(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体素子が形成されモールド樹脂が積層された半導体ウェハの回路形成面に導電性ボールを搭載する導電性ボールの搭載装置であって、前記モールド樹脂が積層された状態の半導体ウェハを載置して保持するウェハ載置部と、ウェハ載置部に保持された半導体ウェハに導電性ボールを搭載するボール搭載手段と、前記ウェハ載置部を所定温度に保持する温度調節手段とを備えたことを特徴とする導電性ボールの搭載装置。
【請求項２】
前記ウェハ載置部は、載置された半導体ウェハを真空吸着により保持する吸着保持手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の導電性ボールの搭載装置。
【請求項３】
複数の半導体素子が形成されモールド樹脂が積層された半導体ウェハの回路形成面に導電性ボールを搭載する導電性ボールの搭載方法であって、前記モールド樹脂が積層された状態の半導体ウェハをウェハ載置部に載置して保持させるウェハ載置工程と、ウェハ載置部に保持された半導体ウェハに導電性ボールを搭載するボール搭載工程とを含み、前記ボール搭載工程においてウェハ載置部を所定温度に保持することにより半導体ウェハの反り変形を矯正した状態で導電性ボールの搭載を行うことを特徴とする導電性ボールの搭載方法。
【請求項４】
前記ボール搭載工程においてウェハ載置部に備えられた吸着保持手段で半導体ウェハを真空吸着により保持することを特徴とする請求項３記載の導電性ボールの搭載方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハの回路形成面に金属バンプを形成するための導電性ボールを搭載する導電性ボールの搭載装置および搭載方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の基板などに実装される半導体装置は、従来はウェハ状態で回路パターン形成が行われ、個片に分割された後の半導体素子の外部接続用電極に、リードフレームのピンや金属バンプなどを接続し、この接続部分を含む半導体素子全体を樹脂モールドで封止して半導体装置とするパッケージング工程を経て製造されていた。近年このパッケージング工程をウェハ状態で行う半導体装置の製造方法が採用されるようになっている。この方法では、まず半導体ウェハの表面に樹脂層が形成され、半導体ウェハと樹脂層との２層構造を形成した後に、金属バンプなどの外部接続用電極の形成が行われる。金属バンプの形成には、樹脂層の上から導電性ボールを搭載する方法が一般に用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、半導体ウェハにモールド樹脂層が形成された２層構造は、半導体ウェハの主材質であるシリコンと樹脂材料との熱膨張率の相違により、熱変形によって反りを生じやすい。このため、導電性ボールを半導体ウェハに搭載する工程において、この反りのために半導体ウェハと移載ヘッドに保持された状態の導電性ボール下面との間に部分的に隙間が生じる。この状態で導電性ボールを搭載すると、隙間が存在する部分では、導電性ボールが真空吸着状態から離脱して回路形成面に移る際に落差によって位置ずれや脱落が生じ、正常な搭載が行えないという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明は、半導体ウェハの変形を矯正した状態で導電性ボールの搭載を行える導電性ボールの搭載装置および搭載方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の導電性ボールの搭載装置は、複数の半導体素子が形成されモールド樹脂が積層された半導体ウェハの回路形成面に導電性ボールを搭載する導電性ボールの搭載装置であって、前記モールド樹脂が積層された状態の半導体ウェハを載置して保持するウェハ載置部と、ウェハ載置部に保持された半導体ウェハに導電性ボールを搭載するボール搭載手段と、前記ウェハ載置部を所定温度に保持する温度調節手段とを備えた。
【０００６】
請求項２記載の導電性ボールの搭載装置は、請求項１記載の導電性ボールの搭載装置であって、前記ウェハ載置部は、載置された半導体ウェハを真空吸着により保持する吸着保持手段を備えた。
【０００７】
請求項３記載の導電性ボールの搭載方法は、複数の半導体素子が形成されモールド樹脂が積層された半導体ウェハの回路形成面に導電性ボールを搭載する導電性ボールの搭載方法であって、前記モールド樹脂が積層された状態の半導体ウェハをウェハ載置部に載置して保持させるウェハ載置工程と、ウェハ載置部に保持された半導体ウェハに導電性ボールを搭載するボール搭載工程とを含み、前記ボール搭載工程においてウェハ載置部を所定温度に保持することにより半導体ウェハの反り変形を矯正した状態で導電性ボールの搭載を行う。
【０００８】
請求項４記載の導電性ボールの搭載方法は、請求項３記載の導電性ボールの搭載方法であって、前記ボール搭載工程においてウェハ載置部に備えられた吸着保持手段で半導体ウェハを真空吸着により保持する。
【０００９】
本発明によれば、ウェハ載置部に保持された半導体ウェハに導電性ボールを搭載するボール搭載工程においてウェハ載置部を所定温度に保持して半導体ウェハの反り変形を矯正した状態で導電性ボールの搭載を行うことにより、反りのない良好な状態で導電性ボールを搭載することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装置の正面図、図２は本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装置のウェハ載置部の断面図、図３、図４は本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法の工程説明図である。
【００１１】
図１において、位置決め部１は位置決めテーブル２上にウェハ載置部３を装着して構成されており、ウェハ載置部３上には半導体ウェハにモールド樹脂層が積層された樹脂積層ウェハ４が載置され保持される。位置決めテーブル２を駆動することにより、樹脂積層ウェハ４は水平方向に移動し、位置決めされる。位置決め部１の側方にはボール供給部５が配置されている。ボール供給部５は容器６を備えており、容器６内には半田ボール（導電性ボール）７が多数貯溜されている。
【００１２】
位置決め部１、ボール供給部５の上方には、搭載ヘッド９が移動テーブル８によって移動可能に配設されている。容器６内の半田ボール７を吸着してピックアップした搭載ヘッド９を位置決め部１の樹脂積層ウェハ４上に移動させ、ここで搭載ヘッド９を樹脂積層ウェハ４に対して下降させることにより、樹脂積層ウェハ４に半田ボール７が搭載される。搭載ヘッド９及び移動テーブル８は、ウェハ載置部３に保持された半導体ウェハに半田ボール７を搭載するボール搭載手段となっている。
【００１３】
次に図２を参照して、ウェハ載置部３の構成について説明する。図２に示すように、ウェハ載置部３は加熱テーブル１０上にウェハ吸着部１１を重ねた構成となっている。加熱テーブル１０は内部に発熱体を内蔵しており、温度調節手段１２によって発熱体の加熱を制御することにより、ウェハ載置部３の温度が所定温度に保持される。
【００１４】
ウェハ吸着部１１の上面には多数の吸着孔１４が開孔しており、吸着孔１４は吸引路１３を介して真空吸引手段１５に接続されている。ウェハ吸着部１１の上面に樹脂積層ウェハ４を載置した状態で、真空吸引手段１５を駆動することにより、樹脂積層ウェハ４はウェハ吸着部１１の上面に真空吸着により保持される。したがって吸着孔１４および真空吸引手段１５は、載置された樹脂積層ウェハ４を真空吸着により保持する吸着保持手段となっている。このとき、温度調節手段１２を駆動してウェハ吸着部１１の温度を制御することにより、載置された樹脂積層ウェハ４の温度が所定温度に保たれる。
【００１５】
ここで樹脂積層ウェハ４について説明する。図２に示すように、樹脂積層ウェハ４は複数の半導体素子が形成された半導体ウェハ４ａの下面にモールド樹脂層４ｂを積層して形成されている。半導体ウェハ４ａの上面は、外部接続用の半田バンプが形成される回路形成面となっている。半田バンプの形成に際しては、この回路形成面に半田ボールを搭載した後にリフローによって半田ボールを溶融させ、回路電極に半田接合する。
【００１６】
この半田バンプの形成のための半田ボールの搭載方法について、図３、図４を参照して説明する。図３（ａ）に示すように、樹脂積層ウェハ４をウェハ吸着部１１の上面に載置する。樹脂積層ウェハ４は、この状態においてモールド樹脂層４ｂと半導体ウェハ４ａの熱膨張率の差によって上に凸の反り変形を生じており、モールド樹脂層４ｂの下面とウェハ吸着部１１の上面の間には隙間が生じている。
【００１７】
この状態において、真空吸引手段１５（図２）を駆動し、吸着孔１４から真空吸引することにより、樹脂積層ウェハ４の反りを矯正する。この真空吸着による反り矯正とともに、加熱テーブル１０によるウェハ吸着部１１の加熱を行う。これによりウェハ吸着部１１を介してモールド樹脂層４ｂが加熱されて温度が上昇し、モールド樹脂層４ｂは水平方向に膨張する。そしてこの膨張によって図３（ｂ）に示すように上に凸の反り変形が矯正される。
【００１８】
次いで半田ボール７を保持した搭載ヘッド９を樹脂積層ウェハ４の上方に移動させ位置合わせした後に、図３（ｃ）に示すように搭載ヘッド９を下降させ、保持した半田ボール７を回路形成面に着地させる。そして図４（ａ）に示すように搭載ヘッド９を上昇させることにより、半田ボール７は半導体ウェハ４ａに搭載される。
【００１９】
このとき、樹脂積層ウェハ４は反りが矯正されて正しく平面が保たれた状態にあることから、搭載ヘッド９によって半田ボール７を搭載する際に、搭載ヘッド９に保持された半田ボール７と半導体ウェハ４ａの上面との間に隙間が生じない。これにより、反りが生じた状態で半田ボールを搭載する場合に前記隙間を半田ボール７が落下することによって生じる位置ずれや脱落などの不具合が発生しない。
【００２０】
この後樹脂積層ウェハ４はリフロー工程に送られここで加熱される。これにより、半田ボール７が溶融し、半導体ウェハ４ａの回路電極と半田接合される。これにより、図４（ｂ）に示すように、半導体ウェハ４ａの上面には半田バンプ７’が形成される。
【００２１】
なお上記実施の形態ではモールド樹脂が積層された半導体ウェハ（樹脂積層ウェハ）として、半導体ウェハ４ａの回路形成面の裏側にモールド樹脂層４ｂが積層された例を示したが、半導体ウェハの回路形成面上に樹脂層を積層して封止樹脂層とし、この封止樹脂層を貫通して半導体ウェハの回路と導通する金属バンプを形成する例であっても本発明の適用対象となる。この場合には、樹脂積層ウェハは下に凸の反り形状を示すが、この場合においてもウェハ載置部３を加熱して所定温度に保持することにより、そり変形を矯正することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、ウェハ載置部に保持された半導体ウェハに導電性ボールを搭載するボール搭載工程においてウェハ載置部を所定温度に保持して半導体ウェハの反り変形を矯正した状態で導電性ボールの搭載を行うようにしたので、反りのない良好な状態で導電性ボールを搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装置のウェハ載置部の断面図
【図３】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法の工程説明図
【図４】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法の工程説明図
【符号の説明】
１  位置決め部
３  ウェハ載置部
４  樹脂積層ウェハ
４ａ  半導体ウェハ
４ｂ  モールド樹脂層
７  半田ボール
１０  加熱テーブル
１１  ウェハ吸着部
１２  温度調節手段
１５  真空吸引手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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