JPH0465844A

JPH0465844A - 半導体素子実装方法

Info

Publication number: JPH0465844A
Application number: JP2178721A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Nishiguchi; 勝規西口; Atsushi Miki; 淳三木
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1990-07-06
Filing date: 1990-07-06
Publication date: 1992-03-02

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】〔産業上の利用分野〕本発明は半導体素子実装方法に関し、特に詳細には、半
導体素子をフェースダウンボンディングで基板上に実装
する半導体素子実装方法に関する。

〔従来技術〕

近年、半導体素子を基板上に実装する際、実装密度及び
作業性の点からフェースダウン方式において、フリップ
チップ実装技術が注目されるようになってきた。この方
法は、「エレクトロニック・パッケイジング・テクノロ
ジー」の１９８９年１２月号に掲載された「フリップチ
ップ実装の技術動向」と題する文献に記載されている。

そして、フリップチップをフェースダウン方式で基板上
に実装する際、半導体素子を実装する基板面に対して平
行に保った状態でフェースダウンしなければならない。

しかし、従来は実装装置の最初の調節の際、ボンディン
グヘッドと基板面との平行度を調整した後は、調節をお
こなわずフェースダウンボンディングを実施していた。

このような方法では、半導体素子を基板面に対して確実
にボンディングできない場合があった。そこで、フェー
スダウンボンディング中に半導体素子を吸着保持したツ
ールの真横に設けたＴＶカメラ等で、半導体素子を観察
し、ツールと基板との平行度を観察しつつフェースダウ
ンを行っていた。

［発明が解決しようとする課題〕しかし、上記のような従来の方法では、バンプが設けら
れた半導体素子とこれがボンディングされる基板との間
では、１０ｍｍ当たり数μｍ程度の平行度しか実現でき
ず、その結果、フリップチップのバンプ高さが１０μｍ
以下となるような高密度化に伴う微細化に十分対応する
ことができなかった。

本発明は上記課題を解決し、高密度化に伴い微細化に対
応できる半導体素子実装装置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〕

本発明の半導体素子実装方法は、片面にハンプ電極が形
成されている半導体素子を反対向でボンディングヘット
上の吸着面に吸着させて保持する工程と、吸着面の周囲
に形成されたボンディングヘッドの光反射面に対して、
半導体素子かボンディングされる光反射性の基板の表面
側から可干渉性の光を照射する光照射工程と、光照射工
程で照射した光のうち、光反射面で反射した光と、この
反射光が前記基板表面で反射し、再度光反射面で反射し
た光とを互いに干渉させて、干渉縞を検出する検出工程
と、検出工程で検出された干渉縞の状態に応して前記ボ
ンディングヘッドを移動し、吸着した半導体素子のバン
プ電極か形成されている面と基板の半導体素子がボンデ
ィングされる面との平行度を調節し、半導体素子を前記
基板上にフェースダウンボンデングする工程とを備えた
ことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の半導体素子実装方法では、ボンディングヘッド
上の光反射面に対して基板表面側より可干渉性の光を照
射している。そして、ボンディングヘッド上の光反射面
で反射した光と、この反射光が基板表面で反射し、再度
光反射面で反射した光とを互いに干渉させ、半導体素子
表面と基板表面との平行度を正確に検出している。この
検出結果にしたがって、ボンディングヘッドを動かし、
半導体素子表面と基板表面とを互いに平行になるように
調節している。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつつ本発明に従う実施例を説明して
いく。

第１図は本発明に従う半導体装方法の一実施例で使用す
る半導体素子実装装置の構成図である。

第１図に示すように、半導体素子実装装置はボンディン
グツール２を備え、このボンディングツール２の先端部
には、半導体素子１を吸着固定する平面２ｇ（吸着面）
が形成されている。そして、この平面２ａの中央部には
、真空ポンプ１０に接続された貫通口２ｂが形成されて
いる。この吸着面の周囲は、そこに真空吸着される半導
体素子のバンプ電極形成面に平行な鏡面部２Ｃ（光反射
面）が形成されている。この鏡面部２ｃは貫通口２ｂの
周囲に、例えば光反射性の良好な材料からなる部材を埋
め込み、これを研磨することにより形成する。更に、ボ
ンディングツール２は、実装装置に装着される光反射性
の基板３の半導体素子搭載面３ａをＸＹ平面としたとき
、このＸＹ平面に対して直交する方向Ｚに移動可能であ
り、更に、このＸＹ平面に平行で、平面２ａ上の貫通孔
２ｂの中心を通る平面を規定するＸ７両軸に対してそれ
ぞれ回転角θｘ１θｙ方向に調節可能である。

この半導体素子実装装置の基板保持部４は、基板３をそ
の下面全面で支持する平面部を備えている。更にこの基
板保持部４は、そこに搭載する光反射性の基板３を固定
する固定機構（図示せず）を備えている。

この基板保持部４の基板支持表面の上方には、傾斜測定
装置２０か設けられている。この傾斜測定装置２０は、
ボンディングツール２と基板保持部４との間の第１の位
置と、ボンディングツール２と基板保持部４との間から
外れた第２の位置との間で移動可能となるように、手動
または自動の移動装置（図示せず）に装着されている。

この移動方法は、回転移動でも平行移動でもよい。この
傾斜測定装置２０は、一対のハーフミラ−５ａ。

５ｂを備え、この一対のハーフミラ−５ａ、５ｂはそれ
ぞれ、この傾斜測定装置２０が第１の位置にあるとき、
基板保持部４の基板支持平面に対してそれぞれ±４５度
の角度を成すよう配置されている。そしてハーフミラ−
５ａ、５ｂ同士は９０度の角度をもって、それらの一端
か接続するように構成配置されている。上側のハーフミ
ラ−５ａの側方には、ハーフミラ−５ａの面に対して４
５度の角度で可干渉性の平行光を出射する光源６、例え
ばレーザ発光装置か設けである。更に、下側のハーフミ
ラ−５ｂの光源６とは反対側の側方には、ハーフミラ−
５ｂで反射した光の干渉状態、具体的には干渉縞を観測
できる観７１１１ｊ装置、例えば、顕微鏡７か設けであ
る。そして、この顕微ｆｆ１７は、光源６からハーフミ
ラ−５ａに発した平行光の進行方向であって、ハーフミ
ラ−５ｂの傾斜面に対応する位置に設けられている。こ
のように構成しておくことにより、光源６より発した平
行光がハーフミラ−５ａて上方に反射され、ホンディン
グツール２の鏡面部２ｃて反射され、更にハーフミラ−
５ｂで顕微鏡７側に反射された光と、光源６より発した
平行光かハーフミラ−５ａて上方に反射され、ホンディ
ングツール２の鏡面部２ｃで反射され、ハーフミラ−５
ａ、５ｂを透過し、基板で反射され、その反射光かハー
フミラ−５ａ。

５ｂを透過し、再度鏡面部２ｃて反射され、更にハーフ
ミラ−５ｂで顕微鏡７側に反射した光との干渉状態か観
察できる。この光導波経路を第２図に示す。この第２図
において、点線で示した光と実線で示した光との干渉状
態か顕微鏡７て観察される。そして、これらのハーフミ
ラ−５ａ、５ｂ。

光源６及び顕微鏡７の相互間の位置は不変であり、一体
で移動できるように構成されている。

次に、上記装置を使用して、半導体索子１を光反射性の
基板３上の半導体素子搭載面３ａ上にフェースダウンボ
ンディングする方法について説明する。

ます、基板３を基板保持部４上のボンディングツール２
に対応する位置に固定する。次に、バンプ電極が形成さ
れている面の反対面がボンディングツール２の貫通孔２
ｂを覆うように半導体素子１をセットし、真空ポンプ１
ｏで貫通孔２ｂ内を真空吸引して、半導体素子１をボン
ディングツール２の先端部に吸着固定する。

次に、ボンディングツール２と基板３との間の第１の位
置に傾斜測定装置２０を固定する。次に、光源６を点灯
し、レーザ光をハーフミラ−５ａに対して出射させる。

そして基板３の表面３ａての反射光と、ボンディングツ
ール２の鏡面部２ｃでの反射光との干渉状態を顕微鏡７
て観測する。しかし、ボンディングツール２の鏡面部２
ｃが基板３の半導体素子搭載面３ａに対して大きく傾斜
しているときは、第３図（ａ）に示すように、干渉縞の
多すぎるため干渉縞は観測できない。その場合にはボン
ディングツール２をＸ軸方向の回転角θＸ及びＹ軸方向
の回転角θｙを調整し、第３図（ｂ）に示すように干渉
縞が観４１１ｊてきる状態にする。

そして、次に、第３図（ｃ）に示すように、観察される
千６縞の間隔Ｗか拡がるようにボンディングツール２の
Ｘ軸方向の回転角θｘ、Ｙ軸方向の回転角θｙを微調整
する。基板３の半導体素子搭載面３ａに対してボンディ
ングツール２の傾斜角度が小さくなるほと干渉縞の間隔
は広くなり、完全に平行になったとき干渉縞は観、０１
されなくなる。顕微鏡７の観察視野内に、干渉縞が無く
なった状態で、ボンディングツール２の角度調整を停止
し、ボンディングツール２の角度を固定する。

このように干渉縞か観測されない状態では、例えば観察
領域をボンディングツール２の鏡面部２ｃて１０ｍｍと
し、使用する可干渉性の光を波長０．６３μｍのＨｅ−
Ｎｅレーザの光を使用すると、干渉縞は、光路長差か０
，６３μｍ毎に発生する。このためボンディングツール
２の鏡面部２ｃと基板３の半導体素子搭載面３ａとの平
行度は］　Ｏｍｍの距離で０．３μｍ以下となる。

そして、傾斜測定装置２０を第２の位置に移動し、ボン
ディングツール２と基板との間から退避させる。そして
ボンディングツール２を−Ｚ方向に移動（下降）させ、
フェースダウンボンディングを行う。

このようにして、半導体素子１のバンプ電極が形成され
ている面と、基板の半導体素子搭載面３ａとの平行度を
簡単にかつ精度よく検出でき、この検出結果に基づいて
、ボンディングツール２の傾斜を調整することにより、
高精度なフェースダウンボンディングを実施することが
できる。

本発明は上記実施例に限定されず種々の変形例が考えら
れ得る。

具体的には、上記実施例で使用する装置ては、可干渉性
の光としてレーザ光を使用しているが、これに限定され
ず、可干渉性を有している光であればどのような光であ
ってもよい。また、レーザ光としてＨｅ−Ｎｅレーザを
使用しているか、これに限定されない。

この鏡面部２Ｃを形成する際、ボンディングツール２の
平面２ａを研磨しているが、この代わりに光反射部材を
貼り付けるようにしてもよい。

〔発明の効果〕本発明の半導体素子実装方法では、先に説明したように
、光の干渉を利用して、半導体素子と基板との平行度を
精度よく検出しているので、微細なバンプを有する半導
体素子においても確実なフェースダウンボンディングを
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体素子実装方法の一実施例で使用
する半導体素子実装装置の構成を示す図、第２図は第１
図に示す半導体素子実装装置における光の経路を示す図
、及び第３図は実施例の方法で半導体素子を実装する際
の顕微鏡の観察状態を示す図である。１・・・半導体素子、２・・・ボンディングツール、３
・・・基板、４・・・基板保持部、５ａ、５ｂ・・・／
Ｘ−フミラー　６・・・光源、７・・・顕微鏡。

Claims

【特許請求の範囲】　片面にバンプ電極が形成されている半導体素子を反対
面でボンディングヘッド上の吸着面に吸着させて保持す
る工程と、前記吸着面の周囲に形成されたボンディングヘッドの光
反射面に対して、前記半導体素子がボンディングされる
光反射性の基板の表面側から可干渉性の光を照射する光
照射工程と、前記光照射工程で照射した光のうち、前記光反射面で反
射した光と、この反射光が前記基板表面で反射し、再度
前記光反射面で反射した光とを互いに干渉させて、干渉
縞を検出する検出工程と、前記検出工程で検出された干
渉縞の状態に応じて前記ボンディングヘッドを移動し、
前記吸着した半導体素子のバンプ電極が形成されている
面と前記基板の半導体素子がボンディングされる面との
平行度を調節し、前記半導体素子を前記基板上にフェー
スダウンボンデングする工程とを備えた半導体素子実装
方法。