(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度変化に敏感な半導体ウエハに形成された回路の電極上にバンプを形成するバンプ形成方法であって、
バンプ形成のために行う上記半導体ウエハの本加熱後における上記半導体ウエハへのバンプボンディング後、当該半導体ウエハを収納容器へ収納する前に、上記半導体ウエハに対して上記半導体ウエハの温度降下を制御したアフタークーリング動作を行い、
上記アフタークーリング動作は、上記半導体ウエハ上の回路に形成されている電極上にバンプを形成するに必要な上記本加熱におけるバンプボンディング用温度に上記半導体ウエハを加熱するボンディングステージの上方で上記ボンディングステージに非接触な状態にて上記半導体ウエハを配置し、さらに、上記ボンディングステージと上記半導体ウエハとの隙間寸法、及び上記ボンディングステージに非接触な状態にて上記半導体ウエハを配置する配置時間の少なくとも一方を変化させることにより上記温度降下を制御してなされる、
ことを特徴とするバンプ形成方法。
【請求項２】
上記半導体ウエハは化合物半導体ウエハである、請求項１記載のバンプ形成方法。
【請求項３】
上記アフタークーリング動作は、上記バンプボンディングの終了後、上記半導体ウエハを上記ボンディングステージの上方から外れた冷却位置に配置することでなされる、請求項１又は２記載のバンプ形成方法。
【請求項４】
上記アフタークーリング動作は、予め設定されたアフタークーリング用プログラムに従い実行される、請求項１から３のいずれかに記載のバンプ形成方法。
【請求項５】
上記アフタークーリング動作は、上記半導体ウエハの温度を実際に測定しながら実行される、請求項１から３のいずれかに記載のバンプ形成方法。
【請求項６】
上記アフタークーリング動作における温度降下は、上記隙間寸法及び上記配置時間の少なくとも一方を複数回変化させる制御により実行される、請求項１から５のいずれかに記載のバンプ形成方法。
【請求項７】
上記アフタークーリング動作は、上記半導体ウエハの材質及び厚みの少なくとも一方に基づき制御される、請求項１から６のいずれかに記載のバンプ形成方法。
【請求項８】
上記本加熱の実行前に、上記半導体ウエハを予めプリヒート動作を行う、請求項１から７のいずれかに記載のバンプ形成方法。
【請求項９】
上記バンプボンディング用温度に上記半導体ウエハを加熱する上記ボンディングステージ上に上記半導体ウエハを載置して上記本加熱が実行されるとき、上記プリヒート動作は上記ボンディングステージの上方で上記ボンディングステージに非接触な状態に上記半導体ウエハを配置することでなされる、請求項８記載のバンプ形成方法。
【請求項１０】
上記プリヒート動作は、予め設定されたプリヒート用プログラムに従い実行される、請求項８又は９に記載のバンプ形成方法。
【請求項１１】
上記プリヒート動作は、上記半導体ウエハの温度を実際に測定しながら実行される、請求項８又は９に記載のバンプ形成方法。
【請求項１２】
上記プリヒート動作における温度上昇は、上記ボンディングステージと上記半導体ウエハとの隙間寸法、及び上記ボンディングステージの上方に上記半導体ウエハを配置する配置時間の少なくとも一方を変化させることにより制御される、請求項９から１１のいずれかに記載のバンプ形成方法。
【請求項１３】
上記プリヒート動作における温度上昇は、上記隙間寸法及び上記配置時間の少なくとも一方を複数回変化させる制御により実行される、請求項１２記載のバンプ形成方法。
【請求項１４】
上記プリヒート動作は、上記半導体ウエハの材料及び厚みの少なくとも一方に基づき制御される、請求項８から１３のいずれかに記載のバンプ形成方法。
【請求項１５】
上記プリヒート動作及び上記アフタークーリング動作の両方を実行する場合、上記アフタークーリング動作における上記温度降下制御の方が上記プリヒート動作における上記温度上昇制御よりも単位時間当たりの温度変化率を細かく設定する、請求項８から１４のいずれかに記載のバンプ形成方法。
【請求項１６】
上記本加熱におけるバンプボンディング用温度に上記半導体ウエハを加熱するボンディングステージ上に上記半導体ウエハを載置した後上記バンプボンディングを行う前に、上記ボンディングステージ上に載置された当該半導体ウエハに対して、上記ボンディングステージに接触している当該半導体ウエハのステージ接触面側（２１１ｂ）における温度と上記ステージ接触面に対向する当該半導体ウエハの回路形成面側（２１１ａ）における温度との温度差を、バンプ形成上支障を生じない程度に当該半導体ウエハの反りを抑える反り非発生温度範囲内に制御する、請求項１から１５のいずれかに記載のバンプ形成方法。
【請求項１７】
上記反り非発生温度範囲内への上記制御は、上記ボンディングステージ上に載置された上記半導体ウエハの上記回路形成面側を加熱することで達成する、請求項１６記載のバンプ形成方法。
【請求項１８】
上記回路形成面側の加熱は、上記温度差が上記反り非発生温度範囲内となる温度にてなる加熱風を上記回路形成面へ吹き付けることでなされる、請求項１７記載のバンプ形成方法。
【請求項１９】
上記反り非発生温度範囲内への上記制御は、上記ボンディングステージ上に載置された上記半導体ウエハの上記ステージ接触面側を冷却することで達成する、請求項１６記載のバンプ形成方法。
【請求項２０】
上記ステージ接触面側の冷却は、上記温度差が上記反り非発生温度範囲内となる温度にてなる冷却風を上記ステージ接触面へ吹き付けることでなされる、請求項１９記載のバンプ形成方法。
【請求項２１】
上記反り非発生温度範囲とは、２０℃以内である、請求項１６から２０のいずれかに記載のバンプ形成方法。
【請求項２２】
上記半導体ウエハは、水晶を基盤としたウエハである、請求項１６から２１のいずれかに記載のバンプ形成方法。
【請求項２３】
温度変化に敏感な半導体ウエハを載置するとともに該半導体ウエハの回路に形成されている電極上にバンプを形成するに必要なバンプボンディング用温度まで上記半導体ウエハを本加熱するボンディングステージ（１１０）と、上記ボンディングステージ上に載置された上記半導体ウエハの上記電極上に上記バンプを形成するバンプ形成ヘッド（１２０）と、上記ボンディングステージに対して上記半導体ウエハの着脱を行う移載装置（１４０）と、を備えたバンプ形成装置であって、
上記本加熱された上記半導体ウエハへのバンプのボンディングの後、上記半導体ウエハに対して温度降下制御に基づいて上記半導体ウエハの冷却を行うアフタークーリング装置であって、上記ボンディングステージと、上記移載装置と、第１制御装置（１８０−１）とを備え、上記ボンディングステージの熱を利用して上記半導体ウエハのアフタークーリング動作を行う装置であり、上記第１制御装置は、上記バンプボンディング用温度に加熱されている上記ボンディングステージの上方で上記ボンディングステージに上記半導体ウエハが非接触な位置に上記半導体ウエハを保持した上記移載装置を配置させ、かつ、上記ボンディングステージと上記半導体ウエハとの隙間寸法、及び上記ボンディングステージの上方に上記半導体ウエハを配置する配置時間の少なくとも一方を変化させることにより上記半導体ウエハにおける上記アフタークーリング動作における温度降下を制御する、アフタークーリング装置（１１０、１４０、１８０）、
を備えたことを特徴とするバンプ形成装置。
【請求項２４】
上記第１制御装置による上記アフタークーリング動作における温度降下の制御は、上記隙間寸法及び上記配置時間の少なくとも一方を複数回変化させる制御により実行される、請求項２３記載のバンプ形成装置。
【請求項２５】
上記第１制御装置は、予め設定されたアフタークーリング用プログラムに従い上記アフタークーリング動作を実行する、請求項２３又は２４に記載のバンプ形成装置。
【請求項２６】
上記アフタークーリング動作がなされる半導体ウエハの温度を測定する第１温度測定器（１４１９）を備え、上記第１制御装置は、上記第１温度測定器にて実際に測定された上記半導体ウエハの温度に基づき上記アフタークーリング動作を制御する、請求項２３又は２４に記載のバンプ形成装置。
【請求項２７】
上記第１制御装置は、上記半導体ウエハの材質及び厚みの少なくとも一方に基づき上記アフタークーリング動作を制御する、請求項２３から２６のいずれかに記載のバンプ形成装置。
【請求項２８】
上記ボンディングステージへ上記半導体ウエハを載置して上記バンプボンディング用温度まで上記半導体ウエハを加熱する前に上記半導体ウエハのプリヒート動作を行うプリヒート装置（１１０、１４０、１８０）をさらに備えた、請求項２３から２７のいずれかに記載のバンプ形成装置。
【請求項２９】
上記プリヒート装置は、上記ボンディングステージと、上記移載装置と、第２制御装置（１８０−２）とを備え、上記ボンディングステージの熱を利用して上記半導体ウエハの上記プリヒート動作を行う装置であり、上記第２制御装置は、上記バンプボンディング用温度に加熱されている上記ボンディングステージの上方で上記ボンディングステージに上記半導体ウエハが非接触な位置に上記半導体ウエハを保持した上記移載装置を配置させる、請求項２８記載のバンプ形成装置。
【請求項３０】
上記第２制御装置は、上記ボンディングステージと上記半導体ウエハとの隙間寸法、及び上記ボンディングステージの上方に上記半導体ウエハを配置する配置時間の少なくとも一方を変化させることにより上記半導体ウエハにおける上記プリヒート動作における温度上昇を制御する、請求項２９記載のバンプ形成装置。
【請求項３１】
上記第２制御装置による上記プリヒート動作における温度上昇の制御は、上記隙間寸法及び上記配置時間の少なくとも一方を複数回変化させる制御により実行される、請求項３０記載のバンプ形成装置。
【請求項３２】
上記第２制御装置は、予め設定されたプリヒート用プログラムに従い上記プリヒート動作を実行する、請求項２９から３１のいずれかに記載のバンプ形成装置。
【請求項３３】
上記プリヒートされる半導体ウエハの温度を測定する第２温度測定器（１４１９）を備え、上記第２制御装置は、上記第２温度測定器にて実際に測定された上記半導体ウエハの温度に基づき上記プリヒート動作を制御する、請求項２９から３１のいずれかに記載のバンプ形成装置。
【請求項３４】
上記第２制御装置は、上記半導体ウエハの材質及び厚みの少なくとも一方に基づき上記プリヒート動作を制御する、請求項２９ないし３３のいずれかに記載のバンプ形成装置。
【請求項３５】
上記半導体ウエハを収納する収納容器（２０５、２０６）と、該収納容器に対して上記半導体ウエハの搬送を行うとともに上記移載装置との間で上記半導体ウエハのやり取りを行う搬送装置（１３０）とをさらに備えた、請求項２３から３４のいずれかに記載のバンプ形成装置。
【請求項３６】
上記搬送装置にて上記収納容器から取り出したバンプ形成前半導体ウエハ（２０１）を保持し上記移載装置への受け渡しを行う第１仮保持部材（２７１−１）と、上記ボンディングステージから上記移載装置が保持したバンプ形成後半導体ウエハ（２０２）を保持し上記搬送装置への受け渡しを行う第２仮保持部材（２７１−２）との少なくとも一方をさらに備えた、請求項３５記載のバンプ形成装置。
【請求項３７】
上記収納容器は、バンプ形成前のバンプ形成前半導体ウエハ（２０１）を収納する第１収納容器（２０５）と、バンプ形成後のバンプ形成後半導体ウエハ（２０２）を収納する第２収納装置（２０６）とを有する、請求項３５又は３６記載のバンプ形成装置。
【請求項３８】
上記搬送装置は、上記半導体ウエハを載置する載置部材（２５１１、２５２１）を備え、該載置部材において少なくとも上記半導体ウエハとの接触部分は上記半導体ウエハの温度降下を遅延させる断熱材（２５１２、２５２２）を備えた、請求項３５から３７のいずれかに記載のバンプ形成装置。
【請求項３９】
上記移載装置は、上記半導体ウエハの周囲にほぼ均等な間隔にて配置され上記半導体ウエハに対して力学的に応力を与えずかつ熱的な温度勾配を生じさせないクランプ機構（１４１４）を有する、請求項２３から３８のいずれかに記載のバンプ形成装置。
【請求項４０】
上記搬送装置は、上記第１収納容器から上記バンプ形成前半導体ウエハを取り出す搬入装置（１３１）と、上記バンプ形成後半導体ウエハを上記第２収納容器へ搬出する搬出装置（１３２）とを備える、請求項３７記載のバンプ形成装置。
【請求項４１】
上記搬出装置は、上記アフタークーリング装置に含まれ、該搬出装置には、上記第１制御装置にて温度制御された気体を、載置された上記バンプ形成後半導体ウエハに送風する送風装置（１３２５）を備える、請求項４０記載のバンプ形成装置。
【請求項４２】
上記気体は不活性ガスである、請求項４１記載のバンプ形成装置。
【請求項４３】
上記気体は窒素ガスである、請求項４１記載のバンプ形成装置。
【請求項４４】
上記移載装置は、上記半導体ウエハの上記プリヒート動作及び上記アフタークーリング動作の少なくとも一方を実行する際に保持している上記半導体ウエハを覆い当該半導体ウエハの保温を行う開閉自在なカバー用部材（２６２１）を備え、該カバー用部材には、上記ボンディングステージからの熱が進入するように開口（２６２５）が設けられている、請求項２９から４３のいずれかに記載のバンプ形成装置。
【請求項４５】
上記移載装置は、上記カバー用部材にて覆われている上記半導体ウエハに対して温度制御され上記半導体ウエハの保温を支援する気体を吹き付ける保温支援装置（２６３）をさらに備えた、請求項４４記載のバンプ形成装置。
【請求項４６】
上記移載装置は、上記搬入装置又は上記第１仮保持部材が保持する上記半導体ウエハを上記ボンディングステージへ移載する第１移載装置（１４４−１）と、上記ボンディングステージから上記第２仮保持部材へ上記半導体ウエハを移載する第２移載装置（１４４−２）とを備える、請求項３６から４５のいずれかに記載のバンプ形成装置。
【請求項４７】
上記ボンディングステージ上に上記半導体ウエハを載置した後上記バンプボンディングを行う前に、上記ボンディングステージ上に載置された当該半導体ウエハに対して、上記ボンディングステージに接触している当該半導体ウエハのステージ接触面側（２１１ｂ）における温度と上記ステージ接触面に対向する当該半導体ウエハの回路形成面側（２１１ａ）における温度との温度差を、バンプ形成上支障を生じない程度に当該半導体ウエハの反りを抑える反り非発生温度範囲内に制御するウエハ温度制御装置（１６０）をさらに備えた、請求項２３から４６のいずれかに記載のバンプ形成装置。
【請求項４８】
上記ウエハ温度制御装置は、上記ボンディングステージ上に載置された上記半導体ウエハの上記回路形成面側を加熱することで上記反り非発生温度範囲内への上記制御を達成する、請求項４７記載のバンプ形成装置。
【請求項４９】
上記ウエハ温度制御装置は、上記温度差が上記反り非発生温度範囲内となる温度にてなる加熱風を上記回路形成面へ吹き付けることで上記回路形成面側の加熱を行う、請求項４８記載のバンプ形成装置。
【請求項５０】
上記ウエハ温度制御装置は、上記ボンディングステージ上に載置された上記半導体ウエハの上記ステージ接触面側を冷却することで上記反り非発生温度範囲内への上記制御を達成する、請求項４７記載のバンプ形成装置。
【請求項５１】
上記ウエハ温度制御装置は、上記温度差が上記反り非発生温度範囲内となる温度にてなる冷却風を上記ステージ接触面へ吹き付けることで上記ステージ接触面側の冷却を行う、請求項５０記載のバンプ形成装置。
【請求項５２】
上記反り非発生温度範囲とは、２０℃以内である、請求項４７から５１のいずれかに記載のバンプ形成装置。
【請求項５３】
上記半導体ウエハは、水晶を基盤としたウエハである、請求項４７から５２のいずれかに記載のバンプ形成装置。
【請求項５４】
半導体ウエハに形成された回路の電極上にバンプを形成するバンプ形成方法であって、
バンプ形成のために行う上記半導体ウエハの本加熱後における上記半導体ウエハへのバンプボンディング後、当該半導体ウエハを収納容器へ収納する前に、上記半導体ウエハに対して上記半導体ウエハの温度降下を制御したアフタークーリング動作を行い、かつ、
上記本加熱におけるバンプボンディング用温度に上記半導体ウエハを加熱するボンディングステージ上に上記半導体ウエハを載置した後上記バンプボンディングを行う前に、上記ボンディングステージ上に載置された当該半導体ウエハに対して、上記ボンディングステージに接触している当該半導体ウエハのステージ接触面側（２１１ｂ）における温度と上記ステージ接触面に対向する当該半導体ウエハの回路形成面側（２１１ａ）における温度との温度差を、上記ボンディングステージ上に載置された上記半導体ウエハの上記回路形成面側を加熱することで、バンプ形成上支障を生じない程度に当該半導体ウエハの反りを抑える反り非発生温度範囲内に制御する、
ことを特徴とするバンプ形成方法。
【請求項５５】
半導体ウエハを載置するとともに該半導体ウエハの回路に形成されている電極上にバンプを形成するに必要なバンプボンディング用温度まで上記半導体ウエハを本加熱するボンディングステージ（１１０）と、上記ボンディングステージ上に載置され上記半導体ウエハの上記電極上に上記バンプを形成するバンプ形成ヘッド（１２０）と、上記ボンディングステージに対して上記半導体ウエハの着脱を行う移載装置（１４０）と、を備えたバンプ形成装置であって、
上記本加熱された上記半導体ウエハへのバンプのボンディングの後、上記半導体ウエハに対して温度降下制御に基づいて上記半導体ウエハの冷却を行うアフタークーリング装置（１１０、１４０、１８０）と、
上記半導体ウエハを収納する収納容器（２０５、２０６）と、
該収納容器に対して上記半導体ウエハの搬送を行うとともに上記移載装置との間で上記半導体ウエハのやり取りを行う搬送装置（１３０）と、
上記搬送装置にて上記収納容器から取り出したバンプ形成前半導体ウエハ（２０１）を保持し上記移載装置への受け渡しを行う第１仮保持部材（２７１−１）、及び上記ボンディングステージから上記移載装置が保持したバンプ形成後半導体ウエハ（２０２）を保持し上記搬送装置への受け渡しを行う第２仮保持部材（２７１−２）の少なくとも一方と、を備えたことを特徴とするバンプ形成装置。
【請求項５６】
半導体ウエハを載置するとともに該半導体ウエハの回路に形成されている電極上にバンプを形成するに必要なバンプボンディング用温度まで上記半導体ウエハを本加熱するボンディングステージ（１１０）と、上記ボンディングステージ上に載置された上記半導体ウエハの上記電極上に上記バンプを形成するバンプ形成ヘッド（１２０）と、上記ボンディングステージに対して上記半導体ウエハの着脱を行う移載装置（１４０）と、を備えたバンプ形成装置であって、
上記本加熱された上記半導体ウエハへのバンプのボンディングの後、上記半導体ウエハに対して温度降下制御に基づいて上記半導体ウエハの冷却を行うアフタークーリング装置（１１０、１４０、１８０）と、
上記半導体ウエハを収納する収納容器（２０５、２０６）と、
該収納容器に対して上記半導体ウエハの搬送を行うとともに上記移載装置との間で上記半導体ウエハのやり取りを行い、かつ上記半導体ウエハを載置する載置部材（２５１１、２５２１）を備え、該載置部材において少なくとも上記半導体ウエハとの接触部分は上記半導体ウエハの温度降下を遅延させる断熱材（２５１２、２５２２）を有する搬送装置（１３０）と、
を備えたことを特徴とするバンプ形成装置。
【請求項５７】
半導体ウエハを載置するとともに該半導体ウエハの回路に形成されている電極上にバンプを形成するに必要なバンプボンディング用温度まで上記半導体ウエハを本加熱するボンディングステージ（１１０）と、上記ボンディングステージ上に載置された上記半導体ウエハの上記電極上に上記バンプを形成するバンプ形成ヘッド（１２０）と、上記ボンディングステージに対して上記半導体ウエハの着脱を行う移載装置（１４０）と、を備えたバンプ形成装置であって、
上記本加熱された上記半導体ウエハへのバンプのボンディングの後、上記半導体ウエハに対して温度降下制御に基づいて上記半導体ウエハの冷却を行うアフタークーリング装置（１１０、１４０、１８０）と、
上記ボンディングステージ上に上記半導体ウエハを載置した後上記バンプボンディングを行う前に、上記ボンディングステージ上に載置された当該半導体ウエハに対して、上記ボンディングステージに接触している当該半導体ウエハのステージ接触面側（２１１ｂ）における温度と上記ステージ接触面に対向する当該半導体ウエハの回路形成面側（２１１ａ）における温度との温度差を、バンプ形成上支障を生じない程度に当該半導体ウエハの反りを抑える反り非発生温度範囲内に制御するウエハ温度制御装置（１６０）と、
上記ウエハ温度制御装置は、上記ボンディングステージ上に載置された上記半導体ウエハの上記回路形成面側を加熱することで上記反り非発生温度範囲内への上記制御を達成することを特徴とするバンプ形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ上にバンプを形成するためのバンプ形成装置、及び該バンプ形成装置にて実行されるバンプ形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、例えば携帯電話のように電子部品が取り付けられる機器が非常に小型化するのに伴い上記電子部品も小型化している。よって、半導体ウエハ上に形成された個々の回路形成部分を上記半導体ウエハから切り出すことなく上記半導体ウエハ上のそれぞれの上記回路形成部分における電極部分にバンプを形成するバンプ形成装置が存在する。このようなバンプ形成装置には、バンプ形成前の半導体ウエハを収納する第１収納容器から上記バンプ形成前ウエハを取り出す搬入装置と、上記バンプが形成されたバンプ形成後ウエハを収納する第２収納容器と、上記バンプ形成前ウエハを載置して上記電極部分とバンプとの接合のために上記半導体ウエハを通常２５０℃から２７０℃程度まで加熱するボンディングステージと、上記バンプ形成後ウエハを上記第２収納容器へ収納する搬出装置と、上記搬入装置から上記ボンディングステージへ、及び上記ボンディングステージから上記搬出装置へ上記ウエハの移載を行う移載装置とが備わる。
又、上記携帯電話等に使用されるＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）フィルタを形成する半導体ウエハのように、その基盤が従来のシリコンではなく、水晶からなる場合や、リチウムタンタルや、リチウムニオブや、ガリウムヒ素等からなるいわゆる化合物半導体ウエハがある。このような化合物半導体ウエハにおいても、上記バンプを形成するときには最大１５０℃程度まで加熱されるが、従来のシリコンウエハに比べて加熱及び冷却の速度を遅くする必要がある。特に冷却をゆっくり行わないときには、上記化合物半導体ウエハに焦電効果が生じ回路の破壊を起こす場合や、ウエハの熱変形によりウエハが割れる場合もある。
このように、化合物半導体ウエハにバンプを形成するバンプ形成装置では、シリコンウエハにバンプを形成する従来のバンプ形成装置における温度コントロールとは異なる温度コントロールを行う必要がある。
本発明は、半導体ウエハのバンプ形成前後において、従来とは異なる温度制御を行うバンプ形成装置、及び該バンプ形成装置にて実行されるバンプ形成方法を提供することを目的とする。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１態様におけるバンプ形成方法は、温度変化に敏感な半導体ウエハに形成された回路の電極上にバンプを形成するバンプ形成方法であって、
バンプ形成のために行う上記半導体ウエハの本加熱後における上記半導体ウエハへのバンプボンディング後、当該半導体ウエハを収納容器へ収納する前に、上記半導体ウエハに対して上記半導体ウエハの温度降下を制御したアフタークーリング動作を行い、
上記アフタークーリング動作は、上記半導体ウエハ上の回路に形成されている電極上にバンプを形成するに必要な上記本加熱におけるバンプボンディング用温度に上記半導体ウエハを加熱するボンディングステージの上方で上記ボンディングステージに非接触な状態にて上記半導体ウエハを配置し、さらに、上記ボンディングステージと上記半導体ウエハとの隙間寸法、及び上記ボンディングステージに非接触な状態にて上記半導体ウエハを配置する配置時間の少なくとも一方を変化させることにより上記温度降下を制御してなされることを特徴とする。
【０００４】
又、本発明の第２態様のバンプ形成方法では、上記第１態様のバンプ形成方法に加えてさらに、上記本加熱の実行前に、上記半導体ウエハを予めプリヒート動作を行うようにしてもよい。
【０００５】
又、本発明の第５態様のバンプ形成方法では、上記第１態様のバンプ形成方法に加えてさらに、上記本加熱におけるバンプボンディング用温度に上記半導体ウエハを加熱するボンディングステージ上に上記半導体ウエハを載置した後上記バンプボンディングを行う前に、上記ボンディングステージ上に載置された当該半導体ウエハに対して、上記ボンディングステージに接触している当該半導体ウエハのステージ接触面側における温度と上記ステージ接触面に対向する当該半導体ウエハの回路形成面側における温度との温度差を、バンプ形成上支障を生じない程度に当該半導体ウエハの反りを抑える反り非発生温度範囲内に制御するようにしてもよい。
【０００６】
本発明の第３態様におけるバンプ形成装置は、温度変化に敏感な半導体ウエハを載置するとともに該半導体ウエハの回路に形成されている電極上にバンプを形成するに必要なバンプボンディング用温度まで上記半導体ウエハを本加熱するボンディングステージと、上記ボンディングステージ上に載置された上記半導体ウエハの上記電極上に上記バンプを形成するバンプ形成ヘッドと、上記ボンディングステージに対して上記半導体ウエハの着脱を行う移載装置と、を備えたバンプ形成装置であって、
上記本加熱された上記半導体ウエハへのバンプのボンディングの後、上記半導体ウエハに対して温度降下制御に基づいて上記半導体ウエハの冷却を行うアフタークーリング装置であって、上記ボンディングステージと、上記移載装置と、第１制御装置とを備え、上記ボンディングステージの熱を利用して上記半導体ウエハのアフタークーリング動作を行う装置であり、上記第１制御装置は、上記バンプボンディング用温度に加熱されている上記ボンディングステージの上方で上記ボンディングステージに上記半導体ウエハが非接触な位置に上記半導体ウエハを保持した上記移載装置を配置させ、かつ、上記ボンディングステージと上記半導体ウエハとの隙間寸法、及び上記ボンディングステージの上方に上記半導体ウエハを配置する配置時間の少なくとも一方を変化させることにより上記半導体ウエハにおける上記アフタークーリング動作における温度降下を制御する、アフタークーリング装置を備えたことを特徴とする。
【０００７】
又、本発明の第４態様のバンプ形成装置では、上記第３態様のバンプ形成装置に加えてさらに、上記ボンディングステージへ上記半導体ウエハを載置して上記バンプボンディング用温度まで上記半導体ウエハを加熱する前に上記半導体ウエハのプリヒート動作を行うプリヒート装置を備えるように構成してもよい。
【０００８】
又、本発明の第６態様のバンプ形成装置では、上記第３態様のバンプ形成装置に加えてさらに、上記ボンディングステージ上に上記半導体ウエハを載置した後上記バンプボンディングを行う前に、上記ボンディングステージ上に載置された当該半導体ウエハに対して、上記ボンディングステージに接触している当該半導体ウエハのステージ接触面側における温度と上記ステージ接触面に対向する当該半導体ウエハの回路形成面側における温度との温度差を、バンプ形成上支障を生じない程度に当該半導体ウエハの反りを抑える反り非発生温度範囲内に制御するウエハ温度制御装置を備えるように構成してもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
第１実施形態；
本発明の実施形態であるバンプ形成装置及び該バンプ形成装置にて実行されるバンプ形成方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、図１に示す、本実施形態のバンプ形成装置１０１は、上記化合物半導体ウエハを処理するのに適しており、以下の説明でも上記化合物半導体ウエハにバンプを形成する場合を例に採るが、処理対象を上記化合物半導体に限定するものではなく従来のシリコンウエハももちろん処理可能である。尚、その場合、バンプを形成するときのウエハの温度を上述のように約２５０℃〜約２７０℃まで加熱することになる。又、上記バンプ形成装置１０１は、バンプ形成前の化合物半導体ウエハ２０１を層状に収納した第１収納容器２０５と、バンプ形成後の化合物半導体ウエハ２０２を層状に収納する第２収納容器２０６との両方を備えた、いわゆる両マガジンタイプであるが、該タイプに限定されるものではなく、上記バンプ形成前化合物半導体ウエハ２０１及び上記バンプ形成後化合物半導体ウエハ２０２を一つの収納容器に収納するいわゆる片マガジンタイプを構成することもできる。
【００１０】
上記バンプ形成装置１０１の基本的な構成は従来のバンプ形成装置の構成と変わるものではない。即ち、該バンプ形成装置１０１は、大別して、一つのボンディングステージ１１０と、一つのバンプ形成ヘッド１２０と、搬送装置１３０と、一つの移載装置１４０と、上記収納容器２０５，２０６についてそれぞれ設けられそれぞれの収納容器２０５，２０６を昇降させる昇降装置１５０と、制御装置１８０とを備える。しかしながら、当該バンプ形成装置１０１では、後述の動作説明に示すように、特に上記化合物半導体ウエハを取り扱うとき上述のようなウエハの割れ等を当該化合物半導体ウエハに発生させない温度制御が可能なように、上記制御装置１８０の制御による動作を実行する点が従来のバンプ形成装置とは大きく相違する。以下に、上述の各構成部分について説明する。
【００１１】
上記ボンディングステージ１１０は、上記バンプ形成前の化合物半導体ウエハ（以下、単に「バンプ形成前ウエハ」と記す）２０１を載置するとともに、該バンプ形成前ウエハ２０１上に形成されている回路における電極上にバンプを形成するに必要なバンプボンディング用温度までバンプ形成前ウエハ２０１を加熱する。
上記バンプ形成ヘッド１２０は、上記ボンディングステージ１１０に載置され上記バンプボンディング用温度に加熱されたバンプ形成前ウエハ２０１の上記電極にバンプを形成するための公知の装置であり、バンプの材料となる金線を供給するワイヤ供給部１２１の他、上記金線を溶融してボールを形成し該溶融ボールを上記電極に押圧するバンプ作製部、上記押圧時にバンプに超音波を作用させる超音波発生部等を備える。又、このように構成されるバンプ形成ヘッド１２０は、例えばボールねじ構造を有し平面上で互いに直交するＸ，Ｙ方向に移動可能なＸ，Ｙテーブル１２２上に設置されており、固定されている上記バンプ形成前ウエハ２０１の各上記電極にバンプを形成可能なように上記Ｘ，Ｙテーブル１２２によって上記Ｘ，Ｙ方向に移動される。
【００１２】
当該バンプ形成装置１０１では、上記搬送装置１３０として２種類設けられ、その一つである搬入装置１３１は、上記第１収納容器２０５から上記バンプ形成前ウエハ２０１を取り出す装置であり、他の一つである搬出装置１３２は、バンプ形成後の化合物半導体ウエハ（以下、単に「バンプ形成後ウエハ」と記す）２０２を上記第２収納容器２０６へ搬送し収納する装置である。詳しくは図２に示すように、上記搬入装置１３１及び上記搬出装置１３２は上記Ｘ方向に沿って並設され、フレーム１３３に固定されたロッドレスシリンダ１３４の可動部１３４ａにより、それぞれ独立して、又、上記フレーム１３３に固定された案内部材１３５に案内されながらＸ方向に移動する。尚、図１に示すように搬入装置１３１と搬出装置１３２との間には、上記ボンディングステージ１１０が配置されることから、搬入装置１３１は上記第１収納容器２０５とボンディングステージ１１０との間で移動し、搬出装置１３２はボンディングステージ１１０と上記第２収納容器２０６との間で移動する。
【００１３】
上記搬入装置１３１は、図２に示すように、支持部材１３１４に取り付けられた可動側挟持部材１３１１と固定側挟持部材１３１２とを有し、上記可動側挟持部材１３１１上には上記バンプ形成前ウエハ２０１が載置可能である。又、上記支持部材１３１４に取り付けられた、エアーシリンダを有する駆動部１３１３にて、上記可動側挟持部材１３１１は、バンプ形成前ウエハ２０１の直径方向に移動可能である。尚、上記駆動部１３１３は、可動側挟持部材１３１１を固定側挟持部材１３１２から離れる方向、つまり開方向へ移動させるもので、固定側挟持部材１３１２に近付く方向、つまり閉方向への可動側挟持部材１３１１の移動は例えばスプリング等の弾性部材による付勢力により行われる。このように構成される搬入装置１３１を、上記開方向へ可動側挟持部材１３１１を移動させて上記ロッドレスシリンダ１３４の可動部１３４ａにて上記第１収納容器２０５内のバンプ形成前ウエハ２０１に対応する位置まで移動し、該移動後、上記可動側挟持部材１３１１を上記閉方向へ移動させることで、可動側挟持部材１３１１に設けた位置決めローラ１３１５と、固定側挟持部材１３１２に設けた位置規制ローラ１３１６とによって上記バンプ形成前ウエハ２０１を挟持する。尚、第１収納容器２０５は上記昇降装置１５０を構成する第１昇降装置１５１に載置され、該第１昇降装置１５１は、上記バンプ形成前ウエハ２０１が上記搬入装置１３１によって取り出し可能な位置に配置されるように、上記第１収納容器２０５を昇降する。又、搬入装置１３１にて第１収納容器２０５から取り出されたバンプ形成前ウエハ２０１は、上記移載装置１４０にて挟持される。尚、搬入装置１３１の上述した動作は、制御装置１８０にて制御される。
【００１４】
上記搬出装置１３２には、移載装置１４０から移載される上記バンプ形成後ウエハ２０２を載置する載置部材１３２１が備わる。該載置部材１３２１には、バンプ形成後ウエハ２０２を吸着保持するために複数の吸引孔１３２２が、載置されるバンプ形成後ウエハ２０２のほぼ中央部分に対応して列状に形成され、これらの吸引孔１３２２は、制御装置１８０にて動作制御される吸引装置１３２３に接続されている。さらに、搬出装置１３２には、本実施形態の特徴の一つとして、バンプ形成後ウエハ２０２の冷却制御用の気体を噴出するための複数の送気孔１３２４が上記吸引孔１３２２に隣接して形成されている。これらの送気孔１３２４は、制御装置１８０にて動作制御される送風装置１３２５に接続されている。よって、送風装置１３２５にて送気孔１３２４から噴出される温度制御された気体により、本実施形態の場合には温度制御された空気により載置部材１３２１に載置されているバンプ形成後ウエハ２０２の冷却を自然冷却の場合に比べてゆっくり行うことができる。又、送気孔１３２４から噴出した空気は、載置部材１３２１に形成された排気用溝１３２６を通って載置部材１３２１の外部へ排出される。尚、上記送気孔１３２４は、上記排気用溝１３２６に開口し、一方、上記吸引孔１３２２は、バンプ形成後ウエハ２０２が接触する載置部材１３２１の表面１３２１ａに開口する。よって、送気孔１３２４から噴出する空気は排気用溝１３２６を通ることから、上記噴出した空気によりバンプ形成後ウエハ２０２が載置部材１３２１から吹き飛ばされるようなことは生じない。又、送気孔１３２４、排気用溝１３２６、及び吸引孔１３２２の数は、図示するものに限定されるものではない。
又、上記送気孔１３２４、送風装置１３２５、及び排気用溝１３２６は、上述の搬入装置１３１においてウエハ２０１が載置される部材、本実施形態の場合には可動側挟持部材１３１１にもさらに設けることができる。
【００１５】
移載装置１４０は、上述の搬入装置１３１から上記ボンディングステージ１１０へ上記バンプ形成前ウエハ２０１を移載し、かつボンディングステージ１１０から上記搬出装置１３２へ上記バンプ形成後ウエハ２０２を移載する装置であり、図３に示すように、本実施形態ではウエハ２０１，２０２を保持する一つの保持部１４１と、該保持部１４１を上記Ｘ方向に沿って移動させるボールねじ構造を有しモータ１４２１にて駆動される駆動部１４２と、保持したウエハ２０１，２０２の厚み方向へ上記保持部１４１を昇降させる移動部１４３とを備える。上記保持部１４１は、上記ボンディングステージ１１０、並びに上記搬入装置１３１の可動側挟持部材１３１１及び固定側挟持部材１３１２、並びに上記搬出装置１３２における載置部材１３２１のそれぞれの真上に位置するように配置され、上述のように移動部１４３による昇降にて上記ボンディングステージ１１０、上記搬入装置１３１、及び上記搬出装置１３２間で上記ウエハ２０１，２０２の移載を行う。このように構成される移載装置１４０は、制御装置１８０にて動作制御される。又、図３に示すように、移載装置１４０には、挟持している上記ウエハ２０１，２０２の温度を非接触な状態にて測定可能で測定結果を制御装置１８０へ送出する温度測定器１４１９を設けることもできる。
【００１６】
図３及び図５に示すように、上記保持部１４１は、本実施形態の特徴の一つとして、上記ウエハ２０１，２０２の平面上にて互いに直交する２方向から上記ウエハ２０１，２０２を挟持するそれぞれ一対のクランプ部材からなる第１クランプ部材１４１１−１，１４１１−２（総称して第１クランプ部材１４１１と記す場合もある）及び第２クランプ部材１４１２−１，１４１２−２（総称して第２クランプ部材１４１２と記す場合もある）を有し、さらにこれら第１クランプ部材１４１１−１，１４１１−２及び第２クランプ部材１４１２−１，１４１２−２の接近離間を行う駆動機構１４１３を有する。上記第１クランプ部材１４１１では第１クランプ部材１４１１−１と第１クランプ部材１４１１−２との間にて互いに対向する位置に２組の、及び第２クランプ部材１４１２では第２クランプ部材１４１２−１と第２クランプ部材１４１２−２との間にて互いに対向する位置に１組のクランプ機構１４１４がそれぞれ設けられている。これらのクランプ機構１４１４は、図６に示すように、ハウジング１４１５と、上記第１クランプ部材１４１１及び第２クランプ部材１４１２をその厚み方向に貫通し軸方向に沿ってハウジング１４１５内を滑動可能に移動するピン１４１６と、該ピン１４１６の軸回り方向に回転自在な状態で上記ピン１４１６の端部に取り付けられ上記ウエハ２０１，２０２の落下防止用鍔１４１８を有する保持金具１４１７と、上記ハウジング１４１５内に設けられ上記ピン１４１６をその軸方向に付勢するスプリング１４１８とを有する。このようなクランプ機構１４１４は、上記第１クランプ部材１４１１と第２クランプ部材１４１２とで挟持される上記ウエハ２０１，２０２の周囲に沿ってほぼ均等な間隔にて６箇所に配置され、よって上記保持金具１４１７は上記６箇所にて上記ウエハ２０１，２０２を保持する。
【００１７】
本実施形態では、このように第１クランプ部材１４１１のみならず第２クランプ部材１４１２を備えることで、上述のように上記ほぼ均等な間隔の６箇所にて上記ウエハ２０１，２０２を挟持することから、上記ウエハ２０１，２０２に力学的に偏った応力を与えることがなく、さらに、熱的に偏った温度分布を与えることがない。つまり、上記保持金具１４１７は上記ウエハ２０１，２０２の周囲に接触して該ウエハ２０１，２０２を挟持するので、特に加熱状態にあるバンプ形成後ウエハ２０２の場合、該バンプ形成後ウエハ２０２から上記保持金具１４１７へ熱伝達が生じる。しかしながら、ほぼ均等な間隔で６箇所にて保持金具１４１７が配置されているので、特にバンプ形成後ウエハ２０２を挟持する場合であっても、上記保持金具１４１７がウエハ２０２に熱的に偏った温度分布を与えることはない。よって、上述のように第１クランプ部材１４１１のみならず第２クランプ部材１４１２を備え、かつほぼ均等な間隔で６箇所にてウエハ２０１，２０２を保持する、本実施形態の構成は、特にバンプ形成後の冷却をシリコンウエハの場合に比べてゆっくり行う必要のある、温度変化に敏感な化合物半導体ウエハに対して上述の割れ等の不具合の発生を防止するのに有効である。
【００１８】
さらに又、上記ピン１４１６がその軸方向に沿って移動可能なことから、上記保持金具１４１７も上記軸方向に沿って移動可能である。例えば上記ボンディングステージ１１０からバンプ形成後ウエハ２０２を保持するとき、加熱されたバンプ形成後ウエハ２０２は熱により反りが生じているときがある。このように反ったバンプ形成後ウエハ２０２を上記保持金具１４１７にて挟持したとき、バンプ形成後ウエハ２０２は冷却されるに従い上記反った状態から元の平坦な状態に戻る。このようなバンプ形成後ウエハ２０２の復元に応じて上記保持金具１４１７も上記軸方向に移動可能であることから、クランプ機構１４１４は上記ウエハ２０２に応力を発生させない。
【００１９】
上述した第１クランプ部材１４１１及び第２クランプ部材１４１２の接近離間を行う駆動機構１４１３は、駆動源であるシリンダ１４１３１と、上記クランプ部材１４１１−２の移動に同期して第２クランプ部材１４１２−１，１４１２−２を移動させる第２クランプ部材移動機構１４１３２とを有する。第２クランプ部材移動機構１４１３２は、一端が上記第１クランプ部材１４１１−２に連結された第１部材１４１３３と、回転中心軸１４１３４の軸回り方向に回動可能な第２部材１４１３５とが関節部１４１３６を介して連結された構造であり、第１クランプ部材１４１１−２のＸ方向への移動に伴い上記第１部材１４１３３が移動しこれに伴い第２部材１４１３５が回動して上記第２クランプ部材１４１２をＹ方向へ移動させる。
【００２０】
該駆動機構１４１３は以下のように動作する。上記ウエハ２０１，２０２を挟持するため第１クランプ部材１４１１及び第２クランプ部材１４１２をそれぞれ離間させる場合、シリンダ１４１３１が動作しその出力軸１４１３７が上記Ｘ方向へ伸び該出力軸１４１３７に連結されている上記第１クランプ部材１４１１−１がストッパに当接するまでＸ方向へまず移動し、上記ストッパにより第１クランプ部材１４１１−１の移動が停止することで次に第１クランプ部材１４１１−２がＸ方向に移動する。該第１クランプ部材１４１１−２の移動に伴い、上述のように第２クランプ部材移動機構１４１３２の動作により第２クランプ部材１４１２がＹ方向に移動する。このように第１クランプ部材１４１１及び第２クランプ部材１４１２をそれぞれ離間させる場合には、まず第１クランプ部材１４１１−１が移動し、次に第１クランプ部材１４１１−２及び第２クランプ部材１４１２が同時に移動する。これとは逆に、ウエハ２０１，２０２を挟持するために第１クランプ部材１４１１及び第２クランプ部材１４１２をそれぞれ接近させるときには、上記シリンダ１４１３１の動作により、まず第１クランプ部材１４１１−２及び第２クランプ部材１４１２が同時に移動し、次に第１クランプ部材１４１１−１が移動する。
このように第１クランプ部材１４１１−２及び第２クランプ部材１４１２と、第１クランプ部材１４１１−１との間で、動作タイミングに時間的ずれを設けることで、特にウエハ２０１，２０２を挟持するときに、ウエハ２０１，２０２に一時に力が作用するのを防ぐことができる。
【００２１】
尚、本実施形態では、上述したボンディングステージ１１０、移載装置１４０、及び制御装置１８０にて、バンプ形成前ウエハ２０１に対するプリヒート装置及びアフタークーリング装置を構成している。尚、本実施形態では、上述のように一つの制御装置１８０にて上記プリヒート装置及びアフタークーリング装置の動作制御を行うが、上記プリヒート装置及びアフタークーリング装置のそれぞれに対応してこれら装置の動作制御を行う第２制御装置１８０−２及び第１制御装置１８０−１を設けてもよい。さらに又、本実施形態のように載置部材１３２１に設けた送気孔３１２４から送風装置１３２５にて温度制御された気体が噴出される搬出装置１３２や、後述の図１１から図１３に示す変形例のように載置部材に断熱材を設けた搬出装置は、上記アフタークーリング装置に含めることができる。
これに対し、ボンディングステージ１１０、移載装置１４０、及び制御装置１８０をそれぞれ１セットずつ設け、それぞれのセットを上記プリヒート装置、上記アフタークーリング装置として構成することもできる。尚、該構成においてプリヒート装置及びアフタークーリング装置に備わる各制御装置を一つに統合することもできる。又、該構成においてもアフタークーリング装置に、上述の、温度制御された気体が噴出される搬出装置１３２や、断熱材を設けた搬出装置を含めることもできる。
【００２２】
以上説明したように構成される本実施形態のバンプ形成装置１０１の動作を以下に説明する。又、該動作は制御装置１８０にて制御され、該制御装置１８０は、本実施形態にて特徴的な動作であり詳細後述するように、上記ボンディングステージ１１０にてバンプを形成した後、第２収納容器２０６へバンプ形成後ウエハ２０２を収納する前に温度制御しながらバンプ形成後ウエハ２０２を冷却するアフタークーリング動作を少なくとも実行する。又、以下の説明において、ウエハ２０１，２０２は、３インチの化合物半導体ウエハを例に採るが、その種類及び大きさはもちろんこれに限定されるものではない。
【００２３】
第１収納容器２０５から上記搬入装置１３１にて取り出し可能な取り出し位置にバンプ形成前ウエハ２０１が配置されるように、第１昇降装置１５１が動作し、第１収納容器２０５を昇降する。以下、図７に示すように、ステップ（図内では「Ｓ」にて示す）１において、搬入装置１３１を第１収納容器２０５へ移動し、搬入装置１３１の可動側挟持部材１３１１及び固定側挟持部材１３１２により上記バンプ形成前ウエハ２０１を保持する。次のステップ２では、保持したウエハ２０１を第１収納容器２０５から取り出し搬送する。次のステップ３では、搬入装置１３１に保持されているバンプ形成前ウエハ２０１の上方へ移載装置１４０の保持部１４１を移動し、移載装置１４０の移動部１４３を駆動して保持部１４１を降下するとともに、保持部１４１のシリンダ１４１３１を駆動して第１クランプ部材１４１１を離間させ及び第２クランプ部材１４１２を離間させる。次に、上記シリンダ１４１３１の動作により第１クランプ部材１４１１を接近させ及び第２クランプ部材１４１２を接近させて上記バンプ形成前ウエハ２０１を保持する。次のステップ４では、保持部１４１を上昇させかつ駆動部１４２にて保持部１４１を上記ボンディングステージ１１０の上方へ移動する。
【００２４】
本実施形態では、ボンディングステージ１１０上へバンプ形成前ウエハ２０１載置する前に、ステップ５において本実施形態の特徴の一つとして、保持部１４１にてバンプ形成前ウエハ２０１を保持した状態でバンプ形成前ウエハ２０１のプリヒートを行う。これは、常温にあるバンプ形成前ウエハ２０１を直ちにボンディングステージ１１０上に載置して最高約１５０℃のバンプボンディング用温度まで加熱すると、温度変化に敏感な化合物半導体ウエハの場合には、上記焦電効果による回路破壊や上記割れ等が生じる可能性があり、これを回避するため、ウエハ２０１を予熱するものである。
上記プリヒートの具体的な方法として、本実施形態では、既に上記バンプボンディング用温度程度に加熱されているボンディングステージ１１０の上方にてボンディングステージ１１０に対向し非接触な状態にて、保持部１４１に保持されているバンプ形成前ウエハ２０１を配置し、ボンディングステージ１１０からの放射熱にて加熱する方法を採る。このようなプリヒート方法におけるバンプ形成前ウエハ２０１の温度上昇制御は、ボンディングステージ１１０とバンプ形成前ウエハ２０１との隙間寸法、及びその位置におけるバンプ形成前ウエハ２０１の配置時間の少なくとも一方を制御することによって行うことができ、又、上記隙間寸法と上記配置時間との組み合わせにより、図８及び図９に示すように種々の上記温度上昇制御が可能である。図８には、プリヒート動作中、上記隙間寸法及び上記配置時間を変えない場合であり、バンプ形成前ウエハ２０１の温度が平衡状態となった時点でバンプ形成前ウエハ２０１をボンディングステージ１１０上に載置して上記バンプボンディング用温度まで加熱する、１段プリヒートタイプにおける温度上昇カーブを示している。一方、図９には、プリヒート動作中、上記隙間寸法及び上記配置時間を変化させる場合であり、複数段プリヒートタイプにおける温度上昇カーブを示している。尚、図８及び図９に示す、ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５はプリヒートに用いた時間であり、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４はプリヒート動作における上記平衡状態における温度であり、Ｔは、上記バンプボンディング用温度を示す。又、符号１００１にて示す温度上昇カーブは本実施形態の場合を示し、上記隙間寸法は４ｍｍで、８０℃に到達するまでに約９０秒を要する温度上昇率にて、その状態で１〜２分保持した後、ボンディングステージ１１０上に載置した。
【００２５】
このような種々の温度上昇制御の中から適切な制御を選択するための条件は、例えばシリコンウエハや化合物半導体ウエハ、さらに該化合物の種類という半導体ウエハの材質と、半導体ウエハの厚み寸法との少なくとも一方に基づき選択される。
又、上述の種々の温度上昇制御パターンを予め制御装置１８０に備わる記憶部にプリヒート用プログラムとして記憶しておき、入力された半導体ウエハの上記材質及び厚み寸法の少なくとも一方に基づき、制御装置１８０が自動的にプリヒートに適切な温度上昇制御を選択するように構成することもでき、又、保持部１４１に設けた上記温度測定器１４１９から制御装置１８０へ供給される、バンプ形成前ウエハ２０１の実際の温度情報に基づいて温度上昇制御を行うこともできる。
又、本実施形態では、ボンディングステージ１１０の熱を利用して上記プリヒートを行うが、これに限定されるものではなく、別途、プリヒート用の加熱装置を備えても良い。
尚、本実施形態ではステップ５を実行するがこれに限定されるものではなく、上記ステップ４から以下に説明するステップ６へ移行してもよい。
【００２６】
ステップ６では、従来のバンプ形成装置と同様に、上記移載装置１４０が、加熱されているボンディングステージ１１０上にバンプ形成前ウエハ２０１を載置し、バンプ形成前ウエハ２０１は上記バンプボンディング用温度に加熱される。その後、上記Ｘ，Ｙテーブル１２２にてそれぞれのバンプ形成箇所へ上記バンプ形成ヘッド１２０を移動させながら、バンプ形成ヘッド１２０にて上記ウエハ２０１上にバンプを形成していく。
【００２７】
必要箇所のすべてにバンプを形成した後、ステップ７では、移載装置１４０にてボンディングステージ１１０上から上記バンプ形成後ウエハ２０２を保持する。ステップ７の次には、ステップ８叉はステップ９のいずれかにて本実施形態における特徴の一つであるアフタークーリングが実行される。これは、上記バンプボンディング用温度にあるバンプ形成後ウエハ２０２を直ちに搬出装置１３２の常温の載置部材１３２１上に載置すると、バンプ形成後ウエハ２０２から載置部材１３２１への熱伝達により温度変化に敏感な化合物半導体ウエハの場合には、上記割れ等が生じる可能性があり、これを回避するため、温度降下を制御してウエハ２０２の冷却を行うものである。上記アフタークーリングの方法としては、本実施形態では、ステップ８にて実行され、上述したプリヒートと同様に移載装置１４０にてボンディングステージ１１０の上方にバンプ形成後ウエハ２０２を配置する方法と、ステップ９にて実行され移載装置１４０にてバンプ形成後ウエハ２０２をボンディングステージ１１０の上方以外の冷却位置、例えば搬出装置１３２の載置部材１３２１の上方等に配置する方法とがある。いずれの方法も、バンプ形成後、バンプ形成後ウエハ２０２が常温の上記載置部材１３２１に直ちに接触するのを避けバンプ形成後ウエハ２０２の温度降下を遅延させる。尚、アフタークーリングの方法は、これらに限定されるものではなく、後述するような種々の方法が考えられる。
【００２８】
ステップ８にて実行されるアフタークーリング動作では、上述のステップ５におけるプリヒート動作と同様に上記隙間寸法及び上記配置時間の少なくとも一方、好ましくは両方を変化させることによって、例えば図１０に示すように上記図８及び図９に示す温度上昇カーブとはほぼ逆の温度降下カーブを描く温度降下制御が行われる。尚、符号１００２にて示す温度降下カーブは、上記１段プリヒートタイプと同様に、アフタークーリング動作中、上記隙間寸法及び上記配置時間を変化させない場合のグラフであり、符号１００３にて示す温度降下カーブは、上記複数段プリヒートタイプと同様に、アフタークーリング動作中、上記隙間寸法及び上記配置時間を変化させる場合のグラフである。又、ｔ６，ｔ７はアフタークーリングに用いた時間であり、Ｔ５，Ｔ６はアフタークーリング動作での平衡状態における温度であり、Ｔ０は、常温を示す。尚、上記時間ｔ６，ｔ７の経過時点で、バンプ形成後ウエハ２０２は搬出装置１３２の載置部材１３２１に移載される。
又、種々の温度降下制御の選択は、上述のプリヒート動作の場合と同様に、ウエハ２０１，２０２の材質及び厚み寸法の少なくとも一方に基づいてなされる。
又、上述のプリヒート動作の場合と同様に、上述の種々の温度降下制御パターンを予め制御装置１８０に備わる記憶部にアフタークーリング用プログラムとして記憶しておき、入力された半導体ウエハの上記材質及び厚み寸法の少なくとも一方に基づき、制御装置１８０が自動的にアフタークーリングに適切な温度降下制御を選択するように構成することもでき、又、保持部１４１に設けた上記温度測定器１４１９から制御装置１８０へ供給される、バンプ形成後ウエハ２０２の実際の温度情報に基づいて温度降下制御を行うこともできる。
又、本実施形態では、ボンディングステージ１１０の熱を利用して上記アフタークーリング動作を行うが、これに限定されるものではなく、別途、アフタークーリング用の加熱装置を備えても良い。
【００２９】
ステップ９にて実行されるアフタークーリング動作では、上述のステップ８の場合とは異なり、ボンディングステージ１１０から発散される熱が作用しないので、上記ステップ８の場合に比べてバンプ形成後ウエハ２０２の温度降下速度は速い。しかしながら、バンプ形成後直ちに上記載置部材１３２１に移載する場合に比べて移載部材１３２１への熱伝達がない分、冷却速度は遅く、上記化合物半導体ウエハの場合においても上記割れ等の不具合が発生することはない。
【００３０】
ここで、上述したプリヒート動作及びアフタークーリング動作における温度上昇速度及び温度降下速度と、半導体ウエハの材質及び板厚との関係について説明する。
シリコン及び水晶の半導体ウエハでは、下記の材質の場合に比べて比較的急加熱、急冷却が可能である。リチウムタンタル及びリチウムニオブの化合物半導体ウエハでは、加熱及び冷却の場合ともに、上記割れに対しては５０℃／分以下の速度、電気回路動作を確実に保障するレベルでは３℃／分以下の速度が好ましい。尚、上記３℃／分を超える速度であっても十分に電気回路動作は保障される。又、温度上昇速度では、５０℃／１０秒程度の速度でよい場合もあり、温度降下制御の方が制御条件は厳しい。又、現状では未確定であるが、ガリウムヒ素の半導体ウエハにおいても上述したリチウムタンタル及びリチウムニオブの半導体ウエハの場合に準じると考えられる。
又、上記板厚と、上記温度上昇速度及び温度降下速度との明確な関係は現在のところ確認されていない。但し、上述のように移載装置の保持部にて挟持されるとき、板厚が薄い方が上記保持部による挟持力により反りが発生し易いため、不利といえる。
【００３１】
尚、ステップ８又はステップ９のいずれかが、本実施形態ではステップ９が実行されるが、これに限定されるものではない。即ち、上記材質及び板厚によっては上記ステップ８及びステップ９をステップ８の次にステップ９の順に実行してもよい。さらに、本実施形態の載置部材１３２１では、上述したように送風装置１３２５にて温度制御された空気を送出可能であるので、上記空気により、載置部材１３２１の温度を常温以上に予め上昇させておいたり、叉は、載置部材１３２１に載置されたバンプ形成後ウエハ２０２の温度降下を遅延させることができる。よってこのような構造を採るときには、半導体ウエハの上記材質や上記厚みによっては上記ステップ７から以下に説明するステップ１０へ移行してもよい。
又、上述の温度制御された空気を載置部材１３２１から送出する構成からも上記化合物半導体ウエハにおける割れ等の不具合の発生を防止することができる。
又、上述のように温度制御された空気を送出してウエハ２０２の温度降下を制御できることから、上記アフタークーリングによりウエハ２０２の温度が平衡になるのを待つことなく、ウエハ２０２を上記載置部材１３２１上へ移載することができる。よって、移載装置１４０を一つしか設けていない場合において、アフタークーリング動作のためにウエハ２０２を保持する動作から移載装置１４０をより速く解放させることができ、リードタイムの短縮化を図ることができる。
【００３２】
ステップ８叉はステップ９の次のステップ１０では、移載装置１４０から搬出装置１３２の載置部材１３２１へバンプ形成後ウエハ２０２を移載する。
ステップ１１では、搬出装置１３２にてバンプ形成後ウエハ２０２を第２収納容器２０６へ搬送し、第２昇降装置１５２にてバンプ形成後ウエハ２０２を収納可能な高さに設定された第２収納容器２０６に対して、ステップ１２において、搬出装置１３２がバンプ形成後ウエハ２０２を収納する。尚、上述のステップ１０からステップ１２における動作は、従来における動作に同じである。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態のバンプ形成装置１０１及びバンプ形成方法によれば、バンプ形成前ウエハ２０１を常温からボンディングステージ１１０にて上記バンプボンディング用温度まで直ちに加熱するのではなく、プリヒート動作により上昇温度を制御しながら予めバンプ形成前ウエハ２０１を加熱しておくことから、温度変化に敏感な化合物半導体ウエハを扱うときであっても、焦電効果による回路破壊や、熱変形による割れ等の不具合が発生することはない。さらに、バンプ形成後において、バンプ形成後ウエハ２０２をバンプボンディング用温度から常温にある搬出装置１３２の載置部材１３２１上に直ちに移載するのではなく、アフタークーリング動作により温度降下を制御しながらバンプ形成後ウエハ２０２を冷却することから、上記化合物半導体ウエハを扱うときでも上記回路破壊や上記割れ等の不具合の発生はない。
【００３４】
上述したバンプ形成装置１０１の変形例として、以下の構成を採ることもできる。
上述の実施形態では、搬出装置１３２の載置部材１３２１は金属板にて形成されているが、図１１から図１３に示す搬出装置２５１〜２５３のように、バンプ形成後ウエハ２０２との接触部分に、本実施形態では樹脂材にてなる断熱材を設けて、常温よりも高温となっているバンプ形成後ウエハ２０２の冷却を遅延させるように構成することもできる。
即ち、図１１に示す搬出装置２５１では、金属製の載置部材２５１１上に断熱材２５１２を設けて、バンプ形成後ウエハ２０２と載置部材２５１１とが直接に接触しないようにし、かつ樹脂材にてなる断熱材２５１２にてバンプ形成後ウエハ２０２の熱が載置部材２５１１へ伝達し難いようにしている。さらに又、バンプ形成後ウエハ２０２と断熱材２５１２とを点接触させ、より熱伝達が困難なように、断熱材２５１２には突起２５１３を設けている。このように構成することで、バンプ形成後ウエハ２０２を直接に金属製の載置部材１３２１に載置する場合に比べて、バンプ形成後ウエハ２０２の温度降下を遅延させることができる。
【００３５】
図１２に示す搬出装置２５２では、上述の搬出装置２５１の構造に加えてさらに、載置部材２５２１と断熱材２５２２との間に空気層２５２３を形成している。このように断熱効果を有する空気層２５２３を形成することで、断熱材２５２２から金属製の載置部材２５２１への熱伝達が遮断され易くなり、上記搬出装置２５１の場合に比べてよりバンプ形成後ウエハ２０２の温度降下を遅延させることができる。
尚、上述の搬出装置２５１及び搬出装置２５２のように、金属製の載置部材上に断熱材を設ける理由は、平面加工が容易な金属製の載置部材にて平滑面を作製しておくことで、バンプ形成後ウエハ２０２を載置する上記断熱材の載置面を平滑にするためであるが、断熱材のみでも上記載置面を平滑にすることができるときには、図１３に示す搬出装置２５３のように断熱材２５３１のみにてバンプ形成後ウエハ２０２の載置部材を形成してもよい。
尚、このような断熱材付きの搬出装置２５１〜２５３を設けた場合、上述のようにバンプ形成後ウエハ２０２の冷却速度を遅延させることができるので、上述したステップ８叉はステップ９を実行してもよいが、省略することもできる。
【００３６】
又、上記搬出装置２５１を例に採り図示されている図１４に示すように、上記突起２５１３は、断熱材２５１２及び載置部材２５１１に対して隙間２５１５を設けて取り付けられている。よって、搬出装置２５１に載置後、バンプ形成後ウエハ２０２が厚み方向に対して直交方向へ移動するとき、突起２５１３も上記隙間にて上記直交方向へバンプ形成後ウエハ２０２とともに移動することができる。従って、突起が固定されている場合でバンプ形成後ウエハ２０２が上記移動したときには、バンプ形成後ウエハ２０２と上記突起とが擦れ、上記突起がバンプ形成後ウエハ２０２に傷を付けてしまう可能性もあるが、上述のようにバンプ形成後ウエハ２０２と突起２５１３とが共に同方向に移動することで上記傷を付ける可能性はなくなる。
又、図示するように、突起２５１３は、断熱材２５１２に対して、バンプ形成後ウエハ２０２の厚み方向にも隙間２５１５をあけて設けられているので、ウエハ２０２の上記厚み方向に対しても移動可能である。
又、上記突起２５１３のみを断熱材２５１２，２５２２，２５３１とは異なる材質にて製作してもよい。
【００３７】
又、バンプ形成前ウエハ２０１、及びバンプ形成後ウエハ２０２に対する保温を上述の実施形態の場合よりもより良くするため、上記移載装置１４０に対して保温装置を設けることもできる。図１５には、上述した移載装置１４０に上記保温装置２６２を取り付けた移載装置２６１を示している。
保温装置２６２は、カバー用部材２６２１と駆動部２６２４とを備える。カバー用部材２６２１は、上記ウエハ２０１，２０２の保温を行う部材であり、上記ウエハ２０１，２０２の厚み方向において上記ウエハ２０１，２０２を間に挟み上記第１クランプ部材１４１１及び第２クランプ部材１４１２を有する保持部１４１を覆って配置される上部カバー２６２２と下部シャッター２６２３とを備える。上記下部シャッター２６２３は、保持部１４１に挟持されるウエハ２０１，２０２の直径方向に沿って、上記駆動部２６２４によって左右に開閉する２つの下部シャッター２６２３−１，２６２３−２から構成される。それぞれの下部シャッター２６２３−１，２６２３−２には、ボンディングステージ１１０からの熱が上記ウエハ２０１，２０２に容易に作用するように、該下部シャッター２６２３−１，２６２３−２を貫通する複数の開口２６２５が設けられている。
このように構成される保温装置２６２を設けることで、ウエハ２０１，２０２を挟持した状態で下部シャッター２６２３を閉じ、上述のようにステップ５及びステップ８にて、ボンディングステージ１１０の上方にウエハ２０１，２０２を配置することで、ボンディングステージ１１０の熱がカバー用部材２６２１内へ進入してこもり、ウエハ２０１，２０２の保温を行うことができる。
【００３８】
さらに、上記保温装置２６２には、温度制御され上記ウエハ２０１，２０２の保温を支援する気体をカバー用部材２６２１内に挟持されているウエハ２０１，２０２に対して吹き付ける保温支援装置２６３を設けることもできる。尚、本実施形態では、上記気体は窒素ガスであり、上記ウエハ２０１，２０２の表面に沿って該窒素ガスが流れるように、パイプ２６３１に導かれてウエハ２０１，２０２へ吹き付けられる。このように気体の吹き付けを行うことで、ウエハ２０１，２０２の全体を均一な温度にて保温することができる。又、窒素ガス若しくは不活性ガスの吹き付けを行うことでウエハ２０１，２０２に形成されている電極の酸化を防止することができる。
【００３９】
さらに又、上記ウエハ２０１，２０２における上記割れ等の不具合発生防止に加えて、さらにバンプ形成行程におけるリードタイムの短縮を図るために、上述の実施形態及びその変形例の構成に加えて下記の構成を設けることもできる。
即ち、上述のように本実施形態では、移載装置１４０は一つの保持部１４１しか設けていないが、図４に示す移載装置１４４のように２つの保持部１４４−１，１４４−２を有し、例えば保持部１４４−１にてバンプ形成前ウエハ２０１の移載を行い、保持部１４４−２にてバンプ形成後ウエハ２０２の移載を行うように、それぞれを独立して駆動するようにしても良い。尚、各保持部１４４−１、１４４−２にも、上記温度測定器１４１９がそれぞれ設けられている。
このように構成することで、上記バンプ形成前ウエハ２０１の移載動作と上記バンプ形成後ウエハ２０２の移載動作とをそれぞれの上記保持部に分担させることができ、リードタイムの短縮化を図ることができる。
【００４０】
さらに又、一つの移載装置１４０を備える場合において、搬入装置１３１及び搬出装置１３２の少なくとも一方に、図１６に示すように、仮保持部材２７１を設けることができる。尚、搬入装置１３１側に設けた仮保持部材２７１を第１仮保持部材２７１−１、搬出装置１３２側に設けた仮保持部材２７１を第２仮保持部材２７１−２とする。例えば搬入装置１３１を例に採った場合、第１仮保持部材２７１−１は、載置部材１３２１を挟むようなＵ字形であり、上記載置部材１３２１に載置されているウエハ２０２の厚み方向に沿って、制御装置１８０にて動作制御される駆動装置２７２にて昇降される。このように第１仮保持部材２７１−１を設けることで、上記載置部材１３２１と第１仮保持部材２７１−１との間でウエハ２０１の受け渡しを行うことができ、載置部材１３２１は次のバンプ形成前ウエハ２０１を取り出しに行くことができる。よって、上記リードタイムの短縮化を図ることができる。このような動作及び効果は、第２仮保持部材２７１−２の場合も同様である。
【００４１】
さらに又、図１７に示すような、ウエハ２０１，２０２の収納容器３０２を一つしか有しないいわゆる片マガジンタイプのバンプ形成装置３０１において、上述のような仮保持部材にさらにヒータを備えたヒータ付仮保持部材３０３と、上述の仮保持部材３０４と、上記収納容器３０２に対してウエハ２０１，２０２の出し入れを行う搬送装置３０５と、移載装置３０６とを備えることで、例えば、搬送装置３０５にて取り出してきたバンプ形成前ウエハ２０１を上記ヒータ付仮保持部材３０３に載置し上記プリヒートを行いながら、空いた搬送装置３０５にて次のバンプ形成前ウエハ２０１を取り出しに行き、かつ移載装置３０６にてボンディングステージ１１０から仮保持部材３０４へバンプ形成後ウエハ２０２を移載することもできる。このように仮保持部材を有することで、各動作を並行して実行できることから、上記片マガジンタイプであってもリードタイムの短縮化を図ることができる。尚、このような構成においては、上記ヒータ付仮保持部材３０３は、プリヒート後、次のバンプ形成前ウエハ２０１を載置するまでにほぼ常温まで冷却する必要があるので、適宜な冷却装置をさらに備えるのが好ましい。
【００４２】
第２実施形態；
以上の説明にて、例として主に使用した化合物半導体ウエハでは問題となることは少ないと思われるが、例えば水晶の基盤上に半導体回路を形成する半導体ウエハ（以下、「水晶半導体ウエハ」と記す）では、さらに、以下に示すような問題がある。尚、ここで説明する水晶半導体ウエハは、直径が３インチ、厚みが０．３から０．３５ｍｍのものを例に採るが、もちろんこれに限定されるものではない。
上述のように半導体ウエハ上へのバンプ形成を容易にする等の観点から、上記バンプボンディング用温度は、上述のように例えばシリコンウエハでは約２５０〜約２７０℃、リチウムタンタルウエハでは約１５０℃というように、できるだけ高温が好ましい。上記水晶半導体ウエハの場合もその例外ではないが、上述したプリヒートを行った上記水晶半導体ウエハを、種々の温度に設定した上記ボンディングステージ上に載置し上記バンプボンディング用温度への加熱を行うという、出願人の行った実験によれば下記の現象が見られた。上記ボンディングステージを昇温速度５℃／分にて徐々に加熱したときであっても、上記ボンディングステージが約２５０度、つまり図１９に示すように上記ボンディングステージに接触する水晶半導体ウエハ２１１のステージ接触面側２１１ｂが上記ボンディングステージの約２５０度に達すると図１９に示すように水晶半導体ウエハ２１１は反ってしまう。又、上記ボンディングステージの温度と載置直前の水晶半導体ウエハ２１１の温度との温度差が約５０℃あると、図１９に示すように水晶半導体ウエハ２１１は反ってしまう。又、上記温度差がたとえ５０℃以下であったとしても、例えば２０℃／分の割合にて急速に加熱したときには上記反りが発生してしまう。
尚、上記反りの具体的値としては、図１９に示す寸法Ｉにおいて約２ｍｍである。
【００４３】
このように反った状態では、水晶半導体ウエハ２１１を上記ボンディングステージ上に吸着することができず、又、水晶半導体ウエハ２１１にバンプを形成することはもちろん不可能となる。一方、このように反った水晶半導体ウエハ２１１を上記ボンディングステージに強制的に吸着させたときには水晶半導体ウエハ２１１は割れてしまう。
上記反りが発生する原因は、本質的には水晶半導体ウエハ２１１の物性によるものと考えられるが、直接的には、水晶半導体ウエハ２１１における温度がその厚み方向において不均一であることである。つまり、水晶半導体ウエハ２１１が上記ボンディングステージ上に載置されることで、水晶半導体ウエハ２１１の上記ステージ接触面側２１１ｂは急速に加熱されるが、上記ステージ接触面側２１１ｂに対向する当該水晶半導体ウエハ２１１の回路形成面側２１１ａの温度上昇速度は上記ステージ接触面側２１１ｂに比べると遅い。よって、上記ステージ接触面側２１１ｂと、上記回路形成面側２１１ａとには温度差が生じ、該温度差が上記反りを発生させてしまう。
【００４４】
そこで本実施形態では、ボンディングステージ１１０上に載置された水晶半導体ウエハ２１１に対して、上記回路形成面側２１１ａと上記ステージ接触面側２１１ｂとの温度差を、載置された水晶半導体ウエハ２１１にバンプを形成するときに支障を生じないウエハ反り量、本実施形態では５０μｍに当該水晶半導体ウエハ２１１の反りを抑える反り非発生温度範囲内に収めるように制御するウエハ温度制御装置１６０を図１又は図１８に示すように設けた。尚、上記ウエハ反り量とは、水晶半導体ウエハ２１１が凸状に反ったときにおいて、ボンディングステージ１１０に水晶半導体ウエハ２１１が吸着される前の状態にて図１９に示す「Ｉ」にて示す寸法に対応する量である。又、実際のバンプ形成時には、上記吸着動作が行われることから上記５０μｍの値は約２０μｍ以下になる。上記ウエハ温度制御装置１６０は、上記温度差を上記反り非発生温度範囲内に収めるため、ボンディングステージ１１０上に載置された水晶半導体ウエハ２１１に対して、上記回路形成面側２１１ａを加熱する、又は、上記ステージ接触面側２１１ｂを冷却する。ここで、上記反り非発生温度範囲とは、上述の実験結果に基づき、約２０℃以内である。
【００４５】
ウエハ温度制御装置１６０において、上記回路形成面側２１１ａを加熱する形態として、図１８に詳しく示すように加熱風吹き付け装置１６１を設けている。該加熱風吹き付け装置１６１は、ボンディングステージ１１０の奥側にてバンプ形成ヘッド１２０の動作に干渉しない場所に設置され、ボンディングステージ１１０上に載置された水晶半導体ウエハ２１１の回路形成面側２１１ａの全域若しくはほぼ全域に、上記温度差が上記反り非発生温度範囲内に収まるような温度にてなる加熱風を吹き付ける。例えば、ボンディングステージ１１０の温度が２００℃に設定され、加熱風吹き付け装置１６１から２００℃の加熱風が３０秒程度送出される。
尚、加熱風吹き付け装置１６１の設置場所は、上記の箇所に限定されるものではなく、例えばボンディングステージ１１０の手前側等であってもよい。又、加熱風吹き付け装置１６１は、上記制御装置１８０に接続され上記加熱風の温度、吹き付け時間、風量、風速等がボンディングステージ１１０の温度との関係に基づき制御される。
【００４６】
一方、ウエハ温度制御装置１６０において、上記ステージ接触面側２１１ｂを冷却する形態として、図１８に詳しく示すように冷却風供給装置１６２を設けることができる。従来から、ボンディングステージには半導体ウエハを吸着するために吸引用の穴１１１が複数設けられており、これらは空気通路１１２を介して吸引装置１１３に連通している。上記冷却風供給装置１６２は、上記空気通路１２２に接続され空気通路１２２を介して上記冷却風を上記ステージ接触面側２１１ｂの全域若しくはほぼ全域に供給する。尚、ボンディングステージ１１０上には、載置された半導体ウエハの位置決め及び支持用の突起１１４が従来から設けられているので、冷却風供給装置１６２による上記冷却風の供給により水晶半導体ウエハ２１１がボンディングステージ１１０上から脱落するようなことはない。このような冷却風供給装置１６２は、上記制御装置１８０に接続され上記冷却風の温度、供給時間、風量、風速等がボンディングステージ１１０の温度との関係に基づき制御される。本実施形態の場合、ボンディングステージ１１０の温度が２００℃に設定されているとき、冷却風供給装置１６２から２０秒程度送出される。尚、このとき冷却風供給装置１６２から送出された直後であり上記ステージ接触面側２１１ｂに到達前における上記冷却風の温度は１８５℃である。
尚、上記反りを矯正する方法としては、本来的には、上記ステージ接触面側２１１ｂに比べて温度の低い上記回路形成面側２１１ａを加熱する上記加熱風吹き付け装置１６１を設けるのが好ましいが、加熱風吹き付け装置１６１を設ける場合に比べて、冷却風供給装置１６２の場合には、既設の上記空気通路１１２を利用でき又設置場所の選択の自由度があるため、便利である。
【００４７】
以上のように構成されるウエハ温度制御装置１６０の動作を図２０を参照して説明する。尚、図２０に示す動作は、図７に示すステップ６について水晶半導体ウエハ２１１の加熱、ボンディングを行う場合の動作である。又、本実施形態では、上記ウエハ温度制御装置１６０として上記冷却風供給装置１６２の場合を例に採る。
本実施形態では、ボンディングステージ１１０は２００℃に設定されている。上述のように、ボンディングステージ１１０の温度と、該ボンディングステージ１１０に載置される水晶半導体ウエハ２１１との温度差は約５０℃以内でなければならないので、水晶半導体ウエハ２１１には、上記ステップ５にて上述のプリヒートが施される。該プリヒートは、本実施形態では図８を参照して説明したように２段階にて実行され、まず１００℃まで水晶半導体ウエハ２１１を昇温し、次に１５０℃まで加熱する。該プリヒート終了時点において、水晶半導体ウエハ２１１は、上記回路形成面側２１１ａ及び上記ステージ接触面側２１１ｂともに同一温度となっている。
【００４８】
次に、ステップ６１では、上記移載装置１４０の保持部１４１にて上記水晶半導体ウエハ２１１がボンディングステージ１１０上に載置され、これによりステップ６２において水晶半導体ウエハ２１１の上記本加熱が行われる。上記載置により、上記ステージ接触面側２１１ｂが急速に加熱されるため、水晶半導体ウエハ２１１には上記反りが発生し始めるが、ステップ６２の実行と同時にステップ６３が実行される。即ち、上記冷却風供給装置１６２にて冷却風が水晶半導体ウエハ２１１の上記ステージ接触面側２１１ｂの全域若しくはほぼ全域に約２０秒間、供給され、ステージ接触面側２１１ｂの温度上昇率が抑えられる。よって、上記回路形成面側２１１ａと上記ステージ接触面側２１１ｂとの温度差が、載置された水晶半導体ウエハ２１１にバンプを形成するときに支障を生じない上記ウエハ反り量に当該水晶半導体ウエハ２１１の反りを抑える反り非発生温度範囲内に収まる。よって、一旦上記反りが生じたとしても矯正されて水晶半導体ウエハ２１１の反りは上記ウエハ反り量内となる。このようにして、水晶半導体ウエハ２１１は、本実施形態の場合にはボンディングステージ１１０の設定温度である上記２００℃のボンディング用温度まで加熱される。
そしてステップ６４では、上記ボンディング用温度までの上記加熱後、上記吸引装置１１３の動作により水晶半導体ウエハ２１１はボンディングステージ１１０上に吸着され、バンプ形成ヘッド１２０にて回路形成部分にバンプが形成される。
以後、上述したステップ７以降の動作が実行されていく。
【００４９】
このように本実施形態によれば、上記本加熱の際に水晶半導体ウエハ２１１における反りは、バンプを形成するときに支障を生じないウエハ反り量内に抑えられることから、例えば２００〜２５０℃というような高温まで上記ウエハ反り量内にて水晶半導体ウエハ２１１を加熱することができ、そして水晶半導体ウエハ２１１へバンプを形成することができる。
【００５０】
上述のように、冷却風供給装置１６２は、上記ステージ接触面側２１１ｂの全域若しくはほぼ全域に対して均等に冷却風を供給しているが、上記反りの発生をより効果的に防止する観点から、場所によって温度や供給量等を異ならせてもよい。例えば、水晶半導体ウエハ２１１の中央部分へ上記冷却風を供給する冷却風供給装置と、その他の部分へ上記冷却風を供給する冷却風供給装置とを備え、上記その他の部分への冷却風に比べて上記中央部分への冷却風の温度を低くしたり、あるいは風量を多くしたりすることもできる。
【００５１】
尚、上記説明では水晶半導体ウエハ２１１を例に採ったが、これに限定されるものではなく、熱伝達が悪く、かつ熱膨張率が温度により大きく異なるような物質を使用した半導体ウエハに上記第２実施形態は有効である。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第１態様のバンプ形成方法、及び第３態様のバンプ形成装置によれば、アフタークーリング装置を備え、ウエハにバンプを形成した後、該ウエハの温度降下を制御したアフタークーリング動作を実行することから、温度変化に敏感な化合物半導体ウエハを扱うときであっても、焦電効果による回路破壊や、熱変形による割れ等の不具合が発生することはない。
【００５３】
さらに、本発明の第２態様のバンプ形成方法、及び第４態様のバンプ形成装置によれば、上記アフタークーリング装置に加えてさらにプリヒート装置を備え、ウエハにバンプを形成する前に、該ウエハの温度上昇を制御しながら当該ウエハを加熱することから、温度変化に敏感な化合物半導体ウエハを扱うときであっても、焦電効果による回路破壊や、熱変形による割れ等の不具合の発生をさらに防止することができる。
【００５４】
又、本発明の第５態様のバンプ形成方法、及び第６態様のバンプ形成装置によれば、ウエハ温度制御装置をさらに備え、ボンディングステージ上に載置される半導体ウエハに対してバンプ形成に支障を生じない程度に当該半導体ウエハの反りを抑えるように温度制御がなされることから、例えば２００〜２５０℃という高温においても半導体ウエハをほぼ平坦な状態に維持でき、よって上記高温にて上記半導体ウエハへバンプを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるバンプ形成装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示す搬送装置を示す斜視図である。
【図３】図１に示す移載装置を示す斜視図である。
【図４】図３に示す移載装置の変形例を示す斜視図である。
【図５】図３に示す移載装置の平面図である。
【図６】図３に示す移載装置のクランプ機構を示す断面図である。
【図７】図１に示すバンプ形成装置にて実行されるバンプ形成方法における動作を示すフローチャートである。
【図８】図７に示すステップ５のプリヒートにおける種々の温度上昇カーブを示すグラフである。
【図９】図７に示すステップ５のプリヒートにおける種々の温度上昇カーブを示すグラフである。
【図１０】図７に示すステップ８又はステップ９における温度降下カーブを示すグラフである。
【図１１】図１に示す搬出装置の変形例を示す断面図である。
【図１２】図１に示す搬出装置の変形例を示す断面図である。
【図１３】図１に示す搬出装置の変形例を示す断面図である。
【図１４】図１１から図１３に示す搬出装置に備わる突起部分の断面図である。
【図１５】図１に示す移載装置の変形例を示す図である。
【図１６】図１に示すバンプ形成装置の変形例に備わる仮保持部材を示す斜視図である。
【図１７】図１に示すバンプ形成装置の変形例を示すブロック図である。
【図１８】図１に示すバンプ形成装置にウエハ温度制御装置を構成する加熱風吹き付け装置を備えた状態を示す斜視図である。
【図１９】ボンディングステージ上において水晶半導体ウエハが反った状態を示す図である。
【図２０】図１に示すバンプ形成装置にウエハ温度制御装置を備えた場合に、図７のステップ６における動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０１…バンプ形成装置、１１０…ボンディングステージ、
１２０…バンプ形成ヘッド、１３０…搬送装置、
１３１…搬入装置、１３２…搬出装置、１４０…移載装置、
１４４−１、１４４−２…移載装置、
１６０…ウエハ温度制御装置、１８０…制御装置、
２０５…第１収納容器、２０６…第２収納容器、
２１１…水晶半導体ウエハ、２１１ａ…回路形成面側、
２１１ｂ…ステージ接触面側、
２６３…保温支援装置、２７１…仮保持部材、
１３２５…送風装置、１４１１、１４１２…クランプ部材、
１４１４…クランプ機構、１４１９…温度測定器、
２５１１、２５２１…載置部材、２５１２、２５２２…断熱材、
２６２１…カバー用部材、２６２５…開口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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