バンプ接合判定装置及び方法、並びに半導体部品製造装置及び方法
【課題】電子部品と回路基板との接合の良否を接合実行中に判定し、さらに、接合中に接合状態が悪化した場合は、接合条件を変更するバンプ接合判定装置および方法を提供する。
【解決手段】電子部品と回路基板とを相対的に振動させて上記電子部品の電極と上記回路基板の電極部とをバンプを介して接合するとき、振動減衰検出装置及び判定装置にて、上記バンプと上記電極部との接合の進行に起因する振動の減衰を検出し、該振動減衰に基づき上記接合の良否を判定する。又、超音波発振器におけるインピーダンス、若しくはノズルの移動量、若しくはＶＣＭへの供給電流について、接合中のこれらの波形と良品波形とを比較して良否を判定する。
【解決手段】電子部品と回路基板とを相対的に振動させて上記電子部品の電極と上記回路基板の電極部とをバンプを介して接合するとき、振動減衰検出装置及び判定装置にて、上記バンプと上記電極部との接合の進行に起因する振動の減衰を検出し、該振動減衰に基づき上記接合の良否を判定する。又、超音波発振器におけるインピーダンス、若しくはノズルの移動量、若しくはＶＣＭへの供給電流について、接合中のこれらの波形と良品波形とを比較して良否を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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て半導体部品を製造するときの、例えば、電極にバンプが設けられている電子部品を回路基板上の電極部へ上記バンプを接合させるときの上記バンプと上記電極部との接合の良否を判定するバンプ接合判定装置及び方法、並びに上記バンプ接合判定装置を備えた半導体部品製造装置及び半導体部品製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を回路基板上へ電気的に接続しかつ固定する方法として、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、電子部品の電極にバンプを形成した電子部品の上記バンプを回路基板上の電極部へ接合する方法を例に採る。このようなバンプ接合方法を実行する装置として、図３０に示す半導体部品製造装置１が存在する。該半導体部品製造装置１は、大別して、部品供給装置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】
上記部品供給装置２は、上記電子部品の一例である半導体チップを供給する装置であり、上記回路基板搬送装置６は当該半導体部品製造装置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、上記部品供給装置２から上記半導体チップを保持し該半導体チップの電極１３に形成されているバンプ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、保持した半導体チップを反転する装置である。上記バンプ接合装置５は、上記半導体チップを保持する保持装置と、保持した半導体チップ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から上記半導体チップ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、保持している半導体チップを上記Ｚ方向駆動装置５１の駆動により押圧して上記バンプの接合を行う装置である。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は図３２に示すような形状であり、直径寸法Ｉは、約１００μｍであり、半導体チップ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３３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。
【０００４】
又、上記回路基板２０上へ接合すべき上記半導体チップの位置合わせは、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３１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、上記半導体チップ１５０を保持するノズル９３が固定されており、圧電素子９１の上記振動により、ノズル９３、即ちノズル９３に保持されている半導体チップ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半導体チップ１５０へ伝導する過程にて種々の方向への振動が生じ、上記半導体チップ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。
【０００５】
上述のような従来の半導体部品製造装置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に対して上記電子部品の上記バンプ１１を押圧した後、上記電子部品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。
【０００６】
このようにバンプ１１と電極部２１とを接合させることで、携帯型の電話やパーソナルコンピュータも、さらに、小型軽量化が可能となった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０７−１４２５４５号公報
【特許文献２】特開平１０−０７５０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来において、上記接合実行中に上記接合の良否を判定することは行っていない。又、狭ピッチ電極での接合は高精度の実装設備が必要であり、さらに、接合時に不良が発生すると不良個所を修正することが不可能で、不良品は廃棄しなければならなかった。
【０００９】
従来の技術として、例えば、特許文献１に記載されている「フリップチップ部品の実装装置」では、赤外線撮像手段によって、フリップチップＩＣを実装する前後にバンプの状態や接合状態を確認し、良否判定に従って不良を取り除き、良品のみを次工程に進める実装方法であった。このような従来の実装方法は、ヒータ付きノズルで吸着されたフリップチップＩＣをプリント基板の所定の位置に移動させ実装し、その直後に下面から赤外線カメラで撮像し、画像データから基板の接合部のみを抽出して、接合部の位置ずれや接合面積を計算し、予め設定された許容値と比較することによって実装状態の良否を判定するものであった。
【００１０】
又、例えば、特許文献２に記載されている「フリップチップ部品の実装装置」では、ＣＣＤカメラを用いて、フリップチップＩＣをプリント基板に接合する直前に、バンプやバンプ頂頭部の導電性接着剤の量や形状を計測することによって電極の状態の良否を判定し、良品のみをプリント基板に接合する方法であった。
【００１１】
このように従来の技術において、赤外線カメラやＣＣＤカメラを用いてＩＣチップのバンプなど電極形状を抽出し、画像処理する方法では、接合状態を電極の形状や面積などの外観上でしか良否判定ができず、形状や面積などの外観上の検査では、バンプと電極箇所とが本当に接合されているか否かは正確に判定できないという問題があった。
【００１２】
又、従来の技術では、仮に、上記形状で不良を検出できたとしても、それを何らかの手を加えて良品にすることは不可能であり、歩留まりを向上できないという問題があった。
【００１３】
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、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の接合実行中に、上記バンプと上記電極箇所との接合の良否を判定し、さらには不良が発生しそうなときには接合条件を変更するバンプ接合判定装置及び方法、並びに上記バンプ接合判定装置を備えた半導体部品製造装置及び半導体部品製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１５】
本発明の第１態様におけるバンプ接合判定装置は、電子部品と回路基板とを相対的に振動させて上記電子部品の電極と上記回路基板の電極部とをバンプを介して接合して半導体部品を製造するときに該接合時におけるバンプ接合良否の判定を行うバンプ接合判定装置において、
上記接合の進行に起因する上記振動の減衰を検出する振動減衰検出装置と、
上記振動減衰検出装置にて検出された上記振動減衰に基づき上記接合の良否を判定する判定装置と、
を備える。
【００１６】
又、上記第１態様におけるバンプ接合判定装置において、上記振動減衰検出装置は、上記電子部品と上記回路基板とを相対的に振動させる振動発生装置に関するインピーダンス値であって、上記振動の減衰に応じて増加するインピーダンス値を検出し、
上記判定装置は、上記振動減衰に起因する上記インピーダンス値の増加傾向に基づき上記接合の良否を判定するように構成することもできる。
【００１７】
又、上記判定装置は、上記振動の作用開始時からの時間経過につれて上記インピーダンス値が増加し、かつ上記作用開始時からの接合必要時間経過時にて上記インピーダンス値が平衡値に達し、かつ上記接合必要時間経過時から安定時間、上記平衡値を維持するときに上記接合が良好であると判断するように構成することもできる。
【００１８】
又、上記電子部品と上記回路基板との相対的振動は、上記回路基板を固定して上記電子部品を振動させてなされるように構成することもできる。
さらに又、上記バンプ接合判定装置において、上記振動減衰検出装置は、レーザ光を利用して上記振動の振動幅を測定する測長装置を有し、上記判定装置は上記振動幅の減衰に基づき上記接合の良否を判定するように構成することもできる。
【００１９】
又、上記電子部品と上記回路基板との相対的振動が、上記回路基板を固定して上記電子部品を振動させてなされるとき、上記測長装置は上記レーザ光を振動測定面に対して直角に照射してその反射光に基づき上記振動幅を測長するように構成することもできる。
【００２０】
さらに又、上記バンプ接合判定装置において、上記振動減衰検出装置は、上記電子部品と上記回路基板とを相対的に振動させる振動発生装置に接続され上記振動発生装置における振動成分電流を分離する振動成分電流分離装置を備え、
上記判定装置は、上記振動成分電流分離装置から出力される上記振動成分電流に基づき上記接合の良否を判定するように構成することもできる。
【００２１】
本発明の第２態様におけるバンプ接合判定方法は、電子部品と回路基板とを相対的に振動させて上記電子部品の電極と上記回路基板の電極部とをバンプを介して接合するときに該接合時におけるバンプ接合良否の判定を行うバンプ接合判定方法において、
上記接合の進行に起因する上記振動の減衰を検出し、検出した振動減衰に基づき上記接合の良否を判定する。
【００２２】
本発明の第３態様における半導体部品製造装置は、上記第１態様におけるバンプ接合判定装置を備えた。
【００２３】
さらに本発明の第４態様の半導体部品製造装置は、超音波振動を用いて電子部品の電極と回路基板の電極部とをバンプを介して接合して半導体部品を製造する半導体部品製造装置において、
振動発生装置に対して上記超音波振動を発生させ、上記バンプを介して行われる接合中の上記振動発生装置に関するインピーダンスを送出するインピーダンス出力装置と、
送出される上記インピーダンスの変化と、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの良品インピーダンス変化とを比較して上記接合の良否を判断する接合判断装置と、
を備えた。
【００２４】
又、第４態様の半導体部品製造装置において、電子部品保持部材に上記電子部品を保持し上記電子部品保持部材を上記回路基板の厚み方向へ移動させて上記バンプを介して上記電子部品を上記回路基板上に圧力制御をしながら実装する圧力制御装置と、
上記圧力制御装置にて、上記バンプを介して上記電子部品を上記回路基板上に押圧するときの上記電子部品保持部材の変位を計測する計測装置と、をさらに備え、
上記接合判断装置は、さらに、上記計測装置が送出する上記電子部品保持部材変位の変化と、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの良品変位変化とを比較し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。
【００２５】
又、第４態様の半導体部品製造装置において、電子部品保持部材に上記電子部品を保持し上記電子部品保持部材を上記回路基板の厚み方向へ移動させて上記電子部品を上記回路基板上に圧力制御をしながら実装し、かつ上記バンプを介して上記電子部品を上記回路基板上に押圧するときの上記電子部品保持部材の押圧力を送出する圧力制御装置と、をさらに備え、
上記接合判断装置は、さらに、上記圧力制御装置が送出する上記電子部品保持部材の押圧力の変化と、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの良品押圧力変化とを比較し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。
【００２６】
又、第４態様の半導体部品製造装置において、上記圧力制御装置は、さらに、上記電子部品を上記回路基板上に押圧するときの上記電子部品保持部材の押圧力をさらに送出し、上記接合判断装置は、さらに、上記圧力制御装置が送出する上記電子部品保持部材の押圧力の変化と、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの良品押圧力の変化とを比較し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。
【００２７】
又、第４態様の半導体部品製造装置において、上記接合判断装置は、上記電子部品と上記回路基板との接合状態について上記接合中に不良と判断したときには、上記インピーダンス出力装置に対して、上記接合状態を改善させる、上記超音波振動の変更を行わせるように構成することもできる。
【００２８】
又、第４態様の半導体部品製造装置において、上記接合判断装置は、上記電子部品と上記回路基板との接合状態について上記接合中に不良と判断したときには、上記インピーダンス出力装置に対して上記接合状態を改善させる、上記超音波振動の変更を行わせ、かつ該超音波振動の変更のみでは上記接合状態の改善がなされないときには、上記圧力制御装置に対して上記接合状態を改善させる、上記圧力の変更を行わせるように構成することもできる。
【００２９】
又、第４態様の半導体部品製造装置において、上記インピーダンス出力装置から送出される上記インピーダンスの変化、上記計測装置が送出する上記電子部品保持部材変位の変化、及び上記圧力制御装置が送出する上記電子部品保持部材押圧力の変化を記憶する第１記憶装置と、
上記良品インピーダンス変化、上記良品変位変化、及び上記良品押圧力変化を記憶する第２記憶装置と、をさらに備え、
上記接合判断装置は、上記第１記憶装置及び上記第２記憶装置に記憶されている、上記インピーダンス変化と上記良品インピーダンス変化、上記電子部品保持部材変位変化と上記良品変位変化、及び上記電子部品保持部材押圧力変化と上記良品押圧力変化をそれぞれ比較し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。
【００３０】
又、第４態様の半導体部品製造装置において、上記接合判断装置による上記良否判断の結果を表示する表示装置と、
上記接合判断装置により上記電子部品と上記回路基板とが接合不良と判断されたときの上記インピーダンス変化を記憶する第３記憶装置と、をさらに備え、
上記接合判断装置は、上記電子部品と上記回路基板とが接合不良と判断されたときの上記インピーダンス変化を上記表示装置に表示させるとともに上記第３記憶装置に記憶させるように構成することもできる。
【００３１】
さらに本発明の第５態様の半導体部品製造方法は、超音波振動を用いて電子部品の電極と回路基板の電極部とをバンプを介して接合して半導体部品を製造する半導体部品製造方法において、
上記電極と上記電極部との接合開始から接合終了までの間における上記超音波振動の発生に関するインピーダンスの変化と、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの上記接合開始から上記接合終了までの間の良品インピーダンス変化とを比較して、上記接合の良否を判断する。
【００３２】
又、上記第５態様の半導体部品製造方法において、上記超音波振動を作用させ、かつ上記バンプを挟んで上記回路基板の厚み方向に上記電子部品と上記回路基板とが接近するように移動させて互いに押圧し、
上記インピーダンスの変化と上記良品インピーダンス変化との比較に加えて、さらに、上記接合開始から上記接合終了までの間における上記電子部品と上記回路基板との変位の変化と、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの上記接合開始から上記接合終了までの間における良品変位変化との比較、及び上記接合開始から上記接合終了までの間における上記電子部品と上記回路基板との押圧力の変化と、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの上記接合開始から上記接合終了までの間における良品押圧力変化との比較の少なくとも一方を行い、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。
【００３３】
又、上記第５態様の半導体部品製造方法において、さらに、上記電子部品と上記回路基板との接合状態について上記接合中に不良と判断したときには、上記接合状態を改善させる、上記超音波振動の変更を行うように構成することもできる。
【００３４】
又、上記第５態様の半導体部品製造方法において、上記超音波振動の変更のみでは上記接合状態の改善がなされないときには、上記バンプを挟んで上記回路基板の厚み方向に上記電子部品と上記回路基板とが接近するように移動させて互いに押圧するときの上記接合開始から上記接合終了までの間における上記電子部品と上記回路基板との押圧力について、上記接合状態を改善させる、上記押圧力の変更を行うように構成することもできる。
【発明の効果】
【００３５】
以上のように構成することで、本発明の第１態様のバンプ接合判定装置及び第２態様のバンプ接合判定方法によれば、振動減衰検出装置及び判定装置を備え、バンプと電極部又は電極との接合の進行に起因する振動の減衰を検出し、該振動減衰に基づき上記接合の良否を判定するようにしたので、接合実行中に上記接合の良否を判定することができる。
【００３６】
又、本発明の第３態様の半導体部品製造装置によれば、上述の第１態様及び第２態様のバンプ接合判定装置及び方法を備えることで、電子部品と回路基板との接合の良否を接合実行中に判定することができる。
【００３７】
又、本発明の第４態様の半導体部品製造装置、及び第５態様の半導体部品製造方法によれば、インピーダンス出力装置、圧力制御装置、計測装置、及び接合判断装置を備えたことで、接合中に超音波のインピーダンスや、電子部品保持部材の下降変位及び圧力をリアルタイムで測定し、上記インピーダンス、変位、又は圧力について、良品の場合の波形データと、接合中の波形データとを比較することにより、不良の接合状態を検出することができる。
【００３８】
又、良否の判定結果を表示する表示装置と、不良の波形データを記憶する第３記憶装置とを備えたことにより、不良品と判定された場合、当該半導体部品製造装置を停止させ、不良品の波形データを上記表示装置により表示し、不良品は取り除き、良品のみを次工程に進ませることで接合品質を向上することができる。
【００３９】
又、上記接合判断装置にて、接合中に不良品と判定された場合、上記接合判断装置は、接合中の波形データをリアルタイムで監視して、上記インピーダンス出力装置へ供給する電圧を変更して超音波振動を変更し、若しくは上記圧力制御装置の圧力値を変更して、又はこれら両方を変更して接合条件を変更するようにしたことにより、不良品の発生を防止し歩留まりを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態における半導体部品製造装置の一例を示す斜視図
【図２】図１に示すバンプ接合装置部分を拡大した斜視図
【図３】図１に示すボンディングステージ部分を拡大した斜視図
【図４】図１に示す制御装置の構成を示すブロック図
【図５】図１に示す制御装置へ供給されるインピーダンス値の変化を示すグラフであって良好な接合の場合におけるグラフ
【図６】図１に示す制御装置へ供給されるインピーダンス値の変化を示すグラフであって接合不良の場合の一例を示すグラフ
【図７】図１に示す半導体部品製造装置にて実行されるバンプ接合判定方法における動作を示すフローチャート
【図８】図１に示す半導体部品製造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
【図９】バンプ形状の他の例を示す図
【図１０】図１に示す半導体部品製造装置の第２実施形態の装置を示す斜視図
【図１１】図１０に示す半導体部品製造装置に備わる振動成分電流分離器及び制御装置の接続関係を示す図
【図１２】図１１に示す振動成分電流分離器の等価回路図
【図１３】図１に示す半導体部品製造装置の第３実施形態の装置を示す斜視図
【図１４】図１３に示す測長装置と半導体チップとの配置関係等を示す図
【図１５】図１３に示す測長装置にて測定される半導体チップの振動減衰を示すグラフ
【図１６】回路基板の電極部にバンプを形成した場合を示す図
【図１７】図１に示す半導体部品製造装置の第４実施形態の装置を示す斜視図
【図１８】図１７に示す半導体部品製造装置におけるバンプ接合装置及び制御装置部分の構成を示すブロック図
【図１９】図１８に示すバンプ接合装置にて接合動作を行った場合で良品接合時の超音波インピーダンス波形を示すグラフ
【図２０】図１８に示すバンプ接合装置にて接合動作を行った場合で良品接合時のＶＣＭのコイルに流れる電流波形を示すグラフ
【図２１】図１８に示すバンプ接合装置にて接合動作を行った場合で良品接合時のノズルの下降移動量を示すグラフ
【図２２】図１８に示すバンプ接合装置にて接合動作を行った場合で不良品接合時の超音波インピーダンス波形を示すグラフ
【図２３】図１８に示すバンプ接合装置にて接合動作を行った場合で不良品接合時のＶＣＭのコイルに流れる電流波形を示すグラフ
【図２４】図１８に示すバンプ接合装置にて接合動作を行った場合で不良品接合時のノズルの下降移動量を示すグラフ
【図２５】図１７に示す半導体部品製造装置において接合動作を実行したときの接合良否判定動作のフローチャート
【図２６】図２５に示す接合良否判定動作の変形例における動作フローチャートであって、インピーダンス波形を判定対象とする場合の動作フローチャート
【図２７】図２５に示す接合良否判定動作の変形例における動作フローチャートであって、電流波形を判定対象とする場合の動作フローチャート
【図２８】図２５に示す接合良否判定動作の変形例における動作フローチャートであって、位置波形を判定対象とする場合の動作フローチャート
【図２９】図２５に示す接合良否判定動作の変形例における動作フローチャートであって、インピーダンス波形、電流波形、及び位置波形を判定対象とする場合の動作フローチャート
【図３０】従来の半導体部品製造装置の一例を示す斜視図
【図３１】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
【図３２】電子部品に形成されているバンプの形状を示す図
【図３３】押しつぶされたバンプが接合完了接触面積に達した状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００４２】
本発明の実施形態における、バンプ接合判定装置、該バンプ接合判定装置にて実行されるバンプ接合判定方法、上記バンプ接合判定装置を備えた半導体部品製造装置、及び該半導体部品製造装置にて実行される半導体部品製造方法について、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。
【００４３】
又、上記「発明の開示」に記載した、「電子部品」の一例として本実施形態では、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半導体チップを例に採る。しかしながら上記電子部品は上記半導体チップに限定されるものではなく、例えば上記半導体チップが樹脂封止されたチップ部品であってその電極にバンプが形成されたような半導体チップ等であっても良い。
【００４４】
又、上記「発明の開示」に記載した、「振動減衰検出装置」の機能を果たす一例として、下記の、第２実施形態においては振動成分電流分離器が相当し、第３実施形態においては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、上記「発明の開示」に記載した、「判定装置」の機能を果たす一例として、下記の第２実施形態及び第３実施形態においては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、上記「発明の開示」に記載した、「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。
【００４５】
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。
【００４６】
又、以下に説明する各実施形態では、バンプは上記電子部品に形成されており該バンプを回路基板上の電極部へ接合して半導体部品を製造する場合を例に採るが、本発明の実施形態におけるバンプ接合判定装置及び方法、並びに半導体部品製造装置は、これに限定されるものではない。つまり、本発明の実施形態におけるバンプ接合判定装置及び方法、並びに半導体部品製造装置は、上述の場合とは逆の場合、つまり図１６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て半導体部品を製造するときに適用可能である。
【００４７】
第１実施形態；
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部品製造装置１０１の構造は、基本的に上述した半導体部品製造装置１の構造に類似するが、半導体部品製造装置１０１では詳細後述するバンプ接合判定方法を実行させる制御装置１１０を備えた点が特徴となる。即ち、半導体部品製造装置１０１は、大別して、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、回路基板搬送装置１０６、及び制御装置１１０を備える。ここで、上記部品供給装置１０２は上述した従来の部品供給装置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。
【００４８】
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スクライブされた状態のウエハ１１２がマガジンリフタ１１１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、上述のように本実施形態では、電子部品として上記半導体チップを例に採っているので、このような形態の部品供給装置１０２を備えるが、処理する電子部品の形態が異なればそれに対応して当然に部品供給装置の形態も変更されることになる。
【００４９】
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のそれぞれは、部品供給装置１０２に備わる突き上げ装置１２０にて上記半導体チップ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、上記バンプが回路基板２０の電極部２１に対向するように反転される。
【００５０】
尚、本実施形態において、上記ウエハ１１２は、強誘電体と呼ばれる、基板がＬｉＴａＯ３やＬｉＮｂＯ３等にてなるもので、上記バンプの材料は金である。
上記ボンディングステージ１０３は、図３に示すように、いわゆるボールねじ構造にてなり駆動部としてのモータ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。
【００５１】
バンプ接合装置１０５は、図３１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及び上記半導体チップ保持用であって電子部品保持部材の機能を果たす一例としてのノズル９３を備える。上記超音波振動発生装置９を構成する圧電素子９１は、発振器１３３を介して制御装置１１０に接続され、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バンプ１２と上記電極部２１との接合の良否を判定する。
【００５２】
さらに、図３１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。尚、半導体チップ１５０の保持方法としては、上述の吸着動作に限定されるものではなく、例えば機械的に保持するように構成することもできる。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。
【００５３】
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等と電気的に接続され、それぞれの動作制御を行う。尚、本実施形態では制御装置１１０は、半導体部品製造装置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に備わりバンプ接合の良否を判定するバンプ接合判定動作の制御を行うように、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。
【００５４】
以下には、本実施形態にて特徴的な制御動作であり制御装置１１０にて実行されるバンプ接合の良否判定動作制御について、図７を参照して詳しく説明する。尚、その他の装置に対する制御装置１１０の動作制御については従来と同様であるので、ここでの説明を省略する。
図７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に対向してバンプ１１を配置した後、ステップ２にて、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３３に示すバンプ１２の形状とする。ステップ３では、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、上記発振器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６０ＫＨｚの超音波振動であり、これにてノズル９３の半導体チップ１５０の保持部分において１〜２μｍの振幅が得られる。
【００５５】
上記超音波振動をバンプ１２へ作用させる期間中、発振器１３３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、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。
【００５６】
本実施形態では、制御装置１１０は、ステップ４にて、発振器１３３から圧電素子９１へ供給される電流値の変化を検出することで、上記インピーダンス値の変化を求めて、ステップ５にて該インピーダンス値の変化に基づきバンプ１２と電極部２１との接合の良否を判定するようにした。
【００５７】
より具体的に説明する。制御装置１１０には、機能的に図４に示すように振動減衰検出装置１４０及び判定装置１４１を備える。本実施形態における振動減衰検出装置１４０は、上述のように上記発振器１３３から圧電素子９１へ供給される電流値に基づき圧電素子９１におけるインピーダンス値の変化を検出することで、バンプ１２の振動の減衰を検出する。上記判定装置１４１は、上記振動減衰検出装置１４０にて検出された上記振動減衰に基づきバンプ１２と電極部２１との接合の良否を判定する。
【００５８】
該判定動作についてより詳しく説明する。尚、以下に説明する判定動作は、下記の本実施形態における条件下におけるものである。よって、該条件が変化するときには、以下に記載する具体的数値は変更されるものであるが、本実施形態における技術的思想は適用可能である。本実施形態にて用いる半導体チップ１５０には、金にてなるバンプ１１が合計２０個形成されており、又、該バンプ１１が押圧される上記電極部２１も金にてなる。又、バンプ接合装置１０５のノズル９３はステンレス製であり、吸着動作にて半導体チップ１５０を保持する。さらに、上記半導体チップ１５０は、強誘電体と呼ばれる、基板がＬｉＴａＯ３やＬｉＮｂＯ３等にてなるものである。又、バンプ１２の形状に成形されたとき、半導体チップ１５０には２０００ｇの荷重がかけられている。
【００５９】
図５にグラフ１４２にて示すように上記インピーダンス値は変化する。つまり、バンプ１２へ超音波振動を作用し始めた時刻ｔ１におけるインピーダンス値は約１５オームであり、バンプ１２と電極部２１との接合が完了したと判断できる時刻ｔ２におけるインピーダンス値は約４０オームである。又、本実施形態では、上記時刻ｔ１から上記時刻ｔ２までの時間は、約０．１〜０．２秒である。さらに上記接合が完了することで上記インピーダンス値は平衡値が維持される。
【００６０】
このようなことから、判定装置１４１において、バンプ１２と電極部２１とが良好に接合したと判断する条件として、本実施形態では、バンプ１２へ超音波振動の作用を開始したときからの時間経過につれて上記インピーダンス値が増加し、かつ上記作用開始時から接合必要時間が経過した時点にて上記インピーダンス値が平衡値に達し、かつ上記接合必要時間経過時から安定時間にて上記平衡値を維持することと定め、これらすべての条件が満たされたときに上記接合が良好であると判断する。
【００６１】
ここで、上記接合必要時間とは、バンプ１２へ超音波振動を作用させてからバンプ１２と電極部２１とが良好に接合するために必要な時間であり、以下に説明するように種々の条件により変動する時間であり、上記接合必要時間と上記安定時間とを加算した合計時間の１／３〜２／３に相当する時間である。具体的に本実施形態では上記時刻ｔ１から時刻ｔ２までに相当する。このような接合必要時間は、半導体チップ１５０に設けられているバンプ数やバンプ寸法、バンプ押圧力、加熱温度等により変化するものであるので、実際には予め実験等によって測定し決定しておく時間である。又、上記「良好な接合」とは、回路基板２０の電極部２１とバンプ１２との接合強度が半導体チップ１５０の電極１３とバンプ１２との接合強度に比べて同等若しくはそれ以上の接合状態を得られる場合をいう。例えば、直径が１００μｍ程度のバンプ１２の場合、６０〜７０ｇ／バンプの接合強度があれば上記良好な接合と言える。
【００６２】
又、上記安定時間は、図５に示す時刻ｔ２から時刻ｔ３までに相当し本実施形態では０．１秒に設定している。
又、上記平衡値は、上述のように予め実験等によって上記接合必要時間を求める際に同時に測定し決定しておく値であり、上記平衡値に達したとの判断は、上述のようにして予め定めた平衡値のほぼ１割以内に上記インピーダンス値が含まれたことで判断する。本実施形態の場合、上記平衡値は上記４０オームであり、４０±３オーム内に上記インピーダンス値が含まれたときに平衡値に達したと判断するように設定している。
【００６３】
尚、上記グラフ１４２は、上記インピーダンス変化を概略的に図示したものであり、実際にはインピーダンス値は微小に変化しながらグラフ１４２に示すように変化する。又、上記グラフ１４２では、時刻ｔ１から時刻ｔ２までほぼ直線的にインピーダンス値が増加しており増加変化率が一定の場合を示しているが、これに限定されず、例えばグラフ１４３に示すように上記増加変化率が変動する場合であっても良い。
【００６４】
又、上記インピーダンス値が上記接合必要時間内に上記平衡値に達し以後該平衡値を維持したとしても、接合終了後も不必要に超音波エネルギーを印加し続けることは接合部に過度のエネルギーを作用させることになり接合部を劣化させる。したがって、本実施形態では、上述したように上記接合必要時間と上記安定時間とを加算した上記合計時間の１／３〜２／３に相当する時間を上記接合必要時間とし、上記合計時間の残りの時間を上記安定時間としている。
上述したような判定基準から、例えば図６に示すグラフ１４４のように、上記インピーダンス値が上記安定時間の間、平衡値を維持しないような場合には、判定装置１４１は、良好な接合ができていないと判断する。
【００６５】
尚、本実施形態では、押圧動作のために半導体チップ１５０を移動させる駆動装置として上述のようにボイスコイルモータ１２１を使用しているが、これに限定されるものではなく、例えばいわゆるボールねじ構造とすることもできる。
上述のように構成される半導体部品製造装置１０１における動作について以下に説明する。
【００６６】
回路基板搬送装置１０６にて回路基板２０がボンディングステージ１０３に供給され、ボンディングステージ１０３上に吸着されながら加熱される。一方、マガジンリフタ装置１１１から部品供給装置１０２へ上記ウエハ１１２が移載され、部品供給装置１０２にてウエハ１１２の引き延ばしが行われる。そして、部品反転装置１０４が一つずつ半導体チップ１５０を部品供給装置１０２から保持し、反転する。次に、Ｘ軸ロボット１０８を駆動してバンプ接合装置１０５を部品反転装置１０４に対応する場所まで移動して、バンプ接合装置１０５のノズル９３にて上記反転された半導体チップ１５０を保持する。保持後、再びＸ軸ロボット１０８が駆動され、バンプ接合装置１０５はボンディングステージ１０３の上方まで移動する。次に、Ｘ軸ロボット１０８及びＹ軸ロボット１０７を駆動して、ボンディングステージ１０３に保持されている回路基板２０上で、半導体チップ１５０を接合すべき箇所にて、半導体チップ１５０のバンプ１１と上記電極部２１とが対応するように配置される。以後、バンプ１２と電極部２１との上述した接合動作が行われるとともに、制御装置１１０にて上記接合の良否判定が行われる。
【００６７】
回路基板２０上に接合すべきすべての半導体チップ１５０の接合が終了した後、ボンディングステージ１０３は回路基板搬送装置１０６へ移動され、回路基板搬送装置１０６はボンディングステージ１０３から回路基板２０を次工程へ搬送する。このとき、上記接合が不良と判断された半導体チップ１５０を含む回路基板２０は、良品から区別され廃棄等の処理が取られる。
【００６８】
以上説明したように本実施形態のバンプ接合判定装置及びバンプ接合判定方法によれば、制御装置１１０にて接合時における圧電素子９１のインピーダンス値を測定し該インピーダンス値の変化に基づきバンプ１２と電極部２１との接合の良否判定を行うことから、接合実行中に上記接合の良否を判定することができる。
【００６９】
尚、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８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８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。
【００７０】
又、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８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。
【００７１】
又、上述の実施形態では、半導体チップ１５０に形成されているバンプ１１は、図３２に示すような形状にてなる場合を例に採るが、このようなバンプ１１に限定されるものではなく、例えば図９に示すような頂点部分２５０が複数存在するようなバンプにも適用可能である。
【００７２】
第２実施形態；
上述の第１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の振動の減衰について圧電素子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、上記振動の減衰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。
【００７３】
例えば、図１０〜図１２に示す半導体部品製造装置３０１のように、制御装置３１０と振動成分電流分離器３１１とを備え、振動成分電流分離器３１１にて超音波振動発生装置９の発振素子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３１０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し上記接合の良否を判定するようしてもよい。尚、上記半導体部品製造装置３０１は、半導体部品製造装置１０１における制御装置１１０に代えて制御装置３１０を設け、さらに上記振動成分電流分離器３１１を備えた構成であり、これ以外の構成については半導体部品製造装置１０１における構成と変わるところはない。
【００７４】
上記振動成分電流分離器３１１は、図１２の等価回路にて示される構成をなし、コンデンサ３１２部分の振動成分電流分離部と、コイル３１３部分、コンデンサ３１４部分、抵抗３１５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３１０へ送出する。本実施形態では、上記コンデンサ３１２は、１．２２７１２ｎＦであり、上記コイル３１３は２０．９４０７ｍＨであり、上記コンデンサ３１４は２９５．１４４ｐＦであり、上記抵抗３１５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。
【００７５】
このように振動成分電流分離器３１１及び制御装置３１０を備え、第１実施形態の場合のように発振器１３３を介さず、発振素子９１の振動成分電流のみを直接に検出して、該振動成分電流に基づき上記接合の良否を判定することから、上述の第１実施形態に比べてより高い精度にて上記接合の良否を判定することができる。
尚、半導体部品製造装置３０１のその他の動作は、上述した半導体部品製造装置１０１における動作と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００７６】
第３実施形態；
上述の第１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の振動の減衰について圧電素子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、上記振動の減衰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。
【００７７】
例えば、図１３に示す半導体部品製造装置４０１のように、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、上記半導体部品製造装置４０１は、半導体部品製造装置１０１における制御装置１１０に代えて制御装置４１０を設け、さらに上記測長装置４１１を備えた構成であり、これ以外の構成については半導体部品製造装置１０１における構成と変わるところはない。
【００７８】
第３実施形態では、上記測長装置４１１は、図１４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の振動の減衰を直接に測定する。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減衰は、図１５に示すグラフ４１２のような変化を示す。
【００７９】
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減衰情報に基づき、上述の制御装置１１０における上記判定装置１４１の場合同様に以下のように判定動作を行う。
即ち、バンプ１２へ超音波振動の作用を開始したときからの時間経過につれて半導体チップ１５０の振動が減少すること、上記作用開始時から上記接合必要時間が経過した時点にて振動値が平衡値に達すること、上記接合必要時間経過時から安定時間にて上記平衡値を維持することのこれらすべての条件が満たされたときに、上記制御装置４１０は上記接合が良好であると判断する。
【００８０】
尚、本実施形態では上述のように上記レーザ光を半導体チップ１５０に照射した。このようにバンプ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１４に示すように、ノズル９３における半導体チップ保持部分の側面９５や、超音波ホーン９２の側面９６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。
このような第３実施形態におけるバンプ接合判定装置であっても、接合実行中に上記接合の良否を判定することができる。
尚、半導体部品製造装置４０１のその他の動作は、上述した半導体部品製造装置１０１における動作と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００８１】
第４実施形態；
本第４実施形態は、上述した第１実施形態の半導体部品製造装置１０１の変形例であり、図１７に当該第４実施形態の半導体部品製造装置５０１の構成を示す。
当該半導体部品製造装置５０１の構成は、半導体部品製造装置１０１の構成に類似しており、半導体部品製造装置１０１の制御装置１１０に代えて制御装置５１０を設け、バンプ接合装置１０５に代えてバンプ接合装置５０５を設けている。半導体部品製造装置５０１におけるその他の構成については、半導体部品製造装置１０１の構成と変わるところはない。よって、以下には、バンプ接合装置５０５及び制御装置５１０について説明し、その他の構成部分についての説明は省略する。
【００８２】
バンプ接合装置５０５及び制御装置５１０の制御構成を図１８に示す。図１８において、１２１は上述したボイスコイルモータ（以下、「ＶＣＭ」と記す場合もある）であり、９３は、部品保持部材の機能を果たす一例であり、上記半導体チップ１５０を吸着するノズルである。９は、上述したように圧電素子９１を有する超音波振動発生装置であり、回路基板２０上に半導体チップ１５０が載置されたとき、インピーダンス出力装置の機能を実行する一例としての超音波発振器１３３からの指示により超音波振動を発生して回路基板２０と半導体チップ１５０とを接合する。５２１はＶＣＭ１２１の内部に取り付けられており、計測装置の機能を実行する一例であるリニアセンサであり、ノズル９３の上下方向への移動における現在位置を計測するためのものである。５２２は、ノズル圧力制御装置の機能を実行する一例としてのＶＣＭ１２１のドライバである。ＶＣＭドライバ５２２には、上記リニアセンサ５２１からノズル９３の位置情報５３７が供給され、ＶＣＭドライバ５２２は、ノズル９３の位置及び速度、並びにＶＣＭ１２１へ供給する電流のフィードバック制御を実行する。尚、上記電流のフィードバック制御によりバンプ１１を介して半導体チップ１５０が回路基板２０上に圧力制御されて押圧される。１３３は上述した超音波発振器であり、バンプ１１を介して行われる半導体チップ１５０と回路基板２０との接合中において上記超音波振動発生装置９におけるインピーダンスを送出する。５２３はＡ／Ｄ変換器であり、本実施形態では、超音波発振器１３３が送出するインピーダンス信号５２４、ＶＣＭドライバ５２２が送出する電流信号５２５、及びＶＣＭドライバ５２２が送出する現在位置信号５２６の各アナログ信号をディジタル信号に変換する。ここで、上記電流信号５２５は、バンプ１１を介して行われる回路基板２０への半導体チップ１５０の押圧力に関する情報を表している。尚、本実施形態では、後述のように、インピーダンス、上記電流信号に基づく押圧力、及び上記位置信号に基づく変位量の３つに基づいて半導体チップ１５０と回路基板２０との接合の良否を判断することから、Ａ／Ｄ変換器５２３は、上記３つの情報についてＡ／Ｄ変換を行うが、上記インピーダンスのみに基づいて上記接合の良否を判断することもできるので、最低限、上記インピーダンス信号５２４についてＡ／Ｄ変換を行えば良い。５２７は、第１記憶装置の機能を実行する一例としての先入れ先出しメモリ（以下、「ＦＩＦＯ」と記す）であり、Ａ／Ｄ変換器５２３で逐次変換された、インピーダンス信号５２４、上記電流信号５２５、上記現在位置信号５２６のディジタル信号を一時的に格納する。５２８は、バンプ１１を介して行われる半導体チップ１５０と回路基板２０との接合が良好に行われた良品の場合における、上記インピーダンス信号５２４、上記電流信号５２５、及び上記現在位置信号５２６のディジタル化された波形データが格納されている、第２記憶装置の機能を実行する一例としての第２メモリである。又、該第２メモリ５２８には、各種の半導体チップ１５０毎、回路基板２０毎に良品波形データを格納しており、現在使用中の半導体チップ１５０及び回路基板２０に対応した良品波形データが読み出される。５２９は、バンプ１１を介して行われる半導体チップ１５０と回路基板２０との接合が不良であったときの、上記インピーダンス信号５２４、上記電流信号５２５、及び上記現在位置信号５２６のディジタル化された波形データを格納する、第３記憶装置の機能を実行する一例としての第３メモリである。このように本実施形態では、第３メモリ５２９は、上記３つの波形データを記憶するが、最低限、インピーダンス信号５２４のディジタル信号を格納すればよい。５３０はＶＣＭドライバ５２２、超音波発振器１３３等の動作制御を行いバンプ接合動作を制御する中央演算処理装置（以下、「ＣＰＵ」と記す）であり、接合判断装置の機能を実行する一例に相当する。尚、接合判断動作については、以下の動作説明にて詳しく説明する。又、本実施形態では、上述の、ＦＩＦＯ５２７、第２メモリ５２８、第３メモリ５２９、及びＣＰＵ５３０は、上記制御装置５１０に含まれている。
５３１は表示装置である。
【００８３】
次に、このように構成されるバンプ接合装置５０５及び制御装置５１０にて実行される動作について、特に上記接合判断動作について、図１８〜図２５を参照して説明する。
まず、半導体チップ１５０を吸着したノズル９３は、ＶＣＭ１２１によって回路基板２０の上面まで下降する。半導体チップ１５０が回路基板２０に接触する直前、即ちバンプ１１が回路基板２０の電極部２１に接触した時点で、ＶＣＭドライバ５２２は、ＣＰＵ５３０からの指令信号５３２によって、位置制御方式から電流制御方式に切り替えられ、ＶＣＭ１２１のコイルに一定の電流５３６を流すことにより、予め設定された圧力の制御を実行する。同時に、ＣＰＵ５３０は超音波発振信号５３３を超音波発振器１３３へ送出して、半導体チップ１５０の電極１３に形成されているバンプ１１と、回路基板２０の電極部２１との接合を開始する。即ち、上記超音波発振信号５３３の供給により、超音波発振器１３３は、超音波振動発生装置９に６０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚのＳＩＮ波の電圧５３４を加えることにより、ノズル９３の先端に吸着された半導体チップ１５０を振動させることができる。又、超音波発振器１３３は発振中に超音波振動発生装置９からフィードバックされる電流５３５と上記ＳＩＮ波の電圧５３４とに基づいて、インピーダンスを求めて、超音波インピーダンス信号５２４としてＡ／Ｄ変換器５２３へ出力する。
【００８４】
接合中、Ａ／Ｄ変換器５２３によって、インピーダンス信号５２４や電流信号５２５、現在位置信号５２６をディジタル信号に変換し、変換されたこれら３つのディジタル信号は、逐次、ＦＩＦＯ５２７に格納され、ＦＩＦＯ５２７からＣＰＵ５３０へ供給される。よって、ＣＰＵ５３０は、図１９〜図２１に示す各波形情報を得ることができる。尚、図１９〜図２１には、接合開始から接合終了までの各波形情報が図示されているが、ＣＰＵ５３０は、接合進行中、接合動作開始時点からリアルタイムにて上記各波形情報を得る。
【００８５】
ここで、図１９は、良好な接合の場合における接合開始から接合終了までの、時間経過と超音波インピーダンスとの関係を示す波形データを示す。該波形データから分かるように、半導体チップ１５０のバンプ１１が回路基板２０に接触し、超音波振動を与えると、始めは、半導体チップ１５０のバンプ１１と回路基板２０の電極部２１とが接合していないため、超音波振動発生装置９における負荷が軽くインピーダンスも小さい。一方、しだいに接合してくると上記負荷が重くなりインピーダンスも大きくなる。一定の時間が経過すると、インピーダンスも変化しなくなる。図２０は、良好な接合の場合における接合開始から接合終了までの、時間経過とＶＣＭ１２１のコイルに流れる電流との関係を示す波形データを示す。該波形データに示すように、ＶＣＭ１２１のコイルに流れる電流は、接合開始においては小さくし、徐々に大きくするという指令を、ＣＰＵ５３０はＶＣＭドライバ５２２に送出している。図２１は、良好な接合の場合における接合開始から接合終了までの、時間経過とノズル９３の下降移動量との関係を示す波形データを示す。該波形データから分かるように、ノズル９３の下降移動量は、接合中、徐々に下降し、接合が完了すればそれ以上、下降しないので一定になる。
【００８６】
一方、図２２〜図２４には、接合不良の場合における接合開始から接合終了までの、時間経過と超音波インピーダンスとの関係を示す波形データ、時間経過とＶＣＭ１２１のコイルに流れる電流との関係を示す波形データ、時間経過とノズル９３の下降移動量との関係を示す波形データがそれぞれ示されている。図２２に示す超音波インピーダンス波形では、始めは、半導体チップ１５０のバンプ１１と回路基板２０の電極部２１とが接合していないため、超音波振動発生装置９における負荷が軽くインピーダンスも小さい。図１９に示す良品の場合と比べると、不良品の場合には時間が経過してもインピーダンスは少しずつしか増加せず、一定時間が経過しても、インピーダンスは変化し続ける。よって接合不良とみなせる。図２３に示すＶＣＭ１２１のコイルに流れる電流波形では、図２０に示す良品の場合に比べて、不良品の場合には指令値に対して突発的な波形が観測される場合があり、該突発的な波形は半導体チップ１５０のバンプ１１が何らかの原因でつぶれた可能性を示している。よって接合不良とみなせる。又、図２４に示すノズル９３の下降移動量の波形によれば、接合中は徐々に下降しているが、接合が完了しても、設定された移動量よりも小さい。このような場合、接合不良とみなせる。
【００８７】
このように本実施形態では、３種の波形データから接合の良否を判断するが、接合の良否を最も的確に検出するのは上記インピーダンス変化であることから、最低限、インピーダンス変化を判定することで、接合の良否を判断するようにしてもよい。
【００８８】
次に、図２５に示す動作フローチャートを参照して、上記接合中におけるバンプ接合装置５０５及び制御装置５１０の接合判定動作について説明する。
接合を開始すると、ＣＰＵ５３０は、ステップ＃５１でＶＣＭ１２１の制御方式を位置フィードバック制御から電流フィードバック制御方式に切り換えて、ステップ＃５２にて超音波発振器１３３をＯＮにして超音波振動発生装置９を動作させ、超音波振動を発振させる。予め接合時間として設定しているｔ［ｍｓ］時間が経過するまでの間にて、以下のステップ＃５４〜ステップ＃５６の処理が実行されるが、ステップ＃５３では、上記接合時間の経過の有無が判断される。
【００８９】
上記接合時間が経過していない場合における、ステップ＃５４では、上述したように、Ａ／Ｄ変換器５２３から送出された、接合動作中のサンプリング時刻における、インピーダンス信号５２４、電流信号５２５、及び現在位置信号５２６のディジタル変換信号がＦＩＦＯ５２７に送出される。ステップ＃５５では、ＦＩＦＯ５２７に格納された各波形データのノイズ成分を除去するためにフィルタリング処理が実行される。ステップ＃５６では、ＣＰＵ５３０は、予め第２メモリ５２８に記憶されている、接合動作開始時刻から当該サンプリング時刻までにおいて、図１９〜図２１に示すような良品波形データと、ＦＩＦＯ５２７から供給された上記フィルタリング処理された３つの波形データとについて、本実施形態ではそれら全てについて比較を行う。上述のように第２メモリ５２８には、各種の半導体チップ１５０や回路基板２０毎に、上記インピーダンス、上記電流、及び上記ノズル移動量の３つの波形データが格納されているので、ＣＰＵ５３０は現在使用中の半導体チップ１５０や回路基板２０に対応した上記３つの波形データを読み出す。そしてＣＰＵ５３０は、上記３つの波形データのそれぞれの差の絶対値の全てが、予め設定されているそれぞれの許容値を超えるときには、接合不良と見なしステップ＃５７に進み、当該バンプ接合装置５０５を停止させる。一方、上記３つの波形データのそれぞれの差の絶対値のいずれか一つでも上記許容値以下であるときには、ステップ＃５３に移行する。そして、上記接合時間ｔ［ｍｓ］時間が経過していなければ、再度、接合良否判定のためのサンプリングを行い、ステップ＃５４からステップ＃５６を実行する。一方、上記接合時間ｔ［ｍｓ］時間が経過したときには、次工程へ進む。
【００９０】
尚、本実施形態のように上記３つの波形データの全てについて比較を行いこれら３つのデータの全てが許容値を超えるのときに接合不良とみなす代わりに、以下のように動作してもよい。つまり、上記３つのデータのいずれか一つが許容値を超えるときには接合不良とみなし、上記３つのデータの全てが許容値以下のときにのみ接合良好とみなしてもよい。さらに又、上記３つの波形データの内、いずれか一つについてのみ、上記接合良否判断を行ってもよい。このとき、上述のように上記インピーダンス信号がより的確に接合良否を表すことから、インピーダンス信号について接合良否判断を行うのが、好ましい。又、上記インピーダンス信号と上記現在位置信号とについて、又は上記インピーダンス信号と上記電流信号とについて、接合良否判断を行い、両者の内、少なくとも一方にて接合不良とみなされたときには接合不良と判断するようにしてもよい。あるいはまた、上記３つの波形データについて順次上記接合良否判断を行い、接合不良が見つかった時点で、接合不良と判断するようにしてもよい。この場合、まず最初に、上記インピーダンス信号について良否判断を行うのが好ましい。
【００９１】
次のステップ＃５８では、ＣＰＵ５３０は、本実施形態では上述の３つの不良波形データを第３メモリ５２９に格納し、ステップ＃５９にて、該不良波形データを表示装置５３１に表示する。同時に、ブザー５３８をＯＮ、停止のランプ５３９を点灯して、作業者に接合不良が発生したことを通知する。
上述した動作にて、例えば半導体チップ１５０の電極１３に設けたバンプ１１と回路基板２０の電極部２１との接合中に超音波振動発生装置９におけるインピーダンスやＶＣＭ１２１へ供給する電流、ノズル９３の下降移動量を計測し、それらの波形データを良品波形データと比較することによって、不良品は取り除き、良品のみを次工程に進ませることで接合品質を向上することができる。
さらに、又、上述した動作の変形例として、図２６〜図２９に示す接合判定動作を行わせることもできる。尚、図２６〜図２９において、図２５に示す動作と同じ動作については同じステップ番号を付し、ここでの説明を省略する。
【００９２】
図２６〜図２９に示す動作は、半導体チップ１５０の電極１３に形成されているバンプ１１と、回路基板２０の電極部２１との接合中に、該接合不良を検出したときには、良好な接合となるように接合条件を変更するようにし、さらに、上述した接合時間ｔ［ｍｓ］内での接合良否判断に加えて上記接合条件変更の回数ｎによっても接合良否判断を行うようにした。以下に詳しく説明する。
【００９３】
図２６において、上述のステップ＃５２とステップ＃５３との間にステップ＃６０を設け、該ステップ＃６０では、上記接合条件変更回数ｎの初期値をゼロにリセットする。
上述のステップ＃５５の次のステップ＃６１では、上記接合中にて、ＣＰＵ５３０は、ＦＩＦＯ５２７から送出され上記フィルタリング処理がなされた上記インピーダンス波形データと、第２メモリ５２８から読み出した良品インピーダンス波形データとを比較する。そして、その差の絶対値が予め設定された許容値を超えるときには、ステップ＃６４に進む。ステップ＃６４では、ＣＰＵ５３０は、当該サンプリング時刻においては不良になりつつあるバンプ１１と電極部２１との接合状態が良好に転じるように、超音波発振器１３３に対して超音波振動発生装置９への超音波出力電圧を大きく又は小さくして、接合条件の変更を行う。このようにステップ＃６４にて１回、接合条件を変更したことから、ステップ＃６５にて、上記接合条件変更回数ｎに１を加える。そしてステップ＃６８では、上記接合条件変更回数ｎが予め設定している設定回数を超えるか否かが判断され、超えていなければステップ＃５３に戻る。ステップ＃５３では上述した動作が行われる。一方、上記設定回数を超えている場合、つまり上記設定回数にわたり修復を試みたが接合状態が改善されない場合には、修復不可能と判断して、上述したステップ＃５８に進む。
【００９４】
又、上述したインピーダンス波形に基づいた接合判断に代えて、図２７に示すように、上記電流波形データに基づいて接合判断を行っても良い。つまり、上記ステップ＃５５の次工程としてステップ＃６２へ移行する。ステップ＃６２では、上記接合中にて、ＣＰＵ５３０は、ＦＩＦＯ５２７から送出され上記フィルタリング処理がなされた上記電流波形データ、即ち半導体チップ１５０の回路基板２０への押圧力に関するデータと、第２メモリ５２８から読み出した良品電流波形データとを比較する。そして、その差の絶対値が予め設定された許容値を超えるときには、ステップ＃６６に進む。ステップ＃６６では、ＣＰＵ５３０は、当該サンプリング時刻においては不良になりつつあるバンプ１１と電極部２１との接合状態が良好に転じるように、ＶＣＭドライバ５２２に対してＶＣＭ１２１への電流値を大きく又は小さくして上記押圧力を変化させ、接合条件の変更を行う。このようにステップ＃６６にて１回、接合条件を変更したことから、ステップ＃６９にて、上記接合条件変更回数ｎに１を加える。そして上述のステップ＃６８へ移行する。
【００９５】
さらに、上述したインピーダンス波形及び電流波形に基づいた接合判断に代えて、図２８に示すように、上記位置波形データに基づいて接合判断を行っても良い。つまり、上記ステップ＃５５の次工程としてステップ＃６３へ移行する。ステップ＃６３では、上記接合中にて、ＣＰＵ５３０は、ＦＩＦＯ５２７から送出され上記フィルタリング処理がなされた上記位置波形データ、即ち半導体チップ１５０つまり該半導体チップ１５０を保持しているノズル９３の昇降方向における変位量に関するデータと、第２メモリ５２８から読み出した良品位置波形データとを比較する。そして、その差の絶対値が予め設定された許容値を超えるときには、ステップ＃６７に進む。ステップ＃６７では、ＣＰＵ５３０は、当該サンプリング時刻においては不良になりつつあるバンプ１１と電極部２１との接合状態が良好に転じるように、ＶＣＭドライバ５２２に対してＶＣＭ１２１への電流値を大きく又は小さくして上記押圧力を変化させて接合条件の変更を行うとともに、超音波発振器１３３に対して超音波振動発生装置９への超音波出力電圧を大きく又は小さくして接合条件の変更を行う。このようにステップ＃６７にて１回、接合条件を変更したことから、ステップ＃７０にて、上記接合条件変更回数ｎに１を加える。そして上述のステップ＃６８へ移行する。
【００９６】
さらに又、図２９に示すように、ステップ＃５５の次に、まず、ステップ＃６１を実行し、該ステップ＃６１にて、上記インピーダンス波形データと良品インピーダンス波形との差の絶対値が上記許容値を超えていないとき、つまり、インピーダンス波形上では良好に接合が進行していると判断されたときには、上記ステップ＃６２を実行し、ステップ＃６２にて、上記電流波形上では良好に接合が進行していると判断されたときには、ステップ＃６３を実行するように構成することもできる。
【００９７】
本実施形態では、上記ステップ＃６８における上記設定回数は１０回前後の適宜な値を設定しており、又、上記ステップ＃５３における接合時間ｔ［ｍｓ］は２００〜５００ｍｓ内の適宜な値を設定している。
図２６〜図２９に示す動作を実行することによって、超音波振動発生装置９におけるインピーダンスやＶＣＭ１２１へ供給する電流、ノズル９３の下降移動量を計測し、それらの波形データをリアルタイムで監視することによって、接合中に接合状態が悪化した場合には、接合条件を変更することにより、不良品の発生を防止し歩留まりを向上することができる。
【００９８】
尚、該第４実施形態では、半導体チップ１５０側を超音波振動させる形態にて説明したが、該形態に限定されるものではなく、上述の第１実施形態にて述べたように、半導体チップ１５０と回路基板２０とは相対的に超音波振動されればよい。又、該第４実施形態では、半導体チップ１５０を回路基板２０へ移動させる形態にて説明したが、該形態に限定されるものではなく、上述の第１実施形態にて述べたように、半導体チップ１５０と回路基板２０とは相対的に移動されればよい。
【００９９】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【符号の説明】
【０１００】
９ 超音波振動発生装置
１１ バンプ
１０１ 半導体部品製造装置
１１０ 制御装置
１４０ 振動減衰検出装置
１４１ 判定装置
３０１ 半導体部品製造装置
３１０ 制御装置
３１１ 振動成分電流分離器
４０１ 半導体部品製造装置
４１０ 制御装置
４１１ 測長装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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て半導体部品を製造するときの、例えば、電極にバンプが設けられている電子部品を回路基板上の電極部へ上記バンプを接合させるときの上記バンプと上記電極部との接合の良否を判定するバンプ接合判定装置及び方法、並びに上記バンプ接合判定装置を備えた半導体部品製造装置及び半導体部品製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を回路基板上へ電気的に接続しかつ固定する方法として、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、電子部品の電極にバンプを形成した電子部品の上記バンプを回路基板上の電極部へ接合する方法を例に採る。このようなバンプ接合方法を実行する装置として、図３０に示す半導体部品製造装置１が存在する。該半導体部品製造装置１は、大別して、部品供給装置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】
上記部品供給装置２は、上記電子部品の一例である半導体チップを供給する装置であり、上記回路基板搬送装置６は当該半導体部品製造装置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、上記部品供給装置２から上記半導体チップを保持し該半導体チップの電極１３に形成されているバンプ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、保持した半導体チップを反転する装置である。上記バンプ接合装置５は、上記半導体チップを保持する保持装置と、保持した半導体チップ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から上記半導体チップ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、保持している半導体チップを上記Ｚ方向駆動装置５１の駆動により押圧して上記バンプの接合を行う装置である。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は図３２に示すような形状であり、直径寸法Ｉは、約１００μｍであり、半導体チップ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３３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。
【０００４】
又、上記回路基板２０上へ接合すべき上記半導体チップの位置合わせは、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３１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、上記半導体チップ１５０を保持するノズル９３が固定されており、圧電素子９１の上記振動により、ノズル９３、即ちノズル９３に保持されている半導体チップ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半導体チップ１５０へ伝導する過程にて種々の方向への振動が生じ、上記半導体チップ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。
【０００５】
上述のような従来の半導体部品製造装置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に対して上記電子部品の上記バンプ１１を押圧した後、上記電子部品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。
【０００６】
このようにバンプ１１と電極部２１とを接合させることで、携帯型の電話やパーソナルコンピュータも、さらに、小型軽量化が可能となった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０７−１４２５４５号公報
【特許文献２】特開平１０−０７５０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来において、上記接合実行中に上記接合の良否を判定することは行っていない。又、狭ピッチ電極での接合は高精度の実装設備が必要であり、さらに、接合時に不良が発生すると不良個所を修正することが不可能で、不良品は廃棄しなければならなかった。
【０００９】
従来の技術として、例えば、特許文献１に記載されている「フリップチップ部品の実装装置」では、赤外線撮像手段によって、フリップチップＩＣを実装する前後にバンプの状態や接合状態を確認し、良否判定に従って不良を取り除き、良品のみを次工程に進める実装方法であった。このような従来の実装方法は、ヒータ付きノズルで吸着されたフリップチップＩＣをプリント基板の所定の位置に移動させ実装し、その直後に下面から赤外線カメラで撮像し、画像データから基板の接合部のみを抽出して、接合部の位置ずれや接合面積を計算し、予め設定された許容値と比較することによって実装状態の良否を判定するものであった。
【００１０】
又、例えば、特許文献２に記載されている「フリップチップ部品の実装装置」では、ＣＣＤカメラを用いて、フリップチップＩＣをプリント基板に接合する直前に、バンプやバンプ頂頭部の導電性接着剤の量や形状を計測することによって電極の状態の良否を判定し、良品のみをプリント基板に接合する方法であった。
【００１１】
このように従来の技術において、赤外線カメラやＣＣＤカメラを用いてＩＣチップのバンプなど電極形状を抽出し、画像処理する方法では、接合状態を電極の形状や面積などの外観上でしか良否判定ができず、形状や面積などの外観上の検査では、バンプと電極箇所とが本当に接合されているか否かは正確に判定できないという問題があった。
【００１２】
又、従来の技術では、仮に、上記形状で不良を検出できたとしても、それを何らかの手を加えて良品にすることは不可能であり、歩留まりを向上できないという問題があった。
【００１３】
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、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の接合実行中に、上記バンプと上記電極箇所との接合の良否を判定し、さらには不良が発生しそうなときには接合条件を変更するバンプ接合判定装置及び方法、並びに上記バンプ接合判定装置を備えた半導体部品製造装置及び半導体部品製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１５】
本発明の第１態様におけるバンプ接合判定装置は、電子部品と回路基板とを相対的に振動させて上記電子部品の電極と上記回路基板の電極部とをバンプを介して接合して半導体部品を製造するときに該接合時におけるバンプ接合良否の判定を行うバンプ接合判定装置において、
上記接合の進行に起因する上記振動の減衰を検出する振動減衰検出装置と、
上記振動減衰検出装置にて検出された上記振動減衰に基づき上記接合の良否を判定する判定装置と、
を備える。
【００１６】
又、上記第１態様におけるバンプ接合判定装置において、上記振動減衰検出装置は、上記電子部品と上記回路基板とを相対的に振動させる振動発生装置に関するインピーダンス値であって、上記振動の減衰に応じて増加するインピーダンス値を検出し、
上記判定装置は、上記振動減衰に起因する上記インピーダンス値の増加傾向に基づき上記接合の良否を判定するように構成することもできる。
【００１７】
又、上記判定装置は、上記振動の作用開始時からの時間経過につれて上記インピーダンス値が増加し、かつ上記作用開始時からの接合必要時間経過時にて上記インピーダンス値が平衡値に達し、かつ上記接合必要時間経過時から安定時間、上記平衡値を維持するときに上記接合が良好であると判断するように構成することもできる。
【００１８】
又、上記電子部品と上記回路基板との相対的振動は、上記回路基板を固定して上記電子部品を振動させてなされるように構成することもできる。
さらに又、上記バンプ接合判定装置において、上記振動減衰検出装置は、レーザ光を利用して上記振動の振動幅を測定する測長装置を有し、上記判定装置は上記振動幅の減衰に基づき上記接合の良否を判定するように構成することもできる。
【００１９】
又、上記電子部品と上記回路基板との相対的振動が、上記回路基板を固定して上記電子部品を振動させてなされるとき、上記測長装置は上記レーザ光を振動測定面に対して直角に照射してその反射光に基づき上記振動幅を測長するように構成することもできる。
【００２０】
さらに又、上記バンプ接合判定装置において、上記振動減衰検出装置は、上記電子部品と上記回路基板とを相対的に振動させる振動発生装置に接続され上記振動発生装置における振動成分電流を分離する振動成分電流分離装置を備え、
上記判定装置は、上記振動成分電流分離装置から出力される上記振動成分電流に基づき上記接合の良否を判定するように構成することもできる。
【００２１】
本発明の第２態様におけるバンプ接合判定方法は、電子部品と回路基板とを相対的に振動させて上記電子部品の電極と上記回路基板の電極部とをバンプを介して接合するときに該接合時におけるバンプ接合良否の判定を行うバンプ接合判定方法において、
上記接合の進行に起因する上記振動の減衰を検出し、検出した振動減衰に基づき上記接合の良否を判定する。
【００２２】
本発明の第３態様における半導体部品製造装置は、上記第１態様におけるバンプ接合判定装置を備えた。
【００２３】
さらに本発明の第４態様の半導体部品製造装置は、超音波振動を用いて電子部品の電極と回路基板の電極部とをバンプを介して接合して半導体部品を製造する半導体部品製造装置において、
振動発生装置に対して上記超音波振動を発生させ、上記バンプを介して行われる接合中の上記振動発生装置に関するインピーダンスを送出するインピーダンス出力装置と、
送出される上記インピーダンスの変化と、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの良品インピーダンス変化とを比較して上記接合の良否を判断する接合判断装置と、
を備えた。
【００２４】
又、第４態様の半導体部品製造装置において、電子部品保持部材に上記電子部品を保持し上記電子部品保持部材を上記回路基板の厚み方向へ移動させて上記バンプを介して上記電子部品を上記回路基板上に圧力制御をしながら実装する圧力制御装置と、
上記圧力制御装置にて、上記バンプを介して上記電子部品を上記回路基板上に押圧するときの上記電子部品保持部材の変位を計測する計測装置と、をさらに備え、
上記接合判断装置は、さらに、上記計測装置が送出する上記電子部品保持部材変位の変化と、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの良品変位変化とを比較し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。
【００２５】
又、第４態様の半導体部品製造装置において、電子部品保持部材に上記電子部品を保持し上記電子部品保持部材を上記回路基板の厚み方向へ移動させて上記電子部品を上記回路基板上に圧力制御をしながら実装し、かつ上記バンプを介して上記電子部品を上記回路基板上に押圧するときの上記電子部品保持部材の押圧力を送出する圧力制御装置と、をさらに備え、
上記接合判断装置は、さらに、上記圧力制御装置が送出する上記電子部品保持部材の押圧力の変化と、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの良品押圧力変化とを比較し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。
【００２６】
又、第４態様の半導体部品製造装置において、上記圧力制御装置は、さらに、上記電子部品を上記回路基板上に押圧するときの上記電子部品保持部材の押圧力をさらに送出し、上記接合判断装置は、さらに、上記圧力制御装置が送出する上記電子部品保持部材の押圧力の変化と、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの良品押圧力の変化とを比較し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。
【００２７】
又、第４態様の半導体部品製造装置において、上記接合判断装置は、上記電子部品と上記回路基板との接合状態について上記接合中に不良と判断したときには、上記インピーダンス出力装置に対して、上記接合状態を改善させる、上記超音波振動の変更を行わせるように構成することもできる。
【００２８】
又、第４態様の半導体部品製造装置において、上記接合判断装置は、上記電子部品と上記回路基板との接合状態について上記接合中に不良と判断したときには、上記インピーダンス出力装置に対して上記接合状態を改善させる、上記超音波振動の変更を行わせ、かつ該超音波振動の変更のみでは上記接合状態の改善がなされないときには、上記圧力制御装置に対して上記接合状態を改善させる、上記圧力の変更を行わせるように構成することもできる。
【００２９】
又、第４態様の半導体部品製造装置において、上記インピーダンス出力装置から送出される上記インピーダンスの変化、上記計測装置が送出する上記電子部品保持部材変位の変化、及び上記圧力制御装置が送出する上記電子部品保持部材押圧力の変化を記憶する第１記憶装置と、
上記良品インピーダンス変化、上記良品変位変化、及び上記良品押圧力変化を記憶する第２記憶装置と、をさらに備え、
上記接合判断装置は、上記第１記憶装置及び上記第２記憶装置に記憶されている、上記インピーダンス変化と上記良品インピーダンス変化、上記電子部品保持部材変位変化と上記良品変位変化、及び上記電子部品保持部材押圧力変化と上記良品押圧力変化をそれぞれ比較し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。
【００３０】
又、第４態様の半導体部品製造装置において、上記接合判断装置による上記良否判断の結果を表示する表示装置と、
上記接合判断装置により上記電子部品と上記回路基板とが接合不良と判断されたときの上記インピーダンス変化を記憶する第３記憶装置と、をさらに備え、
上記接合判断装置は、上記電子部品と上記回路基板とが接合不良と判断されたときの上記インピーダンス変化を上記表示装置に表示させるとともに上記第３記憶装置に記憶させるように構成することもできる。
【００３１】
さらに本発明の第５態様の半導体部品製造方法は、超音波振動を用いて電子部品の電極と回路基板の電極部とをバンプを介して接合して半導体部品を製造する半導体部品製造方法において、
上記電極と上記電極部との接合開始から接合終了までの間における上記超音波振動の発生に関するインピーダンスの変化と、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの上記接合開始から上記接合終了までの間の良品インピーダンス変化とを比較して、上記接合の良否を判断する。
【００３２】
又、上記第５態様の半導体部品製造方法において、上記超音波振動を作用させ、かつ上記バンプを挟んで上記回路基板の厚み方向に上記電子部品と上記回路基板とが接近するように移動させて互いに押圧し、
上記インピーダンスの変化と上記良品インピーダンス変化との比較に加えて、さらに、上記接合開始から上記接合終了までの間における上記電子部品と上記回路基板との変位の変化と、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの上記接合開始から上記接合終了までの間における良品変位変化との比較、及び上記接合開始から上記接合終了までの間における上記電子部品と上記回路基板との押圧力の変化と、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの上記接合開始から上記接合終了までの間における良品押圧力変化との比較の少なくとも一方を行い、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。
【００３３】
又、上記第５態様の半導体部品製造方法において、さらに、上記電子部品と上記回路基板との接合状態について上記接合中に不良と判断したときには、上記接合状態を改善させる、上記超音波振動の変更を行うように構成することもできる。
【００３４】
又、上記第５態様の半導体部品製造方法において、上記超音波振動の変更のみでは上記接合状態の改善がなされないときには、上記バンプを挟んで上記回路基板の厚み方向に上記電子部品と上記回路基板とが接近するように移動させて互いに押圧するときの上記接合開始から上記接合終了までの間における上記電子部品と上記回路基板との押圧力について、上記接合状態を改善させる、上記押圧力の変更を行うように構成することもできる。
【発明の効果】
【００３５】
以上のように構成することで、本発明の第１態様のバンプ接合判定装置及び第２態様のバンプ接合判定方法によれば、振動減衰検出装置及び判定装置を備え、バンプと電極部又は電極との接合の進行に起因する振動の減衰を検出し、該振動減衰に基づき上記接合の良否を判定するようにしたので、接合実行中に上記接合の良否を判定することができる。
【００３６】
又、本発明の第３態様の半導体部品製造装置によれば、上述の第１態様及び第２態様のバンプ接合判定装置及び方法を備えることで、電子部品と回路基板との接合の良否を接合実行中に判定することができる。
【００３７】
又、本発明の第４態様の半導体部品製造装置、及び第５態様の半導体部品製造方法によれば、インピーダンス出力装置、圧力制御装置、計測装置、及び接合判断装置を備えたことで、接合中に超音波のインピーダンスや、電子部品保持部材の下降変位及び圧力をリアルタイムで測定し、上記インピーダンス、変位、又は圧力について、良品の場合の波形データと、接合中の波形データとを比較することにより、不良の接合状態を検出することができる。
【００３８】
又、良否の判定結果を表示する表示装置と、不良の波形データを記憶する第３記憶装置とを備えたことにより、不良品と判定された場合、当該半導体部品製造装置を停止させ、不良品の波形データを上記表示装置により表示し、不良品は取り除き、良品のみを次工程に進ませることで接合品質を向上することができる。
【００３９】
又、上記接合判断装置にて、接合中に不良品と判定された場合、上記接合判断装置は、接合中の波形データをリアルタイムで監視して、上記インピーダンス出力装置へ供給する電圧を変更して超音波振動を変更し、若しくは上記圧力制御装置の圧力値を変更して、又はこれら両方を変更して接合条件を変更するようにしたことにより、不良品の発生を防止し歩留まりを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態における半導体部品製造装置の一例を示す斜視図
【図２】図１に示すバンプ接合装置部分を拡大した斜視図
【図３】図１に示すボンディングステージ部分を拡大した斜視図
【図４】図１に示す制御装置の構成を示すブロック図
【図５】図１に示す制御装置へ供給されるインピーダンス値の変化を示すグラフであって良好な接合の場合におけるグラフ
【図６】図１に示す制御装置へ供給されるインピーダンス値の変化を示すグラフであって接合不良の場合の一例を示すグラフ
【図７】図１に示す半導体部品製造装置にて実行されるバンプ接合判定方法における動作を示すフローチャート
【図８】図１に示す半導体部品製造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
【図９】バンプ形状の他の例を示す図
【図１０】図１に示す半導体部品製造装置の第２実施形態の装置を示す斜視図
【図１１】図１０に示す半導体部品製造装置に備わる振動成分電流分離器及び制御装置の接続関係を示す図
【図１２】図１１に示す振動成分電流分離器の等価回路図
【図１３】図１に示す半導体部品製造装置の第３実施形態の装置を示す斜視図
【図１４】図１３に示す測長装置と半導体チップとの配置関係等を示す図
【図１５】図１３に示す測長装置にて測定される半導体チップの振動減衰を示すグラフ
【図１６】回路基板の電極部にバンプを形成した場合を示す図
【図１７】図１に示す半導体部品製造装置の第４実施形態の装置を示す斜視図
【図１８】図１７に示す半導体部品製造装置におけるバンプ接合装置及び制御装置部分の構成を示すブロック図
【図１９】図１８に示すバンプ接合装置にて接合動作を行った場合で良品接合時の超音波インピーダンス波形を示すグラフ
【図２０】図１８に示すバンプ接合装置にて接合動作を行った場合で良品接合時のＶＣＭのコイルに流れる電流波形を示すグラフ
【図２１】図１８に示すバンプ接合装置にて接合動作を行った場合で良品接合時のノズルの下降移動量を示すグラフ
【図２２】図１８に示すバンプ接合装置にて接合動作を行った場合で不良品接合時の超音波インピーダンス波形を示すグラフ
【図２３】図１８に示すバンプ接合装置にて接合動作を行った場合で不良品接合時のＶＣＭのコイルに流れる電流波形を示すグラフ
【図２４】図１８に示すバンプ接合装置にて接合動作を行った場合で不良品接合時のノズルの下降移動量を示すグラフ
【図２５】図１７に示す半導体部品製造装置において接合動作を実行したときの接合良否判定動作のフローチャート
【図２６】図２５に示す接合良否判定動作の変形例における動作フローチャートであって、インピーダンス波形を判定対象とする場合の動作フローチャート
【図２７】図２５に示す接合良否判定動作の変形例における動作フローチャートであって、電流波形を判定対象とする場合の動作フローチャート
【図２８】図２５に示す接合良否判定動作の変形例における動作フローチャートであって、位置波形を判定対象とする場合の動作フローチャート
【図２９】図２５に示す接合良否判定動作の変形例における動作フローチャートであって、インピーダンス波形、電流波形、及び位置波形を判定対象とする場合の動作フローチャート
【図３０】従来の半導体部品製造装置の一例を示す斜視図
【図３１】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
【図３２】電子部品に形成されているバンプの形状を示す図
【図３３】押しつぶされたバンプが接合完了接触面積に達した状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００４２】
本発明の実施形態における、バンプ接合判定装置、該バンプ接合判定装置にて実行されるバンプ接合判定方法、上記バンプ接合判定装置を備えた半導体部品製造装置、及び該半導体部品製造装置にて実行される半導体部品製造方法について、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。
【００４３】
又、上記「発明の開示」に記載した、「電子部品」の一例として本実施形態では、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半導体チップを例に採る。しかしながら上記電子部品は上記半導体チップに限定されるものではなく、例えば上記半導体チップが樹脂封止されたチップ部品であってその電極にバンプが形成されたような半導体チップ等であっても良い。
【００４４】
又、上記「発明の開示」に記載した、「振動減衰検出装置」の機能を果たす一例として、下記の、第２実施形態においては振動成分電流分離器が相当し、第３実施形態においては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、上記「発明の開示」に記載した、「判定装置」の機能を果たす一例として、下記の第２実施形態及び第３実施形態においては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、上記「発明の開示」に記載した、「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。
【００４５】
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。
【００４６】
又、以下に説明する各実施形態では、バンプは上記電子部品に形成されており該バンプを回路基板上の電極部へ接合して半導体部品を製造する場合を例に採るが、本発明の実施形態におけるバンプ接合判定装置及び方法、並びに半導体部品製造装置は、これに限定されるものではない。つまり、本発明の実施形態におけるバンプ接合判定装置及び方法、並びに半導体部品製造装置は、上述の場合とは逆の場合、つまり図１６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て半導体部品を製造するときに適用可能である。
【００４７】
第１実施形態；
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部品製造装置１０１の構造は、基本的に上述した半導体部品製造装置１の構造に類似するが、半導体部品製造装置１０１では詳細後述するバンプ接合判定方法を実行させる制御装置１１０を備えた点が特徴となる。即ち、半導体部品製造装置１０１は、大別して、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、回路基板搬送装置１０６、及び制御装置１１０を備える。ここで、上記部品供給装置１０２は上述した従来の部品供給装置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。
【００４８】
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スクライブされた状態のウエハ１１２がマガジンリフタ１１１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、上述のように本実施形態では、電子部品として上記半導体チップを例に採っているので、このような形態の部品供給装置１０２を備えるが、処理する電子部品の形態が異なればそれに対応して当然に部品供給装置の形態も変更されることになる。
【００４９】
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のそれぞれは、部品供給装置１０２に備わる突き上げ装置１２０にて上記半導体チップ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、上記バンプが回路基板２０の電極部２１に対向するように反転される。
【００５０】
尚、本実施形態において、上記ウエハ１１２は、強誘電体と呼ばれる、基板がＬｉＴａＯ３やＬｉＮｂＯ３等にてなるもので、上記バンプの材料は金である。
上記ボンディングステージ１０３は、図３に示すように、いわゆるボールねじ構造にてなり駆動部としてのモータ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。
【００５１】
バンプ接合装置１０５は、図３１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及び上記半導体チップ保持用であって電子部品保持部材の機能を果たす一例としてのノズル９３を備える。上記超音波振動発生装置９を構成する圧電素子９１は、発振器１３３を介して制御装置１１０に接続され、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バンプ１２と上記電極部２１との接合の良否を判定する。
【００５２】
さらに、図３１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。尚、半導体チップ１５０の保持方法としては、上述の吸着動作に限定されるものではなく、例えば機械的に保持するように構成することもできる。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。
【００５３】
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等と電気的に接続され、それぞれの動作制御を行う。尚、本実施形態では制御装置１１０は、半導体部品製造装置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に備わりバンプ接合の良否を判定するバンプ接合判定動作の制御を行うように、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。
【００５４】
以下には、本実施形態にて特徴的な制御動作であり制御装置１１０にて実行されるバンプ接合の良否判定動作制御について、図７を参照して詳しく説明する。尚、その他の装置に対する制御装置１１０の動作制御については従来と同様であるので、ここでの説明を省略する。
図７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に対向してバンプ１１を配置した後、ステップ２にて、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３３に示すバンプ１２の形状とする。ステップ３では、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、上記発振器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６０ＫＨｚの超音波振動であり、これにてノズル９３の半導体チップ１５０の保持部分において１〜２μｍの振幅が得られる。
【００５５】
上記超音波振動をバンプ１２へ作用させる期間中、発振器１３３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、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。
【００５６】
本実施形態では、制御装置１１０は、ステップ４にて、発振器１３３から圧電素子９１へ供給される電流値の変化を検出することで、上記インピーダンス値の変化を求めて、ステップ５にて該インピーダンス値の変化に基づきバンプ１２と電極部２１との接合の良否を判定するようにした。
【００５７】
より具体的に説明する。制御装置１１０には、機能的に図４に示すように振動減衰検出装置１４０及び判定装置１４１を備える。本実施形態における振動減衰検出装置１４０は、上述のように上記発振器１３３から圧電素子９１へ供給される電流値に基づき圧電素子９１におけるインピーダンス値の変化を検出することで、バンプ１２の振動の減衰を検出する。上記判定装置１４１は、上記振動減衰検出装置１４０にて検出された上記振動減衰に基づきバンプ１２と電極部２１との接合の良否を判定する。
【００５８】
該判定動作についてより詳しく説明する。尚、以下に説明する判定動作は、下記の本実施形態における条件下におけるものである。よって、該条件が変化するときには、以下に記載する具体的数値は変更されるものであるが、本実施形態における技術的思想は適用可能である。本実施形態にて用いる半導体チップ１５０には、金にてなるバンプ１１が合計２０個形成されており、又、該バンプ１１が押圧される上記電極部２１も金にてなる。又、バンプ接合装置１０５のノズル９３はステンレス製であり、吸着動作にて半導体チップ１５０を保持する。さらに、上記半導体チップ１５０は、強誘電体と呼ばれる、基板がＬｉＴａＯ３やＬｉＮｂＯ３等にてなるものである。又、バンプ１２の形状に成形されたとき、半導体チップ１５０には２０００ｇの荷重がかけられている。
【００５９】
図５にグラフ１４２にて示すように上記インピーダンス値は変化する。つまり、バンプ１２へ超音波振動を作用し始めた時刻ｔ１におけるインピーダンス値は約１５オームであり、バンプ１２と電極部２１との接合が完了したと判断できる時刻ｔ２におけるインピーダンス値は約４０オームである。又、本実施形態では、上記時刻ｔ１から上記時刻ｔ２までの時間は、約０．１〜０．２秒である。さらに上記接合が完了することで上記インピーダンス値は平衡値が維持される。
【００６０】
このようなことから、判定装置１４１において、バンプ１２と電極部２１とが良好に接合したと判断する条件として、本実施形態では、バンプ１２へ超音波振動の作用を開始したときからの時間経過につれて上記インピーダンス値が増加し、かつ上記作用開始時から接合必要時間が経過した時点にて上記インピーダンス値が平衡値に達し、かつ上記接合必要時間経過時から安定時間にて上記平衡値を維持することと定め、これらすべての条件が満たされたときに上記接合が良好であると判断する。
【００６１】
ここで、上記接合必要時間とは、バンプ１２へ超音波振動を作用させてからバンプ１２と電極部２１とが良好に接合するために必要な時間であり、以下に説明するように種々の条件により変動する時間であり、上記接合必要時間と上記安定時間とを加算した合計時間の１／３〜２／３に相当する時間である。具体的に本実施形態では上記時刻ｔ１から時刻ｔ２までに相当する。このような接合必要時間は、半導体チップ１５０に設けられているバンプ数やバンプ寸法、バンプ押圧力、加熱温度等により変化するものであるので、実際には予め実験等によって測定し決定しておく時間である。又、上記「良好な接合」とは、回路基板２０の電極部２１とバンプ１２との接合強度が半導体チップ１５０の電極１３とバンプ１２との接合強度に比べて同等若しくはそれ以上の接合状態を得られる場合をいう。例えば、直径が１００μｍ程度のバンプ１２の場合、６０〜７０ｇ／バンプの接合強度があれば上記良好な接合と言える。
【００６２】
又、上記安定時間は、図５に示す時刻ｔ２から時刻ｔ３までに相当し本実施形態では０．１秒に設定している。
又、上記平衡値は、上述のように予め実験等によって上記接合必要時間を求める際に同時に測定し決定しておく値であり、上記平衡値に達したとの判断は、上述のようにして予め定めた平衡値のほぼ１割以内に上記インピーダンス値が含まれたことで判断する。本実施形態の場合、上記平衡値は上記４０オームであり、４０±３オーム内に上記インピーダンス値が含まれたときに平衡値に達したと判断するように設定している。
【００６３】
尚、上記グラフ１４２は、上記インピーダンス変化を概略的に図示したものであり、実際にはインピーダンス値は微小に変化しながらグラフ１４２に示すように変化する。又、上記グラフ１４２では、時刻ｔ１から時刻ｔ２までほぼ直線的にインピーダンス値が増加しており増加変化率が一定の場合を示しているが、これに限定されず、例えばグラフ１４３に示すように上記増加変化率が変動する場合であっても良い。
【００６４】
又、上記インピーダンス値が上記接合必要時間内に上記平衡値に達し以後該平衡値を維持したとしても、接合終了後も不必要に超音波エネルギーを印加し続けることは接合部に過度のエネルギーを作用させることになり接合部を劣化させる。したがって、本実施形態では、上述したように上記接合必要時間と上記安定時間とを加算した上記合計時間の１／３〜２／３に相当する時間を上記接合必要時間とし、上記合計時間の残りの時間を上記安定時間としている。
上述したような判定基準から、例えば図６に示すグラフ１４４のように、上記インピーダンス値が上記安定時間の間、平衡値を維持しないような場合には、判定装置１４１は、良好な接合ができていないと判断する。
【００６５】
尚、本実施形態では、押圧動作のために半導体チップ１５０を移動させる駆動装置として上述のようにボイスコイルモータ１２１を使用しているが、これに限定されるものではなく、例えばいわゆるボールねじ構造とすることもできる。
上述のように構成される半導体部品製造装置１０１における動作について以下に説明する。
【００６６】
回路基板搬送装置１０６にて回路基板２０がボンディングステージ１０３に供給され、ボンディングステージ１０３上に吸着されながら加熱される。一方、マガジンリフタ装置１１１から部品供給装置１０２へ上記ウエハ１１２が移載され、部品供給装置１０２にてウエハ１１２の引き延ばしが行われる。そして、部品反転装置１０４が一つずつ半導体チップ１５０を部品供給装置１０２から保持し、反転する。次に、Ｘ軸ロボット１０８を駆動してバンプ接合装置１０５を部品反転装置１０４に対応する場所まで移動して、バンプ接合装置１０５のノズル９３にて上記反転された半導体チップ１５０を保持する。保持後、再びＸ軸ロボット１０８が駆動され、バンプ接合装置１０５はボンディングステージ１０３の上方まで移動する。次に、Ｘ軸ロボット１０８及びＹ軸ロボット１０７を駆動して、ボンディングステージ１０３に保持されている回路基板２０上で、半導体チップ１５０を接合すべき箇所にて、半導体チップ１５０のバンプ１１と上記電極部２１とが対応するように配置される。以後、バンプ１２と電極部２１との上述した接合動作が行われるとともに、制御装置１１０にて上記接合の良否判定が行われる。
【００６７】
回路基板２０上に接合すべきすべての半導体チップ１５０の接合が終了した後、ボンディングステージ１０３は回路基板搬送装置１０６へ移動され、回路基板搬送装置１０６はボンディングステージ１０３から回路基板２０を次工程へ搬送する。このとき、上記接合が不良と判断された半導体チップ１５０を含む回路基板２０は、良品から区別され廃棄等の処理が取られる。
【００６８】
以上説明したように本実施形態のバンプ接合判定装置及びバンプ接合判定方法によれば、制御装置１１０にて接合時における圧電素子９１のインピーダンス値を測定し該インピーダンス値の変化に基づきバンプ１２と電極部２１との接合の良否判定を行うことから、接合実行中に上記接合の良否を判定することができる。
【００６９】
尚、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８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８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。
【００７０】
又、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８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。
【００７１】
又、上述の実施形態では、半導体チップ１５０に形成されているバンプ１１は、図３２に示すような形状にてなる場合を例に採るが、このようなバンプ１１に限定されるものではなく、例えば図９に示すような頂点部分２５０が複数存在するようなバンプにも適用可能である。
【００７２】
第２実施形態；
上述の第１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の振動の減衰について圧電素子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、上記振動の減衰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。
【００７３】
例えば、図１０〜図１２に示す半導体部品製造装置３０１のように、制御装置３１０と振動成分電流分離器３１１とを備え、振動成分電流分離器３１１にて超音波振動発生装置９の発振素子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３１０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し上記接合の良否を判定するようしてもよい。尚、上記半導体部品製造装置３０１は、半導体部品製造装置１０１における制御装置１１０に代えて制御装置３１０を設け、さらに上記振動成分電流分離器３１１を備えた構成であり、これ以外の構成については半導体部品製造装置１０１における構成と変わるところはない。
【００７４】
上記振動成分電流分離器３１１は、図１２の等価回路にて示される構成をなし、コンデンサ３１２部分の振動成分電流分離部と、コイル３１３部分、コンデンサ３１４部分、抵抗３１５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３１０へ送出する。本実施形態では、上記コンデンサ３１２は、１．２２７１２ｎＦであり、上記コイル３１３は２０．９４０７ｍＨであり、上記コンデンサ３１４は２９５．１４４ｐＦであり、上記抵抗３１５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。
【００７５】
このように振動成分電流分離器３１１及び制御装置３１０を備え、第１実施形態の場合のように発振器１３３を介さず、発振素子９１の振動成分電流のみを直接に検出して、該振動成分電流に基づき上記接合の良否を判定することから、上述の第１実施形態に比べてより高い精度にて上記接合の良否を判定することができる。
尚、半導体部品製造装置３０１のその他の動作は、上述した半導体部品製造装置１０１における動作と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００７６】
第３実施形態；
上述の第１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の振動の減衰について圧電素子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、上記振動の減衰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。
【００７７】
例えば、図１３に示す半導体部品製造装置４０１のように、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、上記半導体部品製造装置４０１は、半導体部品製造装置１０１における制御装置１１０に代えて制御装置４１０を設け、さらに上記測長装置４１１を備えた構成であり、これ以外の構成については半導体部品製造装置１０１における構成と変わるところはない。
【００７８】
第３実施形態では、上記測長装置４１１は、図１４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の振動の減衰を直接に測定する。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減衰は、図１５に示すグラフ４１２のような変化を示す。
【００７９】
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減衰情報に基づき、上述の制御装置１１０における上記判定装置１４１の場合同様に以下のように判定動作を行う。
即ち、バンプ１２へ超音波振動の作用を開始したときからの時間経過につれて半導体チップ１５０の振動が減少すること、上記作用開始時から上記接合必要時間が経過した時点にて振動値が平衡値に達すること、上記接合必要時間経過時から安定時間にて上記平衡値を維持することのこれらすべての条件が満たされたときに、上記制御装置４１０は上記接合が良好であると判断する。
【００８０】
尚、本実施形態では上述のように上記レーザ光を半導体チップ１５０に照射した。このようにバンプ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１４に示すように、ノズル９３における半導体チップ保持部分の側面９５や、超音波ホーン９２の側面９６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。
このような第３実施形態におけるバンプ接合判定装置であっても、接合実行中に上記接合の良否を判定することができる。
尚、半導体部品製造装置４０１のその他の動作は、上述した半導体部品製造装置１０１における動作と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００８１】
第４実施形態；
本第４実施形態は、上述した第１実施形態の半導体部品製造装置１０１の変形例であり、図１７に当該第４実施形態の半導体部品製造装置５０１の構成を示す。
当該半導体部品製造装置５０１の構成は、半導体部品製造装置１０１の構成に類似しており、半導体部品製造装置１０１の制御装置１１０に代えて制御装置５１０を設け、バンプ接合装置１０５に代えてバンプ接合装置５０５を設けている。半導体部品製造装置５０１におけるその他の構成については、半導体部品製造装置１０１の構成と変わるところはない。よって、以下には、バンプ接合装置５０５及び制御装置５１０について説明し、その他の構成部分についての説明は省略する。
【００８２】
バンプ接合装置５０５及び制御装置５１０の制御構成を図１８に示す。図１８において、１２１は上述したボイスコイルモータ（以下、「ＶＣＭ」と記す場合もある）であり、９３は、部品保持部材の機能を果たす一例であり、上記半導体チップ１５０を吸着するノズルである。９は、上述したように圧電素子９１を有する超音波振動発生装置であり、回路基板２０上に半導体チップ１５０が載置されたとき、インピーダンス出力装置の機能を実行する一例としての超音波発振器１３３からの指示により超音波振動を発生して回路基板２０と半導体チップ１５０とを接合する。５２１はＶＣＭ１２１の内部に取り付けられており、計測装置の機能を実行する一例であるリニアセンサであり、ノズル９３の上下方向への移動における現在位置を計測するためのものである。５２２は、ノズル圧力制御装置の機能を実行する一例としてのＶＣＭ１２１のドライバである。ＶＣＭドライバ５２２には、上記リニアセンサ５２１からノズル９３の位置情報５３７が供給され、ＶＣＭドライバ５２２は、ノズル９３の位置及び速度、並びにＶＣＭ１２１へ供給する電流のフィードバック制御を実行する。尚、上記電流のフィードバック制御によりバンプ１１を介して半導体チップ１５０が回路基板２０上に圧力制御されて押圧される。１３３は上述した超音波発振器であり、バンプ１１を介して行われる半導体チップ１５０と回路基板２０との接合中において上記超音波振動発生装置９におけるインピーダンスを送出する。５２３はＡ／Ｄ変換器であり、本実施形態では、超音波発振器１３３が送出するインピーダンス信号５２４、ＶＣＭドライバ５２２が送出する電流信号５２５、及びＶＣＭドライバ５２２が送出する現在位置信号５２６の各アナログ信号をディジタル信号に変換する。ここで、上記電流信号５２５は、バンプ１１を介して行われる回路基板２０への半導体チップ１５０の押圧力に関する情報を表している。尚、本実施形態では、後述のように、インピーダンス、上記電流信号に基づく押圧力、及び上記位置信号に基づく変位量の３つに基づいて半導体チップ１５０と回路基板２０との接合の良否を判断することから、Ａ／Ｄ変換器５２３は、上記３つの情報についてＡ／Ｄ変換を行うが、上記インピーダンスのみに基づいて上記接合の良否を判断することもできるので、最低限、上記インピーダンス信号５２４についてＡ／Ｄ変換を行えば良い。５２７は、第１記憶装置の機能を実行する一例としての先入れ先出しメモリ（以下、「ＦＩＦＯ」と記す）であり、Ａ／Ｄ変換器５２３で逐次変換された、インピーダンス信号５２４、上記電流信号５２５、上記現在位置信号５２６のディジタル信号を一時的に格納する。５２８は、バンプ１１を介して行われる半導体チップ１５０と回路基板２０との接合が良好に行われた良品の場合における、上記インピーダンス信号５２４、上記電流信号５２５、及び上記現在位置信号５２６のディジタル化された波形データが格納されている、第２記憶装置の機能を実行する一例としての第２メモリである。又、該第２メモリ５２８には、各種の半導体チップ１５０毎、回路基板２０毎に良品波形データを格納しており、現在使用中の半導体チップ１５０及び回路基板２０に対応した良品波形データが読み出される。５２９は、バンプ１１を介して行われる半導体チップ１５０と回路基板２０との接合が不良であったときの、上記インピーダンス信号５２４、上記電流信号５２５、及び上記現在位置信号５２６のディジタル化された波形データを格納する、第３記憶装置の機能を実行する一例としての第３メモリである。このように本実施形態では、第３メモリ５２９は、上記３つの波形データを記憶するが、最低限、インピーダンス信号５２４のディジタル信号を格納すればよい。５３０はＶＣＭドライバ５２２、超音波発振器１３３等の動作制御を行いバンプ接合動作を制御する中央演算処理装置（以下、「ＣＰＵ」と記す）であり、接合判断装置の機能を実行する一例に相当する。尚、接合判断動作については、以下の動作説明にて詳しく説明する。又、本実施形態では、上述の、ＦＩＦＯ５２７、第２メモリ５２８、第３メモリ５２９、及びＣＰＵ５３０は、上記制御装置５１０に含まれている。
５３１は表示装置である。
【００８３】
次に、このように構成されるバンプ接合装置５０５及び制御装置５１０にて実行される動作について、特に上記接合判断動作について、図１８〜図２５を参照して説明する。
まず、半導体チップ１５０を吸着したノズル９３は、ＶＣＭ１２１によって回路基板２０の上面まで下降する。半導体チップ１５０が回路基板２０に接触する直前、即ちバンプ１１が回路基板２０の電極部２１に接触した時点で、ＶＣＭドライバ５２２は、ＣＰＵ５３０からの指令信号５３２によって、位置制御方式から電流制御方式に切り替えられ、ＶＣＭ１２１のコイルに一定の電流５３６を流すことにより、予め設定された圧力の制御を実行する。同時に、ＣＰＵ５３０は超音波発振信号５３３を超音波発振器１３３へ送出して、半導体チップ１５０の電極１３に形成されているバンプ１１と、回路基板２０の電極部２１との接合を開始する。即ち、上記超音波発振信号５３３の供給により、超音波発振器１３３は、超音波振動発生装置９に６０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚのＳＩＮ波の電圧５３４を加えることにより、ノズル９３の先端に吸着された半導体チップ１５０を振動させることができる。又、超音波発振器１３３は発振中に超音波振動発生装置９からフィードバックされる電流５３５と上記ＳＩＮ波の電圧５３４とに基づいて、インピーダンスを求めて、超音波インピーダンス信号５２４としてＡ／Ｄ変換器５２３へ出力する。
【００８４】
接合中、Ａ／Ｄ変換器５２３によって、インピーダンス信号５２４や電流信号５２５、現在位置信号５２６をディジタル信号に変換し、変換されたこれら３つのディジタル信号は、逐次、ＦＩＦＯ５２７に格納され、ＦＩＦＯ５２７からＣＰＵ５３０へ供給される。よって、ＣＰＵ５３０は、図１９〜図２１に示す各波形情報を得ることができる。尚、図１９〜図２１には、接合開始から接合終了までの各波形情報が図示されているが、ＣＰＵ５３０は、接合進行中、接合動作開始時点からリアルタイムにて上記各波形情報を得る。
【００８５】
ここで、図１９は、良好な接合の場合における接合開始から接合終了までの、時間経過と超音波インピーダンスとの関係を示す波形データを示す。該波形データから分かるように、半導体チップ１５０のバンプ１１が回路基板２０に接触し、超音波振動を与えると、始めは、半導体チップ１５０のバンプ１１と回路基板２０の電極部２１とが接合していないため、超音波振動発生装置９における負荷が軽くインピーダンスも小さい。一方、しだいに接合してくると上記負荷が重くなりインピーダンスも大きくなる。一定の時間が経過すると、インピーダンスも変化しなくなる。図２０は、良好な接合の場合における接合開始から接合終了までの、時間経過とＶＣＭ１２１のコイルに流れる電流との関係を示す波形データを示す。該波形データに示すように、ＶＣＭ１２１のコイルに流れる電流は、接合開始においては小さくし、徐々に大きくするという指令を、ＣＰＵ５３０はＶＣＭドライバ５２２に送出している。図２１は、良好な接合の場合における接合開始から接合終了までの、時間経過とノズル９３の下降移動量との関係を示す波形データを示す。該波形データから分かるように、ノズル９３の下降移動量は、接合中、徐々に下降し、接合が完了すればそれ以上、下降しないので一定になる。
【００８６】
一方、図２２〜図２４には、接合不良の場合における接合開始から接合終了までの、時間経過と超音波インピーダンスとの関係を示す波形データ、時間経過とＶＣＭ１２１のコイルに流れる電流との関係を示す波形データ、時間経過とノズル９３の下降移動量との関係を示す波形データがそれぞれ示されている。図２２に示す超音波インピーダンス波形では、始めは、半導体チップ１５０のバンプ１１と回路基板２０の電極部２１とが接合していないため、超音波振動発生装置９における負荷が軽くインピーダンスも小さい。図１９に示す良品の場合と比べると、不良品の場合には時間が経過してもインピーダンスは少しずつしか増加せず、一定時間が経過しても、インピーダンスは変化し続ける。よって接合不良とみなせる。図２３に示すＶＣＭ１２１のコイルに流れる電流波形では、図２０に示す良品の場合に比べて、不良品の場合には指令値に対して突発的な波形が観測される場合があり、該突発的な波形は半導体チップ１５０のバンプ１１が何らかの原因でつぶれた可能性を示している。よって接合不良とみなせる。又、図２４に示すノズル９３の下降移動量の波形によれば、接合中は徐々に下降しているが、接合が完了しても、設定された移動量よりも小さい。このような場合、接合不良とみなせる。
【００８７】
このように本実施形態では、３種の波形データから接合の良否を判断するが、接合の良否を最も的確に検出するのは上記インピーダンス変化であることから、最低限、インピーダンス変化を判定することで、接合の良否を判断するようにしてもよい。
【００８８】
次に、図２５に示す動作フローチャートを参照して、上記接合中におけるバンプ接合装置５０５及び制御装置５１０の接合判定動作について説明する。
接合を開始すると、ＣＰＵ５３０は、ステップ＃５１でＶＣＭ１２１の制御方式を位置フィードバック制御から電流フィードバック制御方式に切り換えて、ステップ＃５２にて超音波発振器１３３をＯＮにして超音波振動発生装置９を動作させ、超音波振動を発振させる。予め接合時間として設定しているｔ［ｍｓ］時間が経過するまでの間にて、以下のステップ＃５４〜ステップ＃５６の処理が実行されるが、ステップ＃５３では、上記接合時間の経過の有無が判断される。
【００８９】
上記接合時間が経過していない場合における、ステップ＃５４では、上述したように、Ａ／Ｄ変換器５２３から送出された、接合動作中のサンプリング時刻における、インピーダンス信号５２４、電流信号５２５、及び現在位置信号５２６のディジタル変換信号がＦＩＦＯ５２７に送出される。ステップ＃５５では、ＦＩＦＯ５２７に格納された各波形データのノイズ成分を除去するためにフィルタリング処理が実行される。ステップ＃５６では、ＣＰＵ５３０は、予め第２メモリ５２８に記憶されている、接合動作開始時刻から当該サンプリング時刻までにおいて、図１９〜図２１に示すような良品波形データと、ＦＩＦＯ５２７から供給された上記フィルタリング処理された３つの波形データとについて、本実施形態ではそれら全てについて比較を行う。上述のように第２メモリ５２８には、各種の半導体チップ１５０や回路基板２０毎に、上記インピーダンス、上記電流、及び上記ノズル移動量の３つの波形データが格納されているので、ＣＰＵ５３０は現在使用中の半導体チップ１５０や回路基板２０に対応した上記３つの波形データを読み出す。そしてＣＰＵ５３０は、上記３つの波形データのそれぞれの差の絶対値の全てが、予め設定されているそれぞれの許容値を超えるときには、接合不良と見なしステップ＃５７に進み、当該バンプ接合装置５０５を停止させる。一方、上記３つの波形データのそれぞれの差の絶対値のいずれか一つでも上記許容値以下であるときには、ステップ＃５３に移行する。そして、上記接合時間ｔ［ｍｓ］時間が経過していなければ、再度、接合良否判定のためのサンプリングを行い、ステップ＃５４からステップ＃５６を実行する。一方、上記接合時間ｔ［ｍｓ］時間が経過したときには、次工程へ進む。
【００９０】
尚、本実施形態のように上記３つの波形データの全てについて比較を行いこれら３つのデータの全てが許容値を超えるのときに接合不良とみなす代わりに、以下のように動作してもよい。つまり、上記３つのデータのいずれか一つが許容値を超えるときには接合不良とみなし、上記３つのデータの全てが許容値以下のときにのみ接合良好とみなしてもよい。さらに又、上記３つの波形データの内、いずれか一つについてのみ、上記接合良否判断を行ってもよい。このとき、上述のように上記インピーダンス信号がより的確に接合良否を表すことから、インピーダンス信号について接合良否判断を行うのが、好ましい。又、上記インピーダンス信号と上記現在位置信号とについて、又は上記インピーダンス信号と上記電流信号とについて、接合良否判断を行い、両者の内、少なくとも一方にて接合不良とみなされたときには接合不良と判断するようにしてもよい。あるいはまた、上記３つの波形データについて順次上記接合良否判断を行い、接合不良が見つかった時点で、接合不良と判断するようにしてもよい。この場合、まず最初に、上記インピーダンス信号について良否判断を行うのが好ましい。
【００９１】
次のステップ＃５８では、ＣＰＵ５３０は、本実施形態では上述の３つの不良波形データを第３メモリ５２９に格納し、ステップ＃５９にて、該不良波形データを表示装置５３１に表示する。同時に、ブザー５３８をＯＮ、停止のランプ５３９を点灯して、作業者に接合不良が発生したことを通知する。
上述した動作にて、例えば半導体チップ１５０の電極１３に設けたバンプ１１と回路基板２０の電極部２１との接合中に超音波振動発生装置９におけるインピーダンスやＶＣＭ１２１へ供給する電流、ノズル９３の下降移動量を計測し、それらの波形データを良品波形データと比較することによって、不良品は取り除き、良品のみを次工程に進ませることで接合品質を向上することができる。
さらに、又、上述した動作の変形例として、図２６〜図２９に示す接合判定動作を行わせることもできる。尚、図２６〜図２９において、図２５に示す動作と同じ動作については同じステップ番号を付し、ここでの説明を省略する。
【００９２】
図２６〜図２９に示す動作は、半導体チップ１５０の電極１３に形成されているバンプ１１と、回路基板２０の電極部２１との接合中に、該接合不良を検出したときには、良好な接合となるように接合条件を変更するようにし、さらに、上述した接合時間ｔ［ｍｓ］内での接合良否判断に加えて上記接合条件変更の回数ｎによっても接合良否判断を行うようにした。以下に詳しく説明する。
【００９３】
図２６において、上述のステップ＃５２とステップ＃５３との間にステップ＃６０を設け、該ステップ＃６０では、上記接合条件変更回数ｎの初期値をゼロにリセットする。
上述のステップ＃５５の次のステップ＃６１では、上記接合中にて、ＣＰＵ５３０は、ＦＩＦＯ５２７から送出され上記フィルタリング処理がなされた上記インピーダンス波形データと、第２メモリ５２８から読み出した良品インピーダンス波形データとを比較する。そして、その差の絶対値が予め設定された許容値を超えるときには、ステップ＃６４に進む。ステップ＃６４では、ＣＰＵ５３０は、当該サンプリング時刻においては不良になりつつあるバンプ１１と電極部２１との接合状態が良好に転じるように、超音波発振器１３３に対して超音波振動発生装置９への超音波出力電圧を大きく又は小さくして、接合条件の変更を行う。このようにステップ＃６４にて１回、接合条件を変更したことから、ステップ＃６５にて、上記接合条件変更回数ｎに１を加える。そしてステップ＃６８では、上記接合条件変更回数ｎが予め設定している設定回数を超えるか否かが判断され、超えていなければステップ＃５３に戻る。ステップ＃５３では上述した動作が行われる。一方、上記設定回数を超えている場合、つまり上記設定回数にわたり修復を試みたが接合状態が改善されない場合には、修復不可能と判断して、上述したステップ＃５８に進む。
【００９４】
又、上述したインピーダンス波形に基づいた接合判断に代えて、図２７に示すように、上記電流波形データに基づいて接合判断を行っても良い。つまり、上記ステップ＃５５の次工程としてステップ＃６２へ移行する。ステップ＃６２では、上記接合中にて、ＣＰＵ５３０は、ＦＩＦＯ５２７から送出され上記フィルタリング処理がなされた上記電流波形データ、即ち半導体チップ１５０の回路基板２０への押圧力に関するデータと、第２メモリ５２８から読み出した良品電流波形データとを比較する。そして、その差の絶対値が予め設定された許容値を超えるときには、ステップ＃６６に進む。ステップ＃６６では、ＣＰＵ５３０は、当該サンプリング時刻においては不良になりつつあるバンプ１１と電極部２１との接合状態が良好に転じるように、ＶＣＭドライバ５２２に対してＶＣＭ１２１への電流値を大きく又は小さくして上記押圧力を変化させ、接合条件の変更を行う。このようにステップ＃６６にて１回、接合条件を変更したことから、ステップ＃６９にて、上記接合条件変更回数ｎに１を加える。そして上述のステップ＃６８へ移行する。
【００９５】
さらに、上述したインピーダンス波形及び電流波形に基づいた接合判断に代えて、図２８に示すように、上記位置波形データに基づいて接合判断を行っても良い。つまり、上記ステップ＃５５の次工程としてステップ＃６３へ移行する。ステップ＃６３では、上記接合中にて、ＣＰＵ５３０は、ＦＩＦＯ５２７から送出され上記フィルタリング処理がなされた上記位置波形データ、即ち半導体チップ１５０つまり該半導体チップ１５０を保持しているノズル９３の昇降方向における変位量に関するデータと、第２メモリ５２８から読み出した良品位置波形データとを比較する。そして、その差の絶対値が予め設定された許容値を超えるときには、ステップ＃６７に進む。ステップ＃６７では、ＣＰＵ５３０は、当該サンプリング時刻においては不良になりつつあるバンプ１１と電極部２１との接合状態が良好に転じるように、ＶＣＭドライバ５２２に対してＶＣＭ１２１への電流値を大きく又は小さくして上記押圧力を変化させて接合条件の変更を行うとともに、超音波発振器１３３に対して超音波振動発生装置９への超音波出力電圧を大きく又は小さくして接合条件の変更を行う。このようにステップ＃６７にて１回、接合条件を変更したことから、ステップ＃７０にて、上記接合条件変更回数ｎに１を加える。そして上述のステップ＃６８へ移行する。
【００９６】
さらに又、図２９に示すように、ステップ＃５５の次に、まず、ステップ＃６１を実行し、該ステップ＃６１にて、上記インピーダンス波形データと良品インピーダンス波形との差の絶対値が上記許容値を超えていないとき、つまり、インピーダンス波形上では良好に接合が進行していると判断されたときには、上記ステップ＃６２を実行し、ステップ＃６２にて、上記電流波形上では良好に接合が進行していると判断されたときには、ステップ＃６３を実行するように構成することもできる。
【００９７】
本実施形態では、上記ステップ＃６８における上記設定回数は１０回前後の適宜な値を設定しており、又、上記ステップ＃５３における接合時間ｔ［ｍｓ］は２００〜５００ｍｓ内の適宜な値を設定している。
図２６〜図２９に示す動作を実行することによって、超音波振動発生装置９におけるインピーダンスやＶＣＭ１２１へ供給する電流、ノズル９３の下降移動量を計測し、それらの波形データをリアルタイムで監視することによって、接合中に接合状態が悪化した場合には、接合条件を変更することにより、不良品の発生を防止し歩留まりを向上することができる。
【００９８】
尚、該第４実施形態では、半導体チップ１５０側を超音波振動させる形態にて説明したが、該形態に限定されるものではなく、上述の第１実施形態にて述べたように、半導体チップ１５０と回路基板２０とは相対的に超音波振動されればよい。又、該第４実施形態では、半導体チップ１５０を回路基板２０へ移動させる形態にて説明したが、該形態に限定されるものではなく、上述の第１実施形態にて述べたように、半導体チップ１５０と回路基板２０とは相対的に移動されればよい。
【００９９】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【符号の説明】
【０１００】
９ 超音波振動発生装置
１１ バンプ
１０１ 半導体部品製造装置
１１０ 制御装置
１４０ 振動減衰検出装置
１４１ 判定装置
３０１ 半導体部品製造装置
３１０ 制御装置
３１１ 振動成分電流分離器
４０１ 半導体部品製造装置
４１０ 制御装置
４１１ 測長装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品と回路基板とを相対的に振動させて上記電子部品の電極と上記回路基板の電極部とをバンプを介して接合して半導体部品を製造するときに該接合時におけるバンプ接合良否の判定を行うバンプ接合判定装置において、
振動発生装置に対して上記振動を発生させ、上記バンプを介して行われる接合中の上記振動発生装置に関するインピーダンスの値を送出するインピーダンス出力装置と、
送出される上記インピーダンスの変化の波形データと、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの良品インピーダンス変化の波形データとを比較して、この波形データの差の絶対値が、予め設定されている許容値を超えるときには接合不良と見なして、上記接合の良否を判断する判定装置とを備える、バンプ接合判定装置。
【請求項２】
電子部品と回路基板とを相対的に振動させて上記電子部品の電極と上記回路基板の電極部とをバンプを介して接合するときに該接合時におけるバンプ接合良否の判定を行うバンプ接合判定方法において、
上記電極と上記電極部との接合開始から接合終了までの間における上記振動の発生に関するインピーダンスの変化の波形データと、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの上記接合開始から上記接合終了までの間の良品インピーダンス変化の波形データとを比較して、この波形データの差の絶対値が、予め設定されている許容値を超えるときには接合不良と見なして、上記接合の良否を判断する、バンプ接合判定方法。
【請求項３】
超音波振動を用いて電子部品の電極と回路基板の電極部とをバンプを介して接合して半導体部品を製造する半導体部品製造装置において、
振動発生装置に対して上記超音波振動を発生させ、上記バンプを介して行われる接合中の上記振動発生装置に関するインピーダンスの値を送出するインピーダンス出力装置と、
送出される上記インピーダンスの変化の波形データと、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの良品インピーダンス変化の波形データとを比較して、この波形データの差の絶対値が、予め設定されている許容値を超えるときには接合不良と見なして、上記接合の良否を判断する接合判断装置とを備える、半導体部品製造装置。
【請求項４】
電子部品保持部材に上記電子部品を保持し上記電子部品保持部材を上記回路基板の厚み方向へ移動させて上記バンプを介して上記電子部品を上記回路基板上に圧力制御をしながら実装する圧力制御装置と、
上記圧力制御装置にて、上記バンプを介して上記電子部品を上記回路基板上に押圧するときの上記電子部品保持部材の変位を計測する計測装置と、
をさらに備え、
上記接合判断装置は、さらに、上記計測装置が送出する上記電子部品保持部材変位の変化の波形データと、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの良品変位変化の波形データとを比較して、この波形データの差の絶対値が、予め設定されている許容値を超えるときには、接合不良と見なして、あるいは、上記接合の開始から上記接合の終了までの間における変位変化の移動量が設定された移動量よりも小さいときには、接合不良とみなして、上記接合の良否を判断する、請求項３に記載の半導体部品製造装置。
【請求項５】
電子部品保持部材に上記電子部品を保持し上記電子部品保持部材を上記回路基板の厚み方向へ移動させて上記電子部品を上記回路基板上に圧力制御をしながら実装し、かつ上記バンプを介して上記電子部品を上記回路基板上に押圧するときの上記電子部品保持部材の押圧力を送出する圧力制御装置と、をさらに備え、
上記接合判断装置は、さらに、上記圧力制御装置が送出する上記電子部品保持部材の押圧力の変化の波形データと、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの良品押圧力変化の波形データとを比較して、この波形データの差の絶対値が、予め設定されている許容値を超えるときには接合不良と見なして、あるいは、上記接合の開始から上記接合の終了までの間における上記電子部品保持部材の押圧力の変化の波形データに突発的な波形が観測されたときには接合不良と見なして、上記接合の良否を判断する、請求項３に記載の半導体部品製造装置。
【請求項６】
上記圧力制御装置は、さらに、上記電子部品を上記回路基板上に押圧するときの上記電子部品保持部材の押圧力をさらに送出し、上記接合判断装置は、さらに、上記圧力制御装置が送出する上記電子部品保持部材の押圧力の変化の波形データと、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの良品押圧力の変化の波形データとを比較して、この波形データの差の絶対値が、予め設定されている許容値を超えるときには接合不良と見なして、あるいは、上記接合の開始から上記接合の終了までの間における上記電子部品保持部材の押圧力の変化の波形データに突発的な波形が観測されたときには接合不良と見なして、上記接合の良否を判断する、請求項４に記載の半導体部品製造装置。
【請求項７】
上記インピーダンス出力装置から送出される上記インピーダンスの変化の波形データ、上記計測装置が送出する上記電子部品保持部材変位の変化の波形データ、及び上記圧力制御装置が送出する上記電子部品保持部材押圧力の変化の波形データを記憶する第１記憶装置と、
上記良品インピーダンス変化の波形データ、上記良品変位変化の波形データ、及び上記良品押圧力変化の波形データを記憶する第２記憶装置と、をさらに備え、
上記接合判断装置は、上記第１記憶装置及び上記第２記憶装置に記憶されている、上記インピーダンス変化の波形データと上記良品インピーダンス変化の波形データ、上記電子部品保持部材変位変化の波形データと上記良品変位変化の波形データ、及び上記電子部品保持部材押圧力変化の波形データと上記良品押圧力変化の波形データをそれぞれ比較して、この３つの波形データのそれぞれの差の絶対値の全てが、予め設定されている許容値を超えるときには、接合不良と見なし、あるいは、上記３つのデータのいずれか一つが許容値を超えるときには接合不良とみなし、あるいは、上記３つの波形データの内、いずれか一つについてのみ上記接合の良否の判断を行うことで、上記接合の良否を判断する、請求項６に記載の半導体部品製造装置。
【請求項８】
超音波振動を用いて電子部品の電極と回路基板の電極部とをバンプを介して接合して半導体部品を製造する半導体部品製造方法において、
上記電極と上記電極部との接合開始から接合終了までの間における上記超音波振動の発生に関するインピーダンスの変化の波形データと、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの上記接合開始から上記接合終了までの間の良品インピーダンス変化の波形データとを比較して、この波形データの差の絶対値が、予め設定されている許容値を超えるときには接合不良と見なして、上記接合の良否を判断する、半導体部品製造方法。
【請求項９】
上記超音波振動を作用させ、かつ上記バンプを挟んで上記回路基板の厚み方向に上記電子部品と上記回路基板とが接近するように移動させて互いに押圧し、
上記インピーダンスによる上記接合の良否の判断に加えて、さらに、上記接合開始から上記接合終了までの間における上記電子部品と上記回路基板との変位の変化の波形データと、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの上記接合開始から上記接合終了までの間における良品変位変化の波形データとの比較をして、この波形データの差の絶対値が、予め設定されている許容値を超えるときには、接合不良と見なして、あるいは、上記接合の開始から上記接合の終了までの間における上記電子部品と上記回路基板との変位の変化の量が設定された量よりも小さいときには、接合不良とみなして、上記接合の良否を判断し、及び、上記接合開始から上記接合終了までの間における上記電子部品と上記回路基板との押圧力の変化の波形データと、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの上記接合開始から上記接合終了までの間における良品押圧力変化の波形データとの比較をして、この波形データの差の絶対値が、予め設定されている許容値を超えるときには接合不良と見なして、あるいは、上記接合の開始から上記接合の終了までの間における上記電子部品保持部材の押圧力の変化の波形データに突発的な波形が観測されたときには接合不良と見なして、上記接合の良否を判断することの少なくとも一方を行い、上記接合の良否を判断する、請求項８に記載の半導体部品製造方法。
【請求項１】
電子部品と回路基板とを相対的に振動させて上記電子部品の電極と上記回路基板の電極部とをバンプを介して接合して半導体部品を製造するときに該接合時におけるバンプ接合良否の判定を行うバンプ接合判定装置において、
振動発生装置に対して上記振動を発生させ、上記バンプを介して行われる接合中の上記振動発生装置に関するインピーダンスの値を送出するインピーダンス出力装置と、
送出される上記インピーダンスの変化の波形データと、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの良品インピーダンス変化の波形データとを比較して、この波形データの差の絶対値が、予め設定されている許容値を超えるときには接合不良と見なして、上記接合の良否を判断する判定装置とを備える、バンプ接合判定装置。
【請求項２】
電子部品と回路基板とを相対的に振動させて上記電子部品の電極と上記回路基板の電極部とをバンプを介して接合するときに該接合時におけるバンプ接合良否の判定を行うバンプ接合判定方法において、
上記電極と上記電極部との接合開始から接合終了までの間における上記振動の発生に関するインピーダンスの変化の波形データと、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの上記接合開始から上記接合終了までの間の良品インピーダンス変化の波形データとを比較して、この波形データの差の絶対値が、予め設定されている許容値を超えるときには接合不良と見なして、上記接合の良否を判断する、バンプ接合判定方法。
【請求項３】
超音波振動を用いて電子部品の電極と回路基板の電極部とをバンプを介して接合して半導体部品を製造する半導体部品製造装置において、
振動発生装置に対して上記超音波振動を発生させ、上記バンプを介して行われる接合中の上記振動発生装置に関するインピーダンスの値を送出するインピーダンス出力装置と、
送出される上記インピーダンスの変化の波形データと、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの良品インピーダンス変化の波形データとを比較して、この波形データの差の絶対値が、予め設定されている許容値を超えるときには接合不良と見なして、上記接合の良否を判断する接合判断装置とを備える、半導体部品製造装置。
【請求項４】
電子部品保持部材に上記電子部品を保持し上記電子部品保持部材を上記回路基板の厚み方向へ移動させて上記バンプを介して上記電子部品を上記回路基板上に圧力制御をしながら実装する圧力制御装置と、
上記圧力制御装置にて、上記バンプを介して上記電子部品を上記回路基板上に押圧するときの上記電子部品保持部材の変位を計測する計測装置と、
をさらに備え、
上記接合判断装置は、さらに、上記計測装置が送出する上記電子部品保持部材変位の変化の波形データと、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの良品変位変化の波形データとを比較して、この波形データの差の絶対値が、予め設定されている許容値を超えるときには、接合不良と見なして、あるいは、上記接合の開始から上記接合の終了までの間における変位変化の移動量が設定された移動量よりも小さいときには、接合不良とみなして、上記接合の良否を判断する、請求項３に記載の半導体部品製造装置。
【請求項５】
電子部品保持部材に上記電子部品を保持し上記電子部品保持部材を上記回路基板の厚み方向へ移動させて上記電子部品を上記回路基板上に圧力制御をしながら実装し、かつ上記バンプを介して上記電子部品を上記回路基板上に押圧するときの上記電子部品保持部材の押圧力を送出する圧力制御装置と、をさらに備え、
上記接合判断装置は、さらに、上記圧力制御装置が送出する上記電子部品保持部材の押圧力の変化の波形データと、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの良品押圧力変化の波形データとを比較して、この波形データの差の絶対値が、予め設定されている許容値を超えるときには接合不良と見なして、あるいは、上記接合の開始から上記接合の終了までの間における上記電子部品保持部材の押圧力の変化の波形データに突発的な波形が観測されたときには接合不良と見なして、上記接合の良否を判断する、請求項３に記載の半導体部品製造装置。
【請求項６】
上記圧力制御装置は、さらに、上記電子部品を上記回路基板上に押圧するときの上記電子部品保持部材の押圧力をさらに送出し、上記接合判断装置は、さらに、上記圧力制御装置が送出する上記電子部品保持部材の押圧力の変化の波形データと、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの良品押圧力の変化の波形データとを比較して、この波形データの差の絶対値が、予め設定されている許容値を超えるときには接合不良と見なして、あるいは、上記接合の開始から上記接合の終了までの間における上記電子部品保持部材の押圧力の変化の波形データに突発的な波形が観測されたときには接合不良と見なして、上記接合の良否を判断する、請求項４に記載の半導体部品製造装置。
【請求項７】
上記インピーダンス出力装置から送出される上記インピーダンスの変化の波形データ、上記計測装置が送出する上記電子部品保持部材変位の変化の波形データ、及び上記圧力制御装置が送出する上記電子部品保持部材押圧力の変化の波形データを記憶する第１記憶装置と、
上記良品インピーダンス変化の波形データ、上記良品変位変化の波形データ、及び上記良品押圧力変化の波形データを記憶する第２記憶装置と、をさらに備え、
上記接合判断装置は、上記第１記憶装置及び上記第２記憶装置に記憶されている、上記インピーダンス変化の波形データと上記良品インピーダンス変化の波形データ、上記電子部品保持部材変位変化の波形データと上記良品変位変化の波形データ、及び上記電子部品保持部材押圧力変化の波形データと上記良品押圧力変化の波形データをそれぞれ比較して、この３つの波形データのそれぞれの差の絶対値の全てが、予め設定されている許容値を超えるときには、接合不良と見なし、あるいは、上記３つのデータのいずれか一つが許容値を超えるときには接合不良とみなし、あるいは、上記３つの波形データの内、いずれか一つについてのみ上記接合の良否の判断を行うことで、上記接合の良否を判断する、請求項６に記載の半導体部品製造装置。
【請求項８】
超音波振動を用いて電子部品の電極と回路基板の電極部とをバンプを介して接合して半導体部品を製造する半導体部品製造方法において、
上記電極と上記電極部との接合開始から接合終了までの間における上記超音波振動の発生に関するインピーダンスの変化の波形データと、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの上記接合開始から上記接合終了までの間の良品インピーダンス変化の波形データとを比較して、この波形データの差の絶対値が、予め設定されている許容値を超えるときには接合不良と見なして、上記接合の良否を判断する、半導体部品製造方法。
【請求項９】
上記超音波振動を作用させ、かつ上記バンプを挟んで上記回路基板の厚み方向に上記電子部品と上記回路基板とが接近するように移動させて互いに押圧し、
上記インピーダンスによる上記接合の良否の判断に加えて、さらに、上記接合開始から上記接合終了までの間における上記電子部品と上記回路基板との変位の変化の波形データと、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの上記接合開始から上記接合終了までの間における良品変位変化の波形データとの比較をして、この波形データの差の絶対値が、予め設定されている許容値を超えるときには、接合不良と見なして、あるいは、上記接合の開始から上記接合の終了までの間における上記電子部品と上記回路基板との変位の変化の量が設定された量よりも小さいときには、接合不良とみなして、上記接合の良否を判断し、及び、上記接合開始から上記接合終了までの間における上記電子部品と上記回路基板との押圧力の変化の波形データと、上記電子部品と上記回路基板とが良好に接合したときの上記接合開始から上記接合終了までの間における良品押圧力変化の波形データとの比較をして、この波形データの差の絶対値が、予め設定されている許容値を超えるときには接合不良と見なして、あるいは、上記接合の開始から上記接合の終了までの間における上記電子部品保持部材の押圧力の変化の波形データに突発的な波形が観測されたときには接合不良と見なして、上記接合の良否を判断することの少なくとも一方を行い、上記接合の良否を判断する、請求項８に記載の半導体部品製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【公開番号】特開２０１０−６７９９９（Ｐ２０１０−６７９９９Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８４１５９（Ｐ２００９−２８４１５９）
【出願日】平成２１年１２月１５日（２００９．１２．１５）
【分割の表示】特願２０００−５６８１２１（Ｐ２０００−５６８１２１）の分割
【原出願日】平成１１年８月２７日（１９９９．８．２７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１５日（２００９．１２．１５）
【分割の表示】特願２０００−５６８１２１（Ｐ２０００−５６８１２１）の分割
【原出願日】平成１１年８月２７日（１９９９．８．２７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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