが接続されたままで、ボンディング終了後は大気圧に貫通穴２２が接続される。

このように、コレットの貫通穴への接続を、大気圧、吹き付け系列ライン、吸引系列ラインとの間で切り替えることで、吹き付け工程と吸引工程とが重複することがなくなる。したがって、イオン化したガスの強い吹き付けのときは、突き上げも吸引も行われず、吹き付けによってチップが飛ばされることがない。また、吹き付けがコレットの貫通穴を介してチップの真上から行われるので、コレットの真下の異物等をさらに効率よく除去できる。これにより、フラットコレットの平坦面とチップの表面との間に異物等が介在することをさらに効果的に防止できる。また、吹き付けのための特別なノズルを設ける必要がない。

本発明に係る実施の形態におけるボンディング装置のピックアップ処理に必要な部分の構成を示す図である。本発明に係る実施の形態のボンディング装置に用いられるフラットコレットの底面図である。本発明に係る実施の形態におけるボンディング装置のピックアップ処理における各処理手順の流れを示すフローチャートである。他の実施形態のボンディング装置の構成を示す図である。

符号の説明

８チップ、１０，１００ボンディング装置、１２ウェーハリング、１４エキスパンドフィルム、１６突き上げステージ、１８突き上げピン、２０コレット、２２貫通穴、２４溝、２６吸引・吹き付け部、３０除電器、３２，４２加圧ガス源、３４，４６イオナイザ、３６，４８ノズル、４０吹き付け部、４４，６４バルブ、５０ダクト部、５２，６２真空源、５４吸引ダクト、６０吸引部、６６切替部、７０ウェーハリングアクチュエータ、７２突き上げアクチュエータ、７４コレットアクチュエータ、８０制御部、８２除電作動処理モジュール、８４位置決め処理モジュール、８６吹き付け処理モジュール、８８突き上げ処理モジュール、９０ピックアップ処理モジュール。

Claims

エキスパンドフィルムに貼り付けられ、複数のチップにダイシング済みのウェーハを保持するウェーハリングと、
ウェーハリング上の任意のチップを所定のタイミングで突き上げる突き上げピンを有する突き上げステージと、
突き上げピンによって突き上げられたチップを吸引し保持して搬送するコレットであって、チップに向かい合う面が平坦であるフラットコレットと、
ウェーハリング上のダイシング済みのウェーハとフラットコレットとの周囲にイオン化したガスを供給する除電器と、
フラットコレットの近傍に配置され、突き上げタイミングの直前のみに、突き上げられる任意のチップにイオン化したガスを吹き付ける吹き付け手段と、
を備え、
フラットコレットは、平坦な面に開口する穴を有し、その穴を通し、チップの吸引のための減圧吸引と、チップへのイオン化したガスの吹き付けとを切り替えて行うことを特徴とするボンディング装置。
請求項１に記載のボンディング装置において、
フラットコレットの近傍に設けられ、吹き付け手段及び除電器によりイオン化されたガスを吸引するダクトを備えることを特徴とするボンディング装置。
エキスパンドフィルムに貼り付けられ、複数のチップにダイシング済みのウェーハを保持するウェーハリングと、
ウェーハリング上の任意のチップを所定のタイミングで突き上げる突き上げピンを有する突き上げステージと、
突き上げピンによって突き上げられたチップを吸引し保持して搬送するコレットであって、チップに向かい合う面が平坦であり、その平坦な面に開口する穴を有するフラットコレットと、
を用いてボンディングを行うボンディング方法であって、
ウェーハリング上のダイシング済みのウェーハとフラットコレットとの周囲にイオン化したガスを供給する除電器をボンディングに先立って作動させる工程と、
ガスを加圧してその加圧されたガスを吹き出す前にイオン化し、そのイオン化した加圧ガスを、フラットコレットの平坦面に開口する穴を通して吹き付ける工程と、
イオン化したガスの吹き付けを終了した後に、そのチップをエキスパンドフィルムからフラットコレットの平坦面に向かって突き上げる工程と、
フラットコレットの平坦面に開口する穴について、イオン化したガスを供給することから減圧吸引することに切り換えて、フラットコレットによってそのチップをピックアップする工程と、
を含むことを特徴とするボンディング方法。